车床C6140A拨叉机械加工工艺及(一道工序)夹具设计-类似后托架
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大连理工大学网络教育学院毕业论文(设计)模板 网络教育学院本 科 生 毕 业 论 文(设 计) 此文档供所有人共享,这个老师指导作弊 题 目:车床C6140A拨叉机械加工工艺及(一道工序)夹具设计 学习中心: 层 次:专 业:年 级:学 号:学 生:指导教师:完成日期:II车床C6140A拨叉机械加工工艺及(一道工序)夹具设计内容摘要在机械制造批量生产中根据加工工件的工艺要求,合理地使用夹具是充分发挥通用机床的作用、保证产品质量、缩短辅助时间、提高劳动生产率、降低生产成本、减轻劳动强度的重要手段。同时,使用夹具还有助于工人掌握复杂或精密零件的加工质量及解决较为复杂的工艺问题等,因此,机床夹具在机械制造行业中占有十分重要的地位。本论文应用本专业所学课程的理论和实际知识进行一次夹具设计工作的实际训练,本设计的内容是以大连机床集团设计生产的C620普通车床为设计原型,经过学习和钻研,对C620普通车床的机械加工工艺方案的分析和设计。关键词:机械加工;工艺;切削;夹具设计;工时目 录内容摘要I引 言11 概述22 设计任务说明32.1 零件的作用32.2 零件的工艺分析3(二)、零件的工艺分析:33 工艺路线的制定43.1 工艺路线的拟订43.2 确定毛坯的制造形式263.3 基准的选择273.4 具体分析283.5 工艺路线的拟订283.6 工艺卡的填写293.7 有效功率的计算294 夹具的设计304.1 工序夹具的确定304.2 夹具设计有关计算314.3 夹具装配324.4 夹具经济性分析32结论34参考文献35引 言本次设计的题目是“车床拨叉机械加工工艺及钻孔夹具设计”。这个题目是传统的机械设计课题,在做这个设计题目过程中,涉及了很多工艺规程设计方面的知识。本次的设计任务是:制定一给定的零件(车床拨叉)的机械加工工艺及就加工该零件的某一道工序(钻孔)的夹具设计。设计内容包括:毛坯零件综合图一张; 夹具装配图1张; 夹具体图1张; 工序卡的编订、 绘制; 论文1份;1 概述本次设计任务需完成毛坯选择、编排加工工艺、工装夹具设计、撰写产品说明书,以及图纸绘制等工作,图纸说明如下:1毛坯零件综合图1张2夹具装配图 1张3说明书1份2 设计任务说明2.1 零件的作用机械制造工艺学课程设计,是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程,经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节;在老师的指导下,要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程,并且独立完成的一项工程基本训练。同时,也为以后搞好毕业设计打下良好基础。通过课程设计达到以下目的:1、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识,正确地解决一个零件在加工中的定位,夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法,培养学生分析问题和解决问题的能力。2、通过对零件某道工序的夹具设计,学会工艺装备设计的一般方法。通过学生亲手设计夹具(或量具)的训练,提高结构设计的能力。3、课程设计过程也是理论联系实际的过程,并学会使用手册、查询相关资料等,增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。2.2 零件的工艺分析题目给定的零件是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。(二)、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。3 工艺路线的制定3.1 工艺路线的拟订 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”3.2 确定毛坯的制造形式1)毛坯的选择由于零件是中批生产,故优先考虑锻、铸件,可提高生产率,降低成本,又考虑到零件的力学性能、形状及大小,故采用铸件。2)毛坯余量和加工余量的确定加工余量的大小不仅直接影响毛坯尺寸,而且影响到工艺装备(如锻模、夹具等)的尺寸,设备的调整,切削用量的选择,材料消耗工艺定额和加工工时定额等。如果余量留大了,既浪费材料又浪费工时、工具和动力;如果留小了,由于加工过程中的应力变形和热变形等影响,可能会由于余量不足而导致工件报废,因此,在设计工艺规程时确定合理的加工余量是十分重要的。机械加工中毛坯尺寸与其零件尺寸之差,称为毛坯余量,加工余量的大小,取决于各加工过程中各个工序应切除的金属层总和,以及毛坯尺寸与规定的公称尺寸间的偏差值。毛坯余量的确定:根据毛坯的铸造精度,铸件最大尺寸,该面的公称尺寸,及该面在砂箱中所处的位置,可由金属机械加工工艺人员手册中查出。但在本次设计中,毛坯余量由各工序切削余量计算出。每道工序中切去金属的厚度就是该道工序的加工余量。加工余量的确定可由机械加工余量手册中查出,其选用原则为:a. 应有充分的加工余量,加工余量应能保证得到图纸上所规定的表面粗糙度及精度;b. 决定加工余量时应考虑到零件的热处理时引起的变形,否则可能产生废品;c. 决定加工余量时应考虑到所采用的加工方法和设备,以及加工过程中零件可能发生的变形;d. 