杠杆(CA1340自动车床)(三) 加工工艺及钻Φ6孔夹具设计[含CAD图纸和文档打包一起]
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CA1340杠杆夹具设计目 录 序言 2 一、零件的分析 3 (一)零件的作用 3 (二)零件的分析 3二、工艺规程设计 4 (一)确定毛坯的制造形式 4 (二)基面的选择 4 (三)制定工艺路线 5 (四) 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 8 (五)确定切削用量及基本时 11三、夹具设计 25(一)问题的提出 25(二)夹具设计 25 四、参考文献 26序言 机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们大学生活中占有重要的地位。 就我个人而言,我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练,从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力,为今后参加祖国的建设打下一个良好的基础。由于能所限,设计尚有许多不足之处,恳请各位老师给予指教。 一、零件的分析(一)零件的作用题目所给的零件是CA1340自动车床上的杠杆(见附图),它位于自动车床的自动机构中,与灵活器配合使用,起制动的作用。(二)零件的工艺分析杠杆共有三组加工表面,它们之间有一定的位置要求,现分述如下:1、以6H7mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括:两个6H7mm的孔,粗糙度为Ra1.6;尺寸为20mm且与两个孔6H7mm相垂直的四个平面,粗糙度为Ra6.3。其中,主要加工表面为两个6H7mm的孔。2、以20H7mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括:一个20H7mm的孔及其倒角,粗糙度为Ra1.6;两个与20H7mm孔垂直的平面,粗糙度为Ra3.2;一个中心轴线与20H7mm孔中心轴线平行且相距8mm的圆弧油槽;还有一个与20H7mm孔垂直的油孔4mm,并锪沉头孔。其中,20H7mm孔及两端面为主要加工面。3、以8H7mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括:两个8H7mm的孔,Ra1.6;一个槽和一个M4mm的螺纹孔。其中,主要加工表面为8H7mm孔。 这三组加工表面之间有一定的位置要求,主要是:(1)6H7mm孔与20H7mm孔具有平行度,公差为0.06mm。(2)8H7mm孔与6H7mm孔具有平行度,公差为0.08mm。由以上分析可知,对于这三组加工表面而言,可以先加工一面一孔,以它们为精准加工其它表面,并且可以保证加工面之间的位置精度要求。另外,该零件结构简单,工艺性好。 二 、工艺规程设计(一)确定毛坯的制造形式零件的材料为球墨铸铁QT45-5。考虑到零件结构简单,工艺性好,在工作过程中受力不大及没有经常承受交变载荷,因此,应该选用铸件。由于零件年产量为4000件,以达到大批生产的水平,而且零件的轮廓尺寸不大,重量在12kg以下,故可采用机械造型中的金属模铸造。这从提高生产率,保证加工精度上考虑,也是应该的。(二)基面的选择 基面的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,更有甚者,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。按照有关粗基准原则,应以32mm外圆柱面为粗基准面(两个短V形块定位),限制4个自由度,用不加工面(挡销定位,见夹具装配图)限制一个移动的自由度,再用8H7mm孔的外圆面(支撑钉定位)限定一个转动的自由度,达到完全定位。 (2)精基准的选择。精基准选择的原则有:基准重合原则、基准统一原则、互为基准原则和自为基准原则。在选择时,主要应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,此处不再重复。(三)制定工艺路线制定工艺路线的出发点,应该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。在生产纲领已确定为大批生产的条件下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工作集中来提高生产率。除此以外,还应当考虑经济效率,以便使生产成本尽量下降。