摇臂支架的机械加工工艺规程及钻Φ3-Φ4台阶孔深孔夹具设计[含CAD高清图工序卡说明书]
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西安工业大学北方信息工程学院 本科毕业设计(论文) 题目:摇臂支架的机械加工工艺规程及夹具设计系 别: 机电信息系 专 业: 机械设计制造及其自动化 班 级: B090207 学 生: 杨俊 学 号: B09020740 指导教师: 万宏强 2013年05月毕业设计(论文)任务书系别 机电信息系专业 机械设计制造及其自动化 班级 B090207姓名 杨俊 学号 B09020740 1.毕业设计(论文)题目: 摇臂支架的机械加工工艺规程及夹具设计 2.题目背景和意义:夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置, 它的主要用于保证产品的加工质量、减轻劳动强度、辅助产品检测、展示、运输等。工件的工艺分析及夹具设计是工艺工程师必备的专业素质,对学生的培养具有重要实践意义。 3.设计(论文)的主要内容(理工科含技术指标): (1)对所给零件进行设计和建模,所给零件的工艺分析,计算、编写各工件加工工艺; (2)各工件的定位分析(自由度)、夹具的定位误差计算; (3)绘制各夹具的装配图及部分零件图; (4)要求各夹具设计合理,符合工程实际; (5)各工件具体参数见所给参考图纸。 4.设计的基本要求及进度安排(含起始时间、设计地点): 第1周第3周:查阅资料,完成基础知识的积累和开题报告; 第4周第6周:典型工件的工艺分析,计算、编写各工件加工工艺; 第7周第8周:各夹具的设计计算,定位分析,设计中存在的问题。 第9周:中期检查。 第10周第13周:绘制各夹具的装配图、部分零件工程图。 第14周第15周:完成毕业论文。 第16周:答辩。 5.毕业设计(论文)的工作量要求 不少于15000字 实验(时数)或实习(天数): 图纸(幅面和张数): A0图纸2张,工艺卡片1份 其他要求:参考文献不少于15篇(其中外文文献不少于3篇),外文文献翻译汉字3000字以上。 指导教师签名: 年 月 日 学生签名: 年 月 日 系主任审批: 年 月 日说明:1 本表一式二份,一份由学生装订入册,一份教师自留。 2 带*项可根据学科特点选填摇臂支架的机械加工工艺规程及夹具设计摘 要本次毕业设计主要分为两个阶段:机械加工工艺规程的设计和专用夹具的设计。在机械加工工艺规程设计中,首先,根据查阅有关资料,对零件图进行技术要求分析,并熟悉材料种类和用途,确定出摇臂支架毛坯的材料、大小、和形状,由此确定了加工方案,拟定工艺路线;然后,根据毛坯尺寸确定加工余量和基准,安排加工顺序,选出所用机床、刀具、夹具、设计工装;再次计算各工序的切削用量及基本工时,并且编写加工过程和工艺卡片。夹具的设计主要围绕机床钻孔夹具为中心,设计出两套钻床夹具,分别是在零件一耳端面上钻一个3孔,另外在两耳上分别钻2孔的夹具。确定定位元件和加紧方案,完成夹具的设计及其受力分析和误差分析。最终完成了零件毛坯图、零件图、夹具设计图、夹具总装配图。关键词:摇臂支架;工艺设计;专用夹具;机械;钻模;加工30The Machining Process Planning and Fixture Design of Rocker Arm BracketAbstractThis graduation design is mainly divided into two stages: the design of the machining process planning and fixture.In the machining process planning design, first of all, according to available information, analysis the technical requirements of parts drawing, and familiar with the material and use, determine the rocker arm support blank material, size, and shape, thereby processing scheme is determined, the proposed process line; then, according to the determination of machining allowance and a reference blank size, arrangement processing sequence, select the machine, tool, fixture, tooling design; again calculate the amount of cutting and the basic working hours each working procedure, and the preparation process and process card. Fixture design mainly machine drilling fixture as the center, designed