决定加工余量时应考虑到被加工零件的大小,零件越大,则加工余量也越大,因为零件的尺寸增大后,由切削力,内应力等引起的变形的可能性也增加;e. 在考虑上述各项后,尽量采用最小的加工余量,以求缩短加工时间,并降低零件的制造费用。加工余量应包括:a. 上工序的表面粗糙度(Ra)b. 上工序的表面破坏层(Da)c. 上工序的尺寸公差(Ta)d. 需要单独考虑的误差(a)e. 本工序的安装误差(b)实际生产中的加工余量,很少采用计算法,而大多是由工厂经验估计和查阅一般的机械加工手册决定,而本工艺规程加工余量的制定则参照机械加工余量手册而定。在本工艺规程中,铸件采用机器造型,木模,精度等级选7级,查表12-2表12-3得:毛坯件侧面、顶面的加工余量为4,而底面有4高的一个台阶面,考虑铸造方便,故其底面余量取大一些,使其表面为一平面,底面加工余量为8;孔均为钻出。绘制零件毛坯综合图零件毛坯综合图详细见图纸。3.3 基准的选择1.粗基准的选择: 1) 保证工件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则:被加工零件上如有不加工表面应选不加工表面作粗基准,这样可以保证不加工表面对于加工表面具有较为精确的相对位置关系。 2) 合理分配加工余量的原则:从保证重要表面加工余量均匀考虑,应选择重要表面作粗基准。 3) 便于装夹的原则:为使工件定位稳定,夹紧可靠,要求所选用的粗基准尽可能平整、光洁、不允许有锻造飞边、锻造浇冒口切痕或其它缺陷,并有足够的支撑面积。 4) 粗基准不得重复使用的原则: 在同一尺寸方向上粗基准只允许使用一次。 2.精基准的选择原则: 1) 基准重合原则 应尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准,这样可以避免由于基准不重合引起的定位误差。 2) 统一基准原则 应尽可能选择用同一组精基准加工工件上尽可能多的加工表面,以保证各加工表面之间的相对位置关系。 3) 互为基准原则 当工件上两个加工表面之间位置精度要求比较高时,可以采用两个加工表面互为基准反复加工的方法。 4) 自为基准原则 一些表面的精加工工序,要求加工余量小而均匀,常以加工表面自身为基准。3.4 具体分析1 零件作用:本零件作为拨叉用。2 零件材料:本零件材料为HT20-40。3 零件热处理要求:由于本零件为铸件,需要进行时效处理。4 零件技术要求: 本零件需加工的表面为:A面、C面、F面、D面、E面、L孔、B孔、G孔、H孔。其中L孔,B孔不但本身尺寸精度、表面粗糙度有较高要求,而且位置精度也有一定要求。(详细见工件零件图)5 零件结构特点:对称性较好。6 加工出该工件所用的加工方法主要有:铣削加工,钻、锪、扩、铰削加工。7 零件设计基准:分析得知,其设计基准是 面、 面。3.5 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=145MPa。铸造。加工要求:粗、半精车A面并保证28mm的工序尺寸,Ra=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/.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1.28kmv=1.15 kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.04 kBV=0.81Vc =158/( 600.220.150.53 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=02、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)实际切削速度V=57.1m/min4) 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/minn=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。(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160245HBS2.80.641min3.4kw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61.8N.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/1000vfzZ式中: Zb 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)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:28mm1. 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/r3) 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/zVc=(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=0.79Vc=(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/minVc=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/z5) 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 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/z6) 基本工时根据 切削用量简明手册表3.5Tm=(L+L1+)/Vf=(28+14)/80=0.525(min) L1+=14mm2. 