K495-锥套[夹锥套]的工艺规程及钻2-M8孔的夹具设计【含CAD高清图纸】
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设计说明书题目:锥套的工艺规程及钻2-M8孔的夹具设计 学 生: 学 号: 专 业: 班 级: 指导老师: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。锥套的工艺规程及钻2-M8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:工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。ABSTRCTThis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error目 录ABSTRCT3序 言1第一章 零件的分析21.1零件的作用21.2零件的工艺分析2第二章 工艺规程设计32.1确定毛坯的制造形式32.2基面的选择32.3制定工艺路线52.4机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定82.5确定切削用量及基本工时9第三章 夹具设计173.1 问题的提出173.2 定位基准的选择173.3 切削力和夹紧力计算183.4 定位误差分析193.5夹具的简要操作说明19总 结20致 谢21参 考 文 献22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。锥套的加工工艺规程及其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。第一章 零件的分析 1.1零件的作用 零件图如下:图1-1 零件图题目所给定的零件是锥套,作用待查。1.2零件的工艺分析 锥套盘是一回转体零件,有一组加工表面,这一组加工表面以75为中心 ,包括:100mm的端面和外圆, 175mm的端面和外圆, 6x8.5孔。 第二章 工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式零件材料为40Cr,由于零件轮廓尺寸不大,故采用锻造。这从提高生产率,保证加工精度上考虑也是应该的。2.2基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产率得以提高。否则,加工工艺过程中会问题百出,更有甚着,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。1) 粗基准的选择粗基准选择应当满足以下要求:(1)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。(2) 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。(3) 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。(4) 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。(5) 粗基准应避免重复使用,因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一,他对零件的生产是非常重要的。先选取外圆作为定位基准。2)精基准的选择精基准的选择应满足以下原则:(1)“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准,避免基准不重合引起的误差。(2)“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位,以保证各表面的位置精度,避免因基准变换产生的误差,简化夹具设计与制造。(3)“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀,应选择该加工表面本身为精基准,该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。(4)“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时,可采用“互为基准”方法,反复加工。(5)所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算,这在以后还要专门计算,此处不在重复。2.3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。在生产纲领一确定为中批生产的条件下,可以考虑采用万能性的机床配以专用工夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。.工艺路线方案一: 表2-1 方案一1锻造锻造2退火处理退火处理3车粗精车175端面和外圆4车粗精车100和145K6的端面和外圆5车粗精车75孔和锥孔6钻钻6x8.5孔,锪13孔7钻钻3孔,锪10孔8钻钻2xM8通孔9磨磨100端面和145K6外圆10磨磨175端面11磨磨锥孔12检验检验13入库入库工艺路线方案二: 表2-1 方案二1锻造锻造2退火处理退火处理3车粗精车175端面和外圆4车粗精车100和145K6的端面和外圆5车粗精车75孔和锥孔6钻钻6x8.5孔,锪13孔7钻钻3孔,锪10孔8钻钻2xM8通孔9检验检验10入库入库上述两个方案的特点在于:方案二没有磨加工的工序,而方案一有磨100端面和145K6外圆,磨175端面,磨锥孔。采用车削端面,可以保证精度,因为这些精度要求非常高,粗糙度0.4,,0.8的,为了保证加工精度要求,选择方案一比较合适。