K398-五档变速叉加工工艺及钻、铰φ8孔夹具设计-版本2【CAD高清图纸和文档打包】
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设计说明书五档变速叉加工工艺及钻、铰8孔夹具设计 学生姓名: 学生学号: 院 (系): 年级专业: 指导教师: 摘 要此次设计是对五档变速叉零件的加工工艺和夹具设计,其零件为铸件,具有体积小,零件复杂的特点,由于面比孔易加工,在制定工艺规程时,就先加工面,再以面为基准来加工其它,其中各工序夹具都采用专用夹具,特别的对于加工大头孔、槽和钻小头孔斜面小孔的工序中,选一面一销的定位方式,并以操作简单的手动夹紧方式夹紧,其机构设计简单,方便且能满足要求。关键词 五档变速叉,加工工艺,专用夹具,设计1 目 录摘 要1目 录11绪 论12 零件的分析12.1 零件的作用12.2 零件的工艺分析22.3生产类型33 工艺规程设计43.1 确定毛坯的制造形式43.2 确定定位基准43.3工艺路线的拟订53.4制定工艺路线83.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定93.6确立切削用量及基本工时104 钻、铰8孔工序的夹具设计164.1设计要求164.2夹具设计164.3定位误差的分析194.4钻套、衬套、钻模板设计与选用204.5 确定夹具体结构和总体结构224.6夹具设计及操作的简要说明23总结24参考文献2523 1 绪 论机械设计制造及其夹具设计是我们融会贯通四年所学的知识,将理论与实践相结合,对专业知识的综合运用训练,为我们即将走向自己的工作岗位打下良好的基础。机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法,是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益,生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现,因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置,其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置,并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义,因此在大批量生产中,常采用专用夹具。而本次对于五档变速叉加工工艺及夹具设计的主要任务是: 完成五档变速叉零件加工工艺规程的制定; 完成专用夹具的设计。通过对五档变速叉零件的初步分析,了解其零件的主要特点,加工难易程度,主要加工面和加工粗、精基准,从而制定出五档变速叉加工工艺规程;对于专用夹具的设计,首先分析零件的加工工艺,选取定位基准,然后再根据切销力的大小、批量生产情况来选取夹紧方式,从而设计专用夹具。2 零件的分析2.1 零件的作用本次课程设计题目所给的是五档变速叉,它位于发动机变速机构上,起到换挡作用。五档变速叉底面与大头孔上平面有平行度公差要求,所要加工的槽,在其槽边有平行度公差和对称度公差要求等。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。2.2 零件的工艺分析 依据零件加工面与非加工面分述如下: 1 22mm孔。 2 8mm孔。 3 叉头22mm成形面 4 叉头平面 5 叉口内平面 6 8mm孔和22mm孔轴线在水平方向上230.25mm,8mm孔和 22mm孔轴线在竖直方向上780.25mm。 7 8mm孔两轴线同轴度不大于0.2mm,8mm孔两轴线对尺寸23mm的平面内22mm的表面的平行度在长度100mm上不大于0.2mm。 8 8mm孔两轴线对尺寸78mm的平面的平行度在长度100mm上不大于0.4mm。9 8mm孔与15mm两表面壁厚应为2.54.0mm,其余应不小于2.5mm。 2.3生产类型 大批量,通用机床,专用夹具。零件年产量:5000件。 由参考文献3表2.122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。 由参考文献3表2.111确定,孔的表面粗糙度要求为6.3,则选择孔的加方案序为:粗镗精镗。 小头孔加工方法:加零件毛坯不能直接铸出孔,只能铸出一个小坑,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。 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铰的加工方法。3 工艺规程设计3.1 确定毛坯的制造形式 考虑零件在工作过程中所常受到交变及冲击载荷,材料应选45#钢精密模锻毛坯以使金属纤维尽量不被剪断,保证零件工作可靠,也可提高生产率。毛坯公差参考GB/T22362-2003钢制模锻件公差及加工余量。