CA6140车床手柄座M5.5mm
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燕山大学机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称共 页 第 页材料牌号毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数备注序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工时夹具刀具量具准终单件1铣端面半精铣45mm圆柱小端面立式铣床X51高速钢套式面铣刀游标卡尺40.45s2钻孔钻,粗铰,精铰25mm孔摇臂钻床Z37硬质合金锥柄麻花钻、铰刀游标卡尺、内径千分尺、塞规239.39s3拉键槽拉键槽拉床拉刀游标卡尺20.5s4钻孔钻,粗铰 ,精铰10mm孔立式钻床Z525复合麻花钻、铰刀游标卡尺、内径千分尺、塞规264.07s5铣槽粗、精铣槽14mm卧式铣床X62高速钢镶齿三面刃铣刀游标卡尺、塞规235.83s6钻孔钻 ,扩,铰14mm孔立式钻床Z525复合麻花钻、铰刀游标卡尺、内径千分尺117.99s7钻孔钻,,攻M10mm螺纹孔摇臂钻床Z37莫氏锥柄阶梯麻花钻、丝锥卡尺 螺纹塞规30.53s8钻孔钻,铰5mm圆锥孔立式钻床Z525麻花钻、锥柄机用1:50锥度销子铰刀内径千分尺、塞规31.29s9钻孔钻,铰5.5mm孔立式钻床Z525麻花钻、铰刀内径千分尺、塞规95.4s设计日期审核日期会签日期3燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书目 录第1章、 零件的分析错误!未定义书签。1.1. 零件的功用及结构分析错误!未定义书签。1.2. 零件的工艺分析错误!未定义书签。第2章、 手柄座的机械加工工艺规程设计错误!未定义书签。2.1. 毛坯的选择错误!未定义书签。2.2. 基准的选择错误!未定义书签。(1)粗基准的选择错误!未定义书签。(2)精基准的选择错误!未定义书签。2.3. 工艺路线的拟定错误!未定义书签。2.4. 加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定错误!未定义书签。2.5. 切削用量及工时定额的确定错误!未定义书签。第3章、 加工孔夹具设计错误!未定义书签。3.1. 任务的提出错误!未定义书签。3.2. 定位方案及定位装置的设计计算错误!未定义书签。3.2.1. 定位方案的确定错误!未定义书签。3.2.2. 定位元件及装置设计错误!未定义书签。3.2.3. 定位误差的分析计算错误!未定义书签。3.3. 对刀或导引元件(装置)设计错误!未定义书签。3.4. 夹紧方案及装置的设计计算错误!未定义书签。3.4.1. 夹紧方案的确定错误!未定义书签。3.4.2. 夹紧力大小的分析计算错误!未定义书签。3.4.3. 夹紧机构及装置设计错误!未定义书签。3.5. 连接元件及夹具体设计错误!未定义书签。3.6. 夹具操作及维护简要说明错误!未定义书签。参考文献错误!未定义书签。附录 机械加工工艺过程卡片19附录 机械加工工序卡片20第1章、 零件的分析1.1. 零件的功用及结构分析题目所给的零件是CA6140车床的手柄座。它位于车床操作机构中,可同时操纵离合器和制动器,即同时控制主轴的开、停、换向和制动。操作过程如下:当手把控制手柄座向上扳动时,车床内部的拉杆往外移,则齿扇向顺时针方向转动,带动齿条轴往右移动,通过拨叉使滑套向右移,压下羊角形摆块的右角,从而使推拉杆向左移动,于是左离合器接合,主轴正转;同理,当手把控制手柄座向下扳动时,推拉杆右移,右离合器接合,主轴反转。当手把在中间位置时,推拉杆处于中间位置,左、右离合器均不接合,主轴的传动断开,此时齿条轴上的凸起部分正压在制动器杠杆的下端,制动带被拉紧,使主铀制动。1.2. 零件的工艺分析CA6140车床手柄座有多处加工表面,其间有一定位置要求。分述如下:1以为中心的加工表面这一组的加工表面有的孔,以及下端面,下端面为的圆柱端面;孔壁上有距下端面11mm、与孔中心轴所在前视面呈角的螺纹孔,尺寸为M10-7H,另外还有一个尺寸为6H9的槽,孔与槽的总宽度为27.3H11。2以为中心的加工表面该组的加工表面有的螺纹孔(有位置要求),加工时测量深度为25mm,钻孔深度为28mm。上孔壁有一个配铰的锥销通孔,该通孔有位置要求。3以为中心的加工表面本组的加工表面有的孔(两个),及其两个内端面(对称),两端面均有位置要求,端面之间的距离为mm。,孔除了有位置要求以外还有平行度的形状公差要求(与孔壁之间的平行度公差为)4以为中心的加工表面这组的加工表面有的孔,该孔通至上的槽,并有位置要求。