4F气缸体加工工艺及夹具设计
4F气缸体加工工艺及夹具设计,缸体,加工,工艺,夹具,设计
广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)任务书系 别机电工程系专业车辆工程(汽车设计与制造方向)班级本汽设091学生姓名学号指导教师王敏之职称教授题 目4F气缸体加工工艺与夹具设计论文(设计)的主要任务与具体要求(有实验环节的要提出主要技术指标要求)该课题首先对目前箱体类零件加工工艺与夹具设计的国内外发展状况进行分析,展望箱体类零件加工工艺与工装设计的方向和发展趋势,然后简述箱体类零件加工工艺与夹具设计的关键技术问题。最后提出自己的设计方案。 主要完成1、完成4F气缸体加工工艺与夹具设计的综述,外文资料的翻译(2000字符);2、完成气缸体加工工艺路线的拟定(生产类型为中批);完成一副镗夹具和一副铣夹具的草图。3、根据拟定的气缸体加工工艺路线和夹具草图,完成所有参数、尺寸的计算、查表和确定。4、完成整套工艺规程的设计以及两副夹具的装配图与零件图(折合2涨0 # 以上图纸)。5、完成设计说明书(至少8000字以上)。进度安排(包括时间划分和各阶段主要工作内容)第七学期 第八周第十三周完成毕业设计开题报告第七学期 第十四周第十九周主要设计工作,包括草图、结构设计及工程图等第八学期 第三周中期检查第八学期 第六周末上交初稿(包括图纸、说明书、外文资料),老师审阅初稿提出修改意见。第八学期 第十一周 交终稿(上交所有资料的纸质和电子版)第八学期 第十二周第十三周(2013.5.26日前) 毕业答辩主要参考文献1曾东建等主编,汽车制造工艺学,机械工业出版社2011.12王先逵主编,机械制造工艺学,机械工业出版社2010.13龚定安等主编,机床夹具设计,西安交通大学出版社 19994王凡 宋建新主编,实用机械制造工艺设计手册,机械工业出版社2008.55数字化手册编委会,设计夹具设计手册,机械工业出版社 2009.2指导教师签名系(教研室)审核意见任务接受人(签名)年 月 日审核人签名: 年 月 日年 月 日备注:1、本任务书一式三份,由指导教师填写相关栏目,经系审核同意后,系、指导教师和学生各执一份。 2、本任务书须装入学生的毕业设计(论文)档案袋存档。 广东技术师范学院天河学院毕业设计(论文)4F气缸体加工工艺与夹具设计所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日摘 要本设计是基于4F气缸体零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。4F气缸体零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说,保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此,本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。基准选择以4F气缸体的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准,以顶面与两个工艺孔作为精基准。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出顶平面,再以顶平面与支承孔系定位加工出工艺孔。在后续工序中除个别工序外均用顶平面和工艺孔定位加工其他孔系与平面。支承孔系的加工采用的是坐标法镗孔。整个加工过程均选用组合机床。夹具选用专用夹具,夹紧方式多选用气动夹紧,夹紧可靠,机构可以不必自锁,因此生产效率较高,适用于大批量、流水线上加工,能够满足设计要求。关键词:4F气缸体类零件;工艺;夹具;ABSTRACTThe design is based on the body parts of the processing order of the processes and some special fixture design. Body parts of the main plane of the surface and pore system. In general, the plane guarantee processing precision than that of holes machining precision easy. Therefore, this design follows the surface after the first hole principle. Plane with holes and the processing clearly divided into roughing and finishing stages of holes to ensure machining accuracy. Datum selection box input shaft and the output shaft of the supporting hole as a rough benchmark, with top with two holes as a precision technology reference. Main processes arrangements to support holes for positioning and processing the top plane, and then the top plane and the supporting hole location hole processing technology. In addition to the follow-up processes individual processes are made of the top plane and technological hole location hole and plane processing. Supported hole processing using the method of coordinate boring. The whole process of processing machine combinations were selected. Selection of special