卡盘体零件机械加工工艺规程和专用夹具设计 【铣卡槽】【钻锥齿孔】
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本科毕业设计(论文)任务书 工 学院 机械 系 机械设计制造及其自动化 专业11 级 3 班学 号 1 学生 王 指导教师 李 毕业设计(论文)题目 卡盘体零件机械加工工艺规程和专用夹具设计 毕业设计(论文)工作内容与基本要求(目标、任务、途径、方法,应掌握的原始资料(数据)、参考资料(文献)以及设计技术要求、注意事项等)(纸张不够可加页)一、设计技术要求、原始资料(数据)、参考资料(文献) 1、设计要求:主要是卡盘体零件机械加工工艺规程和专用夹具设计,以结构设计和关键零部件设计为主线,以理论计算及计算机辅助设计为辅的综合性题目。 2、参考文献:机械设计,金属工艺学及热处理、机械设计手册、机械工程手册等资料。 二、设计目标与任务 1、查阅文献资料不少于12篇,其中外文资料不少于2篇;编写文献综述(不少于3000字)。2、翻译外文科技资料,不少于3000字。3. 完成开题报告。4、完成卡盘体零件机械加工工艺规程和专用夹具设计总体结构设计,绘制装配图、部件图和零件图,折合A1图纸3张以上。5、编写设计说明书,不少于8000汉字。 三、时间安排13周 完成开题报告、文献翻译、文献综述等411周 完成总体设计、撰写说明书等1213周 修改论文、资格审查等14周 毕业答辩毕业设计(论文)时间: 2015 年 2 月 17 日至 2015 年 5 月 16 日计 划 答 辩 时 间: 2015 年 5 月 17 日专业(教研室)审批意见:审批人签名:要求:1做一套加工三爪槽的专用夹具,做一套加工小伞锥齿轮孔的专用夹具.2夹具装配图标注清楚.毕业设计(论文)开题报告表课题名称 卡盘体零件机械加工工艺规程和专用夹具设计课题来源教师拟订课题类型AD指导教师 李学生姓名王专 业机械设计制造及其自动化学 号1一、调研资料的准备根据任务书的要求,在做本课题前,查阅了与课题相关的资料有:机械设计、机械制图、机械制造工艺学、冲压成型工艺与模具设计等以及与设计相关的手册。二、设计的目的与要求 毕业设计是大学教学中最后一个实践性教学环节,通过该设计过程,可以检验学生所学的知识,同时培养学生处理工程中实际问题的能力,因此意义特别重大。 编制卡盘件工艺规程,根据所确定的工艺规程进行相应的方案设计、总体设计及其主要零部件设计,绘制总装图及主要零部件图等图纸。 三、设计的思路与预期成果 1、 设计思路对零件进行工艺的分析,通过零件的分析可以了解零件的基本情况,制定工艺路线,通常制定两种以上的工艺路线,通过工艺方案的比较与分析,合理保证的一种工艺。根据工艺设计专用卡具。最后把设计的过程整理成图纸,通过以上的步骤完成整个的设计过程。2、预期的成果(1)完成文献综述一篇,不少与3000字,与专业相关的英文翻译一篇,不少于3000字 (2)完成内容与字数都不少于规定量的毕业设计说明书一份(3)绘制装配图,部分零件图四、任务完成的阶段内容及时间安排 1周2周 收集设计资料并完成开题报告 3周4周 完成英文资料翻译并写出文献综述 5周6周 进行总体设计和部分零部件的选择与设计 7周10周 绘制装配图和部分零件图、编写毕业设计说明书 11周 修改整理,准备答辩五、完成设计(论文)所具备的条件因素 本人已修完机械设计、机械制图、液压与气压传动、金属工艺学、机械制造技术基础、冲压成型工艺与模具设计、冷冲模课程设计与毕业设计指导等课程,借助图书馆的相关文献资料,以及相关的网络等资源。指导教师签名: 日期: 课题来源:(1)教师拟订;(2)学生建议;(3)企业和社会征集;(4)科研单位提供课题类型:(1)A工程设计(艺术设计);B技术开发;C软件工程;D理论研究;E调研报告 (2)X真实课题;Y模拟课题;Z虚拟课题要求(1)、(2)均要填,如AY、BX等。毕业设计(论文)课题申报表课题名称卡盘体零件机械加工工艺规程和专用夹具设计课题来源企业和社会征集课题类型BX命题人姓名李技术职务中级工程师工作单位该课题是否需要实习需要实习建议实习地点郑煤机集团股份有限公司课题简介:(选题背景、主要内容、现有条件、时间安排、预期成果及表现形式)本题为实题真做,技术开发型的题目。其中涵盖了理论计算、方案设计、结构设计的内容;并有较为详细技术资料和技术储备,且题目训练内容丰富,难易程度适中。以卡盘体零件机械加工工艺规程和专用夹具设计为例进行设计,主要是总体的结构设计及优化。以方案设计和关键零部件优化设计为主线,以经济使用、节能先进为目标。本题目源于科研,以结构设计为主,理论计算及计算机辅助设计为辅的综合性题目。 