因此最后确定的加工工艺路线如下: 表2-3 方案一1锻造锻造2退火处理退火处理3车粗精车175端面和外圆4车粗精车100和145K6的端面和外圆5车粗精车75孔和锥孔6钻钻6x8.5孔,锪13孔7钻钻3孔,锪10孔8钻钻2xM8通孔9磨磨100端面和145K6外圆10磨磨175端面11磨磨锥孔12检验检验13入库入库2.4机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定锥套零件材料为40Cr,毛坯重量约为2.6KG,生产类型为中批生产,采用锻造毛坯。1、 不加工表面毛坯尺寸不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差,由锻造可直接获得。2、 锥套的端面由于锥套端面查相关资料知余量留2比较合适。3、锥套的孔毛坯为空心,铸造出孔。参照参数文献,确定工艺尺寸余量为2mm2.5确定切削用量及基本工时工序1:锻造工序2:退火处理工序3:粗精车175端面和外圆1.加工条件机床:CA6140卧式车床 刀具:采用刀片的材料为YT152计算切削用量(1)车175端面1) 已知毛坯长度方向的加工余量为2mm,考虑的模铸拔模斜度,=2mm2) 进给量f 根据实用机械加工工艺手册中表2.4-3,当刀杆尺寸为75x25 mm15mm,以及工件直径为175时,f =1.23mm/r按CA6140车床说明书(见切削手册)取 f =0.5mm/r3) 计算切削速度,按切削手册表1.27,切削速度的计算公式为(寿命T=60min) (m/min)其中:=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=131(m/min)4)确定机的主轴转速ns= 238r/min按机床说明书(见工艺手册表4.2-8),与238r/min相近的机床转速为275r/min。现选取=275r/min。所以实际切削速度v=151r/min/。5) 切削工时,按工艺手册表6.2-1 L=18mm , =2mm, =0, =0tm=0.145(min)工序4:车100和145K6端面和外圆机床:CA6140卧式车床 刀具:采用刀片的材料为YT15工步一:车100外圆和端面1) 切削深度。单边余量Z=1.2mm2) 计算切削速度其中:=342, =0.15, =0.35, m=0.2。 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=187m/min3) 确定机床主轴转速ns= 595r/min与595r/min相近的机床转速为600r/min。现选取=600r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时,按工艺手册表6.2-1。t=i ;其中l=8mm; =4mm; =2mm;t=i=x1=0.047(min)工步二:车145K6外圆和端面1) 切削深度 单边余量为Z=2.2mm 分两次切除。2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.8mm/r3) 计算切削速度其中:=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 确定机床主轴转速ns= 283r/min与283r/min相近的机床转速为300r/min。现选取=300r/min。所以实际切削速度= 5) 切削工时, t=i ;其中l=41mm; =4mm; =0mm; t=i=x2=0.09(min)工序6:钻6x8.5孔,锪13孔工步一:钻4x8.5孔机床:Z525立式钻床 刀具:根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻8.51)进给量 取f=0.15mm/r2)切削速度V=1620m/min. 取V=18m/min3)确定机床主轴转速ns= 674r/min与674r/min相近的机床转速为675r/min。现选取=675r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时,按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=60mm; =4mm; =3mm;t= =0.187min工步二:锪孔 13mm孔根据有关资料介绍,利用钻头进行扩钻时,其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度之关系为 式中的、加工实心孔进的切削用量. 现已知 =0.36mm/r (切削手册)表2.7 =42.25m/min (切削手册)表2.131) 给量 取f=1.50.36=0.51mm/r 按机床选取0.5mm/r2) 削速度v=0.442.25=16.9m/min. 3) 定机床主轴转速ns= 414r/min与414r/min相近的机床转速为400r/min。现选取=400r/min。所以实际切削速度=5) 削工时,按工艺手册表6.2-1。t=i ;其中l=6mm; =6mm; =2mm; t= =0.07(min)工序7:钻3孔,锪10孔钻3孔,锪10孔的切削用量和工时计算同上,在此不再累述。