手刹车后蹄片臂 机械加工工艺规程及-钻中间φ20孔夹具设计【CAD高清图纸和文档打包】
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机械加工工序卡片产品型号零件图号120-3507035-B产品名称零件名称手刹车后蹄片臂共4页第1页车间工序号工序名称材 料 牌 号机加工30钻45#毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式钻床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 (分)准终单件工步号工 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r/minm/minmm/rmm机动辅助1钻中间20孔专用钻夹具,麻花钻,极限量规23325.60.451.251234 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 期机械加工工序卡片产品型号零件图号120-3507035-B产品名称零件名称手刹车后蹄片臂共4页第2页车间工序号工序名称材 料 牌 号机加工40铣45#毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造11设备名称设备型号设备编号同时加工件数铣床X525K1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 (分)准终单件工步号工 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r/minm/minmm/rmm机动辅助1粗铣、半精铣25的槽专用铣夹具, 错齿三面刃铣刀,游标卡尺16933.40.08312.3234 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 期机械加工工序卡片产品型号零件图号120-3507035-B产品名称零件名称手刹车后蹄片臂共4页第3页车间工序号工序名称材 料 牌 号机加工50钻45#毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造11设备名称设备型号设备编号同时加工件数钻床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 (分)准终单件工步号工 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r/minm/minmm/rmm机动辅助1钻扩铰孔2-20孔专用钻夹具,麻花钻 扩孔钻,铰刀,极限量规23325.60.451.251234 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 期机械加工工序卡片产品型号零件图号120-3507035-B产品名称零件名称手刹车后蹄片臂共4页第4页车间工序号工序名称材 料 牌 号机加工60钻45#毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造11设备名称设备型号设备编号同时加工件数钻床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 (分)准终单件工步号工 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r/minm/minmm/rmm机动辅助1钻扩铰22孔,钻扩孔口34倒角60专用钻夹具,麻花钻 扩孔钻,铰刀,极限量规23325.60.451.251234 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片产品型号零件图号120-3507035-B产品名称零件名称手刹车后蹄片臂共1页第1页材 料 牌 号45毛坯种类锻造毛坯外形尺寸每毛坯件数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10铣粗铣32左侧端面(尺寸为45mm的端面)机二立式铣床X52K专用铣夹具, 面铣刀,游标卡尺20铣粗铣32右侧端面(尺寸为45mm的端面)机二立式铣床X52K专用铣夹具, 面铣刀,游标卡尺30钻钻中间20孔机二立式钻床 Z525 专用钻夹具,麻花钻,极限量规40铣粗铣、半精铣25的槽机二立式铣床X52K专用铣夹具, 错齿三面刃铣刀,游标卡尺50钻钻扩铰孔2-20孔机二立式钻床 Z525 专用钻夹具,麻花钻 扩孔钻,铰刀,极限量规60钻钻扩铰22孔,钻扩孔口34倒角60机二立式钻床 Z525 专用钻夹具,麻花钻 扩孔钻,铰刀,极限量规70钳工钳工打毛刺80检验检验 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 期论文题目:手刹车后蹄片臂零件的加工工艺规程及 