1) 方案确定 2) 主要零部件设计计算 3) 总装配图设计 4) 部件图设计 5)零件图设计 6)设计计算说明书编制 本题特色为综合设计。本题预期成果为实际应用。本题结题表现形式为设计图样、计算说明书。时间安排:1、第1周:对课题进行调研、完成开题报告。2、第2-4周:完成文献综述与专业相关的文献翻译。3、第5-8周:完成该产品的装配图及主要零件图。4、第9-11周:完成论文。5、第12-13周:修改论文与图纸,准备答辩。预期成果及表现形式:设计出该产品,并完成该产品的装配图、主要零件图。 1、文献综述一篇,不少于3000字,与专业相关的英文翻译一篇,翻译后不少于3000汉字。 2、毕业设计说明书一份,内容与字数都不少于规定的任务量。3、图纸若干(折合后不少于A1图纸3张,可以用计算机绘图) 4、包含本次设计的所有内容的光盘一张。专业(教研室)意见:负责人签名: 年 月 日院(系)意见:负责人签名: 年 月 日填表说明:1、课题来源:(1)教师拟订;(2)学生建议;(3)企业和社会征集;(4)科研单位提供2、课题类型:(1)A工程设计(艺术设计);B技术开发;C软件工程;D理论研究;E调研报告 (2)X真实课题;Y模拟课题;Z虚拟课题;要求(1)、(2)均要填,如AY,BY等。 XX大学 毕业设计论文卡盘体零件机械加工工艺规程和专用夹具设计 【铣卡槽+钻锥齿孔】 所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日摘 要卡盘体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41AbstractShell parts processing technology and design of drilling jig design process design, including the parts processing process design and fixture three. In the process of design should first carries on the analysis to the components and parts of the process to understand the design of blank structure, and choose the good components the processing datum, designs the process routes of the parts; then the parts of each step of process dimension calculation, is the key to decide the craft equipment and the cutting dosage of each working procedure; design then the special jig, fixture for the various components of the design, such as the connecting part positioning device, clamping device, guide device, clamp and the machine tool and other components; the positioning error calculate fixture positioning, analysis of the rationality and deficiency of fixture structure, pay close attention to the improvement and design in later.Keywords: process, process, cutting, clamping, positioning error目 录摘 要IIAbstractIII目 录IV第1章 序 言1第2章 零件的分析12.1零件的形状12.2零件的工艺分析2第3章 工艺规程设计33.1 确定毛坯的制造形式33.2 基面的选择33.3 制定工艺路线33.3.1 工艺路线方案一43.3.2 工艺路线方案二43.3.3 工艺方案的比较与分析43.4 选择加工设备和工艺装备53.4.1 机床选用53.4.2 选择刀具53.4.3 选择量具53.