K150-对开螺母的加工工艺及铣M10端面的夹具设计【开合螺母铣面夹具】
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机械加工工序卡产品名称及型号零件名称工序名称工序号第 页对开螺母铣10共 页材料名称材料牌号车间45同时加工件数每料件数11单件时间切削液工步号工步内容切削速度 (m/min)进给量(mm/r)背吃刀量(mm)工步工时(min)机动辅助1铣M10端面610.1223编制时间审核时间校对时间说明书题 目:对开螺母的机械加工工艺规程制订及专用机床夹具设计 姓 名: 学 号: 系 别: 专 业: 年 级: 指导教师: 系主任: 摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。本次设计给定零件的加工工艺规程和铣M10端面的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析,了解零件的工艺再设计出毛坯的结构,并选择好零件的加工基准,设计出零件的工艺路线;接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算,关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量;然后进行专用夹具的设计,选择设计出夹具的各个组成部件,如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件;计算出夹具定位时产生的定位误差,分析夹具结构的合理性与不足之处,并在以后设计中注意改进。关键词:切削用量;夹紧;定位;误差IVAbstractThe design involves the mechanical manufacturing process and machine tool fixture design, metal cutting machine tools, tolerance and measurement, and other aspects of knowledge.The design of the given parts processing procedures and milling M10 end face process design, process design and the design of special clamping device three parts, understand the process of the parts and then design the blank structure, select the processing benchmark of the parts, and design the process route of the parts. Then the dimension calculation of each working step of the part is carried out. The key is to determine the technological equipment and cutting amount of each working step. For the design of special fixture, then select design out of the component parts of the fixture, such as the positioning device, clamping device, led components, specific connection with machine parts and other parts; The positioning error of fixture positioning is calculated, the rationality and deficiency of fixture structure are analyzed, and the improvement should be paid attention to in future