2350 车床变速箱中拔叉及专用夹具设计
2350 车床变速箱中拔叉及专用夹具设计,车床,变速箱,中拔叉,专用,夹具,设计
河南理工大学万方科技学院本科毕业论文11 绪 论课题背景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。夹具的发展史夹具在其发展的 200 多年历史中,大致经历了三个阶段:第一阶段,夹具在工件加工、制造的各工序中作为基本的夹持装置,发挥着夹固工件的最基本功用。随着军工生产及内燃机,汽车工业的不断发展,夹具逐渐在规模生产中发挥出其高效率及稳定加工质量的优越性,各类定位、夹紧装置的结构也日趋完善,夹具逐步发展成为机床工件工艺装备工艺系统中相当重要的组成部分。这是夹具发展的第二阶段。这一阶段,夹具发展的主要特点是高效率。在现代化生产的今天,各类高效率,自动化夹具在高效,高精度及适应性方面,已有了相当大的提高。随着电子技术,数控技术的发展,现代夹具的自动化和高适应性,已经使夹具与机床逐渐融为一体,使得中,小批量生产的生产效率河南理工大学万方科技学院本科毕业论文2逐步趋近于专业化的大批量生产的水平。这是夹具发展的第三个阶段,这一阶段,夹具的主要特点是高精度,高适应性。可以预见,夹具在不一个阶段的主要发展趋势将是逐步提高智能化水平。小结本次课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 这次课程设计是我在毕业前对之前学过的知识的一次综合演练,我得到以下几方面的锻炼:运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识,正确的解决一个零件在加工中的定位,加紧以及工艺路线安排,工艺尺寸确定等问题,保证零件的加工质量。提高结构设计能力。通过设计夹具的训练,获得根据被加工零件的加工要求,设计出高效,省力,经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。学会使用手册以及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称,出处,能够做到熟练的运用。就我个人而言,我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练,从中锻炼自己发现问题、分析问题和解决问题的能力。一项优秀的夹具结构设计,往往可以使得生产效率大幅度提高,并使产品的加工质量得到极大地稳定。尤其是那些外形轮廓结构较复杂的,不规则的拔叉类,杆类工件,几乎各道工序都离不开专门设计的高效率的夹具。目前,中等生产规模的机械加工生产企业中,其夹具的设计,制造工作量,占新产品工艺准备工作量的 50%80%。生产设计阶段,对夹具的选择和设计工作的重视程度,丝毫也不亚于对机床设备及各类工艺参数的慎重选择。在夹具的设计,制造和生产河南理工大学万方科技学院本科毕业论文3过程中对夹具的正确使用,维护和调整,对产品生产的优劣起着举足轻重的作用。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文42 拨叉的加工工艺规程设计2.1、零件的分析2.1.1 零件的作用题目所给的零件是 CA6140 车床的拨叉。它位于车床变速机构中,主要起换档,使主轴回转运动按照工作者的要求工作,获得所需的速度和扭矩的作用。零件的 25 孔与操纵机构相连,55 半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体,加工时分开。拨叉应用于机床变速机构中如图 2-1: 图 2-1 变速操纵机构1拨叉;2曲柄;3凸轮;4轴; 5杠杆;6轴;7螺钉河南理工大学万方科技学院本科毕业论文5轴 2 的双联滑移齿轮和轴 3 上的三联滑移齿轮用一个手柄操纵。变速手柄每转一转,变换全部 6 种转速,故手柄共有均布的 6 个位置。变速手柄装在主轴箱的前壁上,通过链传动轴 4。轴 4 上装有盘形凸轮3 和曲柄 2。凸轮 3 上有一条封闭的曲线槽,由两段不同半径的圆弧和直线组成。凸轮上有 1-6 个变速位置,如图所示。位置 1.2.3 使杠杆 5 上端的滚子处于凸轮槽曲线的大半径圆弧处。杠杆 5 拔叉 6 将轴 2 上的双联滑移齿轮移向左端位置。位置 4.5.6 则将双联滑移齿轮向右端位置。曲柄 2 随轴 4 转动,带动拔叉,拔动轴 III 上的三联齿轮,使它位于左、中、右三个位置。顺次转动手柄,就可使俩个滑移齿轮的位置实现六种组合,使轴 III 得到 6 种转速。拨叉在纵、横向进给机构中的应用如图 2-2:图 2-2 所示为纵、横向 机动进给操纵机构的结构原理图河南理工大学万方科技学院本科毕业论文61、6-手柄 2、21-销轴 3-手柄座 4、9-球头销 5、7、23-轴 8-弹簧销 10、15-拨叉轴 11、20-杠杆 12-连杆 13、22-凸轮 14、18、19-圆销 16、17-拨叉当需要纵向进给时,扳动手柄 1 向左或向右,使手柄 1 绕销轴 2 左、右摆动,手柄座 3 下端的开口槽拨动轴 5 上的球头销 4 左、右移动,轴 5 左端的开口槽推、拉杠杆 11,使连杆 12 左右移动,连杆 12 左端通过销子推、拉凸轮 13 转动,凸轮 13 上的曲线槽通过销子 14 使拨叉 16 向里或向外移动,从而带动离合器 M8,使之与轴 XX上的两个空套齿轮中的一个的端面齿啮合,实现向左或向右的纵向机动进给。当向里或向外扳动手柄 1 时,带动轴 23 连同其左端的凸轮 22 转动,凸轮22 上的曲线槽通过圆销 19 使摆杆 20 摆动,摆杆另一端的圆销 19 推动拨叉 17向里或向外移动,使离合器 M9 与轴 XXV 上两个空套齿轮中的一个端面齿啮合,实现向里或向外的横向机动进给。当手柄 1 处于中间位置时,离合器 M8 和 M9 也处于中间位置,此时设有纵、横向机动进给。