专用夹具设计 班 级: 专 业: 学生姓名: 指导教师: 日 期: I 摘 要 此次设计是对手刹车后蹄片臂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,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 手刹车后蹄片臂,加工工艺,专用夹具,设计 1 目 录 摘 要 I 1 绪 论 1 2 手刹车后蹄片臂的分析 2 2.1 手刹车后蹄片臂的工艺分析 2 2.2 手刹车后蹄片臂的工艺要求 2 3 工艺规程设计 3 3.1 加工工艺过程 4 3.2 确定各表面加工方案 4 3.2.1 影响加工方法的因素 4 3.2.2 加工方案的选择 4 3.3 确定定位基准 5 3.2.1 粗基准的选择 5 3.2.1 精基准选择的原则 5 3.4 工艺路线的拟订 6 3.4.1 工序的合理组合 6 3.4.2 工序的集中与分散 7 3.4.3 加工阶段的划分 8 3.4.4 加工工艺路线方案的比较 8 3.5 手刹车后蹄片臂的偏差,加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定 10 3.5.1 毛坯的结构工艺要求 10 3.5.2 手刹车后蹄片臂的偏差计算 10 3.5.3 选择加工设备和工艺设备 11 3.6 确定切削用量及基本工时(机动时间) 11 3.7 本章小结 21 4 钻 20 孔夹具设计 22 4.1 研究原始质料 22 4.2 定位、夹紧方案的选择 22 4.3 切削力及夹紧力的计算 22 4.4 误差分析与计算 24 2 4.5 零、部件的设计与选用 26 4.5.1 定位销选用 26 4.5.3 钻套、衬套、钻模板设计与选用 26 4.6 夹具设计及操作的简要说明 28 结 论 29 参考文献 30 致 谢 31 1 1 绪 论 机械设计制造及其夹具设计是我们融会贯通 3 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。 2 手刹车后蹄片臂的分析 2.1 手刹车后蹄片臂的工艺分析 手刹车后蹄片臂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。手刹车后蹄片臂的底面、大头孔和小头孔粗糙度要求都是 ,所以都要求精加工。其小头孔与底平面有垂直度的公差要求,手刹车6.1Ra 后蹄片臂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 手刹车后蹄片臂的工艺要求 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。而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。 3 以下是手刹车后蹄片臂需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求: (1) 中心孔 。0.462 (2) 大头 2-20 孔。 (3)宽度为 25 槽。 (4) 22 孔。 (5) 32 端面(尺寸为 45mm 的两端面) 。 手刹车后蹄片臂毛坯的,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。13m 上面主要是对手刹车后蹄片臂零件的结构、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。 3 工艺规程设计 4 3.1 加工工艺过程 由以上分析可知,该手刹车后蹄片臂零件的主要加工表面是平面、孔系和 槽系。一般来说,保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此, 对于手刹车后蹄片臂来说,加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置 精度,处理好孔和平面之间的相互关系以及槽的各尺寸精度。 由上面的一些技术条件分析得知:手刹车后蹄片臂的尺寸精度,形状精度 以及位置关系精度要求都不是很高,这样对加工要求也就不是很高。 3.2 确定各表面加工方案 一个好的结构不但应该达到设计要求,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,要能保证加工的质量,同时使加工的劳 动量最小。设计和工艺是密切相关的,又是相辅相成的。对于我们设计手刹车 后蹄片臂的加工工艺来说,应选择能够满足平面孔系和槽加工精度要求的加工 方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外,也要适当考虑经济 因素。在满足精度要求及生产率的条件下,应选择价格较底的机床。 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。 