fixture fixture, clamping means more choice of pneumatic clamping, clamping reliable, institutions can not be locked, so the production efficiency is high, suitable for large batch, line processing, can meet the design requirements.Key words: box type parts process; fixture;目 录摘 要IIABSTRACTIII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 加工工艺规程设计52.1 零件的分析52.1.1 零件的作用52.1.2 零件的工艺分析52.2 4F气缸体加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施52.2.1 孔和平面的加工顺序62.2.2 孔系加工方案选择62.3 4F气缸体加工定位基准的选择72.3.1 粗基准的选择72.3.2 精基准的选择72.4 4F气缸体加工主要工序安排72.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定102.6确定切削用量及基本工时(机动时间)3112.7 时间定额计算及生产安排22第3章 镗孔夹具设计273.1 研究原始质料273.2 定位、夹紧方案的选择273.3切削力及夹紧力的计算273.4 误差分析与计算293.5 零、部件的设计与选用303.5.1定位销选用303.5.2夹紧装置的选用303.6 夹具设计及操作的简要说明30第4章 铣床夹具设计314.1设计要求314.2夹具设计314.2.1 定位基准的选择314.2.2 切削力及夹紧力的计算314.3 误差分析与计算334.4定位误差的分析344.5夹具设计及操作的简要说明35总结35参 考 文 献36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。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,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。 技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情况,确定采用的工艺过程,并将有关内容写成工艺文件,这种文件就称工艺规程。这个就比较有针对性了。每个厂都可能不太一样,因为实际情况都不一样。 总的来说,工艺流程是纲领,加工工艺是每个步骤的详细参数,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是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一,它是在具体的生产条件下,把较为合理的工艺过程和操作方法,按照规定的形式书写 成工艺文件,经审批后用来指导生产。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) 选择毛坯。 4) 拟订工艺路线。 5) 确定各工序的加工余量,计算工序尺寸及公差。 6) 确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。 7) 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。 9) 填写工艺文件。 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,帮机床夹具设计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。机床夹具设计是一项重要的技术工作。 “工欲善其事,必先利其器。”工具是人类文明进步的标志。自20世纪末期以来,现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具(含夹具、刀具、量具与辅具等)在不断的革新中,其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此,无论在传统制造还是现代制造系统中,夹具都是重要的工艺装备。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 确定工件在夹具中占有正确位置的过程。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。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 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。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。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 调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。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。(2)导向 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。导向元件制成模板形式,故钻床夹具常称为钻模。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机床夹具的现状国际生产研究协会的统计表明,目前中、小批多品种生产的工作品种已占工件种类总数的85%左右。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。然而,一般企业仍习惯于大量采用传统的专用夹具。另一方面,在多品种生产的企业中,约4年就要更新80%左右的专用夹具,而夹具的实际磨损量仅为15%左右。