831005拨叉的加工工艺及钻Φ22花键底孔的钻床夹具设计【版本2】【液动】
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外文翻译译文题目 一种自动化夹具设计方法 原稿题目A Clamping Design Approach for Automated Fixture Design 原稿出处 Int J Adv Manuf Technol (2001)18:784789一种自动化夹具设计方法塞西尔美国,拉斯克鲁塞斯,新墨西哥州立大学,工业工程系,虚拟企业工程实验室(VEEL)在这片论文里,描述了一种新的计算机辅助夹具设计方法。对于一个给定的工件,这种夹具设计方法包含了识别加紧表面和夹紧位置点。通过使用一种定位设计方法去夹紧和支撑工件,并且当机器正在运行的时候,可以根据刀具来正确定位工件。该论文还给出了自动化夹具设计的详细步骤。几何推理技术被用来确定可行的夹紧面和位置。要识别所完成工件和定位点就还需要一些输入量包括CAD模型的技术要求、特征。关键词:夹紧;夹具设计1. 动机和目标夹具设计是连接设计与制造间的一项重要任务。自动化夹具设计和计算机辅助夹具设计开发(夹具CAD)是下一代制造系统成功实现目标的关键。在这片论文里,讨论了一种夹具设计的方法,这种方法有利于在目前环境下夹具设计的自动化。夹具设计方法的研究已成为国内多家科研工作的重点。作者:周在1中对工件的稳定和总需求约束了双重标准,突出重点的工作。在夹具设计中广泛的运用了人工智能(AI)以及专家系统。部分CAD模型几何信息也被用于夹具设计。Bidanda 4描述了一个基于规则的专家系统,以确定回转体零件的定位和夹紧。夹紧机制同时用于执行定位和夹紧功能。其他研究者(如DeVor等,5,6)分析了切削力钻井机械和建筑模型及其他金属切削加工。康有为等在2中定义了装配约束建模的模块化与夹具元件之间的空间关系。一些研究人员采用模块化夹具设计原则,用以生成2,7-11,另一些夹具设计工作者已经报告了1,3,9,12-23。可以在21,24中找到夹具设计相关的大量的审查工作。在第二节中,对夹具设计任务中各种步骤进行了概述。在第3节和第四节中描述了工件的加工过程,要夹紧工件表面,否则将面临工件的全面自动测定。第5节讨论了对工件的夹紧点的测定。2. 夹具设计的整体方法在本节中,描述了整体夹紧的设计方法。通常对较理想的位置的那一部分进行夹紧,并减低切削力的影响。夹紧的位置和夹具设计中定位的位置是高度相关的。通常,夹紧和定位可以通过同样的方法来完成。但是,不明白这两个是夹具设计中不同的方面,可能导致夹具设计的失败。多数人的在规划过程中首先解决定位问题,这样可以使开发的定位与设计的定位相契合。不过,整体定位及设计方法不在本文讨论范文内。除了零件的设计(为此夹具设计有待开发),公差规格,过程序列,定位点和设计等因素外,还应投入CAD模型到夹具设计方法中。这样的夹具可以夹紧并支撑定位器。指导使用的主要内容应尽量不抵制切割或加工过程和中所涉及的操作。相反,应定位夹具,使切削力在正确的方向,这将有助于保持在一个特定的部分加工操作安全。通过引导对定位器的切割力量,部分(或工件)被固定,固定定位点,因此不能移动的定位器。在这里讨论的夹具的设计方法必须在整体夹具设计方法的范围内。在此之前进行定位器/支撑和夹具设计的初步阶段,涉及到的分析和识别的功能、相关的公差和其他规范是必要的。根据初步的评估和测定,定位/支撑设计与夹具设计结果的在此基础上可以同时进行。本文对所描述夹具设计的方法讨论基于定位器/支撑设计与先前已经确定的假设(包括适当的定位和支持测定一个工件的定位,以及识别和夹具,如V元素的支持面块,基础板,定位销等)。 (1) 夹具设计的输入输入包括对特定产品的设计翼边模型,公差信息,提取的特征,过程顺序和部分在给定的每一个设计的相关特性的加工方向,面向的位置和定位装置,以及加工过程中的各种工序,须出示每个相应的功能。(2)夹具设计的方法图一是自动化夹具设计主要步骤总结图。对这些步骤概述如下:第1步:设置配置清单以及相关的进程_功能条目。第2步:确定方向和夹紧力。输入必要的加工方向向量mdv1,mdv2mdvn,面对nvs的支持力,并确定法向量。如果加工方向向下(对应的方向向量0,0,-1),和面的支持向量平行于加工方向,那么,夹紧力方向平行向下加工方向0,0,-1。如果必需要侧面夹紧并没有可夹紧的地方,那么在其中放置一个夹具夹紧下调,然后边钳方向计算如下。让sv和tv辅助常规的向量代替次要的和三级定位孔。然后,使用夹紧机构夹紧一个方向,例如,av应平行于这两个法向量,即,正常向量应分别与每块表面的sv和tv向量平行。侧面夹紧面应该是一对分别平行于面sv和tv的平面孔。第三步:从列表中选出最大有效加工力。这样能够有效的平衡各加工力。第四步:利用计算出的最高有效加工力,才能确定用来支撑工件加工的面积的夹具尺寸(例如,一个带夹子可以作为一个夹紧机构使用)。第五步:确定给定工件的夹紧面。这一步在第4步中所述过。第六步:该夹具的夹紧面的实际位置自动在第5节中确定。考虑接下来的步骤并返回第一步。3. 判断夹具尺寸在这项工作中所用到的夹具都来自一个系列。夹具的原理与图二相同。在这一节里,描述了一个自动化夹具。锁模力所需的有关螺杆的螺纹装置大小或保存到位钳。夹紧力平衡加工工件使工件保持恰当的位置。让锁模力为W和螺杆直径为D。各种螺丝夹紧力大小,可以按以下方式确定:最初,极限拉伸强度(抗拉强度)和该夹具的材料(供应情况而定)可以从数据检索库检索。各种材料有不同的拉伸强度。该夹具材料的选择,也可直接采用启发式规则进行。例如,如果部分材料是低碳钢,那么钳材料可低碳钢或机器钢。为了确定设计应力,抗拉强度值应除以安全系数(如4或5)。根区的螺丝格A1(如一个螺丝钳)可以被确定:锁模力/设计应力。随后,螺栓截面全面积可以计算为等于格A1 /(65),(因为螺丝的地方可能会发生根切面积约为65螺栓的总面积) 。螺钉的直径D可以被确定等同于(D2的3.14 / 4)。另一项涉及可用于方程有关的宽度B,高度H和跨度的钳L的螺丝直径为D(B,H和L可以为不同的值计算D):d2 =4/3 BH2/L.4. 判断夹紧表面确定夹具经常出现的相关参数包括了产品的CAD模型,提取的特征信息,特征尺寸,定位面和定位器的选择。考虑所有潜在的加紧面,如图3。最关键的是夹紧表面不应重叠或与该面相交,如图4所示。夹紧面积是与工件表面(或PCF)接触的是一个二维轮廓线段组成的(见图6)。利用线段相交测试,可以测定在给定的光子晶体光纤的任何范围内是否可能有接触面夹紧面重叠。夹紧面的确定可以如下所示:第1步:鉴别平行于二级和三级定位面(lf1和lf2)是分别到lf1和tcj最远的距离的面。如下所示:(一)鉴别面tci,tcj,使面tci和 tcj平行lf1和tcj平行lf2。(二)在TCF中列出面对tci的面。(三)通过检查所有TCF中面对tci的面,确定的面对tci和tcj的面是到lf1和lf2分别最远的面,并舍弃所有其他TCF中的面。 第2步:鉴别平行面的位置,除了不相邻的附加面。最好是选择一个不与其他定位面垂直相邻的面。这一步如下所示:(a) 考虑TCF列表中的tci面,获得与每个tci面垂直或相邻的面然后,在FCF列表中插入每个fci面。(b) 检查每个FCI面,并执行以下测试:如果FCI是相邻、垂直于lf1或lf2,然后从列表中舍弃它并插入NTCF列表中。第3步:确定加紧面都在有效的加紧面上,如下所述夹紧面:例1:如果没有条目在列表NTCF中,就使用TCF中的面并继续执行步骤4。如果任何面发现,垂直于第二,第三位置的面孔lf1和lf2,这将要面临的是下次选择可行的夹具。在这种情况下,唯一剩下的选择是重新审视在列表NTCF的面。例2:如果列表中NTCF条目数为1时,可行夹紧面为FCI。与TCI的法向量垂直相邻的相应轴是夹紧轴。例3:如果在列表NTCF项数大于1,确定最大的TCI加紧面再进行步骤4。例4::夹紧力的方向可以是1,0,0或0,1,0,可以夹紧TCI面的中心位置。在其他几何位置可确定使用零件几何形状和拓扑信息,这在下一节中描述。5. 判断夹紧表面上的夹紧点确定夹紧面后,必须确定实际夹紧位置。输入夹具侧面积,沿着x,Y,Z和潜在的夹紧面CF方向。容下使用CF几何获得夹具侧面积:第一步是确定一个箱体的大小,这是用来测试它是否包含在它里面的任何部分。相交测试也可以在前面介绍的方法使用。如果相交测试返回一个负的结果,那么有部分箱体与夹具相交,如图4所示。如果相交测试返回一个正的结果,可以执行下列步骤:1 划分成更小的矩形大小条(1 W)夹框轮廓(图5和图6)。