当手柄 1 扳至左、右、里、外任一位置,并同时按下手柄 1 顶端的按钮 S 时,刀架即在相应方向作快速移动。2.1.2 零件的工艺分析零件的材料为 HT200,灰铸铁生产工艺简单,铸造性能优良,但塑性较差、脆性高,不适合磨削,为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求:1) 小头孔 25 mm,精度要求为 IT7 到 IT8 之间。023.2)大头半圆孔 及其端面,圆孔的精度是在 IT12 到 IT13 之间,端面4.05的精度要求也是 IT12 到 IT13,并且两端对小孔的中心线有一定的垂直度要求。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文73)右端面距小孔中心线 23mm 168 槽,同样槽也对小孔有一定的垂直度要求。4) 40 外圆斜面;5)大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.1mm,槽端面与小头孔中心显得垂直度误差为 0.08m。由上面分析可知,工件的毛坯可以一起铸造成对的形状,这样对于大孔的两端面的位置度保证有一定的好处,由于加工原则是“先面后孔,先粗后精,先主后次,先基准后其他” ,可以粗加工拨叉底面,然后可以作为粗基准采用专用夹具进行加工,并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的精度精度及机床所能达到的位置精度,并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面,所以根据上述技术要求才采用常规的加工工艺均可保证。 A河南理工大学万方科技学院本科毕业论文8图 2-3 拨叉零件图2.2、工艺规程的设计2.2.1 确定毛坯的制造形式已知此拨叉零件的生产类型为中批量生产,零件材料为 HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大,零件结构又比较简单,生产类型为中批生产,采用铸造精度较高的金属型铸造。这对提高生产率、保证加工质量也是有利的。2.2.2 基准的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产效率得以提高。否则,加工工艺过程中会问题百出,更有甚者,还会造成大批报废,使生产无法正常进行。1) 粗基准的选择按有关基准的选择原则,即当零件有不加工表面时,应以这些不加工表面作粗基准;若零件有若干不加工表面时,则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准。对本零件而言,则应以零件的底面为主要的定位粗基准。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。对本零件而言,大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.1mm,槽端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.08mm,则应以25 小头孔为精基准。3) 注意要求河南理工大学万方科技学院本科毕业论文9由于是先加工大孔的两个面,在以此作为基准加工孔,因此,在加工孔的时候要以此两个面为基准加工,所以对于定位有着严格的要求!2.2.3 制定工艺路线制订工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能达到合理的保证。在生产纲领已确定为大批量生产的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。工艺路线方案一工序 1:实效处理工序 2:粗铣 55mm 孔的两端面工序 3:铣 40mm 外圆端面工序 4:镗 55mm 孔工序 5:加工 25mm 小头孔工序 6:切断工序 7: 铣切断面工序 8: 铣 3040 端面工序 9: 铣 816 槽工序工序 10:铣 40mm 外圆斜面工序 11:去毛刺工序 12: 终检河南理工大学万方科技学院本科毕业论文10工序 13:清洗工艺路线方案二工序 1:实效处理工序 2:粗铣 55mm 孔德两端面工序 3:铣 40mm 外圆端面工序 4:镗 55mm 孔工序 5:加工 25mm 小头孔工序 6:中检工序 7: 铣 3040 端面工序 8:铣 816 槽工序 9:切断工序 10:铣切断面工序 11:铣 40mm 外圆斜面工序 12:去毛刺工序 13:终检工序 14:清洗工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于:方案一是先加工 55mm 圆与两端面,然后加工小孔并进行中检,为后续加工提供保证,并利用了两个合铸的优势,提高了工作效率;方案二是先加工 55 圆与两端面,40mm 外圆端面,然后切河南理工大学万方科技学院本科毕业论文11开,在分别加工,方便了后续工序的装夹。综合两种方案最后可以将工序定为方案二。2.2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定计 算 说 明1) 、零件材料 HT200,硬度 170220HBS,毛坯重量为2.4kg。生产类型为 材料 HT200 中批量生产,采用金属模铸造毛坯。硬度 170220H根据上述原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机械加工余量、重量为 2.4kg工序尺寸及毛坯尺寸如下:75mm 大圆外端面的加工余量及公差(| 计算长度为 12-0.06 -0.18mm, )计算长度为考虑其加工精度及表面粗糙度,要求粗铣及半精铣即满足要求。