1、工艺路线方案一1铣端面粗铣、半精铣、精铣20H7mm孔的两端面2扩孔扩20H7mm孔3插油槽插R3mm圆弧油槽4铰孔,锪倒角粗铰、精铰20H7mm孔,锪20H7mm孔两端倒角5铣端面粗铣、半精铣6H7mm孔的四个端面6钻、铰孔钻、粗铰、精铰6H7mm两孔7钻、铰孔钻、粗铰、精铰8H7mm两孔8钻孔、锪沉头孔钻4油孔、锪8圆锥沉头孔9钻孔、攻螺纹钻M4螺纹底孔、攻M4螺纹孔10铣槽粗铣、半精铣槽11去毛刺去毛刺12清洗清洗13终检终检2、工艺方案二工序1 粗铣、半精铣、精铣20H7mm孔端面A。工序2 粗铣、半精铣、精铣6H7mm孔的四个端面及20H7mm孔的B端面。工序3 钻R3mm圆弧油槽。工序4 同时钻6H7mm,8H7mm两孔和扩20H7mm孔。工序5 粗铰6H7mm,8H7mm,20H7mm三孔。工序6 精铰6H7mm,8H7mm,20H7mm三孔。工序7 锪20H7mm孔两端倒角。工序8 钻4mm油孔,锪8mm沉头孔。工序9 钻M4mm螺纹底孔。工序10 攻M4mm螺纹孔。工序11 粗铣、精铣槽。工序12 终检。3、工艺方案的比较与分析 上述两个方案的特点在于:方案一与方案二在12两道工序相同,只是方案一先加工油槽,然后用它可以限制一个转动的自由度。另外,精铰孔置于最后加工。而方案二却不同,精铰孔置于粗铰孔之后,可以用它作为精准来加工其它表面,提高精度要求,但从两方案比较可以看出,它们在位置精度上的要求仍不易保证,并且在一道工序中同时钻几个孔,只能选用专门设计的组合机床(但在成批生产时,在能保证加工精度的情况下,应尽量不选用专用组合机床)加工,这样便增加了加工设备的要求,经济花费会相应提高,因此,综合以上两个方案及零件的技术要求,可以先加工20H7mm孔的两端面,以它为精基准面,32mm外圆面及R10mm圆弧面辅助定位来插R3mm的圆弧油槽(精度要求可以不考虑),扩、铰20H7mm的孔,然后再以20H7mm孔端面及其孔为精基准面,R10mm圆弧面辅助定位来加工6H7mm,8H7mm孔及部分端面和槽,这样基准重合与统一,不仅可以保证尺寸精度,还可以保证位置精度。而油孔及螺纹孔,它们的精度要求不高,可以放于最后加工,仍以20H7mm孔端面及其孔与6H7(8H7)mm孔定位。由于加工过程中夹紧也比较方便,于是,最后的加工路线确定如下:1铣端面粗铣、半精铣、精铣20H7mm孔的两端面2扩孔扩20H7mm孔3插油槽插R3mm圆弧油槽4铰孔,锪倒角粗铰、精铰20H7mm孔,锪20H7mm孔两端倒角5铣端面粗铣、半精铣6H7mm孔的四个端面6钻、铰孔钻、粗铰、精铰6H7mm两孔7钻、铰孔钻、粗铰、精铰8H7mm两孔8钻孔、锪沉头孔钻4油孔、锪8圆锥沉头孔9钻孔、攻螺纹钻M4螺纹底孔、攻M4螺纹孔10铣槽粗铣、半精铣槽11去毛刺去毛刺12清洗清洗13终检终检(四) 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“C1340半自动车床杠杆”零件材料为QT45-5,生产类型为大批生产,采用机器造型,金属模铸造毛坯.根据上述原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:1.20孔外端面的加工余量(加工余量的计算成本长度为) 加工余量计算表如下: 工序加工尺寸及公差铸件毛坯(20二端面尺寸)粗铣二端面半精铣床两端面精铣床两端面加工前尺寸最大918381最小8782.480.81加工后尺寸最大91838180最小8782.780.8179.8加工余量(单边)4.5最大4.151.090.6最小20.70.41加工公差(单边) -0.312-0.1912-0.212(1)按照金属机械加工工艺人员手册表12-2,取毛坯的单边加工余量Z=4.5mm,铸件尺寸精度等级为5,固偏差为1。(2)精铣余量:单边为0.5,精铣偏差即零件偏差.(3)半精铣余量:单边为Z=1mm,(见简明机械加工工艺手册表1-22),加工精度等级为IT11,所以本工序加工偏差为(入体方向)(4)粗铣加工余量:分两次走刀,单边加工余量为Z=3mm, (简明机械加工工艺手册表1-22),加工精度等级为IT12,所以加工偏差为(入体方向)2.6二孔外端面的加工余量(1) 按照金属机械加工工艺人员手册表12-2,取毛坯的单边加工余量Z=3.5mm,铸件尺寸精度等级为5,固偏差为0.5。(2)半精铣加工余量:单边为Z=0.7mm见简明机械加工工艺手册表1-22),加工精度等级为IT11,即本工序加工偏差为(3)粗铣加工余量: 单边为=3.5-0.7=2.8mm,分两次走刀,固每次加工余量为Z=/2=1.4mm,加工精度等级为IT12,所以加工偏差为 加工余量计算表(零件尺寸)工序 加工余量(单边) 工序尺寸半精铣 0.7mm mm粗铣(两次) 2.8mm mm毛坯 3.5mm mm3. 6二孔加工余量,两内孔精度要求为IT7级,参照金属机械加工工艺人员手册表13-14,确定工序尺寸及余量为钻孔: 5.8mm粗铰: 5.95mm Z=0.15mm精铰: mm Z=0.05mm4. 