分离器滑阀分度孔钻模设计(含CAD图纸、说明书)
分离器滑阀分度孔钻模设计目 录摘 要II第一章 引言111背景112 课题目标与意义113设计概述114钻模的实施情况2第二章 工艺分析321零件功能与需求分析322零件加工精度分析323 加工方案选择324加工要求5第三章 分析计算确定工艺方案631钻模定位方案632钻模夹紧方案633钻模分度方案734钻模导向方案835钻模装配8第四章 钻模精度分析1141钻模基本尺寸要求分析1142钻模基本尺寸分析1143加工精度分析1144钻模精度要求1345夹紧力的确定与分析14第五章 钻模与零件加工分析1551保证同一批零件精度1552钻模加工1553消除或减少钻模误差1554零件加工精度1655加工效率17第六章 结束语18参考文献:19致谢20摘 要分度式钻模具备操作方便、能够改善复杂零件的装夹和加工、降低工人劳动强度、提高生产效率和提高加工质量等优点,同时也提高了工件互换性,方便了机械维修,在机械加工中得到了广泛的应用。本文介绍了分离器滑阀在圆柱面上两组分度孔加工,该零件其分度精度要求为10,定位精度为0.2mm,中批量生产。为能达到零件的加工要求和按时完作任务,在加工过程中,本设计考虑采用一套钻模解决了工件分度和两个尺寸定位的问题,同时提高生产效率和加工精度质量,从而零件的的精度、零件的互换性得到控制。本分度模操作方便、有效进行了分度和定位,分度准确性和定位准确性高可以减少人为的操作的误差,也减轻劳动强度。利用其加工能有效地提高了加工速度和加工质量。关键词:滑阀 分度装置 钻头 钻模第一章 引言11背景机械加工业发展不断在进步,不断改变了发展方向,现在柔性加工较好加工出各种产品,能够较快的把产品推向市场,加工准备时间为最短,先进制造技术和先进组织合理方式的全新的机械制造业。数控加工的出现使工件的加工更快,更有效的解决了零件的互换性,在现代机械加工过程中,已经是一种很普通的加工方法。在机械行业中为了方便易坏工件的更换,更好的提高了工件的互换性,在零件的加工过程中往往多采用的是批量生产,批量生产和单件生产是不同的,采用加工中心或都手工操作费用高而且不能较好保证工件的互换,所以在机械加工过程多数会加工专用的模具来对工件进行了加工。随着机械制造业的快速发展,模具多数是单件产品专用产品,在加工过程要有严格加工工艺质量。钻模的应用和种类越来越多,机床的钻模能较好的对工件进行了夹紧和方便快捷的保证了工件的加工精度,在加工过程中有确定位置和保证要加工产品的加工精度。12 课题目标与意义在设计钻模的过程要保其能够信任工件的加工精度要求,同时也使钻模有夹紧误差等要达到工件的要求,也要使钻模寿命得到保证,从体现其计设的目的和质量。本文讲述分离器滑阀加工,如图(1)所示,在工序是在圆柱面上两组分度孔的加工,其分度精度要求为10,中批量生产。考虑到工件是批量生产以及其互换性的保证,在加工过程中,要对其进行解决的问,成本与数量都不适合于数控加上去加工。利用分度头对工件进行分度加工,分度的精度难以控制,容易导致工件的互换性差;且在圆柱面上钻孔,钻头容易摆动,定位困难,孔的位置的精度难以保证,这样不但增加了加工对刀的辅助时间,而且增大了工人操作难度,生产效率低。13设计概述钻模的误差首先会影响到零件的加工精度,影响到产品的加工质量和完成工期,为减少钻模的误差而造成的加工精度误差,要设计加工钻模的零件过程要保证其精比加工的误差小,对于一些零件尽量采用标准件,从而减小设计周期,提高效率。在设计钻模时,选择较又方便的夹紧方案,同时也要考虑到要与选择的定位方案一致以免发不必要的误差值。并且要让其得到正确的位置,夹紧力应适当和可靠。保证工件在加工过程中工件不会产生松动或振动。在夹紧力方面,夹紧工件的作用方向,不能不破坏工件定位的准确性和可靠性。夹紧力的方向要朝向主要的定位基准。钻模具体要结构紧凑,开状要简单,在加工过程中要考虑排屑问题。同时在设计过程也要注意钻模体要有良好的结构性、工艺性,方便制造加工,在能保证加工精度的情况下,同时也要考虑到降低成本。本人通过设计采用一套钻模解决了在工件圆柱表面上进行三个孔的均布分度和两组分度孔的两个尺寸定位的问题,本文将从工艺上时行分析,通进计算对工艺的方案进行了确定,并对钻模的精度进行了分析计算,从而使其达到了加工零件的加工要求。14钻模的实施情况设计加工过程中不但能提高生产效率和加工精度质量,而且提高了工件的互换性的,从而方便了维修方面的,缩短了维修时间,从而提高了企业的经济效益,为企业创造了更多的财富。通过使用了钻模的加工零件,可以缩短了辅助时间,减少了批量生产时装夹工件的繁重事情,本分度模钻模具备操作方便、能够改善复杂零件的装夹和加工、降低工人劳动强度、提高生产效率和提高加工质量等优点,并使工件的生产工期缩短,从而提高了企业的生产效益,提高了工人的经济水平。 第二章 工艺分析21零件功能与需求分析该零件为分离器分离器滑阀,最要是在工作中作一个分离作用,其工件是做批量生产,在加工方面采取传统的加工是不符合批量生产要求。在零件的外圆柱表面上加工,往不好定位,很容易出现刀具的拆断等事项,对工件表面的粗糙度影响会更大的,造成毛刺等锐边情况,这样会增加工辅助时间。在分度过程是孔的深度也不好控制,太深了会影响零件原来的性能和刚性,不够深度的会影响工件本身的性,导到在同一分度的三个孔不能相互相通。这样会对工件的功能造成不能用到。综上所述,可以分析出如果用传统的用是不能满足零件的要求,只能通过一个专用的模具来进行加工,在分度装置各个部件上做了精确的加工,在定位部件上也做了加工要求,这样既可以保证工件的精度,又可以提高加工速度。22零件加工精度分析分离器滑阀图纸如图1所示,工件材料为15Cr,硬度为HRC5864,中批量生产。本工序在圆柱表面进行分度加工两组5mm的孔,以端面为基准,尺寸340.2mm和510.2mm处共加工二组分度孔,分二次定位,每次定位后再进行120010分度加工,其定位误差范围均为0.2mm,分度误差范围为10, 孔直径的尺寸精度要求不高,没有有标出公差,两定位尺寸都是以B端面为基准,其分度加工孔的是同一方向,为才能保证其精度,通过设计分度钻模来完成工件加工要求。23 加工方案选择该零件为中批量生产,如果用万能分度头加工不切合实际,在加工过程中,容易造成了人为的错误,而导致工件的报费度加工人劳动强度高,加工期长,不能按时完工。如果利用加工中心加工,必须在四轴或多轴的加工中心来加工,虽然可以节省了加工时间并提高了生产效率,但是对设备运行和人员配备的计划而支付的较高费用,该产品又是批量生产不切合实际进行加工。通过以上的分析,通过一套专用的模具,利用方便快捷方案对其进定位和分度,使其更好快达到工件要求,并提高了工件的互换性,方便了维修工作,也提高工件生产效益。图1 拖拉机分离器滑阀24加工要求本钻模是回转来定位的,生产过程中存在的回转的误差,零件是轴类工件,工件也存轴向窜动,这个跳与回转盘之间是否在同轴公差范围内也有一定影响的。在加工过程中必须要保证其公差范围。零件件加工要求,在圆柱表面上120010分度加工,加工两组孔,其分度的分度误差为10,定位34mm和51mm的尺寸误差为0.20mm。本工序加工的要求除了分度以外还有两处定到尺寸要保证的。在设计钻模是要考虑的就是分度和定位问题,并保证其在一次装夹中完成分度和定位的要求,从而满足了工件的加工要求,保证工件的质量要求。第三章 分析计算确定工艺方案31钻模定位方案定位基准的正确选择是保证零件加工尺寸精度与位置精度的要求,对于定位基准选择一个很重要内容。定位基准是用来确定钻模在机床中正确位置。定位就是限制了工件的自由度,工件的六个自由度如果都加给予限制了,工件就完全给定位了。轴类的工件要注意旋转自由度的限制,这样才能使工件得到较好的定位,以防工件在加工过程不会得到转动而影响工件的加工精度。定位装置:以分度盘25+0.1 0 的孔为外圆面的定位基准、以定位挡块为长度方向的定位基准如图(2)所示。由分度盘1和定位挡块5限制工件的五个自由度(X、 X、 Y、 Y 、Z),在分度盘1上加上锁紧块2限制工件Z自由度,此方案由于设计定位基准与工件加工基准重合而使定位误差小。32钻模夹紧方案图2 定位夹紧方案1、分度盘 2、锁紧块 3、蝶形锁紧螺钉 4、对定销 5、定位挡块夹紧过程中也要保证其定位基准不会受其影响,夹紧过程中要保工件在定位时保证的正确位置不会受到影响,并要使其装置简单、刚性好,尽量采用标准化的元件,以便于缩短设计加工的周期。夹紧力要尽量够了就可以了,以免对工件产生了变形,而影响工件原来的精度。