查机械加工工艺手册 (以下简称工艺手册 )表 2.2-5,得成批和大量生产铸造精度等级 CT7MAF。 精度等级 CT7MAF查表 2.2-4,加工单边余量数值为 Z=2.0mm主要结果硬 度170220H重 量2.4kg粗铣及半精铣加工余量12-0.06 -0.18mm河南理工大学万方科技学院本科毕业论文13查表 2.2-1,铸件的公差数值为 0.78mm查机械加工工艺实用手册表 8-33,半精铣切削余量单边为 0.7mm,铣削公差即零件公差 0.12mm。粗铣余量,粗铣单边余量为 Z=1.3,铣削公差规定本工序的加工精度为 IT12,因此可以知道本工序的加工尺寸偏差是-0.08。由于毛坯及以后各刀工序的加工都有加工误差,因此所规定的加工余量尺寸偏差-0.18是名义上的加工余量,实际上的加工余量有最大和最小之分。由于本设计规定的零件为成批生产,应采用调整法加工,因此在计算最大,最小加工余量时,应按时调整加工方法加工方式予以确定。毛坯尺寸为 160.78mm,粗铣后尺寸 13.40 -0.11mm 半精铣后尺寸 12-0.06 -0.018mm 由于 40mm 圆柱的上端面公差未注所以只需粗铣就可以达到要求。 13.40 -0.11mmZ=2.0mm公差数值0.78mm半精铣余量0.7mm铣削公差0.12mmZ=1.3mm精度为 IT12毛坯尺寸为160.78mm粗铣后尺寸13.40 -0.11mm半精铣后尺寸 12-0.06 -0.018mm河南理工大学万方科技学院本科毕业论文142) 、孔 55+0.4 -0mm 的精度要求介于 IT12IT13 之间表面粗糙度为 ra3.2机械制造技术基础表 5-3 可得应进行粗膛半精膛。参照工艺手册表 2.2-4 可 Z=1.5 由机械加工工艺实用手册得半精镗加工余量为 2Z=1,粗镗为2z=2。粗镗精度等级为 13 级。铸孔:52mm粗镗:54 +0.46 0 mm 2Z=2半精镗:55+0.4 -0mm 2Z=13)、孔 25+0.023 -0 mm 由几何精度测量表 1-1 的精度要求介于 IT7-IT8 之间表面粗糙度为 Ra3.2 机械制造技术基础 表 5-2 可得应进行钻孔、扩孔、粗铰孔、精铰孔。参照工艺手册表 2.3-8 钻孔:23mm扩孔:24.8mm 2Z=1.8粗铰:24.94mm 2Z=0.14精铰:25+0.023 0mm 2Z=0.064)、铣右端面,由几何精度测量表 1-1 精度要求介于IT12-IT13,表面粗糙度a3.2机械制造基础 表 5-2 可得应进行粗铣、半精铣。参照工艺手册表半精镗加工余量:2Z=1粗镗:2Z=2铸孔:52mm粗镗:54 +0.46 0 mm半精镗:55+0.4 -0mm钻孔:23mm扩孔:24.8mm2Z=1.8粗铰:24.94mm2Z=0.14河南理工大学万方科技学院本科毕业论文152.2-1 加工余量 Z=2mm。由机械加工工艺实用手册表 8-33 半精铣余量单边为 0.7mm,铣削公差为零件公差粗铣余量为 Z=1.3mm,粗铣公差为 IT13。偏差为-0.33 。毛坯尺寸为 25+ -0.39mm粗铣后尺寸 23.70 -0.33 mm半精铣后尺寸 23-0 -0.3 mm5)、铣侧面凹槽 16+0.12 -0 mm 表面粗糙度Ra3.2、Ra6.3机械制造技术基础5-6 可知应进行粗铣、半精铣。由机械加工工艺实用手册表8-32 半精铣加工余量为3mm,半边加工余量为 1.5,粗加工精度为 IT13。 粗铣尺寸 3mm 半精铣尺寸 16+0.12 -0 mm6)、切断,选择宽度为 2mm 的切断铣刀,查机械加工工艺实用手册表 5-6,由表面粗糙度 Ra6.4 还应进行半精铣7)、 40mm 的外圆柱面 Ra6.3 公差未注, 机械制造技术基础5-6 ,粗铣即可。精铰:25+0.023 0mm2Z=0.06精铣余量0.7mm粗铣余量Z=1.3mm粗铣公差IT13偏差-0.33毛坯 25+ -0.39mm粗铣后尺寸23.70 -0.33 mm半精铣加工余量:3mm 半边加工余量为1.5 粗加工精度为河南理工大学万方科技学院本科毕业论文16IT13 粗细尺寸13mm半精铣16+0.12 -0 mm2.2.5 确定切削用量及基本工时河南理工大学万方科技学院本科毕业论文241)工序:时效处理在自然条件下,放置半年以上。2)工序:粗铣 75mm 两端面1、粗铣两端面保证尺寸 13.4+0 -0.1mm,由工艺手册表 4.2-35 选择铣床 X53T。进给量查金属切削手册表 9-12 粗铣没齿进给量 fz 为0.3mm/z。由金属切削手册表 9-7 此工序采用高速钢镶齿三面刃铣刀直径为 dw=80mm,齿数 z=10。铣削速度查金属切削手册表 9-12切削速度 v=16m/min。主轴速度ns= =63.7(r/min)8016先采用 x53t 立式铣床,根据机床使用说明书查工艺手册表 4.2-36,取 nw=56r/min故实际切削速度为;V= = =14.4(m/min)10DwN568当 Dw=56(r/min)工作台每分钟进给量 Fm 应为Fm=fzZnw=0.31056=168mm/min查机床说明书工艺手册表 4.2-37,fm=160mm/min 故选用 160 mm/min切削工时,由于是粗铣,故整个铣刀盘不必铣整个选择铣床 X53Tfz=0.3mm/zdw=80mmz=10切削速度V=16m/minns=63.7r/minX53T 立式铣床V=14.1 m/minFm=168mm/minfm=160mm/min河南理工大学万方科技学院本科毕业论文25工件。利用作图法,可得出行程。