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定63.6确定切削用量及基本工时7第4章 钻锥齿孔夹具设计204.1 研究原始质料204.2定位分析和定位元件选择204.3切削力及夹紧装置设计204.4 误差分析与计算244.5 导向装置设计(钻套、衬套、钻模板设计与选用)254.6 确定夹具体结构和总体结构27第5章 铣卡槽夹具设计295.1 研究原始质料295.2 设计要求295.3 夹具的组成295.4 夹具的分类和作用305.5 定位、夹紧方案的选择325.6 切削力及夹紧力的计算325.7 误差分析与计算365.8确定分度装置375.9 夹具设计及操作的简要说明38总 结39致 谢40参 考 文 献41 第1章 序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品,并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用,也可以为其它行业的生产提供装备,社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业,因此制造业是国民经济发展的重要行业,是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲,机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。卡盘体零件加工工艺及夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下,进行的一个全面的考核。正确地解决一个零件在加工中的定位,夹紧以及工艺路线安排,工艺尺寸确定等问题,并设计出专用夹具,保证尺寸证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论,又要注意生产实践的需要,只有将各种理论与生产实践相结合,才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限,其中难免有缺点错误,敬请老师们批评指正。第2章 零件的分析2.1零件的形状题目给的零件是卡盘体零件,卡盘是机床上用来夹紧工件的机械装置。利用均布在卡盘体上的活动卡爪的径向移动,把工件夹紧和定位的机床附件。卡盘一般由卡盘体、活动卡爪和卡爪驱动机构 3部分组成。卡盘体直径最小为65毫米,最大可达1500毫米,中央有通孔,以便通过工件或棒料;背部有圆柱形或短锥形结构,直接或通过法兰盘与机床主轴端部相联接。卡盘通常安装在车床、外圆磨床和内圆磨床上使用,也可与各种分度装置配合,用于铣床和钻床上。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。图2-1 卡盘体工件图2.2零件的工艺分析由零件图可知,其材料为HT200,该材料为HT200,具有较高强度,耐磨性,耐热性及减振性,适用于承受较大应力和要求耐磨零件。卡盘体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。卡盘体共有两组加工表面,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:左端面,内孔60H7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).右端面的加工表面: 这一组加工表面包括:右端面;200端面外圆,卡槽,锥齿轮孔。其要求也不高,粗车后精车就可以达到精度要求。第3章 工艺规程设计本卡盘体假设年产量为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HT200 ,考虑到零件在工作时要有高的耐磨性,所以选择铸铝铸造。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HT200 ,铸件的特点是液态成形,其主要优点是适应性强,即适用于不同重量、不同壁厚的铸件,也适用于不同的金属,还特别适应制造形状复杂的铸件。考虑到零件在使用过程中起连接作用,分析其在工作过程中所受载荷,最后选用铸件,以便使金属纤维尽量不被切断,保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平,而且零件轮廓尺寸不大,可以采用砂型铸造,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,对像卡盘体这样的零件来说,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铸造铸造出毛坯20热处理毛坯热处理,时效处理30粗车粗车200右端面,粗车外圆20040粗车 