由上面的分析可知,加工时应先加工完一组表面,再以这组加工后的表面为基准加工另外一组。 共33页 第35页第2章、 手柄座的机械加工工艺规程设计2.1. 毛坯的选择零件材料为HT200。手柄座在使用过程中不经常的变动,它的只起支撑的作用,受到的冲击不是很大,只是在纵向上受到很大的压力。在加工过程中的精度保证很重要,它对工件的定位有一定的保证作用。2.2. 基准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,更有甚者,还会造成零件的大批报废,是生产无法正常进行。(1)粗基准的选择对于零件而言,尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件,则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则,现选取孔的下端面作为粗基准,利用一组共两块V形块分别支承和作主要定位面,限制5个自由度,再以一个销钉限制最后1个自由度,达到完全定位,然后进行铣削。(2)精基准的选择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。2.3. 工艺路线的拟定制定工艺路线得出发点,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,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。考虑到先面后孔的加工原则,合理具体加工工艺如下:工序号工序名称机床设备刀具量具1精铣45mm圆柱小端面立式铣床X51高速钢套式面铣刀游标卡尺2钻,倒角,粗铰,精铰25mm孔摇臂钻床Z37硬质合金锥柄麻花钻、铰刀游标卡尺、内径千分尺、塞规3拉键槽拉床拉刀游标卡尺4钻,倒角,粗铰 ,精铰10mm孔立式钻床Z525复合麻花钻、铰刀游标卡尺、内径千分尺、塞规5粗、精铣槽14mm卧式铣床X62高速钢镶齿三面刃铣刀游标卡尺、塞规6钻 ,扩,铰14mm孔立式钻床Z525复合麻花钻、铰刀游标卡尺、内径千分尺、塞规7钻,,攻M10mm螺纹孔摇臂钻床Z37莫氏锥柄阶梯麻花钻、丝锥卡尺 螺纹塞规8钻,铰5mm圆锥孔立式钻床Z525麻花钻、锥柄机用1:50锥度销子铰刀内径千分尺、塞规9钻,倒角,铰5.5mm孔立式钻床Z525麻花钻、铰刀内径千分尺、塞规10钳工台平锉11清洗清洗机12终检游标卡尺、内径千分尺、塞规、螺纹塞规2.4. 加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“手柄座”零件材料为铸铁,硬度为HBS6587,毛坯的重量约为1Kg,生产类型为大批量生产,采用砂型铸模。相关数据参见零件图。据以上原始资料及加工路线,分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:1外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差(端面)。查机械制造工艺设计简明手册(以下称工艺手册)表2.22.5,取端面长度余量均为2.5(均为双边加工)铣削加工余量为:粗铣 1mm精铣 0.2mm2内孔查工艺手册表2.22.5,取已铸成孔长度余量为3,即铸成孔半径为21mm。工序尺寸加工余量:钻孔 2mm扩孔 0.125mm3其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为大批量生产,应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。 2.5. 切削用量及工时定额的确定工序1:半精铣手柄座左端面A(45mm外圆凸台端面)(1) 背吃刀量的确定 ap=1.4mm。 (2) 进给量的确定 由参考文献【2】表2.1-73按表面粗糙度Ra3.2mm的条件选取该工序的每转进给量f=0.51.2mm/r,则每分钟进给量为:fMz=fzzn=f n=(0.51.2) 10210 mm/min=105252mm/min参照参考文献【1】表4-16所列x51型立式铣床的纵向进给量取:fMz=105mm/min。(3) 切削速度的计算 由参考文献【2】表2.1-77中公式:可计算得切削速度。式中,d0为刀具尺寸(mm);ap背吃刀量(mm);af为每齿进给量(mm/r);aw为切削深度(mm);z为齿数。由参考文献【2】表2.1-76查得:刀具寿命T=180min;由参考文献【3】表2.1-77查得:Cv =23;qv=0.2;m=0.15;xv=0.1;yv=0.4;uv=0.1;pv=0.1;kv=1。计算得切削速度为:v=50.47m/min。