k357-拨叉零件机械加工工艺规程及钻攻M18-6H螺纹孔的工装夹具设计【中心距178.5】【CAD高清图纸和文档打包】
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XX学校机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称拨叉共10页第1页车间工序号工序名称材料牌号03铣RZG310-570毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸钢设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X52K夹具编号夹具名称切削液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r/min切削速度m/min进给量mm/r背吃刀量mm进给次数工步工时机动辅助1铣40后端面端面铣刀、游标卡尺47574.60.22.010.474设计(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 XX学校机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称拨叉共10页第2页车间工序号工序名称材料牌号04铣RZG310-570毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸钢设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X52K夹具编号夹具名称切削液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r/min切削速度m/min进给量mm/r背吃刀量mm进给次数工步工时机动辅助1铣40前端面端面铣刀、游标卡尺47574.60.22.010.474设计(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 XX学校机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称拨叉共10页第3页车间工序号工序名称材料牌号05钻RZG310-570毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸钢设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式钻床Z525夹具编号夹具名称切削液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r/min切削速度m/min进给量mm/r背吃刀量mm进给次数工步工时机动辅助1钻24.8孔麻花钻、内径百分尺54542.50.2812.410.6392铰25H7孔铰刀、内径百分尺68053.40.170.110.7373倒130角 设计(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 XX学校机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称拨叉共10页第4页车间工序号工序名称材料牌号06铣RZG310-570毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸钢设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X52K夹具编号夹具名称切削液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r/min切削速度m/min进给量mm/r背吃刀量mm进给次数工步工时机动辅助1铣M18-6H端口端面铣刀、游标卡尺47559.70.22.010.3902 铣宽36端面端面铣刀、游标卡尺47559.70.22.010.4323 铣30斜面单角铣刀、游标卡尺47515.00.23.010.4434粗铣宽15槽三面刃铣刀、游标卡尺47520.90.27.010.485设计(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 XX学校机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称拨叉共10页第5页车间工序号工序名称材料牌号07钻RZG310-570毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸钢设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式钻床Z525夹具编号夹具名称切削液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r/min切削速度m/min进给量mm/r背吃刀量mm进给次数工步工时机动辅助1钻16.5孔麻花钻、内径百分尺54528.30.288.2510.4182攻M18-6H螺纹丝锥、量规400200.750.7510.070设计(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 