曲柄板工艺及钻Φ8的深孔夹具设计【含高清CAD图纸和文档全套】
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浙江机电职业技术学院机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称 曲柄板零件名称曲柄板共 页第 页材 料45毛 坯 种 类模锻毛坯外形尺寸每毛坯可制件 数1每 台件 数1备注序号工序名称工 序 内 容车间工段设 备工 艺 装 备工 时准终单件10毛坯备料用模锻方法获得毛坯锻造车间一模锻锤20热处理毛坯退火热处理热处理间一退火炉30车车103外圆柱面至尺寸,倒角金工车间二普通车床专用夹具,外圆车刀40车车103上端面,车48外圆,加工48外圆端面,加工凹槽,倒角金工车间二普通车床专用夹具,外圆车刀,端面车刀,切槽刀50镗加工30H8孔至要求金工车间二普通车床专用夹具,镗刀60车调头夹103外圆,并用48外圆端面定位,车103底面至尺寸金工车间二普通车床专用夹具,端面车刀70车车38外圆柱面金工车间二普通车床专用夹具,外圆车刀80车车28外圆柱面,车1X0.5槽,车26.6X1.3槽倒角金工车间二普通车床专用夹具,外圆车刀,端面车刀,直柄麻花钻90铣铣斜面到要求金工车间二万能铣床专用夹具,圆柱铣刀100钻钻8的深孔,加工5-5.2通孔与5-11沉孔金工车间二立式钻床专用夹具,直柄麻花钻110检验检验浙江机电职业技术学院机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 曲柄板零件名称曲柄板共 8 页第 1 页车间工段工序号材料牌号机加工二3045毛坯种类毛坯外形每毛坯制件每台件数模锻11设备名称设备型号设备牌号同时加工件车床CA61401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准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速/r/min切削速度/m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数公步工时机动辅助1车103外圆柱面至尺寸,倒角专用夹具,外圆车刀,游标卡尺38095.4560.81.71浙江机电职业技术学院机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 曲柄板零件名称曲柄板共 8 页第 2 页车间工段工序号材料牌号机加工二4045毛坯种类毛坯外形每毛坯制件每台件数模锻11设备名称设备型号设备牌号同时加工件车床CA61401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准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速/r/min切削速度/m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数公步工时机动辅助1车103上端面,车48外圆,加工48外圆端面,加工凹槽,倒角专用夹具,外圆车刀,游标卡尺38095.4560.81.71端面车刀,切槽刀浙江机电职业技术学院机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 曲柄板零件名称曲柄板共 8 页第 3 页车间工段工序号材料牌号机加工二5045毛坯种类毛坯外形每毛坯制件每台件数模锻11设备名称设备型号设备牌号同时加工件车床CA61401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准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速/r/min切削速度/m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数公步工时机动辅助1加工30H8孔至要求专用夹具,镗刀,游标卡尺38095.4560.81.71浙江机电职业技术学院机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 曲柄板零件名称曲柄板共 8 页第 4 页车间工段工序号材料牌号机加工二6045毛坯种类毛坯外形每毛坯制件每台件数模锻11设备名称设备型号设备牌号同时加工件车床CA61401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准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速/r/min切削速度/m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数公步工时机动辅助1调头夹103外圆,并用48外圆端面定位,车103底面至尺寸专用夹具,端面车刀,游标卡尺38095.4560.81.71浙江机电职业技术学院机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 曲柄板零件名称曲柄板共 8 页第 5 页车间工段工序号材料牌号机加工二7045毛坯种类毛坯外形每毛坯制件每台件数模锻11设备名称设备型号设备牌号同时加工件车床CA61401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准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速/r/min切削速度/m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数公步工时机动辅助1车38外圆柱面专用夹具,外圆车刀,游标卡尺38095.4560.81.71浙江机电职业技术学院机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 