夹紧方案:为便于快速装卸工件,采用锁紧块夹紧工件,锁紧块2对工件进行夹紧,锁紧块与工件接触面形状是与工件外圆相配的圆弧形状,这样有效地防止夹伤工件,如图(2)A-A所示。加工工件时将工件插入钻模孔中,然后拧紧蝶形锁紧螺钉4对工件进行夹紧。加工完工件的一组孔,拧开蝶形锁紧螺钉4,即可取出工件或对另一组孔进行加工33钻模分度方案图3 分度方案1、对定销 2、卡环 3、分度盘 4、对定销 5、圆锥套分度装置是令工件在一次装夹中不必使工件松开而能连同定位元件相对机床或刀具转过一个角度,从而使其在另外一个角度上进行加工。分度装置有机械分度、光学分度和电磁等类型的分度。一般加工过程中用得最多的机械分度。机械分度中结构有蜗轮式、分度盘式等数种。分度装置的形式有两种:回转式和直线式。从该零件的加工情况来说,该零件适合用于回转式方法来对工件进行加工。该零件是在圆柱表面上均分布三个孔,在分度方面,设计一个分度装置如图(3)所示,用分度盘3来实行分度,利用在分度盘上的径向分度,通过分度盘的转动面对行定位分度,并在分度盘的左端加上卡环2对分度盘进行定位并防止分度盘轴向方向的位移。加工第一组孔时,利用对定机构对工件进定位,为了更好消除定位配合的间隙,并且防止对定销1在加工过程中磨损带来的误差,分度盘定位销采用带锥度销,可对对定销在分度过程中出现的定位误差进行有效的补偿,所以采取了锥度的定位销进行定位;对定销的操件机构采用了直拉式操件机构,在操作过程中,可以交手柄转成900槽内,这样对定销不致给弹簧推回,这就可使分度盘进行转动。对定销1插入分度盘相应的圆锥套5中,加工好一个孔后,只需拔出对定销1,然后将分盘转动1200,再插入对定销1,即可分别对另外两个孔进行钻削。加工好第一组孔后,将工件向左移17mm,然后通过对定销4插入第一组加工好的孔来进行分度,并对第二组孔进行分度钻削。图4 导向方案34钻模导向方案钻模在加工的时候,圆柱面上加工孔的位置精度受定位误差与导向误差影响。钻模上导致刀具位置发生变化,这样会产加工上定位不准确,因此会产的导向误差而影响工件的精度。钻套是安装在钻模上的来引导钻头在加工过程的正确方向,是在钻模上特有的元件用来引导钻头对孔的加工,加强了刀具的刚性,同时由于本钻模加工的孔在圆柱面上,钻头不容易定位,所以需要用钻套进行导向。用钻套来加工孔可以减少一半的孔的加工误差,所以钻套是一件很得要的事情,它不仅影响加工质量,而且影生产水平。本次批量生产为中批量生产,采用固定钻套,它摩损后可以进行更换,方便快捷。选取钻套材料为T10A,钻套高度H=2d,排屑空间取h=0.6d。导向方案如(图4)所示。35钻模装配钻模是由各个零件和部件组成的,钻模的装配要按规定的技术要求和精度,这样才达到设计的原始要求。在装配之前要把零部件进行清洗,尺寸位置公差等进行检测,看是否能满足要求。装配工作是很重要的工作,合理安排装配工作,它是一个重要环节,不但决定产品加工过程中的质量,而且也可以通过装配过程中可以发现产品的设计,零件加工存在的问题,也可以在加工过程更好提高了产品的质量。装配的工作大部分是通过手工劳动完成,装配的工往往会占用了很多时间,本产品为中批量生产,在设计过程中要注意钻套的更换设计。灵活应用互换法,使其灵活得到运用,更好提高生产周期。在装配钻模时,要注意钻模的长、宽、高尺寸。对各个回转尺寸和回转半径等尺寸都要加以验证,以防钻模对机床、刀具有相对位置在加工过程中发生干涉。同时也要考虑到钻模的底座是否在安装在机床上加工是否稳定等等问题。图(5)是拖拉机分离器滑阀体在其圆柱面上加工两组分度孔钻模的装配图。加工过程是将工件放在钻模分度盘25的孔中通过定位挡块11、分度盘3进行定位和分度。调节好分度盘,将对定销2插入分度盘相应角度的锥套中,再通过定位挡块11定好510.2mm 的尺寸,然后拧紧蝶形锁紧螺钉8使锁紧块7对工件进行夹紧。图5 装配图1、 钻模板 2、对定销 3、分度盘 4、工件 5、卡环 6、钻模板 7、锁紧块 8、蝶形锁紧螺钉 9、对定销 10、钻套 11、定位挡块 12、加强肋 13、支撑V形块工件定位夹紧完毕就可以加工第一组孔,钻削好一个孔后,只需拔出对定销2,然后转动分度盘3到要到相应的角度,再插入对定销2分别钻削第二、三个孔。第一组孔钻削完毕,拧松蝶形锁紧螺钉8,将工件再向左移17mm,然后将对定销9插入第一组加工好的孔中,加工好一个孔后,拔出对定销9,将工件旋转1200,再插入对定销9相应的孔中,分别加工另外两个孔,在加工过程中要注意钻头的排屑情况。技术要求:1、工件必须夹紧;2、工件钻完一组孔后必须再次对定位;3、工件在定位夹紧,拧紧力应适当;4、钻模的非工作表面喷灰色漆。 第四章 钻模精度分析41钻模基本尺寸要求分析在机械设计和制造过程中,影响精度的往往存在的在尺寸链问题。把各个零件组装钻模钻模的过程中,由于零件尺寸存在制造误差,各个钻模零件上尺寸的所有误差将会积累和累加在一起,而影响到钻模的加工零件的精度和性能。零件就将形成了的尺寸误差和钻模配合在一起的误差之间的较大影响关系。本钻模的设计、加工、装配钻模等也不能例外,要确定尺寸公差合理性和工件的形位公差是非常重要的。影响钻模的精度有标准零、部件的制造误差和钻模的装配误差,有些尺寸是在设计时允许的误差,制造误差有些是由于在加工过程中刀具,机床造成的误差,在加工钻模过程一些工艺性误差,如热处理、切削力和夹紧力面使钻模发生误差等原因。在加工过程要考虑工人在操作过程技术不熟练,等问题也引起来零件的误差产生。42钻模基本尺寸分析钻模在加工过程中,有一些零件、部件会发生一定的磨损也会产生一定的误差,所以在加工和选用时要多尽量选用一些能自定找正的零件或部件。钻模的定位误差会影响工件的加工精度,工序基准和定位基准不重合时会引起定位置不一致而产生误差,在钻模的分析过程中,要充分分析各基本尺寸的要素。其尺寸加工精度会影响到加工时刚性,钻模是否能稳固,如图(3)和图(5)所示,主要尺寸和技术要求:1、最大轮廓尺寸:230、120、130。2、影响工件定位精度的尺寸公差为340.05mm、510.05mm和120020。3、钻模轴向定位挡块与基准面垂直度为0.05mm,钻套轴线与基准面的垂直度为0.05mm。回转分度盘与钻模板上孔的配合尺寸30H7/g6;圆锥对定销与钻模体上固定圆锥套采用了1:20锥度配合,圆锥套与分度盘安装孔的配合尺寸8H7/n6。4、170.05mm处的对定销与第一组加工好孔的配合尺寸5H7/g6 。5、需标注的技术要求:工件必须夹紧;工件钻完同一组孔后必须再次对定位;工件在定位夹紧,拧紧力应适当;钻模的非工作表面喷灰色漆。43加工精度分析本工序主要的加工要求是:尺寸510.20mm和340.20mm和角度120010;加工孔轴心线与工件轴心线的垂直度要求不高,可不进行精度分析。定位误差:工件加工的定位基准是以挡块为基准,其定位尺寸510.05mm的最大基准位移误差为:D= 0.05-(-0.05)=0.10;170.05mm的定位尺寸是以对定销与第一组加工好孔的配合间隙,孔尺寸5H7(5+0.012 0),对定销尺寸5g6(5-0.004 -0.012);对定销的最大间隙是:max=ES-ei=0.012-(-0.012)=0.024;相对于510.05mm尺寸的最大位移误差是:0.05-(-0.05)=0.10;其加工定位基准是以挡块为基准,所以510.05mm的最大基准位移误差也是这个尺寸的定位误差,因此它的最大基准位移误差为:D=0.024+0.10+0.10=0.224mm尺寸510.05mm处孔处的分度精度是120020,因此其定位误差:D=20- (-20)=40。尺寸340.05mm处孔的分度基准是以尺寸510.05mm处加工好的孔为基准,所以其定位误差就是尺寸510.05mm积累的分度误差。对刀误差:加工孔的深度较浅,可不考虑钻头的偏斜。钻套导向孔尺寸为5F7(5+0.022 +0.010)mm;钻头尺寸为5h7 (5 0 -0.012),尺寸510.05mm和尺寸17mm0.05mm对刀误差均为钻头与导向孔的最大间隙为:T= ES-ei= 0.022-(-0.012 )=0.034。钻模安装基准面为平面,因此没有安装误差A=0。钻模误差J:(1)回转的误差:回转分度盘30H7(30+0.021 0)与钻模体回转套30g6 (30-0.007 -0.020)的配合间隙给尺寸510.05mm和尺寸17mm0.05m孔距造成的误差:J1=Xmax= ES-ei=(0.021+0.020)= 0.041。