小螺杆加工工艺及钻φ4mm孔夹具设计
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四川大学锦城学院机械工程系 机械加工工艺卡片零件名称:螺杆 学 生: 学 号 指导教师: 机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号共页产品名称螺杆零件名称螺杆第页材料牌号45毛坯种类铸件毛坯外形尺寸每件毛坯可制件数每台件数备注工序号工序名称工序内容设备工艺装备10车平端面,打两端面中心孔,以端面为粗基准C620-1卧式车床专用夹具(三爪卡盘)20车以端面(棒料毛坯的一端)及其外圆面定位,粗车,外圆面,粗车退刀槽;再以粗车后的端面及其外圆定位,粗车外圆面,以加工后的端面为定位基准C620-1卧式车床专用夹具(三爪卡盘)30调制调制处理,达到HB240-27040车以粗车后的端面及其外圆面定位,半精车,的外圆面,半精车退刀槽;以半精车后的端面及其外圆定位,半精车外圆面,以加工后的端面为定位基准C620-1卧式车床专用夹具(三爪卡盘)设计 (日期)校对 (日期)审核 (日期)标准化(日期)会签 (日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号共页产品名称螺杆零件名称螺杆第页材料牌号45毛坯种类铸件毛坯外形尺寸每件毛坯可制件数每台件数备注工序号工序名称工序内容设备工艺装备50车以半精车后的端面及其外圆定位,精车外圆,倒角;再以半精车后的端面及其外圆面定位精车外圆面,以加工后的端面为定位基准C620-1卧式车床专用夹具(三爪卡盘)60车粗车,半精车,精车螺纹,以加工后的端面为定位基准C620-1卧式车床专用夹具(三爪卡盘)70铣铣14*14平面;以为定位基准X53T立式铣床专用夹具,钳具80重检重检设计 (日期)校对 (日期)审核 (日期)标准化(日期)会签 (日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期课程设计说明书题 目 螺杆零件的机械加工工艺规程及工艺装备班 级:姓 名: 学 号 指导教师:2014年7月4日摘 要本设计是基于螺杆零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。螺杆零件的主要加工表面是外圆及孔系。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,本设计遵循先面后槽的原则。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。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出顶平面,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。夹具选用专用夹具,夹紧方式多选用手动夹紧,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:螺杆类零件;工艺;夹具;32目 录摘 要II一 引言(或绪论)1(一)、机械加工工艺概述1(二)、机械加工工艺流程1(三)、夹具概述2(四)、机床夹具的功能2(五)、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3二、零件的分析5(一)、零件的作用5(二)、零件的工艺分析5三、选择毛坯,确定毛坯尺寸,设计毛坯图7(一)、零件的结构与工艺分析7(二)、毛坯的选择7四、选择加工方法,制定工艺路线8(一)、机械加工工艺设计84.1.1 选择机床和夹具84.1.2 分析加工部位8(二)、制定机械加工工艺路线8(三)、工艺方案的比较与分析10五、选择加工设备及刀具、夹具、量具12(一)、选择加工设备与工艺设备12(二)、确定工序尺寸12(三)、计算加工余量13六、确定工序切削用量及基本时间15(一)、工序切削用量15(二)、工序时间计算22七、夹具设计24(一)、定位基准的选择241.1粗基准的选择241.2精基准的选择24(二)、切削力和卡紧力计算24(三)、定位误差分析27(四)、夹具设计及操作的简要说明28总结30参考文献31一 引言(或绪论)(一)、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。(二)、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。(三)、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。