two sets of drilling fixture, which is a Phi drill in parts of an ear end 3 holes, in addition to the two ears are respectively drilled 2 holes with fixture. Determine the position of components and to plan, complete fixture design and analysis of force and error. The final completion of the blank drawing, part drawing, fixture design, fixture assembly drawing.Key words: rocker shaft bracket; process design; special fixture; machinery; Fixture; processin目 录1 绪论11.1机床夹具概述11.1.1夹具的发展趋势11.1.2夹具的国内外相关研究情况21.2机床夹具设计的目的、内容31.2.1设计的目的31.2.2设计的内容31.2.3设计要求41.2.4设计的步骤42 零件工艺方案设计52.1零件作用52.2零件的工艺分析63 工艺规程设计83.1毛坯确定83.1.1选前准备103.1.2确定加工方法103.2基准的选择103.2.1粗基准选择103.2.2精基准选择113.3工艺路线的拟定123.3.1工艺路线方案一123.3.2工艺路线方案二123.4切削用量、时间定额的计算133.4.1机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定133.4.2各工序的切削用量的选择144 钻3mm孔夹具设计234.1夹具设计234.1.1确定夹具的结构方案234.1.2夹具误差分析244.2定位误差分析274.3工装夹具的装配要求274.4工装夹具的使用说明274.4.1夹具的操作步骤274.4.2夹具使用注意事项、保养及维护275 钻2mm孔夹具设计285.1拟定设计方案285.2确定夹具设计方案285.2.1定位元件及基准的选择285.2.2定夹紧元件及动力装置确定295.3力的计算295.3.1切削力与加紧力的计算295.3.2夹具精度分析305.4工装夹具的装配要求305.5工装夹具的使用说明306 结论31参考文献32致 谢33毕业设计(论文)知识产权声明34毕业设计(论文)独创性声明35西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)1 绪论1.1机床夹具概述在机械制造过程中,用来固定加工对象,使其占有正确的位置,以使工件接受施工在钻床上进行孔的钻、铰、扩,攻螺纹加工时所用的夹具称为钻夹具,又称为钻模。机床夹具为机床的一种附加装置,安装工件后使之获得相对机床成刀具的正确位置并把工件可靠的夹紧。1.1.1夹具的发展趋势近些年来,随着数控机床、加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统等现代或加工设备的广泛应用,使传统的机械加工的指导方法发生了重大变革,夹具的功能已经从过去的装夹、定位、引导刀具,转变为装夹、定位。而数字化的设备加工功能的广大化。给今后夹具的快速定位、快速装夹提出了更高的要求。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。1) 高精随着机床加工精度的提高,为了降低定位误差,提高加工精度,对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达5m,夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm,平行度高达0.01mm/500mm。德国demmeler(戴美乐)公司制造的4m长、2m宽的孔系列组合焊接夹具平台,其等高误差为0.03mm;精密平口钳的平行度和垂直度在5m以内;夹具重复安装的定位精度高达5m;瑞士EROWA柔性夹具的重复定位精度高达25m。机床夹具的精度已提高到微米级,世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然,为了适应不同行业的需求和经济性,夹具有不同的型号,以及不同档次的精度标准供选择。2) 高效为了提高机床的生产效率,双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多了。减少工件的安装时间,各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等,快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具,加紧和松开工件只用12秒,夹具结构简化,为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间,瑞典3R夹具仅用1分钟,即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国Jergens(杰金斯)公司的球锁装夹系统,1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上,球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具,起到缩短停机时间,提高生产效率的作用。