粗车200左端面50粗镗粗镗内孔60H7,注意各外圆留1mm的余量60精镗精镗内孔60H770精车精车200端面外圆,达到图纸尺寸公差要求80钻孔攻丝钻左端面各孔并进行攻丝90钻孔 钻锥齿轮孔(3处)100铣铣卡槽(3处)110钳去毛刺,清洗120终检终检入库3.3.2 工艺路线方案二10铸造铸造出毛坯20热处理毛坯热处理,时效处理30粗车粗车200右端面,粗车外圆20040粗车 粗车200左端面50粗车粗车内孔60H7,注意各外圆留1mm的精车余量60精车精车内孔60H770精车精车200端面外圆,达到图纸尺寸公差要求80钻孔攻丝钻左端面各孔并进行攻丝90钻孔 钻锥齿轮孔(3处)100铣铣卡槽(3处)110钳去毛刺,清洗120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。因此综合两个工艺方案,取优弃劣,具体工艺过程如下:10铸造铸造出毛坯20热处理毛坯热处理,时效处理30粗车粗车200右端面,粗车外圆20040粗车 粗车200左端面50粗车粗车内孔60H7,注意各外圆留1mm的精车余量60精车精车内孔60H770精车精车200端面外圆,达到图纸尺寸公差要求80钻孔攻丝钻左端面各孔并进行攻丝90钻孔 钻锥齿轮孔(3处)100铣铣卡槽(3处)110钳去毛刺,清洗120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.工序是粗车、粗镗和精车、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。.工序是钻孔,选用Z525摇臂钻床。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。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“卡盘体” 零件材料为HT200 ,查机械加工工艺手册(以后简称工艺手册),表2.2-17 各种铸铁的性能比较,HT200的硬度HB为143269,表2.2-23 HT200的物理性能,HT200 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30粗车200右端面,粗车外圆200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,可在一次走刀内完成,故 =5 (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,=,=,=3.6.2 工序40粗车200左端面本工序仍为粗车。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。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50粗车内孔60H7,注意各外圆留1mm的精车余量所选刀具为YG6硬质合金可转位镗刀。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,可在一次走刀内完成,故 =2.5 .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,=,=,=3.6.4 工序60精车内孔60H7所选刀具为YG6硬质合金可转位镗刀。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,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,=,=,=工序70 精车200端面外圆,达到图纸尺寸公差要求所选刀具为YG6硬质合金可转位外圆车刀。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,可在一次走刀内完成,故 =2.5 .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,=,=,=工序80钻左端面各孔并进行攻丝本工序采用计算法。表3-5高速钢麻花钻的类型和用途标准号类型直径范围(mm)用途GB1436-85直柄麻花钻2.020.0在各种机床上,用钻模或不用钻模钻孔GB1437-85直柄长麻花钻1.031.5在各种机床上,用钻模或不用钻模钻孔GB1438-85锥柄麻花钻3.0100.0在各种机床上,用钻模或不用钻模钻孔GB1439-85锥柄长麻花钻5.050.0在各种机床上,用钻模或不用钻模钻孔选用Z525摇臂钻床,查机械加工工艺手册 孟少农 主编,查机表2.4-37钻头的磨钝标准及耐用度可得,耐用度为4500,表10.2-5标准高速钢麻花钻的直径系列选择锥柄长,麻花钻,则螺旋角=30,锋交2=118,后角a=10,横刃斜角=50,L=197mm,l=116mm。