K337-拨叉加工工艺及钻Φ10孔夹具设计[含高清CAD图纸和文档]
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拨叉钻10孔夹具夹具设计1.1概述本夹具主要用于拨叉钻10孔夹具设计,本夹具主要用于钻床Z525机床上,在机床对零件进行机械加工时,为保证工件加工精度,首先要保证工件在机床上占有正确的位置,然后通过夹紧机构使工件正确位置固定不动,这一任务就是由夹具来完成。对于单件、小批生产,应尽量使用通用夹具,这样可以降低工件的生产成本。但由于通用夹具适用各种工件的装夹,所以夹紧时往比较费时间,并且操作复杂,生产效率低。本零件属于大量生产,零件外形也不适于使用通用夹具,为了保证工件精度,提高生产效率,设计专用夹具就显得非常必要。1.2方案设计方案设计是夹具设计的第一步,也是夹具设计关键的一步,方案设计的好、坏将直接影响工件的加工精度、加工效率,稍不注意就会造成不能满足工件加工要求,或加工精度不能达到设计要求,因此必须慎重考虑。设计方案的拟定必须遵循下列原则:1、 定位装置要确保工件定位准确和可靠,符合六位定位原理。2、 夹具的定位精度能满足工件精度的要求。3、 夹具结构尽量简单,操纵力小而夹紧可靠,力争造价低1.3定位基准的选择我们采用已经加工好的孔及其端面作为定位基准,采用一面一圆柱销再加上2个挡销(限制旋转)和端面共限制6个自由度为了保证空间工件定位准确,我们需要限制6个自由度,一面是25孔端面,一圆柱销是25孔大大圆孔,形成一面一圆柱销再加上2个挡销(限制旋转)进行定位。因此我们采用挡销来限制旋转方向的自由度。这样空间6个自由度就限制完了。1.4切削力计算由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工,钻削力。由切削手册得:钻削力 式(5-2)钻削力矩 式(5-3)式中 刀具:钻头10。则轴向力:见工艺师手册表28.4F=Cdfk3.1 式中: C=420, Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=(F=420转矩T=Cdfk式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8T=0.206功率 P=在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=KKKK式中 K基本安全系数,1.5; K加工性质系数,1.1;K刀具钝化系数, 1.1;K断续切削系数, 1.1则 F=KF=1.5钻削时 T=17.34 N本道工序加工工艺孔时,夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧力计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。这样能较容易、较稳定地保证加工精度。用夹具装夹工件时,工件相对与刀具的位置由夹具保证,基本不受工人技术水平的影响,因而能较容易、教稳定地保证工件的加工精度。能提高劳动生产率,减轻工人的劳动强度。采用夹具后,工件不需划线找正,装夹方便迅速,显著地减少了辅助时间,提高了劳动生产率。1.4夹紧力的计算夹紧力采用螺旋压板夹紧的方式。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:安全系数K可按下式计算有:式中:为各种因素的安全系数,查参考文献5表可得: 所以有: 螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有:式中参数由参考文献5可查得: 其中: 螺旋夹紧力: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:图4.1 移动压板受力简图由表得:原动力计算公式 即: 由上述计算易得: 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。1.5 定位误差分析(1) 定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位元件为一平面和圆柱销,间隙配合。 (2) 工件的工序基准为孔心,当工件孔径为最大,孔径为最小时,孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在铣床上加工,所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同,则其定位误差为: Td=Dmax-Dmin 本工序采用一平面定位销的会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力,因此,工件不在在定位销正上方,进而使加工位置有一定转角误差。但是,由于加工是自由公差,故应当能满足定位要求。由资料10机床夹具设计手册可得:1 定位误差: 当短圆柱销以任意边接触时 当短圆柱销以固定边接触时 式中为定位孔与定位销间的最小间隙通过分析可得: 因此:当短圆柱销以任意边接触时 2 夹紧误差 : 其中接触变形位移值: 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:从以上的分析可见,所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。1.6 导向装置设计 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。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+0.06+0.0063+0.010+0.004669-0.00811.84+0.06+0.00871.82.6582.6369812633.3+0.022+0.0103.347+0.019+0.01010458115610111062068+0.028+0.01112+0.023+0.0121581015181220251012+0.034+0.061822121522+0.028+0.0152662836151826300.0121822+0.041+0.02030342036HT200222635+0.033+0.017392630424625HT200563035+0.050+0.0254852354255+0.039+0.02059305667424811066485070740.040钻模板选用固定钻模板,用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。1.7 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,识别特定的文件夹结构,然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。加工过程中,夹具必承受大的夹紧力切削力,产生冲击和振动,夹具的形状,取决于夹具布局和夹具和连接,在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具,积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠,所以夹具设计,必须考虑结构应便于铁屑。此外,夹点技术,经济的具体结构和操作、安装方便等特点,在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具,切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠,所以夹具设计,必须考虑结构应便排出铁屑。1.8夹具设计及操作的简要说明由于是大批大量生产,主要考虑提高劳动生产率。因此设计时,需要更换零件加工时速度要求快。10设计说明书题目:拨叉的工艺规程及铣夹具设计摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。拨叉加工工艺规程及夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析,了解零件的工艺再设计出毛坯的结构,并选择好零件的加工基准,设计出零件的工艺路线;接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算,关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量;然后进行专用夹具的设计,选择设计出夹具的各个组成部件,如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件;计算出夹具定位时产生的定位误差,分析夹具结构的合理性与不足之处,并在以后设计中注意改进。