托架机械加工工艺和钻斜孔夹具设计
托架机械加工工艺和钻斜孔夹具设计,托架,机械,加工,工艺,以及,钻斜孔,夹具,设计
学院机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称托架零件名称托架共7页第1页车间工序号工序名称材 料 牌 号机加工20铣铸铝毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数铣床X52K11夹具编号夹具名称切削液1专用夹具普通乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时/sr/minm/smm/rmm机动辅助1粗铣上端面铣夹具,量具,铣刀5001.270.831 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 期学院机械加工工序卡片产品型号托架零件图号产品名称托架零件名称托架共7页第2页车间工序号工序名称材 料 牌 号机加工30铣铸铝毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数铣床X52K11夹具编号夹具名称切削液1专用夹具普通乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件22工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时/sr/minm/smm/rmm机动辅助1精铣上端面铣夹具,量具,铣刀5001.270.8311510 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 期学院机械加工工序卡片产品型号托架零件图号产品名称托架零件名称托架共页第3页车间工序号工序名称材 料 牌 号机加工40钻铸铝毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数铣床X52K11夹具编号夹具名称切削液1专用夹具普通乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件22工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时/sr/minm/smm/rmm机动辅助1粗铣底部中间平面铣夹具,量具,铣刀80012.70.5211510 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 期学院机械加工工序卡片产品型号托架零件图号产品名称托架零件名称托架共页第4页车间工序号工序名称材 料 牌 号机加工50镗铸铝毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数铣床X52K11夹具编号夹具名称切削液1专用夹具普通乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件22工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时/sr/minm/smm/rmm机动辅助1精铣底部中间平面铣夹具,量具,铣刀56025.70.8211510 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 期学院机械加工工序卡片产品型号托架零件图号产品名称托架零件名称托架共7页第5页车间工序号工序名称材 料 牌 号机加工60钻扩铰铸铝毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数钻床Z52511夹具编号夹具名称切削液1专用夹具普通乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件22工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时/sr/minm/smm/rmm机动辅助1钻、扩、铰33H7孔麻花钻,钻床夹具,量具5001.270.8311510 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 期学院机械加工工序卡片产品型号托架零件图号产品名称托架零件名称托架共7页第6页车间工序号工序名称材 料 牌 号机加工70钻铸铝毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数摇臂钻床Z3511夹具编号夹具名称切削液1专用夹具普通乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件22工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时/sr/minm/smm/rmm机动辅助1钻2-M12螺纹底孔2-10.1麻花钻,钻床夹具,量具80012.70.5211510 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 期学院机械加工工序卡片产品型号托架零件图号产品名称托架零件名称托架共7页第页车间工序号工序名称材 料 牌 号机加工80钻铸铝毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数钻床Z52511夹具编号夹具名称切削液1专用夹具普通乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件22工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时/sr/minm/smm/rmm机动辅助1攻丝2-M12螺纹麻花钻,丝锥,钻床夹具,量具80012.70.5211510 