杠杆(二)机械加工工艺及其钻φ10孔的工装夹具设计
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外文文献原文The machining process and fixture is introduced1.1 machining process definition Machining process is to point to by machining methods to change the shape of the blank, size, and the relative position and properties, make it become the finished product or the whole process of semi-finished products. Machining process directly determine part and the quality of the products and the cost of the product performance, the production cycle, there are great influence, the whole process is an important part of the process. 1.2 the composition of the machining process Composition machining process is the basic unit of the process. Process is installed, Labour, work by step and go up of the sword. (1) process is to point to a or a group of workers in a work, the same or at the same time for the continuous finish by several that part of the process. Process is to develop work quota, equipped with workers and machine tool equipment, arrange work plan and conduct quality inspection of basic unit. (2) is the installation work after a fixture that part of the complete process. (3) when application inversion (or shift) processing of machine tools (or fixture) in a processing clamping, workpiece (or tool) relative to machine tools to go through several position in processing, in every work position finished that part of the process, called work station. The progressive process can reduce the number of clamping, reduce the clamping error and raise productivity. (4) work step is processing cutting tool and surface in cutting dosages (refers to only spindle speed and feed) are unchanged under the situation of that part of the complete process technology. in a work in step, if to cut off metal layer is very thick, can divide a few times each cutting a cutting, is called a walk the knife. 1.3 the machining process planning definition Provisions products or components manufacturing process and operation method of process documents, called the technical process, it is the enterprise production guiding technical document. 1.4 the machining process planning role and content 1.4.1 machining process planning of the main role (1) the machining process planning is the main basis of production preparation work. According to it to organize the supply of raw materials and blank, machine tool, the special craft equipment adjusted design and manufacturing, prepare production work plan, the deployment of labor, and production cost, etc. (2) the machining process planning and organization production, or to the plan scheduling basis. It can make the product in the schedule and the corresponding scheduling plan, and can do it each working procedure, make scientific cohesion production equilibrium, smooth, high yield, high and low consumption. (3) the machining process planning is the new factory of basic technical documents. According to it and production program, and to determine the amount and type of machine tool, the factory area, machine tools layout, and the type of work of production workers, grades, and quantity, and the auxiliary departments arrangement. 