曲柄板零件名称曲柄板共 8 页第 6 页车间工段工序号材料牌号机加工二8045毛坯种类毛坯外形每毛坯制件每台件数模锻11设备名称设备型号设备牌号同时加工件车床CA61401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准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速/r/min切削速度/m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数公步工时机动辅助1车28外圆柱面,车1X0.5槽,车26.6X1.3槽倒角专用夹具,外圆车刀,游标卡尺38095.4560.81.71端面车刀,直柄麻花钻浙江机电职业技术学院机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 曲柄板零件名称曲柄板共 8 页第 7 页车间工段工序号材料牌号机加工二9045毛坯种类毛坯外形每毛坯制件每台件数模锻11设备名称设备型号设备牌号同时加工件万能铣床X52W1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准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速/r/min切削速度/m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数公步工时机动辅助1铣斜面到要求专用夹具,圆柱铣刀,游标卡尺38095.4560.81.71浙江机电职业技术学院机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 曲柄板零件名称曲柄板共 8 页第 8 页车间工段工序号材料牌号机加工二10045毛坯种类毛坯外形每毛坯制件每台件数模锻11设备名称设备型号设备牌号同时加工件立式钻床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准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速/r/min切削速度/m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数公步工时机动辅助1钻8的深孔,加工5-5.2通孔与5-11沉孔专用夹具,直柄麻花钻,游标卡尺38095.4560.81.71毕业设计(论文)课题名称 曲柄板加工工艺及工装设计 课题来源 生产实际 二级学院(系) 机械工程学院 专 业 机械制造及自动化 班 级 姓 名 学 号 指导教师 起讫时间:2014 年3 月24 日2014 年5月 16 日(共八周)曲柄板加工工艺及工装设计摘 要本文是对曲柄板零件加工应用及加工的工艺性分析,主要包括对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、加工工艺文件的填写。选择正确的加工方法,设计合理的加工工艺过程。此外还对156FM凸轮轴调节叉零件的两道工序的加工设计了专用夹具.机床夹具的种类很多,其中,使用范围最广的通用夹具,规格尺寸多已标准化,并且有专业的工厂进行生产。而广泛用于批量生产,专为某工件加工工序服务的专用夹具,则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。本论文夹具设计的主要内容是设计镗床夹具和铣床夹具,最后设计了一副检验夹具。关键词:曲柄板,加工工艺,加工方法,工艺文件,夹具AbstractThis article is on the fork parts processing application and processing technology and analysis, including the spare parts diagram analysis, the choice of blank, parts of the clamping, the craft route making, tool selection, the determination of cutting conditions, processing documents. Choose the correct processing method, the rational design of machining process. In addition to the156FM camshaft adjusting fork parts of the two process designing special fixture.Machine tool fixture of many kinds, among them, the most widely used common fixture, size specifications have been standardized, and a professional production plant. While widely used in batch production, designed for a certain workpiece processing services for the fixture, it needs each factory according to workpiece machining technology to design and manufacture. In