特别是近年来,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,对机床夹具提出了如下新的要求:1)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。2)能装夹一组具有相似性特征的工件。3)适用于精密加工的高精度机床夹具。4)适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。5)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。6)提高机床夹具的标准化程度。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精密化、高效化、柔性化、标准化四个方面。精密化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。精密化夹具的结构类型很多,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。例如,在铣床上使用电动虎钳装夹工件,效率可提高5倍左右;在车床上使用的高速三爪自定心卡盘,可保证卡爪在(试验)转速为2600r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件,从而使切削速度大幅度提高。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。可变因素主要有:工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。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。在较长时间内,夹具的柔性化将是夹具发展的主要方向。标准化机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。在制订典型夹具结构的基础上,首先进行夹具元件和部件的通用化,建立类型尺寸系列或变型,以减少功能用途相近的夹具元件和部件的型式,屏除一些功能低劣的结构。通用化方法包括夹具、部件、元件、毛坏和材料的通用化。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。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。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。36 第2章 加工工艺规程设计2.1 零件的分析2.1.1 零件的作用题目给出的零件是4F气缸体。4汽缸是整机热负荷高的结构件之一,对缸盖进行合理有效的冷却可以保证发动机在正常温度范围内工作,提高整机寿命,增加整机运转可靠性。在设计缸盖水腔时要确保冷却水流顺畅,不能有水流死区或使冷却水在水腔内形成旋涡。气缸盖润滑系统是把具有一定压力和合适温度的清洁润滑油循环不断地输送到凸轮轴轴承、挺杆运动摩擦面,使其间形成一层油膜,以减少摩擦损失和零件的磨损,并把零件摩擦所产生的热量带走,冷却摩擦表面,将摩擦表面上的磨屑和杂质清洗干净,保证零件正常工作。采用液压挺杆结构,必须保证对液压挺杆润滑油的充分补充。对于回油腔的设计一定要确保在没有机油压力的自由状态下,机油依靠重力作用可以在任何工况下顺畅地流回机油盘从而确保机油可以不聚集在缸盖上而导致机油通过强制通风管而进入进气管导致烧机油现象的发生。对发动机性能都有相当大的影响。缸盖气道的形状直接影响进气涡流的形式以及涡流强度的大小,气道流通截面积以及其内部的光洁度又决定了进气充量的多少。涡流形式以及强度的大小对燃烧效率有很大的影响。燃烧效率既决定了整机动力性、经济性同时影响了整机排放性能。2.1.2 零件的工艺分析由4F气缸体零件图可知。4F气缸体是一个壳体零件,它的外表面上有五个平面需要进行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上还需加工一系列螺纹孔。因此可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下:(1)以顶面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括:顶面的铣削加工;螺孔加工其中顶面有表面粗糙度要求为,(2)以支承孔为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括: 2个;前后端面;螺孔的孔。(3)以底面为主要加工平面的加工面。2.2 4F气缸体加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施由以上分析可知。该4F气缸体零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说,保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此,对于4F气缸体来说,加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度,处理好孔和平面之间的相互关系。由于的生产量很大。怎样满足生产率要求也是加工过程中的主要考虑因素。2.2.1 孔和平面的加工顺序4F气缸体类零件的加工应遵循先面后孔的原则:即先加工4F气缸体上的基准平面,以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。4F气缸体的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大,用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固,因而容易保证孔的加工精度。其次,先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件,便于对刀及调整,也有利于保护刀具。4F气缸体零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则,将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。