锥轴工艺及钻φ3斜油孔夹具设计【含CAD图纸、说明书、工艺工序卡片】
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毕业设计(论文)任务书年 9 月 19 日毕业设计(论文)题 目锥轴工艺及钻3斜油孔夹具设计题目来源自拟指导教师职称讲师所在部门机械技术学院学生姓名所属院系专业机制外语翻译要求翻译后中文字数约2500字左右,内容与课题相关。课题需要完成的任务【工程设计类课题:】根据导师下达的毕业设计任务,查阅相关设计资料(不少于5本),综合应用所学的专业知识,填写开题报告。根据任务,设计完成零件的加工工艺与配套夹具,具体为:1. 绘制零件图及毛坯零件综合图各一张;2编制机加工工艺文件(三卡)全套;3绘制夹具装配图及全套夹具非标准零件图;4编写设计说明书(15000字)。课题计 划 安 排序号内 容时 间 安 排1查阅相关设计资料,填写开题报告2工艺规程设计 3编制三卡4工装(夹具)设计5编写说明书;完成专外翻译计划答辩时间年11月20日答辩提交资料年11月15日教研室主任审核意见签名: XX大学 毕业设计论文 锥轴工艺及钻3孔夹具设计 所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日摘 要锥轴零件加工工艺及钻床夹具设计是包括零件加工的工艺设计、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:工艺,工序,切削用量,夹紧,定位,误差目 录摘 要II目 录III第1章 绪论11.1 机械加工工艺概述11.2机械加工工艺流程11.3夹具概述21.4机床夹具的功能21.5机床夹具的发展趋势31.5.1机床夹具的现状31.5.2 现代机床夹具的发展方向3第2章 零件的分析52.1零件的形状52.2零件的工艺分析6第3章 工艺规程设计73.1 确定毛坯的制造形式73.2 基面的选择73.3 制定工艺路线73.3.1 工艺路线方案一73.3.2 工艺路线方案二83.3.3 工艺方案的比较与分析93.4 选择加工设备和工艺装备103.4.1 机床选用103.4.2 选择刀具103.4.3 选择量具103.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定103.6确定切削用量及基本工时133.7 时间定额计算及生产安排23第4章 钻3孔夹具设计284.1定位基准的选择284.2切削力的计算与夹紧力分析284.3夹紧元件及动力装置确定284.4钻套、衬套及夹具体设计294.5夹具精度分析31总 结32致 谢33参 考 文 献3433第1章 绪论1.1 机械加工工艺概述机械加工工艺是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全过程,加工工艺是工人进行加工的一个依据。一个普通零件的加工工艺流程是粗加工-精加工-装配-检验-包装,就是个加工的笼统的流程。机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤,采用机械加工的方法,直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等,使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。 比如,上面说的,粗加工可能包括毛坯制造,打磨等等,精加工可能分为车,钳工,铣床,等等,每个步骤就要有详 细的数据了,比如粗糙度要达到多少,公差要达到多少。机械加工工艺就是在流程的基础上,改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等,使其成为成品 或半成品,是每个步骤,每个流程的详细说明。总的来说,加工工艺是每个步骤的详细参数工艺流程是纲领,工艺规程是某个厂根据实际情况编写的特定的加工工艺。1.2机械加工工艺流程机械加工工艺规程一般包括以下内容:工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及 检验方法、切削用量、时间定额等。 制订工艺规程的步骤 1) 计算年生产纲领,确定生产类型。 2) 分析零件图及产品装配图,对零件进行工艺分析。3) 确定各工序的加工余量,计算工序尺寸及公差。 4) 确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。5) 填写工艺文件。 6) 选择毛坯。 7) 拟订工艺路线。 8) 确定切削用量及工时定额。 8) 确定各主要工序的技术要求及检验方法。 在制订工艺规程的过程中,往往要对前面已初步确定的内容进行调整,以提高经济效益。在执行工艺规程过程中,可能会出现前所未料的情况,如生产条件的变化,新技术、新工艺的引进,新材料、先进设备的应用等,都要求及时对工艺规程进行修订和完善。1.3夹具概述现代生产中,机床夹具是一种不可缺少的工艺装备,它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等,在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。