this paper, fixture design are the main contents of design jig boring machine and milling fixture, the design of a test fixture.Key Words:Adjust the fork,Processing technology, processing method, process documentation, fixture目 录摘 要IAbstractII目 录III第1章 绪论11.1 机械加工工艺概述11.2机械加工工艺流程11.3夹具概述21.4机床夹具的功能31.5机床夹具的发展趋势3第2章 曲柄板的工艺设计62.1 曲柄板的结构特点和技术要求62.2 曲柄板的材料、毛坯和热处理62.3 工艺过程设计中应考虑的主要问题72.4 曲柄板的机械加工工艺过程分析92.5 曲柄板的工序设计162.6 曲柄板切削用量的确定202.7 曲柄板加工时间定额计算24第3章 专用夹具设计283.1 专用夹具的设计及原理分析283.2定位基准和定位元件的设计与分析283.3分度装置的设计与分析293.4钻模板与导引元件的设计303.5夹具方案与夹具体的设计32结 论34参 考 文 献35致谢36浙江机电职业技术学院毕业设计说明书 第1章 绪论1.1 机械加工工艺概述机械加工工艺是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全过程,加工工艺是工人进行加工的一个依据。机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤,采用机械加工的方法,直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等,使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。比如一个普通零件的加工工艺流程是粗加工-精加工-装配-检验-包装,就是个加工的笼统的流程。 机械加工工艺就是在流程的基础上,改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等,使其成为成品 或半成品,是每个步骤,每个流程的详细说明,比如,上面说的,粗加工可能包括毛坯制造,打磨等等,精加工可能分为车,钳工,铣床,等等,每个步骤就要有详 细的数据了,比如粗糙度要达到多少,公差要达到多少。 技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情况,确定采用的工艺过程,并将有关内容写成工艺文件,这种文件就称工艺规程。这个就比较有针对性了。每个厂都可能不太一样,因为实际情况都不一样。 总的来说,工艺流程是纲领,加工工艺是每个步骤的详细参数,工艺规程是某个厂根据实际情况编写的特定的加工工艺。1.2机械加工工艺流程机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一,它是在具体的生产条件下,把较为合理的工艺过程和操作方法,按照规定的形式书写 成工艺文件,经审批后用来指导生产。机械加工工艺规程一般包括以下内容:工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及 检验方法、切削用量、时间定额等。 制订工艺规程的步骤 1) 计算年生产纲领,确定生产类型。 2) 分析零件图及产品装配图,对零件进行工艺分析。 3) 选择毛坯。 4) 拟订工艺路线。 5) 确定各工序的加工余量,计算工序尺寸及公差。 6) 确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。 7) 确定切削用量及工时定额。 8) 确定各主要工序的技术要求及检验方法。 9) 填写工艺文件。 在制订工艺规程的过程中,往往要对前面已初步确定的内容进行调整,以提高经济效益。在执行工艺规程过程中,可能会出现前所未料的情况,如生产条件的变化,新技术、新工艺的引进,新材料、先进设备的应用等,都要求及时对工艺规程进行修订和完善。1.3夹具概述夹具是一种装夹工件的工艺装备,它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中,机床夹具是一种不可缺少的工艺装备,它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等,帮机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工作。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。1.4机床夹具的功能在机床上用夹具装夹工件时,其主要功能是使工件定位和夹紧。1机床夹具的主要功能机床夹具的主要功能是装工件,使工件在夹具中定位和夹紧。(1)定位 确定工件在夹具中占有正确位置的过程。定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件面接触或配合实现的。正确的定位可以保证工件加工的尺寸和位置精度要求。(2)夹紧 工件定位后将其固定,使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。由于工件在加工时,受到各种力的作用,若不将工件固定,则工件会松动、脱落。因此,夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。2机床夹具的特殊功能机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向。(1)对刀 调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。