K381-底座零件机械加工工艺规程及其钻攻3XM8-6H螺纹孔工装夹具设计【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产品名称零件名称 底 座共10页第1页车间工序号工序名称材 料 牌 号03 铣HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件1设备名称设备型号设备编号同时加工件数数控铣床XK71321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被吃刀量进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1铣底座右端面 端面铣刀、游标卡尺60037.70.22.512.763 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产品名称零件名称 底 座共10页第2页 车间工序号工序名称材 料 牌 号04 铣HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件1设备名称设备型号设备编号同时加工件数数控铣床XK71321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被吃刀量进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1铣底座70端面 端面铣刀、游标卡尺60047.10.22.010.935 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产品名称零件名称 底 座共10页第3页 车间工序号工序名称材 料 牌 号05 钻HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件1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被吃刀量进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1钻底座32H11孔 麻花钻、锥柄圆柱塞规54554.80.281.510.337 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产品名称零件名称 底 座共10页第4页 车间工序号工序名称材 料 牌 号06 车HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件1设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式车床C620-11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被吃刀量进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1钻孔至18 麻花钻、锥柄圆柱塞规54530.80.289.010.3212铰18至20铰刀、锥柄圆柱塞规96060.30.121.010.3563粗车44端面可转位车刀、游标卡尺370480.251.510.1684精车44端面可转位车刀、游标卡尺7601830.120.510.1485粗车68端面可转位车刀、游标卡尺370480.251.510.1686精车68端面可转位车刀、游标卡尺7601830.120.510.148 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产品名称零件名称 底 座共10页第5页 车间工序号工序名称材 料 牌 号07 铣HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件1设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X52K1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被吃刀量进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1铣底座R16端面 圆柱铣刀、游标卡尺63019.80.22.021.429 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产品名称零件名称 底 座共10页第6页 车间工序号工序名称材 料 牌 号08 钻HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件1设备名称设备型号设备编号同时加工件数摇臂钻床Z30251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被吃刀量进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1钻底座70端面上4M8-6H底孔6.8深16孔 麻花钻、锥柄圆柱塞规5009.60.253.440.6212攻底座70端面上4M8-6H深12丝锥、螺纹塞规630150.60.640.133 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产品名称零件名称 底 座共10页第7页 车间工序号工序名称材 料 牌 号09 钻HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件1设备名称设备型号设备编号同时加工件数摇臂钻床Z30251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被吃刀量进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1钻底座9868端面上4M8-6H底孔6.8 麻花钻、锥柄圆柱塞规5009.60.253.440.3972攻底座9868端面上4M8-6H丝锥、螺纹塞规630150.60.640.102 