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XX学院机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号资料编号产品名称托架零件名称托架共页第页材 料 牌 号铸铝毛 坯 种 类铸造毛坯外形尺寸每毛坯件数每 台 件 数备 注 工 序 号工 名序 称工 序 内 容 车 间 工 段设 备工 艺 装 备工 时准终单件10铸造铸造时效处理1铸造熔炉20粗铣粗铣上端面机2铣床铣床X52K,铣床夹具量具5 min6min30精铣精铣上端面机2铣床铣床X52K,铣床夹具量具5 min6min40粗铣粗铣底部中间平面机2铣床铣床X52K,铣床夹具量具6 min7min50精铣精铣底部中间平面机2铣床铣床X52K,铣床夹具量具10 min15min60钻、扩、铰钻、扩、铰33H7孔机2钻床钻床 Z525,钻床夹具量具5 min6min70钻钻2-M12螺纹底孔2-10.1机2钻床钻床Z525,钻床夹具量具5 min6min80钻攻丝2-M12螺纹机2钻床钻床Z525,钻床夹具量具5 min6min90钳去毛刺100入库入库、组装入库 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 期毕业设计论文 论文题目:托架工艺和钻斜孔夹具设计 班 级: 专 业: 学生姓名: 指导教师: 日 期: I 摘 要 此次设计是对托架零件的加工工艺和夹具设计,其零件为铸件,具有体积小, 零件复杂的特点,由于面比孔易加工,在制定工艺规程时,就先加工面,再以面 为基准来加工其它,其中各工序夹具都采用专用夹具,特别的对于孔、槽和钻小 孔斜面小孔的工序中,选一面两销的定位方式,并以操作简单的手动夹紧方式夹 紧,其机构设计简单,方便且能满足要求。 关键词 托架,加工工艺,专用夹具,设计 II ABSTRACT This design is to dials forks the components the processing craft and the jig design, its components are the forging, has the volume to be small, components complex characteristic,Because the surface is easier than the hole to process, when formulation technological process, first the machined surface, then processes other take the surface as the datum,In which various working procedures jig all uses the unit clamp, special regarding processes the big end of hole, the trough and drills the capitellum hole incline eyelet in the working procedure, Chooses locate mode which two sells at the same time, and operates the simple manual clamp way clamp, its organization design is simple, the convenience also can satisfy the request. Key words: Dials the fork, the processing craft, unit clamp, design 1 目 录 摘 要 I ABSTRACT1 1 绪 论 1 2 托架的分析 2 2.1 托架的工艺分析 2 2.2 托架的工艺要求 2 3 工艺规程设计 3 3.1 加工工艺过程 4 3.2 确定各表面加工方案 4 3.2.1 影响加工方法的因素 4 3.2.2 加工方案的选择 4 3.3 确定定位基准 5 3.2.1 粗基准的选择 5 3.2.1 精基准选择的原则 5 3.4 工艺路线的拟订 6 3.4.1 工序的合理组合 6 3.4.2 工序的集中与分散 7 3.4.3 加工阶段的划分 7 3.4.4 加工工艺路线方案的比较 8 3.5 托架的偏差,加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定 9 3.5.1 毛坯的结构工艺要求 9 3.5.2 托架的偏差计算 10 3.6 确定切削用量及基本工时(机动时间) 10 4 钻 2-10.1 孔夹具设计 17 41 研究原始质料 17 42 定位基准的选择 18 43 切削力及夹紧力的计算 18 44 误差分析与计算 19 2 4.5 零、部件的设计与选用 20 4.5.1 定位销选用 20 4.5.3 钻套、衬套、钻板设计与选用 20 46 夹具设计及操作的简要说明 22 结 论 23 参考文献 24 致 谢 25 1 1 绪 论 机械设计制造及其夹具设计是我们融会贯通 3 年所学的知识,将理论与实 践相结合,对专业知识的综合运用训练,为我们即将走向自己的工作岗位打下 良好的基础。 机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法,是指导生 产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经 济效益,生产规的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段 都要通过机械加工工艺来体现,因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质 量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。 