随着科学技术的发展,各种新材料、新工艺和新技术不断涌现,机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现,已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴,可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世,提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展,极大地推动了机械加工工艺的进步,使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。“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。(四)、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。(五)、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。二、零件的分析(一)、零件的作用题目所给的是撑头螺杆,它是利用本身的螺纹传递运动或动力的杆状机械零件,在高温、一定腐蚀、强烈磨损、大扭矩下工作。(二)、零件的工艺分析该螺杆属于轴类零件,结构较简单。轴类零件的主要表面常为两类:一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈,即支承轴颈,用于确定轴的位置并支承轴,尺寸精度要求较高,通常为IT 5IT7;另一类为与各类传动件配合的轴颈,即配合轴颈,其精度稍低,常为IT6IT9。而该零件仅有一个螺纹连接面是配合面。查简明公差标准应用手册,按照经济加工精度取值。对于螺纹配合,IT取4-8级,一般取7级(机械设计P102),故此处取IT7。其余公差:外圆面,半球面,以及40*40平面都取10级(表2-52)。粗糙度与部分加工精度见零件图(图1-1) 零件的材料为45钢,45号钢便宜,加工性能好,但耐磨耐腐蚀性能差。此螺杆的总长度为205mm,最大直径为26mm。以下是螺杆需要加工的表面及精度要求:1) 螺杆头为方形,图中没有明确指出加工精度,取精度为IT7。2) 螺杆中部为方螺纹,螺纹总长度为69mm。3) 其余为Ra在1.66.3之间的圆面。由以上分析可知:此螺杆长度长,长径比大,加工精度不高,而且在工作中磨损程度大。但是此螺杆没有复杂的加工曲面,由此确定采用常规的加工工艺均可保证面螺杆的加工工艺。图1-1零件图三、选择毛坯,确定毛坯尺寸,设计毛坯图(一)、零件的结构与工艺分析该螺杆形状不复杂,尺寸较小,不属于精密零件或制造要求高的零件,是小批量生产。因此由表2-6(机械制造技术基础课程设计指导教程)采用45钢的圆棒料即可。(二)、毛坯的选择通过查表2.2-34(机械制造工艺设计简明手册)得,毛坯直径应选26mm,又由表2.2-35得知,所下棒料切断时应留2mm余量,加工余量每端留4mm,两端总共应留10mm余量,故毛坯的长度为215mm。最终毛坯应选择26215的45钢圆棒料,尺寸公差等级为CT12。查机械制造工艺设计简明手册第41 页表2.2-5,选用加工余量为H 级,并查表2.2-4 确定各个加工面的铸件机械加工余量,铸件的分型面的选用及加工余量.(见表1-1)(毛坯图见图1-2)图1-2毛坯图四、选择加工方法,制定工艺路线(一)、机械加工工艺设计4.1.1 选择机床和夹具根据零件的几何形状,尺寸精度及位置精度,加工方法,以及加工方法所能达到的经济精度下,采用万能型机床.4.1.2 分析加工部位该零件需要加工的部分主要为:1)两端面,使用45角车刀车削。公差未给出,按简明公差标准应用手册关于经济加工精度部分取为IT7,需要粗车及半精车,之后打两端中心孔。2)外圆面,使用外圆车刀车削。公差取IT7,Ra6.3,需粗车,半精车。3)18,, 12的圆面,使用外圆车刀车削。公差取IT7,Ra1.6,需粗车,半精车,精车。4)宽4的退刀槽,公差IT7,Ra6.3,需粗车及半精车。5)18的方螺纹段使用外圆车刀车削。公差取IT7,Ra1.6,需粗车,半精车及精车。6) 14*14平面,公差IT7,Ra6.3,需铣刀粗铣。7)T101*2矩形螺纹,使用螺纹车刀车削。公差IT7,Ra1.6,需粗车,半精车,精车。