k365-普通车床尾座的工艺规程设计及多向回转式钻模设计[尾架体 尾座体]【CAD高清图纸和文档打包】
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毕业设计题 目:普通车床尾座的工艺规程 设计及多向回转式钻模设计学生姓名: 学 号: 专业班级: 指导教师: 完成时间: XXXX 年XX月XX日摘 要在机床上加工工件时,为了保证加工精度,必须正确安装工件,使其相对机床切削成形运动和刀具占有正确的位置,这一过程称为“定位”。为了不因受切削力、惯性力、重力等外力作用而破坏工件已定的正确位置,还必须对其施加一定的夹紧力,这一过程称为“夹紧”。定位和夹紧的全过程称为“安装”。在机床上用来完成工件安装任务的重要工艺装备,就是各类夹具中应用最广泛的“机床夹具”。机床夹具的种类很多,其中,使用范围最广的通用夹具,规格尺寸多已标准化,并且有专业的工厂进行生产,而广泛用于批量生产,专为某工件加工工序服务的专用夹具,则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。因此,专用夹具的设计是一项重要生产准备工作,每一个从事加工工艺的工装设计人员,都应该掌握有关夹具设计的基础知识。本文对车床尾架进行了结构和工艺分析,确定了机械加工工艺路线,制订出了零件的制造工艺方案和机械加工工艺规程。关键词:机械制造;车床尾架;工艺;回转钻模AbstractProcesses the work piece when the engine bed, in order to guarantee the processing precision, must correctly install the work piece, causes its relative engine bed cutting forming movement and the cutting tool holds the correct position, this process and so on the gravity is not destroyed the work piece already the correct position which decides, but also must certainly exert to it clamps to be called the installment. Uses for on the engine bed to complete the work piece to install the duty the important craft equipment, is in each kind of jig widely applies the engine bed jig.Engine bed jig type very many, among the use scope broadest general jig, the specification size are many has standardized, and has especialty the factory to carry on the production. But widely uses in the volume production, specially unit clamp which serves for some work piece processing working procedure, then needs various factoriesin dependently to design the manufacture according to the work piece processing craft. Therefore, the unit clamp design the manufacture according to the work piece processing craft. Therefore, the unit clamp design id an important production preparatory work. each is engaged in the processing craft the work clothes design personnel, all should grasp the elementary knowledge which the related jig design. Lathe tail stand analysis of the structure and to determine the mechanical machining line, develop a parts manufacturing processes of the programme and mechanical machining and components for the turning jig of drill of a milling machine jig.Keywords: Machinery; Lathe tail stand; Worker one; Turning jig of drill目 录1、 引言11.1 国内外发展背景及发展趋势11.2 计算生产纲领,确定生产类型21.3 审查零件图样的工艺性32、 车床尾座零件的工艺设计42.1 