由参考文献【1】公式(5-1),可求得该工序铣刀转速为:n=1000v/pd=100050.47/(p80) r/min=200r/min参照参考文献【1】表4-15所列x51型立式铣床的主轴转速取转速n=210r/min。再将此转速代入参考文献【1】公式(5-1),可求出该工序的实际铣削速度:v=npd/1000=210p80/1000 (m/min)=52.75 m/min工序2: 钻粗铰精铰25mm孔(1) 钻孔工步1)背吃刀量的确定 取ap=24.5mm。2)进给量的确定 由参考文献【3】表3.4-2选取该工步的每转进给量f=0.350.5mm/r;参照参考文献【1】表4-7所列z37型摇臂钻床的主轴进给量取f=0.375mm/r。3)切削速度的计算 由参考文献【3】表3.4-8中公式:可计算得切削速度。式中,d0为刀具尺寸(mm);ap背吃刀量(mm);f为进给量(mm/r)由参考文献【3】表3.4-7查得:刀具寿命T=75min;由参考文献【3】表3.4-8查得:Cv =22.2;m=0.2;xv=0;yv=0.3;zv=0.45; kv=1。计算得切削速度为:v=54m/min。由参考文献【1】公式(5-1),可求得该工序钻头转速为:n=1000v/pd=100054/(p24.5) r/min=701.9r/min参照参考文献【1】表4-6所列z37型摇臂钻床的主轴转速取转速n=710r/min。再将此转速代入参考文献【1】公式(5-1),可求出该工序的实际钻削速度:v=npd/1000=710p24.5/1000 (m/min)=54.6 m/min(2) 粗铰工步1)背吃刀量的确定 取ap=0.44mm。2)进给量的确定 由参考文献【1】表5-31选取该工步的每转进给量f=0.80.15mm/r; 参照参考文献【1】表4-7所列z37型摇臂钻床的主轴进给量取f=1.0mm/r。3)切削速度的计算 由参考文献【1】表5-31选取切削速度v=4m/min。由参考文献【1】公式(5-1),可求得该工序铰刀转速为:n=1000v/pd=10004/(p24.94) r/min=51r/min参照参考文献【1】表4-6所列z37型摇臂钻床的主轴转速取转速n=56r/min。再将此转速代入参考文献【1】公式(5-1),可求出该工序的实际铰削速度:v=npd/1000=56p24.94/1000 (m/min)=4.38m/min(2) 精铰工步1)背吃刀量的确定 取ap=0.06mm。2)进给量的确定 由参考文献【1】表5-31选取该工步的每转进给量f=0.80.15mm/r; 参照参考文献【1】表4-7所列z37型摇臂钻床的主轴进给量取f=0.75mm/r。3)切削速度的计算 由参考文献【1】表5-31选取切削速度v=3m/min。由参考文献【1】公式(5-1),可求得该工序铰刀转速为:n=1000v/pd=10003/(p25) r/min=39r/min参照参考文献【1】表4-6所列z37型摇臂钻床的主轴转速取转速n=45r/min。再将此转速代入参考文献【1】公式(5-1),可求出该工序的实际铰削速度:v=npd/1000=45p25/1000 (m/min)=3.46 m/min工序3:拉键槽(1)背吃刀量的确定 取ap=6mm。(2)进给量的确定 由参考文献【1】表5-33选取该工步的每齿进给量f=0.060.2mm/z。(3)切削速度的计算 由参考文献【1】表5-34按表面粗糙度Ra1.6mm或公差值0.030.05mm,选取IV级拉削速度v=3.53m/min;现选取v=3.5m/min。工序4: 钻粗铰精铰10mm孔(1) 钻孔工步1)背吃刀量的确定 取ap=9.8mm。2)进给量的确定 由参考文献【1】表5-22选取该工步的每转进给量f=0.120.2mm/r;参照参考文献【1】表4-10所列z525型立式钻床的主轴进给量取f=0.13mm/r。3)切削速度的计算 由参考文献【1】表5-22选取切削速度v=18m/min。由参考文献【1】公式(5-1),可求得该工序钻头转速为:n=1000v/pd=100018/(p9.8) r/min=585r/min参照参考文献【1】表4-9所列z525型立式钻床的主轴转速取转速n=545r/min。再将此转速代入参考文献【1】公式(5-1),可求出该工序的实际钻削速度:v=npd/1000=545p9.8/1000 (m/min)=16.77 m/min(2) 粗铰工步1)背吃刀量的确定 取ap=0.16mm。2)进给量的确定 由参考文献【1】表5-31选取该工步的每转进给量f=0.30.5mm/r;参照参考文献【1】表4-10所列z525型立式钻床的主轴进给量取f=0.36mm/r。3)切削速度的计算 由参考文献【1】表5-31选取切削速度v=3m/min。