1.4.2 mechanical processing procedure including content Machining process card and machining process card, is two main process documents. Machining process card, is that in parts processing process process documents. In single or small batch production, machining process card to direct production, process card for all projects are detailed. Mechanical processing process card for each working procedure is formulated to directly, the detailed guidance for the production workers, more for mass production and mass production of the parts of the important parts. 1.5 make the machining process planning of the principles and steps In certain production conditions, with minimal labor consumption and the lowest cost, is planned for the drawings of the request processing parts, is to make the machining process planning basic principles. Make the machining process planning of the procedure is as follows: (1) according to the production of parts production type; decision program (2) analysis parts processing technology; (3) choose the type of blank and manufacturing methods; (4) the draft process; (5) process design; 2. prepare process documents. Second, clamp design 2.1 the concept and composition. Fixture In the machine tool used by the jacket clip process equipment called machine tool fixtures. Fixture is mechanical processing indispensable component in the machine tool technology to speed, efficient, precision, composite, intelligent, environmental protection direction drive, the fixture technology is high precision, high efficiency, module toward, combination, general motors, and economic development direction. By positioning components, machine tool fixtures clamping device to the sword, and guide components, connections with concrete, other components, device or components. Positioning components, clamping device and clip concrete is the basic component of fixture. 2.2 the type of fixture and function According to the application range of the fixture classification have general fixture, special jig, group clamps, modular fixture, etc.; According to the power source of the clamping fixture classification have manual fixture, pneumatic fixture, hydraulic clamp, electric fixture, magnetic fixture, vacuum clamp, cutting force and the centrifugal force fixture, etc. The key role of the machine tool fixtures for: (1) the processing accuracy and easy assurance that a group of workpiece machining precision of the stability; (2) the assistant time shorten, improve labor productivity, reduce production cost; (3) to reduce the operating intensity, lowering the technical requirements of the workers; (4) to expand the scope of machine tools, machine can realize process; (5) reduce production preparation time, shorten new product production cycle. 