车床前刀架拖板机械加工工艺规程设计及翻转式钻模夹具设计
车床前刀架拖板机械加工工艺规程设计及翻转式钻模夹具设计,车床,刀架,拖板,机械,加工,工艺,规程,设计,翻转,式钻模,夹具
常州机电职业技术学院 毕业设计(论文) 车床前刀架拖板工艺规程设计及夹具设计 学生: 班级: 学号: 专业: 指导老师: 摘 要 本课题来源于车床前刀架拖板零件的生产制造。本课题要求对车床前刀架拖板零 件进行合理的工艺规程设计,包括零件每一道工序的选用设备、切削刀具、切削用量、 定位方式等,并要求绘出工序图。另外要求对车床前刀架拖板工艺规程设计及翻转式 钻摸进行夹具设计。其目的是把所学的机械制造工艺,金属切削原理及工艺装备设计 基础知识与计算机辅助设计方法结合起来,加强理论知识并锻炼实践和动手的能力。 为培养学生独立的分析问题和解决问题的能力打下良好的基础。 在课题的研究设计阶段,针对该零件的结构特点,制定加工工艺;深入理解了夹 具的相关知识,结合零件的结构特点选择需要的夹具元件,设计出夹具的整体结构 关键词:工件定位 夹具设计 CAD Abstract This subject comes from the front turret lathe carriage parts manufacturing. The requirements on the knife carriage parts process planning reasonable lathe, selection of equipment, including parts of every process of the cutting tool, cutting, positioning, and drawing process. In addition to the front tool lathe carriage process design and fixture design of rotary drilling touch. The purpose is to make the manufacturing process of the mechanical, metal cutting principle and process equipment design basic knowledge and method of computer aided design combine to strengthen the theoretical knowledge and practical ability and training. A good foundation for the ability of independent analysis and problem solving problems the students lay. The research topics in the design phase, according to the structure characteristics of the parts, make the process; understand the relevant knowledge of fixture, with parts of the structural features of fixture components need, design the overall structure of the fixture Keywords: positioning of the workpiece and fixture design CAD 目 录 前 言.1 第一章 车床前刀架拖板零件分析.3 1.1 拖板零件分析 .3 1.2 毛坯的设计 .4 1.3 车床前刀架拖板零件的特点 .4 第二章 前刀架拖板的机械加工工艺规程.5 2.1 前刀架拖板的加工方法的选择 .5 2.2 前刀架拖板零件的机械加工工艺规程 .5 2.2.1 工艺规程的作用.5 2.2.2 生产类型的确定.6 2.3 前刀架拖板零件加工工艺过程的设计 .6 2.3.1 定位基准的选择.6 2.3.2 加工顺序的安排.6 2.3.3 前刀架拖板加工工艺过程的确定.7 2.4 工序设计 .7 2.4.1 工时定额的计算.7 2.4.2 机床的选择.7 2.4.3 工艺装备的选择.8 2.4.4 加工余量及工序尺寸的确定.8 2.4.5 具体工序计算.8 第三章 前刀架拖板翻转式钻模夹具设计.17 3.1 夹具的设计要求 .17 3.2 定位方案和定位元件 .17 3.3 定位误差分析 .18 3.3.1 定位误差的计算 .19 3.3.2 夹紧力计算 .20 3.3.3 夹紧机构的设计 .21 3.4 钻套、衬套、钻模板设计与选用 .22 3.5 确定夹具体结构尺寸和总体结构 .24 3.6 夹具设计及操作的简要说明 .25 结论.26 致谢.27 参考文献.28 1 前 言 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件品种已占工件种 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 的需求与竞争。