夹具是一种装夹工件的工艺装备,它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在机床夹具设计是一项重要的技术工作。1.4机床夹具的功能在机床上用夹具装夹工件时,其主要功能是使工件定位和夹紧。1机床夹具的主要功能机床夹具的主要功能是装工件,使工件在夹具中定位和夹紧。(1) 定位 定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件面接触或配合实现的。确定工件在夹具中占有正确位置的过程。正确的定位可以保证工件加工的尺寸和位置精度要求。(2)夹紧 由于工件在加工时,受到各种力的作用,若不将工件固定,则工件会松动、脱落。工件定位后将其固定,使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。因此,夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。2机床夹具的特殊功能机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向。(1)对刀 如铣床夹具中的对刀块,它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。(2)导向 导向元件制成模板形式,故钻床夹具常称为钻模如钻床夹具中的钻模板的钻套,能迅速地确定钻头的位置并引导其进行钻削。镗床夹具(镗模)也具有导向功能。1.5机床夹具的发展趋势随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高,夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。1.5.1机床夹具的现状数控机床(NC)、加工中心(MC)、成组技术(GT)、柔性制造系统(FMS)等新技术的应用现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代,以适应市场激烈的竞争。特别是近年来,对机床夹具提出了如下新的要求:1)适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。2)能装夹一组具有相似性特征的工件。3)提高机床夹具的标准化程度。4)能迅速而方便地装备新产品的投产,以缩短生产准备周期,降低生产成本。5)适用于精密加工的高精度机床夹具。6)采用液压或气压夹紧的高效夹紧装置,以进一步提高劳动生产率。1.5.2 现代机床夹具的发展方向现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化、柔性化四个方面。标准化机床夹具的标准化,有利于夹具的商品化生产,有利于缩短生产准备周期,降低生产总成本。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准:GB/T2148T225991以及各类通用夹具、组合夹具标准等。夹具的标准化阶段是通用化的深入,主要是确立夹具零件或部件的尺寸系列,为夹具工作图的审查创造良好的条件。通用化方法包括夹具、部件、元件、毛坏和材料的通用化。精密化精密化夹具的结构类型很多,随着机械产品精度的日益提高,势必相应提高了对夹具的精度要求。例如用于精密分度的多齿盘,其分度精度可达0.1;用于精密车削的高精度三爪卡盘,其定心精度为5m;精密心轴的同轴度公差可控制在1m内;又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具,工件的圆度公差可达0.20.5m。高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间,以提高劳动生产率,减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有:自动化夹具、高速化夹具、具有夹紧动力装置的夹具等。柔性化机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似,它是指机床夹具通过调整、拼装、组合等方式,以适应可变因素的能力。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有:组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、拼装夹具、数控机床夹具等。可变因素主要有:工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。在较长时间内,夹具的柔性化将是夹具发展的主要方向。第2章 零件的分析2.1零件的形状题目给的零件是锥轴零件,主要作用是起连接作用。零件的实际形状如上图所示,从零件图上看,该零件是典型的零件,结构比较简单。具体尺寸,公差如下图所示。2.2零件的工艺分析由零件图可知,其材料为35,适用于承受较大应力和要求耐磨零件。锥轴零件主要加工表面为:1.车外圆及端面,表面粗糙度值为3.2。2.车外圆及端面,表面粗糙度值3.2。3.车装配孔,表面粗糙度值3.2。4.半精车侧面,及表面粗糙度值3.2。5.两侧面粗糙度值6.3、12.5,法兰面粗糙度值6.3。锥轴共有两组加工表面,他们之间有一定的位置要求。现分述如下:(1)左端的加工表面: 这一组加工表面包括:大头端面,16内圆,倒角钻孔并攻丝。