图5 回转分度误差(2)回转分度误差a影响120010,该钻模体用了圆锥定位分度销,圆锥定位销具有自定位优点,且在加工过程,磨损后具有自动补偿的效果,不影响以后的加工精度,其加工分度误差较少,不作计算;可是分度的圆锥套在分度盘上的安装存在安装误差,对定销与加工好的孔之间也存在误差。圆锥套的安装误差:分度的圆锥套在分度盘上的安装存在安装误差(配合尺寸H7/n6;分度盘安装孔+0.015 0和圆锥套+0.019 +0.010)。其误差:F+2X3 4R回转分度误差:a 4arctg 因为:F 0.015 0.010 0.005 mm2X3 2(0.020+0.021) 0.082mm4R 4 34 144所以求得:a 4 0.035 8式中: a 回转分度误差;F 圆锥分度销分度套在分度盘上的安装误差;X3 分度盘回转轴与轴套间的最大间隙;R 回转中心到分度套的外缘中心距离 2)对定销分度误差:圆柱对定销与第一组加工好孔的配合存在误差,配合尺寸5H7/g6 ;孔尺寸5+0.012 0,对定销5-0.004 -0.012;( 钻模板孔25+0.10 0mm与工件25+0.06 -0.02mm的配合尺寸也影响到分度精度)。其误差:F+2X3 4R回转分度误差:a 4arctg 因为:F 0.012-(-0.012) 0.024 mm2X3 2(0.10-(-0.02) 0.24mm4R 4 25 100所以求得:a 4 0.151 36式中: a 工件回转分度误差;F 对定销安装误差;X3 工件回转与分盘套的最大间隙;R 工件的半径44钻模精度要求钻模在设计过程中,对其加工方法精度进行了分析,利用钻模在机床上进行加工工件时,钻模、刀具、工件等形成了一个封闭的加工系统,任何一个都会影响工件的加工精度,如工件在钻模中的定位不一致,定位元件与机床上安装钻模面不一致,都会直接影响生产。误差计算在钻模中加工很有用的,不仅反映到钻模的加工精度的条件,通过计算可以得知那些尺寸对工件的影响较大,在设计和安装过程加工改进从而得到高质量的产品。具体计算列于表1-1中。表1-1拖拉机分离器滑阀分度孔钻模加工精度分析误差计算误差名称加工要求分度盘120010对定销120010孔距510.20mm孔距340.20mm定位误差D=40D=48D=0.1D=0.224对刀误差0T=0.034安装误差A0A=0钻模误差a =8a = 36J1=0.041积累误差40+8=4848+36=1240.1+0.034+0.041=0.175mm0.224+0.034+0.041=0.299mm钻模精度储备2-48= 11202-124= 3600.40-0.175 =0.225 00.4-0.299 =0.101 0经计算,该钻模具有一定的精度储备,能满足加工尺寸的精度要求。45夹紧力的确定与分析夹紧力的大小,也是影响到工件加工的精度。确定好夹紧力的方向也是一件重要的设计,夹紧力的方向应该指定位基准,如果定位基准也有多个时应该指向主要的定位基准。在设计其夹紧位置的时候也要注意夹紧力的要注得在刚性较好的部位,以防止在加工过程工件的振动而影响零件的精度。夹紧力的大小会影响到零件的定位基准是否与零件的序基准是否重合,如不重合会令零件发生定位误差。第五章 钻模与零件加工分析51保证同一批零件精度利用钻模加工安装,可以准确的确定了工件与机床、刀具之间的相互位置。在所有机械加工中,可以保证工件各表面相互的精度,使其不受各种主观因素影响。因而获得较高加工精度,并使一批工件的精度稳定。52钻模加工图6 钻模的效果图由于本钻模的尺寸不是很大效果图如图6所示,所以在加工过程中,钻模板的加工可以利用45号钢对工件进行做模板的底座。如图1所示,钻模板1可以利用平面钢板,由于底面要与机床的工件台接触,同时也影响到工件,这样会影响到工件平行度,在加工底座平面时,对工件的底要在磨床上对底部进行磨削,使其能达到与工作台平行相贴,以保证其较好平不会产生误码差。对于定位档块11,其工件表面也要加工磨削并做相应的热处理,以防在钻模使用过程对由于工件多次定位而碰撞到定位块的表面而产生误差。对于支撑块V形块要注意其高度,因为工件的定位是依靠这个工件来进行的,它起到定位作,其高度会影响到要加工工件所加工孔的垂直度,所以对其尺寸的要求也很高的。连接分度盘3的钻模板孔的高度也是很保证其尺寸要求,要与支撑块V形块13的相配合,要支撑工件在同一个高度上。这两个对其零件的轴是否水平起了一个重要尺寸,也是关系到工件的所加工孔的位置精度。分度盘与钻模板孔的配合也要进加比较精密的加工,只要这样才能让工件有较在配合在一起。53消除或减少钻模误差钻模的误差是在装配和加工过程存在的,对于零件加工影响非常大。在制造成过程必须对其进行直接消除误差或者把误差减少最低,才能满足原有设计的要求。采取措施可以从原有加工方法对钻模的零件进行改进。补偿误差也是一种较好的方法。通过人为地造出一种方法对钻模的存在的误差进行抵消工艺中存的关键性的误差。用人为误差抵消钻模自重而产生的变形,在原来基础上对钻模进行了加固,使其能有较好的刚性,保证了加工过程的变形。54零件加工精度机械加工精度简称加工精度,是指零件在机械加工后得到几何参数的实际值和理论值相符合的的程度。影响加工精度的有很多,加工原理误差如机床的误差,在加工过程中一定产原理性的误差,有了更好减少这些误差必须减少更换刀具的次数,争取一次性完成。其次机床、刀具、钻模制造误差,机床各个部件之间都可有制造误差,装配也来误差。这些会影响到零件加工精度,刀具制造也有误差,刀具在加工过程中也会存在磨损,这也增大了加工零件的误差。在加工过程中工件会发热,这样也会影响到工件的尺寸。 图7 加工第一组改的效果图本钻模由于采用分度头对工人的劳动强度较高,容易导致每个工件的孔分布不均匀,分度误差不一致;零件的互换性低。而采用分度式钻模,并在分度装置中采用了圆锥定位销,它具有自动补偿的效果,保证了分度精度。加工第一组孔时如图7所所示,以定位挡块做定位加工。 图8 加工第二组改的效果图加工第二组孔时以第一组加工好的孔来作为定位对零件进行进分度加工如图8所示,通过了合理调试后,保证分度误差为1及34mm和51mm孔距为误差为0.20mm,并提高了同一批零件的互换性,有利于设备的维修和装配。55加工效率机械加工中,劳动生产率是指在单位时间内工人所制造完成的的合格数量的产品,在加工过程中有时间额定,基本时间和辅助时间。基本时间是指直接生产改变产品的形状、尺寸或相对位置与表面质量所消耗的时间;辅助时间是指在保证完成其工艺作出的所辅助动作而消耗的时间。辅助时间如开机关机、装卸工件、改变转速、改变进给量、试切工件和检查工作等需要的时间。劳动生产率是衡量生产效率一个综合技术经济指标,它不仅是一个单一的工艺技术,而与产品设计、生产组织和管理工作有关。改进加工艺是提高生产效率有效的措施。可以从缩短基本时间,提高切削用量,提高转速,或者在刀具方面更换优质材料的刀具。减不切削长度,在切削过程中,改就下加工工艺可以更好的提高加工效率。本钻模通过对拖拉机分离器滑阀的圆柱表面分度孔加工的设计,两组分度孔的加工工序,采用分度式钻模加工与原来采用分度头加工相比:1、在效率上:用分度头加工,每天一个工人最多生产40件;而采用分度钻模后,每天一个工人可加工60件,避免了采用分度头加工次对刀和次定位调整的时间。如果利用加工中心来工加工,成本又会高出几倍,根本就达不到加工效益。第六章 结束语利用网络和在学院学到的知识并结合工作中的实际情况,对于本钻模的设计进行了综合设计和分析,并对工件进行了尺寸精度的分析和计算。综合上述,本人通过对拖拉机分离器滑阀在圆柱面上的两组分度孔加工方法的改进,体会到在生产过程中,加工各种零件都应积极考虑其生产的数量,加工精度,加工难度;采用的设备及工厂现有的生产条件,并对零件的形状和尺寸精度加以分析,从而找出更合理的加工方案,解决加工中存在问题。这样对零件的生产可以减少一些不必要的工时,提高生产效率,降低工人劳动强度,给企业减少一些不必要的开支,提高经济效益。作为一名机械操作工作人员,更应该不断地学习机械加工和设计的相关理论,并应用到实践中去,合理设计相应的加工方案和生产流程。