2 执行指定与功能配置文件出现在CF面的零件设计的相交测试。3 没有功能相交的条形区域,都是可行夹紧区域。如果有一个以上的长方形候选 面,矩形配置文件,向中沿轴夹紧CF面点的是夹紧配置文件(夹点)。如果没有发现配置文件,夹具宽度可减少一半,夹具数可以增加两个。使用这些修改过的夹具尺寸,执行前面描述的特征相交测试。如果此测试也失败了,那么可以用相邻的面作为夹紧面用于执行端夹紧。这面可以重复进行PCF和功能相交测试。:5.1试验曲线的交点输入需要的二维轮廓P1、P2,使用下列方法可以自动确定该配置文件的交集。每一个输入的资料组成一个封闭环。此配置文件测试的步骤如下:(T1) 考虑P1线段中的L(i,1)和P2线段中的L(2,j)。(T2) 采用L(i,1)线段和L(2,j)线段的相交段。如果边缘相交测试返回一个正值,那么特征面和潜在面相交。如果它返回一个负值,继续执行步骤3。(T3)重复与步骤(T1)相同的部分或者缓慢走过其余P1中的(Li,1)段直到P2中的 (L2, j+1) till j =n1段。 (T4) 其余部分边和P1中的L12、L13到L1n段重复(T1)和(T2)步骤。如果特征面与夹紧面重复,线相交测试将决定该事件。相交的边可以进行自动检测两个面是否相互交叉。输入所需的边L12连接 (x1, y1) 和 (x2, y2)和L34连接 (x3, y3) 和(x4, y4)。L12型方程的可表示为:F(x,y) =0 (1)L34型方程的可表示为:H(x,y) =0 (2). 第一步:使用等式(1)计算R3 =F(x3, y3),用X和Y取代X3和Y3;计算R4 =F(x4, y4),用X和Y取代X4和Y4。 第二步:如果R3和R4都与0不相等,但R3与R4结果相同(R1与R2在相同的一边),则边L12与L34不相交。如果这样不满足条件,那么进行第三步。第三步:使用等式(2)计算R1 =H(x1, y1)。接着,计算R2 =G(x2, y2)再进行第四步。第四步:如果R1与R2都不等于0,且R1与R2的结果相同,那么把R1与R2放在相同的一边并输入不相交。如果,这个也不满足条件,那么进行第五步。 第五步:给定相交线段。这样就完成了测试。考虑如图7所示的一部分样品。将要生产一个盲孔。起初,完成定位设计。定位器的(或主要定位器)是一个基盘(放在F4面)和二级和三级定位器面临F6和F5(对应到定位面lf1和lf2在第4节中讨论)。一个辅助定位器也被使用,这是一个V型块(对F3和F5面辅助定位),如图8所示。在前面讨论的夹具设计方法中所述的步骤的基础上,候选面孔(这是平行的,并在从lf1和lf2最遥远的距离)是面对F3和F5面。没有面孔,这是平行到定位面,但他们不相邻。在这种情况下使用的优先权规则(如步骤3第4步讨论),剩余的候选面面对的是F2面。夹具方向向下的V型块径向定位器和其他与对工件夹紧底面提供所需位置。根据第五步选择夹具的位置。如果没有功能发生在面F2上,那么也没有必要进行相交测试确定夹具优美加紧。夹具位置应远离V型定位器(这是辅助定位位置)的夹紧面毗邻辅助定位面(这确保了更好的快速夹紧)。最终位置和夹具的设计如图8所示。本文讨论的方法,毫不逊色于其他夹具设计文献中讨论的方法。本文所讨论的方法的独特性是零件的夹紧面的几何形状,拓扑和功能发生了被加工为基础的系统鉴定。其他方法都没有利用了定位器的位置,该方法使用定位器在对持有一级,二级和三级定位器加工的工件。这种方法的另一个好处是在可行的候选面上确定在面上用夹具面交点测试(如前所述),并迅速和有效地确定潜在的下游过程中可能出现问题,夹紧和加工的功能检测。6. 总结在这篇论文中,对在一个夹具设计方法的总体框架内进行了夹具设计方面的讨论。设计定位器,规范零件设计,和其他相关被用来确定夹紧面和夹紧方向。并讨论了各种自动化步骤。机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称拨叉零件名称拨叉共1页第1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 注中批生产 工 序 号 工 名 序 称工序内容 车 间 工 段设备工艺装备 工 时(分) 准终 单件20车粗车端面A,精车端面A机二转塔式六角车床C3163-190度车刀,游标卡尺,通用夹具0.33钻钻花键底孔20中心钻,游标卡尺,通用夹具0.32钻扩花键底孔21扩孔钻,游标卡尺,通用夹具0.32倒角倒角2x1545度偏刀,通用夹具30拉拉六齿方型花键拉床高速钢拉刀,游标卡尺,专用夹具0.1340铣粗铣B面铣床X62W高速钢面铣刀,游标卡尺,专用夹具0.525精铣B面铣床X62W高速钢直齿精密级三面刃铣刀,游标卡尺,专用夹具0.53650铣铣800。03mm的槽铣床X62W高速钢直齿精密级三面刃铣刀,量块,专用夹具0.4960铣铣1800。12mm铣床X62W高速钢直齿精密级三面刃铣刀,量块,专用夹具0.53770磨磨宽为1800。12mm的槽磨床M114WGZ46KV6P35040127,量块3.1 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7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6页第1页车间工序号工序名材料牌机20车HT200毛坯种类毛胚外形尺寸每毛坯可制作件数每台件数铸 件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床C3163-11夹具编号夹具名称切削液通用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件描图工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速r/min切削速度m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数 工步工时描校机动辅助1粗车端面A,精车端面A90度车刀,游标卡尺,通用夹具20040.80.532.810.10.5底图号2钻花键底孔20中心钻,游标卡尺,通用夹具280170.622010.353扩花键底孔21扩孔钻,游标卡尺,通用夹具280170.62110.32装订号4倒角2x1545度偏刀,通用夹具21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6页第2页车间工序号工序名材料牌机30拉HT200毛坯种类毛胚外形尺寸每毛坯可制作件数每台件数铸 件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数拉床1夹具编号夹具名称切削液通用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件描图工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速r/min切削速度m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数 工步工时描校机动辅助1拉六齿方型花键高速钢拉刀,游标卡尺,专用夹具2900.060.06110.13底图号装订号设计(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6页第3页车间工序号工序名材料牌机40铣HT200毛坯种类毛胚外形尺寸每毛坯可制作件数每台件数铸 件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数铣床X52K1夹具编号夹具名称切削液通用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件描图工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速r/min切削速度m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数 工步工时描校机动辅助1粗铣B面高速钢面铣刀,游标卡尺,通用夹具16023.70.6310.5250.5底图号2.