这一部份只有端面有6.3的粗糙度要求,要求并不高,粗车后半精车就可以达到精度要求。而钻工没有精度要求,因此一道工序就可以达到要求,并不需要扩孔、铰孔等工序。(2).小头端面的加工表面: 这一组加工表面包括:小头端面;50的外圆,粗糙度为0.8;30的外圆,10度斜面外圆,并带有倒角;钻中心孔。其要求也不高,粗车后半精车就可以达到精度要求。其中,8的孔或内圆直接在上做镗工就行了。第3章 工艺规程设计本锥轴假设年产量为10万台,每台车床需要该零件1个,备品率为19%,废品率为0.25%,每日工作班次为2班。该零件材料为35,依据设计要求Q=100000件/年,n=1件/台;结合生产实际,备品率和 废品率分别取19%和0.25%代入公式得该工件的生产纲领 N=2XQn(1+)(1+)=238595件/年3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为35,年产量已达成批生产水平,而且零件轮廓尺寸不大,可以采用锻造,这从提高生产效率,保证加工精度,减少生产成本上考虑,也是应该的。3.2 基面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,生产效率得以提高。否则,不但使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,对像锥轴这样的零件来说,选好粗基准是至关重要的。对本零件来说,如果外圆的端面做基准,则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称,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做粗基准,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应位置精度较高的不加工表面做为粗基准)。对于精基准而言,主要应该考虑基准重合的问题,当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算,这在以后还要专门计算,此处不在重复。3.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。3.3.1 工艺路线方案一10锻造锻造出毛坯20热处理毛坯热处理,时效处理30粗车粗车小头端面,粗车外圆50,粗车外圆30,粗车外圆10度斜面,粗车各外圆台阶及圆弧圆角,注意各外圆留1mm的半精车余量40粗车掉头,粗车大头端面,粗车外圆90,粗车各外圆台阶及圆弧圆角,注意各外圆留1mm的半精车余量50热处理渗碳0.8-1,淬火58-62HRC60半精车半精车小头端面,半精车外圆50,半精车外圆30,半精车外圆10度斜面,半精车各外圆台阶及圆弧圆角70半精车掉头,半精车大头端面,半精车外圆90,半精车各外圆台阶及圆弧圆角80半精车车退刀槽2X2到规定尺寸精度90半精车车螺纹M30X2到规定尺寸精度100钻钻中心孔16,开口部60度倒角110钻钻中心孔8,开口部60度倒角120钻孔钻圆周钻孔6-9130钻孔钻圆周钻孔6-13140钻孔钻径向孔2-10150铣槽铣油槽 160钳去毛刺,清洗170终检终检入库3.3.2 工艺路线方案二10锻造锻造出毛坯20热处理毛坯热处理,时效处理30粗车粗车小头端面,粗车外圆50,粗车外圆30,粗车外圆10度斜面,粗车各外圆台阶及圆弧圆角,注意各外圆留1mm的半精车余量40粗车掉头,粗车大头端面,粗车外圆90,粗车各外圆台阶及圆弧圆角,注意各外圆留1mm的半精车余量50热处理渗碳0.8-1,淬火58-62HRC60半精车半精车小头端面,半精车外圆50,半精车外圆30,半精车外圆10度斜面,半精车各外圆台阶及圆弧圆角70半精车掉头,半精车大头端面,半精车外圆90,半精车各外圆台阶及圆弧圆角80半精车车退刀槽2X2到规定尺寸精度90半精车车螺纹M30X2到规定尺寸精度100钻钻中心孔16,开口部60度倒角110钻钻中心孔8,开口部60度倒角120钻孔钻圆周钻孔6-9130钻孔钻圆周钻孔6-13140钻孔钻径向孔2-10150铣槽铣油槽 160钳去毛刺,清洗170终检终检入库3.3.3 工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于:方案一的定位和装夹等都比较方便,但是要更换多台设备,加工过程比较繁琐,而且在加工过程中位置精度不易保证。方案二减少了装夹次数,但是要及时更换刀具,因为有些工序在车床上也可以加工,镗、钻孔等等,需要换上相应的刀具。而且在磨削过程有一定难度,要设计专用夹具。因此综合两个工艺方案,取优弃劣,具体工艺过程如下:10锻造锻造出毛坯20热处理毛坯热处理,时效处理30粗车粗车小头端面,粗车外圆50,粗车外圆30,粗车外圆10度斜面,粗车各外圆台阶及圆弧圆角,注意各外圆留1mm的半精车余量40粗车掉头,粗车大头端面,粗车外圆90,粗车各外圆台阶及圆弧圆角,注意各外圆留1mm的半精车余量50热处理渗碳0.8-1,淬火58-62HRC60半精车半精车小头端面,半精车外圆50,半精车外圆30,半精车外圆10度斜面,半精车各外圆台阶及圆弧圆角70半精车掉头,半精车大头端面,半精车外圆90,半精车各外圆台阶及圆弧圆角80半精车车退刀槽2X2到规定尺寸精度90半精车车螺纹M30X2到规定尺寸精度100钻钻中心孔16,开口部60度倒角110钻钻中心孔8,开口部60度倒角120钻孔钻圆周钻孔6-9130钻孔钻圆周钻孔6-13140钻孔钻径向孔2-10150铣槽铣油槽 160钳去毛刺,清洗170终检终检入库3.4 选择加工设备和工艺装备3.4.1 机床选用.