XX学校机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称拨叉共10页第6页车间工序号工序名称材料牌号06铣RZG310-570毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸钢设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式铣床X62夹具编号夹具名称切削液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r/min切削速度m/min进给量mm/r背吃刀量mm进给次数工步工时机动辅助1粗铣叉口前后端面三面刃铣刀、游标卡尺47515.00.21.52.916设计(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 XX学校机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称拨叉共10页第7页车间工序号工序名称材料牌号06铣RZG310-570毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸钢设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式铣床X62夹具编号夹具名称切削液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r/min切削速度m/min进给量mm/r背吃刀量mm进给次数工步工时机动辅助1粗铣叉口内侧端面三面刃铣刀、游标卡尺47515.00.21.520.348设计(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 XX学校机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称拨叉共10页第8页车间工序号工序名称材料牌号11铣RZG310-570毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸钢设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X52K夹具编号夹具名称切削液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r/min切削速度m/min进给量mm/r背吃刀量mm进给次数工步工时机动辅助1半精铣宽15槽三面刃铣刀、游标卡尺60028.30.10.510.659设计(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 XX学校机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称拨叉共10页第9页车间工序号工序名称材料牌号12铣RZG310-570毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸钢设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式铣床X62夹具编号夹具名称切削液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r/min切削速度m/min进给量mm/r背吃刀量mm进给次数工步工时机动辅助1半精铣叉口前后端面三面刃铣刀、游标卡尺60018.90.10.524.584设计(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 XX学校机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称拨叉共10页第10页车间工序号工序名称材料牌号13铣RZG310-570毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸钢设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式铣床X62夹具编号夹具名称切削液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r/min切削速度m/min进给量mm/r背吃刀量mm进给次数工步工时机动辅助1半精铣叉口内侧端面三面刃铣刀、游标卡尺60018.90.10.520.517设计(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编号: 采用遗传算法优化加工夹具定位和加紧位置Necmettin Kaya*Department of Mechanical Engineering, Uludag University, Gorukle, Bursa 16059, Turkey Received 8 July 2004; accepted 26 May 2005Available online 6 September 2005摘 要工件变形的问题可能导致机械加工中的空间问题。支撑和定位器是用于减少工件弹性变形引起的误差。支撑、定位器的优化和夹具定位是最大限度的减少几何在工件加工中的误差的一个关键问题。本文应用夹具布局优化遗传算法(GAs)来处理夹具布局优化问题。遗传算法的方法是基于一种通过整合有限的运行于批处理模式的每一代的目标函数值的元素代码的方法,用于来优化夹具布局。给出的个案研究说明已开发的方法的应用。采用染色体文库方法减少整体解决问题的时间。已开发的遗传算法保持跟踪先前的分析设计,因此先前的分析功能评价的数量降低大约93%。结果表明,该方法的夹具布局优化问题是多模式的问题。优化设计之间没有任何明显的相似之处,虽然它们提供非常相似的表现。关键词:夹具设计;遗传算法;优化1. 引言夹具用来定位和束缚机械操作中的工件,减少由于对确保机械操作准确性的夹紧方案和切削力造成的工件和夹具的变形。传统上,加工夹具是通过反复试验法来设计和制造的,这是一个既造价高又耗时的制造过程。