k388-高低档变速叉[中心距110]加工工艺及钻扩16mm孔夹具设计【CAD高清图纸和文档打包】
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学院机械加工工序卡片产品型号高低挡变速叉零件图号产品名称高低挡变速叉零件名称高低挡变速叉共8页第3页车间工序号工序名称材 料 牌 号机加工60钻ZG45毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件160mm92mm42mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数摇臂钻床Z52511夹具编号夹具名称切削液1专用夹具普通乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件22工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时/sr/minm/smm/rmm机动辅助1钻扩16孔,并倒角钻夹具,量具,麻花钻80012.70.5211510 设 计(日 期) 校 对(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 期机械加工工艺过程卡产品型号零(部)图号 共 1 页产品名称零(部)名称高低挡变速叉第 1 页材料牌号ZG45毛坯种类铸件毛坯外形尺寸160mm92mm42mm每毛坯件数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 时准终单件0铸铸铸0时效时效热0铣粗、半精铣24一侧端面金工二立式铣床 X52K专用铣夹具0铣粗、半精铣24另外一侧端面金工二立式铣床 X52K专用铣夹具0钻扩钻15孔,扩16孔,并倒角金工二立式钻床 Z525专用钻夹具0铣铣叉口金工二立式铣床 X52K专用铣夹具0钳去叉口毛刺金工二0检中检金工二0热热处理(叉口淬火)金工二100校校正金工二110磨粗磨叉口两侧面及凸台面金工二磨床M7130专用磨床夹具120磨精磨叉口两侧面金工二磨床M7130专用磨床夹具130钻钻扩9孔,倒角120度,锪孔至10金工二立式钻床 Z525专用钻夹具140攻攻丝M10金工二立式钻床 Z525专用钻夹具150钳去毛刺160淬叉口高频淬火金工二170校校正,180检终检设计(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记处记更改文件号签字日期课程设计(论文)题 目高低挡变速叉零件机械工艺及钻扩16孔夹具设计所属部所属专业所属班级学 号学生姓名指导教师起讫日期摘 要高低挡变速叉零件加工工艺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IIIAbstractFan-shaped fork parts processing and drilling parts machining fixture design including process design, process design, and special fixture design three parts. In the process of designing the parts to be the first analysis to understand the parts of the process re-design the structure of the blank, and select the machining datum good parts, the design process route parts; then the part of each step of the process to calculate the size of a key is to determine the technical equipment and cutting the amount of each process; then dedicated fixture design, select the design of the various components of the fixture, such as positioning elements, clamping elements, guiding element, clamp connections and machine parts and other components; positioning error generated when calculating the fixture, analytical rationality and inadequacies fixture structure and attention to improving the design in the future.Keywords: technology, processes, cutting the amount of clamping, positioning difference目 录摘 要IAbstractII目 录III第1章 绪论1第2章 高低挡变速叉的分析22.1高低挡变速叉的工艺分析22.2高低挡变速叉的工艺要求2第3章 工艺规程设计43.1 