如铣床夹具中的对刀块,它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。(2)导向 如钻床夹具中的钻模板的钻套,能迅速地确定钻头的位置,并引导其进行钻削。导向元件制成模板形式,故钻床夹具常称为钻模。镗床夹具(镗模)也具有导向功能。1.5机床夹具的发展趋势随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高,夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。1.5.1机床夹具的现状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作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,以适应市场激烈的竞争。然而,一般企业仍习惯于大量采用传统的专用夹具。另一方面,在多品种生产的企业中,约4年就要更新80%左右的专用夹具,而夹具的实际磨损量仅为15%左右。特别是近年来,数控机床(NC)、加工中心(MC)、成组技术(GT)、柔性制造系统(FMS)等新技术的应用,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)适用于精密加工的高精度机床夹具。4)适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。5)采用液压或气压夹紧的高效夹紧装置,以进一步提高劳动生产率。6)提高机床夹具的标准化程度。1.5.2现代机床夹具的发展方向现代机床夹具的发展方向主要表现为精密化、高效化、柔性化、标准化四个方面。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卡盘,其定心精度为5m;精密心轴的同轴度公差可控制在1m内;又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具,工件的圆度公差可达0.20.5m。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、具有夹紧动力装置的夹具等。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;在车床上使用的高速三爪自定心卡盘,可保证卡爪在(试验)转速为2600r/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。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、拼装、组合等方式,以适应可变因素的能力。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、通用可调夹具、成组夹具、拼装夹具、数控机床夹具等。在较长时间内,夹具的柔性化将是夹具发展的主要方向。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。在制订典型夹具结构的基础上,首先进行夹具元件和部件的通用化,建立类型尺寸系列或变型,以减少功能用途相近的夹具元件和部件的型式,屏除一些功能低劣的结构。通用化方法包括夹具、部件、元件、毛坏和材料的通用化。夹具的标准化阶段是通用化的深入,主要是确立夹具零件或部件的尺寸系列,为夹具工作图的审查创造良好的条件。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。第2章 曲柄板的工艺设计2.1 曲柄板的结构特点和技术要求曲柄板是该机床上的一个重要零件,因为其零件尺寸较小,结构形状也不是很复杂。但因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度,以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量,进而影响其性能与工作寿命。曲柄板毛坯材料45钢,硬度范围在180230HBW,承受中等载荷,用于制造机器的运动件。采用锻造方法,由于成批量生产故宜采用模锻方法。曲柄板是模锻件,根据要求主要是加工孔、底平面和外圆柱面。具体特点和技术要求如下: 精加工孔30H8要求达到的精度等级为,粗糙度为,且以底平面为基准,要求垂直度公差为0.01,主要满足加工孔的位置精度。 其他各个孔的加工都要以103底平面为定位基准。所以,底平面的形位公差要达到设计要求。 精加工29h6外圆柱面,精度等级为粗,粗糙度为,且与30H8孔轴线有位置要求。 五个5.2孔和五个11沉孔的同轴度和相互夹角45度的位置,需设计一立轴回转分度钻床夹具。2.2 曲柄板的材料、毛坯和热处理毛坯材料45钢,由资料14表2.1-84,可得力学性能:表2.1 45钢的性能参数牌号/(%)(%)/J4533560016403945钢的性能特性:45钢为中碳钢,具有良好的综合力学性能,可加工性能好。45钢应用举例:曲柄、连杆、联合收割机转向节、主轴、变速杆、曲轴等。毛坯的热处理45钢为中碳钢,应采用退火处理,加热到线以上3050,随炉冷却到500左右出炉空冷。目的使钢的成分均匀化,细化晶粒,改善组织,消除内应力,降低硬度,改善切削性能以及最终热处理性能。2.3 工艺过程设计中应考虑的主要问题2.3.1加工方法选择的原则 所选加工方法应考虑每种加工方法的经济、精度要求相适应。 所选加工方法能确保加工面的几何形状精度,表面相互位置精度要求。 所选加工方法要与零件材料的可加工性相适应。 加工方法要与生产类型相适应。 所选加工方法企业现有设备条件和工人技术水平相适应。