车床尾座毛坯的选择42.2 定位基准的选择52.2.1 加工方法的选择62.2.2 加工方法的分析62.3 工艺路线的设计102.4 确定切削用量112.4.1 工序30 铣尾座两侧面122.4.2 工序40 镗孔75H7mm152.4.3 工序50 镗孔40mm152.4.4 工序60 钻孔10mm162.4.5 工序70 钻孔12mm162.4.6 工序80 钻孔2-6mm162.4.7 工序90 钻沉孔2-10深15mm172.4.8 工序100 钻孔2-13mm172.4.9 工序110 钻沉孔2-20深12mm172.4.10 工序120 钻孔2-22mm172.4.11 工序130 钻沉孔2-45深7mm183、 回转钻模的夹具设计183.1 钻床夹具的介绍183.1.1 钻床夹具的主要类型183.1.2 钻床夹具的主要类型193.1.3 钻模193.2 夹具的设计203.3 夹具的计算213.3.1 夹具的验证233.3.2 夹具的制造的注意事项274、结论285、参 考 文 献296、致谢301、 引言材料、结构、工艺是产品设计的物质技术基础,一方面,技术制约着设计;另一方面,技术也推动着设计。技术是产品形态发展的先导,新材料,新工艺的出现,必然给产品带来新的结构,新的形态和新的造型风格。材料,加工工艺,结构,产品形象有机地联系在一起的,某个环节的变革,便会引起整个机体的变化。随着机床加工精度的提高,为了降低定位误差,提高加工精度对夹具的制造精度要求更高精度夹具的定位孔距精度也随着提高,机床夹具的精度已提高到微米级,世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然,为了适应不同行业的需求和经济性,夹具有不同的型号,以及不同档次的精度标准供选择。 工业的模块、组合夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件,快速组装成各种夹具,已成为夹具技术开发的基点。省工、省时,节材、节能,体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础,应用CAD技术,可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库,进行夹具优化设计,为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程,既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案,又能积累使用经验,了解市场需求,不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作,正在着手创建夹具专业技术网站,为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台,争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。迅速发展对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求,使多品种,对中小批生产作为机械生产的主流,为了适应机械生产的这种发展趋势,必然对机床夹具提出更高的要求。与此同时夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统,一次性投资比较大,只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强,应用范围广,通用性好,夹具利用率高,收回投资快,才能体现出经济性好。因此,我认为加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐,创建夹具专业技术网站,充分利用现代信息和网络技术,与时俱进地创新和发展夹具技术。主动与国外夹具厂商联系,争取合资与合作,引进技术,这是改造和发展我国组合夹具行业较为行之有效的途径1。1.1 国内外发展背景及发展趋势材料、结构、工艺是产品设计的物质技术基础,一方面,技术制约着设计;另一方面,技术也推动着设计。从设计美学的观点看,技术不仅仅是物质基础还具有其本身的“功能”作用,只要善于应用材料的特性,予以相应的结构形式和适当的加工工艺,就能够创造出实用,美观,经济的产品,即在产品中发挥技术潜在的“功能”。技术是产品形态发展的先导,新材料,新工艺的出现,必然给产品带来新的结构,新的形态和新的造型风格。材料,加工工艺,结构,产品形象有机地联系在一起的,某个环节的变革,便会引起整个机体的变化2。 工业的迅速发展,对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求,使多品种,对中小批生产作为机械生产的主流,为了适应机械生产的这种发展趋势,必然对机床夹具提出更高的要求。 我国是全球最大的机床消费国,也是世界上最大的数控机床进口国。目前正在提高机械加工设备的数控化率,1999年,我们国家机械加工设备数控华率是8,目前预计是1520之间。 车、铣、刨、磨、镗、钻、电火花、剪板、折弯、激光切割等等都是机械加工方法,所谓机械加工,就是把金属毛坯零件加工成所需要的形状,包含尺寸精度和几何精度两个方面。能完成以上功能的设备都称为机床,数控机床就是在普通机床上发展过来的。国内的数控系统刚刚开始产业化、水平质量一般。高档次的系统全都是进口。