确定毛坯的制造形式43.2 基面的选择43.2.1影响加工方法的因素43.2.2加工方案的选择53.3 确定定位基准53.3.1粗基准的选择53.3.1精基准选择的原则63.4工艺路线的拟订63.4.1工序的合理组合73.4.2工序的集中与分散73.4.3加工阶段的划分83.4.4加工工艺路线方案的比较93.5高低挡变速叉的偏差,加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定113.5.1毛坯的结构工艺要求113.5.2高低挡变速叉的偏差计算123.6.1 机床选用123.6.2 选择刀具133.6.3 选择量具133.7确定切削用量及基本工时(机动时间)133.7时间定额计算及生产安排20第4章 钻扩15孔夹具结构分析与设计224.1 夹具的夹紧装置和定位装置224.2 夹具的导向234.3 钻孔与工件之间的切屑间隙1 2244.4 钻模板254.5定位误差的分析254.6 钻套、衬套、钻模板设计与选用254.7 确定夹具体结构和总体结构274.8 夹具设计及操作的简要说明28总 结29参考文献30致谢31 第1章 绪论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。高低挡变速叉零件加工工艺及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、机械工程材料等的基础下,进行的一个全面的考核。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,保证尺寸证零件的加工质量。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。31第2章 高低挡变速叉的分析2.1高低挡变速叉的工艺分析其小头孔与底平面有垂直度的公差要求,高低挡变速叉底面与大头孔上平面有平行度公差要求。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,因此它们的加工是非常关键和重要的。高低挡变速叉是一个很重要的零件,因为其零件尺寸比较小,结构形状较复杂,但其加工孔和底面的精度要求较高,此外还有小头孔端要求加工,对精度要求也很高。高低挡变速叉的底面,所以都要求精加工。2.2高低挡变速叉的工艺要求设计和工艺是密切相关的,又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。一个好的结构不但要应该达到设计要求,而且要有好的机械加工工艺性,也就是要有加工的可能性,要便于加工,要能够保证加工质量,同时使加工的劳动量最小。图2.1 高低挡变速叉零件图该加工有七个加工表面:平面加工包括高低挡变速叉底面、大头孔上平面;孔系加工包括小头孔16、小孔M10。 以平面为主有: 高低挡变速叉底面的粗、精铣加工,其粗糙度要求是; 叉口端面的粗、精铣加工,其粗糙度要求是。 孔系加工有: 16的小头孔钻、扩和铰加工,其表面粗糙度要求;高低挡变速叉毛坯的选择铸造,因为生产率很高,所以可以免去每次造型。单边余量一般在,结构细密,能承受较大的压力,占用生产的面积较小。因其年产量是5000件,由3表2.13可知是中批量生产。上面主要是对高低挡变速叉零件的结构、加工精度和主要加工表面进行了分析,选择了其毛坯的的制造方法为铸造和中批的批量生产方式,从而为工艺规程设计提供了必要的准备。第3章 工艺规程设计3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为ZG45,铸件的特点是液态成形,其主要优点是适应性强,即适用于不同重量、不同壁厚的铸件,也适用于不同的金属,还特别适应制造形状复杂的铸件。考虑到零件在使用过程中起连接作用,分析其在工作过程中所受载荷,最后选用铸件,以便使金属纤维尽量不被切断,保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平,而且零件轮廓尺寸不大,可以采用砂型铸造,这从提高生产效率,保证加工精度,减少生产成本上考虑,也是应该的。3.2 基面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,不但使加工工艺过程中的问题百出,更有甚者,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。粗基准的选择,对像托架这样的零件来说,选好粗基准是至关重要的。对本零件来说,如果外圆的端面做基准,则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称,按照有关粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时,应以这些不加工表面做粗基准,若零件有若干个不加工表面时,则应以与加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表面做为粗基准)。对于精基准而言,主要应该考虑基准重合的问题,当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算,这在以后还要专门计算,此处不在重复。3.2.1影响加工方法的因素 要考虑加工表面的精度和表面质量要求,根据各加工表面的技术要求,选择加工方法及分几次加工。 