(二)、制定机械加工工艺路线方案一工序一:平端面,打两端面中心孔,以端面为粗基准,采C620-1卧式车床加专用夹具(三爪卡盘);工序二:以端面(棒料毛坯的一端)及其外圆面定位,粗车,外圆面,粗车退刀槽;再以粗车后的端面及其外圆定位,粗车外圆面,以加工后的端面为定位基准采C620-1卧式车床加专用夹具(三爪卡盘);工序三:调制处理,达到HB240-270;工序四:以粗车后的端面及其外圆面定位,半精车,的外圆面,半精车退刀槽;以半精车后的端面及其外圆定位,半精车外圆面,以加工后的端面为定位基准采C620-1卧式车床加专用夹具(三爪卡盘);工序五:以半精车后的端面及其外圆定位,精车外圆,倒角;再以半精车后的端面及其外圆面定位精车外圆面,以加工后的端面为定位基准采C620-1卧式车床加专用夹具(三爪卡盘);工序六:粗车,半精车,精车螺纹,以加工后的端面为定位基准采C620-1卧式车床加专用夹具(三爪卡盘);工序七:铣14*14平面;以为定位基准采用X53T立式铣床加专用夹具和钳具压紧; 工序八:重检。 方案二工序一:平端面,打两端面中心孔,以端面为粗基准,采C620-1卧式车床加专用夹具(三爪卡盘);工序二:铣14*14平面;以为定位基准采用X53T立式铣床加专用夹具和钳具压紧; 工序三:以端面(棒料毛坯的一端)及其外圆面定位,粗车,外圆面,粗车退刀槽;再以粗车后的端面及其外圆定位,粗车外圆面,以加工后的端面为定位基准采C620-1卧式车床加专用夹具(三爪卡盘);工序四:调制处理,达到HB240-270;工序五:以粗车后的端面及其外圆面定位,半精车,的外圆面,半精车退刀槽;以半精车后的端面及其外圆定位,半精车外圆面,以加工后的端面为定位基准采C620-1卧式车床加专用夹具(三爪卡盘);工序六:以半精车后的端面及其外圆定位,精车外圆,倒角;再以半精车后的端面及其外圆面定位精车外圆面,以加工后的端面为定位基准采C620-1卧式车床加专用夹具(三爪卡盘);工序七:粗车,半精车,精车螺纹,以加工后的端面为定位基准采C620-1卧式车床加专用夹具(三爪卡盘);工序八:重检。 (三)、工艺方案的比较与分析方案一是先进行车加工,再进行铣加工,工序比较集中。方案二是先进行车加工,再进行铣加工,再进行车,比较分散。故选择方案一如下:工序一:平端面,打两端面中心孔,以端面为粗基准,采C620-1卧式车床加专用夹具(三爪卡盘);工序二:以端面(棒料毛坯的一端)及其外圆面定位,粗车,外圆面,粗车退刀槽;再以粗车后的端面及其外圆定位,粗车外圆面,以加工后的端面为定位基准采C620-1卧式车床加专用夹具(三爪卡盘);工序三:调制处理,达到HB240-270;工序四:以粗车后的端面及其外圆面定位,半精车,的外圆面,半精车退刀槽;以半精车后的端面及其外圆定位,半精车外圆面,以加工后的端面为定位基准采C620-1卧式车床加专用夹具(三爪卡盘);工序五:以半精车后的端面及其外圆定位,精车外圆,倒角;再以半精车后的端面及其外圆面定位精车外圆面,以加工后的端面为定位基准采C620-1卧式车床加专用夹具(三爪卡盘);工序六:粗车,半精车,精车螺纹,以加工后的端面为定位基准采C620-1卧式车床加专用夹具(三爪卡盘);工序七:铣14*14平面;以为定位基准采用X53T立式铣床加专用夹具和钳具压紧; 工序八:重检。 五、选择加工设备及刀具、夹具、量具(一)、选择加工设备与工艺设备1 机床的选择加工该零件只需使用车床,铣床,考虑到工件的大小,采用C620-1卧式车床和X53T立式铣床。2 刀具的选择由于工件材料为45钢,还需调制处理,故需使用硬质合金刀具。使用YT15的外圆车刀(卷屑槽带倒棱型前刀面,主偏角90,副偏角10,刀尖半径0.8mm),YG8端面车刀(主偏角45,刀杆尺寸1625mm),螺纹车刀(一把粗车螺纹车刀,楔角28,一把精车车刀,楔角30)。铣刀由表5-14选用直径12的硬质合金莫氏锥柄立铣刀(莫氏锥柄号,齿数4)。3 夹具的选择车削工序中该工件要以一端面和一外圆表面定位,设计采用车床的三爪卡盘,打中心孔所用的尾座顶尖。车削完后工件需要铣削,还需要用一铜套。4 量具的选择测量外圆时采用千分尺。测量长度时采用最小单位为1mm的直尺。检测螺纹时使用螺纹量规。(二)、确定工序尺寸表1-1加工面代号基本尺寸加工余量等级加工余量说明T1205H5*2两侧加工T2 16H5*2两侧加工T3 18H4*2两侧加工T4 18H4*2两侧加工T5 12H7*2两侧加工(三)、计算加工余量1.1 平两端面工序名称工序间余量工序达到的公差基本尺寸入体标注半精车1.1IT7210粗车3.9IT7211.1毛坯-2151.2 外圆面工序名称工序间余量工序达到的公差基本尺寸入体标注半精车1.8IT716粗车8.2IT717.8毛坯-261.3 外圆面工序名称工序间余量工序达到的公差基本尺寸入体标注精车0.2-18半精车1.9IT718.2粗车5.9IT720.1毛坯-261.4退刀槽工序名称工序间余量工序达到的公差基本尺寸入体标注半精车1.9IT712粗车12.1IT713.9毛坯-261.5纹面工序名称工序间余量工序达到的公差基本尺寸入体标注精车0.2IT714半精车0.9IT714.2粗车2.9IT715.1毛坯-181.6 外圆面工序名称工序间余量工序达到的公差基本尺寸入体标注精车0.4-12半精车1.7IT712.4粗车11.9IT714.1毛坯-261.7 14*14平面 工序名称工序间余量工序达到的公差基本尺寸入体标注粗铣1IT77毛坯-8六、确定工序切削用量及基本时间(一)、工序切削用量6.1 工序一6.1.1粗车端面所选刀具为端面切断刀,主偏角45,刀杆尺寸1625mm。