2.2.2 孔系加工方案选择4F气缸体孔系加工方案,应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外,也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下,应选择价格最底的机床。根据4F气缸体零件图所示的4F气缸体的精度要求和生产率要求,当前应选用在组合机床上用镗模法镗孔较为适宜。(1)用镗模法镗孔在大批量生产中,4F气缸体孔系加工一般都在组合镗床上采用镗模法进行加工。镗模夹具是按照工件孔系的加工要求设计制造的。当镗刀杆通过镗套的引导进行镗孔时,镗模的精度就直接保证了关键孔系的精度。采用镗模可以大大地提高工艺系统的刚度和抗振性。因此,可以用几把刀同时加工。所以生产效率很高。但镗模结构复杂、制造难度大、成本较高,且由于镗模的制造和装配误差、镗模在机床上的安装误差、镗杆和镗套的磨损等原因。用镗模加工孔系所能获得的加工精度也受到一定限制。(2)用坐标法镗孔在现代生产中,不仅要求产品的生产率高,而且要求能够实现大批量、多品种以及产品更新换代所需要的时间短等要求。镗模法由于镗模生产成本高,生产周期长,不大能适应这种要求,而坐标法镗孔却能适应这种要求。此外,在采用镗模法镗孔时,镗模板的加工也需要采用坐标法镗孔。用坐标法镗孔,需要将4F气缸体孔系尺寸及公差换算成直角坐标系中的尺寸及公差,然后选用能够在直角坐标系中作精密运动的机床进行镗孔。2.3 4F气缸体加工定位基准的选择2.3.1 粗基准的选择粗基准选择应当满足以下要求:(1)保证各重要支承孔的加工余量均匀;(2)保证装入4F气缸体的零件与箱壁有一定的间隙。为了满足上述要求,应选择的主要支承孔作为主要基准。即以4F气缸体的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准。也就是以前后端面上距顶平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度,再以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基准面。因此,以后再用精基准定位加工主要支承孔时,孔加工余量一定是均匀的。由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。因此,孔的余量均匀也就间接保证了孔与箱壁的相对位置。2.3.2 精基准的选择从保证4F气缸体孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证4F气缸体在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从4F气缸体零件图分析可知,它的顶平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大,适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度,如果使用典型的一面两孔定位方法,则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于前后端面,虽然它是4F气缸体的装配基准,但因为它与4F气缸体的主要支承孔系垂直。如果用来作精基准加工孔系,在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难,所以不予采用。2.4 4F气缸体加工主要工序安排对于大批量生产的零件,一般总是首先加工出统一的基准。4F气缸体加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工顶平面。第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。由于顶平面加工完成后一直到4F气缸体加工完成为止,除了个别工序外,都要用作定位基准。因此,顶面上的螺孔也应在加工两工艺孔的工序中同时加工出来。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。先粗加工平面,再粗加工孔系。螺纹底孔在多轴组合钻床上钻出,因切削力较大,也应该在粗加工阶段完成。对于4F气缸体,需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原则亦应先精加工平面再加工孔系,但在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直。因此,实际采用的工艺方案是先精加工支承孔系,然后以支承孔用可胀心轴定位来加工端面,这样容易保证零件图纸上规定的端面全跳动公差要求。各螺纹孔的攻丝,由于切削力较小,可以安排在粗、精加工阶段中分散进行。加工工序完成以后,将工件清洗干净。清洗是在的含0.4%1.1%苏打及0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于。根据以上分析过程,现将4F气缸体加工工艺路线确定如下:工艺路线一:1.铸造2.时效处理3.粗铣底面4.钻3X直径28H8孔5.铣前面6铣削后面7铣削左面8铣削右面9铣削顶面10.粗镗,半精镗直径103孔12.钻顶面各孔,并攻丝13.钻前面各孔并攻丝14钻后面各孔并攻丝15.钻左面各孔并攻丝16.钻右面各孔并攻丝17.精镗直径103孔19终检20清洗入库工艺路线二:1.铸造2.时效处理3.粗洗底面4.铣前面5铣削后面6铣削左面7铣削右面8铣削顶面9.粗镗,半精镗直径103孔11. 3X直径28H8孔12.钻顶面各孔,并攻丝13.钻前面各孔并攻丝14钻后面各孔并攻丝15.钻左面各孔并攻丝16.钻右面各孔并攻丝17.精镗直径103孔19终检20清洗入库20清洗入库以上加工方案大致看来合理,但通过仔细考虑,零件的技术要求及可能采取的加工手段之后,就会发现仍有问题,方案二把底面的钻孔工序调整到后面了,这样导致铣削加工定位基准不足,特别镗孔工序。以上工艺过程详见机械加工工艺过程综合卡片。综合选择方案一:工艺路线一:1.铸造2.时效处理3.粗铣底面4.钻3X直径28H8孔5.铣前面6铣削后面7铣削左面8铣削右面9铣削顶面10.粗镗,半精镗直径103孔12.钻顶面各孔,并攻丝13.