工序30、40、60、70、80、90是粗车、粗镗和半精车、半精镗。各工序的工步数不多,成批量生产,故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大,精度要求属于中等要求,选用最常用的CA6140卧式车床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表4.2-7。.工序100、110、120、130、140是钻孔,选用Z525摇臂钻床。.工序150是铣油槽,从经济角度看,采用X52K。3.4.2 选择刀具.在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用YG6类硬质合金车刀,它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性,可选用可转位车刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。.钻孔时选用高速钢麻花钻,参考机械加工工艺手册(主编 孟少农),第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有参数。.磨具的选用:磨具通常又称为砂轮。是磨削加工所使用的“刀具”。磨具的性能主要取决于磨具的磨料、结合剂、粒度、硬度、组织以及砂轮的形状和尺寸。参考简明机械加工工艺手册(主编 徐圣群) 表12-47,选择双斜边二号砂轮。3.4.3 选择量具本零件属于成批量生产,一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种:一是按计量器具的不确定度选择;二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“锥轴” 零件材料为35,查机械加工工艺手册(以后简称工艺手册),表2.2-17 各种铁的性能比较,35硬度HB为143269,表2.2-23 球墨铸铁的物理性能,35密度=7.27.3(),计算零件毛坯的重量约为2。表3-1 机械加工车间的生产性质生产类别同类零件的年产量件重型(零件重2000kg)中型(零件重1002000kg)轻型(零件重100kg)单件生产5以下10以下100以下小批生产510010200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产1000以上5000以上50000以上根据所发的任务书上的数据,该零件的月工序数不低于3050,毛坯重量21202506.04.0顶、侧面底 面铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于顶面的机械加工余量选择。根据上述原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。3.6确定切削用量及基本工时切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先是确定切削深度、进给量,再确定切削速度。现根据切削用量简明手册(第三版,艾兴、肖诗纲编,1993年机械工业出版社出版)确定本零件各工序的切削用量所选用的表格均加以*号,与机械制造设计工工艺简明手册的表区别。3.6.1 工序粗车小头端面,粗车外圆50,粗车外圆30,粗车外圆10度斜面,粗车各外圆台阶及圆弧圆角,注意各外圆留1mm的半精车余量3.6.1.1确定粗车小头端面的切削用量所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表1.1,由于CA6140机床的中心高为200(表1.30),故选刀杆尺寸=,刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面,前角=,后角=,主偏角=,副偏角=,刃倾角=,刀尖圆弧半径=。.确定切削深度由于单边余量为3MM,可在一次走刀内完成,故 = (3-1).确定进给量根据切削加工简明实用手册可知:表1.4刀杆尺寸为,工件直径400之间时, 进给量=0.51.0按CA6140机床进给量(表4.29)在机械制造工艺设计手册可知: =0.7确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求,故需进行校验根据表130,CA6140机床进给机构允许进给力=3530。根据表1.21,当强度在174207时,=时,径向进给力:=950。切削时的修正系数为=1.0,=1.0,=1.17(表1.292),故实际进给力为: =950=1111.5 (3-2)由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力,故所选=可用。.选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表1.9,车刀后刀面最大磨损量取为,车刀寿命=。.