参考文献:肖继德、陈宁平机床钻模设计机械工业了版社孙丽媛机械制造工艺及专用钻模设计指导冶金工业出版社胡荆生主编公差配合与技术测量基础中国劳动社会保障出版社刘守勇机械制造工艺与机床钻模机械工业了版社许发樾模具制造工艺与装备机械工业了版社 I 1 分离器滑阀分度孔钻模设计 学 生 学 号 院 系 专 业 指导老师 年 月 日 2 分离器滑阀分度孔钻模设计 摘 要 分度式钻模具备操作简单 能够改善复杂零件的装夹和加工 减少工人劳动强度 提高生产效率和提 高加工质量等优点 同时也提高了工件互换性 方便了机械维修 在机械加工中得到了广泛的应用 本文介绍了分离器滑阀在圆柱面上两组分度孔加工 该零件其分度精度要求为 1 0 定位精度为 0 2mm 中批量生产 为能达到零件的加工要求和准时完作任务 在加工过程中 本设计考虑采用一套 钻模解决了工件分度和两个尺寸定位的问题 同时提高生产效率和加工精度质量 从而零件的的精度 零 件的互换性得到控制 本分度模操作方便 有效的进行了分度和定位 分度准确性和定位准确性高可以减 少人为的操作的误差 也减轻劳动强度 利用其加工能有效地提高了加工速度和加工质量 关键词 滑阀 分度装置 钻头 钻模 3 分离器滑阀分度孔钻模的设计 目 录 分离器滑阀分度孔钻模的设计 I 毕业论文声明 I 摘 要 II ABSTRACT III 第一章 引言 4 1 1 背景 4 1 2 课题目标与意义 4 1 3 设计概述 4 1 4 钻模的实施情况 5 第二章 什么是钻模 6 2 1 钻模的定义 7 2 2 钻模的优点 8 2 3 钻模的构成和特点 9 2 3 1 钻模的结构和作用 10 2 3 2 钻套的类型 11 2 3 3 钻模的特点 12 第三章 钻模 机床夹具 的设计思路和方案 13 3 1 机床夹具设计要求 14 3 2 确定夹具设计和结构方案 15 3 2 1 研究原始资料 16 3 2 2 拟订夹具的结构方案 16 3 2 3 主要工作程序 17 3 3 确定并标注有关尺寸 配合及技术要求 18 3 3 1 夹具总装配图上应标注的尺寸 18 3 3 2 确定夹具 18 第四章 钻模夹具 13 3 1 钻模夹具的种类 9 3 2 钻模的结构分析 10 第五章 工艺分析 3 4 1 零件功能与需求分析 3 4 2 零件加工精度分析 3 4 3 加工方案选择 3 4 4 加工要求 5 第六章 分析计算确定工艺方案 6 5 1 钻模定位方案 6 5 2 钻模夹紧方案 6 5 3 钻模分度方案 7 5 4 钻模导向方案 8 5 5 钻模装配 8 4 第七章 钻模精度分析 11 6 1 钻模基本尺寸要求分析 11 6 2 钻模基本尺寸分析 11 6 3 加工精度分析 11 6 4 钻模精度要求 13 6 5 夹紧力的确定与分析 14 第八章 钻模与零件加工分析 15 7 1 保证同一批零件精度 15 7 2 钻模加工 15 7 3 消除或减少钻模误差 15 7 4 零件加工精度 16 7 5 加工效率 17 第 九章 结束语 39 参考文献 40 致谢 41 5 第一章 引言 1 1 背景 机械加工业的发展不断在进步 不断的改变了发展方向 现在柔性加工较好加工出各 种产品 能够较快的把产品推向市场 加工准备时间为最短 先进制造技术和先进组织合 理方式的全新的机械制造业 数控加工的出现使工件的加工更快 更有效的解决了零件的 互换性 在现代机械加工过程中 已经是一种很普通的加工方法 在机械行业中为了方便易坏工件的更换 更好的提高了工件的互换性 在零件的加工 过程中往往多采用的是批量生产 批量生产和单件生产是不同的 采用加工中心或都手工 操作费用高而且不能较好保证工件的互换 所以在机械加工过程多数会加工专用的模具来 对工件进行了加工 随着机械制造业的快速发展 模具多数是单件产品专用产品 在加工过程要有严格加 工工艺质量 钻模的应用和种类越来越多 机床的钻模能较好的对工件进行了夹紧和方便 快捷的保证了工件的加工精度 在加工过程中有确定位置和保证要加工产品的加工精度 1 2 课题目标与意义 在设计钻模的过程要保其能够信任工件的加工精度要求 同时也使钻模有夹紧误差等 要达到工件的要求 也要使钻模寿命得到保证 从体现其计设的目的和质量 本文讲述分离器滑阀加工 如图 1 所示 在工序是在圆柱面上两组分度孔的加工 其分度精度要求为 1 0 中批量生产 考虑到工件是批量生产以及其互换性的保证 在加工 过程中 要对其进行解决的问 成本与数量都不适合于数控加上去加工 利用分度头对工件进行分度加工 分度的精度难以控制 容易导致工件的互换性差 且在圆柱面上钻孔 钻头容易摆动 定位困难 孔的位置的精度难以保证 这样不但增加 了加工对刀的辅助时间 而且增大了工人操作难度 生产效率低 1 3 设计概述 在设计钻模时 夹紧方案 要考虑到让其得到正确的位置 夹紧力应适当和可靠 保 证工件在加工过程中工件不会产生松动或振动 在夹紧力方面 夹紧工件的作用方向 不 能不破坏工件定位的准确性和可靠性 夹紧力的方向要朝向主要的定位基准 在加工过程 中要考虑排屑问题 同时在设计过程也要注意钻模体要有良好的结构性 工艺性 方便制 造加工 在能保证加工精度的情况下 同时也要考虑到降低成本 通进计算确定工艺的方 6 案 并对钻模的精度进行分析计算 从而使其达到了加工零件的加工要求 保证工件在加 工过程中工件不会产生松动或振动 在夹紧力方面 夹紧工件的作用方向 不能不破坏工 件定位的准确性和可靠性 夹紧力的方向要朝向主要的定位基准 钻模具体要结构紧凑 开状要简单 在加工过程中要考虑排屑问题 同时在设计过程 也要注意钻模体要有良好的结构性 工艺性 方便制造加工 在能保证加工精度的情况下 同时也要考虑到降低成本 本人通过设计采用一套钻模解决了在工件圆柱表面上进行三个孔的均布分度和两组分 度孔的两个尺寸定位的问题 本文将从工艺上时行分析 通进计算对工艺的方案进行了确 定 并对钻模的精度进行了分析计算 从而使其达到了加工零件的加工要求 1 4 钻模的实施情况 设计加工过程中不但能提高生产效率和加工精度质量 而且提高了工件的互换性的 从而方便了维修方面的 缩短了维修时间 从而提高了企业的经济效益 为企业创造了更 多的财富 通过使用了钻模的加工零件 可以缩短了辅助时间 减少了批量生产时装夹工件的繁 重事情 本分度模钻模具备操作方便 能够改善复杂零件的装夹和加工 降低工人劳动强 度 提高生产效率和提高加工质量等优点 并使工件的生产工期缩短 从而提高了企业的 生产效益 提高了工人的经济水平 7 第二章 什么是钻模 1 1钻模的定义 钻床类夹具包括用在各种钻床 镗床和组合机床上的孔加工夹具 简称 钻模 钻模是辅助钻孔的一种工装夹具 它的主要作用是保证被加工孔的位置 精度 钻模是一种用来确保工件在正确的位置上被钻孔 攻螺纹或绞孔的装置 它基本上是由一个夹紧组件构成的 该装置将工件保持在一个硬化套筒的下部 在钻 空加工过程中钻头便是在套筒里面并沿着套筒运动的 如果工件的构造比 较简单 模具就可以直接夹在工件上 然而 在大多数情况下 模具是被固定 在一个位置而 工件是被模具夹住的 这样工件在加工前后可以快速的导入导出 模具 钻模使钻孔 绞孔及攻螺纹的速度和精度比传统的手工方法高了很多 它的 另一个优点是使用钻模并不对加工者有太高的技巧要求 孔的定位精度不 靠操作者而是靠钻模保证 限位钻模一般用在用来钻孔 绞空 攻螺纹的装置 上 它一般不 会被完全固定在使用它的机器上 可以在放置钻孔机的平台上移 动 使套筒直接处于钻头的下方 限位钻模实际上限制并控制了刀具的运动路 径 如果加工过程中包括一些机加工过程 例如铣 刨 成型 车削等等 限 位夹具便要用到了 夹具在机加工时夹持工件 但与钻模不同 没有专门引导 刀具的装置 钻模实物如下图1 8 图1 另一种样式的钻模图2 图2 9 1 2 钻模的优点 1 省去了划线和其它测量与装夹的方法 2 技术不熟练的工人在了解到工件可以准确定位 而且刀具可以准确地引导 或安装的前提下 也可以快速而又自信地进行操作 3 使零件的装配变得容易 因为所有零件在小的极限范围内都视为相同 而 且零件试装和锉削操作都可省去 4 使零件具有互换性 如果产品大范围生产的话 同类型零件的生产问题就 可以得到简化 1 3 钻模的构成和特点 1 3 1 钻模的结构和作用 钻模主要由钻套 钻模板 定位元件及夹紧装置夹具体组成 1 钻套作用 1 引导钻头对中 2 保证产品的精度 3 提高生产率 4 降 低工人要求 2 钻模板作用 于安装钻套 钻模板如图 3 夹具体 钻模的夹具体一般不设定位或导向装置 夹具通过夹具底面安放在 钻床工作台上 可直接用钻套找正并用压板压紧 或在夹具体上设置耳座用螺 栓压紧 4 钻模结构如图 10 1 3 2 钻套的类型 根据钻套的结构和使用特点 主要有四种类型 1 固定钻套 图7 56所示为固定钻套的两种形式 图 a 为无肩 图 b 为带肩 