根据生产类型选择,在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工,在小批量生产时,采用钻、扩、铰加工方法;而在大批量生产时采用拉削加工。 要考虑被加工材料的性质,例如:淬火钢必须采用磨削或电加工;而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮,一般都采用精细车削,高速精铣等。 要考虑工厂或车间的实际情况,同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备,推广新技术,提高工艺水平。 此外,还要考虑一些其它因素,如加工表面物理机械性能的特殊要求,工件形状和重量等。选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求来选定最终加工方法。再选择前面各工序的加工方法,如加工某一轴的主要外圆面,要求公差为IT63.2.2加工方案的选择 由参考文献3表2.116可以确定,平面的加工方案为:粗铣精铣(),粗糙度为6.30.8,一般不淬硬的平面,精铣的粗糙度可以较小。 小头孔16加工方法:加零件毛坯不能直接锻出孔,只能锻出一个小坑,以便在以后加工时找正其中心,但其表面粗糙度的要求为,所以选择加工的方法是钻扩铰。M10孔加工方法:因为孔的表面粗糙度的要求都不高,是,所以我们采用一次钻孔的加工方法。3.3 确定定位基准3.3.1粗基准的选择粗基准选择应当满足以下要求: 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。 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。 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。 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。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置,能保证高低挡变速叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从高低挡变速叉零件图分析可知,主要是选择加工高低挡变速叉底面的装夹定位面为其加工粗基准。3.3.1精基准选择的原则 基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可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。 基准统一原则,应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度,避免基准转换所带来的误差,并且各工序所采用的夹具比较统一,从而可减少夹具设计和制造工作。例如:轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位,这样不但在一次装夹中能加工大多书表面,而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。 互为基准的原则。选择精基准时,有时两个被加工面,可以互为基准反复加工。例如:对淬火后的齿轮磨齿,是以齿面为基准磨内孔,再以孔为基准磨齿面,这样能保证齿面余量均匀。自为基准原则,有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀,可以选择加工表面本身为基准。例如:磨削机床导轨面时,是以导轨面找正定位的。此外,像拉孔在无心磨床上磨外圆等,都是自为基准的例子。此外,还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准,以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置,能保证高低挡变速叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从高低挡变速叉零件图分析可知,它的底平面与小头孔,适于作精基准使用。选择精基准的原则时,考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准。3.4工艺路线的拟订对于中批量生产的零件,一般总是首先加工出统一的基准。高低挡变速叉的加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔和面定位粗、精加工高低挡变速叉底面大头孔上平面。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。3.4.1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。加工工序完成以后,将工件清洗干净。清洗是在的含0.4%1.1%苏打及0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于。3.4.2工序的集中与分散制订工艺路线时,应考虑工序的数目,采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中,就是以较少的工序完成零件的加工,反之为工序分散。 