确定切削速度切削速度可根据公式计算,也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表1.11,当硬质合金刀加工硬度200219的铸件,切削速度=。切削速度的修正系数为=1.0,=0.92,0.8,=1.0,=1.0(见表1.28),故: =63 (3-3) =120 (3-4)根据CA6140车床说明书选择 =125这时实际切削速度为: = (3-5).校验机床功率切削时的功率可由表查出,也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表1.25,=,切削速度时, =切削功率的修正系数=0.73,=0.9,故实际切削时间的功率为: =1.7=1.2 (3-6)根据表1.30,当=时,机床主轴允许功率为=,故所选切削用量可在CA6140机床上进行,最后决定的切削用量为:=3.75,=,=,=.倒角 为了缩短辅助时间,取倒角时的主轴转速与钻孔相同 换车刀手动进给。. 计算基本工时 (3-7)式中=+,=由切削用量简明使用手册表1.26,车削时的入切量及超切量+=,则=+= = (3-8)3.6.2 工序掉头,粗车大头端面,粗车外圆90,粗车各外圆台阶及圆弧圆角,注意各外圆留1mm的半精车余量本工序仍为粗车。已知条件与工序相同,车端面及倒角,可采用工序相同的可转位车刀。3.6.1.1确定粗车小头端面的切削用量所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表1.1,由于CA6140机床的中心高为200(表1.30),故选刀杆尺寸=,刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面,前角=,后角=,主偏角=,副偏角=,刃倾角=,刀尖圆弧半径=。.确定切削深度由于单边余量为3MM,可在一次走刀内完成,故 = (3-1).确定进给量根据切削加工简明实用手册可知:表1.4刀杆尺寸为,工件直径400之间时, 进给量=0.51.0按CA6140机床进给量(表4.29)在机械制造工艺设计手册可知: =0.7确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求,故需进行校验根据表130,CA6140机床进给机构允许进给力=3530。根据表1.21,当强度在174207时,=时,径向进给力:=950。切削时的修正系数为=1.0,=1.0,=1.17(表1.292),故实际进给力为: =950=1111.5 (3-2)由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力,故所选=可用。.选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表1.9,车刀后刀面最大磨损量取为,车刀寿命=。.确定切削速度切削速度可根据公式计算,也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表1.11,当硬质合金刀加工硬度200219的铸件,切削速度=。切削速度的修正系数为=1.0,=0.92,0.8,=1.0,=1.0(见表1.28),故: =63 (3-3) =120 (3-4)根据CA6140车床说明书选择 =125这时实际切削速度为: = (3-5).校验机床功率切削时的功率可由表查出,也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表1.25,=,切削速度时, =切削功率的修正系数=0.73,=0.9,故实际切削时间的功率为: =1.7=1.2 (3-6)根据表1.30,当=时,机床主轴允许功率为=,故所选切削用量可在CA6140机床上进行,最后决定的切削用量为:=3.75,=,=,=.倒角 为了缩短辅助时间,取倒角时的主轴转速与钻孔相同 采用工序确定切削用量的方法,得本工序的切削用量及基本时间如下:a=2.5 f=0.65 n=3.8 v=50.4 T=563.6.3 工序半精车小头端面,半精车外圆50,半精车外圆30,半精车外圆10度斜面,半精车各外圆台阶及圆弧圆角3.6.3.1确定切削用量所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表1.1,由于C6021机床的中心高为200(表1.30),故选刀杆尺寸=,刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面,前角=,后角=,主偏角=,副偏角=,刃倾角=,刀尖圆弧半径=。.确定切削深度由于单边余量为,可在一次走刀内完成,故 = .确定进给量根据切削加工简明实用手册可知:表1.4刀杆尺寸为,工件直径400之间时, 进给量=0.51.0按CA6140机床进给量(表4.29)在机械制造工艺设计手册可知: =0.7确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求,故需进行校验根据表130,CA6140机床进给机构允许进给力=3530。根据表1.21,当强度在174207时,=时,径向进给力:=950。