由参考文献【1】公式(5-1),可求得该工序铰刀转速为:n=1000v/pd=10003/(p9.96) r/min=95.9r/min参照参考文献【1】表4-9所列z525型立式钻床的主轴转速取转速n=97r/min。再将此转速代入参考文献【1】公式(5-1),可求出该工序的实际铰削速度:v=npd/1000=97p9.96/1000 (m/min)=3.03 m/min(3) 精铰工步1)背吃刀量的确定 取ap=0.04mm。2)进给量的确定 由参考文献【1】表5-31选取该工步的每转进给量f=0.30.5mm/r;参照参考文献【1】表4-10所列z525型立式钻床的主轴进给量取f=0.28mm/r。3)切削速度的计算 由参考文献【1】表5-31选取切削速度v=4m/min。由参考文献【1】公式(5-1),可求得该工序铰刀转速为:n=1000v/pd=10004/(p10) r/min=127.39r/min参照参考文献【1】表4-9所列z525型立式钻床的主轴转速取转速n=140r/min。再将此转速代入参考文献【1】公式(5-1),可求出该工序的实际铰削速度:v=npd/1000=140p10/1000 (m/min)=4.4 m/min工序5:粗铣半精铣槽14mm1)粗铣工步(1) 背吃刀量的确定 取ap=12mm。 (2) 进给量的确定 由参考文献【2】表2.1-71选取该工序的每齿进给量fz=0.20.3mm/z,则每分钟进给量为:fMz=fzzn=(0.150.3) 1030 mm/min=84126mm/min参照参考文献【1】表4-19所列x62型卧式铣床的进给量取:fMz=95mm/min。(3) 切削速度的计算 由参考文献【2】表2.1-77中公式:可计算得切削速度。式中,d0为刀具尺寸(mm);ap背吃刀量(mm);af为每齿进给量(mm/r);aw为切削深度(mm);z为齿数。由参考文献【2】表2.1-76查得:刀具寿命T=180min;由参考文献【3】表2.1-77查得:Cv =47;qv=0.2;m=0.15;xv=0.1;yv=0.4;uv=0.5;pv=0.1;kv=1。计算得切削速度为:v=9.85m/min。由参考文献【1】公式(5-1),可求得该工序铣刀转速为:n=1000v/pd=10009.85/(p125) r/min=25.1r/min参照参考文献【1】表4-18所列x62型卧式铣床的主轴转速取转速n=30r/min。再将此转速代入参考文献【1】公式(5-1),可求出该工序的实际铣削速度:v=npd/1000=30p125/1000 (m/min)=11.79 m/min2)半精铣工步(1) 背吃刀量的确定 取ap=2mm。 (2) 进给量的确定 由参考文献【2】表2.1-71按表面粗糙度Ra6.3mm和铣刀类型选取该工序的每转进给量f=1.22.7mm/r,则每分钟进给量为:fMz=f n=(1.22.7) 37.5 mm/min=45101.25mm/min参照参考文献【1】表4-19所列x62型卧式铣床的进给量取:fMz=47.5mm/min。(3) 切削速度的计算 由参考文献【2】表2.1-77中公式:可计算得切削速度。式中,d0为刀具尺寸(mm);ap背吃刀量(mm);af为每齿进给量(mm/r);aw为切削深度(mm);z为齿数。由参考文献【2】表2.1-76查得:刀具寿命T=180min;由参考文献【3】表2.1-77查得:Cv =47;qv=0.2;m=0.15;xv=0.1;yv=0.4;uv=0.5;pv=0.1;kv=1。计算得切削速度为:v=14.1m/min。由参考文献【1】公式(5-1),可求得该工序铣刀转速为:n=1000v/pd=100014.1/(p125) r/min=35.9r/min参照参考文献【1】表4-18所列x62型卧式铣床的主轴转速取转速n=37.5r/min。再将此转速代入参考文献【1】公式(5-1),可求出该工序的实际铣削速度:v=npd/1000=37.5p125/1000 (m/min)=14.7 m/min工序6: 钻扩铰14mm孔(1) 钻孔工步1)背吃刀量的确定 取ap=5.0mm。2)进给量的确定 由参考文献【1】表5-22选取该工步的每转进给量f=0.20.4mm/r;参照参考文献【1】表4-10所列z525型立式钻床的主轴进给量取f=0.25mm/r 。3)切削速度的计算 由参考文献【1】表5-22选取切削速度v=24.6m/min。由参考文献【1】公式(5-1),可求得该工序钻头转速为:n=1000v/pd=100016/(p13) r/min=391.97r/min参照参考文献【1】表4-9所列z525型立式钻床的主轴转速取转速n=392r/min。