而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳 动强度、降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置,其作用是使工件 相对于机床或刀具有个正确的位置,并在加工过程中保持这个位置不变。它们 的研究对机械工业有着很重要的意义,因此在大批量生产中,常采用专用夹具。 2 托架的分析 2.1 托架的工艺分析 托架是一个很重要的零件,因为其零件尺寸比较小,结构形状较复杂,但 其加工孔和底面的精度要求较高,此外还有小孔端要求加工,对精度要求也很 高。托架的底面、孔粗糙度要求都是 ,所以都要求精加工。其小孔与底6.1Ra 平面有垂直度的公差要求,托架底面与大孔上平面有平行度公差要求,所要加 工的槽,在其槽边有平行度公差和对称度公差要求等。因为其尺寸精度、几何 形状精度和相互位置精度,以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质 量,进而影响其性能与工作寿命,因此它们的加工是非常关键和重要的。 2.2 托架的工艺要求 一个好的结构不但要应该达到设计要求,而且要有好的机械加工工艺性, 也就是要有加工的可能性,要便于加工,要能够保证加工质量,同时使加工的 劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的,又是相辅相成的。设计者要考虑加 工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。 图 2.1 托架零件图 该加工有七个加工表面:平面加工包括托架底面、大孔上平面;孔系加工; 小孔端的槽加工。 3 以平面为主有: 托架底面的粗、精铣加工,其粗糙度要求是 ;6.1Ra 大孔端面的粗、精铣加工,其粗糙度要求是 。6.1Ra 孔系加工有: 小孔钻、扩和铰加工,其表面粗糙度要求 小孔钻加工,小孔表面粗糙度要求 。12.5Ra 托架毛坯的,因为生产率很高,所以可以免去每次造型。单边余量一般在 ,结构细密,能承受较大的压力,占用生产的面积较小。因其年产量是13m 5000 件,由3 表 2.13 可知是中批量生产。 上面主要是对托架零件的结构、加工精度和主要加工表面进行了分析,选 择了其毛坯的的制造方法为铸和中批的批量生产方式,从而为工艺规程设计提 供了必要的准备。 4 3 工艺规程设计 3.1 加工工艺过程 由以上分析可知,该托架零件的主要加工表面是平面、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,对于托架来说,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 相互关系以及槽的各尺寸精度。 由上面的一些技术条件分析得知:托架的尺寸精度,形状精度以及位置关 系精度要求都不是很高,这样对加工要求也就不是很高。 3.2 确定各表面加工方案 一个好的结构不但应该达到设计要求,而且要有好的机械加工工艺性,也 就是要有加工的可能性,要便于加工,要能保证加工的质量,同时使加工的劳 动量最小。设计和工艺是密切相关的,又是相辅相成的。对于我们设计托架的 加工工艺来说,应选择能够满足平面孔系和槽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,应选择价格较底的机床。 3.2.1 影响加工方法的因素 要考虑加工表面的精度和表面质量要求,根据各加工表面的技术要求, 选择加工方法及分几次加工。 根据生产类型选择,在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小 批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小孔的加工, 在小批量生产时,采用钻、扩、铰加工方法;而在大批量生产时采用拉削加工。 要考虑被加工材料的性质,例如:淬火钢必须采用磨削或电加工;而有 色金属由于磨削时容易堵塞砂轮,一般都采用精细车削,高速精铣等。 要考虑工厂或车间的实际情况,同时也应考虑不断改进现有加工方法和 设备,推广新技术,提高工艺水平。 此外,还要考虑一些其它因素,如加工表面物理机械性能的特殊要求, 工件形状和重量等。 3.2.2 加工方案的选择 由参考文献3表 2.112 可以确定,平面的加工方案为:粗铣精 铣( ) ,粗糙度为 6.30.8,一般不淬硬的平面,精铣的粗糙度可79IT:aR 以较小。 5 小孔加工方法: 加零件毛坯不能直接出孔,只能铸出一个小坑,以便在以后加工时找正其 中心,但其表面粗糙度的要求为 ,所以选择加工的方法是钻扩6.1Ra 铰。 孔加工方法: 因为孔的表面粗糙度的要求都不高,是 ,所以我们采用一次钻孔2.5 的加工方法。 3.3 确定定位基准 3.2.1 粗基准的选择 选择粗基准时,考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量,使不加 工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。 粗基准选择应当满足以下要求: 粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工 面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面,则应选 择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、 外形对称、少装夹等。 