精铣B面21033.10.5120.210.336装订号设计(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6页第 4页车间工序号工序名材料牌机50铣HT200毛坯种类毛胚外形尺寸每毛坯可制作件数每台件数铸 件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数铣床X62W1夹具编号夹具名称切削液通用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件描图工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速r/min切削速度m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数 工步工时描校机动辅助1铣800。03mm的槽高速钢直齿精密级三面刃铣刀,游标卡尺,通用夹具37574.20.018810.491.9底图号装订号设计(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6页第5页车间工序号工序名材料牌机80铣HT200毛坯种类毛胚外形尺寸每毛坯可制作件数每台件数铸 件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数铣床X62W1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准终单件描图工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速r/min切削速度m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数 工步工时描校机动辅助1铣1800。12mm高速钢直齿精密级三面刃铣刀,量块,专用夹具30094.20.0222.910.537底图号装订号设计(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6页第6页车间工序号工序名材料牌机90磨HT200毛坯种类毛胚外形尺寸每毛坯可制作件数每台件数铸 件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数磨床M114W1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准终单件描图工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速r/min切削速度m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数 工步工时描校机动辅助1磨宽为1800。12mm的槽GZ46KV6P35040127磨刀,量块30002.5500.513.1底图号装订号设计(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毕业设计(论文)说明书 作 者: 学 号: 系 部: 专 业: 题 目: 拨叉零件的机械加工工艺规程和专用夹具设计 指导者: 评阅者: 年 月 摘 要 随着工业生产的发展,提出了各种需求钳技术。一方面,由于在焊接过程中的工业生产提出了 很高的要求的发展,另一方面,科学和技术,以提高焊接技术的发展开辟了新的途径。为了满足中 国的现代化建设的需要,相信钳技术将更加快速发展,并在工业生产发展中发挥更重要的作用。叉 基础的专用夹具设计流程规划和工艺设计上的零件。叉的外表面的主处理部分,所述台阶表面和孔。 在一般情况下,确保加工精度的加工精度的平面内比确保容易。因此,遵循的首要原则槽面设计。 过程并清除孔和平面分为粗加工和精加工处理的阶段,以确保孔的精度。第一系列的支承孔加工顶 部位置的平面之后,除了后续过程与顶表面和其他加工主要处理操作的安排处理孔的定位孔和平面 的每个过程。使用专用夹具,夹具,夹具夹紧,自动文件夹更多的选择,可靠的夹紧机构不自锁。 因此,生产效率高。适用于大批量的生产线。能够满足设计要求。 关键词:拔叉类零件;工艺;夹具 Abstract With the development of industrial production, a variety of needs-clamp technique. On the one hand, due to the welding process development of industrial production made high demands on the other hand, science and technology, in order to improve the development of welding technology has opened up new avenues. In order to meet the needs of Chinas modernization, believe clamp technique will be more rapid development, and play a more important role in the development of industrial production. Parts fork foundation dedicated fixture design process planning and process design. Fork portion of the outer surface of the main processing, the stepped surface and the bore. In general, to ensure the machining accuracy of the machining accuracy of the plane than to ensure easy. Therefore, the first principle to follow trough surface design. Process and clear the hole and the plane is divided into roughing and finishing stages of processing to ensure the accuracy of the hole. After the first series of supporting hole machining flat top position, except that each process subsequent arrangements for dealing with the process of the hole with the top surface and other machining operations mainly deal with the positioning holes and planes. The use of special fixtures, jigs, fixtures clamping, automatic folder more choices, reliable clamping mechanism is not self-locking. Therefore, high production efficiency. For high-volume production lines. Able to meet the design requirements. 目 录 第 1 章 绪论 .1 1.1 机械加工工艺概述 1 1.2 机械加工工艺流程 .1 1.3 夹具概述 .2 1.4 机床夹具的功能 .2 1.5 机床夹具的发展趋势 .3 1.5.1 机床夹具的现状 3 1.5.2 现代机床夹具的发展方向 3 第 2 章 零件的分析 .5 2.1 零件的分析 .5 2.1.1 零件的作用 5 2.1.2 零件的工艺分析 5 2.2 工艺规程设计 .5 第 3 章 钻花键槽底孔液动夹具设计 .15 3.1 设计要求 .15 3.2 夹具设计 .17 3.2.1 定位基准的选择 .17 3.2.2 切削力及夹紧力的计算 .17 3.3 定位误差的分析 .21 3.4 钻套、衬套、钻模板设计与选用 21 3.5 确定夹具体结构和总体结构 23 3.6 夹具设计及操作的简要说明 .24 总 结 .25 致 谢 .26 参 考 文 献 .28 1 第 1 章 绪论 1.1 机械加工工艺概述 机械加工工艺是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和取得良好份的全过程 的性质的加工坯料的方法,该方法是基于所述工作者的处理。 