然而,一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具,一般在具有中 等生产能力的工厂里,约拥有数千甚至近万套专用夹具;另一方面,在多品种生产的 企业中,每隔 34 年就要更新 5080左右专用夹具,而夹具的实际磨损量仅为 1020左右。近年来,数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统(FMS)等新 加工技术的应用,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)能适用于精密加工的高精度机床夹具;4)能适用于各种现代化制造技术的新型机 床夹具;5)采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置,以进一步减轻劳动强度和提高 劳动生产率;6)提高机床夹具的标准化程度。 (2)机床夹具行业的发展趋势 现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方 面。 (1)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。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。 (2)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自定心卡盘,其定心精度为 5m。 (3)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、高速化夹具和具有 夹紧力装置的夹具等。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; 在车床上使用高速三爪自定心卡盘,可保证卡爪在试验转速为 9000r/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。目前,除了在生产流水线、自动线 配置相应的高效、自动化夹具外,在数控机床上,尤其在加工中心上出现了各种自动 装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置,充分发挥了数控机床的效率。 (4)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、组 合等方式,以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有: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 2 可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小 批量生产的需要,扩大夹具的柔性化程度,改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构, 发展可调夹具结构,将是当前夹具发展的主要方向。 在经过实地调研和搜集、查阅了大量有关资料的基础上,本文对车床前刀架拖板 零件机械加工工艺过程进行了分析和研究,编制了车床前刀架拖板零件的机械加工工 艺规程,并进行了夹具设计。总结前人的成果,并提出了自己的见解,在满足零件加 工要求的前提下,提高生产率。 此次设计,在老师的指导下,将所学的理论知识与实际问题相结合,达到了巩固、 扩大、深化知识的目的,提高了分析问题解决问题的能力,进一步锻炼了有关设计、 计算、绘图等方面的实际动手能力,为今后更好的走向工作岗位打下了坚实的基础。 3 第一章 车床前刀架拖板零件分析 1.1 拖板零件分析 车床前刀架拖板零件是机床的基础部件,它主要起支撑刀架作用,并带动刀架运 动,在机床切削加工中起着重要作用。其结构图如图所示: 图 1-1 拖板零件结构图 车床前刀架拖板零件加工表面的加工工艺要求,描述如下: (1)A 面与 C 面得平行度公差 100:0.02 (2)B 面与 C 面垂直度公差为 0.01mm (3)D 面与 B 面平行度公差 100:0.02 (4)粗糙度 6.3,孔粗糙度 3.2 经过对以上加工表面的分析,我们可先选定粗基准,加工出精基准所在的加工表 面,然后借助专用夹具对其他加工表面进行加工,保证它们的位置精度。 零件材料是 HT200。