3.2 确定定位基准3.2.1粗基准的选择选择粗基准时,考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量,使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。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,能保证拨叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拨叉零件图分析可知,主要是选择加工拨叉底面的装夹定位面为其加工粗基准。3.2.2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,能保证拨叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拨叉零件图分析可知,它的底平面与小头孔,适于作精基准使用。但用一个平面和一个孔定位限制工件自由度不够,如果使用典型的一面两孔定位方法,则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于两侧面,因为是非加工表面,所以也可以用的孔为加工基准。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。3.3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。拨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、精加工拨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。3.3.1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。3.3.2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。3.3.3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IT11IT22。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制定工艺路线 制定工艺路线的出发点,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,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,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:工序零 模锻毛坯(正火处理) 工序一 铣叉口-以孔端面及22mm孔为基准,采用立式铣床X52和专用夹具。 工序二 钻、扩、铰、22mm孔并倒角-以35圆柱下端面及外圆轮廓为定位基准,采用立式钻床Z525和专用夹具。工序三 钻、铰、8mm孔-以22mm孔为主要定位精基准及15mm外圆轮廓为基准,采用立式钻床Z525和专用夹具。工序四 铣叉头成形面-以22mm孔为主要定位精基准及侧面(支撑钉)为基准,采用立式铣床X52和专用夹具。工序五 铣叉头平面-以孔端面及22mm孔及侧面为基准,采用立式铣床X52和专用夹具。工序六 去毛刺-钳工去所有锐边毛刺。工序七 中间检验。工序八 热处理-22mm叉角表面淬火。工序九 修正22mm、8mm孔。工序十 校正23mm、78mm及25mm。工序十一 清洗。工序十二 终检。3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 零件材料为45钢,硬度156217HBS,生产类型为大批量,精密模锻毛坯。据以上原始资料及加工路线,分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下(加工余量采用经验估算法或按照技术手册等资料推荐的数据基础为基础,结合生产实际情况和经验来确定:工序尺寸采用“逆推法”): 加工表面加工内容加工余量精度等级基本尺寸表面粗糙度22mm孔钻IT1120mmRa22.5扩IT921.7mmRa6.3铰IT722mmRa3.28mm孔钻IT117.8mmRa22.5铰IT98mmRa3.2铣叉头22mm成形面铣IT922mmRa3.2铣叉口平面铣IT976mmRa6.3铣叉头平面铣IT1125mmRa22.5 3.6确立切削用量及基本工时 正确的选用切削用量,对保证加工精度、提高生产率、降低刀具的损耗和合理使用机床都能起到很大的作用。由于工件材料、毛坯状况、刀具材料及其几何角度、机床的刚度等许多因素影响,切削用量应结合相关资料,根据实际情况和经验确定。