滚动轴承座SN208零件工艺规程及加工长条形螺栓孔手动夹具设计
滚动轴承座SN208零件工艺规程及加工长条形螺栓孔手动夹具设计,滚动轴承,sn208,零件,工艺,规程,工长,条形,螺栓,手动,夹具,设计
机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称滚动轴承座SN208零件名称滚动轴承座SN208共1页第1页车间工序号工序名称材 料 牌 号机加工140铣对接平面HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸造11设备名称设备型号设备编号同时加工件数铣床X52K夹具编号夹具名称切削液专用夹具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r/minm/minmm/minmm机动辅助1铣长条形螺栓孔铣夹具,量具,铣刀10003001002711010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滚动轴承座SN208零件图号滚动轴承座SN208产品名称滚动轴承座SN208零件名称滚动轴承座SN208共 1 页第1页材料牌号 HT200毛坯种类 铸造毛坯外型尺寸每毛坯可制作件数 1每台件数1 备注工序号工序名称工序内容车 间工 段设 备工艺装备工 时准终单件10铸造铸造毛坯铸造车间一20热处理 人工时效铸造车间一30油漆喷漆处理铸造车间一40粗铣夹轴承孔两侧面,粗铣轴承座下盖底面,注意尺寸60mm和表面粗糙度,留1mm精加工余量机加工二X52K铣床铣夹具,量具,铣刀101050精铣夹轴承孔两侧毛坯,粗铣轴承下盖底面,注意尺寸60mm和表面粗糙度,留0.2mm磨削加工余量机加工二X52K铣床铣夹具,量具,铣刀151560铣削以已加工底面定位基准,在轴承孔处压紧,铣轴承座上下盖对接面,铣下盖底部长条形孔凸台面机加工二X52K铣床铣夹具,量具,铣刀131370磨削磨削底面,达到规定粗糙度要求机加工二磨床MZ-204磨床夹具,砂轮101080钻孔钻下盖底面长条形螺栓孔底孔机加工二Z525钻床钻夹具,钻头131390钻孔钻上盖顶面螺栓固定孔2-9机加工二Z525钻床钻夹具,钻头1313100钻孔攻丝钻下盖2XM8螺纹孔底孔,并进行攻丝机加工二Z525钻床钻夹具,钻头1010110两件合并上盖、下盖两件合并,用螺丝拧紧120铣削铣削轴承孔前端面机加工二X6132铣床铣夹具,量具,铣刀1313130铣削铣削轴承孔后端面机加工二X6132铣床铣夹具,量具,铣刀1010140粗镗以已加工底面及长条形螺栓孔底孔为定位基准,粗镗轴承座中心孔机加工二T68镗床镗夹具,镗刀1515设计(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描图描校底图号装订号机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片产品型号滚动轴承座SN208零件图号滚动轴承座SN208产品名称滚动轴承座SN208零件名称滚动轴承座SN208共 1 页第1页材料牌号 HT200毛坯种类 铸造毛坯外型尺寸每毛坯可制作件数 1每台件数1 备注工序号工序名称工序内容车 间工 段设 备工艺装备工 时准终单件150半精镗以已加工底面及长条形螺栓孔底孔为定位基准,半精镗轴承座中心孔机加工二T68镗床镗夹具,镗刀1515160精镗以已加工底面及长条形螺栓孔底孔为定位基准,精镗轴承座中心孔机加工二T68镗床镗夹具,镗刀1515170铣铣位于下盖长条形螺栓孔机加工二X52K铣床铣夹具,量具,铣刀1010180去毛刺钳工去毛刺机加工二190终检入库按图样要求检验设计(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描图描校底图号装订号XX大学 课程设计论文滚动滚动轴承座SN208零件工艺规程及加工长条形螺栓孔手动夹具设计 所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日摘 要滚动轴承座零件加工工艺及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,误差目 录摘 要1第1章 绪论4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 滚动轴承座加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施62.2.1 孔和平面的加工顺序62.2.2 孔系加工方案选择62.3 滚动轴承座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 滚动轴承座加工主要工序安排72.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定92.6确定切削用量及基本工时(机动时间)92.7 时间定额计算及生产安排18第3章 铣长条形螺栓孔夹具设计233.1设计要求233.2夹具设计263.2.1 定位基准的选择263.2.2 切削力及夹紧力的计算273.3定位误差的分析293.4 确定夹具体结构和总体结构303.5夹具设计及操作的简要说明32总 结33参考文献34致 谢3533第1章 绪论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。滚动轴承座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 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滚动轴承座。滚动轴承座的主要作用是支承各传动轴,保证各轴之间的中心距及平行度,并保证部件正确安装。因此滚动轴承座零件的加工质量,不但直接影响的装配精度和运动精度,而且还会影响工作精度、使用性能和寿命。2.1.2 零件的工艺分析由滚动轴承座零件图可知。