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如:机床床身导轨面 是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准,加工床 身的底面,再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的 余量,使表层保留而细致的组织,以增加耐磨性。 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加 工余量。 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准,以保证定位 准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准,必要时需 经初加工。 要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置,能保证托架在整个 加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从托架零件图分析可知,主要是选 择加工托架底面的装夹定位面为其加工粗基准。 3.2.1 精基准选择的原则 基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定 位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。 基准统一原则,应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证 各表面间的位置精度,避免基准转换所带来的误差,并且各工序所采用的夹具 6 比较统一,从而可减少夹具设计和制造工作。例如:轴类零件常用顶针孔作为 定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位,这样不但在一次装夹中能加工大多书 表面,而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。 互为基准的原则。选择精基准时,有时两个被加工面,可以互为基准反 复加工。例如:对淬火后的齿轮磨齿,是以齿面为基准磨内孔,再以孔为基准 磨齿面,这样能保证齿面余量均匀。 自为基准原则,有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀,可以选择 加工表面本身为基准。例如:磨削机床导轨面时,是以导轨面找正定位的。此 外,像拉孔在无心磨床上磨外圆等,都是自为基准的例子。 此外,还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准,以保证定位稳 固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。 要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置,能保证托架在整个 加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从托架零件图分析可知,它的底平 面与 小孔,适于作精基准使用。但用一个平面和一个孔定位限制工件自209H 由度不够,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。至于两侧面,因为是非加工表面,所以也 可以用 的孔为加工基准。4 选择精基准的原则时,考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹 准。 3.4 工艺路线的拟订 对于中批量生产的零件,一般总是首先加工出统一的基准。托架的加工的 第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔和面定位粗、精加工托 架底面大孔上平面。 后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。 3.4.1 工序的合理组合 确定加工方法以后,就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设 备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则: 工序分散原则 工序内容简单,有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的 机床工艺装备。生产准备工作量少,产品更换容易。对工人的技术要求水平不 高。但需要设备和工人数量多,生产面积大,工艺路线长,生产管理复杂。 工序集中原则 工序数目少,工件装,夹次数少,缩短了工艺路线,相应减少了操作工人 7 数和生产面积,也简化了生产管理,在一次装夹中同时加工数个表面易于保证 这些表面间的相互位置精度。使用设备少,大量生产可采用高效率的专用机床, 以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备,使成本增高,调整维修费 事,生产准备工作量大。 一般情况下,单件小批生产中,为简化生产管理,多将工序适当集中。但 由于不采用专用设备,工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具 组织流水线生产。 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%809c: 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 。mg2 3.4.2 工序的集中与分散 制订工艺路线时,应考虑工序的数目,采用工序集中或工序分散是其两个 不同的原则。