关键词:工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。ABSTRCTThis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error目录ABSTRCT3序 言1一 零件的分析21.1零件的作用21.2零件的工艺分析2二. 工艺规程设计32.1确定毛坯的制造形式32.2基面的选择32.3制定工艺路线42.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定72.5 确定切削用量及基本工时7三 夹具设计163.1问题的提出163.2定位基准的选择163.3切削力和夹紧力的计算173.4定位误差分析193.5夹具设计及操作的简要说明20总 结21致 谢23参 考 文 献2419序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品,并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用,也可以为其它行业的生产提供装备,社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业,因此制造业是国民经济发展的重要行业,是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲,机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。拨叉的加工工艺规程及其夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位,夹紧以及工艺路线安排,工艺尺寸确定等问题,并设计出专用夹具,保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论,又要注意生产实践的需要,只有将各种理论与生产实践相结合,才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限,其中难免有缺点错误,敬请老师们批评指正。一 零件的分析1.1零件的作用拨叉的作用传动扭矩的作用。1.2零件的工艺分析拨叉有2个加工面他们相互之间没有任何位置度要求。1:以39右端面为基准的加工面,这组加工面主要是铣39左端面,钻扩铰25孔。2:以25孔为基准的加工面,这组加工面主要是铣宽15mm的叉口2端面,车84H12孔,钻10孔。二. 工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式由于零件成批生产,而且零件的轮廓尺寸不大,选用砂型铸造,采用机械翻砂造型,铸造精度为2级,能保证铸件的尺寸要求,这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。2.2基面的选择粗基准选择应当满足以下要求:(1)粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面,则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。(2) 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如:机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准,加工床身的底面,再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量,使表层保留而细致的组织,以增加耐磨性。(3) 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。(4) 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准,以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准,必要时需经初加工。(5) 粗基准应避免重复使用,因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一,他对零件的生产是非常重要的。先选取端面作为定位基准,。精基准的选择应满足以下原则:(1)“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准,避免基准不重合引起的误差。(2)“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位,以保证各表面的位置精度,避免因基准变换产生的误差,简化夹具设计与制造。(3)“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀,应选择该加工表面本身为精基准,该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。(4)“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时,可采用“互为基准”方法,反复加工。(5)所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。以已经加工好的25孔和一端面为定位精基准,加工其它表面及孔。主要考虑精基准重合的问题,当设计基准与工序基准不重合的时候,应该进行尺寸换算,这在以后还要进行专门的计算,在此不再重复。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得到合理的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下,可以考虑采用万能型机床配以专用夹具,并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量降下来。 制定以下两种工艺方案:方案一1铸造铸造2时效处理时效处理3铣铣39下端面4铣铣39顶端面5钻钻扩铰25孔6铣铣宽15mm的叉口2端面7车车84H12孔8铣铣R13的上下端面9钻钻10孔10钳去毛刺11检验检验12入库入库方案二1铸造铸造2时效处理时效处理3钻钻扩铰25孔4车车84H12孔5铣铣39下端面6铣铣39顶端面7铣铣宽15mm的叉口2端面8铣铣R13的上下端面9钻钻10的孔10钳去毛刺11检验检验12入库入库工艺方案一和方案二的区别在于方案一先加工39孔左右端面,然后加工25孔,利用加工好的25孔作为定位,加工其他工序的夹具,工序安排紧凑合理,可以更好的保证加工精度要求和位置度要求。而方案二采用先钻孔,车孔,然后铣端面,违背了先面后孔的基本原则,不能保证加工精度要求,综合考虑我们选择方案一。具体的加工路线如下:1铸造铸造2时效处理时效处理3铣铣39下端面4铣铣39顶端面5钻钻扩铰25孔6铣铣宽15mm的叉口2端面7车车84H12孔8铣铣R13的上下端面9钻钻10孔10钳去毛刺11检验检验12入库入库2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定生产类型为大批量生产,采用铸造毛坯。1、 不加工表面毛坯尺寸不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差,由铸造可直接获得。2、 拨叉的端面由于拨叉端面要与其他接触面接触,查相关资料知余量留2mm比较合适。3、拨叉的孔毛坯为空心,铸造出孔。