加工工件或所述过程的一部分是制造过程的一个步骤,加工的方法中,直接改变形状,大小和 坯件表面质量等,使其成为一个过程已知加工过程的一部分。例如,该处理流程粗加工的共用部分 - 精加工 - 装配 - 检验 - 包装,是一般方法的过程。 加工过程是处理的基础上,改变形状,尺寸,相对于生产的物体的位置和性质,使得它成品或 半成品,每一步,每一个过程的详细描述,如上面所述原油处理可以包括空白的制造,研磨等,可 被分成轿厢精加工,钳工,铣床,等等,必要的每个步骤进行了详细的数据,如粗糙度,以实现得 多,公差来实现。 视产品与技术人员,设备条件和工人的质量等的数量,以确定所使用的过程中,和写在过程的 文件,这是所述处理的规划的内容。这是一个比较有针对性。每个工厂可能不一样,因为实际的情 况是不同的。 总体来说,该过程是一个程序,过程是对于每个步骤详细参数,工艺规划是基于一个特定工厂 编写过程的实际情况。 1.2 机械加工工艺流程 机械加工工艺规程是加工过程是提供零件的加工过程和工艺文件操作方法之一,它是具体的生 产条件下,更合理的工艺和操作方法,按照规定的处理的批准,以指导生产后所撰写的文件的形式。 加工过程一般包括以下情况:在工件的加工工艺路线,每个过程的具体内容和使用的设备和工艺设 备,试验项目和试验方法的工件,切削时间配额的数量等。 步骤开发流程规范 1)生产计划的计算,以确定生产的类型。 2)分析零件图和产品装配图,零件加工分析。 3)选择了加工工艺。 4)制定工艺路线。 5)确定每个步骤中,计算处理的尺寸和公差的津贴。 6) ,以确定所使用的每一个过程的设备和工具,夹具,量具。 7)来确定切削的量和固定的工作小时。 8)确定的主要过程的技术要求和试验方法。 9) 填写工艺文件。 在制订工艺规程的过程中,往往要对前面已初步确定的内容进行调整,以提高经济效益。在执 2 行工艺规程过程中,可能会出现前所未料的情况,如生产条件的变化,新技术、新工艺的引进,新 材料、先进设备的应用等,都要求及时对工艺规程进行修订和完善。 1.3 夹具概述 工件夹具是一个技术和设备,它被广泛应用于机械加工,热处理,装配,焊接和测试过程机械 制造工艺。 灯具在使用统称为工装夹具金属切削机床。在现代化的生产,工装夹具是不可缺少的技术和设 备,这直接影响到精密加工,帮助劳动生产率和产品,如机床夹具设计在产品的设计制造和生产企 业在技术制造成本准备一个极其重要的地位。夹具设计是一个重要的技术工作。 随着科学技术的发展,各种新材料、新工艺和新技术不断涌现,机械制造工艺正向着高质量、 高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现,已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工 的范畴,可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世,提 高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机 技术的迅速发展,极大地推动了机械加工工艺的进步,使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。 “工欲善其事,必先利其器。 ” 工具是人类文明进步的标志。自 20 世纪末期以来,现代制造技术与机械制造工艺自动化都有 了长足的发展。但工具(含夹具、刀具、量具与辅具等)在不断的革新中,其功能仍然十分显著。 机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此,无论在传统制造还是现 代制造系统中,夹具都是重要的工艺装备。 1.4 机床夹具的功能 上机当工件夹持夹具,其主要功能是使工件定位并夹紧。 1.机床夹具的主要功能 机器的主要功能是加载工件夹具,工件定位和夹具。 (1)确定在工件的定位占据夹紧过程中的正确位置。定位是通过与工件或夹具元件定位基准 表面接触来实现的。可以保证工件的正确的大小和位置的定位精度的要求。 (2)之后,以夹紧工件的定位固定,以保持加工过程中的定位操作的相同的位置。因为在加 工过程中的工件,通过各种力的作用下,如果工件是固定的,工件会松动。由此,夹紧工件,以提 供安全,可靠的加工条件。 2机床夹具的特殊功能 机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向。 (1)对刀 调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。如铣床夹具中的对刀块,它能迅速 地确定铣刀相对于夹具的正确位置。 (2)导向 如钻床夹具中的钻模板的钻套,能迅速地确定钻头的位置,并引导其进行钻削。 导向元件制成模板形式,故钻床夹具常称为钻模。镗床夹具(镗模)也具有导向功能。 3 1.5 机床夹具的发展趋势 随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高,夹具已从一种辅助工具发 展成为门类齐全的工艺装备。 1.5.1 机床夹具的现状 用于生产统计研究国际协会显示,目前,多品种小批量的生产工作的品种约占 85的总种工 件的。现代化的生产要求企业生产产品的品种定期升级,以适应市场竞争。然而,通常很多企业仍 习惯于使用传统的专用夹具。另一方面,生产企业在多品种,四年左右应该更新专用夹具 80左 右,但磨损夹具的实际量只有约 15。特别是近年来,新技术的应用,数控机床(NC) ,加工中心 (MC) ,成组技术(GT) ,柔性制造系统(FMS)等夹具提出了如下新的要求: 1)可以快速,方便地装备新产品投入生产,以缩短生产准备周期,降低生产成本。 2)一组能够夹紧工件具有类似特征的。 3)适用于高精密机床夹具精密加工。 4)适用于所有现代灯具新机的制造技术。 5)高效利用液压或气动夹紧装置夹住,进一步提高劳动生产率。 6)提高机床夹具的标准化程度。 1.5.2 现代机床夹具的发展方向 现代夹具主要用于精度,效率,灵活性,标准化四个方面的发展方向。 精确 随着越来越精密机械产品,必将在精密夹具相应增加。许多类型的精密夹具结构,例如一个多 精度索引链轮,其分度精度可达0.1;高精度的三爪卡盘的精密车削,定心精度为 5m;精密心轴 同心度公差在 1m 以内进行控制;如果用于电磁无心磨床夹具轴承套圈,圆度公差的工件可达 0.20.5 微米。 效率 高效的工件夹具,主要用于降低基本时间和辅助时间,以提高劳动生产率,减轻劳动强度。常 见的有效率夹子包括:自动化装置,高速与夹具夹紧动力装置的灯具。例如,在使用电动铣削工件 夹持虎钳的,效率可提高约 5 倍;使用高速车床颚自定心卡盘爪保证(试验)的速度的条件下, 2600r/ min 的仍牢牢夹紧工件,使切割速度有很大的提高。 灵活性 柔性和挠性机夹具类似,它指的是机器通过调整夹具,组装,组合等,以适应可变因素的能力。 变量是:所述步骤的特征,产量,所述工件的形状和大小。新品种具有柔性夹具的特点是:组合夹 具,通用可调夹具,夹具组,装配夹具,数控机床和夹具。在很长的,灵活的灯具灯具将成为发展 的主要方向。 标准化 4 标准化和通用夹具是两个相互关联的方面。在配制的典型的夹具结构的基础上,第一固定部件 和零件是普遍的,建立的类型大小串联或变体,以减少使用类似的功能元件和夹具的类型的部件, 驳回一些的功结构差。常用的方法包括夹具,零部件,元器件,糟糕的发型和万能材料。标准化阶 段夹具是普遍深入,主要是建立在零件或装配夹具系列的大小,并为固定件审查地图有利条件。目 前,中国有一个固定部分和国家标准的组成部分:GB/ T2148T2259-91 以及各类通用夹具,组合 夹具标准。标准化夹具和有利于商业化生产装置,有助于缩短生产准备周期,降低生产总成本。 5 第 2 章 零件的分析 2.1 零件的分析 2.1.1 零件的作用 题目给定的零件是 CA6140 拨叉(见附图 1)它位于车床变速机构中,主要起换档,使 主轴回转运动按照工作者的要求进行工作。宽度为 18+0.0120mm 的槽尺 寸精度要求很高,因为在拨叉拔动使滑 移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙 很大时,滑移齿轮得不到很高的位置精 度。所以,宽度为 18+0.0120mm 的槽和滑 移齿轮的配合精度要求很高。 2.1.2 零件的工艺分析 CA6140 拨叉共有两组加工表面。 1. 以花键孔的中心线为基准的加工面 这一组面包括 25+0.230mm 的六齿方花键孔、22 +0.280花键底孔两端的 2X150到 角和距中心线为 27mm 的平面。 