2.3.2加工阶段的划分按照加工性质和作用的不同,工艺过程一般可划分为三个加工阶段: 粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多余的金属,为以后的精加工创造较好的条件,并为半精加工,精加工提供定位基准,粗加工时能及早发现毛坯的缺陷,予以报废或修补,以免浪费工时。粗加工可采用功率大,刚性好,精度低的机床,选用大的切前用量,以提高生产率、粗加工时,切削力大,切削热量多,所需夹紧力大,使得工件产生的内应力和变形大,所以加工精度低,粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为,粗糙度为。 半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备,保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为。表面粗糙度为。 精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。精加工应采用高精度的机床小的切前用量,工序变形小,有利于提高加工精度精加工的加工精度一般为,表面粗糙度为。 光整加工阶段对某些要求特别高的需进行光整加工,主要用于改善表面质量,对尺度精度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差,其精度等级一般为,表面粗糙度为。此外,加工阶段划分后,还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同,有的需安排于粗加工之前,有的需插入粗精加工之间。2.3.3工序的合理组合确定加工方法以后,就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则: 工序分散原则工序内容简单,有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少,产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多,生产面积大,工艺路线长,生产管理复杂。 工序集中原则工序数目少,工件装,夹次数少,缩短了工艺路线,相应减少了操作工人数和生产面积,也简化了生产管理,在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少,大量生产可采用高效率的专用机床,以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备,使成本增高,调整维修费事,生产准备工作量大。一般情况下,单件小批生产中,为简化生产管理,多将工序适当集中。但由于不采用专用设备,工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。2.3.4加工顺序的安排 零件的加工过程通常包括机械加工工序,热处理工序,以及辅助工序。在安排加工顺序时常遵循以下原则:见下表表2.2 加工工序安排原则工序类别工序安排原则机械加工1) 对于形状复杂、尺寸较大的毛坯,先安排划线工序,为精基准加工提供找正基准2) 按“先基准后其他”的顺序,首先加工精基准3) 在重要表面加工前应对精基准进行修正4) 按“先主后次,先粗后精”的顺序5) 对于与主要表面有位置精度要求的次要表面应安排在主要表面加工之后加工热处理退火与正火毛坯预备性热处理,应安排在机械加工之前进行时效为消除残余应力,对于尺寸大结构复杂的铸件,需在粗加工前、后各安排时效处理;对于一般铸件在铸造后或则粗加工后安排时效处理;对于精度高的铸件,在半精加工前、后各安排一次时效处理淬火淬火后工件硬度提高,应安排在精加工阶段的磨削加工前进行渗碳渗碳易产生变形,应安排在精加工前渗氮一般安排在工艺过程的后部、该表面的最终加工之前辅助工序中间检验一般安排在粗加工全部结束之后,精加工之前;花费工时较多和重要工序的前后2.4 曲柄板的机械加工工艺过程分析2.4.1曲柄板零件图分析图2-1 曲柄板零件图由图2-1可知: 该零件为模锻件,材料为45钢。 要求加工30H8,表面粗糙度=1.6,且轴线要求与103底平面的垂直度公差为0.01。 要求精加工103底平面,表面粗糙度=1.6,平面度公差为0.03。 要求精加工44圆柱端面,表面粗糙度=6.3,并且此端面与底面平行度公差0.01。 要求精加工29h6外圆柱面,表面粗糙度=1.6,并且轴线与孔30H8轴线有位置要求。 要求粗加工曲柄板斜面,表面粗糙度=6.3。 要求粗加工103外圆,44外圆,22外圆和凹槽。 要求粗加工8深孔。 要求加工5-5.2通孔与5-11沉孔。有零件图分析知,该零件有车削部分、铣削部分、钻孔部分。其中车削部分有103外圆,车103外圆上端面,粗车44外圆柱面,精加工44外圆柱面的端面,在车床上加工孔30H8,精加工103的底面,精加工29h6的外圆柱面,粗车22的外圆柱面,粗车22外圆的端面,在车床上加工深孔8;铣削部分有粗加工斜面;钻孔部分为在立式钻床上加工5-5.2通孔与5-11沉孔。根据零件几何形状和尺寸、技术要求、加工位置以及加工顺序原则,可把加工顺序进行划分为: 装夹44毛坯外圆上,车103外圆至尺寸,作为粗基准。 装夹103外圆,粗车、半精车103上端面,粗车44外圆,粗加工凹槽,精加工44外圆拄端面,倒角,粗镗、半精镗、精镗孔30H8。 掉头用专用夹具装夹工件,精加工103外圆底面至尺寸,精加工29h6的外圆柱面,粗车22的外圆柱及其端面,倒角,加工8的深孔。 铣床上加工两斜面。 立式钻床上加工5-5.2通孔与5-11沉孔。2.4.2曲柄板的加工工艺的路线分析与比较拟定工艺路线是制定工艺过程的关键性的一步。在拟定时应充分调查研究,多提几个方案,加以分析比较确定一个最合理方案。