查工艺手册表 9.4-31,切削工时计算公式:Tm= =(75+5)2/160vfllu21=0.94min所以 Tm=1min3)工序 III:半精铣 75 孔两端面,保证尺寸 12-0.06 -0.18(1) 、进给量 、查机械加工工艺手册表 15-54,取 f=0.15mm/r(2) 、切削速度根据金属切削手册表 9-14,确定 v=20m/mm采用高速钢镶齿三面刃铣刀刀具直径 dw=80mm,齿数 z=10则 ns=100020/80 =79.6(r/min) 查工艺手册表 4.2-36,取 nw=71r/min 故实际切削速度为V= 10DwN= 8071/1000=17.8m/min当 nw=71r/min 时,每分钟进给量fm=1.571=106.5mm/min查工艺手册表 4.2-31 取 fm=110 mm/minTm=1minf=0.15mm/rv=20m/mmdw=80mmz=10ns=79.6r/minnw=71r/min v=17.8m/minfm=106.5mm/min河南理工大学万方科技学院本科毕业论文26(3)、切削工时,半精铣,整个铣刀铣过整个平面。利用作图法可得出行程Tm= vfllu21=(75+80+6)2/110=2.8min所以:tm=2.8min4) 工序 IV:粗铣 40 上端面,保证尺寸 80(1)、进给量查金属切削手册表 9-12,取 f z=0.3mm(2)、切削速度查金属切削手册表 9-12,取 v=16m/min采用套式面铣刀,刀具直径 d w=63mm,齿数 z=10查金属切削手册表 9-7则 n s=100016/63 =80.1 r/min查工艺手册表 4.2-36取 n w =71r/min当 n w =71r/min 时,工作台每分钟进给量fm 应为 fm=f z*z*n w =0.31071213mm/min查工艺手册表 4.2-37,取 fm=225mm/min(3)、切削工时,粗铣整个铣刀需过整个平面。t m = vfl21fm=110 mm/mintm=2.8minf z=0.3mmv=16m/mind w=63mmz=10n s=80.1 r/minfm=225mm/mint m=0.58(min)河南理工大学万方科技学院本科毕业论文27(632332250.58min所以:t m=0.58(min)5)工序 V:粗镗,半精镗 55+0.4 0mm查工艺手册表 4.2-19,选用机床 T68 6.5Kw粗镗 54mm,单边余量为 Z=0.5mm 一次镗去全部余量 ap=1mm查工艺手册表 4.2-20,进给量 f=0.28mm/r根据相关手册确定机床切削速度 v=30m/minn w = dv10=10003055=174rmin查工艺手册表 4.2-20,取 n w=160rmin切削工时L=12mm,l1=4mm ,l2=3mmTm= nwfllu21= (12+4+3 ) (1740.28=0.39min所以 tm=0.39min半精镗孔至 55+0.4 0 mm,由于半精镗和粗镗公选用机床 T68 6.5Kw单边余量为Z=0.5mmf=0.28mm/rv=30m/minn w=174rmin取 n w=160rmin所以 tm=0.39min河南理工大学万方科技学院本科毕业论文28用一个镗杆,故切削量及工时均与粗镗相同。 所以:Ap=0.5mmF=0.28mmNw=160rminV=30mminT=0.39min6)工序 VI:钻、扩、铰 25+0.023 0mm(1)、钻孔 23mm选择钻床 Z525,确定进给量根据工艺手册表 4.2-16,取进给量 f=0.36mm r查金属切削手册表 7-9,切削速度取v=29.5mm min所以Ns= dwv10=100029.523=408 rmin根据机床说明书,查工艺手册表 4.2-15取 nw=392rmin故实际切削速度为V= 10dwn=23 3921000Ap=0.5mmF=0.28mmNw=160rminV=30mminT=0.39min钻床 Z525f=0.36mmrv=29.5mm minNs=408rmin河南理工大学万方科技学院本科毕业论文29=28.3mmin切削工时L=78mm,l1=9mm , l2=3mmTm= nwfl21=78 933920.36=0.64min(2)、扩孔到 24.8mm 专用扩孔钻查工艺手册表 4.2-16进给量 f=0.62mm/r机床主轴转速取 n=97r/min切削速度 v=7.6m/min机动工时,L=78mm L1=6mm L2=3mmTm= nwfl21=(78+6+3)/(97 0.62)=1.45min所以 tm=1.45min(3)、粗铰孔至 24.94mm查金属切削手册表 7-40 和工艺手册表4.2-16V=28.3mminTm=0.64minf=0.62mm/rn=97r/minv=7.6m/mintm=1.45minF=0.62mm/rn=97 r/minv=7.6m/min河南理工大学万方科技学院本科毕业论文30确定进给量 F=0.62mm/r机床的主轴转速取 n=97 r/min切削速度为 v=7.6m/min机动工时:L=78mm L1=3mm L2=3mmTm= nwfl21=( 78+3+3)/(97 62)=1.4min所以 tm =1.4min精铰孔至 25 +0.023 0查工艺手册表 4.2-16确定进给量 f=0.81mm/r机床主轴转速取 n=97r /min切削速度 v=7.6 m/min机动工时L=78mm L1=3mm L2=3mmTm= nwfl21=(78+3+3 ) /(970.81)=1.1mm所以 tm=1.1mmtm =1.4minf=0.81mm/rn=97r /minv=7.6 m/mintm=1.1mm选择机床 X62河南理工大学万方科技学院本科毕业论文317)工序 XII:粗、半精铣右端面保证尺寸 230 -0.3 mm粗铣至 230 -0.3 mm查工艺手册表 4.2-38,选择机床 X62查金属切削手册表 9-14取 v=16mm/min查金属切削手册9-7选取套式面铣刀铣刀直径 dw=63mm,齿数 z=10则 Ns= dwv10=100016/63=80.1r/min查工艺手册表 