所谓工序集中,就是以较少的工序完成零件的加工,反之为工序 分散。 工序集中的特点 工序数目少,工件装夹次数少,缩短了工艺路线,相应减少了操作工人数 和生产面积,也简化了生产管理,在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这 些表面间的相互位置精度。使用设备少,大量生产可采用高效率的专用机床, 以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备,使成本增高,调整维修费 事,生产准备工作量大。 工序分散的特点 工序内容简单,有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备,简单的 机床工艺装备。生产准备工作量少,产品更换容易。对工人的技术水平要求不 高。但需要设备和工人数量多,生产面积大,工艺路线长,生产管理复杂。 工序集中与工序分散各有特点,必须根据生产类型。加工要求和工厂的具 体情况进行综合分析决定采用那一种原则。 一般情况下,单件小批生产中,为简化生产管理,多将工序适当集中。但 由于不采用专用设备,工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具 组织流水线生产。 由于近代计算机控制机床及加工中心的出现,使得工序集中的优点更为突 出,即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量, 从而可取的良好的经济效果。 3.4.3 加工阶段的划分 零件的加工质量要求较高时,常把整个加工过程划分为几个阶段: 8 粗加工阶段 粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属,为以后的精加工创造较好的条 件,并为半精加工,精加工提供定位基准,粗加工时能及早发现毛坯的缺陷, 予以报废或修补,以免浪费工时。 粗加工可采用功率大,刚性好,精度低的机床,选用大的切前用量,以提 高生产率、粗加工时,切削力大,切削热量多,所需夹紧力大,使得工件产生 的内应力和变形大,所以加工精度低,粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为 IT11IT12。粗糙度为 Ra80100m。 半精加工阶段 半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备, 保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为 IT9IT10。表面粗糙度为 Ra101.25m。 精加工阶段 精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精 度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在 最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。 精加工应采用高精度的机床小的切前用量,工序变形小,有利于提高加工 精度精加工的加工精度一般为 IT6IT7,表面粗糙度为 Ra101.25m。 此外,加工阶段划分后,还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质 的不同,有的需安排于粗加工之前,有的需插入粗精加工之间。 但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中,对于刚性好,精 度要求不高或批量小的工件,以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶 段,在满足加工质量要求的前提下,通常只分为粗、精加工两个阶段,甚至不 把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的,不能以某一表 面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面,在粗加工阶段就 要加工的很准确,而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。 3.4.4 加工工艺路线方案的比较 在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下,成批量生产 可以考虑采用专用机床,以便提高生产率。但同时考虑到经济效果,降低生产 成本,拟订两个加工工艺路线方案。见下表: 方案一 10 铸造 铸造时效处理 20 粗铣 粗铣上端面 30 精铣 精铣上端面 9 40 粗铣 粗铣底部中间平面 50 精铣 精铣底部中间平面 60 钻、扩、铰 钻、扩、铰33H7 孔 70 钻 钻 2-M12 螺纹底孔 2-10.1 80 钻 攻丝 2-M12 螺纹 90 钳 去毛刺 100 入库 入库、组装入库 方案二 10 铸造 铸造时效处理 20 粗铣 粗铣上端面 30 精铣 精铣上端面 40 粗铣 粗铣底部中间平面 50 精铣 精铣底部中间平面 60 钻、扩、铰 钻、扩、铰33H7 孔 70 钻 钻 2-M12 螺纹底孔 2-10.1 攻丝 2-M12 螺纹 80 钳 去毛刺 90 入库 入库、组装入库 由以上分析:方案为合理、经济的加工工艺路线方案。具体的工艺过程如下表: 10 铸造 铸造时效处理 20 粗铣 粗铣上端面 30 精铣 精铣上端面 40 粗铣 粗铣底部中间平面 50 精铣 精铣底部中间平面 60 钻、扩、铰 钻、扩、铰33H7 孔 70 钻 钻 2-M12 螺纹底孔 2-10.1 80 钻 攻丝 2-M12 螺纹 90 钳 去毛刺 100 入库 入库、组装入库 3.5 托架的偏差,加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定 托架的铸件采用的是铸铝,生产类型为中批量生产,采用铸件毛坯。 