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,0.63)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/minVf=nf=210x0.6=126mm/min、VF=125mm/min fz=Vf/(nxz)=0.074mm/Z4)基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表3.5Tm=(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:X62W1) 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=15ao=12an=6Z=162) 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 fz=0.3/16=0.018mm/z3) 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/minn=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/minfzc=110/37516=0.018mm/z5) 机床功率:根据切削用量简明手册表3.28 公式 圆周力 fc=(CFapxffzyFaeVFZ/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3.5Tm=(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=15ao=12an=6Z=242) 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/z3)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/minn=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/minfzc=150/30024=0.020mm/z5)基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表3.5Tm=(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 fr=0.015mm3) 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。3.6 工艺卡的填写在拟定工艺路线时,必须同时确定各工序所采用的机床、刀具、辅助设备及工艺装备,切削用量的选择和生产节拍的符合设计。机床和工装的选择应尽量做到合理,经济,使之与被加工零件的生产类型,加工精度和零件的形状尺寸相适应。一、机床的选择二、刀具的选择三、夹具的选择四、量具的选择五、加工面尺寸的确定六、毛坯余量及加工余量的确定(一)、毛坯余量的确定(二)、加工余量的确定七、切削用量的确定3.7 有效功率的计算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 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 4 夹具的设计为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动成本,需要设计专用夹具。本文仅针对工序的夹具进行设计。4.1 工序夹具的确定夹具是根据机床的工艺和结构方案的具体要求而专门设计的,它是用于实现被加工零件的准确定位、夹压、刀具的导向,以及装卸工件时的限位等作用的。组合机床的工作常常是多刀、多面和多工序同时加工,会产生很大的切削力和振动,因此组合机床佳句必须具有很好的刚性和足够的夹压力,以保证在整个加工过程中工件不产生任何位移。同时,也不应该对工件产生不容许的变形,组合机床的夹具是保证加工精度(尺寸精度、几何精度和位置精度等)的关键部件,其设计、制造和调整都必须有严格的要求,使其能持久的保持精度。此外,组合机床夹具应便于实现定位和夹压的自动化,并有动作完成的检查信号,保证切屑从加工空间自动排出,便于观察和检查,以及再不从机床上拆除夹具的情况下,能够更换易损件和维护调整。在组合机床上加工时,必须使被加工零件对刀具及其导向保持正确的相对位置。这是靠夹具的定位支承系统来实现的,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重量和夹紧力,有时还需承受切削力。定位支承系统主要由定位支承、辅助支承和一些限位元件组成,定位支承是指在加工过程中维持被加工零件的一定位置的元件。辅助支承是仅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。