机油泵传动轴支架加工工艺规程和铣32孔(52外圆)端面夹具设计【含CAD高清图纸和说明书】
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毕业设计(论文)机油泵传动轴支架机械加工工艺及夹具设计学生姓名xxx学院名称机电工程学院专业名称指导教师xxx xxx大学毕业设计(论文)摘要本次设计是对机油泵传动轴支架零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。机油泵传动轴支架零件的主要加工表面是平面及孔。由加工工艺原则可知,保证平面的加工精度要比保证孔的加工精度容易。所以本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证加工精度。基准选择以机油泵传动轴支架端面作为粗基准,以上表面作为精基准。关键词 机械加工,加工工艺,专用夹具。xxx大学毕业设计(论文)目 录摘要I1 绪论12机油泵传动轴支架加工工艺规程设计22.1机械加工基准介绍22.2基准的选择22.3 制定工艺路线32.4选择加工设备及刀、夹、量具42.4.1设备的选择42.4.2刀具量具的选择62.5加工工序设计73 夹具设计103.1定位方案的选定113.2夹具夹紧装置的确定113.2.1夹紧力的方向和作用点的确定113.2.2夹紧力大小的估算123.3夹紧机构及元件的选择133.4夹具体上排屑措施的确定153.5钻模的设计153.5.1钻套的选定153.5.2钻模板的设计164夹具定位方案的分析184.1工件定位自由度分析184.2工件定位精度分析19参 考 文 献21致谢22111 绪论对工件进行机械加工时,为了保证加工要求,首先要使工件相对于机床有正确的位置,并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。为此,在进行机械加工前,先要将工件装夹好。用夹具装夹工件时,工件相对于道具及机床的位置精度由夹具保证,不受工人技术水平的影响,使一批工件的加工极度趋于一致,稳定的保证工件的加工精度。同时使用夹具装夹工件方便、快捷,工件不需要划线找正,可显著的减少辅助工时,提高劳动生产率;工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性,因此可加大切屑用量,提高劳动生产率;可使用多件、多工位装夹工件的夹具,并可采用高效夹紧机构,进一步提高劳动生产率。在批量生产中使用夹具后,由于劳动生产率的提高、使用技术等级较低的工人以及废品率下降等原因,明显得降低了生产成本。夹具制造成本分摊在一批工件上。每个工件增加的成本时极少的,远远小于由于提高劳动生产率而降低的成本。工件批量愈大,使用夹具所取得的经济效益就愈显著。2机油泵传动轴支架加工工艺规程设计2.1机械加工基准介绍基准:基准是用来确定生产对象上几何要素的几何关系所依据的那些点、线、面。基准根据其功用的不同可分别为设计基准和工艺基准。在工件工序图中,用来确定本工序加工表面位置的基准,加工表面与工序基准之间一般有两次核对位置要求:一是加工表面对工序基准的距离要求,即工序尺寸要求;另一次是加工表面对工序基准的形状位置要求,如平行度,垂直度等。所以工件定位时,用以确定工件在夹具中位置的表面(或点,线)称为定位基准,定位基准的选择,一般应本着基准重合原则,尽可能选用工序基准作为定位基准,工件在定位时,每个工件的夹具中的位置是不确定的,一般是限制工件的六个自由度,分别是指:沿三坐标轴的移动自由度,和绕三坐标轴转动的自由度。基面的选择是工艺规程设计的重要工作之一,基面选择正确合理,可以使加工质量的到保证,减轻劳动强度,生产效率得到提高。否则,会使加工困难,甚至造成加工零件报废。2.2基准的选择(1) 粗基准的选择粗基准选择原则:选择粗基准,主要是选择第一道机械加工工序的定位基准,以便为后续工序提供精基准。为了方便地加工出精基准,使精基准面获得所需加工精度,选择粗基准,以便于工件的准确定位。选择粗基准的的出发点是:一要考虑如何合理分配各加工表面的余量;二要考虑怎么样保证不加工表面与加工表面间的尺寸及相互位置要求,一般应按下列原则来选择:1) 若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀,则应优先选择该表面为粗基准。2)若工件每个表面都有加工要求,为了保证各表面都有足够的加工余量,应选择加工量最少的表面为粗基准。