10 3.5.1 毛坯的结构工艺要求 托架为铸件件,对毛坯的结构工艺性有一定要求: 由于铸件尺寸精度较高和表面粗糙度值低,因此零件上只有与其它机件 配合的表面才需要进行机械加工,其表面均应设计为非加工表面。 为了使金属容易充满膛和减少工序,铸件外形应力求简单、平直的对称, 尽量避免铸件截面间差别过大,或具有薄壁、高筋、高台等结构。 铸件的结构中应避免深孔或多孔结构。 铸件的整体结构应力求简单。 工艺基准以设计基准相一致。 便于装夹、加工和检查。 结构要素统一,尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。 在确定毛坯时,要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近,可以减 少加工余量,提高材料的利用率,降低加工成本,但这样可能导致毛坯制造困 难,需要采用昂贵的毛坯制造设备,增加毛坯的制造成本。因此,毛坯的种类 形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛 坯的种类 形状及尺寸确定后,必要时可据此绘出毛坯图。 3.5.2 托架的偏差计算 托架底平面和大孔上平面的偏差及加工余量计算 底平面加工余量的计算。根据工序要求,其加工分粗、精铣加工。各工步 余量如下: 粗铣:由参考文献4表 1119。其余量值规定为 ,现取2.05m 。查3可知其粗铣时精度等级为 IT12,粗铣平面时厚度偏差取2.m01 精铣:由参考文献3表 2.359,其余量值规定为 。1. 3.6 确定切削用量及基本工时(机动时间) 工序 20:粗铣上端面 机床:铣床 X52K 刀具:硬质合金可转位端铣刀(面铣刀) ,材料: , ,齿15YT0Dm 数 ,此为粗齿铣刀。5Z 因其单边余量:Z=2.2mm 所以铣削深度 :pa2.m 11 精铣该平面的单边余量:Z=1.0mm 铣削深度 :pa1.0m 每齿进给量 :根据参考文献3表 2.473,取 :根据参f 0.15/famZ 考文献3表 2.481,取铣削速度 2.8/Vs 每齿进给量 :根据参考文献3表 2.473,取 根据参考fa f/8. 文献3表 2.481,取铣削速度 .47/ 机床主轴转速 :n102.601.9/min31Vrd 按照参考文献3表 3.174,取 475 实际铣削速度 :v .402.9/106ns 进给量 : fV.1857/0.1/ffaZm 工作台每分进给量 : m.2475infVs :根据参考文献3表 2.481,取aa6 切削工时 被切削层长度 :由毛坯尺寸可知 , l 14lm8l 刀具切入长度 :1 20.5()(3lDa2.061)2 刀具切出长度 :取2lm 走刀次数为 1 机动时间 : jt12420.36min7.5jmlf 机动时间 :1jt1268.19i.jlf 所以该工序总机动时间 105injjtt 工序 30:精铣上端面 机床:铣床 X52K 刀具:硬质合金可转位端铣刀(面铣刀) ,材料: , ,齿15YT0Dm 12 数 8,此为细齿铣刀。 因其单边余量:Z=2.2mm 所以铣削深度 :pa2.m 精铣该平面的单边余量:Z=1.0mm 铣削深度 :p1.0 每齿进给量 :根据参考文献3表 2.473,取 根据参考fa Zmaf/18.0 文献3表 2.481,取铣削速度 2.47/Vs 每齿进给量 :根据参考文献3表 2.473,取 :根据参f .5/f 考文献3表 2.481,取铣削速度 .8/m 机床主轴转速 :n102.6053/in314Vrd 按照参考文献3表 3.131,取 实际铣削速度 :v.10.14/06dnms 进给量 :fV.58/2/ffaZ 工作台每分进给量 : m170infVs 被切削层长度 :由毛坯尺寸可知 ,l 4lm68l 刀具切入长度 :精铣时110lD 刀具切出长度 :取2l 走刀次数为 1 机动时间 :2jt12402.34min7jmlf 机动时间 :2jt1268.ijlf 所以该工序总机动时间 20.5injjtt 工序 40:粗铣底部中间平面 机床:铣床 X52K 刀具:硬质合金可转位端铣刀(面铣刀) ,材料: , ,齿15YT0Dm 数 ,此为粗齿铣刀。5Z 因其单边余量:Z=2.2mm 13 所以铣削深度 :pa2.m 精铣该平面的单边余量:Z=1.0mm 铣削深度 :p1.0 每齿进给量 :根据参考文献3表 2.473,取 :根据参fa 0.15/famZ 考文献3表 2.481,取铣削速度 2.8/Vms 每齿进给量 :根据参考文献3表 2.473,取 根据参考f f/8. 文献3表 2.481,取铣削速度 .47/ 机床主轴转速 :n102.601.9/in31Vrd 按照参考文献3表 3.174,取 475m 实际铣削速度 :v .402.9/106ns 进给量 : fV.1857/0.1/ffaZ 工作台每分进给量 : m.2475minfVs :根据参考文献3表 2.481,取aa6 切削工时 被切削层长度 :由毛坯尺寸可知 , l 14l8l 刀具切入长度 :1 20.5()(3lDa2.061)2m 刀具切出长度 :取2lm 走刀次数为 1 机动时间 : jt12420.36in7.5jmlf 机动时间 :1jt1268.19mi.jlf 所以该工序总机动时间 105injjtt 工序 50:精铣底部中间平面 14 机床:铣床 X52K 刀具:硬质合金可转位端铣刀(面铣刀) ,材料: , ,齿15YT0Dm 数 8,此为细齿铣刀。 