由于支承元件直接与被加工零件相接触,因此其尺寸、结构、精度和布置都直接影响被加工零件的精度,其设计应注意以下问题:合理布置定位支承元件,力求使其组成较大的定位支承平面,最好使夹紧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压紧力的作用线,并应使夹压力的各力中心处于定位支承平面内。提高刚度,减小定位支承系统的变形,应力求使定位元件(定位销)不受力。提高定位支承系统的精度及其元件的耐磨性,一边长期保持夹具的定位精度。可靠的排出定位支承部件的切屑,使切屑不堵塞和粘附在支承定位系统上,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切屑落到定位支承系统上,当切屑有可能落在其上,必须采取有效的排屑和清理措施。夹具体的设计:夹具体是夹具的最大和最复杂的元件,而且也是承受符合最大的元件。在它上面安装定位元件、夹紧元件,对刀元件和导向元件,及其它的一切元件和机构并通过它将夹具安装在机床上。工件的加工精度与夹具体本身的精度有很大关系,而且在加工过程中产生的切削力,惯性力等及工件的自重作用在夹具体上,都可能影响工件的加工精度。因此,设计夹具体应考虑以下问题:1) 有适当的精度和尺寸稳定性,特别是位置精度直接影响工件在加工过程中产生的误差。2) 夹具体要有足够的强度和刚度,使夹具体能承受在加工过程中产生的作用力而不止变形和发生振动。3) 夹具体的机构要紧凑形状要简单,同时要有足够的空间位置,保证夹具的其它元件和机构安装方便,更换易损元件容易以及装卸工件方便。4) 夹具体的结构工艺性要好以便于制造,并注意消除内应力避免变形。5) 夹具体的中心要低,安装在机床上能稳固和安全,为了安装后得到稳定,底面的中部一般都挖空,同时应根据机床连接部分的机构形状来确定夹具体连接部分的形状和结构。6) 在满足刚度和强度的前提下,夹具体应尽量轻,不重要的部位,可以挖空以减轻重量,便于装卸。7) 夹具体采用铸造件,由于铸造可得到各种复杂的外形,刚性好还能吸振,但需进行时效处理以消除内应力。4.2 夹具设计有关计算1)进给量:该工序就是通过一次走刀,完成花键槽的拉削加工。由于加工方法的特殊性,刀具选择的特殊性,被吃刀量暂不用选择。只要选择合适的切削速度和进给量就可以。根据机床刚度和刀具尺寸,此工序需要一次走刀,完成要求的机械加工要求。加工总深度为Z=76mm。总走刀次数为1次。2)切屑速度: 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/1000vfzZ式中: Zb 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) 。3)切削力及夹紧力的计算刀具:花键拉刀。切削力:由于本工序拉刀由上至下垂直向下拉,切削力方向也是由上向下,只要底面三个支承钉能够保证强度,刚度。就能精确加工。保证加工精度。而支承钉能够保证。所以此处不用算切削力。由于切削力和夹紧力的方向垂直。平面定位。Fj=KFL(H+L)=2.5*250*24/46+24=214N夹紧力的计算:由于切削力和夹紧力的方向一致。所以夹紧力定位较小夹紧力来防止工件在加工过程中产生振动和转动。4.3 夹具装配第三道工序,采用精基准。由毛坯零件图可知,底面的精度较高,采用D面作为第一定位基准面,然后以A面为第二基准面C1面为第三定位面加工。D面限制了3个自由度,A面限制了2个自由度,C1面限制了1个自由度,符合六点定位原理。4.4 夹具经济性分析定位元件的选择有4条原则:定位元件要有较高的精度;定位元件要有较高的耐磨性;定位元件要有足够的刚度和硬度;定位元件要有良好的工艺性。对于本工序而言,定位销可设计为固定销,这样定位方便稳定,装置不复杂,直接将定位销打入孔中即可,当定位销时间长了有磨损时,可以直接换掉即可。结论本次课程设计主要经历了两个阶段:第一阶段是机械加工工艺规程设计,第二阶段是专用夹具设计。第一阶段我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识;夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。通过此次设计,使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。总的来说,这次设计,使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力,为以后的设计工作打下了较好的基础。由于能力所限,设计中还有许多不足之处,恳请各位老师、同学们批评指正!参考文献1朱军.190型活塞机械加工工艺的研究J.武汉船舶职业技术学院学报.2012(01)2陈善平.零件的半圆孔直径的精密检测方法探讨J.企业科技与发展.2012(09)3王丽莉.幅相一致性发射阵研究J.科技创新与生产力.2012(05)4杜晓林,王芳.UP10变频器在煤矿皮带输送机上的应用J.科技创新与生产力.2012(05)5编辑部.科技之窗J.科技创新与生产力.2012(05)6王维.论薄壁零件夹具设计及加工J.现代阅读(教育版).2012(05)7周静,周琳.内孔倒角检测量具设计J.科技创新导报.2012(16)8吴小邦.机床夹具结构设计及方案构思原则J.制造技术与机床.2012(06)9易亚星,安郁虹,李忠科,邓方林.同轴度测量的原理与方法J.仪器仪表学报.2002(S1)21
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