2.3 the orientation and clamping fixture Positioning refers to make work in machine or occupies the correct position of fixture process. Clamping workpiece is to point to to secure its position, to make the work in the machining process keep constant operation position positioning. The fixture in positioning of the usually have the following four conditions: complete orientation, part of the orientation, owe orientation, repeat positioning. In the clamping fixture workpiece is by the fixture clamping device finish. Clamping device by power device and usually clamping organization composed of two. The typical clamping institutions are inclined wedge clamp institutions, spiral clamping institutions, circular eccentric clamping institutions, centering clamping institutions, hinge clamping institutions, linkage clamping institutions, etc. Clamping power device has a pneumatic clamping device, hydraulic clamping device, electromagnetic clamping device, vacuum clamp device etc. 外文文献中文翻译机械加工工艺及夹具介绍1.1 机械加工工艺过程的定义机械加工工艺过程是指用机械加工方法改变毛坯的形状,尺寸,相对位置和性质等,使其成为成品或半成品的全过程。机械加工工艺过程直接决定零件及产品的质量和性能,对产品的成本、生产周期都有较大的影响,是整个工艺过程的重要组成部分。1.2 机械加工工艺过程的组成组成机械加工工艺过程的基本单元是工序。工序又是由安装、工位、工步及走刀组成的。 工序是指一个或一组工人,在一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。工序是制定劳动定额、配备工人及机床设备、安排作业计划和进行质量检验的基本单元。 安装是工件经一次装夹后所完成的那一部分工序。 当应用转位(或移位)加工的机床(或夹具)进行加工时,在一次装夹中,工件(或刀具)相对于机床要经过几个位置依次进行加工,在每一个工作位置上所完成的那一部分工序,称为工位。采用多工位加工可以减少装夹的次数,减少装夹误差,提高生产率。 工步是加工表面在切削刀具和切削用量(仅指主轴转速和进给量)都不变的情况下所完成的那一部分工艺过程。 在一个工步中,如果要切掉的金属层很厚,可分几次切削,每切削一次就称为一次走刀。1.3 机械加工工艺规程的定义规定产品或零部件制造过程和操作方法等的工艺文件,称为工艺规程,它是企业生产中的指导性技术文件。1.4 机械加工工艺规程的作用及内容1.4.1机械加工工艺规程的主要作用机械加工工艺规程是生产准备工作的主要依据。根据它来组织原材料和毛坯的供应,进行机床调整,专用工艺装备的设计与制造,编制生产作业计划,调配劳动力,以及进行生产成本核算等。机械加工工艺规程也是组织生产、进行计划调度的依据。有了它就可以制定生产产品的进度计划和相应的调度计划,并能做到各工序科学地衔接,使生产均衡、顺利,实现优质、高产和低消耗。机械加工工艺规程是新建工厂的基本技术文件。根据它和生产纲领,才能确定所需机床的种类和数量、工厂的面积、机床的平面布置、生产工人的工种、等级和数量、以及各辅助部门的安排等。1.4.2机械加工工艺规程包括的内容机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片,是两个主要的工艺文件。机械加工工艺过程卡片,是说明零件加工工艺过程的工艺文件。在单件、小批量生产中,以机械加工工艺过程卡片指导生产,过程卡的各个项目编制较为详细。机械加工工序卡片是为每个工序详细制定的,用于直接指导工人进行生产,多用于大批量生产的零件和成批生产中的重要零件。1.5 制订机械加工工艺规程的原则及步骤在一定的生产条件下,以最少的劳动消耗和最低的费用,按计划加工出符合图纸要求的零件,是制订机械加工工艺规程的基本原则。制订机械加工工艺规程的步骤如下:根据零件的生产纲领决定生产类型;分析零件加工的工艺性;选择毛坯的种类和制造方法;拟订工艺过程;工序设计;编制工艺文件。二、夹具设计2.1 夹具的概念及组成在机床上装夹工件所使用的工艺装备称为机床夹具。夹具是机械加工不可缺少的部件,在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下,夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。机床夹具由定位元件、夹紧装置、对刀及导引元件、连接元件、夹具体、其他装置或元件组成。定位元件、夹紧装置和夹具体是夹具的基本组成部分。2.2 夹具的类型及作用按夹具的应用范围分类有通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹具等;按夹具上的动力源分类有手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具、切削力及离心力夹具等。