再将此转速代入参考文献【1】公式(5-1),可求出该工序的实际钻削速度:v=npd/1000=392p13/1000 (m/min)=24.6 m/min(2) 扩工步1)背吃刀量的确定 取ap=1.925mm。2)进给量的确定 由参考文献【1】表5-31选取该工步的每转进给量f=0.51.0mm/r;参照参考文献【1】表4-10所列z525型立式钻床的主轴进给量取f=0.5mm/r。3)切削速度的计算 由参考文献【1】表5-31选取切削速度v=4m/min。由参考文献【1】公式(5-1),可求得该工序铰刀转速为:n=1000v/pd=10004/(p13.95) r/min=91.3r/min参照参考文献【1】表4-9所列z525型立式钻床的主轴转速取转速n=97r/min。再将此转速代入参考文献【1】公式(5-1),可求出该工序的实际扩削速度:v=npd/1000=97p13.95/1000 (m/min)=25.8 m/min(2)铰工步1)背吃刀量的确定 取ap=0.075mm。2)进给量的确定 由参考文献【1】表5-31选取该工步的每转进给量f=12mm/r;参照参考文献【1】表4-10所列z525型立式钻床的主轴进给量取f=1.5mm/r。3)切削速度的计算 由参考文献【1】表5-31选取切削速度v=4m/min。由参考文献【1】公式(5-1),可求得该工序铰刀转速为:n=1000v/pd=10004/(p14) r/min=91.3r/min参照参考文献【1】表4-9所列z525型立式钻床的主轴转速取转速n=97r/min。再将此转速代入参考文献【1】公式(5-1),可求出该工序的实际铰削速度:v=npd/1000=97p14/1000 (m/min)=10.2 m/min工序7:钻攻螺纹孔M10根据参考文献【4】表4-6-20,M10粗牙普通螺纹攻丝前钻孔用麻花钻直径为d0=8.5mm。(1) 钻孔工步1)背吃刀量的确定 取ap=8.5mm。2)进给量的确定 由参考文献【1】表5-22选取该工步的每转进给量f=0.120.2mm/r;参照参考文献【1】表4-7所列z37型摇臂钻床的主轴进给量取f=0.118mm/r。3)切削速度的计算 由参考文献【1】表5-22选取切削速度v=16m/min。由参考文献【1】公式(5-1),可求得该工序钻头转速为:n=1000v/pd=100016/(p8.5) r/min=566r/min参照参考文献【1】表4-7所列z37型摇臂钻床的主轴转速取转速n=560r/min。再将此转速代入参考文献【1】公式(5-1),可求出该工序的实际钻削速度:v=npd/1000=560p8.5/1000 (m/min)=14.95 m/min(2) 攻螺纹工步1)背吃刀量的确定 取ap=1.5mm。2)进给量的确定 由于该工步为攻螺纹,所以选取该工步的每转进给量为该螺纹的螺距f=1.5mm/r;参照参考文献【1】表4-7所列z37型摇臂钻床的主轴进给量可选取f=1.5mm/r。3)切削速度的计算 由参考文献【1】表5-37查得攻螺纹的切削速度为v=510m/min,现选取v=5m/min。由参考文献【1】公式(5-1),可求得该工序丝锥转速为:n=1000v/pd=10006/(p10) r/min=191r/min参照参考文献【1】表4-7所列z37型摇臂钻床的主轴转速取转速n=180r/min。再将此转速代入参考文献【1】公式(5-1),可求出该工序的实际攻螺纹速度:v=npd/1000=180p10/1000 (m/min)=5.65 m/min工序8:钻配铰5mm圆锥孔(1) 钻孔工步1)背吃刀量的确定 取ap=5mm。2)进给量的确定 由参考文献【1】表5-22选取该工步的每转进给量f=0.070.12mm/r。参照参考文献【1】表4-10所列z525型立式钻床进给量取进给量f=0.1mm/r。3)切削速度的计算 由参考文献【1】表5-22选取切削速度v=16m/min。由参考文献【1】公式(5-1),可求得该工序钻头转速为:n=1000v/pd=100016/(p5) r/min=1019r/min参照参考文献【1】表4-9所列z525型立式钻床的主轴转速取转速n=960r/min。再将此转速代入参考文献【1】公式(5-1),可求出该工序的实际钻削速度:v=npd/1000=960p5/1000 (m/min)=15.07 m/min(2) 铰圆锥孔工步1)背吃刀量的确定 取ap=0.09mm。2)进给量的确定 由参考文献【3】表3.4-41选取该工步的每转进给量f=0.08mm/r;参照参考文献【1】表4-10所列z525型立式钻床进给量取进给量f=0.10mm/r。