因其单边余量:Z=2.2mm 所以铣削深度 :pa2.m 精铣该平面的单边余量:Z=1.0mm 铣削深度 :p1.0 每齿进给量 :根据参考文献3表 2.473,取 根据参考fa Zmaf/18.0 文献3表 2.481,取铣削速度 2.47/Vs 每齿进给量 :根据参考文献3表 2.473,取 :根据参f .5/f 考文献3表 2.481,取铣削速度 .8/m 机床主轴转速 :n102.6053/in314Vrd 按照参考文献3表 3.131,取 实际铣削速度 :v.10.14/06dnms 进给量 :fV.58/2/ffaZ 工作台每分进给量 : m170infVs 被切削层长度 :由毛坯尺寸可知 ,l 4lm68l 刀具切入长度 :精铣时110lD 刀具切出长度 :取2l 走刀次数为 1 机动时间 :2jt12402.34min7jmlf 机动时间 :2jt1268.ijlf 所以该工序总机动时间 20.5injjtt 工序 70:钻、扩、铰33H7 孔。 机床:立式钻床 Z525 15 刀具:根据参照参考文献3表 4.39 选高速钢锥柄麻花钻。 钻孔 切削深度 :pa8.5m 进给量 :根据参考文献3表 2.438,取 。f rmf/3.0 切削速度 :参照参考文献3表 2.441,取 。V48Vs 机床主轴转速 :n ,100.486539./in317vrd 按照参考文献3表 3.131,取 0 所以实际切削速度 :v.176.5/dnms 切削工时 被切削层长度 :l42m 刀具切入长度 :1 117()05.96rDlctgkctgm 刀具切出长度 : 取2l4l32 走刀次数为 1 机动时间 : jt60.5in.3jLfn 扩孔 刀具:根据参照参考文献3表 4.331 选择硬质合金锥柄麻花扩孔钻。 片型号:E403 切削深度 :pa1.35m 进给量 :根据参考文献3表 2.452,取 。f 0.6/fmr 切削速度 :参照参考文献3表 2.453,取 。V4Vs 机床主轴转速 :n100.462.78/in319vrD 按照参考文献3表 3.131,取 5n 所以实际切削速度 :v.0.52/06dms 切削工时 被切削层长度 :l42m 16 刀具切入长度 有:1l1 19.7(2)20.8632rDdlctgkctgm 刀具切出长度 : ,取lm42l32 走刀次数为 1 机动时间 :2jt30.16in.5jLfn 铰孔 刀具:根据参照参考文献3表 4.354,选择硬质合金锥柄机用铰刀。 进给量 :根据参考文献3表 2.458, 取f rmf/0.21 。rmf/0.2 切削速度 :参照参考文献3表 2.460,取 。V sV/3. 机床主轴转速 :n10.32605.7/in14rD 按照参考文献3表 3.131 取 1mn 实际切削速度 :v.63/00s 切削工时 被切削层长度 :l42 刀具切入长度 ,10019.7()20.9rDdlctgkctgm 刀具切出长度 : 取2lm4l32 走刀次数为 1 机动时间 :3jt.09.7in315jLnf 该工序的加工机动时间的总和是 :jt.2016.70.48minj 工序 70:钻 2-M12 螺纹底孔 2-10.1 机床:台式钻床 Z525 刀具:根据参照参考文献3表 4.39,选硬质合金锥柄麻花钻 17 根据参考文献3表 查得:进给量 ,切削速度394.20.2/fmr 。smV/36.0 机床主轴转速 :n ,100.6147/in314Vrd 按照参考文献3表 3.131,取 。n 实际切削速度 :v.0.5/06Dms 切削工时 被切削层长度 :l3m 刀具切入长度 :1(12)0242rctgkctg 刀具切出长度 : 取 。2l4ml3 加工基本时间 : jt124.1in0.6jLlfn 工序 80:攻丝 2-M12 螺纹 机床:台式钻床 Z525 刀具:根据参照参考文献3表 4.39,选硬质合金锥柄麻花钻 根据参考文献3表 查得:进给量 ,切削速度34.20.2/fmr 。smV/36.0 机床主轴转速 :n ,100.6147/in314Vrd 按照参考文献3表 3.131,取 。n 实际切削速度 :v.0.5/06Dms 切削工时 被切削层长度 :l3m 刀具切入长度 :1(12)0242rctgkctg 刀具切出长度 : 取 。2l4ml3 加工基本时间 : jt124.1in0.6jLlfn 18 4 钻 2-10.1 孔夹具设计 41 研究原始质料 利用本夹具主要用来钻 2-10.1 孔,加工时要满足粗糙度要求。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。 42 定位基准的选择 由零件图可知:在对 2-10.1 进行加工前,底平面进行了粗、精铣加工, 孔进行了钻、扩、铰加工,进行了粗、精镗加工。因此,定位、夹紧方案有: 方案:选底平面、工艺孔和大孔定位,即一面、心轴定位,夹紧方式选 用螺母在心轴上夹紧。该心轴需要在上面钻孔,以便刀具能加工工件上的小孔。 图中对孔的的加工没有位置公差要求,所以我们选择底平面和两孔为定位 基准来设计钻,从而满足孔的加工要求。工件定位用底面和两孔定位限制 5 个 自由度。 43 切削力及夹紧力的计算 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:721 切削力公式: .06f PFDfK 式中 0.m./r 查表 得: 8210.75()36bp 其中: .b.48K 即: 950()fFN 实际所需夹紧力:由参考文献5表 得:12 12KFW 有: 120.7,.6 19 安全系数 K 可按下式计算有: 6543210K 式中: 为各种因素的安全系数,见参考文献5表 可得: 60 12 .10.56 所以 950816492()KfWFN 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。 取 , ,1.561.72. 