8孔的加工余量,孔的精度要求为IT7,金属机械加工工艺人员手册表13-14,确定工序尺寸及余量为钻孔: 7.8mm粗铰: 7.96mm Z=0.16mm精铰: mm Z=0.04mm5. 20孔的加工余量,孔的精度要求为IT7,金属机械加工工艺人员手册表13-14,确定工序尺寸及余量为毛坯孔: 18mm扩孔: 19.8mm Z=1.8mm粗铰: 19.94mm Z=0.14mm精铰: mm Z=0.05mm6. 槽的加工余量,参照金属机械加工工艺人员手册表13-14,确定工序尺寸及余量为粗铣 : 6mm半精铣 8mm Z=2mm(5) 确定切削用量及基本时 工序1 粗铣、半精铣、精铣20H7mm孔的两端面。 1粗铣20H7mm孔的两端面 零件材料为球墨铸铁QT45-5,故可用高速钢直齿三面刃圆盘铣刀。查简明机械加工工艺手册(简称简明手册)表11-21和表12-22,取铣刀直径d=125mm,粗齿,z=20齿。 由于粗铣加工单边余量为3mm,小于5mm,故铣削宽度=3mm。查机械加工工艺人员手册(简称工艺手册)表11-69可知, =0.060.12mm/z, 取=0.1 mm/齿。查工艺手册表14-77,取u=38m/min则: =1000u/d=96(r/min)根据机床使用说明书,查表3.29,取主轴实际转速=100r/min,则实际切削速度 =d/1000=39.27(r/min)当=100r/min时,刀具每分钟进给量应为= Z=0.120100=200(mm/min)查机床说明书,取实际进给速度=205mm/min,则实际进给量 = /Z=0.1025(mm/Z)切削工时:查工艺手册表15-14,切入长度L1=1.7mm,超出长度L2=3 mm。于是行程长度为L0L1L2,则机动工时为Tm= (L0L1L2)/=(321.73)/205=0.18(min) 2 半精铣20H7mm孔的端面 选用高速钢直齿三面刃圆盘铣刀,细齿,d=125mm,z=20齿。 由于加工余量1mm,经查手册,只需一次半精铣,故铣削宽度=1mm 查工艺手册表14-69,f=0.060.12mm/齿,取f=0.08mm/z 查工艺手册表14-77,取U=45m/min,则 =1000u/d=114.6(r/min) 根据机床使用说明书,查表3.29,取主轴转速=125r/min,则实际切削速度 Uc=d/1000=49(m/min)当=125r/min时,工作合每分钟进给量为 =fz=1=0.0820125=200(mm/min) 查机床使用说明书,取刀具实际进给速度为=205 mm/min,则实际进给量为 f= /z=205/(20125)=0.082(mm/z)切削工时:由粗铣加工可知,刀具行程为L0L1L2,则机动工时 = (L0L1L2)/=(32+1.7+3)/205=0.18(min)3.精铣20H7mm孔的端面选用高速钢直齿三面刃圆盘铣刀,细齿,d=125mm,z=20齿。由于加工余量为0.5mm,只需一次精铣,故铣削宽度=0.5mm。查工艺手册表14-69,f=0.060.12mm/齿,取f=0.06mm/齿。查工艺手册表14-77,取切削速度U=54m/min,则 =1000U/d=137(r/min)按机床使用说明书,取主轴转速=125r/min,则实际切削速度 Uc=d/1000=49(m/min)当=125r/min时,刀具每分钟进给量为 =fz=0.0620125=150(mm/min)查机床说明书,取实际进给速度为=166 mm/min,则进给量为 f= / z=166/(20125)=0.066(mm/z)切削工时:由工步1可知,刀具行程为L0L1L2,则机动工时= (L0L1L2)/=0.22(min)工序2扩孔扩20H7mm孔 扩孔刀具:根据参照参考文献3表4.331选择硬质合金锥柄麻花扩孔钻头。片型号:E403因钻孔时先采取的是先钻到孔再扩到,所以,切削深度:进给量:根据参考文献3表2.452,取。切削速度:参照参考文献3表2.453,取。机床主轴转速:按照参考文献3表3.131,取所以实际切削速度:切削工时被切削层长度:刀具切入长度有:刀具切出长度: ,取走刀次数为1机动时间:工序3:插R3mm圆弧油槽机床:插床B5020。刀具:查参考文献9表1.3-1,选择插刀类型为矩形花键插刀第三型号,该刀具特点:插削长度大于30mm,同时加工齿数不小于5。材料:W18Cr4V做插刀材料,柄部采用40Cr材料(具体刀具设计见插刀设计)。插削过程中,刀具进给方向和插削方向一致,插刀各齿齿升量详见插刀设计,插削的进给量即为单面的齿升量。查参考文献5表2.4-118和2.4-119,确定插削速度=0.1160.08,取。插削工件长度:;插刀长度:(见插刀设计);插刀切出长度=510mm,取。走刀次数一次。根据以上数据代入公式(计算公式由参考文献5表2.5-20获得),得机动时间工序4: 4铰孔,锪倒角粗铰、精铰20H7mm孔,锪20H7mm孔两端倒角1.