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产品名称零件名称 底 座共10页第8页 车间工序号工序名称材 料 牌 号10 钻HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件1设备名称设备型号设备编号同时加工件数摇臂钻床Z30251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被吃刀量进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1钻底座68端面上4M8-6H底孔6.8深16孔 麻花钻、锥柄圆柱塞规5009.60.253.430.4662攻底座68端面上4M8-6H深12丝锥、螺纹塞规630150.60.630.100 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产品名称零件名称 底 座共10页第9页 车间工序号工序名称材 料 牌 号11 钻HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件1设备名称设备型号设备编号同时加工件数摇臂钻床Z30251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被吃刀量进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1钻底座右端面上4M8-6H底孔6.8深16孔 麻花钻、锥柄圆柱塞规5009.60.253.440.6212攻底座右端面上4M8-6H深12丝锥、螺纹塞规630150.60.640.133 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产品名称零件名称 底 座共10页第10页 车间工序号工序名称材 料 牌 号12 钻HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件1设备名称设备型号设备编号同时加工件数摇臂钻床Z30251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被吃刀量进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1钻底座右端R16端面上2M12-6H底孔10.2深20 麻花钻、锥柄圆柱塞规63020.20.255.120.3192攻底座右端R16端面上2M12-6H深14丝锥、螺纹塞规630250.90.920.0533钻底座左端R16端面上2M12-6H底孔10.2深20 麻花钻、锥柄圆柱塞规63020.20.255.120.3194攻底座左端R16端面上2M12-6H深14丝锥、螺纹塞规630250.90.920.053 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。 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底座共页第页材 料 牌 号HT200毛 坯 种 类铸件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 夹具刀具量具 准终 单件01备料金属型浇注锻02热时效处理以消除内应力热03铣铣底座右端面金工数控铣床专用夹具端面铣刀游标卡尺04铣铣底座70端面金工数控铣床专用夹具端面车刀游标卡尺05钻底座32H11孔金工Z525专用夹具麻花钻锥柄圆柱塞规06钻钻、铰底座20孔、粗车、精车车44端面,68端面金工C620-1专用夹具麻花钻、可转位车刀游标卡尺07铣铣底座R16端面金工X52K专用夹具圆柱铣刀游标卡尺08钻钻攻底座70端面上4M8-6H深12孔深16螺纹金工Z3025专用夹具麻花钻、丝锥锥柄圆柱塞规09钻钻攻底座9868端面上4M8-6H螺纹金工Z3025专用夹具麻花钻、丝锥锥柄圆柱塞规10钻钻攻底座68端面上3M8-6H12孔深16螺纹金工Z3025专用夹具麻花钻、丝锥锥柄圆柱塞规11钻钻攻底座右端面上4M8-6H深12孔深16螺纹金工Z3025专用夹具麻花钻、丝锥锥柄圆柱塞规12钻钻攻底座R16端面上2M12-6H深14孔深20螺纹金工Z3025专用夹具麻花钻、丝锥锥柄圆柱塞规13钳工去毛刺14终检检验至图纸要求并入库 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 期目 录序 言1第1章 零件的分析21.1 零件的作用21.2 零件的工艺分析2第2章 工艺规程的设计32.1 确定毛坯的的制造形式32.2 基准的选择32.3 制订工艺路线32.4 机械加工余量的确定42.5 确定切削用量及基本工时6第3章 钻床夹具203.1 问题提出203.2 定位分析203.3切削力和夹紧力的计算203.4定位误差分析21总 结23参考文献24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。底座加工工艺规程及其钻攻3M8-6H螺纹的夹具设计,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课程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。第1章 零件的分析1.1 零件的作用底座主要起固定作用。1.2 零件的工艺分析底座的加工共有十个加工表面,现分述如下:1.底座右端面2.底座70端面3.底座32H11孔4.底座20孔、44端面,68端面5.底座R16端面6.底座70端面上4M8-6H深12孔深16螺纹7.底座9868端面上4M8-6H螺纹8.底座68端面上3M8-6H12孔深16螺纹9.底座右端面上4M8-6H深12孔深16螺纹10.底座R16端面上2M12-6H深14孔深20螺纹第2章 工艺规程的设计2.1 确定毛坯的的制造形式零件材料为HT200。底座在加工过程中的精度保证很重要,它对工件的定位有一定的保证作用。2.2 基准的选择1.