华中数控这几年发展迅速,软件水平相当不错,但差就差在电器硬件上,故障率比较高。华中数控也有意向数控机床业进军,但机床的硬件方面不行。 国外较早重视机床工业的重要战略地位,在多方面大力扶植。他们特别注重科学试验,理论与实际相结合,基础科研与应用技术科研并重。企业与大学科研部门紧密合作,对机床的共性和特性问题进行深入的研究,在质量上精益求精。德国的数控机床质量及性能良好、先进实用、货真价实,出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密数控机床。德国特别重视数控机床主机及配套件之先进实用,其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统、各种功能部件,在质量、性能上居世界前列。1.2 计算生产纲领,确定生产类型图 1 所示为我们所要设计的零件车床尾座。该产品的年产量为5000件,其设备利用率为10%,机械加工废品率为1%,现制定该车床尾座零件的加工工艺规程。N =Qn(1+%+%)=50001(1+10%+1%)件/年=5550件/年月产量Q12=462.5(件)Days=(365-52-14)12=24.92天日产量(一天3班)月产量Days=18.5件/天查工艺人员手册,轻型(100公斤以内)零件的生产性质:中批5005000 大批500050000考虑到保证产品按时定量完成,生产该产品的每一道工序的单件核算时间必须小于生产节拍,若大于生产节拍,就会造成完不成年产量3。由以上可知,该零件为大批生产,所以工艺安排应考虑工序适当集中,考虑零件成批生产,产量比较大,综合经济与生产效率等因素,确定加工设备为通用机床,采用专用夹具。车床尾座的年产量为5550件,现已知该产品属于轻型机械。 1.3 审查零件图样的工艺性尾架是车床的重要的部件之一,它在车床加工中起到了重要作用。尾架体安装在机床的右端导轨上,尾架套筒可以安装顶尖,以支承较长的工件的右端、安装钻头、铰刀,进行加工,也可以安装丝锥攻螺纹工具、圆柱牙套螺纹工具加工内、外螺纹。尾架体可以沿尾座导轨作纵向调整移动,然后压下尾座紧固手轮将尾座夹紧在所需位置,摇动尾座手轮可以实现对工件的顶紧、松开或对工件进行切削的纵向进给4。车床尾座零件如图1所示:图样的视图正确、完整,尺寸、公差及技术要求齐全。基准孔75H7的粗糙度要求Ra=1.6,基准面底面的粗糙度要求为Ra=1.6。本零件的2个断面及各个孔的加工需要用到组合夹具回转钻模来提高生产量。 图1: 车床尾座零件2、车床尾座零件的工艺设计2.1 车床尾座毛坯的选择尾架广泛应用于机械加工设备中,比如车床、铣床、镗床、磨床等。它是是机床的重要组成部分,是机床功能的扩展,是不可或缺的,要求具有一定的强度。该零件的材料为HT150,轮廓尺寸不大,形状复杂,生产批量很大,综合考虑经济性,生产率,技术要求,尺寸精度等各方因素。我们选择适宜大批量生产,精度等级CT9,生产率高对工人水平要求不太高的金属模机械砂型铸造,如图2所示。 图2: 车床尾座毛坯图2.2 定位基准的选择本零件是一个车床尾座类零件,孔75和底面是其设计基准(亦是装配基准和测量基准),为避免由于基准不重合产生的误差,主要选择孔75和底面为定位基准,即遵循“基准重合”的原则。具体而言,就选75和底面作为精基准。零件在加工过程中定位基准的选择不仅对保证加工精度和确定加工顺序有很大的影响,而且还决定了工艺装备设计制造的周期与费用,正确的选择各工序的定位基准是制订工艺规程的一个重要问题。(1)粗基准的选择选择粗基准的出发点是为后续的工序提供合理的定位精基准,保证各加工表面的余量足够并分配合理,由于粗基准是对毛坯进行第一次机械加工的定位基准,因此与毛坯的状况关系很大,确定粗基准时应按:用零件非加工表面为粗基准,可保证零件的加工表面与非加工表面的相互位置关系,且能在一次安装中尽可能加工较多的表面。用零件的重要表面为粗基准,优先保证了重要表面的余量和表面组织性能的一致。应选面积大、形状简单、加工量大的表面为粗基准,使切削总量最少。应选毛坯精度高,余量小的表面为粗基准,易保证各加工表面的余量足够,分配合理。应选定位精度高,夹紧可靠的表面为粗基准。粗基准原则上是在第一道工序中使用一次并尽量避免重复。(2)精基准的选择选择精基准的出发点是保证加工精度,特别是加工表面的相互位置精度的实现,以及定位安装的准确方便。选择精基准应遵循以下的原则:基准重合原则:确定精基准时,应尽量用设计基准作为定位基准,以消除基准不重合误差,提高零件的表面的位置精度和尺寸精度。统一基准原则:拟定工艺路线时,各个工序应尽可能用同一个定位基准来精加工各个表面,以保证各表面间的相互位置精度,并且还减少了夹具的数量和工件的装夹次数,降低了成本,提高了生产率。互为基准原则:可逐步提高两相关表面的位置精度。自为基准原则:可使加工余量均匀,保证加工面自身形状精度,而位置精度则由前面的工序保证。同时,精基准选择时,一定要保证工件的夹、压稳定可靠,夹具结构简单及操作简便5。2.2.1 加工方法的选择主要根据工件的结构形状、技术要求、零件的年产量、机床的加工精度以及工厂实际情况来选择加工方法,零件机械加工方法的选择应遵循如下原则:1)选加工方法的经济精度及表面粗糙度要与加工表面的精度要求和表面粗糙度要求相适应。2)加工方法要能确保加工表面所要求的精度和粗糙度。3)加工方法要与零件材料的可加工性相适应。4)加工方法要与生产类型相适应。5)加工方法要与工件的形状和尺寸相适应。6)加工方法要求与工件生产厂的现有生产条件相适应。