工序分散的特点工序内容简单,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。对工人的技术水平要求不高。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。 工序集中的特点工序数目少,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。工序集中与工序分散各有特点,必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。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。由于近代计算机控制机床及加工中心的出现,使得工序集中的优点更为突出,即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量,从而可取的良好的经济效果。3.4.3加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时,常把整个加工过程划分为几个阶段: 粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属,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IT11IT16。粗糙度为Ra80100m。 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IT9IT10。表面粗糙度为Ra101.25m。 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IT6IT7,表面粗糙度为Ra101.25m。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。但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中,对于刚性好,精度要求不高或批量小的工件,以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段,在满足加工质量要求的前提下,通常只分为粗、精加工两个阶段,甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的,不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面,在粗加工阶段就要加工的很准确,而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。3.4.4加工工艺路线方案的比较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,拟订两个加工工艺路线方案。方案一:0铸铸0时效0铣粗、半精铣24一侧端面0铣粗、半精铣24另外一侧端面50铣铣叉口60钻扩铰钻扩铰16孔,并倒角0钳去叉口毛刺0检中检0热热处理(叉口淬火)100校校正110磨粗磨叉口两侧面及凸台面160磨精磨叉口两侧面130钻钻M10螺纹底孔,倒角140攻攻丝M10150洗清洗160淬叉口高频淬火170校校正,180检终检方案二:0铸铸0时效0铣粗、半精铣24一侧端面0铣粗、半精铣24另外一侧端面0钻扩铰钻扩铰16孔,并倒角0铣铣叉口0钳去叉口毛刺0检中检0热热处理(叉口淬火)100校校正110磨粗磨叉口两侧面及凸台面160磨精磨叉口两侧面130钻钻M10螺纹底孔,倒角140攻攻丝M10150洗清洗160淬叉口高频淬火170校校正,180检终检表3.1加工工艺路线方案比较表加工工艺路线方案的论证: 从前两步工序可以看出:方案把粗、精加工都安排在一个工序中,以便装夹、安装工件。 方案把粗、精加工分在两个不同的工序中,而方案都在一个工序中,这样不但有利于工件的安装,且在设计专用夹具时也可以减少工件的安装次数。方案2中其工序较为集中,如粗、精加工都安排在一个工序中,以便装夹、安装工件。由以上分析:方案为合理、经济的加工工艺路线方案。具体的工艺过程如下表:表3.2加工工艺过程表0铸铸0时效0铣粗、半精铣24一侧端面0铣粗、半精铣24另外一侧端面0钻扩铰钻正扩15孔, 铰16孔,并倒角0铣铣叉口0钳去叉口毛刺0检中检0热热处理(叉口淬火)100校校正110磨粗磨叉口两侧面及凸台面120磨精磨叉口两侧面130钻钻扩9孔,倒角120度,锪孔至10140攻攻丝M10150钳去毛刺160淬叉口高频淬火170校校正,180检终检3.5高低挡变速叉的偏差,加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定高低挡变速叉的锻造采用的是ZG45钢铸造制造,其材料是ZG45,生产类型为中批量生产,采用铸造毛坯。3.5.1毛坯的结构工艺要求高低挡变速叉为锻造件,对毛坯的结构工艺性有一定要求: 由于铸造件尺寸精度较高和表面粗糙度值低,因此零件上只有与其它机件配合的表面才需要进行机械加工,其表面均应设计为非加工表面。 为了使金属容易充满模膛和减少工序,铸造件外形应力求简单、平直的对称,尽量避免铸造件截面间差别过大,或具有薄壁、高筋、高台等结构。 铸造件的结构中应避免深孔或多孔结构。 铸造件的整体结构应力求简单。 