钻前面各孔并攻丝14钻后面各孔并攻丝15.钻左面各孔并攻丝16.钻右面各孔并攻丝17.精镗直径103孔19终检20清洗入库2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“4F气缸体”零件材料采用灰铸铁制造。材料为HT200,硬度HB为170241,生产类型为大批量生产,采用铸造毛坯。(1)顶面的加工余量。根据工序要求,顶面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下:粗铣:参照机械加工工艺手册第1卷表3.2.23。其余量值规定为,现取。表3.2.27粗铣平面时厚度偏差取。精铣:参照机械加工工艺手册表2.3.59,其余量值规定为。(3)顶面螺孔毛坯为实心,不冲孔。参照机械加工工艺手册表2.3.71,(4)前后端面加工余量。根据工艺要求,前后端面分为粗铣、半精铣、半精铣、精铣加工。各工序余量如下:粗铣:参照机械加工工艺手册第1卷表3.2.23,其加工余量规定为,现取。半精铣:参照机械加工工艺手册第1卷,其加工余量值取为。精铣:参照机械加工工艺手册,其加工余量取为。铸件毛坯的基本尺寸为,根据机械加工工艺手册表2.3.11,铸件尺寸公差等级选用CT7。再查表2.3.9可得铸件尺寸公差为。毛坯为实心,不冲孔。参照机械加工工艺手册表2.3.71,现确定螺孔加工余量为:(6)前后端面支承孔。根据工序要求,前后端面支承孔的加工分为粗镗、精镗两个工序完成,各工序余量如下:粗镗:103孔,参照机械加工工艺手册表2.3.48,其余量值为;孔,参照机械加工工艺手册表2.3.48,其余量值为;由工序要求可知,凸台只需进行粗铣加工。其工序余量如下:参照机械加工工艺手册第1卷表3.2.23,其余量规定为,现取其为。(8)两侧面螺孔加工余量2.6确定切削用量及基本工时(机动时间)3工序1:粗、精铣底面机床:双立轴圆工作台铣床X701刀具:硬质合金端铣刀(面铣刀) 齿数10(1)粗铣铣削深度:每齿进给量:根据机械加工工艺手册表2.4.73,取铣削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.81,取机床主轴转速:,取实际铣削速度:进给量:工作台每分进给量:根据机械加工工艺手册表2.4.81,被切削层长度:由毛坯尺寸可知刀具切入长度:刀具切出长度:取走刀次数为1机动时间:(2)精铣铣削深度:每齿进给量:根据机械加工工艺手册表2.4.73,取铣削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.81,取机床主轴转速:,取实际铣削速度: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:精铣时刀具切出长度:取走刀次数为1机动时间: 本工序机动时间工序2:钻底面孔、铰定位孔机床:组合钻床刀具:麻花钻、扩孔钻、铰刀(1)钻底面M10.6H切削深度:进给量:根据机械加工工艺手册表2.4.39,取切削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.41,取机床主轴转速:,取实际切削速度: 被切削层长度:刀具切入长度:刀具切出长度:走刀次数为1机动时间:(2)定位孔的钻、扩、铰钻定位孔切削深度:进给量:根据机械加工工艺手册表2.4.39,取切削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.41,取机床主轴转速:,取实际切削速度: 被切削层长度:刀具切入长度:刀具切出长度:走刀次数为1机动时间:扩定位孔切削深度:进给量:根据机械加工工艺手册表2.4.52,扩盲孔取切削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.53,取机床主轴转速:,取实际切削速度: 被切削层长度:刀具切入长度:刀具切出长度:走刀次数为1机动时间:铰定位孔切削深度:进给量:根据机械加工工艺手册表2.4.58,取切削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.60,取机床主轴转速:,取实际切削速度: 被切削层长度:刀具切入长度:刀具切出长度:走刀次数为1机动时间:定位孔加工机动时间:因为定位孔加工时间钻顶面螺孔加工时间 本工序机动时间工序3:粗铣前后端面机床:组合铣床刀具:硬质合金端铣刀(面铣刀) 齿数铣削深度:每齿进给量:根据机械加工工艺手册表2.4.73,取铣削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.81,取机床主轴转速:,取实际铣削速度:进给量:工作台每分进给量:根据机械加工工艺手册表2.4.81,被切削层长度:由毛坯尺寸可知刀具切入长度:刀具切出长度:取走刀次数为1机动时间:工序4:粗铣左两侧面机床:组合铣床刀具:硬质合金端铣刀YG8,硬质合金立铣刀YT15(1)粗铣两侧面铣刀直径,齿数铣削深度:每齿进给量:根据机械加工工艺手册表2.4.73,取铣削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.81,取机床主轴转速:,取实际铣削速度:进给量:工作台每分进给量:根据机械加工工艺手册表2.4.81,被切削层长度:由毛坯尺寸可知刀具切入长度:刀具切出长度:取走刀次数为1机动时间:工序5:粗镗前后端面支承孔机床:组合镗床刀具:高速钢刀具(2)粗镗 孔切削深度:进给量:根据机械加工工艺手册表2.4.66,刀杆伸出长度取,切削深度为。