切削时的修正系数为=1.0,=1.0,=1.17(表1.292),故实际进给力为: =950=1111.5 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力,故所选=可用。.选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表1.9,车刀后刀面最大磨损量取为,车刀寿命=。.确定切削速度切削速度可根据公式计算,也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表1.11,当硬质合金刀加工硬度200219的铸件,切削速度=。切削速度的修正系数为=1.0,=0.92,0.8,=1.0,=1.0(见表1.28),故: =63 (3-12) =120 (3-13)根据CA6140车床说明书选择 =125这时实际切削速度为: = (3-14).校验机床功率切削时的功率可由表查出,也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表1.25,=,切削速度时, =切削功率的修正系数=0.73,=0.9,故实际切削时间的功率为: =1.7=1.2 根据表1.30,当=时,机床主轴允许功率为=,故所选切削用量可在CA6140机床上进行,最后决定的切削用量为:=1.25,=,=,=.计算基本工时 (3-15)式中=+,=由切削用量简明使用手册表1.26,车削时的入切量及超切量+=,则=126+= =3.6.4 工序掉头,半精车大头端面,半精车外圆90,半精车各外圆台阶及圆弧圆角本工序仍半精车。确定切削用量所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表1.1,由于C6021机床的中心高为200(表1.30),故选刀杆尺寸=,刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面,前角=,后角=,主偏角=,副偏角=,刃倾角=,刀尖圆弧半径=。.确定切削深度由于单边余量为,可在一次走刀内完成,故 = .确定进给量根据切削加工简明实用手册可知:表1.4刀杆尺寸为,工件直径400之间时, 进给量=0.51.0按CA6140机床进给量(表4.29)在机械制造工艺设计手册可知: =0.7确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求,故需进行校验根据表130,CA6140机床进给机构允许进给力=3530。根据表1.21,当强度在174207时,=时,径向进给力:=950。切削时的修正系数为=1.0,=1.0,=1.17(表1.292),故实际进给力为: =950=1111.5 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力,故所选=可用。.选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表1.9,车刀后刀面最大磨损量取为,车刀寿命=。.确定切削速度切削速度可根据公式计算,也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表1.11,当硬质合金刀加工硬度200219的铸件,切削速度=。切削速度的修正系数为=1.0,=0.92,0.8,=1.0,=1.0(见表1.28),故: =63 (3-12) =120 (3-13)根据CA6140车床说明书选择 =125这时实际切削速度为: = (3-14).校验机床功率切削时的功率可由表查出,也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表1.25,=,切削速度时, =切削功率的修正系数=0.73,=0.9,故实际切削时间的功率为: =1.7=1.2 根据表1.30,当=时,机床主轴允许功率为=,故所选切削用量可在CA6140机床上进行,最后决定的切削用量为:=1.25,=,=,=.计算基本工时 (3-15)式中=+,=由切削用量简明使用手册表1.26,车削时的入切量及超切量+=,则=126+= =工序 13 钻8、16mm孔钻孔8、选用Z525摇臂机床,刀具选用GB1436-85钻钻孔进给量为0.200.35。 则取确定加工速度,根据工艺手册加工速度计算公式为 查得为,刀具耐用度T=35则 =1.6故 =72选取 故实际速度为=2.64确定加工时间(一个孔) =工序14 钻9、13mm孔本工序采用计算法。表3-6标准高速钢麻花钻的全长和沟槽的长度(从gb6137-85)直径范围直柄麻花钻ll111.8013.20151101表3-7 主要几何麻花钻(根据GB6137-85) ()d (mm)2f8.618.0030118124060表3-8钻头,钻铰刀磨损标准和耐久性(1)后刀面最大磨损限度mm刀具材料加工材料钻头直径d0(mm)20高速钢铸铁0.50.8(2)刀具耐用度T min刀具类型加工材料刀具材料刀具直径d0(mm)1120钻孔扩孔铸铁、铜合金及合金高速钢60钻头磨损0.50.8mm刀具耐用度T = 60 min.确定进给量查工艺手册钻孔的进给量为f=0.250.65,进给量取f=0.60。.