选择加工方法时,应首先确定主要表面的最终加工方法,再依次向前确定各准备准工序的加工方法。对整个零件的加工方法,应综合考虑,先选主要表面的加工方法,再确定次要表面的加工方法,以达到良好的效益,提高生产率,降低劳动强度6。2.2.2 加工方法的分析(一)加工阶段的划分1)划分加工阶段的目的是逐步减少和消除在加工过程中产生加工误差的因素对加工精度和表面质量的影响,使零件逐渐达到提高加工质量的目的和要求,同时要妥善的解决质量,生产率,经济性三者的矛盾。2)加工性质和加工目的不同,整个工艺过程可分为以下几个阶段:粗加工阶段:高效率地切除毛坯上大部分的加工余量使其尽快地接近需加工零件的形状和尺寸。半精加工阶段:使主要表面的精度和表面粗糙度能为精加工工作出必要的准备完成将要表面的全部加工,使之符合图纸的要求。精加工阶段:使各主要表面达到图纸所规定的要求。(二)工序的集中与分散工序的集中和分散主要是根据生产类型设备的高效自动化程度,零件的结构特点与技术要求等进行组合的。在确定了表面的加工方法和工艺方案、划分了加工阶段后,零件加工各工步的内容也就被确定了。从而可将同一阶段中的各加工表面的加工组成若干工序,运用工序集中与分散的原则,进行合理的组合与分散,决定工序的数目,工序的内容繁简程度。1工序集中原则:使用较少的机床设备,将零件的加工的各部工步尽可能地集中在较少集的工序内完成,它可使工件的装夹次数少,保证了各个加工表面的相互位置精度,减少了工件的装卸的辅助时间以及夹具的数量,同时减少了机床数量和操作工人数量,缩短了产品的生产周期,提高了产品的质量和生产率,但是机床设备和工艺装备的成本高,调整、维修困难,生产准备时间长。在一个工序内完成,提高了工件的位置精度,提高了生产率,节约了装卸时间,降低了工人的劳动强度。2工序分散原则:使用较多的机床设备,将大量工步分散为单个工序,使工序数目增多,工艺路线增长,每一个工序所含加工内容少,机床设备与工艺装备简单,维修调整容易,适应产品变换能力强,生产准备工作量小,对工人技术要求高,而且机床设备与工艺装备数量大,工人数量多,生产面积大,生产周数长。锡林轴承座、锡林轴承盖及其结合件的生产属于中批量生产,因此工序需要适当的集中和分散。(三)工序顺序排列1切削加工工序原则:(1)先粗后精原则:各表面的加工顺序按粗加工半精加工精加工的过程依次排列,逐步提高零件的精度和减少表面粗糙度。(2)先主后次原则:装配表面和工作表面的精度要求高,应当考虑予以加工自由表面,螺纹孔及光孔等表面,精度要求较低,可适当安排后续的工序中加工,主要表面有相互位置要求的表面一般这要半精加工后,配合关系和相互位置关系要求很高的表面还需放在装配工艺中进行配合加工。(3)基面先行原则:只有一个精基准时,先把该基准加工出来。若定位面有若干个,则从最终加工工序所需的精基准开始,依次向前排列为保证这些基准面的转换次序把这些基准面的加工依排列,得到零件加工工序的顺序。(4)先面后孔原则:为了定位安装稳定和减少总的切削量,故应该先加工平面后加工孔,使后续工序有一个稳定可靠的平面作为定位基准面,且在光滑平整的表面上加工孔,可使加工容易,提高孔的精度。在编制工艺规程时,严格遵循上述原则,合理安排加工顺序,提高工件效率。2.热处理工序的安排:热处理工序的安排在零件加工的工艺过程中有重要地位,通过热处理可以提高零件材料的物理机械性能和改善工件的切削加工性能,消除毛坯制造和切削加工过程中产生的内应力,所以,为稳定组织以及稳定零件的形状及尺寸,防止变形和开裂,零件在机加工前必须进行消除内应力的时效处理。3.表面处理工序的安排:为了提高零件的表面抗蚀能力,增加耐磨性,也为了使表面美观,在零件全部加工完后应对零件表面涂漆(未加工表面)。4.检验工序与辅助工序:检验工序是保证产品质量的有效措施之一,也是工艺过程中不可缺少的内容。检验的内容有:外观检验,看零件的表面是否有毛刺。检验表面粗糙度,进行尺寸检验,看是否符合图纸要求。在工艺规程中,还安排有装配轴承盖与轴承座的工序,划线工序,打毛刺工序,涂漆工序等,这些都属于为保证零件的质量,零件的美观而必不可少的辅助工序7。2.3 工艺路线的设计工序号工序名称工 序 内 容加 工车 间10铸铸造毛坯 铸造车间20热实效处理热处理车间30铣铣尾座两侧至370mm金工40镗镗孔75H7mm金工50镗镗孔40mm金工60钻钻孔10mm金工70钻钻孔12mm金工80钻钻孔2-6mm金工90钻钻沉孔2-10深15mm金工100钻钻孔2-13mm金工110钻钻沉孔2-20深12mm金工120钻钻孔2-22mm金工130钻钻沉孔2-45深7mm金工140检检验检测车间150库入库库房2.4 确定切削用量正确的选择切削用量,对保证零件的加工精度、提高生产率、降低刀具的损耗以及降低工艺成本都有很大的意义。切削用量的选择与下列因素有关:1生产率2加工质量(主要指表面光洁度)3切削力所引起的机床夹具工件刀具工艺系统的弹性变形4工艺系统的振动5刀具的耐用度,v越大,耐用度越低选用原则:a. 先尽量选取大的ap值b. 其次尽量取大的s值c. 最后取合适的v值(一)切深ap的选择一般平面的加工分为粗加工半精加工精加工的切深一般等于它的加工余量,而粗加工在留有精加工余量外,应尽量取较大的切深,以一次加工切削其加工余量的为最佳。在本次设计中所有的切深均等于其加工余量,其走刀次数也因而全部为一次走刀。(二)进给量s的确定在切深确定后,其进给量s应尽量取大值,但应保证两个基本要求:a. 