滚动轴承座是一个滚动轴承座零件,它的外表面上有4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)以底面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括:底面的底削加工;其中顶面有表面粗糙度要求为,(2)以的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; (3)以顶面为主要加工平面的加工面。2.2 滚动轴承座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。该滚动轴承座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,对于滚动轴承座来说,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滚动轴承座类零件的加工应遵循先面后孔的原则:即先加工滚动轴承座上的基准平面,以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。滚动轴承座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。滚动轴承座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 孔系加工方案选择滚动轴承座孔系加工方案,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。根据滚动轴承座零件图所示的滚动轴承座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,滚动轴承座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,需要将滚动轴承座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 滚动轴承座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)保证装入滚动轴承座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。即以滚动轴承座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滚动轴承座孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证滚动轴承座在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从滚动轴承座零件图分析可知,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,虽然它是滚动轴承座的装配基准,但因为它与滚动轴承座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 滚动轴承座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。滚动轴承座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滚动轴承座加工完成为止,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。对于滚动轴承座,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,现将滚动轴承座加工工艺路线确定如下:工艺路线:10铸造铸造毛坯20热处理 人工时效30油漆喷漆处理40粗铣夹轴承孔两侧面,粗铣轴承座下盖底面,注意尺寸60mm和表面粗糙度,留1mm精加工余量50精铣夹轴承孔两侧毛坯,粗铣轴承下盖底面,注意尺寸60mm和表面粗糙度,留0.2mm磨削加工余量60铣削以已加工底面定位基准,在轴承孔处压紧,铣轴承座上下盖对接面,铣下盖底部长条形孔凸台面70磨削磨削底面,达到规定粗糙度要求80钻孔钻下盖底面长条形螺栓孔底孔90钻孔钻上盖顶面螺栓固定孔2-9100 钻孔攻丝钻下盖2XM8螺纹孔底孔,并进行攻丝110两件合并上盖、下盖两件合并,用螺丝拧紧120铣削铣削轴承孔前端面130铣削铣削轴承孔后端面140粗镗以已加工底面及长条形螺栓孔底孔为定位基准 ,粗镗轴承座中心孔150半精镗以已加工底面及长条形螺栓孔底孔为定位基准,半精镗轴承座中心孔160精镗以已加工底面及长条形螺栓孔底孔为定位基准,精镗轴承座中心孔170铣铣位于下盖长条形螺栓孔180去毛刺钳工去毛刺190终检2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“滚动轴承座”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)底面孔毛坯为实心,不冲孔。参照机械加工工艺手册表2.3.71,现确定其工序尺寸及加工余量为:毛坯为实心(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: 2.6确定切削用量及基本工时(机动时间)工序40、50:粗、精铣滚动轴承座底面机床:铣床X52K刀具:硬质合金端铣刀(面铣刀) 齿数10(1)粗铣滚动轴承座底面 粗铣夹轴承孔两侧毛坯,粗铣轴承底面,注意尺寸70mm和表面粗糙度,留1mm精加工余量铣削深度: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)精铣滚动轴承座底面精铣夹轴承孔两侧毛坯,粗铣轴承底面,注意尺寸60mm和表面粗糙度,留0.2mm磨削加工余量铣削深度: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:以已加工底面定位基准,在轴承孔处压紧,铣滚动轴承座螺丝固定表面。