机床夹具的主要作用为:易于保证加工精度,并使一批工件的加工精度稳定;缩短辅助时间,提高劳动生产率,降低生产成本;减轻工人操作强度,降低对工人的技术要求;扩大机床的工艺范围,实现一机多能;减少生产准备时间,缩短新产品试制周期。2.3 夹具的定位和夹紧定位是指确定工件在机床或夹具中占有正确位置的过程。夹紧是指工件定位后将其固定,使工件在加工过程中保持定位位置不变的操作。工件在夹具中的定位通常有以下四种情况:完全定位、部分定位、欠定位、重复定位。工件在夹具中的夹紧是由夹具的夹紧装置完成的。夹紧装置通常由动力装置和夹紧机构两大部分组成。典型的夹紧机构有斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、圆偏心夹紧机构、定心夹紧机构、铰链夹紧机构、联动夹紧机构等。夹紧动力装置有气动夹紧装置、液压夹紧装置、电磁夹紧装置、真空夹紧装置等。7辽宁工程技术大学机械加工工序卡片产品型号零件图号A3产品名称零件名称杠杆共1页第1页车间工序号工序名材料牌号9钻、铰10孔QT45-5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立式钻床Z5251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/s准终单件68.8097工步号工步内容工艺装备主轴转速rmin-1切削速度mmin-1进给量mm/r背吃刀量进给次数工步工时/s机动辅助描图1钻孔至9.8139.963mm、Ra12.5m莫氏锥柄麻花钻、游标卡尺39212.30.19.8126.94.0352铰孔至10.013-10.049mm、 Ra3.2m锥柄机用铰刀、内径千分尺1404.3960.40.2129.44.41描校34底图号5装订号设计(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辽宁工程技术大学机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号A3产品名称零件名称杠杆共1页第1页材料牌号QT45-5毛坯种类铸件毛坯外形尺寸每坏件数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序时间准终单件1粗铣20H7、8H7半精铣20H7、8H7的端面半精铣两端面至29.8-30.2mm、 Ra3.2m立式铣床X51高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具127.26s2粗扩-精扩-铰20H7孔立式钻床Z525麻花钻、扩孔钻、绞刀、游标卡尺、塞规、专用夹具91.48s3粗铣两8H7孔之间的表面立式铣床X51高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具69.38s4粗铣-半精铣8F9孔的外端面立式铣床X51高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具19.75s5检验描图6粗铣10孔上端面粗铣10孔上端面至48.5mm、 Ra12.5m立式铣床X51高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具18s韩冲7粗铣缺口粗铣缺口至8mm立式铣床X51高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具13.37s描校8钻、铰8H7孔钻、铰8mm孔至8.015-8mm 、Ra1.6m立式钻床Z525直柄短麻花钻、卡尺、塞规、专用夹具、绞刀63.99s9钻、铰8F9孔钻、铰8mm孔至、Ra1.6m8.013-8.036mm 立式钻床Z525直柄麻花钻、内径百分尺、塞规、专用夹具、绞刀48.2724s底图号10钻10mm孔Ra12.5m立式钻床Z525直柄麻花钻、内径百分尺、塞规、专用夹具、绞刀15.6s11钻4mm孔直柄麻花钻、内径百分尺、塞规、专用夹具6.51s12攻丝M4螺孔14.03s13去毛刺钳工台平锉14中检塞规、百分表、卡尺等装订号15清洗清洗机16终检塞规、百分表、卡尺等设计日期审核(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29辽宁工程技术大学课程设计辽宁工程技术大学机 械 制 造 技 术 基 础课 程 设 计题 目:杠杆加工工艺及钻10孔夹具设计班级:机械10-5班 姓名: 指导教师: 完成日期:2013年7月1日一、设计题目杠杆加工工艺及钻10孔夹具设计二、原始资料(1) 被加工零件的零件图 1张(2) 生产类型:(中批或大批大量生产)三、上交材料1绘制零件图 1张2毛坯图 1张3编制机械加工工艺过程综合卡片 1套4编制机械加工工艺卡片(仅编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工艺卡片) 1套5绘制夹具装配图(A0或A1) 1张6绘制夹具中1个零件图(A1或A2。装配图出来后,由指导教师为学生指定需绘制的零件图,一般为夹具体)。 1张7编写课程设计说明书(约5000-8000字)。 1份四、进度安排本课程设计要求在3周内完成。1第l2天查资料,熟悉题目阶段。2第37天,完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法和机械加工工艺规程的设计并编制出零件的机械加工工艺卡片。3第810天,完成夹具总体方案设计(画出草图,与指导教师沟通,在其同意的前提下,进行课程设计的下一步)。4第1113天,完成夹具总装图的绘制。5第1415天,零件图的绘制。6第1618天,整理并完成设计说明书的编写。7第19天,完成图纸和说明书的输出打印。8第2021天,答辩五、指导教师评语 该同学在课程设计过程中表现 认真,工艺路线 夹具设计方案 ,说明书及图纸质量 ,综合评定其成绩为 。成 绩: 指导教师日期摘要杠杆起到连接作用,用途十分的广泛。本文主要论述了如何设计杠杆以及其中一个孔的加工。杠杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高,而刚性比较差,形状复杂,容易产生变形,因此在安排工艺过程时,就需要把各主要表面的粗精加工工序分开,并使工序集中。逐步减少加工余量、切削力及内应力的作用,并修正加工后的变形,就能最后达到零件的技术要求。