design.Key words: Cutting amount; clamping; positioning; error目 录摘 要IIAbstractIII第1章 绪论1第2章 零件的分析22.1 零件的作用22.2零件的工艺分析22.3 毛坯制造形式及结构的确定3第3章 工艺规程设计43.1基准的选择43.2 加工工艺路线的确定43.3 切削用量及切削时间的确定5第4章 夹具设计94.1 设计类型及机床选择94.2 定位方案的确定94.3 夹紧方案的确定104.4 夹具定位元件的设计114.5 对刀方式114.6 切削力的计算11结 论13致 谢14参考文献15第1章 绪论目前机械专业的应用范围已经扩展到全球的各个地方。随着科学技术的不断发展,机械专业的发展也在不断地进步和发展。现如今我们的生活已经离不开机械,机械也在方方面面影响着我们的生活,机械已经渗透在了各个不同的领域,例如军工、医疗方面,食品加工和民生方面等等。可以说一个国家的机械实力,可以体现出国家的综合国力,所以不妨说各个国家的综合国力的竞争,实际上是一种国家机械生产制造能力的比较。随着时代的进步,机械加工生产的能力和方式都得到了加强。过去大部分机械制造生产是依靠人力来实现的,而且技术也比较落后。所以在过去加工精度较高的产品是比较困难的,即使生产出了产品,产品的精度也无法满足要求。而现在随着科学技术的发展,计算机和数控加工走进了人们的生活,机械制造向着智能化、方便化方向不断发展。过去一些比较难以加工的零件,现在大多数都是通过数控加工来实现的。数控加工是运用计算机编程,通过程序来控制机床由此来实现零件的加工。数控加工可以大大提高加工效率,降低工人的劳动强度,减少时间和人力成本,所以数控加工的应用范围比较广泛。目前我国有很多机械相关企业,都运用数控加工的模式。机械制造生产中,机械加工工艺是不能缺少的一环,机械加工工艺是保证加工质量的基础和途径。所以说编制一个零件的加工工艺的路线是重中之中。机械加工工艺是一门综合性的技术,因为加工工艺是需要其他的知识所扩充的,比如力学知识、机械设计学、机械原理、机床夹具和切削刀具等等,这些知识是一名机械工艺人员不能缺少的。除此之外,机械加工工艺的方法也有不同,要依据不同类型的零件编制相对应的工艺路线,保证零件达到加工要求的同时,也要保证尽可能降低时间的成本。在进行工艺和夹具设计之前,首先要详细查看零件图,要对零件图上的标注要仔细看清,对一些技术要求要了解清楚。然后根据零件图上的尺寸和要求,对零件进行工艺分析,查阅相关手册和类似零件的工艺编制经验,编制针对这个零件的工艺。最后选择一个重要的工序设计一套夹具。我的设计水平是有限的,这将不可避免地有缺点和错误,请老师批评改正。15第2章 零件的分析2.1 零件的作用题目所给定的零件是CA6140车床对开螺母体下部。对开螺母体是用于接通和断开从丝杠传来的运动。车削螺纹时,将开合螺母合上,丝杠通过对开螺母体传动溜板箱和刀架;否则就将对开螺母体脱开。车削螺母时,顺时针方向转动手柄,通过轴带动曲线槽盘转动,曲线槽盘上的曲线槽盘形状,通过圆柱销带动上半螺母在溜板箱体后面的燕尾形导轨内上下移动,使其相互靠拢,将对开螺母体和丝杠啮合。若逆时针方向转动手柄,则两半螺母相互分离,对开螺母体和丝杠脱开。槽盘的曲线槽是一段圆弧,此圆弧在接近槽盘中心部分的倾斜角比较小,目的是使对开螺母体闭合能自锁,不会因为螺母上的径向力而自动脱开。 图2.1零件图2.2零件的工艺分析确定毛坯类型为6000件/年,查表划分生产类型的参考数据确定为中批,工作制度8小时/班制。将融化了的金属浇注到旋转着的模型中,由于离心力的作用,金属液粘贴于模型的内壁上,凝结后所得铸件外形与模型内壁的形状相同,使用这种方法可以毋需浇注口,故能显著地减少金属的消耗。由于免除了砂型和制模的设备,以及减少了铸工车间的面积,生产成本就有了降低;而所得逐渐则具有紧密与微细的颗粒结构及较好的机械性能。查表确定2级铸铁件的机械加工余量:2.0mm。2.3 毛坯制造形式及结构的确定零件材料为HT15-33灰铸铁,考虑到灰铸铁 的抗缺口敏感性,减震性和耐优良等特点,因此应该选用铸件,以便使对开螺母体在使用中耐磨性良好,保证零件工作可靠.