该类钻套 外圆以 H7 n6或 H7 r6配合 直接压入钻模板上的钻套底孔内 在使用过程中若 不需要更换钻套 据经验统计 钻套一般可使用1000 12000次 则用固定钻 套较为经济 钻孔的位置精度也较高 11 a b 2 可换钻套 当生产批量较大 需要更换磨损的钻套时 则用可换钻套较为方便 如图 c 所示 可换钻套装在衬套中 衬套是以 H7 n6 或 H7 r6 的配合直接压入钻 模板的底孔内 钻套外圆与衬套内孔之间常采用 F7 m6 或 F7 k6 配合 当钻套 磨损后 可卸下螺钉 更换新的钻套 螺钉还能防止加工时钻套转动或退刀时 钻套随刀具拔出 c 3 快换钻套 当被加工孔需依次进行钻 扩 铰时 由于刀具直径逐渐增大 应使用外 径相同而内径不同的钻套来引导刀具 这时使用快换钻套可减少更换钻套的时 间 如图 d 所示 快换钻套的有关配合与可换钻套的相同 更换钻套时 将 钻套的削边处转至螺钉处 即可取出钻套 钻套的削边方向应考虑刀具的旋向 以免钻套随刀具自行拔出 12 d 4 特殊钻套 由于工件形状或被加工孔位置的特殊性 有时需要设计特殊结构的钻套 如图所示在斜面上钻孔时 应采用图 e 1 所示的钻套 钻套应尽量接近加工 表面 并使之与加工表面的形状相吻合 如果钻套较长 可将钻套孔上部的直 径加大 一般取 0 1mm 以减少导向长度 在凹坑内钻孔时 常用图 e 2 所示的加长钻套 H 为钻套导向长度 图 e 3 e 4 为钻两个距离很近 的孔时所设计的非标准钻套 e 1 e 2 13 e 3 e 4 1 3 3 钻模的特点 钻模的作用 钻模是用来在钻床上钻孔 扩孔 铰孔的机床夹具 通过钻 套引导刀具进行加工是钻模的主要特点 钻削时 被加工孔的尺寸和精度主要 由刀具本身的尺寸和精度来保证 而孔的位置精度则由钻套在夹具上相对于定 位元件的位置精度来确定 从而保证钻模的位置度 提高钻孔效率 降低工人对 技术的要求 钻模的使用范围 1 法兰 2 电机板 3 机座 4 液压阀块 5 盖板 6 螺母 7 垫 圈 8 轴等 钻模的加工方式 旧 精加工好钻模板 然后将钻套压入 新 将钻套先 定位好在一定环境内 然后浇注填料 第三章 钻模夹具 14 2 1 钻模夹具的种类 钻夹具的结构形式主要决定于工件被加工孔的分布位置情况 如有的孔系 是分布在同一平面上 或分布在几个不同表面上 或分布在同一圆周上 还有 的是单孔等等 因此钻模的结构形式很多 常用的有以下几种 1 固定式钻模 在使用中这类钻模在机床上的位置固定不动 而且加工 精度较高 主要用于立式钻床上加工直径较大的单孔或摇臂钻床加工平行孔系 2 回转式钻模 回转式钻模主要用来加工围绕一定的回转轴线 立轴 卧轴或倾斜轴 分布的轴向或径向孔系以及分布在工件几个不同表面上的孔 工件在一次装夹中 靠钻模回转可依次加工各孔 因此这类钻模必须有分度装 置 回转式钻模按所采用的对定机构的类型 分为轴向分度式回转钻模和径向 分度式回转钻模 这类钻模上有分度装置 因此可以在工件上加工出若干个绕 轴线分布的轴向或径向孔系 3 翻转式钻模 主要用于加工小型工件不同表面上的孔 孔径小于 f8 f10mm 它可以减少安装次数 提高被加工孔的位置精度 其结构较简单 加工钻模一般手工进行翻转 所以夹具及工件应小于10 kg 为宜 4 盖板式钻模 这种钻模无夹具体 其定位元件和夹紧装置直接装在钻模 板上 钻模板在工件上装夹 适合于体积大而笨重的工件上的小孔加工 夹具 结构简单轻便 易清除切屑 但是每次夹具需从工件上装卸 较费时 故此钻 模的质量一般不宜超过10 kg 5 滑柱式钻模 滑柱式钻模是带有升降钻模板的通用可调夹具 这种钻模 有结构简单 操作方便 动作迅速 制造周期短的优点 生产中应用较广 图1 1为固定式钻模的典型结构 工件以一平面 一外圆柱面和一小孔作定位基 准 在夹具的定位元件上定位 用螺旋夹紧件通过开口垫圈2夹紧工件 钻模板 固定在夹具体上 而夹具体则固定在钻床工作台上 2 2 钻模的结构分析 15 1 固定式钻模结构分析 图3所示的固定式钻模 工件以其端面和键槽与钻模上的定位法兰3及键4相 接触而定位 转动螺母9使螺杆2向右移动时 通过钩形开口垫圈1将工件夹紧 松开螺母9 螺杆2在弹簧的作用下向左移 钩形开口垫圈1松开并绕螺钉摆下即 可卸下工件 图3 2 回转式钻模结构分析 图 4 为轴向分度式回转钻模 工件以其端面和内孔与钻模上的定位表面 及圆柱销7相接触完成定位 拧紧螺母8 通过快换垫圈9将工件夹紧 通过钻套 引导刀具对工件上的孔进行加工 对工件上若干个均匀分布的孔的加工 是借助分度机构完成的 如图 4 所示 在加工完一个孔后 转动手柄3 可将分度盘 与定位销7装为一体 松 16 开 利用把手5将对定销6从定位套中拔出 使分度盘带动工件回转至某一角度 后 对定销5又插入分度盘上的另一定位套中即完成一次分度 再转动手柄3将 分度 盘锁紧 即可依次加工其余各孔 图 4 3 翻转式钻模结构分析 图 5 所示为加工套筒上四个径向孔的翻转式钻模 工件以内孔及端面在 台肩销 1 上定位 用快换垫圈 2 和螺母 3 夹紧 钻完一组孔后 翻转 60 钻另 17 一组 孔 该夹具的结构比较简单 但每次钻孔都需要找正钻套相对钻头的位置 所以辅助时间较长 而且翻转费力 因此该类夹具连同工件的总重量不能太重 一般不宜 超过 80 100N 图 5 4 盖板式钻模结构分析 盖板式钻模的结构最为简单 它没有夹具体 只有一块钻模板 一般钻模 板上除装有钻套外 还装有定位元件和夹紧装置 加工时 只要将它盖在工件 18 上定位夹紧即可 图 6 所示为加工车床溜板箱上多个小孔的盖板式钻模 在 钻模板 1 上不仅装有钻套 还装有定位用的圆柱销 2 削边销 3 和支承钉 4 因 钻小孔 钻削力矩小 故未设置夹紧装置 盖板式钻模结构简单 一般多用于 加工大型工件上的小孔 因夹具在使用时经常搬动 故盖板式钻模的重量不宜 超过 100N 为了减轻重量 可在盖板上设置加强筋 以减小其厚度 也可用铸 铝件 图 6 5 滑柱式钻模结构分析 滑柱式钻模是一种带有升降钻模板的通用可调 夹具 图 7 所示为手动滑柱式钻模的通用结构 由夹具体 1 三根滑柱 2 钻模板 4 和传动 锁紧机构所组成 使用时只要根据工件的形状 尺寸和加工 19 要求等具体情况 专门设计制造相应的定位 夹紧装置和钻套等 装在夹具体 的平台和钻模板上的适当位置 就可用于加工 转动手柄 6 经过齿轮齿条的传 动和左右滑柱的导向 便能顺利地带动钻模板升降 将工件夹紧或松开 钻模 板在夹紧工件或升降至一定高度后 必须自锁 锁紧机构的种类很多 但用得 最广泛的则是图 7 所示的圆锥锁紧机构 其工作原理为 螺旋齿轮轴 7 的 左端制成螺旋齿 与中间滑柱后侧的螺旋齿条相啮合 其螺旋角为 45 轴的 右端制成双向锥体 锥度为 1 5 与夹具体 1 及套环 5 的锥孔配合 钻模板下 降接触到工件后继续施力 则钻模板通过夹紧元件将工件夹紧 并在齿轮轴上 产生轴向分力使锥体楔紧在夹具体的锥孔中 由于锥角 小于两倍磨擦角 锥体 与锥角的磨擦系数 f 0 1 6 故能自锁 当加工完毕 钻模板升到一定 高度时 可以使齿轮轴的另一段锥体楔紧在套环 5 的锥 孔中 将钻模板锁紧 7 第四章 钻模 机床夹具 的设计思路和方案 4 1 机床夹具设计要求 20 保证工件加工的各项技术要求 一 主要技术指标 1 保证工件的加工精度 专用夹具应有合理的定位方案 合适的尺寸 公差和技术要求 并进行必 要的精度分析 确保夹具能满足工件的加工精度要求 2 提高生产效率 专用夹具的复杂程度要与工件的生产纲领相适应 应根据工件生产批量的 大小用不同复杂程度的快速高效夹紧装置 以缩短辅助时间 提高生产效率 3 工艺性好 专用夹具的结构简单 合理 便于加工 装配 检验和维修 专用夹具的 生产属 于中批量生产 4 使用性好 专用夹具的操作应简便 省力 安全可靠 排屑应方便 必要时可设置排 屑结构 5 经济性好 除考虑专用夹具本身结构简单 标准化程度高 成本低廉外 还应根据生 产纲领对夹具方案进行必要的经济分析 以提高夹具在生产中的经济效益 4 2 确定夹具设计和结构方案 4 2 1 研究原始资料 在明确夹具设计任务后 应对以下几方面的原始资料进行研究 21 一 研究加工工件图样 了解该工件的结构形状 尺寸 材料 热处理要求 主要表面的加工精度 表面粗糙度及其它技术要求 二 熟悉工艺文件 明确以下内容 1 毛坯的种类 形状 加工余量及其精度 2 工件的加工工艺过程 工序图 本工序所处的地位 