因切削力所引起的工艺系统的弹性变形不至于使工件的加工尺寸超出公差范围。b. 表面光洁度要求粗加工时,主要是工艺系统变形限制s,而光洁度的要求不高;精加工时,光洁度要求限制s,而工艺系统变形是次要的,s可根据切深ap、光洁度要求,加工方法从工艺人员手册中查出。(三)切削速度v的选择切削速度v的选择根据能最大发挥刀具的切削性能(不使刀具磨损太快),尽可能发挥机床的性能(机床的功率)。并且可以很好地保证加工质量(主要是加工表面的粗糙度要求)和降低加工成本(从提高生产率和减小刀具损耗的角度考虑)。一般的加工方法,如钻、扩、铰、铣、镗的切削用量均可以从手册中查出其范围,再由具体的加工环境,加工方法等确定其具体数值。而大量生产中所应用的流水线的切削用量的选择则有其自身的特点:1比普通机床的切削用量约低30,以减少换刀时间,和机床调整次数,一般取刀具的耐用度为:硬质合金铣刀 200分钻头 300分扩孔钻 60分铰刀 70分镗刀 60分丝锥 90分2. 在服从机床本身某一参数下(多数为每分进给量,因组合专用机床的动力头的运动为一定的),兼顾同时工作的不同刀具的合理要求,如孔的一般加工为钻、扩、铰,钻孔的v较高,而扩、铰的略低,但由于机床动力头的运动是一定的,因而可以适当降低钻头的v,而扩、铰的可以适当增加,以求得最高的生产率。3. 切削用量的选择应使每道工序的时间与流水线节拍相等或小于流水线节拍,并使各道工序的时间定额相接近8。2.4.1 工序30 铣尾座两侧面工件材料:HT150。加工要求:粗铣尾座两侧面、精铣尾座两侧面。机床:数控铣床X52K,机床功率是7.5Kw。刀具:高速钢面铣刀,选择铣刀直径为80mm,齿数z=3。 粗铣尾座两侧面(1) 背吃刀量 由于此道工序中粗铣的加工余量为2mm,故可以在一次加工完成,取ap=2mm。(2) 确定每齿的进给量 根据机械切削工艺参数手册4-28,查得每齿进给量f=0.20.3mm/z,取f=0.2mm/z。(3) 确定铣削速度Vc及刀具转速根据表4-58及4-59可以查得铣刀的磨钝标准的最大限度为1.8mm,铣刀寿命为60min。根据已知条件,查表4-31可得,Vc=90m/min。由于零件的形状比较特殊,故需要对查表得来的切削速度进行修正。再查表4-57,查得与加工材料有关的修正系数:速度修正系数为1.0;与毛坯性质和表面状态有关的修正参数:速度修正参数为0.9;与加工性质有关的修正参数:速度修正参数为1.0。经过修正后的铣削速度: 计算出刀具转速n和进给速度f根据机床说明书取n=860r/min,Vf=500mm/min。此时,实际的铣削速度Vc=81m/min,每齿的进给量f=0.19mm/z。(4) 确定切削工时由于此零件的轮廓形状属于不规则体,在进行计算铣刀的走刀长度来说有一定的困难,现在所采取的办法是估算的方法。现估算出来的走刀长度为700mm左右,所以,可以确定出其工时为: 半精铣尾座两侧面(1) 背吃刀量 由于此道工序中粗铣的加工余量为1.5mm,故可以在一次加工完成,取ap=1.5mm。(2) 确定每齿的进给量 根据机械切削工艺参数手册4-28,查得每转进给量f=0.52.2mm/z,取f=0.5mm/r。(3) 确定铣削速度Vc及刀具转速根据表4-58及4-59可以查得铣刀的磨钝标准的最大限度为1.2mm,铣刀寿命为60min。根据已知条件,查表4-31可得,Vc=100m/min。由于零件的形状比较特殊,故需要对查表得来的切削速度进行修正。再查表4-57,查得与加工材料有关的修正系数:速度修正系数为1.0;与毛坯性质和表面状态有关的修正参数:速度修正参数为0.9;与加工性质有关的修正参数:速度修正参数为1.0。经过修正后的铣削速度: 计算出刀具转速n和进给速度f根据机床说明书取n=960r/min,Vf=470mm/min。此时,实际的铣削速度Vc=90.4m/min,每转的进给量f=0.49mm/r。(4) 确定切削工时由于此零件的轮廓形状属于不规则体,在进行计算铣刀的走刀长度来说有一定的困难,现在所采取的办法是估算的方法。现估算出来的走刀长度为700mm左右,所以,可以确定出其工时为: 精铣侧面(1) 背吃刀量 由于此道工序中粗铣的加工余量为1mm,故可以在一次加工完成,取ap=1mm。(2) 确定每齿的进给量 根据机械切削工艺参数手册4-28,查得每转进给量f=0.31.5mm/z,取f=0.4mm/r。(3) 确定铣削速度Vc及刀具转速根据表4-58及4-59可以查得铣刀的磨钝标准的最大限度为1.2mm,铣刀寿命为60min。根据已知条件,查表4-31可得,Vc=110m/min。由于零件的形状比较特殊,故需要对查表得来的切削速度进行修正。再查表4-57,查得与加工材料有关的修正系数:速度修正系数为1.0;与毛坯性质和表面状态有关的修正参数:速度修正参数为0.9;与加工性质有关的修正参数:速度修正参数为1.0。经过修正后的铣削速度: 计算出刀具转速n和进给速度f根据机床说明书取n=1200r/min,Vf=420mm/min。此时,实际的铣削速度Vc=113m/min,每转的进给量f=0.4mm/r。(4) 确定切削工时由于此零件的轮廓形状属于不规则体,在进行计算铣刀的走刀长度来说有一定的困难,现在所采取的办法是估算的方法。现估算出来的走刀长度为700mm左右,所以,可以确定出其工时为:2.4.2 工序40 镗孔75H7mm 粗镗孔至74mm,单边余量z=0.2mm,一次镗去全部余量,ap=0.2mm。进给量f=0.4mm/r根据有关手册,确定镗削的切削速度为v=36m/min。