3)切削速度的计算 由参考文献【3】表3.4-41查得该工步切削速度为v=56m/min,现选取该工步切削速度为v=5m/min。由参考文献【1】公式(5-1),可求得该工序铰刀转速为:n=1000v/pd=10005/(p5) r/min=318.47r/min参照参考文献【1】表4-9所列z525型立式钻床的主轴转速取转速n=272r/min。再将此转速代入参考文献【1】公式(5-1),可求出该工序的实际铰削速度:v=npd/1000=272p5 /1000 (m/min)=4.27m/min工序9:钻铰5.5mm孔(1) 钻孔工步1)背吃刀量的确定 取ap=5mm。2)进给量的确定 由参考文献【1】表5-22选取该工步的每转进给量f=0.070.12mm/r。参照参考文献【1】表4-10所列z525型立式钻床进给量取进给量f=0.1mm/r。3)切削速度的计算 由参考文献【1】表5-22选取切削速度v=16m/min。由参考文献【1】公式(5-1),可求得该工序钻头转速为:n=1000v/pd=100016/(p5) r/min=1019r/min参照参考文献【1】表4-9所列z525型立式钻床的主轴转速取转速n=960r/min。再将此转速代入参考文献【1】公式(5-1),可求出该工序的实际钻削速度:v=npd/1000=960p5/1000 (m/min)=15.07 m/min(2) 铰孔工步1)背吃刀量的确定 取ap=0.5mm。2)进给量的确定 由参考文献【1】表5-31选取该工步的每转进给量f0.3mm/r。参照参考文献【1】表4-10所列z525型立式钻床进给量取进给量f=0.13mm/r。3)切削速度的计算 由参考文献【1】表5-31选取切削速度v=3m/min。由参考文献【1】公式(5-1),可求得该工序铰刀转速为:n=1000v/pd=10003/(p5.5) r/min=173.7r/min参照参考文献【1】表4-9所列z525型立式钻床的主轴转速取转速n=195r/min。再将此转速代入参考文献【1】公式(5-1),可求出该工序的实际铰削速度:v=npd/1000=195p5.5/1000 (m/min)=3.37m/min基本时间tj的计算(1) 工序1:半精铣手柄座左端面A(45mm外圆凸台端面)根据参考文献【1】表5-43,面铣刀铣平面(对称铣削,主偏角kr=90)的基本计算公式: 可求出该工序的基本时间。式中:l=45mm;将上述结果代入公式,则该工序的基本时间:(2) 工序2:钻粗铰精铰25mm孔1)钻孔工步根据参考文献【1】表5-41,钻孔的基本时间可由计算公式: 求得。式中:l=43mm;l1=Dcotkr/2+(12)=24.5 cot59/2+1 mm=8.36mm;l2=1mm;将上述结果代入公式,则该工序的基本时间:tj=(l+l1+l2)/fn=(43+8.36+1)/(0.375710) min=0.20min=11.8s2)粗铰工步根据参考文献【1】表5-41,铰圆柱孔的基本时间可由计算公式: 求得。式中:l=43mm;根据参考文献【1】表5-42,查得:l1=0.75mm;l2=28mm;将上述结果代入公式,则该工序的基本时间:tj=(l+l1+l2)/fn=(43+0.75+28)/(1.056) min=1.28min=76.8s3)精铰工步根据参考文献【1】表5-41,铰圆柱孔的基本时间可由计算公式: 求得。式中:l=43mm;根据参考文献【1】表5-42,查得:l1=0.19mm;l2=13mm;将上述结果代入公式,则该工序的基本时间:tj=(l+l1+l2)/fn=(43+0.19+13)/(0.7545) min=1.66min=99.6 s(3) 工序3 拉键槽根据参考文献【1】表5-41,拉键槽的基本时间可由计算公式: 求得。式中:l=43mm;根据参考文献【1】表5-42,查得:l1=0.23mm;l2=9mm;将上述结果代入公式,则该工序的基本时间:tj=(l+l1+l2)/fn=(43+0.23+9)/(0.7545) min=1.66min=87.5 s (4) 工序4:钻粗铰精铰10mm孔1)钻孔工步根据参考文献【1】表5-41,钻孔的基本时间可由计算公式: 求得。式中:l=38mm;l1=Dcotkr/2+(12)=9.8 cot59/2+1 mm=3.94mm;l2=3mm;将上述结果代入公式,则该工序的基本时间:tj=(l+l1+l2)/fn=(38+3.94+3)/(0.13545) min=0.63min=37.8s2)粗铰工步根据参考文献【1】表5-41,铰圆柱孔的基本时间可由计算公式: 求得。