3) 模块、组合夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件,快速组装成各种夹具,已成为夹具技术开发的基点。省工、省时,节材、节能,体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础,应用CAD技术,可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库,进行夹具优化设计,为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程,既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案,又能积累使用经验,了解市场需求,不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作,正在着手创建夹具专业技术网站,为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台,争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。4) 通用、经济夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统,一次性投资比较大,只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强,应用范围广,通用性好,夹具利用率高,收回投资快,才能体现出经济性好。德国demmeler(戴美乐)公司的孔系列组合焊接夹具,仅用品种、规格很少的配套元件,即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强,使得夹具的通用性好,元件少而精,配套的费用低,经济实用才有推广应用的价值。专家们建议组合夹具行业加强产、学、研协作的力度,加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐,创建夹具专业技术网站,充分利用现代信息和网络技术,与时俱进地创新和发展夹具技术。主动与国外夹具厂商联系,争取合资与合作,引进技术,这是改造和发展我国组合夹具行业较为行之有效的途径。1.1.2夹具的国内外相关研究情况迄今为止,夹具仍是机电产品制造中必不可缺的四大工具(刀具、夹具、量具、模具)之一。夹具在国内外也正在逐渐形成一个依附于机床业或独立的小行业。我国国内的夹具始于20世纪60年代,当时建立了面向机械行业的天津组合夹具厂,和面向航空工业的保定向阳机械厂,以后又建立了数个生产组合夹具元件的工厂。在当时曾达到全国年产组合夹具元件800万件的水平。20世纪80年代以后,两厂又各自独立开发了适合NC机床、加工中心的孔系组合夹具系统,不仅满足了我国国内的需求,还出口到美国等国家。当前我国每年尚需进口不少NC机床、加工中心,而由国外配套的孔类夹具,价格非常昂贵,现大都由国内配套,节约了大量外汇。从国际上看俄国、德国和美国是组合夹具的主要生产国。当前国际上的夹具企业均为中小企业,专用夹具、可调整夹具主要接受本地区和国内订货,而通用性强的组合夹具已逐步成熟为国际贸易中的一个品种。由于我国在组合夹具技术上有历史的积累和性能价格比的优势,随着我国加入WTO和制造业全球一体化的趋势,特别是电子商务的日益发展,其中蕴藏着很大的商机,具有进一步扩大出口良好前景。1.2机床夹具设计的目的、内容1.2.1设计的目的本次设计是在我们学完了大学的全部基础课,技术基础课以及专业课之后而进行。此次的设计是对大学期间所学各课程及相关的应用绘图软件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。其目的在于:1) 巩固我们在大学里所学的知识,也是对以前所学知识的综合性的检验。2) 加强我们查阅资料的能力,熟悉有关资料。3) 树立正确的设计思想,掌握设计方法,培养我们的实际工作能力。4) 通过对摇臂支架的机械制造工艺设计,使我们在机械制造工艺规程设计,工艺方案论证,机械加工余量计算,工艺尺寸的确定,编写技术文件及查阅技术文献等各个方面受到一次综合性的训练。初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。5) 能根据被加工零件的技术要求,运用夹具设计的基本原理和方法,学会拟定夹具设计方案,完成夹具结构设计,初步具备设计出高效,省力,经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。6) 通过零件图,装配图绘制,使我们对于AutoCAD绘图软件的使用能得到进一步的提高。