工艺基准以设计基准相一致。 便于装夹、加工和检查。 结构要素统一,尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。在确定毛坯时,要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近,可以减少加工余量,提高材料的利用率,降低加工成本,但这样可能导致毛坯制造困难,需要采用昂贵的毛坯制造设备,增加毛坯的制造成本。因此,毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后,必要时可据此绘出毛坯图。3.5.2高低挡变速叉的偏差计算 高低挡变速叉底平面和大头孔上平面的偏差及加工余量计算底平面加工余量的计算。根据工序要求,其加工分粗、精铣加工。各工步余量如下:粗铣:由参考文献4表1119。其余量值规定为,现取。查3可知其粗铣时精度等级为IT16,粗铣平面时厚度偏差取精铣:由参考文献3表2.359,其余量值规定为。 小头孔的偏差及加工余量计算参照参考文献3表2.22,2.225,2.313和参考文献15表18,可以查得:孔16:钻孔的精度等级:,表面粗糙度,尺寸偏差是。扩孔的精度等级:,表面粗糙度,尺寸偏差是。铰孔的精度等级:,表面粗糙度,尺寸偏差是。3.6 选择加工设备和工艺装备3.6.1 机床选用.工序是粗铣、精铣。各工序的工步数不多,成批量生产,故选用铣床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大,精度要求属于中等要求,选用最常用的X52K铣床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表4.2-7。.工序是钻孔,选用Z525摇臂钻床。3.6.2 选择刀具.在车床上加工的工序,一般选用硬质合金铣刀。加工刀具选用YG6类硬质合金铣刀,它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性,可选用可转位铣刀(GB5343.1-60,GB5343.2-60)。.钻孔时选用高速钢麻花钻,参考机械加工工艺手册(主编 孟少农),第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有参数。3.6.3 选择量具本零件属于成批量生产,一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种:一是按计量器具的不确定度选择;二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。3.7确定切削用量及基本工时(机动时间)工序30:粗、半精铣24一侧端面机床:立式铣床X52K刀具:硬质合金可转位端铣刀(面铣刀),材料:, ,齿数8,此为细齿铣刀。因其单边余量:Z=2mm所以铣削深度:精铣该平面的单边余量:Z=1.0mm铣削深度:每齿进给量:根据参考文献3表2.473,取根据参考文献3表2.481,取铣削速度每齿进给量:根据参考文献3表2.473,取:根据参考文献3表2.481,取铣削速度机床主轴转速:按照参考文献3表3.131,取 实际铣削速度:进给量:工作台每分进给量: 走刀次数为1机动时间:机动时间:所以该工序总机动时间工序40:粗、半精铣24另外一侧端面机床:立式铣床X52K刀具:硬质合金可转位端铣刀(面铣刀),材料:, ,齿数8,此为细齿铣刀。因其单边余量:Z=2mm所以铣削深度:精铣该平面的单边余量:Z=1.0mm铣削深度:每齿进给量:根据参考文献3表2.473,取根据参考文献3表2.481,取铣削速度每齿进给量:根据参考文献3表2.473,取:根据参考文献3表2.481,取铣削速度机床主轴转速:按照参考文献3表3.131,取 实际铣削速度:进给量:工作台每分进给量: 走刀次数为1机动时间:机动时间:所以该工序总机动时间工序50:钻、扩、铰孔16。机床:立式钻床Z525刀具:根据参照参考文献3表4.39选高速钢锥柄麻花钻头。(1)钻孔切屑用量:取背吃刀量,由参考文献2可查出,根据z525立式钻床,取进给量,切屑速度:,则修正后的切屑速度,即查参考文献2表3.17,取,故实际切屑速度为。切屑用时:=10mm, 故, (2)扩孔切屑用量:取背吃刀量,由参考文献2可查出,根据z525立式钻床,取进给量,切屑速度:,则修正后的切屑速度,即,查参考文献2表3.17,取,故实际切屑速度为。切屑用时:=10mm, 故, (3)铰孔切屑用量:取背吃刀量,由参考文献2可查出,根据z525立式钻床,取进给量,切屑速度:,则修正后的切屑速度,即,查参考文献2表3.17,取,故实际切屑速度为。切屑用时:=10mm, 故,。工序60:铣叉口机床:立式铣床X52K刀具:根据机械加工工艺手册表10-64选用硬质合金镶齿套面铣刀YT15. 铣刀寿命T=180min,D/Z=100/10,B=401) 削深度 2=10mm 所以有=5mm2) 给量 查机械加工工艺师手册表10-118与表10-119得,进给量f=0.20.35mm/齿按机床行选取f=0.3mm/齿3) 切削速度根据机械加工工艺手册表10-70,及10-66,查得V=115min/s. 即V=6.9m/min4) 定机床主轴转速ns= 21.97r/min按机床说明书(见工艺手册表6-39),与21.97r/min相近的机床转速为22.5r/min。