为确保工件按规定尺寸和公差来制造,工件必须给予适当的定位和夹紧以确保有必要开发工具来消除高造价和耗时的反复试验设计方法。适当的工件定位和夹具设计对于产品质量的精密度、准确度和机制件的完饰是至关重要的。从理论上说,3-2-1定位原则对于定位所有的棱柱形零件是很令人满意的。该方法具有最大的刚性与最少量的夹具元件。从动力学观点来看定位零件意味着限制了自由移动物体的六自由度(三个平动自由度和三个旋转自由度)。在零件下部设置三个支撑来建立工件在垂直轴方向的定位。在两个外围边缘放置定位器旨在建立工件在水平x轴和y轴的定位。正确定位夹具的工件对于制造过程的全面准确性和重复性是至关重要的。定位器应该尽可能的远距离的分开放置并且应该放在任何可能的加工面上。放置的支撑器通常用来包围工件的重力中心并且尽可能的将其分开放置以维持其稳定性。夹具夹子的首要任务是固定夹具以抵抗定位器和支撑器。不应该要求夹子反抗加工操作中的切削力。对于给定数量的夹具元件,加工夹具合成的问题是寻找夹具优化布局或工件周围夹具元件的位置。本篇文章提出一种优化夹具布局遗传算法。优化目标是研究一个二维夹具布局使工件不同位置上最大的弹性变形最小化。ANSYS程序以用于计算工件变形情况下夹紧力和切削力。本文给出两个实例来说明给出的方法。2. 回顾相关工程结构最近几年夹具设计问题受到越来越多的重视。然而,很少有注意力集中于优化夹具布局设计。Menassa和Devries用FEA计算变形量使设计准则要求的位点的工件变形最小化。设计问题是确定支撑器位置。Meyer和Liou提出一个方法就是使用线性编程技术合成动态编程条件中的夹具。给出了使夹紧力和定位力最小化的解决方案。Li和Melkote用非线性规划方法解决布局优化问题。这个方法使工件位置误差最小化归于工件的局部弹性变形。Roy和Liao开发出一种启发式方法来计划最好的支撑和夹紧位置。Tao等人提出一个几何推理的方法来确定最优夹紧点和任意形状工件的夹紧顺序。Liao和Hu提出一种夹具结构分析系统这个系统基于动态模型分析受限于时变加工负载的夹具工件系统。本文也调查了夹紧位置的影响。Li和Melkote提出夹具布局和夹紧力最优合成方法帮我们解释加工过程中的工件动力学。本文提出一个夹具布局和夹紧力优化结合的程序。他们用接触弹性建模方法解释工件刚体动力学在加工期间的影响。Amaral等人用ANSYS验证夹具设计的完整性。他们用3-2-1方法。ANSYS提出优化分析。Tan等人通过力锁合、优化与有限建模方法描述了建模、优化夹具的分析与验证。以上大部分的研究使用线性和非线性编程方式这通常不会给出全局最优解决方案。所有的夹具布局优化程序开始于一个初始可行布局。这些方法给出的解决方案在很大程度上取决于初始夹具布局。他们没有考虑到工件夹具布局优化对整体的变形。GAs已被证明在解决工程中优化问题是有用的。夹具设计具有巨大的解决空间并需要搜索工具找到最好的设计。一些研究人员曾使用GAs解决夹具设计及夹具布局问题。Kumar等人用GAs和神经网络设计夹具。Marcelin已经将GAs用于支撑位置的优化。Vallapuzha等人提出基于优化方法的GA,它采用空间坐标来表示夹具元件的位置。夹具布局优化程序设计的实现是使用MATLAB和遗传算法工具箱。HYPERMESH和MSC / NASTRAN用于FE模型。Vallapuzha等人提出一些结果关于一个广泛调查不同优化方法的相对有效性。他们的研究表明连续遗传算法提出了最优质的解决方案。Li和Shiu使用遗传算法确定了夹具设计最优配置的金属片。MSC/NASTRAN已经用于适应度值评价。Liao提出自动选择最佳夹子和夹钳的数目以及它们在金属片整合的夹具中的最优位置。Krishnakumar和Melkote开发了一种夹具布局优化技术,它是利用遗传算法找到了夹具布局,由于整个刀具路径中的夹紧力和加工力使加工表面变形量最小化。通过节点编号使定位器和夹具位置特殊化。一个内置的有限元求解器研制成功。一些研究没考虑到整个刀具路径的优化布局以及磨屑清除。一些研究采用节点编号作为设计参数。在本研究中,开发GA工具用于寻找在二维工件中的最优定位器和夹紧位置。使用参考边缘的距离作为设计参数而不是用FEA节点编号。真正编码遗传算法的染色体的健康指数是从FEA结果中获得的。ANSSYS用于FEA计算。用染色体文库的方法是为了减少解决问题的时间。用两个问题测试已开发的遗传算法工具。给出的两个实例说明了这个开发的方法。本论文的主要贡献可以概括为以下几个方面:(1)开发了遗传算法编码结合商业有限元素求解;(2)遗传算法采用染色体文库以降低计算时间;(3)使用真正的设计参数,而不是有限元节点数字;(4)当工具在工件中移动时考虑磨屑清除工具。3. 遗传算法概念遗传算法最初由John Holland开发。Goldberg出版了一本书,解释了这个理论和遗传算法应用实例的详细说明。遗传算法是一种随机搜索方法,它模拟一些自然演化的机制。该算法用于种群设计。种群从一代到另一代演化,通过自然选择逐渐提高了适应环境的能力,更健康的个体有更好的机会,将他们的特征传给后代。该算法中,要基于为每个设计计算适合性,所以人工选择取代自然环境选择。适应度值这个词用来指明染色体生存几率,它在本质上是该优化问题的目标函数。生物定义的特征染色体用代表设计变量的字符串中的数值代替。被公认的遗传算法与传统的梯度基础优化技术的不同主要有如下四种方式:(1)遗传算法和问题中的一种编码的设计变量和参数一起工作而不是实际参数本身。(2)遗传算法使用种群类型研究。评价在每个重复中的许多不同的设计要点而不是一个点顺序移动到下一个。(3)遗传算法仅仅需要一个适当的或目标函数值。没有衍生品或梯度是必要的。(4)遗传算法以用概率转换规则来发现新设计为探索点而不是利用基于梯度信息的确定性规则来找到这些新观点。4. 方法4.1 夹具定位原则加工过程中,用夹具来保持工件处于一个稳定的操作位置。