因此确定进给量切削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.66,取机床主轴转速:,取实际切削速度: 工作台每分钟进给量:被切削层长度:刀具切入长度:刀具切出长度: 取行程次数:机动时间:工序7:半精铣前后端面机床:组合铣床刀具:硬质合金端铣刀(面铣刀) 齿数铣削深度:每齿进给量:根据机械加工工艺手册表2.4.73,取铣削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.81,取机床主轴转速:,取实际铣削速度:进给量:工作台每分进给量:由工序5可知: 走刀次数为1机动时间:(2)钻M10.6H螺孔切削深度:进给量:根据机械加工工艺手册表2.4.39,取切削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.41,取机床主轴转速:,取实际切削速度: 被切削层长度:刀具切入长度:刀具切出长度:走刀次数为1机动时间:(3)钻孔切削深度:进给量:根据机械加工工艺手册表2.4.39,取切削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.41,取机床主轴转速:,取实际切削速度: 被切削层长度:刀具切入长度:刀具切出长度: 取走刀次数为1机动时间:(4)钻M14X6H螺孔切削深度:进给量:根据机械加工工艺手册表2.4.39,取切削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.41,取机床主轴转速:,取实际切削速度: 被切削层长度:刀具切入长度:刀具切出长度:走刀次数为1机动时间:由以上计算过程可知:本工序机动时间工序10:钻两侧面孔(M8X6H螺孔)机床:组合钻床刀具:麻花钻切削深度:进给量:根据机械加工工艺手册表2.4.39,取切削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.41,取机床主轴转速:,取实际切削速度: 被切削层长度:刀具切入长度:刀具切出长度:走刀次数为1机动时间:工序11:精镗前后端面支承孔机床:组合镗床刀具:高速钢刀具(21)精镗 孔切削深度:进给量:根据切削深度,再参照机械加工工艺手册表2.4.66。因此确定进给量切削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.66,取机床主轴转速:,取实际切削速度: 工作台每分钟进给量:被切削层长度:刀具切入长度:刀具切出长度: 取行程次数:切削深度:机动时:工序13:前后端面螺孔攻丝机床:组合攻丝机刀具:钒钢机动丝锥(1)、M14X6H螺孔攻丝 进给量:由于其螺距,因此进给量切削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.105,取机床主轴转速:,取丝锥回转转速:取实际切削速度: 被切削层长度:刀具切入长度:刀具切出长度: (盲孔)机动时间:(2)M14X6H螺孔攻丝进给量:由于其螺距,因此进给量切削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.105,取机床主轴转速:,取丝锥回转转速:取实际切削速度: 被切削层长度:刀具切入长度:刀具切出长度: (盲孔)走刀次数为1机动时间: 本工序机动时间:工序14:两侧窗口面上螺孔攻丝机床:组合攻丝机刀具:钒钢机动丝锥 进给量:由于其螺距,因此进给量切削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.105,取机床主轴转速:,取丝锥回转转速:取实际切削速度: 由工序4可知: 走刀次数为1机动时间:工序15:顶面螺孔攻丝机床:组合攻丝机刀具:钒钢机动丝锥 进给量:由于其螺距,因此进给量切削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.105,取机床主轴转速:,取丝锥回转转速:取实际切削速度: 由工序2可知: 走刀次数为1机动时间:工序17:精铣两侧面机床:组合铣床刀具:硬质合金端铣刀YG8 ,齿数铣削深度:每齿进给量:根据机械加工工艺手册表2.4.73,取铣削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.81,取机床主轴转速:,取实际铣削速度:进给量:工作台每分进给量:刀具切入长度:精铣时 由工序3可知: 走刀次数为1机动时间: 工序18:精铣前后端面机床:组合铣床刀具:硬质合金端铣刀(面铣刀) 齿数铣削深度:每齿进给量:根据机械加工工艺手册表2.4.73,取铣削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.81,取机床主轴转速:,取实际铣削速度:进给量:工作台每分进给量:刀具切入长度:精铣时 由工序5可知: 走刀次数为1机动时间:2.7 时间定额计算及生产安排根据设计任务要求,该的年产量为中批量。一年以240个工作日计算,每天的产量应不低于417件。设每天的产量为420件。再以每天8小时工作时间计算,则每个工件的生产时间应不大于1.14min。参照机械加工工艺手册表2.5.2,机械加工单件(生产类型:中批以上)时间定额的计算公式为: (大量生产时)因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为: 其中: 单件时间定额 基本时间(机动时间) 辅助时间。用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动作所消耗的时间,包括装卸工件时间和有关工步辅助时间 布置工作地、休息和生理需要时间占操作时间的百分比值工序1:粗、精铣顶面机动时间:辅助时间:参照机械加工工艺手册表2.5.43,取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短,所以取装卸工件时间为。则:根据机械加工工艺手册表2.5.48,单间时间定额: 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时, 即能满足生产要求工序2:钻顶面孔、铰定位孔机动时间:辅助时间:参照机械加工工艺手册表2.5.41,取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短,所以取装卸工件时间为。则:根据机械加工工艺手册表2.5.43,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:粗铣两侧面及凸台机动时间:辅助时间:参照机械加工工艺手册表2.5.45,取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短,所以取装卸工件时间为。