零件年产量是大批量,而且零件加工的轮廓尺寸不大,在考 虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型。零件形状并不复杂,因此毛坯形状可 以与零件的形状尽量接近,内孔需要铸出。毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。 1.2 毛坯的设计 本设计中加工余量的确定是通过查阅机械制造工艺设计简明手册和切削用 量简明手册来进行的。毛坯铸件结构简图如图 2 所示: 4 图 1-2 毛坯铸件结构简图 1.3 车床前刀架拖板零件的特点 该零件外围尺寸不大,但是孔比较多,而且在斜面上需要打孔,攻丝,给加工带 来很大困难,传统的加工方法是每一个工序需要单独设计一套夹具,耗时费力,生产 率低。因此需要合理设计夹具,减少多次夹紧定位带来的加工误差,提高加工精度, 提升加工效率。 5 第二章 前刀架拖板的机械加工工艺规程 2.1 前刀架拖板的加工方法的选择 零件的加工方法的选择主要取决于加工表面的技术要求,如粗糙度、尺寸精度, 公差等级等,再有,就是和被加工材料、生产类型,技术条件等也有关系。当明确了 上述因素后,就可以根据此来选择加工方法,来满足零件质量、较好的经济性和较高 的生产率的要求。车床前刀架拖板零件的主要加工面有 P、S、Q、R 及其对应后面和右 面,R 面钻孔和 S、Q、T 面上的孔的加工等。参考机械制造工艺设计简明手册 ,零 件加工方法如下: (1)P 面以及内槽两侧面以及 R 面: 表面粗糙度 Ra=6.3,公差等级为 IT11,粗铣半 精铣。 (2)S 面:表面粗糙度 Ra=6.3,公差等级为 IT11,粗铣半精铣。 (3)Q 面以及 R 面对应的后面及对应右面:表面粗糙度 Ra=6.3,公差等级为 IT11,粗 铣半精铣。 (4)钻底面 P 上 7 个深 16mm5 底孔、1 个深 11mm5 底孔、以及 2 个 3 油孔并分 别攻丝:表面粗糙度 Ra=6.3,公差等级为 IT11,钻-攻丝。 (5)钻顶面 Q 上 6H9-3 阶梯孔下部的 3 油孔,扩、铰 6H9 孔和钻铣槽时的 8 进刀孔:表面粗糙度 Ra=3.2,公差等级为 IT7IT10,钻-扩铰 (6)钻正面 R 上 4 孔至 3.7、铰孔至 4:表面粗糙度 Ra=3.2,公差等级为 IT7IT10。 钻-铰 (7)钻 S 面上两个深 15mm 的 M6 孔以及 1 个深 20mm 的 M6 孔并攻丝: 表面粗糙度 Ra=6.3,公差等级为 IT11。钻-攻丝。 (8)钻 T 面 12 孔至 11.7 铰孔至 12:表面粗糙度 Ra=3.2,公差等级为 IT7IT10,钻-铰。 2.2 前刀架拖板零件的机械加工工艺规程 2.2.1 工艺规程的作用 工艺规程是规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。工艺规程 的作用是: (1) 工艺规程指导生产的主要技术文件; (2) 工艺规程是生产组织和生产管理工作的依据; (3) 工艺规程是新建、扩建或改建机械制造厂的主要技术资料。 因此,零件的机械加工工艺规程是每个机械制造厂或加工车间必不可少的技术文 件。生产前用它做生产的准备,生产中用它做生产的指挥,生产后用它做生产的检验。 工厂或车间的每个工人、技术人员和干部都必须按照工艺规程进行生产,以确保产品 6 质量,提高生产率,降低成本和安全生产。零件的机械加工工艺规程作用重大,必须 认真做好。 2.2.2 生产类型的确定 根据零件的生产纲领来确定生产类型。生产类型将直接影响工艺规程的内容和生 产的组织形式。前刀架拖板零件的生产纲领 N=10000 件/年,应属大批生产。因此,工 件的耐用性好,毛坯多用铸件,精度一般,加工余量中等,多采用普通数控机床、专 用夹具(加工精度基本由其保证)等,并且工艺规程要详细、规范。 2.3 前刀架拖板零件加工工艺过程的设计 2.3.1 定位基准的选择 正确选择定位基准是设计工艺过程的一项重要内容。在最初的工序中只能选择未 加工过的毛坯面为定位基准,称为粗基准,用加工过的表面作定位基准称为精基准。 在加工过程中,必须相应的以一个或几个面为依据来加工其他表面,以达到零件图上 的要求。所以在机械加工中要确定正确的定位基准。 前刀架拖板零件粗基准的选择主要遵循粗基准选择的一般原则。粗基准的选择将 会影响各加工面的余量分配和位置精度。该零件工艺过程是以前刀架拖板毛胚的 Q 表 面为加工的粗基准,首先以毛坯的 Q 表面为基准来铣削 P 平面,然后用加工过的平面 为精基准加工其他工序,保证了前刀架拖板零件各平面的加工余量均匀。粗基准最好 只使用一次,不要重复使用,以免产生较大的位置误差。 选择精基准应考虑保证加工精度和装夹准确、方便。本工艺过程精基准的选择主 要考虑了以下几个方面: (1)由于是铸件毛胚,选择定位基准时主要是选择面积较大,精度较高的 P 面作 为定位基准。 (2)当工件以某一组精基准来定位可方便的加工其他表面时,就尽可能的在多数 工序中选择这组基准来定位,即“基准统一”的原则,这样的好处是避免了因基准转 换过多带来的误差,有利于保证其相互位置精度。 (3)选择零件图上的设计基准来作为加工的精基准,以便消除基准不重合误差, 即所谓的“基准重合”原则。这样可以减少由于定位不准确引起的加工误差。 2.3.2 加工顺序的安排 一般来说,零件的加工顺序可划分为粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段以 及光整加工阶段,并依次进行。前刀架拖板的加工表面除了自身的加工精度外,还有 位置精度要求。为了达到这些要求,工件的各个加工面的加工顺序就不能随意安排, 必须遵照一定的原则。即“先粗后精、先主后次、先面后孔、先基准后其它” 。 7 (1)作为基准的表面应先加工,因为后续工序中要以它作为定位基准,即“先基 准后其它”的原则。本文的工艺过程中,前刀架拖板 Q 面和 P 平面要作为基本的定位 基准,故安排其先加工,以保证后续工序的加工精度。 (2)精基准加工完毕后,应对主要加工表面及关键孔进行粗加工、半精加工和精 加工。主要表面的精加工一般放在最后阶段进行,以免受到其它的工序影响。次要表 面的加工可穿插在主要表面及关键孔加工工序之间进行,即按照“先粗后精、先主后 次”的原则。 2.3.3 前刀架拖板加工工艺过程的确定 综合以上的分析,制订两套工艺过程如下: 第一套:铸造毛坯;以 Q 面为粗基准,铣 P 面以及内槽两侧面以及 R 面,然后铣 S 面; 翻转零件以 P 面为精基准铣加工 Q 面以、R 面对应的后面及对应右面,钻底面 P 上 7 个深 16mm5 底孔、1 个深 11mm5 底孔、以及 2 个 3 油孔并分别攻丝,钻顶面 Q 上 6H9-3 阶梯孔下部的 3 油孔,扩、铰 6H9 孔和钻铣槽时的 8 进刀孔,钻 正面 R 上 4 孔至 3.7、铰孔至 4 钻 S 面上两个深 15mm 的 M6 孔以及 1 个深 20mm 的 M6 孔并攻丝,最后钻 T 面 12 孔至 11.7 铰孔至 12。去毛刺,检测。 第二套:铸造毛坯;粗铣、半精铣 Q 面及左、右端面;翻转零件以 Q 面为精基准, 铣 P 面及前后端面,并且铣出沟槽。钻底面 P 上 7 个深 16mm5 底孔、1 个深 11mm5 底孔、以及 2 个 3 油孔并分别攻丝,钻顶面 Q 上 6H9-3 阶梯孔下部的 3 油孔, 扩、铰 6H9 孔和钻铣槽时的 8 进刀孔,钻正面 R 上 4 孔至 3.7、铰孔至 4 钻 S 面上两个深 15mm 的 M6 孔以及 1 个深 20mm 的 M6 孔并攻丝,最后钻 T 面 12 孔至 11.7 铰孔至 12,去毛刺,检测。 第二套的工艺方案加工平面的顺序有区别与第一套,但是不易保证 B 面与 C 面得 垂直度要求,并且设计基准与定位基准不重合,误差较大所以应使用第一套方案。 2.4 工序设计 工序设计的内容是为某一工序选择机床和工装设备,确定进给量,背吃刀量 (切削深度)和切削速度等切削用量,同时选择刀具,量具等设备,以高效、高质量 的完成本道工序。 2.4.1 工时定额的计算 T=(365-3-3-522)860/10000=12.24(min) 2.4.2 机床的选择 选择机床要遵循一定的原则。机床的加工范围应与零件的外轮廓尺寸相适应;机 床的精度应与工序要求的精度相适应;机床的生产率应与零件的生产类型相适应。本 文中零件生产纲领为 10000 件/年,属于大批量生产,零件的加工精度比较高的工序一 8 般采用专用机床,大部分工序采用通用机床。 2.4.3 工艺装备的选择 在单件小批量生产中,应尽量采用通用夹具和组合夹具,而在大批量生产中则应 根据工序的加工要求自行设计制造专用夹具。因为拖板零件形状不规则,在加工中主 要采用专用夹具。量具的选择主要是根据生产类型和要求检验的精度来确定的。对拖 板的检测可用游标卡尺,塞规进行检测,如零件的长、宽、高等就可以用游标卡尺进 行检测,检测通孔可用塞规进行测量。刀具的选择主要取决于所采用的加工方法、加 工表面的尺寸、工件的材料、所要求的加工精度和表面粗糙度、生产效率以及经济性 等。在对拖板的加工中的刀具均采用 SANDVIK 提供的刀具样本,其刀具质量好,刚度、 加工精度完全能满足要求。 2.4.4 加工余量及工序尺寸的确定 为了保证零件图上某平面的精度和表面粗糙度值,需要从其毛坯面上切除全部多 余的金属层,这一金属层的总厚度叫做该表面的加工总余量。工件加工余量的大小将 直接影响工件的加工质量、生产率和经济性。例如加工余量很小时,不易去掉上道工 序所遗留下来的表面缺陷及表面的相互位置误差而造成废品;加工余量太大时,会造 成加工工时和材料的浪费,甚至因余量过大而引起很大的切削力和切削热,使工件变 形,影响加工质量。