通过该课程设计,将所学理论与生产实践相结合, 锻炼了自己分析问题、解决问题的能力,在这个过程中我独立地分析和解决了零件机械制造的工艺问题,设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备,提高了结构设计能力,为今后的毕业设计及对自己未来将从事的工作进行了一次适应性训练,从而打下了良好的基础。关键词:设计 锻炼Abstract Lever is used when connect something, and it is used wild. This article mainly tell how to design a lever and how to work out a hole. The levers bearing accuracy of the size, shape and location precision accuracy of the requirements are very high, and the rigid linkage relatively poor, the shape complex, prone to deformation, in the process of arrangement when it needs to the surface of the main crude Finishing processes to separate and focus on processes. Gradually reduce cutting force and the role of stress and deformation of the amendment process, will be able to reach parts of the final technical The adoption of the curriculum design, will learn theory and practice of combining production, tempered his analysis, problem-solving abilities, in the process I am an independent analysis and solution of the manufacture of mechanical parts of the problem, design a machine for this fixture A typical technology equipment, improved structural design capability for future graduates to design their own future and will be engaged in the work of an adaptation training, thus laying a good foundation. key words: design exercise目录1.零件图分析81.1零件的功用81.2零件的技术要求81.3审查杠杆的工艺性91.4确定杠杆的生产类型92.确定毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图102.1确定毛坯制造方法102.2确定毛坯尺寸公差和加工余量102.2.1确定毛坯尺寸102.2.2确定毛坯尺寸公差等级和公差112.3 绘制毛坯图123.制定零件工艺路线133.1选择定位基准133.1.1精基准的选择133.1.2粗基准的选择133.2表面加工方法的确定133.3加工阶段的划分153.4工序集中与分散153.5工序顺序的安排153.5.1机械加工工序的安排153.5.2热处理工序及表面处理工序的安排163.5.3辅助工序安排163.6确定工艺路线164工序设计(加工10孔)194.1确定加工方案194.2确定加工余量194.3工序尺寸的基本尺寸及加工等级194.4两次工步计算194.4.1钻孔工步194.4.2铰孔工步205.时间定额的计算215.1两工步时间定额的计算215.1.1钻孔工步215.1.2铰孔工步215.2辅助时间的计算215.3其他时间的计算215.4单件时间tdj的计算226夹具设计236.1问题的提出236.2.1 定位方案设计236.2.2上述方案的比较:236.2.3夹紧力方向的选择。246.2.4夹紧力作用点的选择246.2.5切削力及夹紧力计算246.2.6夹具操作简要说明277.体会与展望288参考文献.301.零件图分析1.1零件的功用本零件为用于某些机械中的杠杆,其功用是传递驱动力。1.2零件的技术要求加工表面尺寸及偏差/mm公差/mm及精度等级表面粗糙度Ra形位公差/mm20孔外端面300.20.43.235孔外端面300.20.43.216孔外端面120.13.210孔上端面48.512.5插槽内表面0.13.28H7孔加工8H71.620H7孔加工20H71.6/ 0.1 AB8F9孔加工8F91.610孔加工1012.5M4螺孔加工M4左端缺口812.5该杠杆形状复杂、结构简单,属于典型的杠杆类零件。为实现传递驱动力的功能,其杠杆各孔与机器有配合要求,因此加工精度要求较高。杠杆左端两臂内表面在工作中需承受较大的冲击载荷,为增强其耐磨性,该表面要求高频淬火处理;为保证装配时有准确的位置,8H7、20H7、8F9三个端面孔有平行度要求,中间孔与两端的孔的平行度为0.1mm。综上所述,该杠杆的各项技术要求制定的较合理,符合该零件在传递驱动力中的功用。1.3审查杠杆的工艺性分析零件图可知,杠杆零件中的8H7、20H7、8F9孔的外端面均要求铣削加工,并在轴向方向上均高于相邻表面,这样既减少了加工面积,又提高了其接触刚度;8H7和20H7孔的端面均为平面,可以防止加工过程中钻头偏离,以保证加工精度;另外,该零件除主要工作表面外,其余表面加工精度较低,不需要高精度机床加工,通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求;而主要工作表面虽然加工精度相对较高,但也可以在正常的生产条件下,采用较经济的方法保质保量的加工出来。由此可见,该零件的工艺性较好。1.4确定杠杆的生产类型零件的生产纲领N=Qm(1+a%)(1+b%)=50001(1+3%)(1+0.5%)=5176件/年查表1-3可知,该杠杆为轻型零件;由此再查表1-4可知,该杠杆的生产类型为大批生产。2.确定毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图2.1确定毛坯制造方法零件材料是QT45-5。