3)若工件必须保证某个加工表面与加工表面之间的尺寸或位置要求,则应选择某个加工面为粗基准。4)选择基准的表面应尽可能平整,没有铸造飞边,浇口,冒口或其他缺陷。粗基准一般只允许使用一次。基于上述的要求和考虑到安装装配面的精度要求和便于夹紧等实际情况,粗基准选用前机体内一个较大的非加工面在毛坯图上已经标出。(2) 精基准的选择精基准选择原则:选择精基准时,应从整个工艺过程来考虑如何保证工件的尺寸精度和位置精度,并要达到使用起来方便可靠。一般应按下列原则来选择:1)基准重合原则;应选择设计基准作为定位基准。2)基准统一原则;应尽可能在多数工序中选用一组统一的定位基准来加工其他各表面,采用统一基准原则可以避免基准转换过程所产生的误差,并可使各工序所使用的夹具结构相同或相似,从而简化夹具的设计和制造。3) 自为基准原则;有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀,应选择加工表面本身来作为定位基准。4) 互为基准原则;对于相互位置精度要求高的表面,可以采用互为基准,反复加工的方法。5) 可靠,方便原则;应选择定位可靠,装夹方便的表面作为精基准。本零件是铸造件,要用毛坯面定位先加工出一个精基准。然后以精基准定位,加工零件。精基准放在工序最前面加工。以上表面毛坯面定位。详见工艺卡片。2.3 制定工艺路线(1)热处理工序的安排加工工艺安排热处理,因为零件精度要求较高HT200要铸造完成要进行时效处理,防止工件变形。(2)定位基准的选择粗基准选择下表面,则由非加工面为定位基准,铣精基准。精基为上表面,则加工时稳定性差一些,加工精度就受到了影响,角向定位也是这样。因此,拟订工艺路线方案如下:工序1:清沙,去除非加工表面铸造积瘤工序2:时效处理,去除内应力工序3:毛坯面定位,铣上表面,保证尺寸12及72.3+0.1/0工序4:钻2-8H7(+0.015/0) 沉孔10x90及3-11孔工序5:以底面为基准,粗镗32孔至31.5工序6:以底面为基准,精镗31孔至32H7(+0.015/0)工序7:以底面为基准,铣端面,保证30及11尺寸,工件总长度250工序8:检验工序9:入库2.4选择加工设备及刀、夹、量具由于生产类型为大批量生产,加工设备易以通用机床为主,配以专用夹具,工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。2.4.1设备的选择1)摇臂钻床 Z3040X16 主要参数:最大钻孔孔直径40 mm主轴中心线至立柱母线距离 最大1600 mm最小350 mm主轴端面至底座工作面距离 最大1250 mm最小350 mm主轴行程315 mm主轴锥孔(莫氏)4# No.主轴轴转速范围25-2000 r/min主轴转速级数16 主轴进给量范围0.04-3.20 mm/r主轴进给级数16工作台尺寸500630 mm主轴箱水平移动距离1250 mm主电机功率3 kw 机床重量3500 kg机床外型尺寸(长宽高)250010702840 mm2)立式铣床 X52K 主要参数:单 位/X52K工作面积 宽*长mm320*1250承载重量kg500T型槽数目个3T型槽宽度mm18T型槽间距mm70X向(工作台纵向)手动/机动mm700/680Y向(滑座横向)手动/机动mm255/240Z向(升降台垂向)手动/机动mm370/350最大回转角度deg45转速r/min30-1500转速级数Step18锥孔.ISO7:24 NO.50轴向移动距离mm85主轴端面至工作台距离最小/最大mm45/415主轴中心线至床身垂直导轨面距离mm350切削进给速度mm/minX,Y:23.5-1180,Z:8-394快速移动进给速度mm/minX,Y:2300,Z:770进给级数Step18主轴电机功率KW7.5进给电机功率KW1.5机床外形尺寸(长*宽*高)mm2272*1770*2094机床净重(约)kg28004)立式钻床 Z5140 主要参数:工作台尺寸(长X宽)mm450X500 工作台行程mm300 主轴中心线至导轨面距离mm335 主轴端面至工作台面距离mm0-750 主电机功率kw3.0 最大钻孔直径mm40 最大送刀抗力N16000 主轴最大输送扭矩N.m350 主轴孔锥度Morse4 主轴变速级数级12 主轴变速范围r/min31.5-1400 主轴行程mm250 主轴箱行程mm200 送刀级数级9 送刀范围mm/r0.056-1.80 外形尺寸(长X宽X高)mm1080X810X2510 机床重量kg20002.4.2刀具量具的选择依据金属机械加工工艺人员手册所选量具公布如下:测量范围为:0100的深度规深度规用于精确测量凹台和沟槽深度。