本工序前已加工表 面的精度及表面粗糙度 基准面的状况 3 本工序所使用的机床 刀具及其它辅具的规格 4 本工序所采用的切削量 4 2 2 拟订夹具的结构方案 拟订夹具的结构方案包括以下几个内容 1 确定夹具的类型 各类机床夹具均有多种不同的类型 钻床夹具有固 定式 翻转式 盖板式和滑板式等 应根据工件的型状 尺寸 加工要求及重 量确定为回转式 2 确定工件的定位方案 设计定位装置 根据六点定位原则 通过分析工序图确定工件以椎孔定位 定位元件为心 轴 3 确定工件的夹紧方式 设计夹紧装置 常用的夹紧机构有斜楔夹紧 螺旋夹紧 偏心夹紧 铰链夹紧等 根据工 件的结构 加工方法其因素确定为螺旋夹紧 4 确定引导元件 钻套的类型及结构尺寸 钻套的类型有固定式钻套 可换式钻套 快换式钻套 特殊式钻套 根据 工件加工量确定为可换式钻套 5 夹具精度分析与计算 22 6 绘制夹具总图 4 2 3 主要工作程序 1 零件本工序的加工要求分析 2 确定夹具类型 3 拟定定位方案和选择定位元件 4 确定夹紧方案 5 确定引导元件 钻套的类型及结构尺寸 6 夹具精度分析与计算 7 绘制夹具总图 8 绘制夹具零件图样 9 编写设计说明书 4 3 确定并标注有关尺寸 配合及技术要求 4 3 1 夹具总装配图上应标注的尺寸 1 工件与定位元件间的联系尺寸 例如 工件基准孔与夹具定位销的配 合尺寸 2 夹具与刀具的联系尺寸 例如 对刀块与定位元件之间的位置尺寸及 公差 钻套 锤套与定位元件之间的位置尺寸及公差 23 3 夹具与机床联接部分的尺寸 对于铣床夹具是指定位键与铣床工作 台 T 型槽的配合尺寸及公差 对于车 磨床夹具指的是夹具联接到机床主轴端 的联接尺寸及公差 4 夹具内部的联系尺寸及关键件配合尺寸 例如 定位元件间的位置尺 寸 定位元件与夹具体的配合尺寸等 5 夹具外形轮廓尺寸 4 3 2 确定夹具 技术条件在装配图上需要标出与工序尺寸精度直接有关的下列各有关夹具 元件之间的相互位置精度要求 1 定位元件之间的相互位置要求 2 定位元件与联接元件 夹具以联接元件与机床相联 或找正基面间 的相互位置精度要求 3 对刀元件与联接元件 或找正基面 间的相互位置精度要求 4 定位元件与导向元件的位置精度要求 第五章 工艺分析 5 1 零件功能与需求分析 该零件为分离器分离器滑阀 最要是在工作中作一个分离作用 其工件是做批量生产 在加工方面采取传统的加工是不符合批量生产要求 在零件的外圆柱表面上加工 往不好定位 很容易出现刀具的拆断等事项 对工件表 面的粗糙度影响会更大的 造成毛刺等锐边情况 这样会增加工辅助时间 在分度过程是 孔的深度也不好控制 太深了会影响零件原来的性能和刚性 不够深度的会影响工件本身 的性 导到在同一分度的三个孔不能相互相通 这样会对工件的功能造成不能用到 24 综上所述 可以分析出如果用传统的用是不能满足零件的要求 只能通过一个专用的 模具来进行加工 在分度装置各个部件上做了精确的加工 在定位部件上也做了加工要求 这样既可以保证工件的精度 又可以提高加工速度 5 2 零件加工精度分析 分离器滑阀图纸如图 1 所示 工件材料为 15Cr 硬度为 HRC58 64 中批量生产 本 工序在圆柱表面进行分度加工两组 5mm 的孔 以 端面为基准 尺寸 34 0 2mm 和 51 0 2mm 处共加工二组分度孔 分二次定位 每次定位后再进行 1200 10分度加工 其定 位误差范围均为 0 2mm 分度误差范围为 1 0 孔直径的尺寸精度要求不高 没有有标出 公差 两定位尺寸都是以 B 端面为基准 其分度加工孔的是同一方向 为才能保证其精度 通过设计分度钻模来完成工件加工要求 5 3 加工方案选择 该零件为中批量生产 如果用万能分度头加工不切合实际 在加工过程中 容易造成 了人为的错误 而导致工件的报费度加工人劳动强度高 加工期长 不能按时完工 如果利用加工中心加工 必须在四轴或多轴的加工中心来加工 虽然可以节省了加工 时间并提高了生产效率 但是对设备运行和人员配备的计划而支付的较高费用 该产品又 是批量生产不切合实际进行加工 通过以上的分析 通过一套专用的模具 利用方便快捷方案对其进定位和分度 使其 更好快达到工件要求 并提高了工件的互换性 方便了维修工作 也提高工件生产效益 25 B 技术要求 1 25表面的锐边倒圆 半径为0 1 未标注倒角的半径为R 1 3工件硬度HC8 64 图 1 拖拉机分离器滑阀 26 5 4 加工要求 本钻模是回转来定位的 生产过程中存在的回转的误差 零件是轴类工件 工件也存 轴向窜动 这个跳与回转盘之间是否在同轴公差范围内也有一定影响的 在加工过程中必 须要保证其公差范围 零件件加工要求 在圆柱表面上 1200 10分度加工 加工两组孔 其分度的分度误差 为 1 0 定位 34mm 和 51mm 的尺寸误差为 0 20mm 本工序加工的要求除了分度以外还有两 处定到尺寸要保证的 在设计钻模是要考虑的就是分度和定位问题 并保证其在一次装夹 中完成分度和定位的要求 从而满足了工件的加工要求 保证工件的质量要求 27 第六章 分析计算确定工艺方案 6 1 钻模定位方案 定位基准的正确选择是保证零件加工尺寸精度与位置精度的要求 对于定位基准选择 一个很重要内容 定位基准是用来确定钻模在机床中正确位置 定位就是限制了工件的自 由度 工件的六个自由度如果都加给予限制了 工件就完全给定位了 轴类的工件要注意 旋转自由度的限制 这样才能使工件得到较好的定位 以防工件在加工过程不会得到转动 而影响工件的加工精度 定位装置 以分度盘 25 0 1 0 的孔为外圆面的定位基准 以定位挡块为长度方向 的定位基准如图 2 所示 由分度盘 1 和定位挡块 5 限制工件的五个自由度 X X Y Y Z 在分度盘 1 上加上锁紧块 2 限制工件 Z 自由度 此方案由于设计定位基准与 工件加工基准重合而使定位误差小 6 2 钻模夹紧方案 夹紧过程中也要保证其定位基准不会受其影响 夹紧过程中要保工件在定位时保证的 正确位置不会受到影响 并要使其装置简单 刚性好 尽量采用标准化的元件 以便于缩 短设计加工的周期 夹紧力要尽量够了就可以了 以免对工件产生了变形 而影响工件原 来的精度 夹紧方案 为便于快速装卸工件 采用锁紧块夹紧工件 锁紧块 2 对工件进行夹紧 锁紧块与工件接触面形状是与工件外圆相配的圆弧形状 这样有效地防止夹伤工件 如图 23451 图 2 定位夹紧方案 1 分度盘 2 锁紧块 3 蝶形锁紧螺钉 4 对定销 5 定位挡块 28 2 A A 所示 加工工件时将工件插入钻模孔中 然后拧紧蝶形锁紧螺钉 4 对工件进行夹 紧 加工完工件的一组孔 拧开蝶形锁紧螺钉 4 即可取出工件或对另一组孔进行加工 6 3 钻模分度方案 分度装置是令工件在一次装夹中不必使工件松开而能连同定位元件相对机床或刀具转 过一个角度 从而使其在另外一个角度上进行加工 分度装置有机械分度 光学分度和电 磁等类型的分度 一般加工过程中用得最多的机械分度 机械分度中结构有蜗轮式 分度 盘式等数种 分度装置的形式有两种 回转式和直线式 从该零件的加工情况来说 该零件适合用 于回转式方法来对工件进行加工 该零件是在圆柱表面上均分布三个孔 在分度方面 设计一个分度装置如图 3 所示 用分度盘 3 来实行分度 利用在分度盘上的径向分度 通过分度盘的转动面对行定位分度 并在分度盘的左端加上卡环 2 对分度盘进行定位并防止分度盘轴向方向的位移 加工第一组孔时 利用对定机构对工件进定位 为了更好消除定位配合的间隙 并且 防止对定销 1 在加工过程中磨损带来的误差 分度盘定位销采用带锥度销 可对对定销在 分度过程中出现的定位误差进行有效的补偿 所以采取了锥度的定位销进行定位 对定销 的操件机构采用了直拉式操件机构 在操作过程中 可以交手柄转成 900槽内 这样对定销 不致给弹簧推回 这就可使分度盘进行转动 对定销 1 插入分度盘相应的圆锥套 5 中 加 工好一个孔后 只需拔出对定销 1 然后将分盘转动 1200 再插入对定销 1 即可分别对另 外两个孔进行钻削 加工好第一组孔后 将工件向左移 17mm 然后通过对定销 4 插入第一组加工好的孔来 2 向1345 图 3 分度方案 1 对定销 2 卡环 3 分度盘 4 对定销 5 圆锥套 29 进行分度 并对第二组孔进行分度钻削 6 4 钻模导向方案 钻模在加工的时候 圆柱面上加工孔的位置精 度受定位误差与导向误差影响 钻模上导致刀具位 置发生变化 这样会产加工上定位不准确 因此会 