则直接选取速度n=200r/min。切削工时: 精镗孔至75H7mm,单边余量z=0.1mm,一次镗去全部余量,ap=0.1mm。进给量f=0.2mm/r根据有关手册,确定镗削的切削速度为v=40m/min。直接选取转速n=200r/min切削工时:2.4.3 工序50 镗孔40mm 粗镗孔至39mm,单边余量z=0.2mm,一次镗去全部余量,ap=0.2mm。进给量f=0.4mm/r根据有关手册,确定镗削的切削速度为v=32m/min直接选取转速n=300r/min切削工时: 精镗孔至40mm,单边余量z=0.1mm,一次镗去全部余量,ap=0.1mm。进给量f=0.2mm/r根据有关手册,确定镗削的切削速度为v=60m/min。直接选取转速n=500r/min切削工时:2.4.4 工序60 钻孔10mm根据机械切削工艺参数手册中表9-12,可以查得f=0.5mm/r。根据表9-14,可以查得Vc=50m/min。按机床取n=2000r/min,故v=53.4m/min。切削工时 2.4.5 工序70 钻孔12mm根据机械切削工艺参数手册中表9-12,可以查得f=0.3mm/r。根据表9-14,可以查得Vc=50m/min。确定主轴转速:按机床取n=1500r/min,故v=50.2m/min。2.4.6 工序80 钻孔2-6mm根据机械切削工艺参数手册中表9-12,可以查得f=0.3mm/r。根据表9-14,可以查得Vc=50m/min。确定主轴转速:按机床取n=2500r/min,故v=50.2m/min。 2.4.7 工序90 钻沉孔2-10深15mm根据机械切削工艺参数手册中表9-12,可以查得f=0.4mm/r。根据表9-14,可以查得Vc=50m/min。确定主轴转速:按机床取n=2000r/m,故v=51.3m/min。切削工时:2.4.8 工序100 钻孔2-13mm根据机械切削工艺参数手册中表9-12,可以查得f=0.5mm/r。根据表9-14,可以查得Vc=50m/min。按机床取n=1500r/min,故v=53.4m/min。切削工时 2.4.9 工序110 钻沉孔2-20深12mm根据机械切削工艺参数手册中表9-12,可以查得f=0.3mm/r。根据表9-14,可以查得Vc=50m/min。确定主轴转速:按机床取n=800r/min,故v=50.2m/min。切削工时:2.4.10 工序120 钻孔2-22mm根据机械切削工艺参数手册中表9-12,可以查得f=0.6mm/r。根据表9-14,可以查得Vc=50m/min。确定主轴转速:按机床取n=800r/min,故v=56.5m/min。切削工时:2.4.11 工序130 钻沉孔2-45深7mm根据机械切削工艺参数手册中表9-12,可以查得f=0.5mm。根据表9-14,可以查得Vc=50m/min。主轴转速:按机床取n=500r/min,故v=53.4m/min。切削工时:3、回转钻模的夹具设计 回转式钻模主要用来加工围绕一定的回转轴线(立轴、卧轴或倾斜轴)分布的轴向或径向孔系以及分布在工件几个不同表面上的孔。工件在一次装夹中,靠钻模回转可依次加工各孔,因此这类钻模必须有分度装置。回转式钻模按所采用的对定机构的类型,分为轴向分度式回转钻模和径向分度式回转钻模9。 3.1 钻床夹具的介绍钻夹具(俗称钻模)是用来在钻床上钻孔、扩孔、铰孔的机床夹具,通过钻套引导刀具进行加工是钻模的主要特点。钻夹具的结构形式主要决定于工件被加工孔的分布位置情况,如有的孔系是分布在同一平面上、或分布在几个不同表面上、或分布在同意圆周上,还有的是单孔等等。因此钻模的结构形式很多,常用的有以下几种10。3.1.1 钻床夹具的主要类型钻床夹具简称钻模,主要用于加工孔及螺纹。它主要由钻套、钻模板、定位及夹紧装置夹具体组成。其主要类型有以下几种。(1)固定式钻模在使用中,这类钻模在机床上的位置固定不动,而且加工精度较高,主要用于立式钻床上加工直径较大的单孔或摇臂钻床加工平行孔系。(2)回转式钻模这类钻模上有分度装置,因此可以在工件上加工出若干个绕轴线分布的轴向或径向孔系。(3)翻转式钻模主要用于加工小型工件不同表面上的孔,孔径小于f8f10mm。它可以减少安装次数,提高被加工孔的位置精度。其结构较简单,加工钻模一般手工进行翻转,所以夹具及工件应小于10kg为宜。(4)盖板式钻模这种钻模无夹具体,其定位元件和夹紧装置直接装在钻模板上。钻模板在工件上装夹,适合于体积大而笨重的工件上的小孔加工。夹具、结构简单轻便,易清除切屑;但是每次夹具需从工件上装卸,较费时,故此钻模的质量一般不宜超过10kg。(5)滑柱式钻模滑柱式钻模是带有升降钻模板的通用可调夹具。这种钻模有结构简单、操作方便、动作迅速、制造周期短的优点,生产中应用较广11。3.1.2 钻床夹具的主要类型钻床夹具简称钻模,主要用于加工孔及螺纹。它主要由钻套、钻模板、定位及夹紧装置夹具体组成。其主要类型有以下几种。(1)固定式钻模在使用中,这类钻模在机床上的位置固定不动,而且加工精度较高,主要用于立式钻床上加工直径较大的单孔或摇臂钻床加工平行孔系。(2)回转式钻模这类钻模上有分度装置,因此可以在工件上加工出若干个绕轴线分布的轴向或径向孔系。(3)翻转式钻模主要用于加工小型工件不同表面上的孔,孔径小于f8f10mm。它可以减少安装次数,提高被加工孔的位置精度。其结构较简单,加工钻模一般手工进行翻转,所以夹具及工件应小于10kg为宜。(4)盖板式钻模这种钻模无夹具体,其定位元件和夹紧装置直接装在钻模板上。