3.2.2 加工方案的选择 由参考文献3表 2.112 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79IT:aR 以较小。 5 小头孔加工方法: 加零件毛坯不能直接出孔,只能铸造出一个小坑,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6.1Ra 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孔2.5 的加工方法。 宽度为 25 槽的加工方法是: 因槽两侧面表面粗糙度的要求较高,为 ,所以我们采用粗铣6.1Ra 半精铣。 3.3 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,能保证手刹车后蹄 片臂在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从手刹车后蹄片臂零件 图分析可知,主要是选择加工手刹车后蹄片臂底面的装夹定位面为其加工粗基 准。 6 3.2.1 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,能保证手刹车后蹄 片臂在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从手刹车后蹄片臂零件 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209H 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。4 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。手刹车后蹄片 臂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、 精加工手刹车后蹄片臂底面大头孔上平面。 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 7 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%809c: 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 。mg2 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。 8 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 IT11IT12。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 9 成本,拟订两个加工工艺路线方案。见下表: 表 2.1 工艺路线方案一 工序号 工序内容 工序一 粗铣 32 左侧端面(尺寸为 45mm 的端面) 工序二 粗铣 32 右侧端面(尺寸为 45mm 的端面) 工序三 钻中间 20 孔 工序四 粗铣、半精铣 25 的槽 工序五 钻扩铰孔 2-20 孔 工序六 钻扩铰 22 孔,钻扩孔口 34 倒角 60 工序七 钳工打毛刺 工序八 检验 表 2.2 工艺路线方案二 工序号 工序内容 工序一 粗铣 32 左侧端面(尺寸为 45mm 的端面) 工序二 粗铣 32 右侧端面(尺寸为 45mm 的端面) 工序三 粗铣、半精铣 25 的槽 工序四 钻中间 20 孔 工序五 钻扩铰孔 2-20 孔 工序六 钻扩铰 22 孔,钻扩孔口 34 倒角 60 工序七 钳工打毛刺 工序八 检验 工艺立方案的比较与分析: 上述两个工艺方案的特点在于:方案一是加工工序分散,适合流水线生产, 缩短装换刀具的时间。加工完前次的又可成为下次加工的基准,这样使工序非 常清晰易提高加工精度,是对大批量生产是很合适的。方案二把工件加工工序 分得很紊乱并且很集中,基准得不到保证,加工出来的精度低,不符合现代化 的生产要求。两种方案的装夹比较多,但是考虑到加工零件的方便性,及加工 精度,且还是大批生产,所以采用如下方案比较合适。 10 工序号 工序内容 工序一 粗铣 32 左侧端面(尺寸为 45mm 的端面) 工序二 粗铣 32 右侧端面(尺寸为 45mm 的端面) 工序三 钻中间 20 孔 工序四 粗铣、半精铣 25 的槽 工序五 钻扩铰孔 2-20 孔 工序六 钻扩铰 22 孔,钻扩孔口 34 倒角 60 工序七 钳工打毛刺 工序八 检验 3.5 手刹车后蹄片臂的偏差,加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸 的确定 手刹车后蹄片臂的铸件采用的是 45#,生产类型为大批量生产,采用铸件 毛坯。 3.5.1 毛坯的结构工艺要求 手刹车后蹄片臂为铸件件,对毛坯的结构工艺性有一定要求: 由于铸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膛和减少工序,铸件外形应力求简单、平直的对称, 尽量避免铸件截面间差别过大,或具有薄壁、高筋、高台等结构。 