确定加工速度灰铸铁(190HBS)上钻孔的加工速度轴向力,扭矩及功率得,V=12 V=12=10.32 (3-17)则 = =131 (3-18) 查表4.2-12可知, 取 n = 150则实际加工速度 = = =11.8工序 150 铣油槽切削深度:根据参考文献3表查得:进给量,根据参考文献1表查得切削速度,机床主轴转速:,按照参考文献3表3.174,取。实际切削速度:进给量:工作台每分进给量: 被切削层长度:由毛坯尺寸可知, 刀具切入长度: =81mm刀具切出长度:取走刀次数为1机动时间: 本工序机动时间:3.7 时间定额计算及生产安排设年产量是10万件。一年有250个工作日。一个日产量420。一天工作时间的计算8个小时,每部分的生产时间不应超过1.14min。机械加工单(在上述生产类型)时间定额:大规模生产)大规模生产:参照工艺手册(生产类型:中批以上)时间计算公式: (大量生产时)因此大批量单件时间计算: 其中: 单件时间定额 基本时间(机动时间) 辅助时间。 布置场所地、休息时间占操作时间的百分比值工序1:粗车小头端面,粗车外圆50,粗车外圆30,粗车外圆10度斜面,粗车各外圆台阶及圆弧圆角机动时间:辅助时间:参照工艺手册,取工步辅助时间。在加工过程中装卸短暂,所以取装时间。则:根据工艺手册,单间时间定额: 工序2:掉头,粗车大头端面,粗车外圆90,粗车各外圆台阶及圆弧圆角,注意各外圆留1mm的半精车余量机动时间:辅助时间:参照工艺手册,取工步辅助时间。装卸短暂所以取装时间。则:根据工艺手册单间时间定额: 因此布置一台机床即能满足生产要求。工序3:半精车小头端面,半精车外圆50,半精车外圆30,半精车外圆10度斜面,半精车各外圆台阶及圆弧圆角机动时间:辅助时间:参照工艺手册,取工步辅助时间。加工过程中装卸短暂,所以取装时间。则:根据工艺手册,单间时间定额: 因此布置一台机床即能满足生产要求。工序4:掉头,半精车大头端面,半精车外圆90,半精车各外圆台阶及圆弧圆角机动时间:辅助时间:参照工艺手册,取工步辅助时间。由于生产线上装时间很短,所以取装时间。则:根据工艺手册,单间时间定额: 因此布置一台机床即能满足生产要求。工序5:车退刀槽2X2到规定尺寸精度机动时间:辅助时间:参照工艺手册,取工步辅助时间。则:根据工艺手册,单间时间定额: 一台机床即能满足生产要求。工序6:车螺纹M30X2到规定尺寸精度机动时间:辅助时间:参照工艺手册,取工步辅助时间。所以取装时间。则:根据工艺手册,单间时间定额: 因此布置一台机床即能满足生产要求。工序7:钻中心孔16,开口部60度倒角机动时间:辅助时间:参照工艺手册取工步辅助时间。所以取装时间。则:根据工艺手册,单间时间定额: 即能满足生产要求工序8:钻中心孔8,开口部60度倒角机动时间:辅助时间:参照工艺手册取工步辅助时间。装卸短所以取装时间。则:根据工艺手册,单间时间定额: 即能满足生产要求工序9:钻圆周钻孔6-9机动时间:辅助时间:参照钻孔时间,取装卸时间,工步时间。则:参照钻孔值,取单间时间定额: 因此布置一台机床即能满足生产要求。工序10:钻径向孔2-10机动时间:辅助时间:参照工艺手册,取工步辅助时间。取装卸时间。则:根据工艺手册,单间时间定额: 即能满足生产要求工序11:钻圆周钻孔6-13机动时间:辅助时间:参照工艺手册,取工步辅助时间。所以取装时间。则:根据工艺手册,单间时间定额: 即能满足生产要求工序12:钻径向孔2-10机动时间:辅助时间:取装卸辅助时间,工步辅助时间。则:参照钻孔值,取单间时间定额: 因此布置一台机床即能满足生产要求。工序13:铣油槽机动时间:辅助时间:取装卸辅助时间,工步辅助时间。则:参照钻孔值,取单间时间定额: 因此布置一台机床即能满足生产要求。第4章 钻3孔夹具设计为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。经过与指导老师协商,决定设计工序钻3孔的钻床专用夹具。本夹具将用于Z5255摇臂钻床。刀具为麻花钻。本夹具主要用来钻、扩油孔,侧面则要左侧下偏45角,端处的油孔较深选择钻头时要选择较为合理的,强度硬度还有长度都要考虑清楚,加工到本道工序前要完成的粗、精磨。因此本道工序加工时主要应考虑如何保证其尺寸精度要求和表面粗糙度要求。以及如何提高劳动生产率,降低劳动强度。4.1定位基准的选择由零件图可知,油孔位于零件左侧下上,其尺寸精度要求和表面粗糙度要求不高,侧面则要左侧下偏45角。为了保证所钻、扩的孔与侧面成45角并保证油孔能在后续的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均匀。根据基准重合、基准统一原则。在选择油孔的加工定位基准时,应尽量选择上一道工序即粗、精磨顶面工序的定位基准,以及设计基准作为其定位基准。4.2切削力的计算与夹紧力分析由于本道工序主要完成工艺孔的钻、扩加工,而钻削力远远大于扩的切削力。因此切削力应以钻削力为准。由切削手册17得:钻削力 钻削力矩 式中: 当用两把刀具同时钻削时: 本道工序加工油孔时,工件前后两轴承放在两V形块上。夹紧力方向与钻削力方向不同,有30的夹角的偏向,所以夹紧力N 。 4.3夹紧元件及动力装置确定由于空气压缩机曲轴的生产量很大,采用手动夹紧的夹具虽然结构简单,在生产中的应用也比较广泛。因此本道工序夹具的夹紧动力装置采用手动夹紧。采用手动夹紧,原始夹紧力可以连续作用,夹紧可靠,方便实用。本道工序夹具的夹紧元件选用两个V形块、一个支承板来对曲轴定位。