现选取=22.5r/min。所以实际切削速度=当=22.5r/min时,工作台的每分钟进给量应为=fZ=0.31022.5=67.5(mm/min), 查机床说明书有=60(mm/min)5) 削工时,按工艺手册表6.2-1。 t=1.5(min) t=0.75(min)铣两次的总时间为t=1.5+0.75=2.25min工序110:粗磨叉口两侧面及凸台面。机床 M7130平面磨床1)选择砂轮。见机械加工工艺手册第三章中磨料A46KV6P 35040167其含义为:砂轮磨料为刚玉,粒度为46#,硬度为中轮1级,陶瓷结合剂,6号组织,平型砂轮,其尺寸为350x40x1672)切削用量的选择。查机械加工工艺手册表33-42有工件速度 18m/min 切削深度0.0157mm/st 纵向进给量 0.5B20mm(双行程) 3)切削工时 式中 D-被加工直径 b-加工宽度 Z-单边加工余量 K-系数 V-工作台移动速度 -工作台往返一次砂轮轴向进给量 -工作台往返一次砂轮径向进给量 0.55(min)工序160:精磨叉口两侧面。机床 M7130平面磨床1)选择砂轮。见机械加工工艺手册第三章中磨料A46KV6P 35040167其含义为:砂轮磨料为刚玉,粒度为46#,硬度为中轮1级,陶瓷结合剂,6号组织,平型砂轮,其尺寸为350x40x1672)切削用量的选择。查机械加工工艺手册表33-42有工件速度 18m/min切削深度 0.0157mm/st纵向进给量 0.5B20mm(双行程) 3)切削工时 式中 D-被加工直径 b-加工宽度 Z-单边加工余量 K-系数 V-工作台移动速度 -工作台往返一次砂轮轴向进给量 -工作台往返一次砂轮径向进给量 0.3(min)工序130 :钻M10螺纹底孔,倒角机床:钻床Z525刀具:根据参照参考文献3表4.39,选硬质合金锥柄麻花钻头切削深度:根据参考文献3表查得:进给量,切削速度。机床主轴转速:,按照参考文献3表3.131,取。实际切削速度:切削工时被切削层长度:刀具切入长度:刀具切出长度: 取。加工基本时间: 工序140 :攻丝M10钻孔选用机床为Z525摇臂机床,刀具选用丝锥,机械加工工艺手册第2卷。根据机械加工工艺手册第2卷表10.4-2查得丝锥钻孔进给量为0.200.35。 则取确定切削速度,根据机械加工工艺手册第2卷表10.4-9切削速度计算公式为 (3-20)查得参数为,刀具耐用度T=35则 =1.6所以 =72选取 所以实际切削速度为=2.64确定切削时间(一个孔) =3.7时间定额计算及生产安排根据设计任务要求,该高低挡变速叉的年产量为5000件。一年以240个工作日计算,每天的产量应不低于21件。设每天的产量为21件。再以每天8小时工作时间计算,则每个工件的生产时间应不大于22.8min。参照参考文献3表2.52,机械加工单件(生产类型:中批以上)时间定额的计算公式为: (大量生产时) 因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为: 其中: 单件时间定额 基本时间(机动时间) 辅助时间,用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动作所消耗的时间,包括装卸工件时间和有关工步辅助时间 布置工作地、休息和生理需要时间占操作时间的百分比值 粗、半精铣面粗加工机动时间:精加工机动时间:辅助时间:参照参考文献3表2.5ZG45,取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短,所以取装卸工件时间为,则 :根据参考文献3表2.548,单间时间定额有:因此应布置二台粗、精机床即可以完成此二道工序的加工,达到生产要求。 钻、扩、铰孔机动时间: 辅助时间:参照参考文献3表2.541,取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短,所以取装卸工件时间为,则 :根据参考文献3表2.543,单间时间定额:因此应布置一台机床即可完成本工序的加工,达到生产要求 钻孔机动时间: 辅助时间:参照参考文献3表2.541,取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短,所以取装卸工件时间为,则 :根据参考文献3表2.543,。单间时间定额,由式(1.11)有:因此应布置一台机床即可完成本工序的加工,达到生产要求第4章 钻扩16孔夹具结构分析与设计4.1 夹具的夹紧装置和定位装置夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。定位问题已在前面研究过,其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。仅仅定好位在大多数场合下,还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件进行夹紧,才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置,以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下,不发生移动和震动,确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的,正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用力,使之变为夹具受力,并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式,利用螺旋杆直接夹紧元件,或者与其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。