塞规具有独特的导向圆柱体设计,方便、快、准。适用于现场测量。测量范围为1030的内槽卡钳 内槽卡钳适用于测量各种筒形工件、管材内径以及凹槽尺寸。2.5加工工序设计1. 铣上表面,保证尺寸12及72.3查参考文献3表2.3-59,得平面加工余量为0.9mm,已知A面总余量为2mm,故粗加工余量=4-0.9=3.1mm。查参考文献3表2.4-73,取粗铣的每齿进给量为,取精度铣的每转进给量=,粗铣走刀1次,=3.5mm,精铣走刀1次,=1.5mm。查参考文献3表3.1-74,取粗铣的主轴转速为,取精铣的主轴转速为。又前面已选定铣刀直径D为40mm,故相应的切削速度为:校核机床功率(只校核粗加工工序):切削功率为:=取z=10个齿,则 代入式中得:168102.51=由文献3表得机床功率为7.5kw,取效率为0.85,则7.50.85=6.375kw6.62kw故重新选择主轴转速为,则:带入公式得:1681015.2kw6.375kw故机床功率足够。2. 钻2-8H7(+0.015/0)因8孔不是一次钻出,故其钻削余量为=11/2=5.5mm,8孔的精度较高,要分2次加工。参考文献3表2.4-41,用插入法求得钻8孔的切削速度v=,由此算出转速为:n=1000v/d=100026.7/3.1411=按机床实际转速取n=,则实际切削速度为:v=3.1411630/1000=参考文献3表2.4-69,得:=9.8142.7(N)M=9.810.021(Nm)分别求出钻8孔和M如下:=9.8142.7111=2427NM=9.810.0211=15.63Nm它们均小于机床的最大进给力7840N和机床的最大扭转力矩196Nm,故机床刚度足够。3以底面为基准,粗镗32孔至31.5取粗镗的每齿进给量为,粗镗走刀1次,=3.5mm 查参考文献3表3.1-74,取粗镗的主轴转速为。又前面已选定镗刀直径D为19mm,故相应的切削速度为:4以底面为基准,精镗31孔至32H7(+0.015/0)取精镗的每齿进给量为,粗镗走刀1次,=1.5mm 查参考文献3表3.1-74,取精镗的主轴转速为。又前面已选定镗刀直径D为19mm,故相应的切削速度为:5. 以底面为基准,铣端面,保证30及11尺寸,工件总长度1250取进给量为f=0.7mm/r,则v=25.4m/minn=622.2按机床实际转速取n=650则实际切削速度为: v=3.1413650/1000=26.53参考文献3表2.4-41,得: =98.142.7kF(N)M=9.810.021kM(Nm)分别求出11的和M如下: =98.142.7131=2616N M=9.810.0211=16.73Nm它们均小于机床的最大进给力7840N和机床的最大扭转力矩196Nm,故机床刚度足够。参 考 文 献1 李旦等,机床专用夹具图册,哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2005。2 孙已德,机床夹具图册,北京:机械工业出版社,1984。3 何玉林,机械制图,重庆:重庆大学出版社,20001983。4 机械工程基础与通用标准实用丛书编委会,形状和位置公差,北京:中国计划出版社,2004。5 淘济贤等,机床夹具设计,北京:机械工业出版社,1986。6 李洪,机械加工工艺师手册,北京:机械工业出版社,1990。7 机械设计手册编委会,机械设计手册卷4,北京:机械工业出版社,1998。8 东北重型机械学院,机床夹具设计手册,上海:上海科学技术出版社,1979。9 贺光谊等,画法几何及机械制图,重庆:重庆大学出版社,1994。10 丁骏一,典型零件制造工艺,北京:机械工业出版社,1989。11 孙丽媛,机械制造工艺及专用夹具设计指导,北京:冶金工业出版社,2002。12 东北重型机械学院等,机床夹具设计手册,上海:上海科学技术出版社,1979。13 孟少龙,机械加工工艺手册第1卷,北京:机械工业出版社,1991。14 金属机械加工工艺人员手册修订组,金属机械加工工艺人员手册,上海:上海科学技术出版社,1979。16 马贤智,机械加工余量与公差手册,北京:中国标准出版社,1994。17 上海金属切削技术协会,金属切削手册,上海:上海科学技术出版社,1984。18 周永强,高等学校毕业设计指导,北京:中国建材工业出版社,2002。