1)背吃刀量=3.9mm2)进给量f查机械制造技术基础课程设计指导教程P85表4-1,得f =0.03-0.85mm/r,查P86表4-2,按C620-1的参数取:f =0.5mm/r。3)切削速度v 查机械制造技术基础课程设计指导教程P101表5-6 ,按C620-1的参数取:v =41m/min。4)时间定额不考虑辅助时间,布置工作场地以及休息、生理需要时间等,只考虑作业时间时,车端面=48s。6.1.2粗车端面所选刀具为端面切断刀,主偏角45,刀杆尺寸1625mm。 1)背吃刀量=3.9mm2)进给量f查机械制造技术基础课程设计指导教程P85表4-1,得f =0.03-0.85mm/r,查P86表4-2,按C620-1的参数取:f =0.5mm/r。3)切削速度v 查机械制造技术基础课程设计指导教程P101表5-6 ,按C620-1的参数取:v =41m/min。4)时间定额不考虑辅助时间,布置工作场地以及休息、生理需要时间等,只考虑作业时间时,按表3-9,车端面=52s。6.1.3 半精车端面 所选刀具为YT15外圆车刀(卷屑槽带倒棱型前刀面,主偏角90,副偏角10,刀尖半径0.8mm),半精车后Ra6.3。1)背吃刀量=1.1mm2)进给量f查机械制造技术基础课程设计指导教程P85表4-1,得f =0.03-0.85mm/r,查P86表4-2,按C620-1的参数取:f =0.4mm/r。3)切削速度v 查机械制造技术基础课程设计指导教程P101表5-6 ,按C620-1的参数取:v =50m/min。4)时间定额车端面=75s。6.1.4 半精车端面 所选刀具为YT15外圆车刀(卷屑槽带倒棱型前刀面,主偏角90,副偏角10,刀尖半径0.8mm)。半精车后 Ra6.3。1)背吃刀量=1.1mm2)进给量f查机械制造技术基础课程设计指导教程P85表4-1,得f =0.03-0.85mm/r,查P86表4-2,按C620-1的参数取:f =0.4mm/r。3)切削速度v 查机械制造技术基础课程设计指导教程P101表5-6 ,按C620-1的参数取:v =50m/min。4)时间定额按表3-9,车端面=90s。6.1.5 打两端中心孔 由于工件直径小于车床主轴内孔,这时应尽可能把棒料伸进主轴内孔中去,用来增加工件的刚性。经校正、夹紧后,把中心钻装夹在钻夹头中夹紧。中心钻安装完毕,开车使工件旋转,均匀摇动尾座手轮来移动中心钻实现进给。待钻到所需的尺寸后,稍停留,使中心孔得到修光和圆整,然后退刀。 查GB/T145-1985选择A型中心孔(见图4-1),其中D=2mm,D1=4.25mm,l1=1.95mm,t=1.8mm。查机械制造技术基础课程设计指导教程P85表4-1,P101表5-6:=3.75mm f =0.4mm/r v =41m/min =10s图6-1 A型中心孔 6.2工序二6.2.1粗车外圆面所选刀具为YT15的外圆车刀(卷屑槽带倒棱型前刀面,主偏角90,副偏角10,刀尖半径0.8mm)1)背吃刀量=5.9mm2)进给量f查机械制造技术基础课程设计指导教程P85表4-1,得f =0.03-0.85mm/r,查P86表4-2,按C620-1的参数取:f =0.8mm/r。3)切削速度v 查机械制造技术基础课程设计指导教程P101表5-6 ,按C620-1的参数取:v =60m/min。4)时间定额不考虑辅助时间,布置工作场地以及休息、生理需要时间等,只考虑作业时间时,车端面=20s。6.2.2粗车退刀槽 所选刀具为YT15的外圆车刀(卷屑槽带倒棱型前刀面,主偏角90,副偏角10,刀尖半径0.8mm)。其中余量较大不能一次切除,共切2次,第一次切6.1mm,第二次切6mm。查表过程同上。得: =12.1mm f =0.8mm/r v =60m/min =10s6.2.3 粗车外圆面所选刀具为YT15的外圆车刀(卷屑槽带倒棱型前刀面,主偏角90,副偏角10,刀尖半径0.8mm)。其中余量较大不能一次切除,共切2次,第一次切5.9mm,第二次切6mm。查表过程同上。得:=11.9mmf =0.8mm/rv =60m/min=11s6.2.4粗车外圆面所选刀具为YT15的外圆车刀(卷屑槽带倒棱型前刀面,主偏角90,副偏角10,刀尖半径0.8mm)。其中余量较大不能一次切除,共切2次,第一次切4.2mm计算,第二次切4mm。查表过程同上。