2. 以工件右端面为基准的 8+0.030 mm 的槽和 18+0.120mm 的槽 经上述分析可知, 对于两组加工表面,可先加工其中一组表面,然后借助于专 用夹具加工另一组表面。 2.2 工艺规程设计 (一) 确定毛坯的制造形成 零件材料 HT200、考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击性载荷,因此 选用锻件,以使金属纤维尽量不被切断,保证零件的工作可靠。由于生产纲领为中 批生产而且零件的尺寸并不很大,故可采取模锻成型。经查金属机械加工工艺人 员手册表 5-5 取等级为 2 级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为 30.8mm。毛坯零件图如下图: (二)基准的选择。 1. 粗基准的选择:因为要保证花键的中心线垂直于右端面,所以以 40 的外 圆表面的粗基准。 6 2. 精度基准的选择:为保证定位基准和工序基准重合,以零件的 A 面为精基准。 (二) 制定工艺路线。 方案一 工序: 1. 粗、精车端面,钻、扩花键底孔、倒两端 15倒角。 2. 粗、精铣削 B 面。 3. 铣削 8+0.030mm 的槽。 4. 铣削 18+0.0120mm 的槽。 5. 拉花键。 方案二 工序: 1. 粗、精车端面,钻、扩花键底孔、倒两端 15倒角。 以 40mm 圆柱面 为粗基准。选用 C3163-1 转塔式六角车床及三爪卡盘夹具。 2. 拉花键。以 A 面为基准, 3. 铣削槽 B 面。以花键的中心线及 A 面为基准。选用 X62W 卧式铣床加专用 夹具 4. 铣削 8+0.030mm 的槽。以花键的中心线及 A 面为基准。选用 X62W 卧式铣床 加专用夹具。 5. 铣削 18+0.0120mm 的槽。以花键的中心线及 A 面为基准。选用 X62W 卧式铣床 加专用夹具。 方案分析: 上述两方案中,工艺方案一把拉花键放在最后一道工序。但此方案中 2.3.4 工序 很难对工件进行定位和加紧、方案二中,把花键放在第一道工序的后边,这样,方案 二中的 3.4.5 道工序很容易对工件进行定位与加紧即以花键中心线和 A 面作为 3.4.5 道工序的定位基准。此方案定位精度高,专用夹具结构简单、可靠,所以采用方案二 比较合理。 以上工艺过程详见附表 1“机械加工工艺过程综合卡片” (三) 机械加工余量。 CA6140 的拨叉材料为 HT200。毛坯重量为 1.0 kg b =160MPa HBS 生产类型为 由大、中批量生产,采用模锻锻模。 7 根据上述的原始资料加工工艺,分别确定各个加工表面的机械加工余量,工序尺 寸以毛坯尺寸如下: 1. A 面的加工余量 A 面有 30.8mm 的加工余量,足够把铸铁的硬质表面层切除 2. 矩形花键底孔。 要求以矩形花键的外径定心,故采用拉削加工内孔尺寸为 22 0+0.28,见零件 图,参照金属机械加工工艺人员手册 表 3-59 确定孔加工余量的分配。 钻孔 20mm 扩孔 21mm 拉花键 花键孔要求以外径定心:拉削时加工余量参照金属机械加工工艺人员手册 取 2=1mm 3. B 面的加工余量。 此工序分 2 个工步 1、粗铣 B 面 2、精铣 B 面。 精加工余量为 0.2mm 粗铣加工余量为 2.8mm (五)确定切削用量及基本工时。 工序 :车削 A 面。 1加工条件。 工件材料:灰口铸铁 HT200。 b=145 MPa。铸造。 加工要求:粗、半精车 A 面并保证 28mm 的工序尺寸,R a=3.2m 机床 C3163-1。转塔式六角卧式车床。 刀具:刀片材料。 r =12. ao=6-8 b= -10 o=0.5 Kr=90 n=15 2、计算切削用量。 (1)已知长度方向的加工余量为 30.8mm 。实际端面的最大加工余量为 3.8mm 。故 分二次加工(粗车和半精车) 。长度加工公差 IT 级 取-0.46 mm (入 体方向) (2)进给量、根据切削简明手册 (第 3 版)表 1.4 当刀杆尺寸为 16mm25mm, mm 时,以及工件直径为 60mm 时(由于凸台 B 面的存在所以直径 取 60mm) =0.6-0.8mm/. 8 按 C 车床说明书 取 =0.6 mm/n。 由于存在间歇加工所以进给量乘以 k=0.750.85 所以:实际进给量 f=0.60.8=0.48 mm/ 按 C 车床说明书 0.53 (3)计算切削速度。按切削简明手册表 1.27 ,切削速度的计算公式为(寿命选 T=60min) 刀具材料 YG6 V=Cv/(Tmap xvf yv) kv 其中:Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 M=0.2 修正系数 Ko 见切削手册表 1.28 kmv=1.15 kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.04 kBV=0.81 Vc =158/( 60 0.220.150.53 0.4) 1.150.80.80.810.97 =46.9(m/min) (4)确定机床主轴转速 ns=1000vc/ dw=229.8(r/min) 按 C 车床说明书 200 rmin 所以实际切削速度 V=40.8m/min (5)切削工时,按工艺手册表 6.2-1 由于铸造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮,为了切除硬皮表层以及为下一道工步 做好准备 Tm=(L+L1+L2+L3)/nw x f=0.33(min) L=(65-0)/2=32.5 L1=3、L2=0、L3=0 2、精车 1) 已知粗加工余量为 0.5mm。 2) 进给量 f. 根据切削用量简明手册表 1.6 , f=0.150.25mm/r 按 C 车床说明书 0.16 mm/r 计算切削速度 按切削用量简明手册表 1.27,切削速度的计算公式为(寿命 选 T=60min) V=Cv/(Tmap xvf yv) kv =158/( 600.220.150.16 0.4) 1.150.80.80.810.97 =83.85(m/min) 3) 确定机床主轴转速. nw=1000vc/ dw =410.8(r/min)按 C3163 车床说明书 取 nw=400(r/min) 9 实际切削速度 V=57.1m/min 4) 切削工时,查工艺手册表 6.2-1 Tm=(L+L1+L2+L3)/nwxf=22.5/400x0.16=0.35(min) 由于下一道工序是钻孔,所以留下 20mm 的台阶,所以 L=(65-20)/2=22.5 mm L1=3.L2=0. L3=0 3、钻孔、扩孔、倒角。 (1) 、钻孔 钻头选择:见切削用量简明手册表 2.2 钻头几何形状为(表 2.1 及表 2.2):双锥修磨具刃,钻头参数: 20 =30,2=118,2=70,b=3.5mm ,ao=12, =55,b=2mm,=4mm。 根据切削用量简明手册表 2-9 确定 f=0.48 、按机床进给强度决定进给量:根据表 2.9 ,当 b210MPa 020.5mm 可确定 f=0.75。 按 C3163-1 车床说明书 取 f=0.62mm/n. 、 决定钻头磨钝标准及寿命 表 2.21,当 do=20mm、钻头最大磨损量取 0.6 寿命 T=45min. 、切削速度 由切削用量简明手册 ,表 2.15 得 =21m/min n=1000V/ D=334.4 由机床技术资料得和 334.4 接近的有 280n/m 和 400n/min 取 280n/min 取 n=280m/min. 实际=17 m/min 、 基本工时,Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min) 入切量及超切量由表 2.29. 查出 +=10mm 所以 Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min) (2) 、扩孔 刀具直径 do=21mm;刀具几何参数同上。 由于两孔直径相差不大,为了节省停车和调换走刀量等辅助时间,n 和 f 都不 变,所以 Tm 同上 Tm=0.32 倒角刀具 15锪钻由于两孔直径相差不大,以表面粗度要求不高手动进给。 10 (3) 、倒角 刀具:专用刀具。此工步使用到专用刀具与手动进给。 