零件年产量为中批量,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中的金属模铸造。零件形状复杂,因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近,8H7、8F9三个小孔不铸出,中间20H7大孔铸出。毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。2.2确定毛坯尺寸公差和加工余量2.2.1确定毛坯尺寸分析本零件,所有加工表面Ra1.6,因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量即可加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量/mm说明8H7两孔外端面15mmCT81.25单边余量20H7孔外端面15mmCT81.25单边余量8F7孔外端面6mmCT71.00单边余量10孔上端面48.5mmCT93.0单边余量两8H7孔之间的表面5mmCT81.25单边余量缺口8mmCT72.00单边余量2.2.2确定毛坯尺寸公差等级和公差(1) 确定毛坯尺寸公差等级由课程设计指导书中表2-1大批量生产的毛坯铸件的公差等级表确定毛坯的尺寸的公差等级。由于铸件材料为球墨铸铁加工方法为金属型铸造,确定毛坯尺寸公差等级为CT8-10.(2) 确定毛坯尺寸公差 查铸造工艺手册中表2-3确定本零件的毛坯尺寸公差如下。杠杆尺寸公差零件毛坯尺寸公差8H7两孔外端面 19.5mm1.220H7孔外端面 19.5mm1.28F9孔外端面 9.1mm1.210孔上端面 53mm1.4两8H7孔之间的表面5mm1缺口 12.5mm1.12.3 绘制毛坯图3.制定零件工艺路线3.1选择定位基准基准面的选择是工艺规程设计的重要过程之一。基面的选择正确与否,可以是加工质量得到保证,生产效率提高,否则,不但加工工艺过程漏洞百出,更有甚者,零件的大批量的报废,使用无法进行,难以在工期内完成加工任务。3.1.1精基准的选择根据该杠杆零件的技术要求和装配要求,对于精基准而言,主要考虑到基准重合的问题,当设计基准与工艺基准不重合时,应该进行尺寸换算,本题目以20H7的孔为精基准,基本满足要求。3.1.2粗基准的选择重点考虑到既要保证在各加工面均有加工余量的前提下,使重要孔或面的加工余量尽量均匀,又要保证定位夹紧的可靠性,装夹的方便性,减少辅助时间,所以选杠杆零件20H7孔及8H7孔外端面为粗基准。3.2表面加工方法的确定1、杠杆零件中零件20H7、8H7孔的外端面,它是毛坯铸造出来之后第一个加工的端面,此面将作为粗基准,表面粗糙度为3.2。根据表面粗糙度要求我们采取粗铣、半精铣的加工方式,即节省时间又能达到技术要求。2、10孔上端面,表面粗糙度为12.5,根据表面粗糙度要求我们采取粗铣的加工方式。3、8F9孔的外端面,表面粗糙度为3.2,根据表面粗糙度要求我们采取粗铣半精铣的加工方式。4、两8H7孔之间的表面,该表面需要检查,要求检查范围与8H7同心在20内,根据表面粗糙度要求我们采取粗铣半精铣的加工方式。5、20H7孔加工,它将作为精基准以完成以后的加工,为达到题目要求我们采取粗扩精扩铰的工序过程,最终完成20H7孔加工。6、8H7、8F9孔加工,加工时对于20H7孔有平行度要求,表面粗糙度为1.6,根据表面粗糙度要求我们采取钻精铰的加工方式。7、10孔加工,表面粗糙度为12.5,根据表面粗糙度要求我们采取钻孔就能达到要求。8、缺口的加工,表面粗糙度为12.5,根据表面粗糙度要求我们采取粗车就能达到要求。9、M4螺孔加工,考虑到工艺要求,我们采取钻、攻丝两步工序。在加工的适当工艺过程中我们对产品进行质量检查,以满足工艺要求。各表面加工方案如下表加工表面尺寸精度等级表面粗超度Ra/m加工方案备注20H7、8H7孔外端面IT113.2粗铣半精铣表1-810孔上端面IT1012.5粗铣表1-88F9孔的外端面IT113.2粗铣半精铣表1-8两8H7孔之间的表面IT113.2粗铣半精铣表1-820H7孔加工IT71.6粗扩精扩铰表1-78H7孔加工IT81.6钻精铰表1-78F9孔加工IT71.6钻精铰表1-710孔加工IT1112.5钻表1-7缺口的加工IT1112.5粗铣表1-7M4螺孔加工3.2钻攻表1-103.3加工阶段的划分该杠杆加工质量要求一般,可将加工阶段划分成粗加工和精加工两个阶段。在粗加工阶段,首先将精基准(20H7孔)准备好,使后续工序都可采用精基准定位加工,保证其他加工表面的精度要求;然后粗铣三个圆孔的外端面、粗铣10孔上端面以及两8H7孔之间的表面、钻8H7及8F9孔、缺口的粗铣、钻10孔及M4螺孔;在精加工阶段,进行三个圆孔的外端面的半精铣、8H7及8F7孔的精铰、M4螺孔的攻丝加工。3.4工序集中与分散在生产纲领一确定成批生产的情况下,考虑到经济效益,工艺简单,尽量降低成本等因素我们采用工序集中。该杠杆的生产类型为中批生产,可以采用万用型机床配以专用工、夹具,以提高生产率;而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少,不但可缩短辅助时间,而且由于在一次装夹中加工了许多表面,有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。3.5工序顺序的安排3.5.1机械加工工序的安排方案一: 1、粗扩精扩铰20H7孔 2、粗铣半精铣20H7、8H7孔外端面 3、粗铣两8H7孔之间的表面 4、粗铣半精铣8F9孔的外端面 5、检验 6、粗铣10孔上端面 7、粗铣缺口 8、钻精铰8H7孔及8F9孔 9、钻10孔 10、钻攻M4螺孔方案二: 1、粗扩精扩铰20H7孔 2、钻精铰8H7孔及8F9孔 3、粗铣半精铣20H7、8H7孔外端面 4、粗铣两8H7孔之间的表面 5、检验 6、钻10孔 7、粗铣10孔上端面 8、粗铣半精铣8F9孔的外端面 9、粗铣缺口 10、钻攻M4螺孔3.5.2热处理工序及表面处理工序的安排1、铸造成型后,为改善工件材料切削性能和消除毛坯内应力而安排的热处理工序:时效处理。2、在粗加工之后,为消除切削加工过程中工件的内应力而安排的热处理工序:人工时效处理3.5.3辅助工序安排在粗加工和热处理后,安排去毛刺;在精加工后,安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述:该杠杆工序的安排顺序为:基准加工主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工热处理主要表面精加工。