粗基准的的选择 根据粗基准的选择原则,要亦非加工表面为粗基准,且粗基准只能使用一次,对本工件来说选择70外圆及其端面作为粗基准。2.精基准的选择 主要考虑的是基准的中和问题。当设计与工序的基准不重合时,因该进行尺寸换算。以底座右端面作为精基准。 2.3 制订工艺路线制定工艺路线的出发点,应当使阿贝镜座的几何形状、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。工序01:金属型浇注工序02:时效处理以消除内应力工序03:铣底座右端面工序04:铣底座70端面工序05:钻底座32H11孔工序06:钻、铰底座20孔、粗车、精车车44端面,68端面工序07:铣底座R16端面工序08:钻攻底座70端面上4M8-6H深12孔深16螺纹工序09:钻攻底座9868端面上4M8-6H螺纹工序10:钻攻底座68端面上3M8-6H12孔深16螺纹工序11:钻攻底座右端面上4M8-6H深12孔深16螺纹工序12:钻攻底座R16端面上2M12-6H深14孔深20螺纹工序13:去毛刺工序14:检验至图纸要求并入库 2.4 机械加工余量的确定“底座零件材料为HT200,毛坯的重量约为1.2Kg,生产类型为大批量生产,参照机制制造工艺设计简明手册表1.3-1知,采用金属型浇注,加工余量等级MA-F,精度等级CT8。1. 底座右端面的加工余量底座右端面,长148mm,由机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得,单边加工余量Z=2.5mm。粗糙度Ra6.3,机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知,一步铣削即可达到精度要求。2. 底座70端面的加工余量底座70端面,由机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得,单边加工余量Z=2.0mm。粗糙度Ra6.3,机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知,一步铣削即可达到精度要求。3. 底座32H11孔 底座32H11孔,由机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得,单边加工余量Z=1.5mm。粗糙度Ra6.3,机械制造工艺设计简明手册表1.4-7知,一步钻削即可达到精度要求。4. 底座44端面的加工余量底座44端面,由机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得,单边加工余量Z=2.0mm。粗糙度Ra3.2,机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知,两步铣削即粗铣精铣方可达到精度要求。粗铣 单边余量Z=1.5mm精铣 单边余量Z=0.5mm5. 底座68的加工余量底座68端面,由机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得,单边加工余量Z=2.0mm。粗糙度Ra3.2,机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知,两步铣削即粗铣精铣方可达到精度要求。粗铣 单边余量Z=1.5mm精铣 单边余量Z=0.5mm6. 底座20孔的加工余量底座20孔,因孔的尺寸不大,故采用实心铸造,底座顶面20孔,粗糙度Ra3.2,查机械制造工艺设计简明手册表1.4-7知,两步钻削即钻铰方可达到精度要求。7. 底座R16端面的加工余量底座R16端面,由机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得,单边加工余量Z=2.0mm。粗糙度Ra12.5,机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知,一步铣削即可达到精度要求。6. 底座70端面上4M8-6H深12孔深16螺纹底座70端面上4M8-6H深12孔深16螺纹,因螺纹尺寸不大,故采用实心铸造,机械制造工艺设计简明手册表2.2-20知,首先钻M8螺纹底孔6.8,再攻M8螺纹。7. 底座9868端面上4M8-6H螺纹底座9868端面上4M8-6H螺纹,因螺纹尺寸不大,故采用实心铸造,机械制造工艺设计简明手册表2.2-20知,首先钻M8螺纹底孔6.8,再攻M8螺纹。8. 底座68端面上3M8-6H12孔深16螺纹底座68端面上3M8-6H12孔深16螺纹,因螺纹尺寸不大,故采用实心铸造,机械制造工艺设计简明手册表2.2-20知,首先钻M8螺纹底孔6.8,再攻M8螺纹。9. 底座右端面上4M8-6H深12孔深16螺纹底座4M8-6H深12孔深16螺纹,因螺纹尺寸不大,故采用实心铸造,机械制造工艺设计简明手册表2.2-20知,首先钻M8螺纹底孔6.8,再攻M8螺纹。10.底座R16端面上2M12-6H深14孔深20螺纹底座R16端面上2M12-6H深14孔深20螺纹,因螺纹尺寸不大,故采用实心铸造,机械制造工艺设计简明手册表2.2-20知,首先钻M12螺纹底孔10.2,再攻M12螺纹。11.其他不加工表面,金属型浇注即可达到其精度要求。2.5 确定切削用量及基本工时工序03:铣底座右端面1. 选择刀具刀具选取端铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量决定铣削深度决定每次进给量及切削速度 根据数控铣床说明书,其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取6003.计算工时切削工时:,则机动工时为工序04:铣底座70端面1. 选择刀具刀具选取端面铣刀,Z=22. 