机床:铣床X52K刀具:硬质合金可转位端铣刀(面铣刀),材料:, ,齿数,此为粗齿铣刀。因其单边余量:Z=3mm所以铣削深度:=3mm精铣该平面的单边余量:Z=1.0mm铣削深度:每齿进给量:根据参考文献3表2.473,取:根据参考文献3表2.481,取铣削速度每齿进给量:根据参考文献3表2.473,取根据参考文献3表2.481,取铣削速度机床主轴转速:按照参考文献3表3.174,取 实际铣削速度: 进给量: 工作台每分进给量: :根据参考文献3表2.481,取切削工时被切削层长度: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: 机动时间:所以该工序总机动时间工序80:粗、精铣滚动轴承座左侧表面机床:铣床X52K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90:钻下盖底面长条形螺栓孔底孔机床:组合钻床刀具:麻花钻、扩孔钻、铰刀切削深度: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100:钻上盖顶面螺栓固定孔2-9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100:钻孔滚动轴承座下半部分2XM8螺纹孔机床:组合攻丝机刀具:钒钢机动丝锥2XM8螺纹孔螺孔攻丝 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:工序140:粗镗轴承座中心孔切削深度: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160:精镗轴承孔切削深度: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:机动时间:工序170:铣位于下盖长条形螺栓孔机床:铣床X52K刀具:硬质合金端铣刀YG8,硬质合金立铣刀YT15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2.3.73,取铣削速度:参照机械加工工艺手册表2.3.81,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2.3.81,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:2.7 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: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 铣长条形螺栓孔夹具设计3.1设计要求为了提高劳动生产,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。下面即为铣长条形螺栓孔的专用夹具,本夹具将用于X52K铣床。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。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。夹具的分类和作用:(1)按专业程度划分1)通用夹具 通用夹具是指已经标准化的,在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如,车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘,铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产,常作为机床附件提供给用户。其特点是适应性广,生产效率低,主要适用于单件、小批量的生产中。 2)专用夹具 专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑,操作迅速、方便、省力,可以保证较高的加工精度和生产效率,但设计制造周期较长、制造费用也较高。当产品变更时,夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。 3)通用可调夹具和成组夹具 其特点是夹具的部分元件可以更换,部分装置可以调整,以适应不同零件的加工。用于相似零件的成组加工所用的夹具,称为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比,加工对象不很明确,适用范围更广一些。 4)组合夹具 组合夹具是指按零件的加工要求,由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。由专业厂家制造,其特点是灵活多变,万能性强,制造周期短、元件能反复使用,特别适用于新产品的试制和单件小批生产。 5)随行夹具 随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。该夹具既要起到装夹工件的作用,又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位,进行不同工序的加工。 (2)按使用的机床分类由于各类机床自身工作特点和结构形式各不相同,对所用夹具的结构也相应地提出了不同的要求。按所使用的机床不同,夹具又可分为:车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。 (3)按夹紧动力源分类根据夹具所采用的夹紧动力源不同,可分为:手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。夹具的作用:1缩短辅助时间,提高劳动生产率夹具的使用一般包括两个过程:其一是夹具本身在机床上的安装和调整,这个过程主要是依靠夹具自身的定向键、对刀块来快速实现,或者通过找正、试切等方法来实现,但速度稍慢;其二是被加工工件在夹具中的安装,这个过程由于采用了专用的定位装置(如V形块等),因此能迅速实现。