采用加工方法一般所能达到的公差等级和表面粗糙度以及需留的加工余量 表2.3 (参考参数)加工表面 加 工方 法表面粗糙 度 Ra表 面光 洁度公 差等 级公 差等 级加 工余 量说 明外圆粗 车半精车精 车细 车粗 磨精 磨研 磨12.56.31.60.81.00.40.11345677867891014IT12IT11IT10IT9IT8IT7IT6IT5IT8IT7IT6IT5IT6IT5111010887767645150.501.600.20.50.10.250.250.850.060.100.03指尺寸在直径180以下,长度在500以下,铸件的直径余量内孔钻 孔扩 孔粗 镗半精镗精 镗细 镗粗 铰精 铰粗 磨精 磨研 磨256.36.33.21.60.23.21.61.60.20.113452456679105667679101014IT13IT11IT10IT9IT10IT9IT9IT8IT8IT7IT7IT6IT8IT7IT8IT7IT6IT7IT610898876877676540.30.51.81.01.80.50.80.10.30.10.550.40.20.20.30.20.50.10.20.010.02指孔径在180以下,铸件直径的余量.L/d2L/d=210时,加工误差增加1.22倍平面粗刨,粗铣精刨,精铣 粗 磨半精磨精 磨研 磨12.56.3 1.60.80.80.11346 6779791014IT14IT11IT10 IT9IT7IT6IT7IT6IT5119109 867575520.92.30.20.3 0.050.030.030.010.03指平面最大尺寸500以下的铸件的平面余量主要工序的加工工艺路线主要工序的加工工艺路线: 加工30H8孔孔的加工精度等级IT8,表面粗糙度=1.6。 由上述的技术要求(粗糙度和精度等级),选择合理、经济的加工方式,可得孔的加工工艺路线为:粗镗半精镗精镗 加工103底面底面的加工精度等级IT8,表面粗糙度=1.6。由上述的技术要求(粗糙度和精度等级),选择合理、经济的加工方式,可得孔的加工工艺路线为:粗车半精车精车 加工44圆柱端面加工平面的精度等级IT10,表面粗糙度=6.3,并且与底面平行度有要求。由上述的技术要求(粗糙度和精度等级),选择合理、经济的加工方式,可得孔的加工工艺路线为:粗车半精车精车 加工29h6的外圆柱面轴的加工精度等级IT8,表面粗糙度=1.6。加工工艺路线为:粗车半精车精车 加工两斜面根据加工面的表面粗糙度=12.5,根据零件形状特点选择合理、经济的加工方式,可得轴的加工工艺路线为:粗铣曲柄板加工工艺路线的确定在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下,成批量生产可以考虑采用专用机床,以便提高生产率。但同时考虑到经济效果,降低生产成本,曲柄板具体加工工艺过程如下表:表2.4 机械加工工艺过程方案一工序内容加工车间设备名称工艺设备名称夹具刀具量具1备料用模锻方法获得毛坯锻造车间模锻锤2毛坯退火热处理热处理间退火炉3装夹44外圆车103外圆柱面至尺寸,倒角金工车间普通车床专用夹具外圆车刀专用量具4车103上端面,车44外圆,加工44外圆端面,加工凹槽,倒角金工车间普通车床专用夹具外圆车刀,端面车刀,切槽刀专用量具5加工30H8孔至要求金工车间普通车床专用夹具镗刀专用量具6调头夹103外圆,并用44外圆端面定位,车103底面至尺寸金工车间普通车床专用夹具端面车刀专用量具7车29h6外圆柱面金工车间普通车床专用夹具外圆车刀8车22外圆柱面,车22外圆端面,倒角,钻8的深孔金工车间普通车床专用夹具外圆车刀,端面车刀,直柄麻花钻专用量具9铣斜面到要求金工车间万能铣床专用夹具圆柱铣刀专用量具10加工5-5.2通孔与5-11沉孔金工车间立式钻床专用夹具专用量具11检验表2.4 机械加工工艺过程方案二工序内容加工车间设备名称工艺设备名称夹具刀具量具1备料用模锻方法获得毛坯锻造车间模锻锤2毛坯退火热处理热处理间退火炉3铣斜面到要求金工车间万能铣床专用夹具圆柱铣刀专用量具4装夹44外圆车103外圆柱面至尺寸,倒角金工车间普通车床专用夹具外圆车刀专用量具5车103上端面,车44外圆,加工44外圆端面,加工凹槽,倒角金工车间普通车床专用夹具外圆车刀,端面车刀,切槽刀专用量具6加工30H8孔至要求金工车间普通车床专用夹具镗刀专用量具7调头夹103外圆,并用44外圆端面定位,车103底面至尺寸金工车间普通车床专用夹具端面车刀专用量具8车29h6外圆柱面金工车间普通车床专用夹具外圆车刀9车22外圆柱面,车22外圆端面,倒角,钻8的深孔金工车间普通车床专用夹具外圆车刀,端面车刀,直柄麻花钻专用量具10加工5-5.2通孔与5-11沉孔金工车间立式钻床专用夹具专用量具11检验方案一与方案二的区别在于 方案二把铣斜面的工序调到最前面,这将对于加工时没有相关的基准,导致加工尺寸不准。故选择方案一做为最终方案。2.5 曲柄板的工序设计工序设计包括工序基准的选择、工序尺寸的确定、加工余量的确定、机床的选择、工艺装备的选择、切削用量的选择和时间定额的确定。工序基准是在工序图上以标定被加工表面位置尺寸和位置精度的基准。所标定的位置尺寸和位置精度分别称为工序尺寸和工序技术要求,工序尺寸和工序技术要求的内容在加工后应进行测量,测量时所用的基准称为测量基准。通常工序基准和测量基准重合。