检验机床功率 按切削用量简明手册表 1.2 可以查出 当 160245HBS 2.8 0.6 41min 3.4kw 按 C 车床说明书 主电机功率11 可见比小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求 钻削功率检验按切削用量简明手册表 2.21 当21 0.64 查得转矩61.8 N.M 切削用量简明手册表由表 2.32 得功率公式 CMcVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km 按 C 车床说明书 主电机功率11 可见C 比小得多,所以机床功率足够,所用切削用量符合要 工序 拉花键孔 单面齿升:根据有关手册,确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿 为 0.06mm, 拉削速度 v=0.06m/s(3.6m/min) 切削工时 t=Zblk/1000vf zZ 式中: Z b 单面余量 1.5mm(由 21mm 拉削到 25mm); L 拉削表面长度,80mm; 考虑校准部分的长度系数,取 1.2; k 考虑机床返回行程系数,取 1.4 ; v 拉削速度(m/min) ; fz 拉刀单面齿升; Z 拉刀同时工作齿数,Z=l/p; P 拉刀齿距。 P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm 拉刀同时工作齿数 z=l/p=80/127 其本工时 Tm=1.5801.21.4/10003.60.067=0.13(min) 11 工序 粗铣,精铣 B 面。 加工要求:粗铣 B 面,精铣 B 面,Ra=3.2。 用标准镶齿圆柱铣刀粗铣 加工余量 3mm 机床 :62W 加工工件尺寸:宽度:40mm 长度:28mm 1. 粗铣 1) 选择刀具 根据切削用量简明手册表 3.1 铣削宽度 ae5mm 时。直径为 do=50mm 故齿 数,由于采用标准镶齿圆柱铣刀 铣刀几何参数(表 3.2)rn=10ao=16 2) 切削用量 留精铣的加工余量为 0.2,所以本道工步切削宽度 ac2.80.8,由于加工 表面精度要求 Ra=3.2 um.根据表 3.5 得每转进给量0.5mm/r 就能满足要 求,但考虑到62W 功率为 7.5kw,机床为中等系统刚度和62W 铣床说明书 所 以每转进给量0.6mm/r 3) 选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据切削用量简明手册表 3.7、铣刀刀齿后 刀面的最大磨损量为 0.6 镶齿铣刀 do=50mm, 刀具寿命 T=120min(表 3.8) 4) 决定切削速度 Vc、可根据切削用量简明手册表 3.9 确定 Z=8, aP=40-70mm, ac=2.80.8, fz=f/z=0.0750.1mm/z Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv) Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12, Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=23.7(m/min) n=1000V/ d=(1000x23.7)/(3.14x50)=151r/min 根据 X62W 型铣床说明书选 n=160r/min Vc=3.14nd/1000=(160x3.14x50)/1000=25.1m/min Vf=nf=160x0.6=96mm/min 选 Vf=80mm/min 实际 fz=Vf/(nxz)=0.0625mm/z 5) 机床功率:根据切削用量简明手册表 3.20 当 Vc=71m/min ae=2.8mm ap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw 12 切削功率的修正系数: 故 Pct0.8, 根据 X62W 型铣床说明书,机床主轴允许的功率为 Pcm=7.50.75=5.63kw 故 PccPcm 因此所决定的切削用量可以采用。 ae=2.8mm Vf=80m/minn=160r/min Vc=25.1m/min fz=0.0625mmm/z 6) 基本工时根据 切削用量简明手册表 3.5 Tm=(L+L1+)/Vf=(28+14)/80=0.525(min) L1+=14mm 2. 精铣 1)选择刀具 刀具与上道工步是同一把刀。 2)切削用量 精铣的加工余量为 0.2,所以本道工步切削宽度 ae0.2mm,0.6 3)决定切削速度 Vc、可根据切削用量简明手册表 3.9 确定 ac=0.2mm, Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=33.1m/min n=1000V/ d=(1000x33.1)/(3.14x50)=211r/min 根据 X62W 型铣床说明书选 n=210r/min Vf=nf=210x0.6=126mm/min、VF=125mm/min fz=Vf/(nxz)=0.074mm/Z 4)基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表 3.5 Tm=(L+L1+)/Vf=(28+14)/125=0.336(min) L1+=14mm 工序 铣削 8+0.030mm 槽。 加工工件尺寸:8 +0.030mm , 长度 L=40mm 加工要求:高速钢错齿三面刃铣刀(精密级 K8)加工余量 8 用乳化液冷却 机床:X62W 1) 选择刀具:由加工尺寸公差 0-0.3 。所以铣刀精度为精密级 K8 铣刀参数:L=8mm D=63 d=22 d1=34 ro=15 ao=12an=6Z=16 2) 选择切削量 由于槽的深度为 8mm, 故一次走完,ae=8mm ap=8mm 由切削用量简明手册表 3.3 确定 f=0.15-0.3mm/r 现取 f=0.3mm/r 13 fz=0.3/16=0.018mm/z 3) 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命:根据切削用量简明手册表 3.7,得最大磨损 量为 0.5 由表 3.8 确定刀具寿命:T=100min 其中 4) 决定切削速度 Vc 和每齿进给量 Vf、由切削用量简明手册3.27 的公式 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0. 82, Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv =82.86m/min n=1000Vc/ do=100082.86/3.1463=418.87r/min 根据 X62W 型铣床说明书选 nc=375r/min 实际速度 Vc= donc/1000=74.2m/min 选 Vfc=ncf=375X0.3=112.5mm/min 根据 X62W 型铣床说明书选选 Vf=110mm/min fzc=110/37516=0.018mm/z 5) 机床功率:根据切削用量简明手册表 3.28 公式 圆周力 fc=(CFa pxffzyFaeVFZ/doaFnWF)KFC KTV=0.90 KMFC=0.94 由表 28 得 CF=30,XF=1.0,yF=0.65,UF=0.83,WF=0,qF=0.83,KFC=1.28 Fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doqFnWF)KFC=30 X 8 X 0.018 X 8/ 63 X 375 =505.6 N M=FCdo/2103=15.9NM Pc=FcVc/1000=1.18km 根据 X62W 型铣床说明书,功率足够。 