3.6确定工艺路线 对于上述工序安排的两个方案进行比较:方案一工序相对集中,便于管理。方案二则采用工序分散原则,各工序工作相对独立。考虑到该零件生产批量较大,工序集中可简化调整工作,易于保证加工质量,且采用气动夹具,可提高加工效率,故采用方案一较好。 在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上,下表列出了杠杆的工艺路线。 杠杆工艺路线及设备、工装的选用工序号工序名称机床设备刀具量具1粗扩、精扩、铰20H7孔四面组合钻床麻花钻、扩孔钻、铰刀卡尺、塞规2粗铣20H7、8H7孔外端面立式铣床X51端铣刀游标卡尺3半精铣20H7、8H7孔外端面立式铣床X51端铣刀游标卡尺4粗铣两8H7孔之间的表面立式铣床X51端铣刀游标卡尺5粗铣8F9孔的外端面立式铣床X51端铣刀游标卡尺6半精铣8F9孔的外端面立式铣床X51端铣刀游标卡尺7去毛刺钳工台平锉8检验塞规、百分尺、卡尺等9粗铣10孔上端面立式铣床X51端铣刀游标卡尺10粗铣缺口立式铣床X51端铣刀游标卡尺11钻精铰8H7孔及8F9孔四面组合钻床麻花钻、扩孔钻卡尺、塞规12钻10孔立式钻床ZX525麻花钻塞规13钻、攻M4螺孔四面组合钻床麻花钻、丝锥塞规14清洗清洗机15终检塞规、百分表、卡尺等4. 工序设计(加工10孔)4.1确定加工方案根据课程设计指导书中表2-40,孔最大公称直径为10mm公差等级为IT11级.确定加工方案为:钻铰。4.2确定加工余量由表2-1和2-5查得对于中批生产,采用金属型铸造成型,取其尺寸公差等级为8级,加工余量等级为F级.由表2-28(孔的加工余量),查得:钻孔的加工余量为9.8mm、铰孔的加工余量为0.2mm。4.3计算两次工序尺寸的基本尺寸以及加工等级由表2-28(孔的加工余量),查得:钻孔的加工余量为9.8mm、铰孔的加工余量为0.2mm。查表2-28知钻孔的直径为9.8mm,铰孔的加工尺寸为:10mm。查表1-20可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为,铰:IT9,钻IT12.根据上述结果,再查标准公差数值表格确定各工步的公差值分别为,铰孔:0.036mm;钻孔:0.15mm。综上所述,该工序各工步的工序尺寸及公差分别为,精铰:10mm上偏差:+0.049mm下偏差: +0.013mm;钻孔:7.8上偏差:+0.163mm下偏差:+0.013mm.4.4两次工步计算4.4.1钻孔工步 1、背吃刀量的确定 取ap=9.8mm 2、进给量的确定 查表5-22选取该工步的每钻进给量f=0.10mm/r 3、切削速度的计算 查表5-22得 v=15m/min 由公式(5-1)得: n=1000v/3.14d=100015/(3.1410)=447r/min参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速,取转速n=392r/min。 再将此转速带入公式(5-1)可求出该工序的实际钻削速度v=nd/1000=12.3m/min4.4.2铰孔工步 1、背吃刀量的确定 取ap=0.2mm 2、进给量的确定 查表5-31选取该工步的每钻进给量f=0.4mm/r 3、切削速度的计算 查表5-31得 v=5m/min 由公式(5-1)得: n=1000v/3.14d=10005/(3.1410)=159r/min参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速,取转速n=140r/min,将此带入公式(5-1)实际钻削速度v=nd/1000=4.396m/min5.时间定额的计算5.1两工步时间定额的计算5.1.1钻孔工步根据表5-41(钻削基本时间的计算),钻孔的基本时间可由下面公式计算tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得。式中:l=12mm;l2=1mm;l1=(D/2)cotkr+(12)=9.8/2mmcot54+1mm4.6mm;f=0.1mm/r;n=447r/min将上述结果代入公式,则该工序的基本时间tj=(12mm+4.6mm+1mm)/(0.1mm/r392r/min)0.44min=26.9s。5.1.2铰孔工步 根据表5-41(钻削基本时间的计算),铰圆柱孔的基本时间可由下面公式计算 tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn 式中:l1、l2由表5-42按kr=15、ap=(D-d)/2=(10-9.8)/2=0.1mm的条件查得l1=0.37mm、l2=15mm;而l=12mm;f=0.4 mm/r;n=140r/min。将上述结果代入公式,则该工序的基本时间tj=(12mm+0.37mm+15mm)/(0.4mm/r140r/min)0.49min=29.4s。5.2 辅助时间的计算 根据第五章第二节所述,辅助时间tf与基本时间tj之间的关系为tf=(0.150.2)tj,这里取tf=0.15tj,则工序的辅助时间分别为:计算钻孔工步的辅助时间tf=4.035s计算铰孔工步的辅助时间tf=4.41s5.3其他时间的计算除了作业时间(基本时间与辅助时间之和)以外,每道工序的单件时间包括布置工作地时间、休息时间与生理需要时间和准备与终结时间。由于本例中拨叉的生产类型为大批生产,分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微,可忽略不计;布置工作地时间tb是作业时间的2%7%,休息与生理需要时间tx是作业时间的2%4%,这里均取为3%,则各工序的其他时间(tb+tx)可按关系式(3%+3%)(tj+tf)计算,它们分别为:钻孔工步的其他时间:tb+tx=6%(26.9+4.0356)=1.8561s铰孔工步的其他时间:tb+tx=6%(29.4+4.41)=2.0286s5.4单件时间tdj的计算工序9的单件时间tdj为两个工步单件时间的和,其中钻孔工步tdj钻=26.9s+4.035s+1.8561s=32.7911s铰孔工步tdj铰=29.4s+4.41s+2.2086s=36.0186s因此,工序9的单件时间tdj=68.8097s6夹具设计为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。设计钻-铰10孔,本夹具将用于立式钻床,刀具为麻花钻、铰刀。