式中:l=38mm;根据参考文献【1】表5-42,查得:l1=0.37mm;l2=15mm;将上述结果代入公式,则该工序的基本时间:tj=(l+l1+l2)/fn=(38+0.37+15)/(0.3697) min=1.53min=91.8 s3)精铰工步根据参考文献【1】表5-41,铰圆柱孔的基本时间可由计算公式: 求得。式中:l=38mm;根据参考文献【1】表5-42,查得:l1=0.19mm;l2=13mm;将上述结果代入公式,则该工序的基本时间:tj=(l+l1+l2)/fn=(38+.019+13)/(0.28140) min=1.3min=78 s(5) 工序5:粗铣半精铣槽14mm1)粗铣工步根据参考文献【1】表5-43,三面刃铣刀铣槽的基本计算公式:可求出该工序的基本时间。式中:;将上述结果代入公式,则该工序的基本时间:2)半精铣工步根据参考文献【1】表5-43,三面刃铣刀铣槽的基本计算公式:可求出该工序的基本时间。式中:;将上述结果代入公式,则该工序的基本时间:(6) 工序6: 钻扩铰14mm孔1)钻孔工步根据参考文献【1】表5-41,钻孔的基本时间可由计算公式:求得。式中:l=28mm;l1=Dcotkr/2+(12)=13 cot59/2+1 mm=4.90mm;l2=0;将上述结果代入公式,则该工序的基本时间:tj=(l+l1+l2)/fn=(28+4.90+0)/(0.22392) min=0.38min=22.8 s2)扩工步根据参考文献【1】表5-41,铰圆柱孔的基本时间可由计算公式:求得。式中:l=26mm;l1=(D-d1)cotkr/2+(12)=0.95cot15/2+2 mm=3.77mm;l2=0;将上述结果代入公式,则该工序的基本时间:tj=(l+l1+l2)/fn=(28+3.77+0)/(0.6297) min=0.50min=30 s3)铰工步根据参考文献【1】表5-41,铰圆柱孔的基本时间可由计算公式: 求得。式中:l=26mm;l1=(D-d1)cotkr/2+(12)=0.05 cot15/2+2 mm=2.09mm;l2=0;将上述结果代入公式,则该工序的基本时间:tj=(l+l1+l2)/fn=(28+2.09+0)/(0.4897) min=0.60min=36 s(7) 工序7: 钻攻螺纹孔M101)钻孔工步根据参考文献【1】表5-41,钻孔的基本时间可由计算公式: 求得。式中:l=10mm;l1=Dcotkr/2+(12)=8.5 cot59/2+1 mm=3.55mm;l2=1;将上述结果代入公式,则该工序的基本时间:tj=(l+l1+l2)/fn=(10+3.55+1)/(0.118560) min=0.22min=13.2 s2)攻螺纹工步根据参考文献【1】表5-46,攻螺纹孔的基本时间可由计算公式: 求得。式中:l=10mm;l1=(13)p=21.5 mm=3mm;l2=(13)p=21.5 mm=3mm;n0=90r/min;i=1;将上述结果代入公式,则该工序的基本时间:(8) 工序8:钻配铰5mm圆锥孔1)钻孔工步根据参考文献【1】表5-41,钻孔的基本时间可由计算公式: 求得。式中:l=9mm;l1=Dcotkr/2+(12)=5 cot59/2+1 mm=2.5mm;l2=3mm;将上述结果代入公式,则该工序的基本时间:tj=(l+l1+l2)/fn=(9+2.5+3)/(0.1960) min=0.15min=9.0s2)铰圆锥孔工步根据参考文献【3】表3.5-1,铰圆柱孔的基本时间可由计算公式:求得。式中:由参考文献【1】表5-42,查得: L1=2mm;Lp=(5.18-5)/(2tan0.57) mm=9.05mm;将上述结果代入公式,则该工序的基本时间:(9) 工序9:钻铰5.5mm孔1)钻孔工步根据参考文献【1】表5-41,钻孔的基本时间可由计算公式: 求得。式中:l=6.35mm;l1=Dcotkr/2+(12)=5 cot59/2+1 mm=2.5mm;l2=1mm;将上述结果代入公式,则该工序的基本时间:tj=(l+l1+l2)/fn=(6.35+2.5+1)/(0.1960) min=0.10min=6.0 s2)铰孔工步根据参考文献【1】表5-41,铰圆柱孔的基本时间可由计算公式: 求得。