6) 基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表 3.5 Tm=(L+L1+)/Vf=(40+14)/110=0.49(min) L1+=14mm 工序铣宽为 180+0.12mm 槽 加工要求:用乳化液冷却,加工工件尺寸,宽 180+0.12mm,长 L=40mm,加工余量 23mm 由于此工步的设计尺寸精度要求很高,用铣削加工很难达到尺寸精度的要求,所 以为了留给下一道公序磨削的加工余量,所以分两步走,ae=23,ap=10mm, 1) 选择刀具 铣刀参数:L=10 D=100mm d=30mm ro=15 ao=12an=6Z=24 14 2) 选择铣削用量 由于槽的宽度为 18mm, 故二次走完,ae=23mm ap=10mm 由切削用量简明手册表 3.3 确定 f=0.5mm/r 现取 f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z 3)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命:根据切削用量简明手册表 3.7,得最大磨损量 为 0.5 由表 3.8 确定刀具寿命:T=100min 其中 4)确定切削速度 Vc 和每齿进给量:决定切削速度 Vc 和每齿进给量 Vf、由切削用 量简明手册3.27 的公式 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12, Ksv=0.8,KTv=0.82, Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv =98.6m/min n=1000Vc/ do=100098.6/3.14100=314r/min 根据 X62W 型铣床说明书选 nc=300r/min 实际速度 Vc= donc/1000=94.2m/min 选 Vfc=ncf=300X0.5=150mm/min 根据 X62W 型铣床说明书选选 Vf=150mm/min fzc=150/30024=0.020mm/z 5)基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表 3.5 Tm=(L+L1+)i/Vf=(40+20)X2/150=0.8(min) L1+=20mm i=2(走两次) 工序 磨 18mm 槽, 保证尺寸 18mm 1) 选择砂轮。 见切削手册第三章中磨料选择各表,结果为 GZ46KV6P35040127 其含义为:磨轮磨料为棕刚玉,为了防止粒度过小而磨轮 堵塞,所以选用为粒度为 46#,硬度为软 2 级。 平型砂轮,其尺寸为 16640(DdH) 。 2) 切削用量的选择。砂轮转速 n 砂 =3000r/min(见机床说明书), v 砂 =2.5m/s 进给量 f=50mm/min 双单行程 f r=0.015mm 15 3) 切削工时。当加工 1 个表面时 Tm=(L+y+)i K/50=3.1min 最后,将以上各个工序切削用、工时定额的计算结果,连同其它加工数据,一起填入 机械加工工艺卡片中,见附后表。 第 3 章 钻花键槽底孔液动夹具设计 3.1 设计要求 为为了提高劳动生产率,保证加工质量,减轻劳动强度,需要设计专用夹具。下面是钻出花 键的底部夹具,此夹具将用于钻 Z525。 没有严格的技术要求,夹具,因此,应主要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度问题, 精度不是主要考虑因素。 当工件的加工中,为了确保加工的要求,首先在道具和工具,以使相对于正确位置的工件, 并且该位置是不会因外力而变化的过程中的影响。因此,在进行加工,第一名的好工件夹紧之前。 夹具组成 1,定位装置,它的作用是占据工件在夹具的正确位置。 2,夹紧装置,它的作用就是要牢牢夹紧工件夹紧,确保工件不受离开正确的位置向右曾先后 被外力(剪切力等)的过程。 3,刀或导,其作用是确定刀具相对于所述定位元件的正确位置。 如图 4 所示,原始的连接,其目的是确定在机器上的夹具的正确位置。 5,钳钳夹是机床夹具通过夹具作为一个整体连接的所有组件的基本部件,。 6,其他元件或设备指的是由于家用家具和设置的特殊需要的元件或器件。根据处理的需要, 一些夹具分度装置上设置,所述凸轮装置;方便,定位准确,往往设置了预先定位装置; 对于大型灯 具,往往设置升降组件。 以上的组件,定位元素,夹紧装置和夹具是机床夹具的基本组成部分。 16 分级机 夹具种类繁多,从不同的角度灯具的分类。 通过使用夹具的特性可分为:通用夹具,专用夹具,可调夹具,组合夹具, 装配夹具。 通过使用本机可分为:车床夹具,夹具铣,钻夹具,坐标镗床,齿轮治具,夹具数控机床, 自动机床夹具,自动线托盘等夹具。 夹具的分类及其作用: (1)按专业程度划分 1)通用夹具 通用夹具是指已经标准化的,在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如,车床上三爪卡 盘和四爪单动卡盘,铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产,常 作为机床附件提供给用户。其特点是适应性广,生产效率低,主要适用于单件、小批量的生产中。 2)专用夹具 专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑,操作迅速、方 便、省力,可以保证较高的加工精度和生产效率,但设计制造周期较长、制造费用也较高。当产品 变更时,夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。 3)通用可调夹具和成组夹具 其特点是夹具的部分元件可以更换,部分装置可以调整,以适应不同零件的加工。用于相似零 件的成组加工所用的夹具,称为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比,加工对象不很明确,适 用范围更广一些。 4)组合夹具 组合夹具是指按零件的加工要求,由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。由专 业厂家制造,其特点是灵活多变,万能性强,制造周期短、元件能反复使用,特别适用于新产品的 试制和单件小批生产。 5)随行夹具 随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。该夹具既要起到装夹工件的作用,又要与工件成为一 体沿着自动线从一个工位移到下一个工位,进行不同工序的加工。 (2)按使用的机床分类 由于各类机床自身工作特点和结构形式各不相同,对所用夹具的结构也相应地提出了不同的要 求。按所使用的机床不同,夹具又可分为:车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、 齿轮机床夹具和其他机床夹具等。 17 (3)按夹紧动力源分类 根据夹具所采用的夹紧动力源不同,可分为:手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电 动夹具、磁力夹具、真空夹具等。 夹具的作用:1缩短辅助时间,提高劳动生产率 夹具的使用一般包括两个过程:其一是夹具本身在机床上的安装和调整,这个过程主要是依靠 夹具自身的定向键、对刀块来快速实现,或者通过找正、试切等方法来实现,但速度稍慢;其二是 被加工工件在夹具中的安装,这个过程由于采用了专用的定位装置(如 V 形块等),因此能迅速实现。 2确保并稳定加 I 精度,保证产品质量 加工过程中,工件与刀具的相对位置容易得到保证,并且不受各种主观因素的影响,因而工 件的加工精度稳定可靠。 3降低对操作工人的技术要求和工人的劳动强 由于多数专用夹具的夹紧装置只需厂人操纵按钮、手柄即可实现对工件的夹紧,这在很大程度 上减少了工人找正和调整工件的时间与难度,或者根本不需要找正和调整,所以,这些专用夹具的 使用降低了对工人的技术要求并减轻了工人的劳动强度。 按夹紧的动力源可分为:手动夹具,气动夹具,液压夹具,气液增力夹具,电磁夹具以及真 空夹具等。 有两种类型的工件夹持方法: 直接在机床工作台上或面板工件装夹 工件夹紧家具 第一种方法使用夹紧效率低,一般需要在工件划线的表面上按图中,绘制的尺寸和加工表面 的位置,当所述夹具与夹紧后针头或面部对准点表。一般用于单件小批生产。大批量,用于工件的 夹具。 使用工件夹具具有以下优点: 一,确保准确,稳定的加工质量 B,缩短辅助时间,提高劳动生产率 C,扩大利用机床,实现“一机多能。 ” D,改善工人的工作条件,降低生产成本 本夹具无严格的技术要求,因此,应主要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度,精度不 是主要考虑的问题。 18 3.2 夹具设计 3.2.1 定位基准的选择 为了提高加工效率及方便加工,决定材料使用高速钢,用于对进行加工,准备采用液压 夹紧。 3.2.2 切削力及夹紧力的计算 刀具:钻头 22。 