4.2-39取 nw=75r/min故实际切削速度V= 10dwn=6375 /1000=14.8r/min当 nw=75r/min 时,工作台每分钟进给量 fm 应为Fm=fzZnw=0.41075=300mm/min查工艺手册表 4.2-40,取 fm=300mm/min切削工时,Tm= nwfl21v=16mm/min选取套式面铣刀dw=63mmz=10ns=80.1r/minnw=75r/minfm=300mm/minTm=0.36min河南理工大学万方科技学院本科毕业论文32=(40+3+63+3)/300=0.36min所以 tm=0.36min半精铣、保证尺寸 230 -0.3查机械加工工艺实用手册表 15-54,每转进给量 f=1.5mm/r查金属切削手册表 9-14,9-7确定切削速度 v=20m/min刀具直径 dw=63mm,z=10则 Ns= dwv10=100020/63=101.1 r/min查工艺手册表 4.2-39取 nw=95r/min故实际切削速度V= 10DwN=9563 /1000=18.8m/minf=1.5mm/rv=20m/mindw=63mmz=10ns=101.1 r/minnw=95r/minv=18.8m/min河南理工大学万方科技学院本科毕业论文33当 n w=95 时,工作台每分钟进给量 fm 应为Fm=f zZn w =1.595=142.5mm/min查工艺手册表 4.2-40,取 fm=150mm/min切削工时,Tm= =(40+63+3+3)/150=0.72minfml21所以 tm=0.72min8) 工序 VIII: 铣槽(1) 、粗铣由金属切削手册表 9-7 选择 X53T 机床故用三面刃铣刀,直径 dw= 80mm,宽14mm,齿数 z=14查金属切削手册表 9-12,9-14每齿进给量 fz=0.3mm切削速度 v=16m/min则Ns= dwv10=100016/80=63.7r/min根据工艺手册表 4.2-36 取 nw=71r/minFm=142.5mm/minfm=150mm/mintm=0.72min选择 X53T 机床dw= 80mm宽 14mm齿数 z=14fz=0.3mmv=16m/minns=63.7r/minnw=71r/min河南理工大学万方科技学院本科毕业论文34故实际切削速度为V= 10dwn=8071 /1000=17.8m/min当 n=71r/min 时,工作台每分钟进给量是Fm=fzZnw0.3.1471=298.2mm查工艺手册表 4.2-37 取 fm=315mm/min切削工时,Tm= fml21=( 40+80+6+3)/315=0.41min所以 tm=0.41min (2) 、半精铣 查金属切削手册表 9-7选用错齿三面铣刀,直径 dw= 80mm,宽16mm,齿数 z=14查金属切削手册表 9-12,9-14每齿进给量 fz=0.2mm切削速度 v=20m/min则 Ns= dwv10v=17.8m/minfm=298.2mm取 315mm/mintm=0.41min dw= 80mm宽 16mm齿数 z=14fz=0.2mmv=20m/minns=79.6r/min河南理工大学万方科技学院本科毕业论文35=100020/80=79.6r/min根据工艺手册表 4.2-36 取 nw=71r/min故实际切削速度V= 10dwn=8071 /1000=17.8m/min当 n=71r/min 时,工作台每分钟进给量是Fm=fzZnw=021471198.8mm查工艺手册表 4.2-37 取 fm=220mm/min切削工时 Tm= fml21=(40+80+60+3)/220=0.57min所以 tm=0.57min9)工序 IX:切断选用机床 X62选用细齿锯片铣刀,直径 dw= 100mm,宽度2mm,齿数 z=40查金属切削手册表 9-13,9-14nw=71r/minv=17.8m/minfm=220mm/mintm=0.57min选用机床 X62dw= 100mm宽度 2mmz=40fz=0.02mmv=20m/min河南理工大学万方科技学院本科毕业论文36每齿进给量 fz=0.02mm 切削速度 v=20m/min则 Ns= dwv10=100020/100=63.7r/min根据工艺手册表 4.2-39,取 nw=60r/min故实际切削速度V= =10060 /1000=18.8m/min10dwn工作台每分钟进给量Fm=fzZnw=0.024060=48mm/min查工艺手册表 4.2-40 取 fm=47.5mm/min切削工时Tm= fml21=( 75+10+10) /47.5=2min所以 tm =2min10) 工序 X:半精铣切断面选用机床 X62ns=63.7r/minnw=60r/minv=18.8m/minfm=48mm/min取fm=47.5mm/mintm =2min选用机床 X62dw= 63mmZ=10 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文37查金属切削手册表 9-7,选用套式面铣刀,直径 dw= 63mm,Z=10 查机械加工工艺实用手册表 15-54每转进给量 fm=1.5mmr查金属切削手册表 9-14切削速度 v=20mmmin则 n s = dwv10=10002063=101.1rmin查工艺手册表 4.2-39取 nw=95rmin故实际切削速度fm=1.5mmrv=20mmmin河南理工大学万方科技学院本科毕业论文38V= 10dwn=(63951000=18.8mmin当 nw=95 时,工作台每分钟进给量 fm 应为 fm=1.5nw=1.595=142.5mmmin查工艺手册表 4.2-40取 fm=150 