得:=8.2mmf =0.8mm/rv =60m/min=27s6.3工序三 调质处理6.4 工序四6.4.1 半精车外圆面所选刀具为YT15的外圆车刀(卷屑槽带倒棱型前刀面,主偏角90,副偏角10,刀尖半径0.8mm)。半精车后Ra6.3。1)背吃刀量=1.9mm2)进给量f查机械制造技术基础课程设计指导教程P85表4-1,得f =0.03-0.85mm/r,查P86表4-2,按C620-1的参数取f =0.45mm/r3)切削速度v 查机械制造技术基础课程设计指导教程P99表5-2 ,按C620-1的参数取:v =80m/min。4)时间定额车端面=54s。6.4.2 半精车退刀槽所选刀具为YT15的外圆车刀(卷屑槽带倒棱型前刀面,主偏角90,副偏角10,刀尖半径0.8mm)。半精车后Ra6.3。查表同上。=1.9mm f =0.45mm/rv =80m/min=34s6.4.3 半精车外圆面所选刀具为YT15的外圆车刀(卷屑槽带倒棱型前刀面,主偏角90,副偏角10,刀尖半径0.8mm)。半精车后Ra6.3。查表同上。=1.7mmf =0.45mm/rv =80m/min。=35.8s。6.4.4半精车外圆所选刀具为YT15的外圆车刀(卷屑槽带倒棱型前刀面,主偏角90,副偏角10,刀尖半径0.8mm)。半精车后Ra6.3。查表同上。=1.8mmf =0.45mm/r。v =80m/min。=35.8s。6.5 工序五6.5.1 精车外圆面所选刀具为YT15的外圆车刀(卷屑槽带倒棱型前刀面,主偏角90,副偏角10,刀尖半径0.8mm)。精车后Ra1.6。1)背吃刀量=0.2mm2)进给量f查机械制造技术基础课程设计指导教程P85表4-1,得f =0.03-0.85mm/r,查P86表4-2,按C620-1的参数取:f =0.2mm/r。3)切削速度v 查机械制造技术基础课程设计指导教程P99表5-2 ,按C620-1的参数取v =80m/min。时间定额按表3-9,车端面=35.8s。6.5.2 倒角取值同粗车:=1mm手动操作,无f值v =60m/min=2s6.5.3精车外圆面所选刀具为YT15的外圆车刀(卷屑槽带倒棱型前刀面,主偏角90,副偏角10,刀尖半径0.8mm)。精车后Ra1.6。查表同上。1)背吃刀量=0.4mm2)进给量ff =0.2mm/r。3)切削速度v v =80m/min。4)时间定额=35.8s。6.6 工序六6.6.1粗车螺纹所选刀具为硬质合金内孔螺纹车刀,走刀6次第一次走刀切0.4mm,共切2.9mm。f 按加工外圆取f =0.5mm/r。v =60-90m/min,按C620-1标准值选择:v =80m/min。得=976s。6.6.2半精车螺纹选用硬质合金内孔螺纹车刀,走刀2次。第一次走刀切0.5mm,共切0.9mm。f =0.45mm/r。v =80m/min。=406s6.6.3精车螺纹选用硬质合金内孔螺纹车刀,走刀1次:=0.2mmf =0.45mm/rv =80m/min=135s6.7 工序七铣14*14平面粗铣14*14平面,Ra6.3.将上一个工序制造好的铜套锯开,套在精车后的的外圆面,夹紧此段铣14*14平面。使用直径的硬质合金莫氏锥柄立铣刀,铣一个面时:1) 切削深度=1mm2) 查机械制造技术基础课程设计指导教程P104表5-11每齿进给量=0.06mm/z3)查机械制造技术基础课程设计指导教程P表5-2 ,按X53K铣床的参数取切削速度v =60m/min(按X53T铣床修正后)4)时间定额,=56s,那么铣削四个面总时间为=224s。(二)、工序时间计算假设该零件年产量为10万件。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:粗、精铣结合面机动时间: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:粗铣平面机动时间: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:铣端面机动时间: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。七、夹具设计(一)、定位基准的选择1.1粗基准的选择 以零件的两端面为主要的粗基准,以轴线为辅助粗基准。1.2精基准的选择 考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便,依据“基准重合”原则和“基准统一”原则,以加工后的两端面端为主要的定位基准,同时轴线为辅助的定位精基准。第一道工序保证长度205时,选择端面作为定位基准,两个端面互为基准。而加工外圆时以轴线为定位基准,同时轴线也为工序基准,符合基准重合原则。(二)、切削力和卡紧力计算钻该孔时选用:钻床Z525,刀具用高速钢刀具。