致谢经过将近三个月的忙碌,我基本上完成了机油泵传动轴机械加工工艺以及夹具设计。在这整个设计的过程中我遇到了许多的问题,但是通过查找资料、和同组的同学一起探讨、请教指导老师来解决了这些问题。从这次设计当中我不但把以前学习到的知识运用上来了,还学习了一些我们以前没有学到的,可以说是即学即用。这对于即将走上工作岗位的我来说是一个很好的锻炼,因为参加工作之后还有很多的东西要学,我们就应该具有这种即学即用的能力。总的来说,通过毕业设计,我学到了很多知识,也深刻体会到毕业设计这一课在整个大学学习当中的重要性。在这次设计当中,我得到了指导老师xxx教授的悉心指导,老师平日里工作繁多,但在我做毕业设计的每个阶段,都给予我悉心的指导和帮助。可以说,没有老师的悉心指导和帮助,我是不可能顺利完成我的毕业设计的。另外,他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。因此,在这里我衷心地感谢明老师。同时也谢谢和我一组的成员。4 专用夹具的设计4.1 明确设计任务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:铣52圆柱两端面4.2 确定定位方案4.2.1 基准的选择 根据工件的加工要求,该工序必须限制工件的6个自由度。为保证铣52圆柱两端面,应选底面为定位基面,限制;须限制、,所以选取A面为定位基面;为保证宽度为42的两平面两侧面对孔轴线的对称度要求,还必须在加工时限制自由度。另外,为了方便控制刀具的走刀位置,还需要限制。综上所述,工件的六个自由度均被限制,为使定位基准与设计基准重合,选取的定位基准是底面、孔。4.2.2 确定定位夹紧方案 根据零件特点,按照工艺过程要求,确定工件定位夹紧方案【4】,采用机械夹紧方式对工件进行夹紧。 4.2.3 定位元件的选择及设计1.定位元件的选择 由上知,工件的定位面是侧平面底面、和孔,据此在夹具上的定位元件选为支承板、支承钉、和菱形定位销。2.定位板设计 定位平面底面所用的定位支承板参照参考文献【3】第272页设计。 标记为:支承板 A645 GB 2236-80 材料:T8。现确定定位销的极限偏差和定位表面到定位销中心的名义尺寸: =L,其中取工件相应尺寸=L=230.08mm的平均尺寸,公差取相应尺寸公差的()倍,现取,【2】则有: =2230.02mm满足工件顺利装拆的补偿量值:=(+)2=(0.16+0.04)2=0.10mm则,菱形定位销和定位孔配合的最小间隙=0.43mm(其中,b的值可查手册得值为3【3】)4.3 定位误差的计算与分析必须要满足误差的总和应该小于或等于该工序公差。与夹具有关的加工误差,一般可用下式表示: 由参考文献可得: 两定位销定位误差 :本夹具选用的定位元件为一面两销定位。其定位误差主要为:(1)、移动时基准位移误差 = = (2)、转角误差 其中: 夹紧误差 : 其中接触变形位移值: 查5表1215有。 磨损造成的加工误差:通常不超过 夹具相对刀具位置误差:取误差总和:从以上、所设计的夹具满足零件加工精度要求。4.4 减小定位误差的措施 采取措施:1.提销圆柱部分的制造精度,将菱形定位销圆柱部分精度提高到IT6级,公差值为0.011mm,则此时定位销圆柱部分直径mm,=0.043-(-0.054)=0.097mm。0.097仍接近加工误差的。2.在提高菱形定位销圆柱部分的制造精度基础上,将12孔的精度提高到IT8级,其公差值为0.027mm,此时孔的尺寸及公差为mm,则0.027mm-(-0.054)=0.081mm,那么就要约0.12mm的加工精度预留量,可满足保证对称度加工要求。4.5 计算切削力及实际所需的夹紧力 图2.9作用于工件上的切削力 工件在加工时的受力情况如图2.9所示。加工时,工件受到切削合力F的作用,F可分解为水平和垂直方向的切削分力和,由经验公式,和可通过切向铣削力分别乘以一个系数来得到。在对称铣削情况下,=(11.2),=(0.20.3)。参照机床夹具设计手册【3】表1-2-9得铣削力的计算公式: 参数的选取:切向铣削力 (N) 铣刀系数 =669铣削深度 =3mm 每齿进给量 =0.15mm 铣刀直径 d=100mm铣削宽度 B=12mm铣刀齿数 z=12修正系数 (工件屈服应力)综上,计算得:铣削力 。故水平分力=1.1=1279N,垂直分力=0.3=349N。工件的主定位面是底面,故选择夹紧力的作用方向为水平方向作用于底面。