查参考文献51226 可知移动形式压板螺旋夹紧时产生的夹紧力按以 下公式计算: )(210 tgtQLWz 式中参数由参考文献5可查得: 6.2.76zr90105229 其中: 3()Lm)(8N 螺旋夹紧力: 04.W 由上述计算易得: K 因此采用该夹紧机构工作是可靠的。 44 误差分析与计算 该夹具以底面、孔为定位基准,要求保证被加工和孔粗糙度为 12.5。该孔 次性加工即可满足要求。 由参考文献5可得: 销的定位误差 : 11minDWd 1 21min2min.DdDdJarctgL 其中: ,10.52Dm20D ,d .3d , 1min2min4 20 0.63DWm .2J 夹紧误差 : cos)(minaxyj 其中接触变形位移值: 1()(9.62nHBZyRaZkNl 查5表 1215 有 。 10.4,0,.42,0.7zKCcos8jym 磨损造成的加工误差: 通常不超过Mj5. 夹具相对刀具位置误差: 取AD01. 误差总和: 0.85jwm 4.5 零、部件的设计与选用 4.5.1 定位销选用 本夹具选用一可换定位销和固定棱形销来定位,其参数如表 6.1 和 6.2: 表 6.1 可换定位销 D d H 公称尺寸 允差 1h1b1dC1 14 18 16 15 0.011 22 5 1 4 M12 4 表 6.2 固定棱形销 d d H 公称尺寸 允差 Lh1b1C1 40 50 20 22 +0.034 0.02 3 65 5 3 8 1 6 1.5 21 4.5.3 钻套、衬套、钻板设计与选用 工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套(其结构如 下图所示)以减少更换钻套的辅助时间。 图 6.1 可换钻套 铰工艺孔钻套结构参数如下表 6.4: 表 6.4 钻套 D d H 公称尺寸 允差 12Dh1mCr 6 12 12 +0.018 +0.007 22 18 10 4 9 0.5 18 0.5 衬套选用固定衬套其结构如图所示: 22 图 6.2 固定衬套 其结构参数如下表 6.5: 表 6.5 固定衬套 d D 公称尺寸 允差 H 公称尺寸 允差 C 1 12 +0.034 +0.016 12 18 +0.023 +0.012 0.5 2 钻板选用固定式钻板,用 4 个沉螺钉和 2 个锥销定位于夹具体上。 46 夹具设计及操作的简要说明 本夹具用于在钻床上加工孔。工件以底平面、孔为定位基准,在定位环上 实现完全定位。采用手动螺旋压板机构夹紧工件。该夹紧机构操作简单、夹紧 可靠。 23 结 论 通过这次毕业设计,使我对零件制造过程、加工工艺和夹具设计都有了更 进一步的认识,也加深了对大学四年中所学基础知识的学习和理解。毕业设计 是理论联系实际的最有效方法。在具体设计过程中,必须考虑到方方面面的问 题,在理论上正确无误的设计,在实际中往往存在各种问题。这样,在设计时 就必须考虑所设计的机构是否合理,在实际运用中能否正常工作,而不仅仅考 虑理论上的可行性,毕业设计使我学会了从实际出发加工零件和设计夹具。 在本次设计中,考虑到零件的加工难易、材料、成本等问题,所选用的零、 部件都是操作简单,通用性较强的标准件,从现时以最低的成本实现最先进的 加工。但也有不足之处:特别是对于镗孔夹具,在刀具加工完退出工件孔时, 有可能会划伤工件内孔表面,本可以在夹具体内部设置液压升降系统,使工件 孔与定位立台可升可降,这样,在刀具退出时,使定位立台连同工件孔一起升 起,从而避免划伤。但考虑到成本问题,未采用这种方法。为此,镗孔的专用 夹具还有待改进。无论怎样,这次的毕业设计使我获益良多,是我在学校的最 后一次答卷,也是我成功迈向社会的第一步。 24 参考文献 1 杨叔子,机械加工工艺师手册M ,北京:机械工业出版社, 2004。 2 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, 2004。 3 李洪,机械加工工艺手册M ,北京:机械工业出版社, 1990。 4 方昆凡,公差与配合手册M ,北京:机械工业出版社, 1999。 5 王光斗,王春福,机床夹具设计手册M ,上海科学技术出版社, 2000。 6 东北重型机械学院等,机床夹具设计手册M ,上海:上海科学技术出版社, 1979。 7 吴宗泽,机械设计实用手册M ,北京:化学工业出版社, 2000。 8 刘文剑,曹天河,赵维,夹具工程师手册M ,哈尔滨:黑龙江科学技术出版社, 1987。 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,高等学校毕业设计指导M ,北京:中国建材工业出版社, 2002。 11 黄如林,切削加工简明实用手册M ,北京:化学工业出版社, 2004。 12 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, 2000:919。 16 乐兑谦,金属切削刀具,机械工业出版社,2005:4 17。 17 王先逵,机械机械制造工艺学,机械工业出版社,2006 。 18 Machine Tools N.chernor 1984. 19 Machine Tool Metalworking John L.Feirer 1973. 20 Handbook of Machine Tools Manfred weck 1984 . 25 致 谢 首先,我要感谢指导毕业设计老师。在毕业设计中,他给予了很多指导性 的意见,我万分的感谢他给我的宝贵的意见和鼓励。 我也非常感谢我的父母。在学习和生活上,他们一直都很支持我,使我能 全身心地投入到学习中。 最后,很感谢阅读这篇毕业设计(论文)的人们。感谢您们抽出宝贵的时 间来阅读这篇毕业设计(论文) 。
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