由于零件年产量为6000件,已达到成批生产的水平,而且离心铸造,免除了砂模和制模的设备,以及减少了铸工车间的面积,生产成本就有了降低,这样得来的铸件具有紧密与微细的颗粒结构及较好的机械性能。因此采用离心铸造,这从提高生产率、保证加工精度来考虑也是应该的。 图2.2毛坯图第3章 工艺规程设计3.1基准的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理,可以使加工质量得到保证、生产率得到提高。否则不但加工工艺过程中的问题百出,更有甚者,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。粗基准的选择:对象对开螺母体这样的零件来说,选择好粗基准是至关重要的。按照有关粗基准的选择原则,即当零件有不加工表面时,应以这些不加工表面作粗基准;若零件有若干个不加工表面时,则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准。我现在选取燕尾为粗基准,利用左、右两个定位块和一个削边销对其进行限制,以消除六个不定度,达到过定位。对于精基准而言,主要应该考虑基准重合的问题。3.2 加工工艺路线的确定拟定工艺路线的内容除选择定位基准外,还要选择各加工表面的加工方法,安排工序的先后顺序,确定加工设备,工艺装备等。工艺路线的拟定要考虑使工件的几何形状精度,尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理保证,成批生产还应考虑采用组合机床,专用夹具,工序集中,以提高效率,还应考虑加工的经济性,以便使生产成本尽量下降。制定的工艺路线如下:工序号工序内容1铸造2时效处理3铣底端面4钻2-12的孔5粗车52的孔及端面6掉头,精车52的孔及端面7铣燕尾槽8将工件铣开两份9钻2-7的孔,锪孔1110铣M10端面11钻M10螺纹孔12检验13入库3.3 切削用量及切削时间的确定工序3:铣底端面铣刀每转进给量0.100.12选s0=0.12mmv=56m/min=0.9m/s ns=3.7r/s(222r/min)按机床选取nw=4.2r/s (252r/min)实际切削速度v= =1.01m/s(61m/min)切削工时:l1=37.5,l2=2(表1-11-15)sm=sz z n=0.1 18 3.7=0.37t0=185s(3min)工序4:钻2-12的孔选择直柄麻花钻(GB1436-78) 钻到11.0mmS=0.22-0.28,S=0.25mm/r(10-67)v=28m/min(0.47m/s),n=894r/min(7.95r/s) ns=1000v/切削工时 l1=0.05,l2=39, l=105(表11-10)t=(D-d1)/2=(52-51.92)/2=0.04mmns= =13.6r/s(816r/min)按机床选取nw=800r/s (13.3r/min)实际切削速度v = = 0.46m/s切削工时:l1=3.4,l2=1.5,L=20(表11-6)t0=7.49s(0.13min)扩孔钻至11.85S=0.7-0.9,S=0.7mm/r(10-75)v=22.2m/min,n=472r/min(表10-76) 按机床选取nw=460r/min=7.67r/s实际切削速度=0.29m/s切削工时 l1=0.58,l2=1.5, l=20=4.11s(0.07min)铰至12选用锥柄机用铰刀 D=12(表8-34)S=1.7 mm/r(10-81)v=10m/min,n=318r/min(5.3r/s)(表10-84) 切削工时 l1=0.05,l2=18, l=20=5.14s(0.09min)工序8:将工件铣开两份选用锯片铣刀,D=175mm(8-38),齿数(838)S=(0.030.04) mm/r (10-142)选s=0.03 mm/rv=34m/min(0.57m/s), =2.412r/s(144r/min)实际切削速度为=0.59m/s(35m/min)l1=6 ,l2=4mm(11-12)Sm= SzZn=0.03402.5=3mm=49s(0.82min)工序10:铣M10端面铣刀每转进给量0.100.12选s0=0.12mmv=56m/min=0.9m/s ns=3.7r/s(222r/min)按机床选取nw=4.2r/s (252r/min)实际切削速度v= =1.01m/s(61m/min)切削工时:l1=37.5,l2=2(表1-11-15)sm=sz z n=0.1 18 3.7=0.37t0=185s(3min)工序11:钻M10螺纹孔1 8.3底孔: 选用8.3mm高速钢锥柄麻花钻(工艺表3.16) 由切削表2.7和工艺表4.216查得 (切削表2.15) 按机床选取 基本工时:2 螺纹M10mm: 选择M10mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距,即 按机床选取 基本工时:第4章 夹具设计4.1 设计类型及机床选择根据课题,选择了最重要的工序之一的铣面进行夹具设计。根据工艺规程可知,左侧面为铣削加工采用立式铣床。如图立式铣床是一种常见的机械加工装备,立式铣床的主轴是垂直布置的,决定了他的加工方向是工作台水平移动。在夹具设计时,要考虑到机床工作台的进给方向和进给行程。图4-1 立式铣床4.2 定位方案的确定工件的定位面是工件上直接和接触的部分,选择定位面时应该遵循以下原则:选择大而平整的平面或内圆外圆进行定位、选择定位面后要方便后续的装夹、定位面所对应的装夹位置应该结构牢固,在装夹时保证不得有变形现象。根据上述原则选择底端面作为加工基准。任何物体在空间上确定位置需要限制6个自由度,分别是3个移动自由度和3个旋转自由度。对于铣面夹具,用支承板限制3个自由度,分别是1个移动自由度和2个旋转自由度;用定位销限制2个移动自由度和1个旋转自由度。这样空间的6个自由度就全部限制了,工件完全定位。4.3 夹紧方案的确定 对夹紧装置的基本要求:1、夹紧过程中,不改变工件定位后占据的正确位置。2、夹紧力的大小适当,一批工件的夹紧力要稳定不变。既要保证工件在整个加工过程中的位置稳定不变,振动小,又要是工件不产生过大的夹紧变形。夹紧力稳定可减小夹紧误差。3、夹紧装置的复杂程度应与工件的生产纲领相适应。工件生产批量越大,允许设计越复杂、效率越高的夹紧装置。因此,设计夹紧装置应遵循以下原则:工件不移动原则;工件不变形原则;工件不振动原则;安全可靠原则;经济实用原则; 考虑到本次设计的夹具其零件并不是十分的复杂,并且为本夹具是进行铣面加工,其切削力是垂直于水平面的。因此,采用的是对其垂直方向进行夹紧。夹紧元件有:轴肩螺母、双头螺栓、压板。图4-2 夹紧机构4.4 夹具定位元件的设计定向键装配在夹具底面的纵向槽当中,正常使用两个。它距离尽量布置的要远一些。经过定向键以及铣床的工作台U形槽的配合,使本次设计的夹具上的定位元件的工作表面相对于工作台的送进的方向具有合理的位置关系。定向键可以承受铣削加工时所产生的扭转的力矩,可以降低夹紧夹具的螺栓的负荷度,提高夹具在加工当中的稳定性。定位键的具体结构如图4-3。图4-3定位键4.5 对刀方式铣床夹具和铣床之间相互位置的确定依靠夹具底面定位键与机床工作台T型槽之间的配合。但是当把夹具安装到铣床上后,铣刀位置和工件位置还不确定,这时就需要对刀块来确定这一位置。对刀块可分为直角对刀块和圆形对刀块,直角对刀块能够确定铣刀两个方向上的位置,圆形对刀块只能限制铣刀一个方向上的位置。对于挖掘机箱体的加工,用直角对刀块进行对刀。使用对刀块时,用手动方式把操作工作台,把对刀块逐渐逼近铣刀,在铣刀和对刀块之间塞入塞尺,当塞尺刚好能在铣刀和对刀块缝隙间移动时,此时刀具和夹具的位置便被确定下来,通过减去塞尺的厚度可得到二者之间精确的位置。4.6 切削力的计算根据机械加工工艺师手册表30-19中公式,查加工灰铸铁时端面铣刀的切削力计算公式为:公式中各参数含义如下:各种铣刀加工不同材料的切削参数,对于端面铣刀加工灰铸铁取:高速钢铣刀切削力的修正系数,对于灰铸铁取1.0:铣削时各分力与圆周力的比值,对于对称端铣取:其余参数根据机械加工工艺数值带入计算得:结 论本次课程设计是对我们这些年来在学校所学知识的复习和巩固。通过课程设计可以检验出我们在校期间的学习水平。从而使我们对所学专业知识理解的更透彻,运用的更熟练。刚开始设计的时候,总觉的难度很大,不知道从什么地方下手,对一些设计的步骤根本不知道怎么安排,怎么设计。老师给我们详细讲解了机械设计应注意的问题,让我们先从分析零件图开始,然后在得出零件技术要求,在根据零件的技术要求画出毛坯和零件合图。