螺旋夹紧机构中所用的螺旋,实际上相当于把契绕在圆柱体上,因此他的作用原理与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过这里上是通过转动螺旋,使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。典型的螺旋夹紧机构的特点:(1)结构简单;(2)扩力比大;(3)自琐性能好;(4)行程不受限制;(5)夹紧动作慢。夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置,在此套夹具中,中间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧,通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心作用。工件通过定位销的定位限制了绕Z轴旋转,通过螺栓夹紧移动压板,实现对工件的夹紧。并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板,通过精确的圆弧定位,实现定心。此套移动压板制作简单,便于手动调整。通过松紧螺栓实现压板的前后移动,以达到压紧的目的。压紧的同时,实现工件的定心,使其定位基准的对称中心在规定位置上。图4.1 CAD装配图如图4.1所示在这次夹具设计中,定位是采用一根心轴和一个定位插销来定位水平方向的。在垂直方向,用两个同心半圆环来定位。当被加工零件放到夹具体同心圆环上后,用定位插销把夹具上的钻模板和零件通过先加工的孔进行定位,把压板压紧,之后取出定位插销。4.2 夹具的导向在钻床上加工孔时,大都采用导向元件或导向装置,用以引导刀具进入正确的加工位置,并在加工过程中防止或减少由于切削力等因素引起的偏移,提高刀具的刚性,从而保证零件上孔的精度,在钻床上加工的过程中,导向装置保证同轴各孔的同轴度、各孔孔距精度、各轴线间的平行度等,因此,导向装置如同定位元件一样,对于保证工件的加工精度有这十分重要的作用。导向元件包括刀杆的导向部分和导向套。在这套钻床夹具上用的导向套是钻套。钻套按其结构可分为固定钻套,可换钻套,快换钻套及特殊钻套。因此套钻夹具加工量不大,磨损较小,孔距离精度要求较高,则选用固定钻套。如图4.2。直接压入钻模板或夹具体的孔中。图4.2 钻套钻模板与固定钻套外圆一般采用H7/h6的配合。且必须有很高的耐磨性,材料选择20Mn2。淬火HRC60。我选择的钻套:12.5F7*22K6*35 GB2264-1991。相同的,为了防止定位销与模板之间的磨损,在模板定位孔之间套上两个固定衬套。选取的标准件代号为12*18 GB2263-1991。材料仍选取T10A, 淬火HRC60。公差采用H7/p6的配合。4.3 钻孔与工件之间的切屑间隙1 2钻套的类型和特点:1、固定钻套:钻套直接压入钻模板或夹具体的孔中,钻模板或夹具体的孔与钻套外圆一般采用H7/n6配合,主要用于加工量不大,磨损教小的中小批生产或加工孔径甚小,孔距离精度要求较高的小孔。2、可换钻套:主要用在大批量生产中,由于钻套磨损大,因此在可换钻套和钻模板之间加一个衬套,衬套直接压入钻模板的孔内,钻套以F7/m6或F7/k6配合装入衬套中。3、快换钻套:当对孔进行钻铰等加工时,由于刀径不断增大,需要不同的导套引导刀具,为便于快速更换采用快换钻套。4、特殊钻套:尺寸或形状与标准钻套不同的钻套统称特殊钻套。钻套下端面与工件表面之间应留一定的空隙C,使开始钻孔时,钻头切屑刃不位于钻套的孔中,以免刮伤钻套内孔,如图4.3。图4.3 切屑间隙 C=(0.31.2)d。在本次夹具钻模设计中考虑了多方面的因素,确定了设计方案后,选择了C=8。因为此钻的材料是铸件,所以C可以取较小的值。4.4 钻模板在导向装置中,导套通常是安装在钻模板上,因此钻模板必须具有足够的刚度和强度,以防变形而影响钻孔精度。钻模板按其与夹具体连接的方式,可分为固定式钻模板、铰链式钻模板、可卸式钻模板、滑柱式钻模板和活动钻模板等。在此套钻模夹具中选用的是可卸式钻模板,在装卸工件时需从夹具体上装上或卸下,钻模板在夹具体上采用定位销一面双孔定位,螺栓紧固,钻模精度较高。44.5定位误差的分析制造误差ZZ (1)中心线对定位件中心线位置精度. 取.(2)内外圆同轴度误差(查表P297).故,.则.知此方案可行。4.6 钻套、衬套、钻模板设计与选用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+0.016+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+0.0205930566742486266485070740.045钻模板选用翻转钻模板,用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。