铸件的结构中应避免深孔或多孔结构。 铸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 手刹车后蹄片臂的偏差计算 手刹车后蹄片臂底平面和大头孔上平面的偏差及加工余量计算 11 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2.05m 。查3 可知其粗铣时精度等级为 IT12,粗铣平面时厚度偏差取2.m01 精铣:由参考文献3表 2.359,其余量值规定为 。1. 3.5.3 选择加工设备和工艺设备 机床的选择 工序采用 X52K 型立式铣床 工序采用 Z525 立式钻床 选择夹具 该手刹车后蹄片臂的生产纲领为大批生产,所以采用专用夹具。 选择刀具 在铣床上加工的各工序,采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。在铰孔 ,由于精度高,可采用硬质合金铰刀。20 选择量具 加工的孔均采用极限量规。 其他 对垂直度误差采用千分表进行检测,对角度尺寸利用专用夹具保证,其他 尺寸采用通用量具即可。 3.6 确定切削用量及基本工时(机动时间) 3.6.1 工序一:粗铣 32 左侧端面(尺寸为 45mm 的端面) 机床:X52K 型立式铣床 刀具:两块镶齿套式面铣刀,材料: , ,齿数 ,15YT20Dm20Z 为粗齿铣刀。 因其单边余量:Z=3mm 所以铣削深度 :pa3m 每齿进给量 :根据参考文献3表 2.4-73,取 铣削速度 :f 0.15/faZV 参照参考文献3 表 2.4-81,取 2.54/Vs 机床主轴转速 :n ,10.60.8/in314Vnrd 12 按照参考文献3表 3.1-74 245/minr 实际铣削速度 : v3.102.56/0dns 进给量 : fV.524/1./ffaZ 工作台每分进给量 : m.73infVs :根据参考文献3表 2.4-81,a ma60 切削工时 被切削层长度 :由毛坯尺寸可知 , l 42l 刀具切入长度 :1210.5()(13lDa20.5(06)(137.6m 刀具切出长度 :取lm 走刀次数为 1 机动时间 :jt247.62.in35jf 查参考文献1,表 2.5-45 工步辅助时间为:1.23min 3.6.2 工序二:粗铣 32 右侧端面(尺寸为 45mm 的端面) 机床:X52K 型立式铣床 刀具:两块镶齿套式面铣刀,材料: , ,齿数 ,15YT20Dm20Z 为粗齿铣刀。 因其单边余量:Z=3mm 所以铣削深度 :pa3m 每齿进给量 :根据参考文献3表 2.4-73,取 铣削速度 :f 0.15/faZV 参照参考文献3 表 2.4-81,取 2.54/Vs 机床主轴转速 :n ,10.60.8/in314Vnrd 按照参考文献3表 3.1-74 245mn 实际铣削速度 : v3.12.56/00ds 进给量 : fV.524/1./ffaZn 工作台每分进给量 : m.73infVs :根据参考文献3表 2.4-81,a ma60 切削工时 被切削层长度 :由毛坯尺寸可知 , l 42l 刀具切入长度 :1 13 210.5()(13lDa20.5(06)(137.6m 刀具切出长度 :取lm 走刀次数为 1 机动时间 :jt247.62.in35jf 查参考文献1,表 2.5-45 工步辅助时间为:1.23min 3.6.3 工序 3:钻中间 20 孔 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。 钻孔 0.452 钻孔 时先采取的是钻 孔,再扩到 ,所以 。. 171.717Dm 切削深度 :pa8.m 进给量 :根据参考文献3表 2.438,取 。f rf/3.0 切削速度 :参照参考文献3表 2.441,取 。V48Vs 机床主轴转速 :n ,100.486539./min317vrd 按照参考文献3表 3.131,取 0 所以实际切削速度 :v.176.5/dns 切削工时 被切削层长度 :l42m 刀具切入长度 :1 117()05.96rDlctgkctgm 刀具切出长度 : 取2l4l32 走刀次数为 1 机动时间 : jt60.5in.3jLfn 扩孔 0.452 刀具:根据参照参考文献3表 4.331 选择硬质合金锥柄麻花扩孔钻头。 片型号:E403 因钻孔 时先采取的是先钻到 孔再扩到 ,所以 ,0.45 1719.719.7Dm17d 14 切削深度 :pa1.35m 进给量 :根据参考文献3表 2.452,取 。f 0.6/fmr 切削速度 :参照参考文献3表 2.453,取 。V4Vs 机床主轴转速 :n100.462.78/in319vrD 按照参考文献3表 3.131,取 5n 所以实际切削速度 :v0.52/06dms 切削工时 被切削层长度 :l42m 刀具切入长度 有:11 19.7()20.8632rDdlctgkctgm 刀具切出长度 : ,取lm42l32 走刀次数为 1 机动时间 :2jt30.16in.5jLfn 铰孔 0.45 刀具:根据参照参考文献3表 4.354,选择硬质合金锥柄机用铰刀。 