mmmin切削工时,Tm= fml21=75 63 33150=0.96所以 tm=0.9611) 工序 XI 铣 40mm 圆柱外端面选用机床 X53T选用粗齿锥柄立铣刀,直径 dw=40mm,齿数 Z=4查金属切削手册表 9-12每齿进给量 fz=0.3mm查金属切削手册表 9-14切削速度 v=20mmmin 则Ns= dwv10nw=95rmin取fm=150 mmmintm=0.96河南理工大学万方科技学院本科毕业论文39=10002040=159.2rmin查工艺手册表 4.2-36Ns= 10dwn= 401801000=22.6mmin当 nw=180rmin 时,工作台每分钟进给量 fm 应为Fm=fznw=0.34180=216mmmin查工艺手册表 4.2-37取 fm=220mmmin切削时,tm= fml21=214036220=0.32min所以 tm=0.32minNs=22.6mminfm=220mmmintm=0.32min河南理工大学万方科技学院本科毕业论文403 专用夹具设计 3.1 机床夹具介绍夹具至今经历了三个发展阶段。第一阶段表现为夹具与人的结合。在工业发展初期,机械制造的精度较低,机械产品工件的制造质量主要依赖劳动者个人的经验和手艺,而夹具仅仅作为加工工艺过程中的一种辅助工具;第二阶段是随着机床、汽车、飞机等制造业的发展,夹具的门类才逐步发展齐全。夹具河南理工大学万方科技学院本科毕业论文41的定位、夹紧、导向(或对刀)元件的结构也日趋完善,逐渐发展成为系统的主要工艺装备之一;第三阶段,即近代由于世界科学技术的进步及社会生产力的提高,夹具在系统中占据相当重要的地位。这一阶段的主要特征表现为夹具与机床的紧密结合。夹具的现状和生产对其提出新的要求。夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备,它广泛的运用于机械加工,检测和装备等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中,提高加工精度和生产率,降低制造成本,从而降低生产成本,一直都是生产厂家所追求的目标。正确的设计和合理的使用夹具,是保证加工质量和提高生产率,从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少的重要手段。现代生产对夹具提出了如下新的要求:1.能迅速方便的装备新产品的投产以缩短生产准备周期。2.能装夹一组相似性特征的工件。3.适用于精密加工的高精度机床。4.适用于各种现代化制造技术的新型技术。5.采用液压泵站等为动力源的高效夹紧装置,进一步提高劳动生产率。3.2 现代机床夹具的发展方向现代夹具的发展方向表现为精密化、高效化、柔性化、标准化等四个方面。机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。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。在机械设计和制造过程中,普遍存在尺寸链问题。在把零件组装成机器的过程中,也就是将零件上有关的尺寸进行组合和积累。由于零件尺寸存在制造误差,因此装配时也就会有误差的综合和积累。累积后形成的总误差将会影响机器的工作性能和质量。这就形成了零件的尺寸误差和综合误差之间的相互影响关系。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文42设计工装夹具也不例外。合理地确定零件的尺寸公差和形位公差显得很重要。3.3 机床夹具的定位及夹紧3.3.1 概述在机械制造中,用以装夹工件(和引导刀具)的装置,称为夹具。它是用来固定加工对象,使之占有正确位置,以接受施工或检测的装置。机床夹具的概念:在机床加工过程中,为了保证加工精度,首先要使工件在机床上占有正确的位置,确定工件在机床上或夹具中占有正确的位置的过程,称为工件的定位,定位后将其固定,使其在加工过程中始终保持定位位置不变的操作称为夹紧。工件在机床或夹具上定位、夹紧的过程称为工件的装夹。用以装夹工件的装置称为机床夹具,简称夹具。3.3.2 机床夹具的组成1.机床夹具的基本组成部分1)定位装置该装置由定位元件组合而成,其作用是确定工件在夹具中的正确位置。2)夹紧装置该装置的作用是将工件压紧夹牢,并保证工件在加工过程中正确位置不变。3)夹具体夹具体是夹具的基本骨架,通过它将夹具所有的元件构成一个整体。2.机床夹具的其它特殊元件或装置1)连接元件根据机床的特点,夹具在机床上的安装连接常有两种形式。一种是安装在机床工作台上,另一种是安装在机床主轴上。连接元件用以确定夹具本身在机床上的位置。如机床夹具所具有的过 渡盘,铣床夹具所使用的定向键等,河南理工大学万方科技学院本科毕业论文43都是连接元件。2)对刀元件常用在普通铣床夹具中,用对刀块调整铣刀加工前的位置。对刀时,铣刀不与对刀块直接接触,而用塞尺进行检查,以免碰伤铣刀的切削刃和对刀块工作表面。3)导向元件常用在钻床、镗床夹具中,用钻套和镗套引导刀具加工中的正确位置。4)其它元件或装置根据加工需要,有些夹具还分别采用分度装置、靠模装置、上下料装置、预出器个平衡块等。这些元件或装置需要专门设计。3.3.3 机床夹具的分类根据机床夹具的通用化程度,可将夹具分为以下几种:通用夹具,专用夹具,成组夹具,组合夹具,随行夹具。其中专用夹具是针对某一种工件的某道工序专门设计的夹具。所以结构紧凑,操作迅速方便。专用夹具通常使用厂根据要求自行设计与制造。专用夹具定位精度高,一批工件加工或所得尺寸稳定,互换性高,并且可以减轻劳动强度,节省工时,显著提高效率,另外利用专用夹具还可以扩大机床的工艺范围。但专用夹具是为满足某个工件某道工序的加工需要而专门设计的,所以它的适用范围较窄。此外,专用夹具的设计制造周期较长。当产品更换时,往往因无法在使用而报废,因此,专用夹具主要适用于产品品种相对稳定的大批大量生产。