选用硬质合金铰刀,d=19.94mm。单边切削深度a=Z/2=0.14/2=0.07mm。查工艺手册表14-60,f=12mm/r,按机床使用说明书取f=1mm/r.查工艺手册表14-60,取U=45m/min,则 n=1000u/d=100045/(19.94)=718(r/min)按机床使用说明书取n=680r/min,所以实际切削速度为: U=d n/1000=19.94680/1000=42.60(m/min)切削工时:查工艺手册得L1=1.10mm,L2=22mm,则粗铰19.94mm孔的机动工时为:T=(L+L1+L2)/f n=(80+1.10+22)/(1680)=0.152(min)2.精铰20H7mm的孔,选用硬质合金铰刀,d=20H7mm。单边切削深度a=z/2=0.06/2=0.03mm。查工艺手册表14-60,按机床使用说明书取f=1mm/r.查工艺手册表14-60,取U=60m/min,则 n=1000u/d=100060/(20)=954.9(r/min)按机床使用说明书取n=960r/min,所以实际切削速度为: U=d n/1000=20960/1000=60.3(m/min)切削工时:查工艺手册得L1=1.05mm,L2=22mm,则精铰20H7mm孔的机动工时为:T=(L+L1+L2)/f n=(80+1.05+22)/(1.0960)=0.107(min)3.锪20H7mm孔两端倒角145,选用Z5125立式钻床,90锥面锪钻,d=25mm。查工艺手册表14-48,f=0.100.15mm/r,按机床试用说明书取f=0.13mm/r. 为了缩短辅助时间,取锪沉头孔的主轴转速与铰孔相同,即n=960r/min。 工序5: 粗铣,半精铣,精铣6H7mm孔的四个端面。选用机床:61W万能升降台铣床。 1粗铣6H7mm孔的四个端面 查简明手册表11-21和表12-22,选用硬质合金圆柱铣刀,取铣刀直径d=40mm,Z=6,粗齿。 由于粗铣加工单边余量为2.8mm,小于5mm,故铣削宽度=2.8mm查工艺手册表11-69可知, =0.080.12mm/z, 取=0.08 mm/齿。查简明手册表11-28,U=0.751.5m/s,取u=0.75m/s=45m/min,则 =1000u/d=100045/(40)=358.1(r/min)根据机床使用说明书,查表3.29,取主轴实际转速=380r/min,则实际切削速度 =d/1000=47.75(r/min)当=380 r/min时,刀具每分钟进给量应为= Z=0.086380=182.4(mm/min)查机床使用说明书,取实际进给速度=205mm/min,则实际进给量 = /Z=205/(6380)=0.09(mm/Z)切削工时:查工艺手册表15-14,切入长度L1=10.5mm,超出长度L2=2mm。于是行程长度为L0L1L2,则粗铣四个端面的机动工时为Tm= 4(L0L1L2)/= 4(2010.52)/205=0.64(min) 2半精铣6H7mm孔的四个端面 查简明手册表11-21和表12-22,选用硬质合金圆柱铣刀,取铣刀直径d=40mm,Z=8,细齿。 由于半精铣加工单边余量为0.7mm,故铣削宽度=0.7mm查工艺手册表11-69可知,f =1.01.6mm/r, 取f=1.0mm/r。查简明手册表11-28,U=0.751.5m/s,取u=1m/s=60m/min,则 =1000u/d=100060/(40)=477.46(r/min)根据机床使用说明书,查表3.29,取主轴实际转速=490r/min,则实际切削速度 =d/1000=61.58(r/min)当=490r/min时,刀具每分钟进给量应为= f=1.0380=490(mm/min)查机床使用说明书,取实际进给速度=510mm/min,则实际进给量 f= /=510/490=1.04(mm/r)切削工时:查工艺手册表15-14,切入长度L1=10.5mm,超出长度L2=2mm。于是行程长度为L0L1L2,则粗铣四个端面的机动工时为Tm= 4(L0L1L2)/= 4(2010.52)/510=0.26(min) 工序5:钻、粗铰、精铰6H7mm两孔。选用Z5125立式钻床。1.钻d=5.8mm两孔,选用高速钢麻花钻,d=5.8mm。单边切削深度a=d/2=5.8/2=2.9mm。查简明手册表11-10,f=0.180.22mm/r,按机床试用说明书取f=0.22mm/r.查简明手册表11-12,取U=0.2m/s=12m/min,则 n=1000u/d=100012/(5.8)=658.6(r/min)按机床使用说明书取n=680r/min,所以实际切削速度为: U=d n/1000=5.8680/1000=12.39(m/min)切削工时:查工艺手册得L1=2.4mm,L2=1.0mm,则钻5.8mm两孔的机动工时为:T=2(L+L1+L2)/f n=2(12+2.4+1.0)/(0.22680)=0.21(min)2.