通过机床主运动机械变速传动系统的结构设计,使我们在拟定传动和变速的结构方案过程中,得到设计构思、方案的分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅资料等方面的综合训练,树立正确的设计思想,掌握基本的设计方法,并培养自己具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。1.2.2设计的内容1) 本次设计的主要内容为:首先运用AutoCAD软件绘制摇臂支架的二维零件图; 2) 对摇臂支架零件进行工艺分析,确定毛坯类型和制造方法,摇臂支架的材料为45钢,拟采用以锻造的形式进行毛坯的制造,并建立该零件三维模型,设计该零件毛坯;3) 所给零件的工艺分析,计算、编写加工工艺:设计2个工序的机床夹具,即对钻2孔和3孔两加工工序进行夹具装配图及夹具体的设计,有定位分析(自由度)、夹具的定位误差计算等内容;4) 绘制各夹具的装配图及部分零件图;5) 各工件具体参数见所给参考图纸。1.2.3设计要求评价机床性能的优劣,主要是根据技术经济指标来判定的。技术先进合理,亦即“质优价廉”才会受到用户的欢迎,在国内和国际市场上才有竞争力。机床设计的技术经济指标可以从满足性能要求、经济效益和人机关系等方面进行分析。1.2.4设计的步骤1) 调查报告研究市场和用户对设计机床的要求,然后检索有关资料。其中包括情报、预测、研究成果、发展趋势、新技术应用以及相应的图纸资料等。甚至还可以通过网络检索技术查阅先进国家的有关资料和专利等。通过对上述资料的分析研究,拟订适当的方案,以保证机床的质量和提高生产率,使用户有较好的经济效益。2) 拟定方案通常可以拟定出几个方案进行分析比较。每个方案包括的内容有:工艺分析、主要技术参数、总布局、主要部件的结构草图、实验结果及技术经济分析等。在制定方案时应注意以下几个方面:(1) 当使用和制造出现矛盾时,应先满足使用要求,其次才是尽可能便于制造。要尽量用先进的工艺和创新的结构;(2) 设计必须以生产实践和科学实验为依据,凡是未经实践考验的方案,必须经过实验证明可靠后才能用于设计;(3) 继承与创造相结合,尽量采用先进工艺,迅速提高生产力,为实现四个现代化服务。注意吸取前人和国外的先进经验,并在此基础上有所创造和发展。3) 工作图设计首先,在选定工艺方案并确定机床配置形式、结构方案基础上,进行方案图纸的设计。这些图纸包括:被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡,统称“三图一卡”设计。并初定出主轴箱轮廓尺寸,才能确定机床各部件间的相互关系。然后,整理机床有关部件与主要零件的设计计算书,编制各类零件明细表,编写机床说明书等技术文件。最后,对有关图纸进行工艺审查和标准化审查。2 零件工艺方案设计2.1零件作用叉架类零件包括拨叉、支架、连杆、杠杆等,它们多为铸件或锻件,结构形状变化较大,也较为复杂,机械加工的工序常不相同。选择主视图时应根据零件的具体特点,按其工作位置和充分反映零件特征的原则来选择定。除用基本试图外,常采用局部视图,斜视图、局部放大图等放大图来表示一些局部结构,而用剖面图来表示需要表达的断面形状。题目所给的零件摇臂支架中,润滑油由2孔进入3孔油道孔,4孔压入S4球收口保证油道内部的清洁,10.5用来装配摇臂轴;12的两耳与孔配合,起到支撑作用,支撑摇臂按正常轨迹动作。图2.1 摇臂支架零件三维图图2.2 摇臂支架零件二维图2.2零件的工艺分析该零件是支架类零件,形状不规则,尺寸精度、行位精度要求一般。主要技术要求:1) 未锻造圆角R2R4。2) 去锐边尖角。3) 清洗油道后在孔内压入S4压入孔口收口。具体要求如下:表2.1 零件所有尺寸及精度要加工表面尺寸及偏差(mm)公差/mm及精度等级表面粗糙度Ra/m形位公差/mm摇臂支架底面20IT113.2摇臂支架耳朵端面54IT76.3摇臂支架耳朵外表面IT80.8 0.05 D3mm孔3IT1212.54mm孔 0.018,IT86.310.5mm孔10.5IT1212.5 0.1100 D6.1mm孔6.1IT1212.5摇臂支架外圆表面20IT126.33 工艺规程设计摇臂支架在工作中承受多向交变载荷的作用,要求具有很高的强度。因此,支架材料一般采用高强度碳钢和合金钢;该摇臂支架采用45钢。45钢最低抗拉强度为600MPa,屈服强度不小于355MPa,适用范围是承受弯曲应力及抗拉应力。耳朵表面要求高频淬火处理,硬度为5256HRC。3.1毛坯确定毛坯制造方法的选择,主要根据生产类型、材料的工艺性(可塑性,可锻性)及零件对材料的组织性能要求,零件的形状及其外形尺寸,毛坯车间现有生产条件及采用先进的毛坯制造方法的可能性来确定毛坯的制造方法。由于摇臂支架在工作过程中要成熟冲击载荷,为增强其强度和韧性,且根据生产纲领为大量生产,毛坯选用锻件。为提高生产率和锻件的精度,采用模锻方法来制造毛坯。要确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量,应该先确定一下各个因素。1) 公差等级:由摇臂支架的公用和技术要求,确定该零件的公差等级为普通级。2) 锻件重量:摇臂支架的重量约为0.23Kg,初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为0.4Kg。