决定铣削用量1)决定铣削深度2)决定每次进给量及切削速度按机械制造工艺设计简明手册表4.2-36,数控铣床标准选取600按机械制造工艺设计简明手册表4.2-37,数控铣床标准选取3)计算工时工作台直径工序05:钻底座32H11孔确定进给量:根据参考文献表2-7根据Z525立式钻床说明书,主轴进给量,根据参考文献表4.2-13,取主轴速度:主轴转速,根据参考文献表4.2-12,取 故实际切削速度为切削工时:,走刀次数i=1 则机动工时为工序06:钻铰底座20孔、粗车、精车44端面,粗车、精车9868端面工步一:钻孔至18确定进给量:根据参考文献表2-7根据Z525立式钻床说明书,主轴进给量,根据参考文献表4.2-13,取主轴速度:主轴转速,根据参考文献表4.2-12,取 故实际切削速度为切削工时:,走刀次数i=1 则机动工时为工步二:铰18孔至20确定进给量:根据参考文献表2-7根据Z525立式钻床说明书,主轴进给量,根据参考文献表4.2-13,取主轴速度:主轴转速,根据参考文献表4.2-12,取 故实际切削速度为 切削工时:,走刀次数i=1 则机动工时为工步三:粗车44端面1、 切削用量本工序为44端面。已知加工材料为HT200,铸件,有外皮;机床为C620-1型卧式车床,工件装卡在专用夹具中。所选刀具为YT5硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册第一部分表1.1,由于C620-1型卧式车床的中心高度为200mm(表1.30),故选刀杆尺寸BH=16mm25mm,刀片厚度为4.5mm。根据表1.3,选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面,前角,后角,主偏角,副偏角,刃倾角,刀尖圆弧半径。2、 确定切削深度由于单边余量为1.5mm,可在一次走刀内切完。3、 确定进给量根据表1.4,在粗车44端面、刀杆尺寸为16mm25mm、3mm、工件直径为0100mm时,=0.10.6mm/r按C620-1型卧式车床的进给量(表4.2-9),选择=0.25mm/r确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求,故需进行校验。根据表1.30,C620-1机床进给机构允许的进给力=3530N。根据表1.21,当2mm,0.35mm/r,=65m/min(预计)时,进给力=760N。的修正系数为=0.1,=1.17(表1.29-2),故实际进给力为 =7601.17N=889.2N由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力,故所选的=0.25mm/r可用。选择车刀磨钝标准及耐用度根据表1.9,车刀后刀面最大磨损量取为1mm,可转位车刀耐用度T=30min。4、 确定切削速度切削速度可根据公式计算,也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。根据表1.10,当用YT15硬质合金车刀加工铸件,3mm,0.25mm/r,切削速度=100m/min。切削速度的修正系数为=0.8,=0.65,=0.81,=1.15,=1.0(均见表1.28),故=1000.80.650.811.15m/min48m/min 347r/min 按C620-1机床的转速(表4.2-8),选择=370r/min5、 校验机床功率由表1.24,3mm,0.25mm/r,46m/min时,=1.7KW。切削功率的修正系数=1.17,=1.13,=0.8,=0.65(表1.28),故实际切削时的功率为=0.72KW根据表1.30,当=370r/min时,机床主轴允许功率=5.9KW。,故所选的切削用量可在C620-1机床上进行。最后决定的切削用量为=1.5mm,=0.25mm/r,=370r/min,=48m/min6、 确定粗车工件44端面的基本时间 ,式中 =44mm, =20mm,=1.5mm,=2mm,=0mm,=0.25mm/r,=370r/min,=1 则 工步四:精车44端面1、 =0.5mm2、 =0.12mm/r3、 =760r/min4、确定基本工时 , 式中 =44mm, =20mm,=0.5mm,=1mm,=0mm,=0.12mm/r,=760r/min,=1 则 工步五:粗车68端面 ,式中 =68mm, =44mm,=1.5mm,=2mm,=0mm,=0.25mm/r,=370r/min,=1 则 工步六:精车68端面 1、 =0.5mm2、 =0.12mm/r3、 =760r/min4、确定基本工时 , 式中 =68mm, =44mm,=0.5mm,=1mm,=0mm,=0.12mm/r,=760r/min,=1 则 工序07:铣底座R16端面1. 选择刀具刀具选取圆柱铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量决定铣削深度决定每次进给量及切削速度 根据立式铣床X52K说明书,其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取6303.计算工时切削工时:,则机动工时为工序08:钻攻底座70端面上4M8-6H深12孔深16工步一:钻底座70端面上4M8-6H底孔6.8深16孔选用6.8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) 468r/min 按摇臂钻床Z3025机床选取n=500r/min 切削工时: ,则机动工时为工步二:攻底座70端面上4M8-6H深12选择M8mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距,即f=0.6mm/r (切削表2.15)597r/min 按机床选取n=630r/min切削工时: ,则机动工时为 工序09:钻攻底座9868端面上4M8-6H工步一:钻底座9868端面上4M8-6H底孔6.8选用6.8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) 468r/min 按摇臂钻床Z3025机床选取n=500r/min 切削工时: ,则机动工时为工步二:攻底座9868端面上4M8-6H选择M8mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距,即f=0.6mm/r (切削表2.15)597r/min5 按机床选取n=630r/min切削工时: ,则机动工时为 