粗铰5.95mm的两孔,选用高速钢铰刀,d=5.95mm。单边切削深度a=z/2=0.15/2=0.075mm。查简明手册,按机床使用说明书取f=0.81mm/r.查简明手册表11-19,取U=0.173m/s=10.38m/min,则 n=1000u/d=100010.38/(5.95)=555.3(r/min)按机床使用说明书取n=545r/min,所以实际切削速度为: U=d n/1000=5.95545/1000=10.19(m/min)切削工时:查工艺手册得L1=1.075mm,L2=11mm,则粗铰6H7mm两孔的机动工时为:T=2(L+L1+L2)/f n=2(12+1.075+11)/(0.81545)=0.11(min)3.精铰6H7mm的两孔,选用高速钢铰刀,d=6H7mm。单边切削深度a=z/2=0.05/2=0.025mm。查工艺手册,按机床使用说明书取f=0.81mm/r.查简明手册表11-19,取U=0.22m/s=13.2m/min,则 n=1000u/d=100013.2/(6)=700(r/min)按机床使用说明书取n=680r/min,所以实际切削速度为: U=d n/1000=6680/1000=12.8(m/min)切削工时:查工艺手册得L1=1.025mm,L2=11mm,则精铰6H7mm两孔的机动工时为:T=2(L+L1+L2)/f n=2(12+1.025+11)/(0.81680)=0.087(min)工序6、7: 钻、粗铰、精铰6H7mm及8H7孔。选用Z5125立式钻床。1.钻d=7.8mm两孔,选用高速钢麻花钻,d=7.8mm。单边切削深度a=d/2=7.8/2=3.9mm。查简明手册表11-10,f=0.220.26mm/r,按机床试用说明书取f=0.22mm/r.查简明手册表11-12,取U=0.2m/s=12m/min,则 n=1000u/d=100012/(7.8)=489.7(r/min)按机床使用说明书取n=545r/min,所以实际切削速度为: U=d n/1000=7.8545/1000=13.36(m/min)切削工时:查工艺手册得L1=3.4mm,L2=1.0mm,则钻7.8mm两孔的机动工时为:T=2(L+L1+L2)/f n=2(11+3.4+1.0)/(0.22545)=0.27(min)2.粗铰7.96mm的两孔,选用高速钢铰刀,d=7.96mm。单边切削深度a=z/2=0.16/2=0.08mm。查简明手册,按机床试用说明书取f=0.81mm/r.查简明手册表11-19,取U=0.22m/s=13.2m/min,则 n=1000u/d=100013.2/(7.96)=527.85(r/min)按机床使用说明书取n=545r/min,所以实际切削速度为: U=d n/1000=7.96545/1000=13.63(m/min)切削工时:查工艺手册得L1=1.08mm,L2=11mm,则粗铰8H7mm两孔的机动工时为:T=2(L+L1+L2)/f n=2(11+1.08+11)/(0.81545)=0.105(min)3.精铰8H7mm的两孔,选用高速钢铰刀,d=8H7mm。单边切削深度a=z/2=0.04/2=0.02mm。查简明手册,按机床试用说明书取f=0.81mm/r.查简明手册表11-19,取U=0.278m/s=16.68m/min,则 n=1000u/d=100016.68/(8)=663.68(r/min)按机床使用说明书取n=680r/min,所以实际切削速度为: U=d n/1000=8680/1000=17.1(m/min)切削工时:查工艺手册得L1=1.02mm,L2=11mm,则精铰8H7mm两孔的机动工时为:T=2(L+L1+L2)/f n=2(11+1.02+11)/(0.81680)=0.084(min)工序8:钻4油孔、锪8圆锥沉头孔。选用Z5125立式钻床与专用夹具。1.钻4mm的油孔,选用高速钢麻花钻,d=4mm。单边切削深度a=d/2=4/2=2mm。查简明手册表11-10,f=0.080.13mm/r,按机床试用说明书取f=0.13mm/r.查简明手册表11-12,取U=0.2m/s=12m/min,则 n=1000u/d=100012/(4)=954.9(r/min)按机床使用说明书取n=960r/min,所以实际切削速度为: U=d n/1000=4960/1000=12.06(m/min)切削工时:查工艺手册得L1=2mm,L2=1.0mm,则钻4mm孔的机动工时为:T=(L+L1+L2)/f n=(7+2+1.0)/(0.13960)=0.08(min)2.锪8mm圆锥沉头孔,选用锥面锪钻,d=10mm。查工艺手册表14-48,f=0.100.15mm/r,按机床试用说明书取f=0.13mm/r.