对于夹具最重要的标准是工件位置精确度和工件变形。一个良好的夹具设计使工件几何和加工精度误差最小化。另一个夹具设计的要求是夹具必须限制工件的变形。考虑切削力以及夹紧力是很重要的。没有足够的夹具支撑,加工操作就不符合设计公差。有限元分析在解决这其中的一些问题时是一种很有力的工具。棱柱形零件常见的定位方法是3-2-1方法。该方法具有最大刚体度以及最小夹具元件数。在三维中一个工件可能会通过六自由度定位方法快速定位为了限制工件的九个自由度。其他的三个自由度通过夹具元件消除了。基于3-2-1定位原理的二位工件布局的例子如图4。图4 3-2-1对二维棱柱工件定位布局定位面得数量不得超过两个避免冗余的位置。基于3-2-1的夹具设计原则有两种精确的定位平面包含于两个或一个定位器。因此,在两边有最大的夹紧力抵抗每个定位平面。夹紧力总是指向定位器为了推动工件接触到所有的定位器。定位点对面应定位夹紧点防止工件由于夹紧力而扭曲。因为加工力沿着加工面,所以有必要确保定位器的反应力在所有时间内是正的。任何负面的反应力表示工件从夹具元件中脱离。换句话说,当反应力是负的时候,工件和夹具元件之间接触或分离的损失可能发生。定位器内正的反应力确保工件从切削开始到结束都能接触到所有的定位器。夹紧力应该充分束缚和定位工件且不导致工件的变形或损坏。本文不考虑夹紧力的优化。4.2 基于夹具布局优化方法的遗传算法在实际设计问题中,设计参数的数量可能很大并且它们对目标函数的影响会是非常复杂的。目标函数曲线必须是光滑的并且需要一个程序计算梯度。遗传算法在理念上远不同于其他的探究方法,它们包括传统的优化方法和其他随机方法。通过运用遗传算法来对夹具优化布局,可以获得一个或一组最优的解决方案。本项研究中,最优定位器和夹具定位使用遗传算法确定。它们是理想的适合夹具布局优化问题的方法因为没有直接分析的关系存在于加工误差和夹具布局中。因为遗传算法仅仅为一个特别的夹具布局处理设计变量和目标函数值,所以不需要梯度或辅助信息。建议方案流程图如图5。使用开发的命名为GenFix的Delphi语言软件来实现夹具布局优化。位移量用ANSYS软件计算。通过WinExec功能在GenFix中运行ANSYS很简单。GenFix和ANSYS之间相互作用通过四部实现:(1)定位器和夹具位置从二进制代码字符串中提取作为真正的参数。(2)这些参数和ANSYS输入批处理文件(建模、解决方案和后置处理)用WinExec功能传给ANSYS。(3)解决后将位移值写成一个文本文件。(4)GenFix读这个文件并为当前定位器和夹紧位置计算适应度值。为了减少计算量,染色体与适应度值储存在一个文库里以备进一步评估。GenFix首先检查是否当前的染色体的适应度值已经在之前被计算过。如果没有,定位器位置被送到ANSYS,否则从文库中取走适应度值。在初始种群产生过程中,检查每一个染色体可行与否。如果违反了这个原则,它就会出局然后新的染色体就产生了。这个程序创造了可行的初始种群。这保证了初始种群的每个染色体在夹紧力和切削力作用下工件的稳定性。用两个测试用例来验证提到的遗传算法计划。第一个实例是使用Himmelblau功能。在第二个测试用例中,遗传算法计划用来优化均布载荷作用下梁的支撑位置。图5 设计方法的流程与ANSYS相配合流程5. 夹具布局优化的个案研究该夹具布局优化问题的定义是:找到定位器和夹子的位置以使在特定区工件变形降到最小程度。那么多的定位器和夹子并不是设计参数因为它们在3-2-1方案中是已知的和固定的。因此,设计参数的选择如同定位器和夹子的位置。本研究中不考虑摩擦力。两个实例研究来说明以提出的方法。6. 结论本文提出了一个夹具布局优化的评价优化技术。ANSYS用于FE计算适应度值。可以看到,遗传算法和FE方法的结合对当今此类问题似乎是一种强大的方法。遗传算法特别适合应用于解决那些在目标函数和设计变量之间不存在一个定义明确的数学关系的问题。结果证明遗传算法在夹具布局优化问题方面的成功应用。本项研究中,遗传算法在夹具布局优化应用中的主要困难是较高的计算成本。种群中每个染色体需要工件的重啮合。但是,染色体库的使用,FE评价的数量从6000下降到415。这就导致了巨大的增益计算效益。其他减少处理时间的方法是在局域网内使用分布式计算。该方法结果表明,夹具布局优化问题是多模态问题。优化设计之间没有任何明显的相似之处尽管他们提供非常相似的表现。结果表明夹具布局问题是多模态问题然而用于夹具设计的启发式规则应该用于遗传算法来选择最优的设计。 XX学校机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称V形座共页第页材料牌号45钢毛 坯 种 类锻件毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数备 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01备料金属型浇注02热处理正火处理以消除内应力03铣铣40后端面立式铣床X52K端面铣刀、游标卡尺04铣铣40前端面立式铣床X52K端面铣刀、游标卡尺、05钻钻、铰25H7孔;倒130角立式钻床Z525麻花钻、铰刀、倒角钻、内径百分尺06铣铣M18-6H端口;铣宽36端面;铣30斜面;粗铣宽15槽立式铣床X52K单角铣刀、三面刃铣刀、游标卡尺07钻钻16.5孔;攻M18-6H螺纹立式钻床Z525麻花钻、丝锥、内径百分尺、量规08铣粗铣叉口前后端面卧式铣床X62三面刃铣刀、游标卡尺09铣粗铣叉口内侧端面立式铣床X52K 三面刃铣刀、游标卡尺10淬火按图纸要求淬火,淬硬层深度1-2硬度HRC48-53 11铣半精铣宽15槽立式铣床X52K三面刃铣刀、游标卡尺12铣半精铣叉口前后端面卧式铣床X62三面刃铣刀、游标卡尺13铣半精铣叉口内侧端面立式铣床X52K三面刃铣刀、游标卡尺14钳工去毛刺 15 检验检验至图纸要求入库 设计(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 机械制造技术课程设计说明书设计题目: 专 业: 班 级: 学 号: 姓 名: 指导教师: 机械工程系20 年 月 日 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。 