3) 锻件形状复杂系数对零件图金星分析计算:可大致确定锻件外廓包容的长度、宽度、高度。即L=54mm,b=32mm,h=53mm。可计算出该锻件的形状复杂系数S=0.526。属于S2 级。4) 锻件材质系数:摇臂支架的材料为45钢,是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢。所以该锻件的材质系数属于M 级。5) 锻件分模线形状:根据该零件的形位特点,选择零件高度方向的对称平面为分模面,属于直分模线。6) 零件表面粗糙度:由零件图可知,各个加工表面的粗糙度Ra大多数都大于等于3.2m。根据上述诸因素,可查表确定该锻件的尺寸和机械加工余量,如下图所示:图3.1 摇臂支架毛坯图摇臂支架材料为#45,由于产品外表面大部分不用加工,所以毛坯选用精密模锻。该种模锻的尺寸公差等级为67 级,确定加工表面的总余量。如下表所示:表3.1 主要毛坯尺寸及公差主要面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸12的面123.215.2高53255总长5435720的面254293.2 零件模锻毛坯图3.1.1选前准备在拟定零件加工工艺路线时,首先要确定各个表面的加工方法和加工方案。零件表面的加工方案,首先取决于加工表面的技术要求。当明确了各加工表面的技术要求后,即可根据这些要求选择能保证该要求的最终加工方法,并同时确定出所需要经过工序(或工步)的加工方法。具体的加工方法可根据经验或参考有关表以及其它有关工艺手册来确定。所选择的加工方法,应满足零件的质量要求,要具有良好的加工经济性和高的生产率。满足同样精度要求的加工方法有若干种,为此,选择加工方法时应考虑下列因素:1) 按经济精度选择加工方法 所谓经济精度指的是在正常生产条件(完好的设备,使用必需的刀具和适当质量的夹具,一定熟练程度等级的生产工人,合理的定额工时)下,所能达到的经济精度,相应的粗糙度称为经济粗糙度。2) 工件的材料性质3) 工件的形状尺寸 如小孔一般采用钻、扩、铰的方法;大孔常采用镗削的加工方法,当有孔和外圆时宜先加工孔。4) 生产类型5) 生产率和经济性 对于较大的平面,铣削加工生产率较高;窄长的工件宜采用刨削加工;对于大量生产的低精度孔系,宜采用多轴钻;对批量较大的曲面加工,可采用机械靠模加工,数控加工和特种加工等加工方法。6) 具体生产条件 使生产符合实际,并充分挖掘现有使用潜力。7) 特殊要求 。3.1.2确定加工方法平面加工方法:粗铣精铣 经济精度为IT8IT10 表面粗糙度为Ra1.6Ra3.2。外圆柱面的加工:粗车半精车精车,经济精度为IT7IT8 ,表面粗糙度Ra1.6Ra3.2。未锻出孔:钻铰 经济精度为IT8IT9 表面粗糙度为Ra1.6Ra3.2。小孔加工:钻 螺纹孔:先钻后攻丝。3.2基准的选择 3.2.1粗基准选择粗基准选择时,应重点考虑两个问题:一是保证主要加工面有足够而均匀的加工余量和各待加工表面有足够的加工余量;二是保证加工面与不加工面之间的位置精度。其选择原则为: 1) 为了保证加工面与不加工面之间的位置要求,应选不加工面为粗基准。2) 合理分配个加工面的加工余量。a. 为了保证各加工面都有足够的加工余量,应选择毛坯余量最小的面为粗基准。b. 为了保证重要加工表面的加工余量均匀,应选重要加工面为粗基准。c. 粗基准的选择应使工件上各加工表面总的金属切除量最小。3) 粗基准应避免重复使用,在同一尺寸方向上通常只使用一次。4) 选作粗基准的表面应光洁,要避开锻造、飞边和铸造浇冒口、分型面、毛刺等缺陷,以保证定位准确,加紧可靠。当使用夹具装夹时,选择的粗基准面最好使夹具结构简单,操作方便。因此,选择外圆20mm的外圆面做粗基准。3.2.2精基准选择精基准的选择,重点是考虑如何减小工件的定位误差,保证工件的加工精度,同时也要考虑工件的装夹方便可靠,夹具结构简单,使零件的制造较为经济、容易。其选择原则为:1) 基准重合原则 以设计基准作为定位基准。2) 基准统一原则 加工过程中采用统一的定位基准,这样做可以简化工艺规程的制定工作,减小夹具设计,制造量和成本,缩短生产准备周期。由于减少了基准转换,便于保证各加工表面的相互位置精度。基准重合和基准统一原则是选择精基准的两个重要原则。但有时两者相互矛盾,必须处理好。当遇有尺寸精度较高的表面时,应以基准重合为主,以免给加工带来困难,这时不宜做到基准统一原则,除此之外,均应考虑基准统一原则。3) 自为基准原则 当加工余量小而均匀时选择加工表面本身作为定位基准。4) 互为基准原则 用于两个有相互位置要求的表面,采用反复加工,相互作为基准。根据该摇臂支架的技术要求和装配要求,选择摇臂支架的底面和摇臂支架耳朵的端面作为精基准。零件上的很多表面都可以采用它们作为基准来进行加工。即遵循了“基准统一”的原则。摇臂支架的底面是设计基准,选用其做精基准定位加工10.5mm孔和6.1mm孔以及摇臂支架的外圆12mm。摇臂支架耳朵的端面做为精基准,可以钻3mm孔和4mm孔。这样就实现了设计基准和工艺基准的重合。同时也保证了被加工表面的平行度要求。3.3工艺路线的拟定 3.3.1工艺路线方案一 模锻工序1 车外圆、端面、倒角至要求,半精车底面,倒角,切槽。