切削深度 : ,且 。pa.1m20D 进给量 :根据参考文献3表 2.458, 取f rmf/0.21 。rmf/0.2 切削速度 :参照参考文献3表 2.460,取 。V sV/3. 机床主轴转速 :n10.32605.7/in14rD 按照参考文献3表 3.131 取 1mn 实际切削速度 :v63/00s 切削工时 被切削层长度 :l42 15 刀具切入长度 ,1l02019.7()20.92rDdctgkctgm 刀具切出长度 : 取lm4l32 走刀次数为 1 机动时间 :3jt2.09.7in315jLnf 该工序的加工机动时间的总和是 :jt.2016.70.48minj 3.6.4 工序 4:粗铣、半精铣 25 的槽 机床:X52K 型立式铣床 刀具:错齿三面刃铣刀 切削深度 :pa5m 根据参考文献查1表 4.4-8 有: 刀具的直径 D=80mm,刀具的齿数 Z=14,刀具的宽度 L=10mm。 查2表 2.4-76 得: 进给量 ,根据参考文献3表 查得切削速度0.6/faz302 ,24/minV 机床主轴转速 : ,12495./min3.80Vrd 按照参考文献2表 3.1-74 取 实际切削速度 :v.10.4/6Dns 进给量 :fV0.495/.3/ffaZm 机床工作台每分进给量 :m 1.3/7.8/inmfs 被切削层长度 :由毛坯尺寸可知 l 0l 刀具切入长度 :1 10.5(2)lD =42mm 刀具切出长度 :取2lm 走刀次数为 1 16 机动时间 : 1jt129041.68min7.jmlf 查参考文献1,表 2.5-45 工步辅助时间为:1.92min 3.6.7 工序:半精铣 25 的槽 机床:X52K 型立式铣床 刀具:错齿三面刃铣刀 刀具直径 D=80,齿数 Z=14,宽度 L=12。 切削深度 :pa1m 根据参考文献2表 查得:进给量 ,根据参考文献32.4760.12/famz 表 查得切削速度 ,3023/inV 机床主轴转速 :n ,1091.5/i.480rd 按照参考文献3表 3.1-74 取 n 实际切削速度 :v3.0.4/16Dnms 进给量 :fV0.2495/2./ffaZ 工作台每分进给量 : m.159.6infVs 被切削层长度 :由毛坯尺寸可知 , l 0l 刀具切入长度 :1 10.5(2)lD =42mm 刀具切出长度 :取2lm 走刀次数为 1 机动时间 : jt12904.8min5.6jmlf 查参考文献1,表 2.5-45 工步辅助时间为:1.41min 本工序机动时间 12.8042.ijjtt 3.6.8 工序五:钻扩铰孔 2- 孔0.452 17 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。 钻孔 0.452 钻孔 时先采取的是钻 孔,再扩到 ,所以 。. 171.717Dm 切削深度 :pa8.m 进给量 :根据参考文献3表 2.438,取 。f rf/3.0 切削速度 :参照参考文献3表 2.441,取 。V48Vs 机床主轴转速 :n ,100.486539./min317vrd 按照参考文献3表 3.131,取 0 所以实际切削速度 :v.176.5/dns 切削工时 被切削层长度 :l42m 刀具切入长度 :1 117()05.96rDlctgkctgm 刀具切出长度 : 取2l4l32 走刀次数为 1 机动时间 : jt60.5in.3jLfn 扩孔 0.452 刀具:根据参照参考文献3表 4.331 选择硬质合金锥柄麻花扩孔钻头。 片型号:E403 因钻孔 时先采取的是先钻到 孔再扩到 ,所以 ,0.45 1719.719.7Dm17d 切削深度 :pa.35m 进给量 :根据参考文献3表 2.452,取 。f 0.6/fr 切削速度 :参照参考文献3表 2.453,取 。V4Vs 机床主轴转速 :n100.462.78/in319vrD 按照参考文献3表 3.131,取 5mn 18 所以实际切削速度 :v3.149.750.2/06dnms 切削工时 被切削层长度 :l42m 刀具切入长度 有:11 19.7()20.8632rDdlctgkctgm 刀具切出长度 : ,取lm42l32 走刀次数为 1 机动时间 :2jt30.16in.5jLfn 铰孔 0.45 刀具:根据参照参考文献3表 4.354,选择硬质合金锥柄机用铰刀。 切削深度 : ,且 。pa.1m20D 进给量 :根据参考文献3表 2.458, 取f rmf/0.21 。rmf/0.2 切削速度 :参照参考文献3表 2.460,取 。V sV/3. 