则:根据机械加工工艺手册表2.5.48,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:钻两侧面孔机动时间:辅助时间:参照机械加工工艺手册表2.5.41,取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短,所以取装卸工件时间为。则:根据机械加工工艺手册表2.5.43,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:粗铣前后端面机动时间:辅助时间:参照机械加工工艺手册表2.5.45,取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短,所以取装卸工件时间为。则:根据机械加工工艺手册表2.5.48,单间时间定额: 因此布置一台机床即能满足生产要求。工序6:半精铣前后端面机动时间:辅助时间:参照机械加工工艺手册表2.5.45,取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短,所以取装卸工件时间为。则:根据机械加工工艺手册表2.5.48,单间时间定额: 因此布置一台机床即能满足生产要求。工序9:粗镗前后端面支承孔机动时间:辅助时间:参照机械加工工艺手册表2.5.37,取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短,所以取装卸工件时间为。则:根据机械加工工艺手册表2.5.39,单间时间定额: 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时,即能满足生产要求工序11:精镗支承孔机动时间:辅助时间:参照机械加工工艺手册表2.5.37,取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短,所以取装卸工件时间为。则:根据机械加工工艺手册表2.5.39,单间时间定额: 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时, 即能满足生产要求工序12:前后端面螺纹孔攻丝机动时间:辅助时间:参照钻孔辅助时间,取装卸工件辅助时间为,工步辅助时间为。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14:精铣前后端面机动时间:辅助时间:参照机械加工工艺手册表2.5.45,取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短,所以取装卸工件时间为。则:根据机械加工工艺手册表2.5.48,单间时间定额: 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时,即能满足生产要求工序15:精铣两侧面机动时间:辅助时间:参照机械加工工艺手册表2.5.45,取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短,所以取装卸工件时间为。则:根据机械加工工艺手册表2.5.48,单间时间定额: 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时,即能满足生产要求工序17:顶面螺纹孔攻丝机动时间:辅助时间:参照钻孔辅助时间,取装卸工件辅助时间为,工步辅助时间为。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3章 镗孔夹具设计3.1 研究原始质料利用本夹具主要用来加工孔,加工时除了要满足粗糙度要求外,还应满足两孔轴线间公差要求。为了保证技术要求,最关键是找到定位基准。同时,应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。3.2 定位、夹紧方案的选择由零件图可知:在对孔进行加工前,底平面进行了粗、精铣加工,底面孔进行了钻、铰加工。3.3切削力及夹紧力的计算镗刀材料:(硬质合金镗刀)刀具的几何参数: 由参考文献5查表可得:圆周切削分力公式: 式中 查5表得: 查5表 取 由表可得参数: 即:同理:径向切削分力公式 : 式中参数: 即:轴向切削分力公式 : 式中参数: 即:根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况,找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态,按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠,再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即:安全系数K可按下式计算有:式中:为各种因素的安全系数,查参考文献5表可得: 所以有: 螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有:式中参数由参考文献5可查得: 其中: 螺旋夹紧力:该夹具采用螺旋夹紧机构,用螺栓通过弧形压块压紧工件,受力简图如下:图4.1 移动压板受力简图由表得:原动力计算公式 即: 由上述计算易得: 由计算可知所需实际夹紧力不是很大,为了使其夹具结构简单、操作方便,决定选用手动螺旋夹紧机构。3.4 误差分析与计算该夹具以一个平面和和个定位销定位,要求保证孔轴线间的尺寸公差。为了满足工序的加工要求,必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。由5和6可得:1 定位误差: 当短圆柱销以任意边接触时 当短圆柱销以固定边接触时 式中为定位孔与定位销间的最小间隙通过分析可得: 因此:当短圆柱销以任意边接触时 2 夹紧误差 : 其中接触变形位移值: 磨损造成的加工误差:通常不超过 夹具相对刀具位置误差:取误差总和:从以上的分析可见,所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。3.5 零、部件的设计与选用3.5.1定位销选用 本夹具选用一可换定位销和挡销来定位,其参数如下:表4.1 定位销参数3.5.2夹紧装置的选用该夹紧装置选用移动压板,其参数如下表:表4.3 移动压板参数公称直径L645208196.67M653.6 夹具设计及操作的简要说明如前所述,该工件不但可以采用心轴夹紧、定位,还可设计圆环套来夹紧,但由于心轴的夹紧有可能破坏其定位,不选用该方式,而设计圆环套不易装、取工件,也不选用,为提高生产率,经过方案的认真分析和比较,选用了手动夹紧方式(螺旋夹紧机构)。