再用一个直压板对工件夹紧,从倾斜方向夹紧工件。但工件仍可绕轴心线转动所以采用了一个支承板来限制它的转动。由于夹紧力方向与钻削力方向不同,轴心线方向上受到力的作用,所以用一支承板来定位。V形块设计如图图4-4 V形块结构图根据工件的直径 D=90mm可知V形块的结构尺寸如下:表4-4 V形块的各参数HD 80-100501218123015251404.4钻套、衬套及夹具体设计工艺孔的加工需钻、扩两次切削才能满足加工要求。故选用快换钻套(其结构如下图所示)以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求:工艺孔8mm分钻、扩两个工步完成加工。即先用的麻花钻钻孔,根据GB114184的规定钻头上偏差为零,故钻套孔径为即。再用标准扩孔钻扩孔,根据GB114184的规定扩孔钻的尺寸为。图4-5 长型快换钻套图工艺孔钻套结构参数如下表:表4-5长型快换钻套结构参数dHD公称尺寸允差86012+0.018+0.00726221047716衬套选用固定衬套其结构如图所示: 图4-5 固定衬套图夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构见夹具装配图2所示。其结构参数如下表:表4-5 固定衬套结构参数dHDC公称尺寸允差公称尺寸允差12+0.034+0.0162018+0.023+0.0120.524.5夹具精度分析利用夹具在机床上加工时,机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统。它们之间相互联系,最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。因此在夹具设计中,当结构方案确定后,应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。由工序简图可知,本道工序由于工序基准与加工基准重合,又采用顶面为主要定位基面,故定位误差很小可以忽略不计。本道工序加工中主要保证两油孔尺寸。直径为,并采用钻套,导套孔径为,外径为同轴度公差为。固定衬套采用孔径为,同轴度公差为。当各孔的实际轮廓偏离其最大实体状态,即其直径偏离最大实体尺寸时可将偏离量补偿给位置度公差。(4)、如各孔的实际轮廓处于最小实体状态即其实际直径为时,相对于最大实体尺寸的偏离量为,此时轴线的位置度误差可达到其最大值。即孔的位置度公差最小值为。由本工序所选用的加工工步钻、扩满足。影响两油孔位置度的因素有(如下图所示):(1) 钻模板上两个装衬套孔的尺寸公差:(2) 两衬套的同轴度公差:(3) 衬套与钻套配合的最大间隙:(4) 钻套的同轴度公差:所以能满足加工要求。总 结毕业设计即将结束了,时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的,通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论,不再是纸上谈兵,而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计,使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领,使我们更好的利用图书馆的资料,更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件,为我们踏入社会打下了好的基础。毕业设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的,还应该更好的做到理论和实践的结合。因此我们非常感谢老师给我们的辛勤指导,使我们学到了很多,也非常珍惜大学给我们的这次设计的机会,它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。通过毕业设计,我对课本理论知识有了更深刻了理解,同时,绘图能力也有了较大的提高。这对我以后的工作打下了良好的基础本文是加工工艺和夹具设计,并对工艺方案进行比较选择合理的工艺路线,然后计算分析尺寸,并制定出工艺卡片。最后是夹具的设计。设计的总体过程可以概括为,首先对零件的结构、形状及材料作整体分析,然后初选加工工艺方案。本次毕业设计综合了大学里所学的知识,是理论与实际相结合的一个成果。由于专业知识有限,在设计过程中遇到的问题主要通过老师的讲解,同学们的讨论以及查阅资料来解决。致 谢这次毕业设计使我收益不小,为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是,查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时,数据存在大量的重复和重叠,由于经验不足,在选取数据上存在一些问题,不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见,在我遇到难题时给我指明了方向,最终我很顺利的完成了毕业设计。这次毕业设计成绩的取得,与指导老师的细心指导是分不开的。在此,我衷心感谢我的指导老师,特别是每次都放下他的休息时间,耐心地帮助我解决技术上的一些难
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