1) 工序0:模锻毛坯2) 工序10 铣叉口以22mm孔及35圆柱下端面为定位基准,采用立式铣床X62和专用夹具;刀具:直齿三面刃铣刀 外径 D=100mm 厚度 L=10mm 机床:立式铣床 X52夹具:专用铣夹具 查机械工人切削手册(以下简称切削手册)得: 取 fz=0.02 mm/r =24m/min, 则 ns=221 r/min,根据机床说明书取 n=150r/min, 故实际切削速度为: v=29.7 m/min 当 nw=150 r/min 时,工作台每分钟进给量应为: fm= fzznw=0.0210150=30mm/min 切削工时: 刀具工作行程:L+L1+L2=30 mm, 则切削工时为: Tm=1 min3) 工序5:钻、扩、铰、22mm孔并倒角-以35圆柱下端面及外圆轮廓为定位基准。刀具:锥柄麻花钻20mm、锥柄扩孔钻21.7mm、硬质合金锥柄机用铰刀22mm机床:立式钻床Z235夹具:专用夹具 钻孔: 查切削手册:f=0.200.24mm/r 工件材料状态系数Kw=0.9 则f=(0.200.24)X0.9=0.180.216mm/r,取f=0.20mm/r。 查切削手册:取V=18m/min所以n=318r/min,根据机床规格取实际n=335r/min故实际V=18.94m/min。 钻孔切削用时: 刀具行程L+L1+L2=44+2+6=52mm,则钻孔用时Tz=0.78min 扩孔: 查切削手册:取f=0.40mm,v=17m/min, 所以n=249r/min 则实际切削速度v=18.54m/min扩孔切削工时: 刀具工作行程:L+L1+L2=44+2+2=48mm,则扩孔工时为:Ta=0.44min 铰孔: 查切削手册:取取f=0.35mm,v=5m/min 所以 Ns=72.4 r/min 查机床说明书取 n=85 r/min 则实际切削速度 v=3.87m/min 铰孔切削工时: 刀具工作行程:L+L1+L2=44+4+28=76 mm,则铰孔切削工时为:Tm=2.55 min 工序总切削工时:T总=0.78+0.44+2.55+3.77 min4) 工序 15: 孔口倒角以外形轮廓面为定位基准 刀具:锥柄锥面锪钻 4090 机床:立式钻床 Z525 夹具:通用夹紧装置 根据切削手册及机床说明书取 n=97r/min,手动进给 切削工时:两边倒角Tm=0.1 min5) 工序 20: 钻、铰8mm 孔以22mm 内孔、叉口角内侧面及外圆轮廓为定位基准 刀具:锥柄长麻花钻7.8mm、硬质合金锥柄机用铰刀8H9 机床:立式钻床 Z525 夹具:专用钻床夹具 钻孔: 查切削手册得:f=0.15mm 得 v=16m/min 所以 ns=653 r/min ,根据机床说明书取 n=680r/min, 故实际切削速度为: v=16.66 m/min 钻孔切削工时: 刀具工作行程:上部位孔刀具行程L+L1+L2=9+2.5+1.5=13 mm,则叉口中间空档部位 采用手动进给,下部位孔刀具行程L+L1+L2=13 mm,则钻孔切削工时为:Tm=0.25 min 铰孔:查切削手册取 f=0.3mm/r,v=3m/min 所以 ns=119 r/min ,查机床说明书取 n=140 r/min 则实际切削速度 v=3.52m/min 铰孔切削工时:刀具工作行程:上部位孔刀具行程L+L1+L2=9+2+15=36 mm,则叉口中间空档部位采用手动,下部位孔刀具行程L+L1+L2=9+2+15=36 mm,则铰孔切削工时为: Tm=1.71 min 工序总切削工时:T 总=0.25+1.71=1.96 min6) 工序 25: 铣叉头成形面以22mm 内孔、叉口内侧端面为定位基准 刀具:直柄立铣刀8mm 机床:立式铣床 X52 夹具:专用铣夹具 查切削手册得:v=20m/min 则 ns=795 r/min, 查机床说明书取 n=750r/min 利用专用铣夹具加工,采用手动进给。7 ) 工序 30: 铣叉头平面以22mm 内孔、叉口内侧端面为定位基准 刀具:锥柄立铣刀40 Z6 机床:立式铣庆 X52 夹具:专用铣床夹具 查切削手册得:fz=0.08 mm/z 根据机床说明书取 n=190r/min, 故实际切削速度为: v=23.8 m/min 当 n=190r/min 时,工作台每分钟进给量为: fm=fzn=0.086190=91.2mm/min 根据机床说明书工作台纵向进给量取 fm=95 mm/min 切削工时: 刀具工作行程:L+L1+L2=22+13+2=37 mm 则切削工时为:Tm=0.39 min8) 工序 35: 去毛刺去所有加工面的锐边毛刺 工具:平锉(中粗齿)10 寸4 钻、铰8孔工序的夹具设计4.1设计要求为了提高劳动生产,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。本夹具将用于Z5125型钻床,成批生产,零件年产量:5000件。任务为设计一钻、铰8孔。本夹具无严格的技术要求,因此,应主要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度,精度不是主要考虑的问题。