3.3.4 机床夹具在机械加工中的作用夹具是机械加工中的一种工艺装备,它在生产中起的作用很大,所以在机械加工中的应用十分广泛。归纳起来有以下几个方面的作用:1.保证工件的加工精度河南理工大学万方科技学院本科毕业论文44由于采用夹具安装,可以准确的确定工件与机床、刀具之间的相互位置,所以在机械加工中,可以保证工件各个表面的相互位置精度,使其不受或不受各种主观因素的影响,容易获得较高的加工精度,并使一批工件的精度稳定。2.提高劳动生产率和降低加工成本采用夹具使工件装夹方便,免去工件逐个找正对刀所花费的时间,因此可以缩短辅助时间。另外,采用夹具装夹或产品质量稳定,对操作工人的技术水平的要求可以降低,有利于提高生产率和降低成本。3.扩大机床工艺范围和改变机床用途使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围,实现一机多能。这是在生产条件有限的常用的一种技术改造措施。例如,在车床或摇臂钻床上安装镗模夹具后,就可以对箱体孔系进行镗削加工,以充分发挥通用机床的作用。4.改善劳动条件和保证生产安全使用专用机床夹具可减轻工人的劳动强度,改善劳动条件,保证安全生产。3.4 工件的装夹方式工件在机床上的装夹方式有以下三种:1.直接找正法在机床上根据工件上有关基准直接找正工件,使工件获得加工的正确位置的方法。直接找正法的定位精度和工作效率,取决于被找工件表面的精度,找正方法和所用工具及工人的技术水平。此法一半多用于单件小批量生产和精度要求特别高的场合。2.划线找正法在机床上按毛坯或工件上所划线找正工件,使工件获得正确位置的方法。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文45此法由于受到划线精度的限制,定位精度比较低,多用于单件小批量生产、毛坯精度较低以及大型零件等不使用夹具的粗加工中。3.用夹具装夹即通过夹具上的定位元件使工件相对于刀具及机床获得正确位置的方法。此法由于使工件定位迅速方便,定位精度较高,广泛用于成批和大量生产。上述装夹工件的方法有以下几个特点:工件在夹具中的定位,是通过工件上的定位基准与家具上的定位元件相接触而实现的。由于夹具预先在机床上以调整好位置(也有在加工过程中再进行找正的) ,因此,工件通过夹具相对于机床也就有了正确的位置。通过夹具上的对刀装置,保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。3.5 基准及其分类及其零件是由若干个表面加工组成的。这些表面之间的相对位置关系包括两方面的要求:表面间的位置尺寸精度和相对位置精度。研究零件表面的相对位置关系,是离不开基准的。不明确基准就无法确定表面的位置。基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。根据基准的不同功能,基准分为设计基准和工艺基准两大类。1.设计基准在零件图样上所采用的基准,称为设计基准。2.工艺基准零件在加工过程中所采用的基准,称为工艺基准。工艺基准按用途不同,又分为装配基准、测量基准、工序基准和定位基准。1)装配基准装配时用以确定零件在部件或产品中的位置基准,称为装配基准。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文402)测量基准测量时用以检验已加工表面尺寸位置的基准,称为测量基准。3)工序基准在加工工序中,用以确定本工序被加工表面加工后的尺寸、形状及位置的基准,称为工序基准。4)定位基准工件定位时所才采用的基准,称为定位基准。需要说明的是,作为基准的点、线、面在工件上并不一定具体存在。如轴心线、对称面等。它们是有具体表面来体现的。用以体现基准的表面称为定位基准。3.6 工件的定位工件装夹在机床上必须使工件相对于刀具和机床处于正确的加工位置,它包括工件在夹具的定位,夹具在机床上的安装以及夹具相对于刀具和整个工艺系统的调整等工作过程。在使用夹具的情况下,就要使机床、刀具、夹具和工件之间保持正确的加工位置,显然,工件的定位是其中极为重要的一个环节。六点定位原则定位,就是限制自由度。通常是用一个支承点限制工件的一个自由度,用合理设置的六个支承点,限制工件的六个自由度,使工件在夹具上的位置完全确定,这就是工件定位的“六点定位原则” 。3.7 工件的夹紧3.7.1 夹紧装置的组成 夹紧装置的种类很多,但其结构均由两部分组成。 1)动力装置产生夹紧力 机械加工过程中,要保证工件不离开定位时占据的正确位置,就必须有足够的夹紧力来平衡切削力、惯性力、河南理工大学万方科技学院本科毕业论文40离心力及重力对工件的影响。夹紧力的来源,一是人力;二是某种动力装置。常用的动力装置有:液压装置、气压装置、电磁装置、电动装置、气一液联动装置和真空装置等。 2)夹紧机构传递夹紧力 要使动力装置所产生的力或人力正确地作用到工件上,需有适当的传递机构。在工件夹紧过程中起力的传递作用的机构,称为夹紧机构。 夹紧机构在传递力的过程中,能根据需要改变力的大小、方向和作用点。手动夹具的夹紧机构还应具有良好的自锁性能,以保证人力的作用停止后,仍能可靠地夹紧工件。3.7.2 对夹紧装置的基本要求 1)夹紧过程中;不改变工件定位后占据的正确位置。2)夹紧力的大小适当,一批工件的夹紧力要稳定不变。既要保证工件在整个加工过程中的位罡稳定不变,振动小,又要使工件不产生过大的夹紧变形。夹紧力稳定可减小夹紧误差。 3)夹紧可靠,手动夹紧要保证自锁。 4)夹紧装置的复杂程度应与工件的生产纲领相适应。工件生产批量愈大,允许设计愈复杂、效率愈商的夹紧装置。 5)工艺性好,使用性好。其结构应力求筒单,便于制造和维修。夹紧装置的操作应当方便、安全、省力。3.7.3 夹紧力的确定 夹紧力的方向和作用点的确定 1)夹紧力应朝向主要限位面。 对工件只施加一个夹紧力,或施加几个方向相同的夹紧力时,夹紧力的方向应尽可能朝向主要限位面。