为了缩短辅助时间,取锪沉头孔的主轴转速与钻孔相同,即n=960r/min。工序9:钻M4mm螺纹底孔,攻M4mm螺纹孔。选用Z5125立式钻床与专用夹具。1.钻M4mm的螺纹底孔3mm,选用高速钢麻花钻,d=3mm。单边切削深度a=d/2=3/2=1.5mm。查简明手册表11-10,f=0.080.13mm/r,按机床试用说明书取f=0.1mm/r.查简明手册表11-12,取U=0.15m/s=9m/min,则 n=1000u/d=10009/(3)=955(r/min)按机床使用说明书取n=960r/min,所以实际切削速度为: U=d n/1000=3960/1000=9.05(m/min)切削工时:查工艺手册得L1=2mm,L2=1.0mm,则钻4mm孔的机动工时为:T=(L+L1+L2)/f n=(7+2+1.0)/(0.1960)=0.09(min)2.攻M4mm的螺纹底孔。 查工艺手册表11-49,选用M4丝锥,螺距P=0.7mm,则进给量f=0.7mm/r。查工艺手册表11-94,取U=6.8m/min,则 n=1000u/d=10006.8/(4)=541(r/min)按机床使用说明书取n=490r/min,所以实际切削速度为: U=d n/1000=4490/1000=6.16(m/min)切削工时:查工艺手册得L1=2mm,L2=1.4mm,则攻M4mm螺纹孔的机动工时为:T=(L+L1+L2)/f n=(6+2+1.4)/(0.7490)=0.055(min)工序10: 粗铣,半精铣槽。选用机床:61W万能升降台铣床。 1粗铣槽,选用高速钢直齿三面刃铣刀,直径d=100mm,宽度为7mm,Z=20,粗齿。查工艺手册表11-69可知, =0.060.12mm/z, 取=0.08mm/齿。查工艺手册表14-77,取u=38m/min则: =1000u/d=100038/(100)=120.9(r/min)根据机床使用说明书,查表3.29,取主轴实际转速=125r/min,则实际切削速度 =d/1000=(100125)/1000=39.27(r/min)当=125r/min时,每分钟进给量应为= Z=0.0820125=200(mm/min)查机床说明书,取实际进给速度=205mm/min,则实际进给量 = /Z=205/(20125)=0.082(mm/Z)切削工时:查工艺手册表15-14,切入长度L1=37.4mm,超出长度L2=3.0 mm。于是行程长度为L0L1L2,则机动工时为Tm= (L0L1L2)/=(22.8837.43.0)/205=0.31(min) 2 半精铣槽,选用高速钢直齿三面刃铣刀,直径d=100mm,宽度为8mm,Z=20,细齿。 精铣的单边切削宽度a=0.5mm. 查工艺手册表14-69,f=0.060.12mm/齿,取f=0.06mm/z 查工艺手册表14-77,取U=45m/min,则 =1000U/d=100045/(100)=143(r/min) 根据机床使用说明书,查表3.29,取主轴转速=125r/min,则实际切削速度 Uc=d/1000=39(m/min)当=125r/min时,工作合每分钟进给量为 =fz=1=0.0612520=150(mm/min) 查机床使用说明书,取刀具实际进给速度为=166 mm/min,则实际进给量为 f= /z=166/(20125)=0.0664(mm/z)切削工时:由粗铣加工可知,刀具行程为L0L1L2,则机动工时 = L0L1L2/=(22.8+37.4+3.0)/166=0.39(min)第2章 钻6孔工序的夹具设计2.1设计要求为了提高劳动生产,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。本夹具将用于Z5125型钻床。成批生产,任务为设计一钻6孔。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。2.2夹具设计2.2.1 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,准备采用手动夹紧。由零件图可知:进行加工前,底面进行了粗、精铣加工,进行了粗、精加工。因此,定位、夹紧方案有:方案:选底面平面、和侧面和心轴定位夹紧方式用操作简单,通用性较强的螺旋压块来夹紧。为了使定位误差达到要求的范围之内,这种定位在结构上简单易操作。2.2.2 切削力及夹紧力的计算钻该孔时选用:钻床Z525,刀具用高速钢刀具。