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大,在机床夹具中很广泛的应用。此外,当夹具有制造误差,工作过程出现磨损,以及零件尺寸变化时,影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象,选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。第4章 铣床夹具设计为了提高劳动生产,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。下面即为铣床夹具(铣底面夹具)的专用夹具,本夹具将用于万能升降台铣床。4.1设计要求本夹具无严格的技术要求,因此,应主要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度,精度不是主要考虑的问题。4.2夹具设计4.2.1 定位基准的选择为了提高加工效率及方便加工,决定材料使用高速钢,用于对进行加工,准备采用手动夹紧。4.2.2 切削力及夹紧力的计算刀具:铣刀 D=50 面铣刀。则轴向力:见工艺师手册表28.4F=Cdfk3.1 式中: C=420, Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=(F=420转矩T=Cdfk式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8T=0.206功率 P=在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=KKKK式中 K基本安全系数,1.5; K加工性质系数,1.1;K刀具钝化系数, 1.1;K断续切削系数, 1.1则 F=KF=1.5铣削时 T=17.34 N切向方向所受力: F=取F=4416F F所以,时工件不会转动,故本夹具可安全工作。根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况,找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态,按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠,再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即:安全系数K可按下式计算有:式中:为各种因素的安全系数,查参考文献5表可得: 所以有: 螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有:式中参数由参考文献5可查得: 其中: 螺旋夹紧力:该夹具采用螺旋夹紧机构,用螺栓通过弧形压块压紧工件,受力简图如下:图4.1 移动压板受力简图由表得:原动力计算公式 即: 由上述计算易得: 由计算可知所需实际夹紧力不是很大,为了使其夹具结构简单、操作方便,决定选用手动螺旋夹紧机构。4.3 误差分析与计算该夹具以一个平面和和个定位销定位,要求保证孔轴线间的尺寸公差。为了满足工序的加工要求,必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。由5和6可得:3 定位误差: 当短圆柱销以任意边接触时 当短圆柱销以固定边接触时 式中为定位孔与定位销间的最小间隙通过分析可得: 因此:当短圆柱销以任意边接触时 4 夹紧误差 : 其中接触变形位移值: 磨损造成的加工误差:通常不超过 夹具相对刀具位置误差:取误差总和:从以上的分析可见,所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。4.3定位误差的分析制造误差ZZ (1)中心线对定位件中心线位置精度. 取.(2)内外圆同轴度误差(查表P297)故,则.知此方案可行。4.4夹具设计及操作的简要说明由于是大批大量生产,主要考虑提高劳动生产率。因此设计时,需要更换零件加工时速度要求快。本夹具设计,用移动夹紧的大平面定位三个自由度,定位两个自由度,用定位块定位最后一个转动自由度。此时虽然有过定位,但底面是经精铣的面,定位是允许的。总结本次设计从零件的毛坯生产到最终成品,中间经过了铣、镗、钻、攻螺纹、打毛刺等工序。因为是大批量生产,工序就分得很散,中间就可省去换刀具和调试的时间。在每道工序中都有计算切削用量和工时。在本次设计中已无大的问题,基本达到了要求。只是在夹具的设计中没有能提出多中方案进行分析比较,有所不足。 参 考 文 献1 李 洪机械加工工艺手册M 北京出版社,200612 陈宏钧实用金属切削手册M 机械工业出版社,200513 上海市金属切削技术协会金属切削手册M上海科学技术出版社,20024 杨叔子机械加工工艺师手册M机械工业出版社,20005 徐鸿本机床夹具设计手册M 辽宁科学技术出版社,2003106 都克勤机床夹具结构图册M 贵州人民出版社,200347 胡建新机床夹具M 中国劳动社会保障出版社,200158 冯 道机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册M 安徽文化音像出版社,20039 王先逵机械制造工艺学M机械工业出版社,200010 马贤智机械加工余量与公差手册M中国标准出版社,19941211 刘文剑夹具工程师手册M黑龙江科学技术出版社,200712 王光斗机床夹具设计手册M上海科学技术出版社,20028致谢在毕业设计即将结束之际我向所有帮助过我的老师和同学说一声,谢谢!我想没有他们的帮助,毕业设计就会做得很困难。这次毕业设计是在老师悉心指导下完成的。XX老师以其渊博的学识、严谨的治学风范、高度的责任感使我受益非浅。在做设计的过程中也遇到了不少的问题,XX老师给了我许多关怀和帮助,并且随时询问我毕业设计的进展情况、细心的指导我们,也经常打电话或者发电子邮件过来指导我的设计。
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