拨叉工艺规程工装及钻、攻M18-6H螺纹孔的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:切削用量 夹紧 定位 误差。 Abstract The design involves the mechanical manufacturing process and machine tool fixture design, metal cutting machine tools, tolerance and measurement, and other aspects of knowledge.The shift fork processing equipment and drilling, tapping M18-6H screw hole fixture design is the process design, process design and the design of special fixture, including the three parts. In the process of design should first understand the analysis of parts, parts of the process to design a blank structure, and choose the good components the processing datum, designs the process routes of the parts; then the parts of each labor step process size calculation, is the key to decide the craft equipment and the cutting process of the various design parameters; then a special fixture, the fixture selection for the various components of the design, such as connecting parts positioning elements and clamping elements, guide element, fixture and machine tool and other components; positioning error is calculated when the fixture, analysis the rationality and shortcoming of fixture structure, improve and design in later.Key words: cutting amount clamping positioning error. 摘要II第1章 序 言1第2章 零件的分析22.1 零件的作用22.2 零件的工艺分析2第3章 工艺规程设计33.1 确定毛坯的制造形式33.2 基面的选择33.2.1 粗基准的选择原则33.2.2 精基准选择的原则33.3 制订工艺路线43.4 机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定、切削用量及基本工时的确立5第4章 钻床夹具设计154.1 定位基准的选择154.2 定位基准的选择154.3 定位误差的分析与计算154.4 夹紧力的确定164.5 钻套的设计174.6夹具设计及操作简要说明20总 结21参考文献22III第1章 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。 拨叉工艺规程工装及钻、攻M18-6H螺纹孔的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毕业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。本设计选用拨叉来进行工艺编制与夹具设计,以说明书、绘图为主,设计手册与国家标准为附来进行详细说明。第2章 零件的分析2.1 零件的作用拨叉主要是用在操纵机构中,比如改变车床滑移齿轮的位置,实现变速;或者应用于控制离合器的啮合断开的机构中,从而控制横向或纵向进给。 拨叉是汽车变速箱上的部件,与变速手柄相连,位于手柄下端,拨动中间变速轮,使输入/输出转速比改变。 如果是机床上的拨叉是用于变速的,主要用在操纵机构中。就是把2个咬合的齿轮拨开来再把其中一个可以在轴上滑动的齿轮拨到另外一个齿轮上以获得另一个速度。即改变车床滑移齿轮的位置,实现变速。 2.2 零件的工艺分析拨叉共有十一处加工表面,其间有一定位置要求。分述如下:1、 拨叉40后端面2、 拨叉40前端面3、 拨叉25H7孔4、 拨叉M18-6H端口5、 拨叉宽36端面6、 拨叉30斜面7、拨叉宽15槽8、拨叉16.5孔9、拨叉M18-6H10、拨叉叉口前后端面11、拨叉叉口内侧端面第3章 工艺规程设计3.1 确定毛坯的制造形式铸件有多种分类方法:按其所用金属材料的不同,分为铸钢件、铸铁件、铸铜件、铸铝件、铸镁件、铸锌件、铸钛件等。而每类铸件又可按其化学成分或金相组织进一步分成不同的种类。