由参考文献5查表可得:切削力公式: 式中 D=6mm 查表得: 其中: 即:实际所需夹紧力:由参考文献5表得: 有:安全系数K可按下式计算有:式中:为各种因素的安全系数,见参考文献5表 可得: 所以 根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况,找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态,按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠,再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值,即: 安全系数K可按下式计算: 式中:为各种因素的安全系数,查参考文献5121可知其公式参数: 由此可得: 所以 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,决定选用手动螺旋夹紧机构。夹紧力的确定夹紧力方向的确定夹紧力应朝向主要的定位基面。夹紧力的方向尽可能与切削力和工件重力同向。(1) 夹紧力作用点的选择 a. 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。 b. 夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上,这样可以防止或减少工件变形变形对加工精度的影响。c. 夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。(3)夹紧力大小的估算 理论上确定夹紧力的大小,必须知道加工过程中,工件所受到的切削力、离心力、惯性力及重力等,然后利用夹紧力的作用应与上述各力的作用平衡而计算出。但实际上,夹紧里的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。而且,切削力的大小在加工过程中是变化的,因此,夹紧力的计算是个很复杂的问题,只能进行粗略的估算。估算的方法:一是找出对夹紧最不利的瞬时状态,估算此状态下所需的夹紧力;二是只考虑主要因素在力系中的影响,略去次要因素在力系中的影响。估算的步骤:a.建立理论夹紧力FJ理与主要最大切削力FP的静平衡方程:FJ理= (FP)。b.实际需要的夹紧力FJ需,应考虑安全系数,FJ需=KFJ理。c.校核夹紧机构的夹紧力FJ是否满足条件:FJFJ需。夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。定位问题已在前面研究过,其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。仅仅定好位在大多数场合下,还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件进行夹紧,才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置,以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下,不发生移动和震动,确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的,正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用力,使之变为夹紧力,并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式,利用螺旋杆直接夹紧元件,或者与其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。螺旋夹紧机构中所用的螺旋,实际上相当于把契绕在圆柱体上,因此他的作用原理与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过这里上是通过转动螺旋,使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。典型的螺旋夹紧机构的特点:(1)结构简单;(2)扩力比大;(3)自琐性能好;(4)行程不受限制;(5)夹紧动作慢。夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置,在此套夹具中,中间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧,通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心作用。工件通过定位销的定位限制了绕Z轴旋转,通过螺栓夹紧移动压板,实现对工件的夹紧。并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板,通过精确的圆弧定位,实现定心。此套移动压板制作简单,便于手动调整。通过松紧螺栓实现压板的前后移动,以达到压紧的目的。压紧的同时,实现工件的定心,使其定位基准的对称中心在规定位置上。