2.5.1加工余量的确定 外圆柱面加工余量的确定查表资料14(第1卷)表3.2-2,表3.2-3,表5.2-9,可得:粗车103外圆柱面粗车加工余量2.5mm,加工精度IT10-IT11,表面粗糙度=(12.5-6.3)粗车44外圆柱面粗车加工余量2.0mm,加工精度IT10-IT11,表面粗糙度=(12.5-6.3)粗车22外圆柱面粗车加工余量2.0mm,加工精度IT10-IT11,表面粗糙度=(12.5-6.3)粗车、半精车、精车29H6外圆柱面粗车加工余量2.0mm,加工精度IT10-IT11,表面粗糙度=(12.5-6.3)半精车加工余量1.3mm,加工精度IT8-IT9,表面粗糙度=(6.3-3.2)精车加工余量0.2mm,加工精度IT6-IT7,表面粗糙度=(1.6-0.8) 内孔加工余量的确定查表资料14(第1卷)表3.2-10,表3.2-11,表5.2-8,可得:粗镗、半精镗、精镗30H8孔粗镗加工余量2.0mm,加工精度IT11-IT13,表面粗糙度=(12.5-6.3)半精镗加工余量0.9mm,加工精度IT9-IT10,表面粗糙度=(3.2-1.6)精车加工余量0.1mm,加工精度IT7-IT8,表面粗糙度=(1.6-0.8) 轴端面加工余量确定查表资料14(第1卷)粗车、半精车、精车103底面的加工余量粗车加工余量2.0mm,加工精度IT10-IT11,表面粗糙度=(12.5-6.3)半精车加工余量0.8mm,加工精度IT8-IT9,表面粗糙度=(6.3-3.2)精车加工余量0.2mm,加工精度IT6-IT7,表面粗糙度=(1.6-0.8)粗车103上端面的加工余量粗车加工余量2.0mm,加工精度IT10-IT11,表面粗糙度=(12.5-6.3)粗车22外圆柱端面粗车加工余量2.0mm,加工精度IT10-IT11,表面粗糙度=(12.5-6.3)粗车、半精车44外圆柱端面粗车加工余量2.0mm,加工精度IT10-IT11,表面粗糙度=(12.5-6.3)半精车加工余量1.0mm,加工精度IT8-IT9,表面粗糙度=(6.3-3.2)由以上分析可得下表:表2.5 加工余量、工序尺寸序号加工表面加工内容加工余量(mm)表面粗糙度(mm)加工精度等级IT尺寸1103底面粗车2.012.511103圆柱高为21半精车0.86.38精车0.21.672103上端面粗车2.012.5113103外圆柱面粗车2.512.511103444外圆柱面粗车2.012.51144544外圆柱端面粗车2.012.511至要求半精车1.06.39630H8孔粗镗2.012.51330H8半精镗0.93.210精镗0.11.68729h6外圆柱面粗车2.012.51129h6半精车1.36.39精车0.21.67822外圆柱面粗车2.012.5112298深孔钻孔深59mm12.5118105-5.2通孔与5-11沉孔钻通孔深16mm沉孔深3.5mm12.511通孔5.2,沉孔11由上表可得锻造毛坯图,如下:图2-2 锻造毛坯图2.5.2确定各工序的加工设备和工艺装备 1.机床的选用机床的选用原则 机床的加工尺寸范围应与零件的外轮廓尺寸相适应。 机床的工作精度应与工序要求精度相适应。 机床的生产率应与工件的生产类型相适应。 查资料14可得:普通车床(C6132),主要用于车外圆、倒角、车端面、车凹槽、加工孔等。立式钻床(Z5132A),主要用于5-5.2通孔与5-11沉孔的加工。万能铣床(XW6032A),主要用于铣平面加工。2. 刀具的选用 刀具的选择主要取决于工序采用的加工方法,加工表面的尺寸,工件材料,所要求的加工精度,表面粗糙度,生产率及经济性等,一般应尽可能采用标准刀具,必要时采用高生产率的复合刀具及其化专用刀具。 查资料14可得:车刀:材料 硬质合金外圆车刀:前角 = 后角 = 主偏角 = 副偏角 = 刃倾角 =。 端面车刀:前角 = 后角 = 主偏角 = 副偏角 = 刃倾角 =。 切槽刀:前角 = 后角 = 主偏角 = 副偏角 = 刃倾角 =。 倒角车刀:前角 = 后角 = 主偏角 = 副偏角 = 刃倾角=。镗刀:材料 硬质合金 YT15刀具几何参数:= =- = =铣刀:材料 高速钢 () 圆柱形铣刀:D=63mm L=70mm Z=10 (GB/T1115.1-2002)钻头:材料 高速钢 ()直柄长麻花钻:8(GB/T1135.4-1996)专用复合刀具:材料 高速钢用于加工5-5.2通孔与5-11沉孔2.6 曲柄板切削用量的确定2.6.1车外圆柱面切削用量用量的确定查资料14(第2卷)得:切削深度切削速度进给量 粗车103圆柱面=2.5 =40 =1.0机床主轴转速: (2-1),取 实际切削速度: (2-2) 粗车44圆柱面 =2.0 =40 =0.6 机床主轴转速: ,取实际切削速度: 粗车、半精车、精车29h6外圆柱面粗车:=2.0 =40 =0.5机床主轴转速: ,取实际切削速度: 半精车:=1.3 =60 =0.3机床主轴转速: ,取实际切削速度: 精车:=0.2 =80 =0.1机床主轴转速: ,取实际切削速度: 粗车22外圆柱面 =2.0 =40 =0.4 机床主轴转速: ,取实际切削速度: 2.6.2车端面切削用量的确定 粗车、半精车、精车103圆柱底面粗车:=2.0 进给速度 =200 取半精车:=0.8 进给速度 =100 取精车:=0.2 进给速度 =80 取 粗车、半精车44圆柱端面粗车:=2.0 进给速度 =100 取半精车:=1.0 进给速度 =50 取 粗车103圆柱上端面及22圆柱端面=2.0 进给速度 =50 取2.6.3加工孔切削用量的确定 粗镗、半精镗、精镗30H8孔 查资料14(第2卷)得:切削深度 切削速度 进给量粗镗:=2.0 =40 =0.5机床主轴转速: ,取实际切削速度: 半精镗:=0.9 =80 =0.3机床主轴转速: ,取实际切削速度: 精镗:=0.1 =10 =1.0机床主轴转速: ,取实际切削速度: 加工孔8深孔切削速度 =10 进给量 =1.0机床主轴转速: ,取实际切削速度: 铣斜面铣削宽度 =8 每齿进给量 =0.03mm/齿 背吃刀量=50mm 切削速度V=25机床主轴转速: ,取实际切削速度: 加工5-5.2通孔与5-11沉孔进给量 =1.0 切削速度 =10 机床主轴转速: ,取实际切削速度: 2.7 曲柄板加工时间定额计算2.7.1粗车、半精车、精车29h6外圆柱面查资料14可知: 切削时间 = (2-3)式中:-加工长度,-刀具切入长度(mm),-刀具切出长度(mm),-进给次数,-加工余量(mm),-背吃刀量,-进给量(mm/r),-机床主轴转速,-切削速度(m/min),-加工直径(mm)查资料14 3mm 可计算 1粗车29h6外圆=min=0.14min半精车29h6外圆=0.14min精车29h6外圆=0.31min本工序总基本时间:=0.59min2.7.2粗车、半精车、精车103底面查资料14可知: 切削时间 = (2-4)-加工长度(mm),-刀具切出长度(mm),-进给速度(mm/min) 取=2mm, 计算可得:=81.5mm,=1粗车:=min=0.41min半精车:=min=0.82min精车:=min=1.04min本工序总基本时间:=2.27min2.7.3粗镗、半精镗、精镗30H8孔由式(2-3) ,查资料14 3mm 可计算 1粗镗:=min=0.08min半精镗:=min=0.10min精镗:=min=0.24min本工序总基本时间:=0.42min2.7.4加工5-5.2通孔与5-11沉孔 查资料14可知: 切削时间 = (2-5)式中:-沉孔深度(mm),-切入长度(mm),=(1-2)mm切削时间: =min=0.17min2.7.5粗铣斜面 查资料14可知: 切削时间 = (2-6)式中:-铣削长度(mm),-刀具切入长度(mm),-刀具切出长度(mm),-进给速度(mm/min)其中:=, =- =0.03mm/齿 =10 =100r/min =8mm =103mm =63mm得:=39mm/min =14.5mm又由零件图知:=50mm =26.5mm则:切削时间 =min=2.3min 第3章 专用夹具设计3.1 研究原始质料因为加工精度不高,故在加工中,主要目的是降低生产成本,减轻劳动强度从而来提高效率。3.2 定位、夹紧方案的选择零件图显示:在前面的孔的加工,在粗,精铣,钻,表面扩孔,扩孔。因此,定位,夹紧方案:方案一:底面周围和轴端定位,定位的V型块.方案二:表面,底表面的采用,销轴位于挡销和定位工艺孔的大孔端,夹紧方式与芯轴上的紧固螺母。方案三:选择一二销定位方法,采用短圆柱销孔的过程,和一个止动销位于大孔端的夹持方法,操作简单,通用性强的移动压板夹紧。与上述三个方案的比较分析:V型块定位方案的定位和夹紧方式,扩大设计,安装,和工件是不容易的。心轴夹紧,定位方案二是不正确的,也是不处理,以及定位和夹紧的应该分开,因为夹持损伤位置。要合理选择定位基准,不然会影响加工过程的质量,进而最终工件质量。选择不合适的基准,故会增加加工过程或不合理工艺路线,导致夹具设计困难,最终达不到零件加工精度(特别位置精度)。所以应根据零件要求,保证加工要求,合理选择定位基准。这一部分不需很高的技术要求,平行性和对称性不高,所以应如何降低强度,提高工作效率,提高加工,减少定位误差,选择利于定位精度夹具设计,包括加工工艺,设计好定位夹具。当曲柄板底面与设置成三角形布置的三个固定支撑接触为平面定位,限制工件的,三个自由度,工件H8孔与分度盘上H7的外圆柱面接触行成圆柱孔定位,限制了工件,两个自由度,当工件上h6外圆柱面与活动V形块接触形成外圆柱定位,限制了一个自由度。如图3-1所示: 图3-1 曲柄板定位示意图综上分析:H8孔,端面和h6外圆在分度盘f7外圆,三个支撑钉和工件以活动V形块上定位,限制了工件的6个自由度,实现了曲柄板的完全定位。3.3切削力及夹紧力的计算选用:钻床Z525,刀具高速钢刀具。由文献可得:切削力公式: 式中 查表得: 其中: 即:实际所需夹紧力 有:安全系数K可按下式计算有:式中:因素安全系数 所以 通过计算实际夹紧力不大,夹具结构简单操作方便,采用螺旋夹紧机构。取,根据切削力,夹紧力的影响因素,在夹紧不利状态过程,该夹紧力的计算应该根据机械平衡原理来设计。最后,为了确保可靠夹紧,数值乘以安全系数实际所需夹紧力。安全系数K可按下式计算有:式中:是各种因素安全系数 所以有: 按以下公式计算有:根据参考文献可查得: 其中: 螺旋夹紧力:通过计算实际所需夹紧力不大,该夹具具有结构简单,操作方便,决定使用手动螺旋夹紧机构。3.4 误差分析与计算必须要满足误差的总和应该小于或等于该工序公差。与夹具有关的加工误差,一般可用下式表示: 由参考文献可得: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、所设计的夹具满足零件加工精度要求。3.5钻套、衬套、钻模板设计与选用为了减少辅助时间采用可换钻套,以来满足达到孔的加工的要求。表dDD1Ht基本极限偏差F7基本极限偏差D601+0.016+0.0063+0.010+0.004669-0.00811.84+0.016+0.00871.82.6582.63698121633.3+0.022+0.0103.347+0.019+0.010104581156101310162068+0.028+0.01312+0.023+0.0121581015181220251012+0.034+0.0161822121522+0.028+0.01526162836151826300.0121822+0.041+0.02030342036HT200222635+0.033+0.017392630424625HT200563035+0.050+0.0254852354255+0.039+0.0205930566742486266485070740.040钻模板选用翻转钻模板,用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。3.6 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
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