钻模板在工件上装夹,适合于体积大而笨重的工件上的小孔加工。夹具、结构简单轻便,易清除切屑;但是每次夹具需从工件上装卸,较费时,故此钻模的质量一般不宜超过10kg。(5)滑柱式钻模滑柱式钻模是带有升降钻模板的通用可调夹具。这种钻模有结构简单、操作方便、动作迅速、制造周期短的优点,生产中应用较广12。3.1.3 钻模1钻 套钻套安装在钻模板或夹具体上,用来确定工件上加工孔的位置,引导刀具进行加工,提高加工过程中工艺系统的刚性并防振。钻套可分为标准钻套和特殊钻套两大类。(1)固定钻套(2)可换钻套(3)快换钻套(4)特殊钻套2钻模板钻模板用于安装钻套,确保钻套在钻模上的正确位置,钻模板多装在夹具体或支架上,常见的钻模板有:(1)固定式钻模板(2)铰链式钻模板(3)可卸(分离)式钻模板(4)悬挂式钻模板3.2 夹具的设计 确定夹具方案的原则是:确保加工质量,结构简单合理,操作省力高效,制造成本低廉,根据以上原则进行方案比较,确定合理的最佳方案。定位支承系统除用以确定被加工零件的位置外,还要承受被加工零件的生量和夹压力,有时还要取受切削力。定位支承系统主要由定位支承、辅助支了和一些限位元件组成。定位支承是指在加工过程中维持被子加工零件有一定位置的元件。辅助支承是公用作增加被加工零件在加工过程中的刚度及稳定性的一种活动式支承元件13。由于定位支承元件直接与被加工零件接触,因此其尺寸、结构、精度和布置都直接影响被子加工零件的精度。为了避免产生废品以及经常修理定位支承元件的麻烦,设计时必须注意以下的问题:(a)合理布置支承元件,力求使其组成较大的定位支承平面。最好使夹压力的位置对准定位支承元件。当受工件结构限制不能实现时,也应使定位支承元件尽量接近夹压力的作用线,并使夹压力的合力中心处于定位支承平面内。(b)提高刚性,减少定位支承系统的变形。应力求使定位元件(如定位销)不要受力。(c)提高定位支承系统的精度及其元件的耐磨性,以便长期保持夹具的定位精度。(d)可靠地热电厂除定位支承部位的切屑。使用权切屑不堵塞和粘创刊在定位支承系统上,对保证定位的准确性和工作可靠性有很大的影响。因此设计时应尽可能不使用权切屑落到定位支承系统上。当切屑有可能落在其上时,必须采取有效的热电厂屑和清理措施。本次设计采用的定位元件为:平面A为定位板,左端面为一个支承钉,孔136为菱形销,以上述定位元件就能实现工件的定位,即是该夹具的定位支承系统。对于左端面的支承钉,在专用夹具上采用支承钉定位时,工件通常用四个或多个支承钉定位,这样可增加定位系统的刚度,心防止当夹紧力和切削力不是对定位板板引起工件的变形。为了减小定位板板的不共面度的误差,可装配后合磨。通常不共面度误差为0.010.03mm。对于采用毛坯面定位夹具,从理论上讲是应当采用三点支承的,并采用带圆头的支承销定位,但当采用三个以上的压板而不能确保同时动作时(实际上是达不到同时动作),常常会把工件夹歪,因此需要采用四点支承的方法。在布置支承点时,应按工件定位而后情况,使支承点之间的距离尽量远一些,以增加定位的稳定性。支承板应该放在切屑不易落到的地方。当工件在夹具上以侧面及其上面的定位孔定位时,定位块就放在加工部位的上方或是切屑易落到的地方,且在布置上应保证支承块之间有较大的距离,不应连续排列。对于菱形销,在夹具夹工件时时,多采用“一面两销”的定位方法,以消除工件在空间的六个自由度,实现工件在夹具中的准确定位。为了能以最简单的运动形式装卸工件(如单机夹具上的推进和拉出,流水线和自动线上工件在夹具上的送进和推出),多采用伸缩式定位销。除此以外,还可采用固定式定位销。当要求被加工孔与定位销孔之间的位置精度高与+0.05或是-0.05mm。或是受结构的限制不能采用伸缩式定位销,以及加工装卸比较容易的轻小零件时,为了简化夹具的结构均采用固定式定位销。采用固定式定位销时,为了使工件的定位基面能很好地与支承元件相接触,除采用圆柱销和削边销相结合的定位方法以补偿孔间距的误差外,定位销还必须有适当的高度,以补偿定位孔与定位基面的垂直度误差。对于削边销,要采用可靠的防转措施,对于定位销,还应考虑拆装方便。定位销与安装孔的配合,定位销的尺寸及公差等,详见机床夹具设计14。3.3 夹具的计算夹紧力应指向主要定位基准,是靠近加工表面。由于在Z方向、Y方向设置了定位板和支承钉,因此施加一个向下的夹紧力和夹紧面并指向支承钉的夹紧力就可将工序工件充分夹紧。为了便于工作和提高机械效率,采用了联运夹紧机构,只须拧紧一个螺母能从几个方面均匀夹紧该工件。其中,夹紧件有:铰链压板、三个动压块、一个与活用螺栓焊死的压板。具体夹紧机构及零件见夹具总图。首先夹紧力的计算,加工过程中,工件受到切削力、离心力、惯性力及重力的作用。理论上,夹紧力的作用应与上述力的作用想平衡;而实际上,夹紧力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,夹紧力的计算是个复杂的问题,只能进行粗略的估算:圆周切削分力公式: 式中 查表得: 取 查表可得参数: 即:同理:径向切削分力公式 : 式中参数: 即:轴向切削分力公式 : 式中参数: 即: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,通常情况下,取K=1.52.5。当夹紧力与切削力方向相反时,取K=2.53。可得: 所以,有: 有: 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10中可查得: 其中: 螺旋夹紧力: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。