产的导向误差而影响工件的精度 钻套是安装在钻模上的来引导钻头在加工过程 的正确方向 是在钻模上特有的元件用来引导钻头 对孔的加工 加强了刀具的刚性 同时由于本钻模 加工的孔在圆柱面上 钻头不容易定位 所以需要 用钻套进行导向 用钻套来加工孔可以减少一半的孔的加工误差 所以钻套是一件很得要 的事情 它不仅影响加工质量 而且影生产水平 本次批量生产为中批量生产 采用固定 钻套 它摩损后可以进行更换 方便快捷 选取钻套材料为 T10A 钻套高度 H 2d 排屑空 间取 h 0 6d 导向方案如 图 4 所示 6 5 钻模装配 钻模是由各个零件和部件组成的 钻模的装配要按规定的技术要求和精度 这样才达 到设计的原始要求 在装配之前要把零部件进行清洗 尺寸位置公差等进行检测 看是否 能满足要求 装配工作是很重要的工作 合理安排装配工作 它是一个重要环节 不但决 定产品加工过程中的质量 而且也可以通过装配过程中可以发现产品的设计 零件加工存 在的问题 也可以在加工过程更好提高了产品的质量 装配的工作大部分是通过手工劳动完成 装配的工往往会占用了很多时间 本产品为 中批量生产 在设计过程中要注意钻套的更换设计 灵活应用互换法 使其灵活得到运用 更好提高生产周期 在装配钻模时 要注意钻模的长 宽 高尺寸 对各个回转尺寸和回转半径等尺寸都 要加以验证 以防钻模对机床 刀具有相对位置在加工过程中发生干涉 同时也要考虑到 钻模的底座是否在安装在机床上加工是否稳定等等问题 图 5 是拖拉机分离器滑阀体在其圆柱面上加工两组分度孔钻模的装配图 加工过程 是将工件放在钻模分度盘 25 的孔中通过定位挡块 11 分度盘 3 进行定位和分度 调节好 分度盘 将对定销 2 插入分度盘相应角度的锥套中 再通过定位挡块 11 定好 51 0 2mm 的 尺寸 然后拧紧蝶形锁紧螺钉 8 使锁紧块 7 对工件进行夹紧 hH图 导 向 方 案 图 4 导向方案 30 向743568 12向21 13190 图 5 装配图 1 钻模板 2 对定销 3 分度盘 4 工件 5 卡环 6 钻模板 7 锁紧块 8 蝶形锁紧螺钉 9 对定销 10 钻套 11 定位挡块 12 加强肋 13 支撑 V 形块 31 工件定位夹紧完毕就可以加工第一组孔 钻削好一个孔后 只需拔出对定销 2 然后转 动分度盘 3 到要到相应的角度 再插入对定销 2 分别钻削第二 三个孔 第一组孔钻削完 毕 拧松蝶形锁紧螺钉 8 将工件再向左移 17mm 然后将对定销 9 插入第一组加工好的孔 中 加工好一个孔后 拔出对定销 9 将工件旋转 1200 再插入对定销 9 相应的孔中 分别 加工另外两个孔 在加工过程中要注意钻头的排屑情况 技术要求 1 工件必须夹紧 2 工件钻完一组孔后必须再次对定位 3 工件在定位夹紧 拧紧力应适当 4 钻模的非工作表面喷灰色漆 32 第七章 钻模精度分析 7 1 钻模基本尺寸要求分析 在机械设计和制造过程中 影响精度的往往存在的在尺寸链问题 把各个零件组装钻 模钻模的过程中 由于零件尺寸存在制造误差 各个钻模零件上尺寸的所有误差将会积累 和累加在一起 而影响到钻模的加工零件的精度和性能 零件就将形成了的尺寸误差和钻 模配合在一起的误差之间的较大影响关系 本钻模的设计 加工 装配钻模等也不能例外 要确定尺寸公差合理性和工件的形位公差是非常重要的 影响钻模的精度有标准零 部件的制造误差和钻模的装配误差 有些尺寸是在设计时 允许的误差 制造误差有些是由于在加工过程中刀具 机床造成的误差 在加工钻模过程 一些工艺性误差 如热处理 切削力和夹紧力面使钻模发生误差等原因 在加工过程要考虑工人在操作过程技术不熟练 等问题也引起来零件的误差产生 7 2 钻模基本尺寸分析 钻模在加工过程中 有一些零件 部件会发生一定的磨损也会产生一定的误差 所以 在加工和选用时要多尽量选用一些能自定找正的零件或部件 钻模的定位误差会影响工件 的加工精度 工序基准和定位基准不重合时会引起定位置不一致而产生误差 在钻模的分 析过程中 要充分分析各基本尺寸的要素 其尺寸加工精度会影响到加工时刚性 钻模是 否能稳固 如图 3 和图 5 所示 主要尺寸和技术要求 1 最大轮廓尺寸 230 120 130 2 影响工件定位精度的尺寸公差为 34 0 05mm 51 0 05mm 和 1200 20 3 钻模轴向定位挡块与基准面垂直度为 0 05mm 钻套轴线与基准面的垂直度为 0 05mm 回转分度盘与钻模板上孔的配合尺寸 30H7 g6 圆锥对定销与钻模体上固定圆锥 套采用了 1 20 锥度配合 圆锥套与分度盘安装孔的配合尺寸 8H7 n6 4 17 0 05mm 处的对定销与第一组加工好孔的配合尺寸 5H7 g6 5 需标注的技术要求 工件必须夹紧 工件钻完同一组孔后必须再次对定位 工件在 定位夹紧 拧紧力应适当 钻模的非工作表面喷灰色漆 7 3 加工精度分析 本工序主要的加工要求是 尺寸 51 0 20mm 和 34 0 20mm 和角度 1200 10 加工孔轴 心线与工件轴心线的垂直度要求不高 可不进行精度分析 定位误差 工件加工的定位基准是以挡块为基准 其定位尺寸 51 0 05mm 的最大基准 位移误差为 33 D 0 05 0 05 0 10 17 0 05mm 的定位尺寸是以对定销与第一组加工好孔的配合间隙 孔尺寸 5H7 5 0 012 0 对定销尺寸 5g6 5 0 004 0 012 对定销的最大间隙 是 max ES ei 0 012 0 012 0 024 相对于 51 0 05mm 尺寸的最大位移误差是 0 05 0 05 0 10 其加工定位基准是以挡块为基准 所以 51 0 05mm 的最大基准位 移误差也是这个尺寸的定位误差 因此它的最大基准位移误差为 D 0 024 0 10 0 10 0 224mm 尺寸 51 0 05mm 处孔处的分度精度是 1200 20 因此其定位误差 D 20 20 40 尺寸 34 0 05mm 处孔的分度基准是以尺寸 51 0 05mm 处加工好的孔为基准 所以其定位误差就是尺寸 51 0 05mm 积累的分度误差 对刀误差 加工孔的深度较浅 可不考虑钻头的偏斜 钻套导向孔尺寸为 5F7 5 0 022 0 010 mm 钻头尺寸为 5h7 5 0 0 012 尺寸 51 0 05mm 和尺寸 17mm 0 05mm 对刀误差均为钻头与导向孔的最大间隙为 T ES ei 0 022 0 012 0 034 钻模安装基准面为平面 因此没有安装误差 A 0 钻模误差 J 1 回转的误差 回转分度盘 30H7 30 0 021 0 与钻模体回转套 30g6 30 0 007 0 020 的配合间隙给尺寸 51 0 05mm 和尺寸 17mm 0 05m 孔距造成的误差 J1 Xmax ES ei 0 021 0 020 0 041 2 回转分度误差 a 影响 1200 10 该钻模体用了圆锥定位分度销 圆锥定位销具有 自定位优点 且在加工过程 磨损后具有自动补偿的效果 不影响以后的加工精度 其加 工分度误差较少 不作计算 可是分度的圆锥套在分度盘上的安装存在安装误差 对定销与 加工好的孔之间也存在误差 1X3o2o 2a 4 图 5 回转分度误差 34 圆锥套的安装误差 分度的圆锥套在分度盘上的安装存在安装误差 配合尺寸 H7 n6 分度盘安装孔 0 015 0 和圆锥套 0 019 0 010 其误差 回转分度误差 a 4arctg 因为 F 0 015 0 010 0 005 mm 2X3 2 0 020 0 021 0 082mm 4R 4 34 144 所以求得 a 4 0 035 8 式中 a 回转分度误差 F 圆锥分度销分度套在分度盘上的安装误差 X3 分度盘回转轴与轴套间的最大间隙 R 回转中心到分度套的外缘中心距离 2 对定销分度误差 圆柱对定销与第一组加工好孔的配合存在误差 配合尺寸 5H7 g6 孔尺寸 5 0 012 0 对定销 5 0 004 0 012 钻模板孔 25 0 10 0mm 与工件 25 0 06 0 02mm 的配合尺寸也影响到分度精度 其误差 回转分度误差 a 4arctg 因为 F 0 012 0 012 0 024 mm 2X3 2 0 10 0 02 0 24mm 4R 4 25 100 所以求得 a 4 0 151 36 式中 a 工件回转分度误差 F 对定销安装误差 X3 工件回转与分盘套的最大间隙 R 工件的半径 7 4 钻模精度要求 钻模在设计过程中 对其加工方法精度进行了分析 