机床主轴转速 :n10.32605.7/in14rD 按照参考文献3表 3.131 取 1mn 实际切削速度 :v63/00s 切削工时 被切削层长度 :l42 刀具切入长度 ,10019.7()20.9rDdlctgkctgm 刀具切出长度 : 取2lm4l32 走刀次数为 1 机动时间 :3jt.09.7in315jLnf 19 该工序的加工机动时间的总和是 :jt0.2516.07.48minj 3.6.9 工序六:钻扩铰 22 孔,钻扩孔口 34 倒角 60 工件材料为 HT200,硬度 200HBS。孔的直径为 22mm,公差为 H7,表面 粗糙度 。加工机床为 Z525 立式钻床,加工工序为钻、扩、铰,加工刀1.6aRm 具分别为:钻孔19mm 标准高速钢麻花钻,磨出双锥和修磨横刃;扩孔 21.7mm 标准高速钢扩孔钻;铰孔22mm 标准高速铰刀。选择各工 序切削用量。 (1 )确定钻削用量 1)确定进给量 根据参考文献7表 28-10 可查出f ,由于孔深度比 , ,故0.47.5/fmr表 0/3/21.6ld0.9lfk 。查 Z525 立式钻床说明书,取()0.942.51mr表 。.3/f 根据参考文献7表 28-8,钻头强度所允许是进给量 。由于机床.75/fmr 进给机构允许的轴向力 (由机床说明书查出) ,根据表 28-9,允max60FN 许的进给量 。“1.8/fr 由于所选进给量 远小于 及 ,故所选 可用。f“f 2)确定切削速度 、轴向力 F、转矩 T 及切削功率 根据表 28-15,v mP 由插入法得: ,17/inm表 4732N表 ,5.69TNM表 1.5mkW表 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同,故应对所的结论进行修正。 由参考文献7表 28-3, , ,故0.8Mvk.lvk17/in07.2(/in)表 01./i16n rdm表 查 Z525 机床说明书,取 。实际切削速度为:95/inr095/in4/i110rv 由表 28-5, ,故.6MFTk4732.6()N5.954.8m 20 3)校验机床功率 切削功率 为mP/)Mnk表(1.25(92461.05kWW 机床有效功率 83E mPkP 故选择的钻削用量可用。即 , , ,019dm0.43/fr195/inr14/inv 相应地 , ,56FN.8T.0mPkW (2)确定扩孔切削用量 1)确定进给量 根据参考文献7表 28-31,f 。根据 Z525 机床说明书,取f:表 ( 0.78) m/r0.7=49.5/r =0.57mm/r。 2)确定切削速度 及 根据参考文献7表 28-33,取 。修vn 25/minv表 正系数: ,0.8mvk1.02pavk 故 25/in0.812/invm表 1)nd表 ( ./i(4.7)86/ir 查机床说明书,取 。实际切削速度为275/inr301vdn 3./mi102/i (3)确定铰孔切削用量 1)确定进给量 根据参考文献7表 28-36, ,按该f 1.326fm表 表注 4,进给量取小植。查 Z525 说明书,取 。.6/fr 2)确定切削速度 及 由参考文献7表 28-39,取 。vn 8./inv表 由 参考文献7表 28-3,得修正系数 ,0.8Mvk0.9pavk(1.2)pRa根 据 21 故 8.2/min0.897.14/minv表 1()nd表 7.4/i(25)95/ir 查 Z525 说明书,取 ,实际铰孔速度10/inr30vdn 325/mi7.8/i (4)各工序实际切削用量 根据以上计算,各工序切削用量如下: 钻孔: , , ,0190.4/fr195/minr14/inv 扩孔: , , ,.7d522.3m 铰孔: , , ,021.6/f0/in78/i 被切削层长度 :lm 刀具切入长度 ,由式(1.8)有:1 ctgctgkDlr 5.120.5)21(21 刀具切出长度 :2l0 走刀次数为 1 机动时间 ,由式(1.5)有:jt min06.1325.071fnltj 基本工时: 1203.(mi)7.5ltnf机 3.7 本章小结 本章节主要从零件的结构和外型入手分析,从而得出设计毛坯的依据。再 查阅有关资料,设计出零件加工的毛坯。在工艺规程的制定上,将两种方案进 行比较,选取一个最佳方案来。在计算每一步的切削用量时,先选用刀具和机 床,再查阅资料找出进给量,由它算出机床所需的转速,翻阅机床手册选一个 最接近它的一值。算切削速度、机动时间等。 22 4 钻 20 孔夹具设计 4.1 研究原始质料 利用本夹具主要用来钻 20 孔,加工时除了要满足粗糙度要求外,还应满 足两孔轴线间公差要求。为了保证技术要求,最关键是找到定位基准。同时, 应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。 4.2 定位、夹紧方案的选择 由零件图可知:在对 20 孔孔进行加工前,46 端面平面进行了粗、精铣 加工, 方案采用 V 型块定位,夹紧方装、取工件容易易。 