3.3.1 夹具的验证该夹具以两个平面定位,要求保证孔轴线与左侧面间的尺寸公差以及孔轴线与底平面的平行度公差。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工序公差。 其中接触变形位移值: 3)夹具的安装误差:因夹具在机床上的安装不精确而造成的加工误差,称为夹具的安装误差。由于此夹具的安装基面为平面,因而没有安装误差,即=0。4) 磨损造成的加工误差,由于该误差影响因素多,又不便于计算,所以常常根据经验通常不超过5) 夹具误差因夹具上定位元件、对刀或导向元件、分度装置及安装基准之间的位置不精确而造成的加工误差,称位夹具误差。夹具误差主要包含定位元件相对于安装基准的尺寸或位置误差;定位元件相对于对刀或导向元件(包含导向元件之间)的尺寸或位置误差;导向元件相对于按扎基准的尺寸或位置误差从以上的分析可见,所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。精度验证:按七次均方根误差公式来校核尺寸,其中。1)基准不符误差由于定位基准与工序基准重合,故=02)基准位移误差 3)工件夹紧变形误差一般地:故可取。4)夹具在机床上的安装误差一般地:故可取。5)加工方法误差6)分度误差由于无分度要求,所以取。7)导向误差根据公式其中:a.由于钻模板中心孔距菱形销中心线的尺寸为,所以。b.查得,快换钻套内外圆的同轴度为。c.查得,衬套内外圆的同轴度为。d.快换钻套和衬套的最大配合间隙所以 。e.刀具在钻套中的偏斜,其中 扩孔刀与钻套的最大配合间隙,所以 。所以,。所以, 8)按七次均方根误差公式,综上所述,该夹具能保证工序尺寸,精度分配也合理。所以夹具设计合理。最终夹具装配图如图3所示。 图3:夹具装配图3.3.2 夹具的制造的注意事项1夹具的制造夹具通常是单件生产,且制造周期很短。为了保证工件的加工要求,很多夹具要有较高的制造精度。企业的工具车间有很多加工设备,例如加工孔系的坐标镗床,加工复杂形面的万能铣床、精密车床等,都具有较好的加工性和加工精度。夹具制造中,除了生产方式与一般产品不同外,在应用互换性原则方面也有一定的限制,以保证夹具的制造精度。2保证夹具制造精度的方法对于与工件加工尺寸直接有关的且精度较高的部位,在夹具制造时常用调整法和修配法来保证夹具精度。修配法:对于需要采用修配法的零件,可在其图样上注明“装配时精加工”或“装配时与某某件配作”字样等调整法:调整法与修配法相似,在夹具上通常可以设置调整垫圈、调整垫板、调整套等元件来控制装配尺寸。这种方法比较简易,调整件选择得当即可补偿其他元件的误差,以提高夹具的制造精度。3结构的工艺性夹具的结构工艺性主要表现为夹具零件制造、装配、调试、测量、使用等方面的综合性能。夹具零件的一般标准和铸件的结构要素等,均可查阅有关手册进行设计。注意加工和维修的工艺性夹具主要元件的连接定位采用螺钉和销钉。有的饿销钉孔制成通孔,以便维修时将销钉拔出;有的销钉则可以利用销钉孔底部的横向孔拆卸。注意装配测量的工艺性夹具的装配测量是夹具制造的重要环节。无论是用修配法或调整法装配,还是用检具检测夹具精度时,都应处理好基准问题。为了使夹具的装配、测量具有良好的工艺性,应遵守基准统一原则,以夹具体的基面为统一的基准,以便装配、测量,保证夹具的制造精度。4、结论1 该毕业设计是培养我综合运用所学知识、发现、提出、分析和解决实际问题的能力。2 回顾这次毕业设计,从选题到最后的完成可以说是苦多于甜,但是这次设计巩固了我以前所学的知识,可以说是受益匪浅。3 这次设计使我收获了独立分析和解决问题的方法与能力,并懂得了一个道理理论联系实际很重要。4 设计过程中我暴露了诸多的不足,这有待我以后加以改进和完善。5 这次设计能够顺利完成,除了问老师查阅资料,自己的毅力也占了很大的程度。没有我的不懈的坚持,恐怕是不能完成这次设计的。6 在物质上给了我很大的帮助,我们不仅去看零件,还使用了的一些内部资料,这对我完成设计有很大的帮助。7 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,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。这次毕业设计使我受益匪浅,为我今后的学习和工作打下了一个坚实而良好的基础。在此衷心感谢各位老师的帮助和指导。5、参 考 文 献1 王立英,机械制造技术,中国计量出版社,20032 画法几何及工程制图,第四版,上海科学技术出版社,20013 梁炳文,机械加工工艺与窍门精选,第一集,机械工业出版社,20044 吴宗泽 罗圣国,机械设计课程设计手册,第二版,高等教育出版社,20035 戴曙,金属切削机床,第一版,机械工业出版社,20036 陆剑中 孙家宁,金属切削原理与刀具,第三版,机械工业出版社,20037 王振龙 狄士春,机械制造工艺学,第五版,哈尔滨工业出版社,20028 李硕根 杨兴骏,互换性与技术测量,第四版,中国计量出版社,20029 何世禹,机械工程材料,第一版,哈尔滨工业大学出版社,200110肖继德,机床夹具设计第2版,江南学院、南京金陵职业大学,1998。11 栗 新, 张志民, 姚建民主编. 现代制造技术与装备J. 机械制造, 2007, 1
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