由参考文献5查表可得:切削力公式: 式中 查表得: 其中: 即:实际所需夹紧力:由参考文献5表得: 有:安全系数K可按下式计算有:式中:为各种因素的安全系数,见参考文献5表 可得: 所以 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: 式中:为各种因素的安全系数,查参考文献5121可知其公式参数: 由此可得: 所以 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。夹紧力的确定夹紧力方向的确定夹紧力应朝向主要的定位基面。夹紧力的方向尽可能与切削力和工件重力同向。(1) 夹紧力作用点的选择 a. 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。 b. 夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上,这样可以防止或减少工件变形变形对加工精度的影响。c. 夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。(3)夹紧力大小的估算 理论上确定夹紧力的大小,必须知道加工过程中,工件所受到的切削力、离心力、惯性力及重力等,然后利用夹紧力的作用应与上述各力的作用平衡而计算出。但实际上,夹紧里的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。而且,切削力的大小在加工过程中是变化的,因此,夹紧力的计算是个很复杂的问题,只能进行粗略的估算。估算的方法:一是找出对夹紧最不利的瞬时状态,估算此状态下所需的夹紧力;二是只考虑主要因素在力系中的影响,略去次要因素在力系中的影响。估算的步骤:a.建立理论夹紧力FJ理与主要最大切削力FP的静平衡方程:FJ理= (FP)。b.实际需要的夹紧力FJ需,应考虑安全系数,FJ需=KFJ理。c.校核夹紧机构的夹紧力FJ是否满足条件:FJFJ需。夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。定位问题已在前面研究过,其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。仅仅定好位在大多数场合下,还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件进行夹紧,才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置,以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下,不发生移动和震动,确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的,正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用力,使之变为夹紧力,并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式,利用螺旋杆直接夹紧元件,或者与其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。螺旋夹紧机构中所用的螺旋,实际上相当于把契绕在圆柱体上,因此他的作用原理与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过这里上是通过转动螺旋,使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。典型的螺旋夹紧机构的特点:(1)结构简单;(2)扩力比大;(3)自琐性能好;(4)行程不受限制;(5)夹紧动作慢。夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置,在此套夹具中,中间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧,通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心作用。工件通过定位销的定位限制了绕Z轴旋转,通过螺栓夹紧移动压板,实现对工件的夹紧。并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板,通过精确的圆弧定位,实现定心。此套移动压板制作简单,便于手动调整。通过松紧螺栓实现压板的前后移动,以达到压紧的目的。压紧的同时,实现工件的定心,使其定位基准的对称中心在规定位置上。