表3-6 标准高速钢麻花钻的全长和沟槽长度(摘自GB6137-85) mm直径范围直柄麻花钻ll111.8013.20151101表3-7 通用型麻花钻的主要几何参数的推存值(根据GB6137-85) ()d (mm)2f8.618.0030118124060表3-8 钻头、扩孔钻和铰刀的磨钝标准及耐用度(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)单刃加工刀具耐用度T min刀具类型加工材料刀具材料刀具直径d0(mm)1120钻头(钻孔及扩孔)铸铁、铜合金及合金高速钢60钻头后刀面最大磨损限度为0.50.8mm刀具耐用度T = 60 min.确定进给量查机械加工工艺手册 孟少农 主编,第二卷表10.4高速钢钻头钻孔的进给量为f=0.250.65,根据表4.13中可知,进给量取f=0.60。.确定切削速度 查机械加工工艺手册 孟少农 主编,表10.4-17高速钢钻头在HT200(190HBS)上钻孔的切削速度轴向力,扭矩及功率得,V=12,参考机械加工工艺手册 孟少农 主编,表10.4-10钻扩铰孔条件改变时切削速度修正系数K=1.0,R=0.85。 V=12=10.32 (3-17)则 = =131 (3-18) 查表4.2-12可知, 取 n = 150则实际切削速度 = = =11.8工序90 钻锥齿轮孔(3处)钻孔选用机床为Z525摇臂机床,刀具选用GB1436-85直柄短麻花钻,机械加工工艺手册第2卷。根据机械加工工艺手册第2卷表10.4-2查得钻头直径小于10的钻孔进给量为0.200.35。 则取确定切削速度,根据机械加工工艺手册第2卷表10.4-9切削速度计算公式为 (3-20)查得参数为,刀具耐用度T=35则 =1.6所以 =72选取 所以实际切削速度为=2.64确定切削时间(一个孔) =工序110 钻K向4-13孔取 ()所以 ()按机床选取= ()所以实际切削速度 ()切削工时(一个孔): 工序100 铣卡槽(3处)工件材料:HT200, 硬度180200HB,铸造;机床:铣床,X52K铣床。刀具:高速钢T型铣刀,采用标准镶齿T型铣刀。取铣削宽度ae=8.0mm,深度ap=90mm。根据参考文献2切削手册)表3.1,取刀具外径d0=100mm, 根据表3.9取齿数Z=8。选择刀具前角n10后角o12,副后角o=8,由于其表面粗糙度值为12.5um,因为75mm无尺寸公差要求,总余量h=23mm,故只需进行三次粗铣即可达到要求。2 切削用量2.1 确定每齿进给量fz根据参考文献12 六-常用铣床的技术资料,XA6132型卧式万能铣床的功率为7.5kW,工艺系统刚性为中等,根据表3.3,查得每齿的进给量fz=0.20.3mm/z,现取fz=0.2mm/z。2.2 铣刀磨钝标准及寿命根据参考文献12 表3.7,用高速钢盘铣刀粗加工铸铁,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.6mm,铣刀直径d=100mm,耐用度T=180min。2.3 确定切削速度和工作台每分钟进给量,切削速度可由参考文献12 计算公式3.27得: (式5.1 )也可直接由表查出。根据表3.9,当=100mm,Z=8,ap=90mm,ae=8.0mm,fz0.24mm/z时,。各修正系数为: 故 根据铣床说明书,选择 因此实际切削速度和每齿进给量为 2.4 校验机床功率 根据表3.20,当 时,。切削功率的修正值系数故实际切削功率为 根据说明书,机床主轴允许的功率为 故,因此所决定的切削用量可以采用,即。3 基本时间根据参考文献 (式5.7)。根据表3.25,入切量及超切量,则,故 第4章 钻锥齿孔夹具设计4.1 研究原始质料利用本夹具主要用来锥齿孔,加工时除了要满足粗糙度要求外,先钻一个孔,然后旋转钻第二个孔,最后旋转钻第三个孔。 采用分度夹具,通过一个分度盘来实现的。因为加工精度不高,故在加工中,主要目的是降低生产成本,减轻劳动强度从而来提高效率。4.2定位分析和定位元件选择零件图显示:在前面的孔的加工,在粗,精铣,钻,表面扩孔,扩孔。因此,定位,夹紧方案:方案一:底面周围和轴端定位,定位的V型块.方案二:表面,底表面的采用,销轴位于挡销和定位工艺孔的大孔端,夹紧方式与芯轴上的紧固螺母。方案三:选择一二销定位方法,采用短圆柱销孔的过程,和一个止动销位于大孔端的夹持方法,操作简单,通用性强的移动压板夹紧。与上述三个方案的比较分析:定位方案的定位和夹紧方式,扩大设计,安装,和工件是不容易的。