如铸铁件可分为灰铸铁件、球墨铸铁件、蠕墨铸铁件、可锻铸铁件、合金铸铁件等;按铸型成型方法的不同,可以把铸件分为普通砂型铸件、金属型铸件、压铸件、离心铸件、连续浇注件、熔模铸件、陶瓷型铸件、电渣重熔铸件、双金属铸件等。其中以普通砂型铸件应用最多,约占全部铸件产量的80%。而铝、镁、锌等有色金属铸件,多是压铸件。3.2 基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确、合理,可以保证质量,提高生产效率。否则,就会使加工工艺过程问题百出,严重的还会造成零件大批报废,使生产无法进行。3.2.1 粗基准的选择原则1)如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面 之间的位置要求,应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面,则应以其中与加工面位置精度要求较高的表面作粗基准。2)如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀,应选择该表面作精基准。3)如需保证各加工表面都有足够的加工余量,应选加工余量较小的表面作粗基准。4)选作粗基准的表面应平整,没有浇口、冒口、飞边等缺陷,以便定位可靠。5)粗基准一般只能使用一次,特别是主要定位基准,以免产生较大的位置误差。由以上及零件知,选用工件中心线作为定位粗基准。3.2.2 精基准选择的原则选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方便。精基准选择应当满足以下要求:用设计基准作为定位基准,实现“基准重合”,以免产生基准不重合误差。当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面时,应尽可能采用此组精基准定位,实现“基准统一”,以免生产基准转换误差。当精加工或光整加工工序要求加工余量尽量小而均匀时,应选择加工表面本身作为精基准,即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位置精度要求由先行工序保证。为获得均匀的加工余量或较高 的位置精度,可遵循“互为基准”、反复加工的原则。有多种方案可供选择时应选择定位准确、稳定、夹紧可靠,可使夹具结构简单的表面作为精基准。3.3 制订工艺路线制定工艺路线的出发点,应当使零件的几何形状、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工具,并尽量使工序集中来提高生产率。此外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。表3.1 工艺路线工序号 工序内容工序01金属型浇注工序02正火处理以消除内应力工序03铣40后端面工序04铣40前端面工序05钻、铰25H7孔;倒130角工序06铣M18-6H端口;铣宽36端面;铣30斜面;粗铣宽15槽工序07钻16.5孔;攻M18-6H螺纹工序08粗铣叉口前后端面工序09粗铣叉口内侧端面工序10按图纸要求淬火,淬硬层深度1-2硬度HRC48-53工序11半精铣宽15槽工序12半精铣叉口前后端面工序13半精铣叉口内侧端面工序14去毛刺工序15检验至图纸要求入库3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定、切削用量及基本工时的确立工序01:金属型浇注工序02:正火处理以消除内应力工序03:铣40后端面工步一:铣40后端面1. 选择刀具刀具选取端面铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量1) 决定铣削深度 因为加工精度相对不高,故分一次(即粗铣 )完成,则2) 决定每次进给量及切削速度 根据X52K型铣床说明书,其功率为为4.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取4753) 计算工时切削工时:,则机动工时为 工序04:铣40前端面工步一:铣40前端面1. 选择刀具刀具选取端面铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量4) 决定铣削深度 因为加工精度相对不高,故分一次(即粗铣 )完成,则5) 决定每次进给量及切削速度 根据X52K型铣床说明书,其功率为为4.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取4756) 计算工时切削工时:,则机动工时为 工序05:钻、铰25H7孔;倒130角工步一:钻24.8孔选用高速钢锥柄麻花钻(工艺表3.16) 由切削表2.7和工艺表4.216查得 (切削表2.15) 514r/min 按机床选取n=545r/min 切削工时: ,则机动工时为工步二:铰25H7孔选用高速钢锥柄麻花钻(工艺表3.16) 由切削表2.7和工艺表4.216查得 (切削表2.15) 637r/min 按机床选取n=680r/min 切削工时: ,则机动工时为工步三:倒130角工序06:铣M18-6H端口;铣宽36端面;铣30斜面;粗铣宽15槽工步一:铣M18-6H端口1. 选择刀具刀具选取端面铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量7) 决定铣削深度 因为加工精度相对不高,故分一次(即粗铣 )完成,则8) 决定每次进给量及切削速度 根据X52K型铣床说明书,其功率为为4.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取4759) 计算工时切削工时:,则机动工时为 工步二:铣宽36端面1. 