目前,确定加工余量的方法一般有两种,一是靠经验,另一种是 查阅有关的手册来确定。零件的工序尺寸按照“入体原则”从后向前,根据确定的加 工余量即可计算得出。 2.4.5 具体工序计算 1. 铣 P 面以及内槽两侧面以及 R 面 I、粗铣 P 面以及内槽两侧面以及 R 面 所选刀具为高速钢镶齿圆柱铣刀,根据切削用量简明手册选用刀具直径为 15 的 立铣刀 切削用量及基本时间的确定 (1)ap=1.5mm,走刀次数 m=1。 (2)进给量 f= 0.8mm/r。 (3)确定切削速度 根据切削用量简明手册表查取:Vc= dnc/1000=31.79m/min。 综上,此工步的切削用量为:ap=1.5mm ,f =0.8mm/r,n =425r/min,Vc=20m/min。 (3)计算基本工时: T=L/(fn)=(l+y+)/(fn) =5.28min。 .半精铣 P 面以及内槽两侧面以及 R 面 9 (1)选择刀具:高速钢镶齿圆柱铣刀,选用刀具直径为 15 的立铣刀 (2)确定切削用量 (a)确定背吃刀量 半精铣 P 面以及内槽两侧面以及 R 面,加工余量为 0.5mm,一次走刀,则 ap=0.5mm。 (b)确定进给量 由切削用量简明手册HT200,ap=0.5mm 选 f=1.03.0。再由机械制造工 艺设计简明手册查取 f =2mm/r。 (c)确定切削速度 Vc: =278r/mindvcn/10 查(机械制造工艺设计简明手册取机床转速 nc=382r/min,则实际切削速 度 Vc= dnc/1000=18m/min。 综上,此工步的切削用量为:a =0.5mm,f =2.0, n =382r/min, Vc=18m/min。 (3)计算基本工时: T=L/(fn)=(l+y+)/(fn) =2.24min。 2. 铣削 S 面 I.粗铣 S 面 本工序为粗铣,所选刀具高速钢镶齿圆柱铣刀,选用刀具直径为 15 的立铣刀。 切削用量及基本时间的确定 (1)ap=1.5mm,走刀次数 m=1。 (2)进给量 f= 0.8mm/r。 (3)确定切削速度 根据切削用量简明手册得 =380r/mindvcn/10 查机械制造工艺设计简明手册表选择与 380r/min 相近似的机床转速 nc=420r/min,则实际切削速度 Vc= dnc/1000=21m/min。 综上,此工步的切削用量为:a =1.5mm,f =0.8mm/r,n =420r/min,Vc=21m/min。 (3)计算基本工时: T=L/(fn)=(l+y+)/(fn) =0.7min。 .半精铣 S 面 (1)选择刀具:所选刀具高速钢镶齿圆柱铣刀,选用刀具直径为 15 的立铣刀 (2)确定切削用量 (a)确定背吃刀量 半精车外圆,加工余量为 0.5mm,一次走刀,则 ap=0.5mm。 (b)确定进给量 由切削用量简明手册HT200,ap=0.5mm,查 f=0.21.0。再由机械制造 工艺设计简明手册查取 f =0.4mm/r。 (c)确定切削速度 Vc: 根据切削用量简明手册: =360r/mindvcn/10 查(机械制造工艺设计简明手册选取机床转速 nc=392r/min,则实际切削 速度 Vc= dnc/1000=19m/min。 综上,此工步的切削用量为:a =0.5mm,f =0.4, n =392r/min, 10 Vc=19m/min。 (3)计算基本工时: T=L/(fn)=(l+y+)/(fn)= 1.33min。 3. 铣削 Q 面以及 R 面对应的后面及对应右面 I.粗铣 Q 面以及 R 面对应的后面及对应右面 本工序为粗铣,所选刀具:高速钢镶齿圆柱铣刀,选用刀具直径为 15 的立铣刀。 切削用量及基本时间的确定 (1)ap=1.5mm,走刀次数 m=1。 (2)进给量 f= 0.8mm/r。 (3)确定切削速度 查切削用量简明手册: =400r/min。查机械制造工艺设计简dvcn/10 明手册取机床转速 nc=424r/min,则实际切削速度 Vc= dnc/1000=20m/min。 综上,此工步的切削用量为:a =1.5mm,f =0.8mm/r,n =424r/min,Vc=20m/min。 (4)计算基本工时: T=L/(fn)=(l+y+)/(fn) =2.04min。 . 半精铣 Q 面以及 R 面对应的后面及对应右面 (1)选择刀具:高速钢镶齿圆柱铣刀,选用刀具直径为 15 的立铣刀 (2)确定切削用量 (a)确定背吃刀量 加工余量为 0.5mm,一次走刀,则 ap=0.5mm。 (b)确定进给量 由切削用量简明手册HT200, ap=0.5mm,取 f=0.4。 (c)确定切削速度 Vc: 根据切削用量简明手册查 =375r/mindvcn/10 查机械制造工艺设计简明手册选机床转速 nc=392r/min,则实际切削速度 Vc= dnc/1000=18m/min。 