然后运用所学的工艺机加工知识,编排出工件的工艺过程。再进行工装设计。在设计期间,我们亲身体验了机械加工工艺的设计,对我们有了很大提高。遇到不懂的问题时,指导老师们都能细心的帮助我。同学之间虽然每个人的设计课题不一样,但我们之间还是会经常讨论,互相帮助,不紧学会了知识,而且还锻炼了我们的团队精神。在这次设计中,要感谢我们的指导老师,他们在设计期间为我们的解决了很多难题。相信我们通过这次设计,一定会在以后的工作岗位中干的更出色。致 谢在整个设计过程中遇到了很多的问题,通过各种途径想方设法的解决,老师给我详细的说了但我还是很模糊,就自己跑到厂里面去仔细了解机床的加工过程。从遇到问题到解决问题的过程中,不仅仅只解决了问题相关的知识还学到了很多。这次设计结束我不但了解到零件的工艺,还学到了整个工艺设计的方法和过程。在这里要感谢老师对我的指点,没有他的点拨我不可能这么顺利就完成本次设计。在整个设计的过程中,不断地遇到新的问题,然后就必须不断地向别人请教,请教我的指导老师,还请教一些有经验的朋友、同学,利用一切可以利用资源,再加上不断地从书上找一些理论的知识,总算是把我的设计弄出个模样来了。在工艺设计好后,加工程序还是要经过多次调试、修改才能最终完成。总之这次的设计考验了我的综合能力,很大程度上提高了我的综合能力。这次设计也让我学到了很多知识,最要感谢的是我的指导老师,感谢他的不厌其烦的教诲,还要感谢我的朋友、同学及所有指导过我的人,感谢他们!参考文献1 李福生等.实用数控机床技术手册M.北京:机械工业出版社,2015.2 于华等,数控机床的编程与实例M.北京:机械工业出版社,2013.3 曹永洁,王凌云.典型零件数控加工工艺项目式教学法.北京:机械工业出版社,2016.4 刘志伟,张伟文,李会玲,机床夹具设计案例教学的研究J.现代制造技术与装备,2013(6).5 数字化手册编委会,机床夹具设计手册M. 北京:机械工业出版社,2014.6 DavidG.Ullman.TheMechanicalDesignProcessM.北京:机械工业出版社,2015.9.7 吴拓,方琼珊,机械制造工艺与机床夹具课题设计指导M.北京:机械工业出版社,2015.8 陈定国,吴立言等.机械设计M.北京:高等教育出版社,2013.5.9 孙恒,陈作模,葛文平等.机械原理M.北京:高等教育出版社,2013.4.10 艾兴,肖诗纲,切削用量简明手册(第3版).北京:机械工业出版社,2013.11 万宏强.机械制造工艺学课程设计指导书M.西安:西北工业大学出版社,2013.12 成大先.机械设计手册M.北京:化学工业出版社,2016.5.13 李益民,机械制造工艺设计简明手册M.北京:机械工业出版社,2017.14 LIYan-Yuan,XMZhao,DHZhao.CauseforFractureof17CrNiMo6GearShaftanditsImprovementJ.PackagingEngineering,2017.15 王绍俊. 机械制造工艺设计手册. 北京:机械工业出版社,199716 郑修本,冯冠大. 机械制造工艺学. 北京:机械工业出版社,199117 王先逵编著. 机械制造工艺学. 第二版. 北京:机械工业出版社,200618 孙丽媛. 机械制造工艺及专用夹具设计指导. 北京:冶金工业出版社,2002机械加工综合过程卡机械加工工艺过程产品名称及型号零件名称毛坯种类材料名称牌号每料件数每批件数工序号工序内容设备名称夹具刀具量具时间定额(单件min)1铸造2时效处理3铣底端面X51专用夹具端铣刀游标卡尺4钻2-12的孔Z525专用夹具麻花钻游标卡尺5粗车52的孔及端面CA6140专用夹具内圆车刀游标卡尺6掉头,精车52的孔及端面CA6140专用夹具内圆车刀游标卡尺7铣燕尾槽X51专用夹具立铣刀游标卡尺8将工件铣开两份X51专用夹具锯片铣刀游标卡尺9钻2-7的孔,锪孔11Z525专用夹具麻花钻锪钻游标卡尺10铣M10端面X51专用夹具端铣刀游标卡尺11钻M10螺纹孔Z525专用夹具麻花钻丝锥游标卡尺12检验13入库编制时间审核时间校对时间
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