则轴向力:见工艺师手册表 28.4 F=C d f k 3.1F0zFy 式中: C =420, Z =1.0, y =0.8, f=0.35FF k =( 07.1)92()103.nHB F=420 37.35.0.1 8. N 转矩 T=C d f kT0ZTy 式中: C =0.206, Z =2.0, y =0.8TT T=0.206 )(34.170.351 8.02 MN 功率 P =mKWdV26.9470 在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=K K K K1234 式中 K 基本安全系数,1.5; K 加工性质系数,1.1;2 K 刀具钝化系数 , 1.1;3 K 断续切削系数, 1.14 则 F =KF=1.5/ )(42391.1. N 钻削时 T=17.34 N M 切向方向所受力: F =1L T2670534. 19 取 1.0f F =4416f )(6.4N F Ff1 所以,时工件不会转动,故本夹具可安全工作。 根据切削力,夹紧力的影响因素,在夹紧不利状态过程,该夹紧力的计算应该根据机械平衡 原理来设计。最后,为了确保可靠夹紧,数值乘以安全系数实际所需夹紧力。 初步确定液压缸参数 表 5-1 按负载选择工作压力 1 负载/ KN 50 工作压力 /MPa 0.81 1 .52 2 .53 3 4 45 5 表 5-2 各种机械常用的系统工作压力 1 机 床 机械类型 磨床 组合 机床 龙门 刨床 拉床 农业机械 小型工程 机械 建筑机械 液压凿岩 机 液压机 大中型挖 掘机 重型机械 起重运输 机械 工作压力 /MPa 0.82 35 28 810 1018 2032 由于钻削力为 4239N,往往要取大一些,在这取负载约为 10000N,初选液压缸的设计压力 P1=3MPa,为了满足工作这里的液压缸课选用单杆式的,并在快进时差动连接,则液压缸无杆腔与 有杆腔的等效面积 A1 与 A2 应满足 A1=2A2(即液压缸内径 D 和活塞杆直径 d 应满足:d=0.707D。 为防止切削后工件突然前冲,液压缸需保持一定的背压,暂取背压为 0.5MPa,并取液压缸机械效 率 。则液压缸上的平衡方程9.0m1212PAFAP 故液压缸无杆腔的有效面积: 2232551 .46106.410.21032 cmmb 20 液压缸直径 cmAD68.73.41 液压缸内径: 按 GB/T2348-1980,取标准值 D=80mm;因 A1=2A,故活塞杆直径 d=0.707D=56mm(标准 直径) 则液压缸有效面积为: 222 6.580(4)(4.521 cmdDAc) 2.缸体壁厚 的校核 查机械设计手册,取壁厚为 10mm。则 125.08D 根据 时; (4-2)3.08. /Dmax3p-.2 可算出缸体壁厚为: 1.25 ,满足最低速度的要求。12c2 2.活塞杆强度计算: 56mm (4-4)mF150.18374d6 式中 许用应力; (Q235 钢的抗拉强度为 375- MPa84nb 500MPa,取 400MPa,为位安全系数取 5,即活塞杆的强度适中) 3活塞杆的结构设计 活塞杆的外端头部与负载的拖动电机机构相连接,为了避免活塞杆在工作生产中偏心负 载力,适应液压缸的安装要求,提高其作用效率,应根据负载的具体情况,选择适当的活塞杆端部 结构。 4.活塞杆的密封与防尘 活塞杆的密封形式有 Y 形密封圈、U 形夹织物密封圈、O 形密封圈、V 形密封圈等 6。采用薄 钢片组合防尘圈时,防尘圈与活塞杆的配合可按 H9/f9 选取。薄钢片厚度为 0.5mm。为方便设计和 维护,本方案选择 O 型密封圈。 由上述计算易得: KW 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,决定选用液压缸 夹紧机构。 3.3 定位误差的分析 制造误差 ZZ (1)中心线对定位件中心线位置精度 . 取 .m05.3.2m04.2 (2)内外圆同轴度误差(查表 P297) .故,8.3 .mDW 142.06.05.8.04.125. 222225422 则 . 0314.0 知此方案可行。 22 3.4 钻套、衬套、钻模板设计与选用 工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套(其结构如下图所示)以减少 更换钻套的辅助时间。 为了减少辅助时间采用可换钻套,以来满足达到孔的加工的要求。 表 d D D1 H t 基本 极限 偏差 F7 基本 极限 偏差 D6 01 3 +0.010 +0.004 6 11.8 4 7 1.82.6 5 8 6 9 - 2.63 +0.016 +0.006 33.3 6 +0.016 +0.008 9 3.34 7 10 45 8 11 8 12 16 56 +0.022 +0.010 10 +0.019 +0.010 13 68 12 15 10 16 20 810 +0.028 +0.013 15 18 1012 18 +0.023 +0.012 22 12 20 25 1215 22 26 0.008 1518 +0.034 +0.016 26 30 16 28 36 1822 30 +0.028 +0.015 34 2226 +0.041 +0.020 35 +0.033 39 20 36 HT 200 0.012 23 2630 42 46 3035 48 +0.017 52 25 HT20 0 56 3542 55 59 4248 62 66 4850 +0.050 +0.025 70 +0.039 +0.020 74 30 56 67 0.040 钻模板选用固定式钻模板,用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。 3.5 确定夹具体结构和总体结构 对夹具体的设计的基本要求 (1)应该保持精度和稳定性 在夹具体表面重要的面,如安装接触位置,安装表面的刀块夹紧安装特定的,足够的精度, 之间的位置精度稳定夹具体,夹具体应该采用铸造,时效处理,退火等处理方式。 (2)应具有足够的强度和刚度 保证在加工过程中不因夹紧力,切削力等外力变形和振动是不允许的,夹具应有足够的厚度,刚度 可以适当加固。 (3)结构的方法和使用应该不错 夹较大的工件的外观,更复杂的结构,之间的相互位置精度与每个表面的要求高,所以应特 别注意结构的过程中,应处理的工件,夹具,维修方便。再满足功能性要求(刚度和强度)前提下, 应能减小体积减轻重量,结构应该简单。 (4)应便于铁屑去除 在加工过程中,该铁屑将继续在夹在积累,如果不及时清除,切削热的积累会破坏夹具定位 精度,铁屑投掷可能绕组定位元件,也会破坏的定位精度,甚至发生事故。因此,在这个过程中的 铁屑不多,可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的铁屑空间:对切削过程中产生更多的, 一般应在夹具体上面。 (5)安装应牢固、可靠 24 夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心,夹具 应尽可能低,支撑面积应足够大,以安装精度要高,以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中 空的,识别特定的文件夹结构,然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。 加工过程中,夹具必承受大的夹紧力切削力,产生冲击和振动,夹具的形状,取决于夹具布 局和夹具和连接,在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落 在夹具,积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠,所以夹具设计,必须考虑结构应便于铁屑。此外, 夹点技术,经济的具体结构和操作、安装方便等特点,在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形 成的有一部分会落在夹具,切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠,所以夹具设计,必须考虑 结构应便排出铁屑。 3.6 夹具设计及操作的简要说明 由于是大批大量生产,主要考虑提高劳动生产率。因此设计时,需要更换零件加工时速度要 求快。本夹具设计,用移动夹紧的大平面定
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