4.2夹具设计4.2.1 定位基准的选择为了提高加工效率及方便加工,决定材料使用高速钢,用于对进行加工,准备采用手动夹紧。由零件图可知:进行加工前,底面进行了粗、精铣加工,进行了粗、精加工。因此,定位、夹紧方案有:方案:选底面平面、和活动V型块和心轴定位夹紧方式用操作简单。为了使定位误差达到要求的范围之内,这种定位在结构上简单易操作。4.2.2 切削力及夹紧力的计算钻该孔时选用:钻床Z525,刀具用高速钢刀具。由参考文献5查表可得:切削力公式: 式中 D=8mm 查表得: 其中: 即:实际所需夹紧力:由参考文献5表得: 有:安全系数K可按下式计算有:式中:为各种因素的安全系数,见参考文献5表 可得: 所以 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: 式中:为各种因素的安全系数,查参考文献5121可知其公式参数: 由此可得: 所以 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。夹紧力的确定夹紧力方向的确定夹紧力应朝向主要的定位基面。夹紧力的方向尽可能与切削力和工件重力同向。(1) 夹紧力作用点的选择 a. 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。 b. 夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上,这样可以防止或减少工件变形变形对加工精度的影响。c. 夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。(3)夹紧力大小的估算 理论上确定夹紧力的大小,必须知道加工过程中,工件所受到的切削力、离心力、惯性力及重力等,然后利用夹紧力的作用应与上述各力的作用平衡而计算出。但实际上,夹紧里的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。而且,切削力的大小在加工过程中是变化的,因此,夹紧力的计算是个很复杂的问题,只能进行粗略的估算。估算的方法:一是找出对夹紧最不利的瞬时状态,估算此状态下所需的夹紧力;二是只考虑主要因素在力系中的影响,略去次要因素在力系中的影响。估算的步骤:a.建立理论夹紧力FJ理与主要最大切削力FP的静平衡方程:FJ理= (FP)。b.实际需要的夹紧力FJ需,应考虑安全系数,FJ需=KFJ理。c.校核夹紧机构的夹紧力FJ是否满足条件:FJFJ需。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,使之变为夹紧力,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。查参考文献51226可知螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算: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: 螺旋夹紧力:该夹具采用夹紧机构, 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。4.3定位误差的分析为了满足工序的加工要求,必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。与机床夹具有关的加工误差,一般可用下式表示: 定位误差 :本工序选用的工件以圆孔在间隙心轴上定位,心轴为垂直放置,由于定位副间存在径向间隙,因此必将引起径向基准位移误差。不过这时的径向定位误差不再只是单向的了,而是在水平面内任意方向上都有可能发生,其最大值也比心轴水平放置时大一倍。见下图。式中 定位副间的最小配合间隙(mm); 工件圆孔直径公差(mm); 心轴外圆直径公差(mm)。图4.2 心轴垂直放置时定位分析图 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:从以上的分析可见,所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。4.4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+0.010104581156101110162068+0.028+0.01112+0.023+0.0121581015181220251012+0.034+0.0161822121522+0.028+0.01526162836151826300.0121822+0.041+0.02030342036HT150222635+0.033+0.017392630424625HT150563035+0.050+0.0254852354255+0.039+0.02059305667424811066485070740.040钻模板选用翻转钻模板,用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。