查参考文献51226可知螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算: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: 螺旋夹紧力:该夹具采用夹紧机构, 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。(三)、定位误差分析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。与机床夹具有关的加工误差,一般可用下式表示: 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:从以上的分析可见,所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。(四)、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。夹具体是夹具的基础件,夹具体上所有组成部分都必须最终通过这一基础件连接成一个有机整体。为了满足加工要求,夹具体应有足够的刚度和强度,同时结构工艺性要好。由于铸造工艺性好,几乎不受零件大小、形状、重量和结构复杂程度的限制,同时吸振性良好、抗压能力好,故此选用铸造夹具体,材料选取HT200,铸造成型后时效处理,以消除内应力。由于工件采用V型块定位60mm外圆面,这就要求V型块固定在一个与水平面成45的支撑面上。我们可以采用加工一有45面的支撑块固定在夹具体上,经过切削加工达到我们要求的定位尺寸。总结通过近一个月的课程设计,使我们充分的掌握了一般的设计方法和步骤,不仅是对所学知识的一个巩固,也从中得到新的启发和感受,同时也提高了自己运用理论知识解决实际问题的能力,而且比较系统的理解了液压设计的整个过程。在整个设计过程中,我本着实事求是的原则,抱着科学、严谨的态度,主要按照课本的步骤,到图书馆查阅资料,在网上搜索一些相关的资料和相关产品信息。这一次设计是大学四年来最系统、最完整的一次设计,也是最难的一次。在设计的时候不停的计算、比较、修改,再比较、再修改,我也付出了一定的心血和汗水,在期间也遇到不少的困难和挫折,幸好有老师的指导和帮助,才能够在设计中少走了一些弯路,顺利的完成了设计。本设计研究过程中仍然存在不足之处,有的问题还待于进一步深入,具体如下:(1)缺乏实际工厂经验,对一些参数和元件的选用可能不是非常合理,有一定的浪费。(2)与夹具相关的刀具和量具的了解还不太清楚。(3)系统的设计不太完善,在与计算机配合进行精确的数据采集和控制上还有一些不足。(4)使用有一定的局限:人工操作多,零部件磨损度在实际中尚不明确。参考文献1 刘德荣,组合夹具结构简图的初步探讨,组合夹具,1982. (1)2 孙已德,机床夹具图册M,北京:机械工业出版社,1984:20-23。3 贵州工学院机械制造工艺教研室,机床夹具结构图册M,贵阳:贵州任命出版社,1983:42-50。4 刘友才,机床夹具设计 ,北京:机械工业出版社,1992 。5 孟少龙,机械加工工艺手册第1卷M,北京:机械工业出版社,1991。6 金属机械加工工艺人员手册修订组,金属机械加工工艺人员手册M,上海:上海科学技术出版社,1979。7 李洪,机械加工工艺师手册M,北京:机械工业出版社,1990。8 马贤智,机械加工余量与公差手册M,北京:中国标准出版社,1994。9 上海金属切削技术协会,金属切削手册M,上海:上海科学技术出版社,1984。10 周永强,高等学校课程设计指导M,北京:中国建材工业出版社,2002。11 薛源顺,机床夹具设计(第二版) M,机械工业出版社,2003.112 余光国,马俊,张兴发,机床夹具设计M,重庆:重庆大学出版社,1995。13 东北重型机械学院,洛阳农业机械学院,长春汽车厂工人大学,机床夹具设计手册M,上海:上海科学技术出版社,1980。14 李庆寿,机械制造工艺装备设计适用手册M,银州:宁夏人民出版社,1991。15 廖念钊,莫雨松,李硕根,互换性与技术测量M,中国计量出版社,2000:9-19。16 哈尔滨工业大学,哈尔滨市教育局,专用机床夹具设计与制造,黑农江人民出版社,1979.12 17 乐兑谦,金属切削刀具,机械工业出版社,2005:4-17。18 Machine Tools N.chernor 1984.19 Machine Tool Metalworking John L.Feirer 1973.20 Handbook of Machine Tools Manfred weck 1984 .21 Sors l.fatigue design of machine components.oxford:pergramon press.1971
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