选择刀具刀具选取端面铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量10) 决定铣削深度 因为加工精度相对不高,故分一次(即粗铣 )完成,则11) 决定每次进给量及切削速度 根据X52K型铣床说明书,其功率为为4.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取47512) 计算工时切削工时:,则机动工时为 工步三:铣30斜面1. 选择刀具刀具选取单角铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量13) 决定铣削深度 因为加工精度相对不高,故分一次(即粗铣 )完成,则14) 决定每次进给量及切削速度 根据X52K型铣床说明书,其功率为为4.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取47515) 计算工时切削工时:,则机动工时为 工步四:粗铣宽15槽1. 选择刀具刀具选取三面刃铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量16) 决定铣削深度 因为加工精度相对不高,故分一次(即粗铣 )完成,则17) 决定每次进给量及切削速度 根据X52K型铣床说明书,其功率为为4.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取47518) 计算工时切削工时:,则机动工时为 工序07:钻16.5孔;攻M18-6H螺纹工步一:钻16.5孔选用高速钢锥柄麻花钻(工艺表3.16) 由切削表2.7和工艺表4.216查得 (切削表2.15) 580r/min 按机床选取n=545r/min 切削工时: ,则机动工时为工步二:攻M18-6H螺纹选择18m高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距,即f=0.75mm/r354r/min 按机床选取n=400r/min切削工时: ,则机动工时为 工序08:粗铣叉口前后端面工步一:粗铣叉口前后端面1. 选择刀具刀具选取三面刃铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量19) 决定铣削深度 因为加工精度相对不高,故分一次(即粗铣 )完成,则20) 决定每次进给量及切削速度 根据X62型铣床说明书,其功率为为4.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取47521) 计算工时切削工时:,则机动工时为 工序09:粗铣叉口内侧端面工步一:粗铣叉口内侧端面1. 选择刀具刀具选取三面刃铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量22) 决定铣削深度 因为加工精度相对不高,故分一次(即粗铣 )完成,则23) 决定每次进给量及切削速度 根据X52K型铣床说明书,其功率为为4.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取47524) 计算工时切削工时:,则机动工时为 工序10:按图纸要求淬火,淬硬层深度1-2硬度HRC48-53工序11:半精铣宽15槽工步一:半精铣宽15槽1. 选择刀具刀具选取三面刃铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量25) 决定铣削深度 因为加工精度相对不高,故分一次(即粗铣 )完成,则26) 决定每次进给量及切削速度 根据X62型铣床说明书,其功率为为4.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取60027) 计算工时切削工时:,则机动工时为 工序12:半精铣叉口前后端面工步一:半精铣叉口前后端面1. 选择刀具刀具选取三面刃铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量28) 决定铣削深度 因为加工精度相对不高,故分一次(即粗铣 )完成,则29) 决定每次进给量及切削速度 根据X62型铣床说明书,其功率为为4.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取60030) 计算工时切削工时:,则机动工时为 工序13:半精铣叉口内侧端面工步一:半精铣叉口内侧端面1. 选择刀具刀具选取三面刃铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量31) 决定铣削深度 因为加工精度相对不高,故分一次(即粗铣 )完成,则32) 决定每次进给量及切削速度 根据X62型铣床说明书,其功率为为4.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取60033) 计算工时切削工时:,则机动工时为 工序14:去毛刺工序15:检验至图纸要求入库 第4章 钻床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。由指导老师的分配,决定设计工序07:钻、攻M18-6H螺纹。4.1 定位基准的选择本夹具主要用于钻拨叉钻、攻M18-6H螺纹,粗糙度为Ra6.3,精度要求不高,故设计夹具时主要考虑生产效率。4.2 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理,否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理,或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度(特别是位置精度)要求。