工序2 铣底面和顶面工序3 钻10.5 、6.1钻3,铰孔4工序4 钻22工序5 局部淬火工序6 磨212工序7 终检3.3.2工艺路线方案二模锻工序1 铣底面和顶面工序2 外圆、端面、倒角至要求。半精车端面、倒角、切槽。工序3 钻、扩孔10.5 钻、扩6.1,钻、铰3,锪4孔。工序4 钻22孔工序5 局部淬火。工序6 磨12外圆。工序7 终检。两个方案在开始时加工就出现不同,方案一实现加工面,方案二实现加工轴,根据给定的条件可知,需先加工作为基准的底面,而且方案一端面需精加工,因此需两个圆柱的粗加工都结束后才能实施精加工,选择方案时还应考虑工厂的具体条件等因素,如设备,能否借用工、夹、量具等。本次设计选择工艺路线二。根据方案二制定出详细的工序划分,具体加工工艺路线及设备、工装的选用如表3.2所示:表3.2 机床、刀具及量具的选用工序号工序名称机床设备刀具量具1粗铣摇臂支架底面X6132硬质合金端铣刀游标卡尺2粗车摇臂支架耳朵外圆表面CA6140硬质合金车刀千分尺3粗车耳朵端面、倒角145CA6140硬质合金车刀千分尺4粗车台阶面、半精车台阶面、车各槽、倒角2.52CA6140硬质合金车刀千分尺5钻、扩6.1mm孔、10.5mm孔Z550麻花钻、扩孔钻卡尺、塞规6钻、铰3mm孔Z550麻花钻、铰刀、游标卡尺7锪4mm孔Z550锪刀游标卡尺6钻22mm孔专用钻床麻花钻卡尺、塞规7摇臂支架两耳外圆柱表面局部淬火淬火机8磨削摇臂支架212外圆柱表面平面磨床M114W砂轮游标卡尺9去毛刺钳工台锉刀10清洗清洗机11压入钢球4mm,孔口收口12终检淬火机塞规、百分表3.4切削用量、时间定额的计算3.4.1机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定1) 铣端面:考虑其加工表面粗糙度要求为,可直接粗铣一次,取2Z=2mm已能满足要求。2) 加工12mm的外圆表面:可直接粗车,经热处理后在进行磨削,确定工序尺寸及余量为2Z=3mm。3) 车削12mm端面:考虑其表面粗糙度要求,只要求粗加工,取2Z=4mm已能满足要求。4) 加工10.5mm孔:其表面粗糙度要求,其加工方式可以分为钻,扩,两步,确定工序尺寸及余量为:钻孔:9.8mm 扩孔:10.5mm 2Z=0.7mm5) 加工6.1mm孔钻孔:5.8 扩孔:6.1 2Z=0.3mm6) 加工3mm孔:其加工方式可以分为钻两步,确定工序尺寸及余量为:钻孔:2.9mm 铰孔:3mm 2Z=0.1mm7) 加工4mm孔锪孔:4mm8) 加工2mm孔 钻孔:2mm3.4.2各工序的切削用量的选择1) 粗铣a. 铣顶面(1) 确定切削用量确定切削用量铣削深度aw: aw=1mm每齿进给量fz:fw=0.2mm/齿刀具:YT15硬质合金端铣刀。铣削宽度ae90,深度ap6,齿数z=4,取刀具直径d0=80mm。选择刀具前角00后角08,副后角0=5,刃倾角:s=5,主偏角Kr=60,过渡刃Kr=30,副偏角Kr=5。铣削速度: V=0.45m/s=27m/min,机床主轴转速:=现采用X6132铣床,根据机床使用说明书,取=118r/min故实际切削速度为工作台每分进给量: 取=0.15,z=4,=118代入公式得:0.154118=70.8m/min取70m/min40mm走刀次数为1(2) 计算基本工时:机动时间tm:b. 铣底面52mm机动时间tm:2) 粗车12外圆(1) 确定切削用量a. 确定背吃刀量粗车外圆,加工余量为2Z=3mm,一次走刀,则ap=1.5mm。b. 确定进给量刀杆尺寸16 ,25,工件直径为12mm,则f=0.30.4 f =0.3。c. 选择刀具磨钝标准及耐用度由表1.9查取后刀面磨损最大限度为0.81.0,焊接耐用度T=60mm。d. 确定切削速度VC:查取: ap=1.5、f =0.3mm/r、车刀为YG硬质合金,由于实际车削过程使用条件的改变,查取切削速度修正系数:Kv=0.86 ,=43则e. 确定机床主轴转速:按CA6140车床转速选择与408r/min相近似的机床转速n =410r/min,则实际切削速度3.1415.2410/1000=20m/min。综上,此工步的切削用量为:a =1.5mm,f =0.3,n =410r/min,V =20m/min。(2) 计算基本工时: 3) 粗车12端面(1) 确定切削用量a. 确定背吃刀量ap粗车的余量为3mm, a =1.5mm。b. 确定进给量加工材料#45、车刀刀杆尺寸为16 、d0=12.2mm、切削深度a =1.5mm,则进给量为0.30.4。查取横向进给量取f =0.3mm/r。c. 确定切削速度VC:刀具用YG6硬质合金车刀加工,a =1.5mm,f =0.1mm/r。切削速度的修正系数为:Kv =0.81,则确定机床主轴转速:按CA6140车床转速选择与313r/min相近似的机床转速n=350r/min,则实际切削速度3.1412.2350/1000=13.4m/min。综上,此工步的切削用量为:a =3mm,f =0.3,n =350r/min,V =13.4m/min。(2) 计算基本工时:d=15.2,d1=0,l1=0,l2= l3=0=(12.20)/2+0+0+0=6.6mmT= 6.61(0.03350)=0.63min。4) 粗车台阶面(1) 切削用量的计算:a. 确定背吃刀量ap粗车的余量为2Z=4,a =2mm。