4.7 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具受力,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,夹具必承受大的夹具受力切削力,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。3) 夹具体设计夹具体的作用是将定位、夹具装置连接成一体,并能正确安装在机床上,加工时,能承受一部分切削力。扩大头孔夹具体图如下: 夹具体为铸造件,安装稳定,刚度好,但制造周期较长。4.8 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。本夹具设计,用移动夹紧的大平面定位三个自由度,定位两个自由度,用定位块定位最后一个转动自由度。此时虽然有过定位,但面是经精铣的面,定位是允许的。总 结加工工艺的编制和专用夹具的设计,使对零件的加工过程和夹具的设计有进一步的提高。在这次的设计中也遇到了不少的问题,如在编写加工工艺时,对所需加工面的先后顺序编排,对零件的加工精度和劳动生产率都有相当大的影响。在对某几个工序进行专用夹具设计时,对零件的定位面的选择,采用什么方式定位,夹紧方式及夹紧力方向的确定等等都存在问题。这些问题都直接影响到零件的加工精度和劳动生产率,为达到零件能在保证精度的前提下进行加工,而且方便快速,以提高劳动生产率,降低成本的目的。通过不懈努力和指导老师的精心指导下,针对这些问题查阅了大量的相关资料。最后,将这些问题一一解决,并夹紧都采用了手动夹紧,由于工件的尺寸不大,所需的夹紧力不大。完成了本次设计,通过做这次的设计,使对专业知识和技能有了进一步的提高,为以后从事本专业技术的工作打下了坚实的基础。攀枝花学院毕业设计 参考文献参考文献1 杨叔子,机械加工工艺师手册M,北京:机械工业出版社,2004。2 上海金属切削技术协会,金属切削手册M,上海:上海科学技术出版社,2004。3 李洪,机械加工工艺手册M,北京:机械工业出版社,1990。4 方昆凡,公差与配合手册M,北京:机械工业出版社,1999。5 王光斗,王春福,机床夹具设计手册M,上海科学技术出版社,2000。6 东北重型机械学院等,机床夹具设计手册M,上海:上海科学技术出版社,1979。7 吴宗泽,机械设计实用手册M,北京:化学工业出版社,2000。8 刘文剑,曹天河,赵维,夹具工程师手册M,哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,1987。9 上海金属切削技术协会,金属切削手册M,上海:上海科学技术出版社,1984。10 周永强,高等学校课程设计指导M,北京:中国建材工业出版社,2002。 11 黄如林,切削加工简明实用手册M,北京:化学工业出版社,2004。12 余光国,马俊,张兴发,机床夹具设计M,重庆:重庆大学出版社,1995。13 东北重型机械学院,洛阳农业机械学院,长春汽车厂工人大学,机床夹具设计手册M,上海:上海科学技术出版社,1991。14 李庆寿,机械制造工艺装备设计适用手册M,银州:宁夏人民出版社,1991。15 廖念钊,莫雨松,李硕根,互换性与技术测量M,中国计量出版社,2000:919。16 乐兑谦,金属切削刀具,机械工业出版社,2005:417。17 王先逵,机械机械制造工艺学,机械工业出版社,2006。18 Machine Tools N.chernor 1984.19 Machine Tool Metalworking John L.Feirer 1973.20 Handbook of Machine Tools Manfred weck 1984 .致谢课程设计是将大学所学的知识融合在一起,综合运用所有的相关专业知识,是课本知识在实际中的应用。通过这次课程设计,使我的专业知识在原有的基础上得到更加的巩固和提高,这离不开老师和同学们的帮助。本设计分析是在老师的指导下完成的,在分析的过程中,老师给了我很大的鼓励,在设计分析中引导我去思考了更多的设计思路,增强了我的学习能力,与我们一起讨论问题,使我对分析有了更清晰明确的认识,使我受益非浅。课程设计是我们专业知识综合应用的实践训练,这是我们迈向社会、从事职业工作前一个必不可少的过程。“千里之行始于足下”,通过这次课程设计,我深深体会到这句千古言的真正含义。我今天认真地进行课程设计,学会脚踏实地地迈开这一步,就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。说实话,课程设计真是有点累。然而一着手清理自己的设计结果,仔细回味课程设计的心路历程,一种少有的成功喜悦即刻使我倦意顿消。虽然这是我刚学会走完的第一部,是我人生中的一点小小的胜利,然而它令我感到自己成熟了许多。通过课程设计,使我深深体会到,干任何事都必须耐心、细致。课程设计过程中,许多计算有时不免令我感到有些心烦意乱;有时应为不小心计算出错,只能毫不留情地重做。但一想起老师平时多耐心的教导,想到今后自己应当承担的社会责任,想到世界上因为某些细小失误而出现的令世人无比震惊的事故,我不禁时刻提醒自己,一定要养成一种高度负责、一丝不苟的良好习惯。经历了课程设计,使我我发现了自己所掌握的知识是真正的贫乏,自己综合运用所学专业知识的能力是如此的不足,几年来学习了那么多的
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