因此我们应该根据零件图的技术要求,从保证零件的加工精度要求出发,合理选择定位基准。此道工序后面还有精加工,因此本次铣有一定的技术要求,有较高的平行度和对称度要求,所以我们应考虑如何提高劳动效率,降低劳动强度,提高加工精度。选择拨叉25H7孔及其端面和叉口内侧端面及作为定位基准,对应的定位元件为心轴和定位销。叉口后端面做为浮动支承面,对应的定位元件为六角头支承,4.3 定位误差的分析与计算1、 基准位移误差由于定位副的制造误差或定位副配合同间所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量,称为基准位移误差,用表示。工件以后端面和16孔定位钻2-5孔,如果工件内孔直径与轴外圆直径做成完全一致,做无间隙配合,即孔的中心线与轴的中心线位置重合,则不存在因定位引起的误差。但实际上,轴和工件内孔都有制造误差,于是工件套在轴上必然会有间隙,孔的中心线与轴的中心线位置不重合,导致这批工件的加工尺寸H中附加了工件定位基准变动误差,其变动量即为最大配合间隙。按下式计算 式中 基准位移误差,mm 孔的最大直径,mm 轴的最小直径,mm =0.027mm2、 基准不重合误差 加工尺寸h的基准是外圆柱面的母线上,但定位基准是工件圆柱孔中心线。这种由于工序基准与定位基准不重合导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量,称为基准不重合误差,用表示。基准不重合误差为= 式中 基准不重合误差,mm 工件的最大外圆面积直径公差,mm =4.4 夹紧力的确定(1)切屑力计算查表1-2-3 圆周力: 径向力: 轴向力:其中:查机床夹具手册表1-2-4,表1-2-5表1-2-6由上得:Fc=725N,Fp=459N,Ff=695N(2)夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数,取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉: 公称直径d=8mm,材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限: 极限应力幅:许用应力幅:螺钉的强度校核:螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 满足要求 经校核: 满足强度要求,夹具安全可靠4.5 钻套的设计钻M18H7螺纹,精度Ra6.3,粗糙度Ra6.3,需钻、攻螺纹,因为钻过孔之后,还要攻丝,所以选用快换钻套。钻M18H7螺纹孔底孔16.5,需16.5快换钻套(其结构如下图所示)。查机床夹具标准件可知16.5相配的可换钻套的具体结构如下:具体的尺寸如下:因为快换钻套和夹具体是间隙配合,加工的时间可换钻套靠压紧螺钉把它压紧在钻模板上,以防止加工的时间工件的旋转,有上图可知和8可换钻套相配的螺钉的尺寸为M8,查机床夹具标准件可知,M8可换钻套压紧螺钉的具体结构如下具体的尺寸如下:4.6夹具设计及操作简要说明 如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单,便于操作,降低成本。提高夹具性价比。本道工序为钻床夹具选择由螺母、和铰链压板组成夹紧机构夹紧工件。本工序为钻削余量小,钻削力小,所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。总 结本次课程设计综合了大学里所学的专业知识,是理论与实际相结合的一次考验。通过这次设计,我的综合运用知识的能力有了很大的提高,尤其是看图,绘图,设计能力为我今后的工作打下了良好的基础。在此过程中,我进一步加深了对课本知识的理解,进一步了解了零件的工艺以及夹具设计过程。收获颇丰。首先,我要感谢老师对毕业设计的指导。本次设计是在老师的悉心指导和帮助下完成的,我的机械工艺知识有限,在设计中常常碰到问题,是老师不厌其烦的指导,不断的点拨迷津,提供相关资料,才使设计顺利完成。老师的耐心讲解,使我如沐春风,不仅如此,老师严谨的治学态度和高尚的敬业情操深深打动了我,在此,我向老师表示最真诚的感谢。同时,感谢同班同学的支持和帮助,使我更好的完成了毕业设计。我也非常感谢我的父母。在学习和生活上,他们一直都很支持我,使我能全身心地投入到学习中,在此,我想对我的父母说:你们辛苦了,我会尽最大的努力来让你们过上最幸福的日子,请相信我。最后,很感谢阅读这篇课程设计的人们。感谢你们抽出宝贵的时间来阅读这篇课程设计。参考文献1 张耀宸主编.机械加工工艺设计手册.北京:航空工业出版社,19892 肖继德,陈宁平主编. 机床夹具设计(第2版). 北京:机械工业出版社20053 浦林祥主编.金属切削机床夹具设计手册(第2版).北京:机械工业出版社,19954 任嘉卉主编. 公差与配合手册.北京:机械工业出版社,19935东北工学院机械零件设计手册编写组 编. 机械零件设计手册.北京:冶金工业出版社,19836江南大学郑修本主编. 机械制造工艺学(第二版).北京:机械工业出版社,19997上海理工大学陆剑中,孙家宁主编. 金属切削原理与刀具(第4版).北京:机械工业出版社,20058刘力,王冰主编. 机械制图(第二版).北京:高等教育出版社,20049陈于萍,高晓康编著. 互换性与测量技术(第二版).北京:高等教育出版社,200510张龙勋主编. 机械制造工艺学课程设计知道书及习题. 北京:机械工业出版社,199911孟宪栋,刘彤安主编. 机床夹具图册.北京:机械工业出版社,199914江洪,郦祥林,李仲兴编著. Solidworks2006基础教程(第2版).北京:机械工业出版社,200621
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