查参考文献51226可知螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算:螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有:式中参数由参考文献5可查得: 螺旋夹紧力:该夹具采用夹紧机构, 由上述计算易得: 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,决定选用手动螺旋夹紧机构。2.3定位误差的分析为了满足工序的加工要求,必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。与机床夹具有关的加工误差,一般可用下式表示: 定位误差 :本工序选用的工件以圆孔在间隙心轴上定位,心轴为垂直放置,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。不过这时的径向定位误差不再只是单向的了,而是在水平面内任意方向上都有可能发生,其最大值也比心轴水平放置时大一倍。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); 心轴外圆直径公差(mm)。图4.2 心轴垂直放置时定位分析图 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:从以上的分析可见,所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。2.4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dDD1Ht基本极限偏差F7基本极限偏差D601+0.016+0.0063+0.010+0.004669-0.00811.84+0.016+0.00871.82.6582.63698121633.3+0.022+0.0103.347+0.019+0.010104581156101110162068+0.028+0.01112+0.023+0.0121581015181220251012+0.034+0.0161822121522+0.028+0.01526162836151826300.0121822+0.041+0.02030342036HT150222635+0.033+0.017392630424625HT150563035+0.050+0.0254852354255+0.039+0.02059305667424811066485070740.040钻模板选用翻转钻模板,用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。2.5 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。2.6夹具设计及操作的简要说明夹具体是夹具的基础件,夹具体上所有组成部分都必须最终通过这一基础件连接成一个有机整体。为了满足加工要求,夹具体应有足够的刚度和强度,同时结构工艺性要好。由于铸造工艺性好,几乎不受零件大小、形状、重量和结构复杂程度的限制,同时吸振性良好、抗压能力好,故此选用铸造夹具体,材料选取HT200,铸造成型后时效处理,以消除内应力。四、总结 本次课程设计使我感受到了要做一名优秀的工艺设计师不是一件容易的事,这需要我们把学到的各门知识有机的联系起来。经历了此次课程设计,我明白了首先要从全局着手,否则会弄得顾此失彼,辛辛苦苦做得方案到最后一步时才发现不合理于是又得从头开始。这次设计课也锻炼了我的查表的能力,因为整个设计过程几乎是一个查表的过程,总之不查表就无设计可言,因此每天就得翻阅各种设计手册,这为我将来的工作打下了基础。天气变得寒冷起来为了能赶的上进度所以每天要坚持工作,这在无形中锻炼了我的吃苦精神。总之这次课程设计使我受益匪浅。五、参考文献1. 哈尔滨工业大学,赵家齐编.机械制造工艺学课程设计指导书.机械工业出版社,2000.102. 清华大学,王先逵主编.机械制造工艺学第2版.机械工业出版社,2006.13. 蔡安江、张丽等主编.机械工程生产实习.机械工业出版社,2005.34. 张伟萍主编.机械制造工艺与装备第二版。中国劳动社会保障出版社,20075. 上海柴油机厂工艺设备研究所编.金属切削机床夹具设计手册。机械工业出版社,1984.126. 哈尔滨工业大学李益民主编。机械制造工艺设计简明手册。北京:机械工业出版社,19947. 艾兴,肖诗纲主编.切削用量简明手册.北京:机械工业出版社,19948. 廖念钊等编著.互换性与技术测量第五版.北京:中国计量出版社,2007.69. 赵如福主编.金属机械加工工艺人员手册第三版.上海科学技术出版社,1990.10
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