综上,此工步的切削用量为:a =0.5mm,f =0.4, n =392r/min, Vc=18m/min。 (3)计算基本工时: T=L/(fn)=(l+y+)/(fn)=2.64min。 4. 钻孔底面孔 I.钻 7- 5mm (1)选则刀具 直径为 5mm 的标准直柄麻花钻 (2)确定刀具磨钝标准及寿命 查切削用量简明手册表 2.12 钻头、扩孔钻和铰刀的磨钝标准及寿命可知: 钻头磨钝标准为后刀面最大磨损限度 1.0mm,寿命 75min。 (3)计算切削用量 切削深度 2.5Pam 进给量 查切削用量简明手册表选择 。0.3/fmr 11 计算切削速度 查切削用量简明手册表取 13/min 所以切削速度为: 82(/min)10cndv (4)计算基本工时 查切削用量简明手册表,钻孔过程分 7 次进给完成,则基本工时为:0.68(in)lytnf (5)验算机床功率 查切削用量简明手册表 2.32 钻孔时轴向力、扭矩及功率的计算公式可知:轴 向 力 0zFyfCdfk 扭矩 zMc 功率 03 cvPd 公式中的系数和指数: 、 、 、 、 、42FC1.Fz.8Fy0.26MC.0Mz.8My 查切削用量简明手册表 1.29-1 1.8Fk 查切削用量简明手册表 2.33 加工条件改变时钻孔轴向力及扭矩的修正系数: 、 、 、.3xFk.0 xMk.9hF.7h 则 1.0.8042651.309243.()zFyfCdf N2.0. .8761.zMck m 0 71.3.9()6cvPkwd 根据 Z3025 床机床说明书,机床功率足够,可以正常加工。 、钻 1- 5mm (1)选则刀具 直径为 5mm 的标准直柄麻花钻。 (2)计算切削用量 切削深度 2.5Pam 进给量 查切削用量简明手册表选择 。0.3/fmr 计算切削速度 查切削用量简明手册表取 1in 12 所以切削速度为: 82(/min)10cndv (3)计算基本工时 查切削用量简明手册表,钻孔过程分 1 次进给完成,则基本工时为:0.74(in)lytnf 5. 钻上面两孔 I 钻 3mm 孔 (1)选则刀具 直径为 3mm 的标准直柄麻花钻。 (2)计算切削用量 切削深度 1.5Pam 进给量 查切削用量简明手册表选择 。0.2/fmr 计算切削速度 查切削用量简明手册表取 1in 所以切削速度为: 168(/in)0cndv (3)计算基本工时 查切削用量简明手册表,钻孔过程分 1 次进给完成,则基本工时为:0.64(min)lytnf .扩 6mm 的孔 (1)选则刀具 直径为 6mm 的标准直柄扩孔钻。 (2)计算切削用量 切削深度 1.5Pa 进给量 查切削用量简明手册表选择 。0.9/fmr 计算切削速度 查切削用量简明手册表取 1in 所以切削速度为: 539(/in)10cndv (3)计算基本工时 查切削用量简明手册表,钻孔过程分 1 次进给完成,则基本工时为:0.25(min)lytnf .铰 6mm 的孔 (1)选则刀具 直径为 6mm 的标准铰刀。 13 (2)计算切削用量 切削深度 0.1Pam 进给量 查切削用量简明手册表选择 。1.0/fmr 计算切削速度 查切削用量简明手册表取 6in 所以切削速度为: 318(/in)0cndv (3)计算基本工时 查切削用量简明手册表,钻孔过程分 1 次进给完成,则基本工时为:0.46(min)lytnf 钻 8mm 的孔 (1)选则刀具 直径为 8mm 的标准直柄麻花钻。 (2)计算切削用量 切削深度 4.0Pa 进给量 查切削用量简明手册表选择 。0.4/fmr 计算切削速度 查切削用量简明手册表取 2in 所以切削速度为: 796(/in)10cndv (3)计算基本工时 查切削用量简明手册表,钻孔过程分 1 次进给完成,则基本工时为:0.53(min)lytnf 6. 钻 R 面上孔 .钻 3.7mm 的孔 (1)选则刀具 直径为 3.7mm 的标准直柄麻花钻。 (2)计算切削用量 切削深度 1.85Pam 进给量 查切削用量简明手册表选择 。0.2/fmr 计算切削速度 查切削用量简明手册表取 13in 所以切削速度为: 19(/in)0cndv (3)计算基本工时 查切削用量简明手册表,钻孔过程分 1 次进给完成,则基本工时为: 14 0.41(min)lytnf .铰 4.0mm 的孔 (1)选则刀具 直径为 4mm 的标准铰刀。 (2)计算切削用量 切削深度 0.15Pa 进给量 查切削用量简明手册表选择 。0.6/fmr 计算切削速度 查切削用量简明手册表取 13in 所以切削速度为: 1035(/in)cndv (3)计算基本工时 查切削用量简明手册表,钻孔过程分 1 次进给完成,则基本工时为:0.142(min)lytnf 7. 钻 S 面上的孔 .钻 2- 5mm 的孔 (1)选则刀具 直径为 5mm 的标准直柄麻花钻。 (2)计算切削用量 切削深度 2.5Pam 进给量 查切削用量简明手册表选择 。0.4/fmr 计算切削速度 查切削用量简明手册表取 13in 所以切削速度为: 82(/in)10cndv (3)计算基本工时 查切削用量简明手册表,钻孔过程分 1 次进给完成,则基本工时为:0.132(min)lytnf .钻 1- 15mm 的孔 (1)选则刀具 直径为 5mm 的标准直柄麻花钻。 (2)计算切削用量 切削深度 2.5Pam 进给量 查切削用量简明手册表选择 。0.3/fmr 15 计算切削速度 查切削用量简明手册表取 13/min 所以切削速度为: 82(/min)10cndv (3)计算基本工时 查切削用量简明手册表,钻孔过程分 1 次进给完成,则基本工时为:0.12(in)lytnf 攻 2-M6 螺纹 攻 1-M6 螺纹 8. 钻 T 面上的孔 . 钻 11.7mm 的孔 (1)选则刀具 直径为 11.7mm 的标准直柄麻花钻。 (2)计算切削用量 切削深度 5.8Pam 进给量 查切削用量简明手册表选择 。0.5/fmr 计算切削速度 查切削用量简明手册表取 13in 所以切削速度为: 354(/in)10cndv (3)计算基本工时 查切削用量简明手册表,钻孔过程分 1 次进给完成,则基本工时为:0.8(min)lytnf . 铰 12mm 的孔 (1)选则刀具 直径为 12mm 的标准铰刀。 (2)计算切削用量 切削深度 0.15Pam 进给量 查切削用量简明手册表选择 。0.8/fmr 计算切削速度 查切削用量简明手册表取 13in 所以切削速度为: 345(/in)10cndv (3)计算基本工时 查切削用量简明手册表,钻孔过程分 1 次进给完成,则基本工时为: 16 0.56(min)lytnf 17 第三章 前刀架拖板翻转式钻模夹具设计 3.1 夹具的设计要求 设计夹具,首先要仔细分析加工零件的技术要求,运用夹具设计的基本原理和方 法,拟定夹具设计方案;在满足加工精度的条件下,合理的进行安装、定位、夹紧; 在完成夹具草图后,进一步考虑零件间的连接关系和螺钉、螺母、定位销等的固定方 式,设计合理的结构实现个零部件间的相对运动;根据零件的使用要求,选择相应的 材料。 完成钻床夹具的所有设计后,用 AutoCAD 进行二位图形的绘制,首先画装配图, 然后从装配图上拆画零件图,标注相关尺寸及技术要求,最后进行论文撰写、整理、 修改完成该毕业设计。 本例中夹具的设计任务是:前刀架拖板翻转式钻模夹具设计 3.2 定位方案和定位元件 18 图 3-1 定位夹紧方式简单示意图 本夹具用于钻销零件所需的的孔和。由于被加工孔与零件底面有相对位置度要求, 应以底面为基准,限制其自由度。工件装到夹具上后,由定位销使其完全定位,然后 用两个联动压板同时将工件夹紧。 安装工件时,松开两螺母,将两压板抬起,将工件固定到在定位销上,落下压板, 拧螺母,使两压板压紧工件,便可使工件加紧。夹具以夹具体的一面及定位键在铣床 工作台上定位,并用螺栓拧紧。本夹具使用联动压板,可使四个夹紧点同时均匀受力, 而且操作方便。 本夹具设计为加工零件的上、下两侧孔。当一侧的孔加工完成,翻转夹具体实现 另一侧孔的加工。这种设计减少了对零件的多次装夹,提高了加工效率。 3.3 定位误差分析 工件在夹具中的定位误差 DW=DB+jw()()min0.30.6()jwxjygjTXm 又 DB=0 (基准不重合误差), DW=0+0.06=0.06 故工件在夹具中的定位误差符合加工要求。 19 图 3-2 定位误差分析示意图 3.3.1 定位误差的计算 该夹具以一销定位,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。 gwj 与机床夹具有关的加工误差 ,一般可用下式表示:j MjWDAZWj 由参考文献5可得: 销的定位误差 :11minDd 12min2min.DdDdJWarctgL 其中: ,10.52D20 ,d.3d , minmin4 .6DWm .02J 夹紧误差 : cos)(inaxyj 其中接触变形位移值: 20 1 ()(9.62nHBZyRaZkNcl 查5表 1215 有 。 104,0.6,.42,0.7RazHBKCncos.8jym 磨损造成的加工误差: 通常不超过Mjm5. 夹具相对刀具位置误差: 取AD. 误差总和: 0.53jw 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。 3.3.2 夹紧力计算 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: FKW 安全系数 K 可按下式计算有: 6543210 式中: 为各种因素的安全系数,查参考文献5表 可得: 6 12.01.301.56CK 12522.3P .f 所以有: 193.08()KCWFN 76P 5.