孔的精度要求介于IT7IT8之间,参照参数文献,确定工艺尺寸余量为2mm2.5 确定切削用量及基本工时工序:铣39下端面 1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量1) 决定铣削深度 因为加工余量不大,一次加工完成2) 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书,其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取750当750r/min时按机床标准选取3) 计算工时切削工时:,则机动工时为工序:铣39顶端面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量1) 决定铣削深度 因为加工余量不大,一次加工完成2) 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书,其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取750当750r/min时按机床标准选取3) 计算工时切削工时:,则机动工时为 工序:钻扩铰25孔工步一钻孔至24确定进给量:根据参考文献表2-7,当钢的,时,。由于本零件在加工11孔时属于低刚度零件,故进给量应乘以系数0.75,则根据Z525机床说明书,现取切削速度:根据参考文献表2-13及表2-14,查得切削速度所以 根据机床说明书,取,故实际切削速度为切削工时:,则机动工时为工步二:扩孔利用钻头将孔扩大至,根据有关手册规定,扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取根据机床说明书,选取则主轴转速为,并按车床说明书取,实际切削速度为切削工时:,则机动工时为工步3:铰孔根据参考文献表2-25,得查参考文献表4.2-2,按机床实际进给量和实际转速,取,实际切削速度。切削工时:,则机动工时为工序:铣宽15mm的叉口2端面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量4) 决定铣削深度 因为加工余量不大,一次加工完成5) 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书,其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取1450当1450r/min时按机床标准选取6) 计算工时切削工时:,则机动工时为工序:车84H12孔1) 切削深度 单边余量为Z=2mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.8mm/r3) 计算切削速度其中:=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 确定机床主轴转速ns= 753r/min与753r/min相近的机床转速为750r/min。现选取=750r/min。所以实际切削速度= 5) 切削工时, t=i ;其中l=25mm; =4mm; =0mm; t=i=x2=0.966(min)工序:铣R13的上下端面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量4) 决定铣削深度 因为加工余量不大,一次加工完成5) 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书,其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取750当750r/min时按机床标准选取6) 计算工时切削工时:,则机动工时为.工序:钻10孔机床:Z525立式钻床 刀具:根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻101)进给量 取f=0.13mm/r2)切削速度V=1220m/min. 取V=15m/min3)确定机床主轴转速ns= 955r/min与955r/min相近的机床转速为1000r/min。现选取=1000r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时,按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=10mm; =4mm; =3mm; t=2x() =2x()=0.13(min)三 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。抄夹具设计说明书部分总 结这次设计是大学学习中最重要的一门科目,它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来,进行理论联系实际的总体考虑,需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。同时也培养了自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既了解了基本概念、基本理论,又注意了生产实践的需要,将各种理论与生产实践相结合,来完成本次设计。这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工方式的选取、刀具选择、量具选择等; 也培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识; 以及自己独立思考能力和创新能力得到更进一步的锻炼与提高;再次体会到理论与实践相结合时,理论与实践也存在差异。回顾起此次设计,至今我仍感慨颇多,的确,从选题到完成定稿,从理论到实践,在整整一学期的日子里,可以说学到了很多很多的的东西,同时巩固了以前所学过的知识,而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次毕业设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正的实用,在生产过程中得到应用。在设计的过程中遇到了许多问题,当然也发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固,通过这次毕业设计,让自己把以前所学过的知识重新复习了一遍。这次设计虽然顺利完成了,也解决了许多问题,也碰到了许多问题,老师的辛勤指导下,都迎刃而解。同时,在老师的身上我也学得到很多额外的知识,在此我表示深深的感谢!同时,对给过我帮助的所有同学和各位教研室指导老师再次表示忠心的感谢!致 谢这次设计使我收益不小,为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是,查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时,数据存在大量的重复和重叠,由于经验不足,在选取数据上存在一些问题,不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见,在我遇到难题时给我指明了方向,最终我很顺利的完成了毕业设计。这次设计成绩的取得,与指导老师的细心指导是分不开的。在此,我衷心感谢我的指导老师,特别是每次都放下她的休息时间,耐心地帮助我解决技术上的一些难题,她严肃的科学态度,严谨的治学精神,精益求精的工作作风,深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成,她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜,她不仅在学业上给我以精心指导,同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀,除了敬佩指导老师的专业水平外,她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样,并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 参 考 文 献1. 切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版,1994年2.机械制造工艺设计简明手册,李益民主编,机械工业出版社出版,1994年3.机床夹具设计,哈尔滨工业大学、上海工业大学主编,上海科学技术出版社出版,1983年4.机床夹具设计手册,东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编,上海科学技术出版社出版,1990年5.金属机械加工工艺人员手册,上海科学技术出版社,1981年10月6.机械制造工艺学,郭宗连、秦宝荣主编,中国建材工业出版社出版,1997年
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