心轴夹紧,定位方案二是不正确的,也是不处理,以及定位和夹紧的应该分开,因为夹持损伤位置。要合理选择定位基准,不然会影响加工过程的质量,进而最终工件质量。选择不合适的基准,故会增加加工过程或不合理工艺路线,导致夹具设计困难,最终达不到零件加工精度(特别位置精度)。所以应根据零件要求,保证加工要求,合理选择定位基准。这一部分不需很高的技术要求,平行性和对称性不高,所以应如何降低强度,提高工作效率,提高加工,减少定位误差,选择利于定位精度夹具设计,包括加工工艺,设计好定位夹具。4.3切削力及夹紧装置设计选用:钻床Z525,刀具高速钢刀具。由文献可得:切削力公式: 式中 查表得: 其中: 即:实际所需夹紧力 有:安全系数K可按下式计算有:式中:因素安全系数 所以 通过计算实际夹紧力不大,夹具结构简单操作方便,采用螺旋夹紧机构。取,根据切削力,夹紧力的影响因素,在夹紧不利状态过程,该夹紧力的计算应该根据机械平衡原理来设计。最后,为了确保可靠夹紧,数值乘以安全系数实际所需夹紧力。初步确定气缸参数表5-1 按负载选择工作压力1负载/ KN50工作压力/MPa 0.811.522.5334455表5-2 各种机械常用的系统工作压力1机械类型机 床农业机械小型工程机械建筑机械液压凿岩机液压机大中型挖掘机重型机械起重运输机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力/MPa0.82352881010182032由于钻削力为4239N,往往要取大一些,在这取负载约为10000N,初选气缸的设计压力P1=3MPa,为了满足工作这里的气缸课选用单杆式的,并在快进时差动连接,则气缸无杆腔与有杆腔的等效面积A1与A2应满足A1=2A2(即气缸内径D和活塞杆直径d应满足:d=0.707D。为防止切削后工件突然前冲,气缸需保持一定的背压,暂取背压为0.5MPa,并取气缸机械效率。则气缸上的平衡方程故气缸无杆腔的有效面积:气缸直径气缸内径: 按GB/T2348-1980,取标准值D=80mm;因A1=2A,故活塞杆直径d=0.707D=56mm(标准直径)则气缸有效面积为:2.缸体壁厚的校核查机械设计手册,取壁厚为10mm。则根据时; (4-2)可算出缸体壁厚为:1.25,满足最低速度的要求。2.活塞杆强度计算: 56mm (4-4)式中 许用应力;(Q235钢的抗拉强度为375-500MPa,取400MPa,为位安全系数取5,即活塞杆的强度适中)3活塞杆的结构设计 活塞杆的外端头部与负载的拖动电机机构相连接,为了避免活塞杆在工作生产中偏心负载力,适应气缸的安装要求,提高其作用效率,应根据负载的具体情况,选择适当的活塞杆端部结构。4.活塞杆的密封与防尘活塞杆的密封形式有Y形密封圈、U形夹织物密封圈、O形密封圈、V形密封圈等6。采用薄钢片组合防尘圈时,防尘圈与活塞杆的配合可按H9/f9选取。薄钢片厚度为0.5mm。为方便设计和维护,本方案选择O型密封圈。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,决定选用气缸夹紧机构。4.4 误差分析与计算必须要满足误差的总和应该小于或等于该工序公差。与夹具有关的加工误差,一般可用下式表示: 由参考文献可得: 两定位销定位误差 : 其中:, 夹紧误差 : 其中接触变形位移值: 查5表1215有。 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、所设计的夹具满足零件加工精度要求。4.5 导向装置设计(钻套、衬套、钻模板设计与选用)为了减少辅助时间采用可换钻套,以来满足达到孔的加工的要求。表dDD1Ht基本极限偏差F7基本极限偏差D601+0.016+0.0063+0.010+0.004669-0.00811.84+0.016+0.00871.82.6582.63698121633.3+0.022+0.0103.347+0.019+0.010104581156101310162068+0.028+0.01312+0.023+0.0121581015181220251012+0.034+0.0161822121522+0.028+0.01526162836151826300.0121822+0.041+0.02030342036HT200222635+0.033+0.017392630424625HT200563035+0.050+0.0254852354255+0.039+0.0205930566742486266485070740.040钻模板选用翻转钻模板,用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。