当夹紧力水平作用于工件上时,所需要的理论夹紧力=+=1279+=3606N由公式 = 可计算出实际所需夹紧力。 现在计算安全系数K的值。 安全系数K的计算公式为: 由机床夹具设计手册表1-2-0得各安全系数K的取值如下: 基本安全系数 加工性质 刀具钝化程度 切削特点 稳定性 手柄位置 工件与支撑面接触情况 将各安全系数值代入上面公式计算得,K=1.952.5(注:若安全系数的计算值小于2.5,则取=2.5),则取K的值为2.5。所以实际所需夹紧力为: = =9015N。实际所需的夹紧力计算是一个很复杂的问题,一般只能作粗略的估算。为简化计算,在设计夹紧装置时,可只考虑切削力对夹紧的影响,并假定工艺系统是刚性的切削过程稳定不变。【2】4.6 主要元件的设计与建模依据机床夹具设计手册对各个元件进行设计并对其标记如下如下:1. 定位键: A14h6 GB 2206-80 材料:45钢2. 压板: A14130 GB 2188-80 材料:45钢3. 浮动压块:A4014 GB 2174-80 材料:45钢4. 销 A1028 GB/T 119.1-2000 材料:35钢5. 销 A628 GB/T 119.1-2000 材料:35钢6. 对刀块 GB 2242-80 材料:20钢7. 对刀塞尺 3 GB 2244-80 材料:T88. 螺钉 GB/T 68-2000 M5.525 4.7 对刀元件及夹具体根据工件加工表面形状,对刀件可选用夹具零件及部件中的标准直角对刀块。它的直角对刀面和工件被加工宽度为42的两平面精加工工序形相对应,其间距等于塞尺厚度,设计塞尺厚度为3,并把对刀件安装于夹具体的竖直板上。根据铣床T行宽度为42的两平面精加工工序的宽度,选用宽度B=18mm,公差为h6的A型定位键来确定夹具在机床上的位置。【1】夹具体选用灰铸铁的铸造夹具体【7】。其基本厚度选为22mm,并设计出供宽度为42的两平面精加工工序用螺栓紧固夹具用得U形宽度为42的两平面精加工工序耳座。根据所设计的各种元件、机构、装置,设计出夹具的形状、结构。 5 夹具图绘制5.1 工序图 依据零件的加工要求,制订宽度为42的两平面精加工工序工序图。见附图015.2 夹具体零件图 参照工序图的定位夹紧方案,合理设计宽度两平面精加工工序的夹具,绘制夹具体零件图。5.4 标注总图上的尺寸、公差与配合和技术条件5.4.1 标注尺寸、公差与配合1.夹具外形轮廓尺寸 2.工件与定位元件的联系尺寸 3.夹具与刀具的联系尺寸 即调刀尺寸,分为水平和垂直两个方向的尺寸。 (1)水平方向的调刀尺寸为为销中心至对刀元件尺面的距离。 查手册的所用铣刀的宽度尺寸及其极限偏差为,其平均尺寸为12.09mm。定位销中心至工件上宽度为42的两平面精加工工序,再加上塞尺厚度2mm,故水平方向调刀尺寸的基本尺寸 (2)垂直方向的调刀尺寸为定位元件(两支承钉)工作面至对刀面之间的位置尺寸。工件上相应的尺寸为工件宽度为42的两平面精加工工序底至工件底面之间的尺寸,减去3mm的塞尺厚度4.夹具与机床连接部分的联系尺寸 定位键与工作台宽度为42的两平面精加工工序配合尺寸为18H7/h6。5.4.2制订技术条件1.由于工件上有宽度为42的两平面精加工工序底至工件底面的垂直度要求0.10mm,夹具上应标注定位表面Q(两个支承板限定的表面)对底面的垂直度允差100:0.2 (mm)。2.由于工件上有宽度为42的两平面精加工工序两侧面对10孔轴线对称度要求,夹具上应标注定位表面Q(两个支承板限定的表面)对定位键侧面的垂直度允差100:0.2 (mm)。3.两定位支承钉的等高允差不大于0.02(mm)。农业机械化及其自动化机械加工工序卡片产品型号零件图号共1页产品名称传动轴支架零件名称传动轴支架第1页车间工序号工序名称材料牌号机加工铣HT15-33毛坯种类毛坯外形尺寸每件毛坯可制件数每台件数铸造设备名称设备型号设备编号同时加工件数铣床X52K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/min准终单件工步号工步内容工艺装备主轴转速/(rmin)切削速度/(mmin)进给量/(mmr)切削深度/mm进给次数公步工时/min机动辅助1铣32孔端面专用夹具,铣刀,游标卡尺80089.50.5120.671.36 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
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