工序10:钻攻底座68端面上3M8-6H12孔深16工步一:钻底座68端面上4M8-6H底孔6.8深16孔选用6.8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) 468r/min 按摇臂钻床Z3025机床选取n=500r/min 切削工时: ,则机动工时为工步二:攻底座68端面上4M8-6H深12选择M8mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距,即f=0.6mm/r (切削表2.15)597r/min5 按机床选取n=630r/min切削工时: ,则机动工时为 工序11:钻攻底座右端面上4M8-6H深12孔深16工步一:钻底座右端面上4M8-6H底孔6.8深16孔选用6.8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) 468r/min 按摇臂钻床Z3025机床选取n=500r/min 切削工时: ,则机动工时为工步二:攻底座右端面上4M8-6H深12选择M8mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距,即f=0.6mm/r (切削表2.15)597r/min5 按机床选取n=630r/min切削工时: ,则机动工时为 工序12:钻攻底座R16端面上2M12-6H深14孔深20工步一:钻底座右端R16端面上2M12-6H底孔10.2深20选用10.2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) 624r/min 按摇臂钻床Z3025选取n=630r/min 切削工时: ,则机动工时为工步二:攻底座右端R16端面上2M12-6H深14选择M12mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距,即f=0.9mm/r663r/min 按摇臂钻床Z3025选取n=630r/min切削工时: ,则机动工时为工步三:钻底座左端R16端面上2M12-6H底孔10.2深20同工步一。工步四:攻底座右端R16端面上2M12-6H深14同工步二。 第3章 钻床夹具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。有老师分配的任务,我被要求设计工序10:钻攻底座68端面上3M8-6H12孔深16,选用机床:Z3025摇臂钻床。3.1 问题提出本夹具主要用来钻攻底座68端面上3M8-6H12孔深16,精度要求不高,与其他面没有位置度要求。因此,在本道工序加工时,主要应考虑如何提高生产率、降低劳动强度。3.2 定位分析以底座右端面、32H11孔和R20圆弧定位,定位分析如下:1.底座右端面作为第一定位基准,与支承板相配合,限制三个自由度,即X轴移动、Y轴转动和Z轴转动。2.底座32H11孔作为第二定位基准,与心轴32外圆相配合,限制两个自由度,即Y轴移动和Z轴移动。3.底座R20圆弧作为第三定位基准,与B型可换式固定式定位销相配合,限制一个自由度,即X轴转动,工件六个自由度被完全限制,属于完全定位,故此定位合理。3.3切削力和夹紧力的计算查表4得切削力计算公式:式中,f=1mm/r,查表得=736MPa, 即=1547N所需夹紧力,查表5得,安全系数K=式中为各种因素的安全系数,查表得:K=1.872,当计算K2.5时,取K=2.5孔轴部分由M12螺母锁紧,查表得夹紧力为12360N=30900N由上计算得,因此采用该夹紧机构工作是可靠的。3.4定位误差分析 1、移动时基准位移误差 (式3-1)式中: 心轴孔的最大偏差 心轴孔的最小偏差 心轴孔与心轴最小配合间隙代入(式3-1)得: =0.16+0+31 =0.47(mm) 2、 转角误差 (式3-2)式中: 心轴孔的最大偏差 心轴孔的最小偏差 心轴孔与心轴最小配合间隙 可换B型固定式定位销孔的最大偏差 可换B型固定式定位销孔的最小偏差 可换B型固定式定位销孔与B型固定式定位销最小配合间隙其中: 则代入(式6-2)得:则:=0.3452总 结设计即将结束了,时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的,通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论,不再是纸上谈兵,而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计,使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领,使我们更好的利用图书馆的资料,更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件,为我们踏入社会打下了好的基础。设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的,还应该更好的做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导,使我们学到了好多,也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会,它将是我们踏入社会的关键一步。 参考文献1. 切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版,1994年2.机械制造工艺设计简明手册,李益民主编,机械工业出版社出版,1994年3.机床夹具设计,哈尔滨工业大学、上海工业大学主编,上海科学技术出版社出版,1983年4.机床夹具设计手册,东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编,上海科学技术出版社出版,1990年5.金属机械加工工艺人员手册,上海科学技术出版社,1981年10月6.机械制造工艺学,郭宗连、秦宝荣主编,中国建材工业出版社出版,1997年23
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