4.5 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。4.6夹具设计及操作的简要说明夹具体是夹具的基础件,夹具体上所有组成部分都必须最终通过这一基础件连接成一个有机整体。为了满足加工要求,夹具体应有足够的刚度和强度,同时结构工艺性要好。由于铸造工艺性好,几乎不受零件大小、形状、重量和结构复杂程度的限制,同时吸振性良好、抗压能力好,故此选用铸造夹具体,材料选取HT200,铸造成型后时效处理,以消除内应力。总结 本次课程设计使我感受到了要做一名优秀的工艺设计师不是一件容易的事,这需要我们把学到的各门知识有机的联系起来。经历了此次课程设计,我明白了首先要从全局着手,否则会弄得顾此失彼,辛辛苦苦做得方案到最后一步时才发现不合理于是又得从头开始。这次设计课也锻炼了我的查表的能力,因为整个设计过程几乎是一个查表的过程,总之不查表就无设计可言,因此每天就得翻阅各种设计手册,这为我将来的工作打下了基础。天气变得寒冷起来为了能赶的上进度所以每天要坚持工作,这在无形中锻炼了我的吃苦精神。总之这次课程设计使我受益匪浅。参考文献1. 哈尔滨工业大学,赵家齐编.机械制造工艺学课程设计指导书.机械工业出版社,2000.102. 清华大学,王先逵主编.机械制造工艺学第2版.机械工业出版社,2006.13. 蔡安江、张丽等主编.机械工程生产实习.机械工业出版社,2005.34. 张伟萍主编.机械制造工艺与装备第二版。中国劳动社会保障出版社,20075. 上海柴油机厂工艺设备研究所编.金属切削机床夹具设计手册。机械工业出版社,1984.126. 哈尔滨工业大学李益民主编。机械制造工艺设计简明手册。北京:机械工业出版社,19947. 艾兴,肖诗纲主编.切削用量简明手册.北京:机械工业出版社,19948. 廖念钊等编著.互换性与技术测量第五版.北京:中国计量出版社,2007.69. 赵如福主编.金属机械加工工艺人员手册第三版.上海科学技术出版社,1990.1025班级检 验 卡 片产 品 型 号工厂零组件图号车间检验共 1 页第 1 页材 料工序名称检 验名称五档变速叉牌号45#规格一个毛坯制造之零件数1检验后交:序号检验内容检验设备及工具18孔的尺寸公差是否合理内径百分表2位置尺寸75是否达到游标卡尺38孔是否和外圆轮廓同心游标卡尺编制批准文件编号校对审核更改号文件号签字日期更改号文件号签字日期机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称五档变速叉零件名称五档变速叉共1页第1页材 料 牌 号45#毛 坯 种 类锻件毛坯外形尺寸2239558每毛坯件数1每 台 件 数1备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段设 备工 艺 装 备 工 时 准终 单件0模锻毛坯锻加工5钻22孔钻、扩、铰22mm孔机加工钻工钻床Z525专用夹具、麻花钻、扩孔刀、铰刀、游标卡尺10孔口倒角22孔两端倒角机加工钻工钻床Z525专用夹具、麻花钻、游标卡尺15铣叉口铣叉口面机加工铣工铣床X62专用夹具、铣刀、游标卡尺20钻8孔钻、铰8孔机加工钻工钻床Z525专用夹具、麻花钻、铰刀、游标卡尺25铣叉头形面铣叉头圆弧成型面机加工铣工铣床X52K专用夹具、铣刀30铣叉头平面铣叉头平面机加工铣工铣床X52K专用夹具、铣刀、游标卡尺35去毛刺去所有加工面锐边毛刺机加工钳工平锉通用夹具40中间检验检验零件尺寸机加工45热处理22mm叉角表面淬火热处理50修正修正22mm、8mm孔机加工55校正校正23mm、78mm及25mm机加工60清洗清洗零件65终检检验零件尺寸 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 期学院机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称五档变速叉零件名称五档变速叉共1页第1页车间工序号工序名称材 料 牌 号机加工20钻8孔45毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻件223955811设备名称设备型号设备编号同时加工件数钻床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、铰8孔专用夹具、麻花钻、铰刀、游标卡尺5001.270.8311510 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
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