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文402)夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。3.夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的方向和部位。4.夹紧力作用点应靠近工件的加工表面。3.8 夹具的设计对机床专用夹具的基本要求可总括为以下几个方面:稳定的保证工件的加工精度1)提高机械加工的劳动生产率2)结构简单,有良好的结构工艺性和劳动条件3)应能够降低工件的制造成本4)适当提高夹具元件的通用化和标准化程度,以缩短夹具制造周期,降低夹具成本1.定位基准的选择本夹具用于在立式铣床上加工 40 外圆端面,工件以底面为定位基准,用支承板和支承钉定位。为了缩短辅助时间,采用螺旋压板机构夹紧工件。2.切削力及夹紧力的计算刀具:套式面铣刀1)切削力2)本步加工可按铣削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠地卡紧查机床夹具设计手册表 17-6,得铣削切削力计算公式:轴向力 F-i=CfdMf 0fyMkF式中 F切削力f进给量,3mmd铣刀直径,40mmkF修正系数,由 工艺师手册 表 17-17 可知河南理工大学万方科技学院本科毕业论文40kF=( 190HBS)0.6 故经计算可知:kF=1.16所以:Fi=CfdMf 0fyMkF=420 231.00.360.81.0=491.8N夹紧力查机床夹具设计手册表 17-20,查得铣削平面时所需夹紧力计算公式:3.卡紧力为 F= 2Ff=983.6N4.取系数 S1=1.5 S2=S3=S4=1.15.则实际卡紧力为 F,=S1*S2*S3*S4*F=1963.75N6.使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧,调节卡紧力调节装置,即可指定可靠地卡紧力。7.定位误差的分析本夹具以大孔的端面为定位基准,用支撑板和支承钉定位,所以底面和侧面要有一定的辅助支撑。4 小结通过这次毕业设计,我有了很大河南理工大学万方科技学院本科毕业论文40的收获学到了很多的东西,本次设计是我们学完了大学的全部基础课、专业课后进行的 这是我们即将离开学校走上工作岗位之前对所学各科进行的一次全面的、深入的、综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,是我们在走上工作岗位前一次极好的学习机会,因此它在即将结束的大学生活中占有极重要的地位。本 次 课 程 设 计 主 要 经 历 了 两 个 阶 段 : 第 一 阶 段 是 机 械 加 工 工 艺 规程 设 计 , 第 二 阶 段 是 专 用 夹 具 设 计 。 第 一 阶 段 运 用 了 基 准 选 择 、 切 削用 量 选 择 计 算 、 机 床 选 用 、 时 间 定 额 计 算 等 方 面 的 知 识 ; 夹 具 设 计 的 阶段 运 用 了 工 件 定 位 、 夹 紧 机 构 及 零 件 结 构 设 计 等 方 面 的 知 识 。在设计夹具的过程中,我从简单的图形开始练习勾勒草图,再到一些复杂的结构成型,到多个零件的装配,最后自己将所学的技巧灵活应用到设计的夹具设计中。整过摸索的过程耗时较长,也具有挑战,在一个个零件构成功后,我感到非常高兴,很具有成就感。在不长的时间里,学习一个软件并能够对自己的设计有所帮助,其中的汗水我都觉得非常值得。对我而言,通过这次课程设计对自己在大学中所学的知识进行一次良好的回顾,并在此基础上有所提高,对自己将来从事的工作进行一次适应性的训练,无论是机械结构设计、零件加工工艺还是 cad 画图能力都得到了大大的巩固和提高,从而锻炼自己发现问题、思考问题解决问题的能力,并培养认真、严谨的专业精神。由于个人能力有限,设计尚有诸多不足之处恳请老师指点,在此不胜感激。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文40致 谢随着以拨叉及其夹具为题的毕业设计的完成,大学学习和实践的机会也落下帷幕。本次设计综合了大学四年所学到的专业知识,把理论联系到实际;为了提高自己的综合能力,从选题、收集资料、整理资料、计算数据到最后的完成论文都是自己亲自的。在这个过程中,我真诚的感谢我的毕业设计指导陈东海教授,在他的指导下,终于顺利完成了本次设计的任务。在这几个月,由于实习工作的原因,时间很匆忙,也很少回学校整理相关的资料或与老师碰面,但是老师还是在繁忙的工作之余给我提供了解决本设计的思路并帮我解决了很多设计上的实际问题。遇到各方面的问题和时间上的冲突,老师即使联系我,并给我的设计提出建议和知道,再次衷心感谢陈东海老师。本次毕业论文是一次理论与实际结合的考验,它使我更加真切的体会到,作为一名机械设计制造及其自动化的学生,光会纸上谈兵是远远不够的,实际动手能力和扎实的理论知识同等重要。本次设计对于我来说,既是一次对理论知识的巩固和提高,也是对实际动手操作能力的锻炼和加强。在参考资料收集完成后,要进行自己的计算时,才发现动手实践和理论设计差距很大,遇到了很多问题,尽管理论设计没有什么错误,但是数据计算错误频频出现。在一步步的解决过程中,进一步
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车床
变速箱
中拔叉
专用
夹具
设计
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2350 车床变速箱中拔叉及专用夹具设计,车床,变速箱,中拔叉,专用,夹具,设计
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