4.6 确定夹具体结构和总体结构对夹具体的设计的基本要求(1)应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面,如安装接触位置,安装表面的刀块夹紧安装特定的,足够的精度,之间的位置精度稳定夹具体,夹具体应该采用铸造,时效处理,退火等处理方式。(2)应具有足够的强度和刚度保证在加工过程中不因夹紧力,切削力等外力变形和振动是不允许的,夹具应有足够的厚度,刚度可以适当加固。(3)结构的方法和使用应该不错夹较大的工件的外观,更复杂的结构,之间的相互位置精度与每个表面的要求高,所以应特别注意结构的过程中,应处理的工件,夹具,维修方便。再满足功能性要求(刚度和强度)前提下,应能减小体积减轻重量,结构应该简单。(4)应便于铁屑去除在加工过程中,该铁屑将继续在夹在积累,如果不及时清除,切削热的积累会破坏夹具定位精度,铁屑投掷可能绕组定位元件,也会破坏的定位精度,甚至发生事故。因此,在这个过程中的铁屑不多,可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的铁屑空间:对切削过程中产生更多的,一般应在夹具体上面。(5)安装应牢固、可靠夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心,夹具应尽可能低,支撑面积应足够大,以安装精度要高,以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中空的,识别特定的文件夹结构,然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。加工过程中,夹具必承受大的夹紧力切削力,产生冲击和振动,夹具的形状,取决于夹具布局和夹具和连接,在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具,积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠,所以夹具设计,必须考虑结构应便于铁屑。此外,夹点技术,经济的具体结构和操作、安装方便等特点,在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具,切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠,所以夹具设计,必须考虑结构应便排出铁屑。第5章 铣卡槽夹具设计5.1 研究原始质料利用本夹具主要用来加工铣卡槽手动夹具设计,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。5.2 设计要求在对工件进行机械加工时,为了保证加工的要求,首先要使工件相对道具及机床有正确的位置,并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。因此,在进行机械加工前,先要将工件装夹好。机床夹具的组成 1、定位装置 其作用是使工件在夹具中占据正确的位置。2、夹紧装置 其作用是将工件压紧夹牢,保证工件在加工过程中受到外力(切削力等)作用时不离开已经占据的正确位置。3、对刀或导向装置 其作用是确定刀具相对定位元件的正确位置。4、连接原件 其作用是确定夹具在机床上的正确位置。5、夹具体 夹具体是机床夹具的基础件,通过它将夹具的所有元件连接成一个整体。6、其他元件或装置 是指家家具中因特殊需要而设置的元件或装置。根据加工需要,有些夹具上设置分度装置、靠模装置;为能方便、准确定位,常设置预定位装置;对于大型夹具,常设置吊装元件等。以上各组成部分中,定位元件、夹紧装置和夹具体是机床夹具的基础组成部分。机床的分类机床夹具种类繁多,可以从不同的角度对机床夹具进行分类。按夹具的使用特点可分为:通用夹具,专用夹具,可调夹具,组合夹具,拼装夹具。按使用机床可分为:车床夹具,铣床夹具,钻床夹具,镗床夹具,齿轮机床夹具,数控机床夹具,自动机床夹具,自动线随行夹具以及其他机床夹具。5.3 夹具的组成(1) 定位元件 夹具上的圆柱销5、菱形销9和支承板4都是定位元件,通过它们使工件在夹具中占据正确的位置。(2) 夹紧装置 夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢,保证工件在加工过程中受到外力(切削力等)作用时不离开已经占据的正确位置。图3-3中的螺杆8(与圆柱销合成一个零件)、螺母7和开口垫圈6就起到了上述作用。(3) 对刀或导向装置 对刀或导向装置用于确
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