b. 确定进给量加工材料#45、车刀刀杆尺寸为16 、工件直径25mm、切削深度a=2mm,则进给量为0.30.4。查横向进给量取f =0.3mm/r。c. 确定切削速度VC:当用YG6硬质合金车刀加工,a =2mm,f =0.03mm/r。由于实际情况,在车削过程使用条件的改变,查得切削速度的修正系数为:Kv =0.81,则确定机床主轴转速:按CA6140车床转速选择与280r/min相近似的机床转速n=300r/min,则实际切削速度:3.14203001000=18.8m/min。综上,此工步的切削用量为:a =2mm,f =0.0 3,n =300r/min,V =18.8m/min。(2) 计算基本工时: (d=25, d1=12,l1 =3,l2= l3=0)=(2012)/2+(3+0+0)=7mmT = 71(0.03300)=0.78min。5) 倒角145o:采用车刀。为缩短辅助时间,取倒角时的主轴转速车削相同:n=480r/min,手动进给。6) 半精车台阶面(1) 切削用量的计算:a. 确定背吃刀量ap粗车的余量为0.5, a =0.5mm。b. 确定进给量加工材料#45、车刀刀杆尺寸为16 、工件直径20mm、切削深度a=0.5mm,则进给量为0.10.2。横向进给量取f =0.1mm/r。c. 确定切削速度Vc:当用YG6硬质合金车刀加工,a =0.5mm,f =0.1mm/r。由于实际情况,在车削过程使用条件的改变,查得切削速度的修正系数为:Kv =0.81,则确定机床主轴转速:按CA6140车床转速选择与430r/min相近似的机床转速n =450r/min,则实际切削速度3.14204501000=28m/min。综上,此工步的切削用量为:a =0.5mm,f =0. 1,n =450r/min,V =28m/min。(2) 计算基本工时:d=25,d1=12,l1 =0,l2= l3=0=(2012)/2+(3+0+0)=7mmT = 71(0.1450)=0.15min。7) 倒角2.52:采用车刀。为缩短辅助时间,取倒角时的主轴转速车削相同:n=450r/min,手动进给。8) 切槽1.50.5:采用切槽刀。为缩短辅助时间,取主轴转速与车削相同:n=450r/min,手动进给。9) 钻9.8mm孔(1) 切削用量的计算:切削深度:=0.25 进给量:取f=0.22mm/r取钻削速度V=12.25m/min机床主轴转速:,取n=480r/min。实际切削速度3.149.8480/1000=14.77m/min。(2) 计算基本工时:机动时间tm取l=53,l1=3,l2=4,f=0.22,n=480r/min代入公式得:=(53+3+4)/(0.22480)=0.568min10) 扩10.5孔(1) 切削用量的计算:切削深度:=0.5 进给量:取f=1.1mm/r。取切削速度V=0.4V钻=5.788m/min机床主轴转速:取n=180r/min。(2) 计算基本工时:机动时间tm取l=53,l1=3,l2=3,f=1.1,n=180r/min代入公式得: =(53+3+3)/(1.1180)=0.298min11) 钻5.8mm孔(1) 切削用量的计算:切削深度:=2.9 进给量:取f=0.14mm/r。取切削速度V=15m/min机床主轴转速:取nw=910r/min。实际切削速度3.145.8910/1000=16.57m/min。(2) 计算基本工时:机动时间tm取l=47,l1=3,l2=3,f=0.14,n=910r/min代入公式得:=(47+3+3)/(0.14910)=0.416min12) 扩6.1孔(1) 切削用量的计算:切削深度:=0.1 进给量的确定f=0.9mm/r取切削速度V=0.4V钻=6.628m/min机床主轴转速:取n=480r/min。(2) 计算基本工时:机动时间tm取l=47,l1=3,l2=3, f=1.1,n=480r/min代入公式得:=(47+3+3)/(0.9 480)=0.123min13) 加工3mm孔a. 钻2.9mm孔(1) 切削用量的计算切削深度:=1.45 进给量:取f=0.08mm/r取切削速度V=15m/min机床主轴转速:,取nw=1700r/min实际切削速度3.142.91700/1000=15.48m/min。(2) 计算基本工时:机动时间tm取l=48,l1=3,l2=0,f=0.08,n=1700r/min代入公式得:=(48+3+0)/(0.081700)=0.397minb. 铰3孔(1) 切削用量的计算切削深度:=0.05 ,f=0.7mm/r取切削速度V=0.4V钻=6m/min机床主轴转速:,取n=600r/min(2) 计算基本工时:机动时间tm 由钻孔的基本时间可由公式求得。式中,=3mm,因为是盲孔,所以进给量 =0.5mmr,n= 600 rmin,所以,=0.17min=10.2s.