利用钻模在机床上进行加工工件 时 钻模 刀具 工件等形成了一个封闭的加工系统 任何一个都会影响工件的加工精度 如工件在钻模中的定位不一致 定位元件与机床上安装钻模面不一致 都会直接影响生产 误差计算在钻模中加工很有用的 不仅反映到钻模的加工精度的条件 通过计算可以得知 那些尺寸对工件的影响较大 在设计和安装过程加工改进从而得到高质量的产品 具体计 F 2X 3 4R F 2X 3 4R 35 算列于表 1 1 中 表 1 1 拖拉机分离器滑阀分度孔钻模加工精度分析 分度盘 1200 10 对定销 1200 10 孔距 51 0 20mm 孔距 34 0 20mm 定位误差 D 40 D 48 D 0 1 D 0 224 对刀误差 0 T 0 034 安装误差 A 0 A 0 钻模误差 a 8 a 36 J1 0 041 积累误差 40 8 48 48 36 1 24 0 1 0 034 0 041 0 175mm 0 224 0 034 0 041 0 299mm 钻模精度储备 2 48 1 12 0 2 1 24 36 0 0 40 0 175 0 225 0 0 4 0 299 0 101 0 经计算 该钻模具有一定的精度储备 能满足加工尺寸的精度要求 7 5 夹紧力的确定与分析 夹紧力的大小 也是影响到工件加工的精度 确定好夹紧力的方向也是一件重要的设 计 夹紧力的方向应该指定位基准 如果定位基准也有多个时应该指向主要的定位基准 在设计其夹紧位置的时候也要注意夹紧力的要注得在刚性较好的部位 以防止在加工过程 工件的振动而影响零件的精度 夹紧力的大小会影响到零件的定位基准是否与零件的序基准是否重合 如不重合会令 零件发生定位误差 加工要求 误差名称 误差计算 36 第 8 章 钻模与零件加工分析 8 1 保证同一批零件精度 利用钻模加工安装 可以准确的确定了工件与机床 刀具之间的相互位置 在所有机 械加工中 可以保证工件各表面相互的精度 使其不受各种主观因素影响 因而获得较高 加工精度 并使一批工件的精度稳定 8 2 钻模加工 由于本钻模的尺寸不是很大效果图如图 6 所示 所以在加工过程中 钻模板的加工可 以利用 45 号钢对工件进行做模板的底座 如图 1 所示 钻模板 1 可以利用平面钢板 由于 底面要与机床的工件台接触 同时也影响到工件 这样会影响到工件平行度 在加工底座 平面时 对工件的底要在磨床上对底部进行磨削 使其能达到与工作台平行相贴 以保证 其较好平不会产生误码差 对于定位档块 11 其工件表面也要加工磨削并做相应的热处理 以防在钻模使用过程对由于工件多次定位 而碰撞到定位块的表面而产生误差 对于 支撑块 V 形块要注意其高度 因为工件的 定位是依靠这个工件来进行的 它起到定 位作 其高度会影响到要加工工件所加工 孔的垂直度 所以对其尺寸的要求也很高 的 连接分度盘 3 的钻模板孔的高度也是 很保证其尺寸要求 要与支撑块 V 形块 13 的相配合 要支撑工件在同一个高度上 这两个对其零件的轴是否水平起了一个重 要尺寸 也是关系到工件的所加工孔的位 置精度 分度盘与钻模板孔的配合也要进 加比较精密的加工 只要这样才能让工件有较在配合在一起 8 3 消除或减少钻模误差 钻模的误差是在装配和加工过程存在的 对于零件加工影响非常大 在制造成过程必 须对其进行直接消除误差或者把误差减少最低 才能满足原有设计的要求 采取措施可以 从原有加工方法对钻模的零件进行改进 补偿误差也是一种较好的方法 通过人为地造出一种方法对钻模的存在的误差进行抵 消工艺中存的关键性的误差 用人为误差抵消钻模自重而产生的变形 在原来基础上对钻 模进行了加固 使其能有较好的刚性 保证了加工过程的变形 图 6 钻模的效果图 37 8 4 零件加工精度 机械加工精度简称加工精度 是指零件在机械加工后得到几何参数的实际值和理论值 相符合的的程度 影响加工精度的有很多 加工原理误差如机床的误差 在加工过程中一 定产原理性的误差 有了更好减少这些误差必须减少更换刀具的次数 争取一次性完成 其次机床 刀具 钻模制造误差 机床各个部件之间都可有制造误差 装配也来误差 这些会影响到零件加工精度 刀具制造也有误差 刀具在加工过程中也会存在磨损 这也 增大了加工零件的误差 在加工过程中工件会发热 这样也会影响到工件的尺寸 本钻模由于采用分度头对工人的劳动强度较高 容易导致每个工件的孔分布不均匀 分度误差不一致 零件的互换性低 而采用分度式钻模 并在分度装置中采用了圆锥定位 销 它具有自动补偿的效果 保证了分度精度 加工第一组孔时如图 7 所所示 以定位挡 块做定位加工 加工第二组孔时以第一组加工好的孔来作为定位对零件进行进分度加工如图 8 所示 通过了合理调试后 保证分度误差为 1 及 34mm 和 51mm 孔距为误差为 0 20mm 并提高 了同一批零件的互换性 有利于设备的维修和装配 图 7 加工第一组改的效果图 图 8 加工第二组改的效果图 38 8 5 加工效率 机械加工中 劳动生产率是指在单位时间内工人所制造完成的的合格数量的产品 在 加工过程中有时间额定 基本时间和辅助时间 基本时间是指直接生产改变产品的形状 尺寸或相对位置与表面质量所消耗的时间 辅助时间是指在保证完成其工艺作出的所辅助 动作而消耗的时间 辅助时间如开机关机 装卸工件 改变转速 改变进给量 试切工件 和检查工作等需要的时间 劳动生产率是衡量生产效率一个综合技术经济指标 它不仅是一个单一的工艺技术 而与产品设计 生产组织和管理工作有关 改进加工艺是提高生产效率有效的措施 可以 从缩短基本时间 提高切削用量 提高转速 或者在刀具方面更换优质材料的刀具 减不 切削长度 在切削过程中 改就下加工工艺可以更好的提高加工效率 本钻模通过对拖拉机分离器滑阀的圆柱表面分度孔加工的设计 两组分度孔的加工工 序 采用分度式钻模加工与原来采用分度头加工相比 1 在效率上 用分度头加工 每天 一个工人最多生产 40 件 而采用分度钻模后 每天一个工人可加工 60 件 避免了采用分 度头加工 次对刀和 次定位调整的时间 如果利用加工中心来工加工 成本又会高出几 倍 根本就达不到加工效益 39 第九章 结束语 四 年 的 大 学 生 活 就 快 走 入 尾 声 我 们 的 校 园 生 活 就 要 划 上 句 号 心 中 是 无 尽 的 难 舍 与 眷 恋 从 这 里 走 出 对 我 的 人 生 来 说 将 是 踏 上 一 个 新 的 征 程 要 把 所 学 的 知 识 应 用 到 实 际 工 作 中 去 回 首 四 年 取 得 了 些 许 成 绩 生 活 中 有 快 乐 也 有 艰 辛 感 谢 老 师 四 年 来 对 我 孜 孜 不 倦 的 教 诲 对 我 成 长 的 关 心 和 爱 护 学友情深 情同兄妹 三年的风风雨雨 我们一同走过 充满着关爱 给我留下了 值 得 珍 藏 的 最 美 好 的 回 忆 40 参考文献 1 肖继德 陈宁平 机床钻模设计 机械工业了版社 2 孙丽媛 机械制造工艺及专用钻模设计指导 冶金工业出版社 3 胡荆生主编 公差配合与技术测量基础 中国劳动社会保障出版社 4 刘守勇 机械制造工艺与机床钻模 机械工业了版社 5 许发樾 模具制造工艺与装备 机械工业了版社 41 致 谢 时光飞逝 不知不觉中自己的学生时期即将结束 对过去这段求学的时间 我将会认真总结自己的这段学习经历 这段学习经历即将开始步入社会的我会 是一个更大的激励和鼓舞 在即将步入社会参加工作 我也会继续努力学习 争取做一个有用的人才 论文的选题 研究和撰写工作均是在导师的悉心指导下完成的 刘老师在 低速大转矩电机领域的深厚造诣 敏锐的洞察力和对问题的独到见解使学生少 走弯路 受益匪浅 也使我学会了一种分析和解决问题的方法 本论文的字里 行间里无不凝聚着老师的心血 在学术上某老师治学严谨 在工作上某老师废寝 忘食 在生活上 刘老师关心学生 某老师的一言一行以及教诲我的做人道理 我将会铭刻在心 有这样的好老师 我是万分荣幸的 在这段学习期间不仅使 我的学术水平和科研能力有了进一步提高 而且也学会一种献身事业的精神 实事求是的科学态度 如今学有所成 其间遇到过很多挫折 付出了不知多少汗水 有很多次自 己想放弃 但幸运的是每一次都有热心的亲人 同学 朋友鼓励我 帮助我和 支持我 是他们给了我最大的动力和信心 在论文即将完成之际 我要向所有 关心我 给予我鼓励的人说一声谢谢
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