4.3 切削力及夹紧力的计算 钻该孔时选用:钻床 Z520,刀具用高速钢刀具。 由参考文献5查表 可得:721 切削力公式: .06f PFDfK 式中 D=20MM ./mr 查表 得: 8210.75()36bp 其中: 0.b.48K 即: 95()fFN 实际所需夹紧力:由参考文献5表 得:12 12KFW 有: 120.7,.6 安全系数 K 可按下式计算有: 6543210K 式中: 为各种因素的安全系数,见参考文献 5表 可得: 60 12 .10.56 所以 950816492()KfWFN 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。 23 取 , ,1.56K10.72.16 查参考文献51226 可知移动形式压板螺旋夹紧时产生的夹紧力按以 下公式计算: )(210 tgtQLWz 式中参数由参考文献5可查得: 6.2.76zr90105229 其中: 3()Lm)(8N 螺旋夹紧力: 04.W 由上述计算易得: K 因此采用该夹紧机构工作是可靠的。 螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有: )(210 tgtQLz 式中参数由参考文献5可查得: 6.2.76zr90105229 其中: 3()Lm)(8N 螺旋夹紧力: 04.W 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: 163 图 4.1 移动压板受力简图 由表 得:原动力计算公式 261001KLWl 即: 0478.23.932.75()KWLNl 24 由上述计算易得: KW 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。 4.4 误差分析与计算 该夹具以一个平面和一个 V 型块和一挡销定位,要求保证孔轴线间的尺寸 公差。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。 由5和6可得: 1 定位误差: 注:V 型块夹角 =90 。 基准位移误差: 工件以外圆柱面在 V 型块定位,由于工件定位面外圆直径有公差 D ,因此对一批工 件来说,当直径由最小 D D 变大到 D 时,工件中心(即定位基准)将在 V 型块的对称 25 中心平面内上下偏移,左右不发生偏移,即工件由 变大到 ,其变化量 (即基准1O21O2 位移误差 )从图(a)中的几何关系退出: Y= =1O2DSIn 基准不重合误差: 从图(b)中设计基准与定位基准不重合,假设定位基准 不动,当工件直径由最小1O DD 变到最大 D 时,设计基准的变化量为 ,即基准不重合误差 B= 。2D2D 从图(c)中可知,设计基准为工件的下母线。即,上述方向由 a 到 a与定位基准 变到 的方向相反,故其定位误差 D 是 Y 与 B 之差.1O2 D= Y B= =0.207D=0.2070.01=0.002072SIn D=0.00207 T 即满足要求31 2 夹紧误差 : cos)(minaxyj 其中接触变形位移值: mSNHBKRkm nZaZy 014.8.9)(1cos0.3jy 磨损造成的加工误差: 通常不超过Mj05. 夹具相对刀具位置误差: 取ADm1. 误差总和: 0.965jw 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。 3 夹紧误差 : cos)(minaxyj 其中接触变形位移值: 26 mSNcHBKRk nZaZy 014.8.9)(1cos0.3jym 磨损造成的加工误差: 通常不超过Mj05. 夹具相对刀具位置误差: 取ADm1. 误差总和: 0.965jw 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。 4.5 零、部件的设计与选用 4.5.1 定位销选用 本夹具选用一挡销来定位,其参数如下: 表 4 挡销参数 D d H 公称尺寸 允差 1h1b1C1 36 8 6 +0.023 +0.015 12 7 1 2 1 2 0.4 4.5.3 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。 27 图 6.1 可换钻套 铰工艺孔钻套结构参数如下表 6.4: 表 6.4 钻套 D d H 公称尺寸 允差 12Dh1mCr 6 12 12 +0.018 +0.007 22 18 10 4 9 0.5 18 0.5 衬套选用固定衬套其结构如图所示: 图 6.2 固定衬套 其结构参数如下表 6.5: 28 表 6.5 固定衬套 d D 公称尺寸 允差 H 公称尺寸 允差 C 1 12 +0.034 +0.016 12 18 +0.023 +0.012 0.5 2 钻模板选用固定式钻模板,用 4 个
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