6.1问题的提出本夹具是用来加工10孔时的夹具,加工该孔需要两道工序才能完成,因此本工序加工时要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度,保证精度。6.2.1 定位方案设计 对于该杠杆零件的夹具设计中的定位方案的设定,在课程设计前期设定方案一,在设计中后期设定了方案二,将其列于下面进行比较。 方案一:分析该零件图的工艺性,采用一面一孔定位一面夹紧的定位方式。并采用手动偏心夹紧的方式。选择20H7孔为定位孔及20H7的端面定位。方案二:分析该零件图的工艺性,并考虑到机床的结构限制,采用一面两孔的定位方式,采用手动螺旋压板组合夹紧机构。选择20H7、8F9孔为定位孔及20H7端面定位。6.2.2上述方案的比较:分析加工10孔时的工序定位要求可知,该工序定位需要限制六个自由度。方案一的定位方法,属于过定位,虽然实际可以,当可能导致定位干涉或工件装夹困难,进而导致工件或定位元件产生变形、定位误差增大,因此在定位设计中应该尽量避免过定位。方案二,在方案一的基础上将长圆柱销改为短圆柱销再加了一个“削边销”来限制第六个自由度,将零件固定,其定位符合要求,能保证加工精度要求。分析夹紧力的动力源,单螺旋夹紧机构简单,制造容易,夹紧行程大,自锁性能好,同时与杠杆压板构成螺旋压板组合夹紧机构。定位误差的分析:基准位移误差:D(1X)= D(1Y)=D1+d1+1min=1max=0.021+0.013+0=0.034D(2X)= D(1X)+2Ld=0.034+20.36=0.754; D(2Y)= D2+d2+2min=2max=0.022+0.015=0.037D()=2=2arctan(1max+2max)/2L=2arctan(0.034+0.037)/(265)=0.06基准不重合误差为0.114的未标注公差为40即0.67。故0.060.067/3。经分解在加工尺寸方向的基准位移误差为:0.034cos(114-90)+0.034sin(114-90)=0.04工件被加工尺寸的公差为0.4即0.040.4/3。 综上所述,。该方案可靠,操作方便、工作效率高。6.2.3夹紧力方向的选择。考虑到夹紧力的方向与工件定位基准所处的位置,以及工件所受外力的作用方向等有关。所以选择夹紧力方向为垂直于主要定位基准面,以保证工件夹紧的稳定性。并与工件刚度最大的方向一致,以减少变形。即夹紧力方向向下。6.2.4夹紧力作用点的选择夹紧力作用点的选择对夹紧的稳定性和工件变形有很大的影响。选择时注意:应落在支撑元件上或几个支撑元件所形成的支承面内,应落在工件刚度好的部位上,应尽量靠近加工面。下端面作用面积大,稳定,所以夹紧力作用在杠杆中间20H7圆的外端面上。6.2.5切削力及夹紧力计算在加工过程中,钻10孔时的主要切削力为钻头或铰刀的切削方向。钻孔切削力:查机床夹具设计手册P70表3-6,得钻削力计算公式: 式中 P钻削力t钻削深度,12mmS每转进给量, 0.1mmD麻花钻直径, 10mmHB布氏硬度,55HRC 所以 =620(N)钻孔的扭矩: 式中 S每转进给量, 0.1mmD麻花钻直径, 10mmHB布氏硬度,55HRC=1.78(NM)铰孔时的切削力:查机床夹具设计手册P70表3-6,得钻削力计算公式:式中 P切削力t钻削深度, 16mmS每转进给量, 0.4mmD铰孔钻直径, 10mmHB布氏硬度,55HRC 所以 = 1945(N)铰孔的扭矩: 式中 t钻削深度, 12mmS每转进给量, 0.4mmD铰刀直径, 10mmHB布氏硬度,55HRC =5.75(NM)钻孔夹紧力:查机床夹具设计手册P70表3-6,查得工件以一个面和两个孔定位时所需夹紧力计算公式:d2螺纹中径式中螺母与螺杆间的摩擦角工件与螺杆头部间的摩擦角压紧螺钉端部的当量摩擦半径螺旋中径的一半 螺纹升角P手柄作用力L 手柄长度 =21319(N)实际提供的夹紧力大于所需夹紧力,故符合要求。6.2.6夹具操作简要说明如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单,便于操作,降低成本。提高夹具性价比。本夹具操作简单,省时省力,装卸工件时只需旋转螺纹杆控制杆的收缩即可轻松实现。7.体会与展望经过老师的指导,我基本完成了机械制造课课程设计的全部内容。通过这次的课程设计,我收获颇多。1、 对理论知识的理解更加深刻 通过对实际零件的功用分析、工艺分析、机械加工工艺规程设计及指定工序的专用机床夹具设计等学习,对理论知识有了进一步的理解,有了更加感性的认识。2、 激发了自己学习的积极性 通过此次课程设计,使我对专用夹具的设计有了全局式的感觉,激发了学习的积极性。将课堂上学习的知识转化为实际成果,提高了我对于该课程的积极性。 在这次课程设计中,我按照课程设计指导书中的要求和进度来进行的,完全达到了培养实际动手设计能力的目的。对于这种类型的实践类学习对于以后工作的发展和问题的解决起到了铺垫和指引的意义。参考文献【1】作者:继德、陈宁平,书名:机床夹具设计(第二版),出版者:机械工业出版社,出版年:2000.05【2】作者:张耀霍,书名:机械加工工艺设计实用手册,出版者:机械工业出版社,出版年:2000.04【4】作者:陈国香,书名:机械制造与模具制造工艺学,出版者:清华大学出版社,出版年:2006.05【5】作者:李彩霞,书名:机械精度设计与检测技术,出版者:上海交通大学出版社,出版年:2006.01【6】作者:秦宝荣,书名:机床夹具设计,出版者:中国建材工业出版社,出版年:1998.02【8】作者:方子良,书名:机械制造技术基础,出版者:上海交通大学出版社,出版年:2005.01【9】作者:李弘英,书名:铸造工艺设计,出版者:机械工业出版社,出版年:2005.02【10】作者:武良臣、郭培红,书名:敏捷夹具设计理论及应用,出版者:煤炭工业出版社,出版年:2003.09【11】作者:邹青,书名:机械制造技术基础课程设计指导教程,出版者:机械工业出版社,出版年:2004.08【12】作者:秦国华、张卫红,书名:机床夹具的现代设计方法,出版者:航空工业出版社,出版年:2006.11【13】作者:崇凯,书名:机械制造技术基础课程设计指南,出版者:化学工业出版社,出版年:2007.02【14】作者:黄健求,书名:机械制造技术基础,出版者:机械工业出版社,出版年:2005.11 【15】作者:王伯平,书名:互换性与测量技术基础,出版者:机械工业出版社,出版年:2007.5【16】作者:孙丽媛,书名:机械制造工艺及专用夹具设计指导,出版者:冶金工业出版社,出版年:2002.1229
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