辅助时间的计算=0.15=0.1510.2=1.53s其他时间的计算其他时间=6%(+)=0.64s单件时间 的计算单件时间: =10.2s+1.53s+0.64s=12.37s14) 锪4孔(1) 切削用量的计算:进给量:取f=1/3f钻=0.043mm/r取切削速度V=1/3V钻=9.1m/min机床主轴转速:取n=750r/min实际切削速度3.144750/1000=9.4m/min(2) 计算基本工时:机动时间tm取l=4,l1=2,l2=0,f=0.043mm/r,n=750r/min代入公式得:=(4+2+0)/0.043750=0.19min15) 钻22的孔(1) 切削用量的计算:切削深度:=4.5,进给量:f=0.4mm/r,取切削速度V=18m/min机床主轴转速:取nw=3000r/min实际切削速度3.1421700/1000=18.84m/min。(2) 计算基本工时:机动时间tm取l=4.5,l1=3,l2=3,f=0.4,n=3000r/min代入公式得:=(4.5+3+3)/0.43000=0.875min16) 热处理17) 磨削(1) 选择砂轮选砂轮选择结果为:A46KV6P 30050230。砂轮耐用度为1800s。(2) 确定切削用量砂轮转速 =1500r/min,V砂=27.5m/min(0.50.6)B=203220mm =18m/min 0.0056mm/st(3) 计算基本工时西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)4 钻3mm孔夹具设计4.1夹具设计已知摇臂支架的材料为45钢,毛坯为锻件,所用机床为台式钻床Z550,本夹具主要用来钻3mm孔,刀具为麻花钻。由于本工序的加工精度不高,在加工本道工序时,主要应考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度。4.1.1确定夹具的结构方案按照基准重合原则确定的,用设计基准作为定位基准,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。有利于提高夹紧刚度,缺点是夹紧力大容易引起定位元件变形。夹具设计简单,装夹方便。a. 确定定位元件 3mm孔的加工精度要求不高,只需要钻即可。根据零件图和和规定的定位基准,为了减小定位误差,按基准重合原则选10 H7/h6定位芯轴与10.1mm孔为定位基准。选用定位芯轴限制2个自由度,分别是沿Y轴和Z轴的移动。再选用摇臂支架另一只耳朵,即外圆柱面为工件定位基面。选用2个V型块,可以限制限工件4个自由度,即工件在沿X轴和绕X轴、Y轴和Z轴方向的运动同时被限定,属于完全定位。此夹具的夹紧装置为螺旋夹紧,因为用于钻小孔的夹具,常常不另外再设夹紧装置,这种处理方法可以缩短夹具的制造周期,降低夹具制造成本,又可以节省安装工件的时间,提高生产率。b. 确定导向装置本工序选用可换钻套作为刀具的导向元件。 c. 确定加紧方式及元器件选择夹紧机构的三要素是夹紧力方向的确定、夹紧力作用点的确定、夹紧力大小的确定。夹紧力作用点的选择应遵循的规则:1) 为了使定位稳定,夹紧力作用点应该落在主要的定位支承面上,活络在主要的定位支承面上的支承点所围成的面积内;2) 夹紧力应作用在工件刚性较好的部位上,不应该使工件产生夹紧变形或使工件产生翻砖力矩;3) 为了防止工件在加工过程中产生振动,夹紧力的作用点应尽量靠近被加工表面;4) 夹紧力作用点的数目,应尽量在工件的整个接触面上分布均匀,以减小夹紧变形。该夹具为旋转螺母固定,夹具为手动旋转螺母加紧。在装夹过程中方便简单,节约了大量的装夹时间。操作方便,使用安全、可靠,且改善工人的劳动条件,减轻劳动强度。在夹紧过程中用不会使工件产生变形。4.1.2夹具误差分析摇臂支架材料为45钢,由于产品外表面大部分不用加工,所以毛坯选用精密模锻。该种模锻的尺寸公差等级为67 级,用查表法确定加工表面的总余量。但由于用查表法所确定的总余量与成产实际情况有些差距,故还应根据工厂具体情况进行适当的调整。钻削切削力的计算公式如表4.1:表4.1 钻削切削力的计算公式工件材料加工方法刀具材料切削扭矩计算公式切削力计算公式结构钢和铸钢=736MPa 钻 高速钢 扩钻耐热钢(HB141) 钻灰铸铁(HB190)硬质合金 扩钻 高速钢可锻铸铁(HB120)钻硬质合金铜合金高速钢钻削时的进给量f:0.150.32mm/转,取f=0.3mm/转由表4.1可知,切削扭矩的计算公式 (4.1)由表4.1可知,切削力的计算计算公式如下, F= (4.2)为修正参数,它的计算公式因为45号钢的抗拉强度 ,取扭矩的计算如下,带入式4.1得: 切削力的计算如下,带入式4.2得:其中f=0.2mm/r, =1402,则F=14020.89=1444N表4.2 安全系数的数值符号考虑的因素系数值考虑工件材料及加工余量均匀性的安全系数1.21.5 加工性质粗加工1.2精加工1.0刀具钝化程度(详见表3)1.01.9切削特点连续切削1.0断续切削1.2夹紧力的稳定性手动夹紧1.3机动夹紧1.0 手动夹紧的手柄位置操作方便1.0操作不方便1.2仅有力矩使工件回转时,工件与支撑面接触的情况接触点稳定1.0接触点不稳定1.5若安全系数K的计算结果小于2.3时,取K=2.5。计算夹紧力时,通常将夹具和工件看成是一个刚性系统。根据工件受切削力、夹紧力(大型工件还应考虑工件重力,运动的工件还应考虑惯性力等)的作用情况,找出在加工过程中对夹紧最不利
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