工序8:钻2xM8通孔工步一:钻M8底孔 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) 按机床选取 基本工时: min工步二:攻螺纹M8mm: 选择M8mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距,即 按机床选取 基本工时:工序9:磨100端面和145K6外圆选择磨床:选用万能磨床M2110选择砂轮:见机械加工工艺手册第三章中磨料选择各表,结果为A36KV6P 20x6x8mm切削用量的选择:砂轮转速 ,m/s轴向进给量 径向进给量 切削工时计算: 当加工一个表面时(见机械加工工艺手册表6.2-8)式中 L:加工长度 L=17 b:加工宽度 b=17 :单位加工余量 =0.2mm K: 系数 K=1.1 r: 工作台移动速度(m/min) :工作台往返一次砂轮轴向进给量 : 工作台往返一次砂轮径向进给量则 工序10:磨175端面工序11:磨锥孔磨工序的切削用量和基本工时计算类似,在此不再累述。第三章 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。经过与指导老师协商,决定设计钻2xM8通孔的夹具设计。3.1 问题的提出本夹具主要用于加工钻2xM8通孔,因为2xM8通孔没有精度要求,定位要求不高,因此我们主要考虑提高生产效率。 3.2 定位基准的选择工件装夹在机床上必须使工件相对于刀具和机床处于正确的加工位置,它包括工件在夹具的定位、夹具在机床上的安装以及夹具相对于刀具和整个工艺系统的调整等工作过程。在使用夹具的情况下,就要使机床、刀具、夹具和工件之间保持正确的加工位置。显然,工件的定位是其中极为重要的一个环节。1. 六点定位原则定位,就是限制自由度。通常是用一个支承点限制工件的一个自由度,用合理设置的六个支承点,限制工件的六个自由度,使工件在夹具中的位置完全确定,这就是工件定位的“六点定位原则” 。2. 工件定位中可能出现的集中情况(1)完全定位六个支承点限制了工件的全部自由度,称为完全定位。(2)不完全定位根据工件的加工要求,并不需要限制工件的全部自由度,这样的定位,称为不完全定位。(3)欠定位根据工件的加工要求,应该限制的自由度没有被限制的定位,称为欠定位。器定位无法保证加工要求,所以是决不允许的。(4)过定位夹具上的两个或两个以上的定位元件,重复限制工件的同一个或几个自由度的现象,称为过定位。过定位中常会出现干涉现象。消除或减小过定位所引起的干涉,一般有两种方法:一种是提高定位基准之间以及定位元件工作表面之间的位置精度。一种是改变定位元件的结构,使定位元件在重复限制自由度的部分不起定位作用。本次夹具设计钻2xM8通孔时我们以一端面和75孔为定位基准,采用心轴定位,同时我们选用盖板式钻模板,因为孔径自身较小,切削力较小,因此不在采用其他的辅助定位,压板的压紧力即可以满足要求。3.3 切削力和夹紧力计算由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工,钻削力。由切削手册得:钻削力 式(5-2)钻削力矩 式(5-3)式中: 代入公式(5-2)和(5-3)得 本道工序加工工艺孔时,夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。3.4 定位误差分析 本工序选用的工件以圆孔在半轴上定位,半轴为水平放置,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。故此时的径向基准位移误差仅存在Z轴方向,且向下,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); 半轴外圆直径公差(mm)。3.5夹具的简要操作说明用心轴定位,采用盖板式钻模板,使用螺母快速螺旋定位机构快速人工卡紧,调节卡紧力调节装置,即可指定可靠的卡紧力。同时我们采用快换钻套,当加工完2-M8螺纹底孔后,我们可以松下螺钉,旋转并拿出快换钻套进行及时攻丝,这样就大大的提高了生产效率,适合于大批量生产。 总 结这次设计即将结束了,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,为我们踏入设计打下了好的基础。这次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,它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。致 谢这次设计使我收益不小,为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是,查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时,数据存在大量的重复和重叠,由于经验不足,在选取数据上存在一些问题,不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见,在我遇到难题时给我指明了方向,最终我很顺利的完成了毕业设计。这次设计成绩的取得,与指导老师的细心指导是分不开的。在此,我衷心感谢我的指导老师,特别是每次都放下她的休息时间,耐心地帮助我解决技术上的一些难题,她严肃的科学态度,严谨的治学精神,精益求精的工作作风,深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成,她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜,她不仅在学业上给我以精心指导,同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀,除了敬佩指导老师的专业水平外,她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样,并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 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21
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