()Kf 螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有: )(210 tgtQLWz 式中参数由参考文献5可查得: 21 6.2.76zr90105229 螺旋夹紧力: 048()WN 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: 163 图 4.1 受力简图 由表 得:原动力计算公式 261001KLWl 即: 0478.23.932.75()KWLNl 由上述计算易得: K 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。 3.3.3 夹紧机构的设计 采用螺旋直接夹紧或与其他元件组合实现夹紧工件的机构,统称螺旋夹紧机构。 由于这类夹紧机构简单,夹紧可靠,通用性大,故在机床夹具中得到广泛运用。它的 主要缺点是夹紧和松开工件时比较费力。 本夹具采用移动压板进行夹紧,同时保证了夹紧可靠和动作迅速的要求。同时, 由于移动压板标准件,可直接购买,降低了夹具的制造成本。 夹紧力的计算 22 单个螺旋夹紧时产生的夹紧力按下列计算: )(210tgrtQLWz 式中: W0单个螺旋夹紧产生的夹紧力 (N ) ; Q 原始作用力 (N ) ; L作用力臂(mm) ; 螺杆端部与工件间的当量摩擦半径(mm ) ,其值视螺杆端部的结r 构形式而定,参见机床夹具设计手册第三版表 1-2-20; 螺杆端部与工件间的摩擦角() ;1 螺纹中径之半(mm) ;zr 螺旋升角 () ,参见机床夹具设计手册 第三版表 1-2-21; 螺旋副的当量摩擦角 () , 式中 为螺旋副的摩擦角() ,2 2 为螺纹牙型半角() ,参见机床夹具设计手册第三版表 1-2-22。 3.4 钻套、衬套、钻模板设计与选用 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。 23 图 6.1 可换钻套 表 d D D1 H t 基本 极限 偏差 F7 基本 极限 偏差 D6 01 3 +0.010 +0.004 6 11.8 4 7 1.82.6 5 8 6 9 - 2.63 +0.016 +0.006 33.3 6 +0.016 +0.008 9 3.34 7 10 45 8 11 8 12 16 56 +0.022 +0.010 10 +0.019 +0.010 13 68 12 15 10 16 20 810 +0.028 +0.013 15 18 1012 18 +0.023 +0.012 22 12 20 25 1215 22 26 0.008 1518 +0.034 +0.016 26 30 16 28 36 1822 30 +0.028 +0.015 34 2226 35 39 20 36 HT 200 2630 +0.041 +0.020 42 46 3035 48 +0.033 +0.017 52 25 HT200 56 3542 +0.050 +0.025 55 +0.039 59 30 56 67 0.012 24 4248 62 66 4850 70 +0.020 74 0.040 3.5 确定夹具体结构尺寸和总体结构 夹具体:夹具的定位、引导、夹紧装置装在夹具体上,使其成为一体,并能正确 的安装在机床上。夹具体是将夹具上的各种装置和元件连接成一个整体的最大最复杂 的基础件。夹具体的形状和尺寸取决于夹具上各种装置的布置以及夹具与机床的连接, 而且在零件的加工过程中,夹具还要承受夹紧力、切削力以及由此产生的冲击和振动, 因此夹具体必须具有必要的强度和刚度。切削加工过程中产生的切屑有一部分还会落 在夹具体上,切屑积聚过多将影响工件的可靠的定位和夹紧,因此设计夹具体时,必 须考虑结构应便于排屑。此外,夹具体结构的工艺性、经济性以及操作和装拆的便捷 性等,在设计时也应加以考虑。 夹具体设计的基本要求 (1)应有适当的精度和尺寸稳定性 夹具体上的重要表面,如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表面以及 夹具体的安装基面,应有适当的尺寸精度和形状精度,它们之间应有适当的位置精度。 为使夹具体的尺寸保持稳定,铸造夹具体要进行时效处理,焊接和锻造夹具体要进 行退火处理。 (2)应有足够的强度和刚度 为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变形和振 动,夹具体应有足够的壁厚,刚性不足处可适当增设加强筋。 (3)应有良好的结构工艺性和使用性 夹具体一般外形尺寸较大,结构比较复杂,而且各表
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