2确保并稳定加I精度,保证产品质量 加工过程中,工件与刀具的相对位置容易得到保证,并且不受各种主观因素的影响,因而工件的加工精度稳定可靠。 3降低对操作工人的技术要求和工人的劳动强 由于多数专用夹具的夹紧装置只需厂人操纵按钮、手柄即可实现对工件的夹紧,这在很大程度上减少了工人找正和调整工件的时间与难度,或者根本不需要找正和调整,所以,这些专用夹具的使用降低了对工人的技术要求并减轻了工人的劳动强度。按夹紧的动力源可分为:手动夹具,气动夹具,液压夹具,气液增力夹具,电磁夹具以及真空夹具等。工件的装夹方法工件装夹的方法有两种:将工件直接装夹在机床的工作台或花盘上将工件装夹在家具上采用第一种方法装夹的效率低,一般要求先按图纸要求在工件的表面上划线,划出加工表面的尺寸和位置,装夹时,用划针或面分表找正后再夹紧。一般用于单件和小批生产。批量较大时,都采用夹具装夹工件。采用夹具装夹工件有如下优点:a、保证加工精度,稳定加工质量b、缩短辅助时间,提高劳动生产率c、扩大机床的使用范围,实现“一机多能”d、改善工人的劳动条件,降低生产成本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。3.2夹具设计3.2.1 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。由零件图可知:在对槽进行加工前,底平面进行了粗、精铣加工,进行了粗、精加工。因此,定位、夹紧方案有:方案:选底平面、和侧面定位夹紧方式用操作简单,通用性较强的移动压板来夹紧。方案:选一面两销定位方式,2面用挡销,夹紧方式用操作简单,通用性较强的移动压板来夹紧。分析比较上面二种方案:方案中的定位是不正确的,挡销的位置是固定,且定位与夹紧应分开,因夹紧会破坏定位。通过比较分析只有方案满足要求,孔其加工与孔的轴线间有尺寸公差,选择外圆和侧面支撑钉来定位,从而保证其尺寸公差要求。为了使定位误差达到要求的范围之内,这种定位在结构上简单易操作。3.2.2 切削力及夹紧力的计算刀具:立铣刀R7(硬质合金) 刀具有关几何参数: 由参考文献55表129 可得铣削切削力的计算公式: 有: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。夹具的夹紧装置和定位装置1 2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: 其中: 螺旋夹紧力:该夹具采用螺旋夹紧机构, 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。3.3定位误差的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: 由参考文献5可得: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。3.4 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。3.5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。总 结加工工艺的编制和专用夹具的设计,使对零件的加工过程和夹具的设计有进一步的提高。在这次的设计中也遇到了不少的问题,如在编写加工工艺时,对所需加工面的先后顺序编排,对零件的加工精度和劳动生产率都有相当大的影响。在对某几个工序进行专用夹具设计时,对零件的定位面的选择,采用什么方式定位,夹紧方式及夹紧力方向的确定等等都存在问题。这些问题都直接影响到零件的加工精度和劳动生产率,为达到零件能在保证精度的前提下进行加工,而且方便快速,以提高劳动生产率,降低成本的目的。通过不懈努力和指导老师的精心指导下,针对这些问题查阅了大量的相关资料。最后,将这些问题一一解决,并夹紧都采用了手动夹紧,由于工件的尺寸不大,所需的夹紧力不大。完成了本次设计,通过做这次的设计,使对专业知识和技能有了进一步的提高,为以后从事本专业技术的工作打下了坚实的基础。参考文献1.机床夹具设计 第2版 肖继德 陈宁平主编 机械工业出版社2.机械制造工艺及专用夹具设计指导 孙丽媛主编 冶金工业出版社3.机械制造工艺学 周昌治、杨忠鉴等 重庆大学出版社4. 机械制造工艺设计简明手册李益民 主编 机械工业出版社5. 工艺师手册 杨叔子主编 机械工业出版社3. 机床夹具设计手册王光斗、王春福主编 上海科技出版社7. 机床专用夹具设计图册南京市机械研究所 主编 机械工业出版社8. 机械原理课程设计手册 邹慧君主编 机械工业出版社9.金属切削手册第三版 上海市金属切削技术协会 上海科学技术出版社10.几何量公差与检测第五版 甘永立 主编 上海科学技术出版社11机械设计基础 第三版 陈立德主编 高等教育出版社12工程材料 丁仁亮主编 机械工业出版社13机械制造工艺学课程设计指导书, 机械工业出版社14机床夹具设计 王启平主编 哈工大出版社15.现代机械制图 吕素霞 何文平主编 机械工业出版社致 谢经过了的很长时间,终于比较圆满完成了设计任务。回顾这日日夜夜,感觉经过了一场磨练,通过图书、网络、老师、同学等各种可以利用的方法,巩固了自己的专业知识。对所学知识的了解和使用都有了更加深刻的理解。此时此刻,我要特别感谢我的导师的精心指导,不仅指导我们解决了关键性技术难题,更重要的是为我们指引了设计的思路并给我们讲解了设计中用到的实际工程设计经验,从而使我们设计中始终保持着清晰的思维也少走了很多弯路,也使我学会综合应用所学知识,提高分析和解决实际问题的能力。不仅如此,老师的敬业精神更是深深的感染了我,鞭策着我在以后的工作中爱岗敬业,导师是真真正正作到了传道、授业、解惑。同时也要感谢其他同学、老师和同事的热心帮助,感谢院系领导对我们课程设计的重视和关心,为我们提供了作图工具和场所,使我们能够全身心的投入到设计中去,为更好、更快的完成课程设计提供了重要保障。43
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