式中:l=6.35mm;由参考文献【1】表5-42,查得:l1=0.92mm;l2=39mm;若取l2=39mm铰刀会撞到25mm孔壁上,因此取l2=22mm;将上述结果代入公式,则该工序的基本时间:tj=(l+l1+l2)/fn=(6.35+0.92+22)/(0.13195) min=1.15min=69 s辅助时间tf的计算辅助时间tf与基本时间tj之间的关系为:tf=(0.150.2)tj现取tf=0.2tj,则各工序的辅助时间分别为:(1) 工序1:半精铣手柄座左端面A(45mm外圆凸台端面) 辅助时间:tf=0.231.8s=6.63s(2) 工序2:钻粗铰精铰25mm孔1)钻孔工步的辅助时间:tf=0.211.8 s=2.36s2)粗铰工步的辅助时间:tf=0.276.8 s=15.36s3)精铰工步的辅助时间:tf=0.299.6 s=19.92s(3) 工序3:拉键槽的辅助时间:tf=0.287.5s=17.5s(4) 工序4:钻粗铰精铰10mm孔1)钻孔工步的辅助时间:tf=0.237.8 s=7.56s2)粗铰工步的辅助时间:tf=0.291.8 s=18.36s3)精铰工步的辅助时间:tf=0.278 s=15.6s(5) 工序5:粗铣半精铣槽14mm1)粗铣工步的辅助时间:tf=0.261.8 s=12.36s2)半精铣工步的辅助时间:tf=0.2123.6 s=24.72s(6) 工序6: 钻粗铰精铰14mm孔1)钻孔工步的辅助时间:tf=0.222.8 s=4.56s2)粗铰工步的辅助时间:tf=0.230 s=6s3)精铰工步的辅助时间:tf=0.236 s=7.2s(7) 工序7: 钻攻螺纹孔M101)钻孔工步的辅助时间:tf=0.213.2 s=2.64s2)攻螺纹工步的辅助时间:tf=0.210.8 s=2.16s(8) 工序8:钻配铰5mm圆锥孔1)钻孔工步的辅助时间:tf=0.29.0s=1.8s2)铰圆锥孔工步的辅助时间:tf=0.224.6 s=4.92s(9) 工序9: 钻铰孔5.5mm1)钻孔工步的辅助时间:tf=0.26 s=1.2s2)铰孔工步的辅助时间:tf=0.269 s=13.8s单件时间tdj的计算各工序的单件时间分别为:(1) 工序1:半精铣手柄座左端面A(45mm外圆凸台端面) 工序1的单件时间:tdj=(31.8+6.36+2.29) s=40.45s(2) 工序2:钻粗铰精铰25mm孔的单件时间tdj为三个工步单件时间的和,其中1)钻孔工步tdj钻=(11.8+2.36+0.85) s=15.01s2)粗铰工步tdj粗铰=(76.8+15.36+5.53) s=97.69s3)精铰工步tdj精铰=(99.6+19.92+7.17) s=126.69s因此,工序2的单件时间为:tdj=tdj钻+tdj粗铰+tdj精铰=(15.01+97.69+126.69) s=239.39s(3) 工序3:拉键槽 t=20.5s(4) 工序4:钻粗铰精铰10mm孔的单件时间tdj为三个工步单件时间的和,其中1)钻孔工步tdj钻=(37.8+7.56+2.72) s=48.08s2)粗铰工步tdj粗铰=(91.8+18.36+6.61) s=116.77s3)精铰工步tdj精铰=(78+15.6+5.62) s=99.22s因此,工序5的单件时间为:tdj=tdj钻+tdj粗铰+tdj精铰=(48.08+116.77+99.22) s=264.07s(5) 工序5:粗铣半精铣槽14mm的单件时间tdj为两个工步单件时间的和,其中1)粗铣工步tdj粗铣=(61.8+12.36+4.45) s=78.61s2)半精铣工步tdj半精铣=(123.6+24.72+8.90) s=157.22s因此,工序6的单件时间为:tdj= tdj粗铣+tdj半精铣=(78.61+157.22) s=235.83s(6) 工序6: 钻扩铰14mm孔的单件时间tdj为三个工步单件时间的和,其中1)钻孔工步tdj钻=(22.8+4.56+1.64) s=29s2)扩孔工步tdj粗铰=(30+6+7.2) s=43.2s3)铰孔工步tdj精铰=(36+7.2+2.59) s=45.79s因此,工序8的单件时间为:tdj=tdj钻+tdj粗铰+tdj精铰=(29+43.2+45.79) s=117.99s(7) 工序7:钻攻螺纹孔M10的单件时间tdj为两个工步单件时间的和,其中1)钻孔工步tdj钻=(13.2+2.64+0.95) s=16.79s2)攻螺纹工步tdj攻螺纹=(10.8+2.16+0.78) s=13.74s因此,工序9的单件时间为:tdj=tdj钻+tdj攻螺纹=(16.79+13.74) s=30.53s (8) 工序8:钻配铰5mm圆锥孔的单件时间tdj为两个工步单件时间的和,其中1)钻孔工步tdj钻=(9.0+1.8+0.65) s=11.45s2)铰圆锥孔工步tdj铰圆锥孔=(24.6+4.92+1.77) s=31.29s因此,工序11的单件时间为:tdj=tdj钻+tdj铰圆锥孔=(11.45+31.29) s=31.29s (9) 工序9:钻铰5.5mm孔的单件时间tdj为两个工步单件时间的和,其中1)钻孔工步tdj钻=(6+1.2+0.43) s=7.63s2)铰孔工步tdj铰孔=(69+13.8+4.97) s=87.77s因此,工序11的单件时间为:tdj=tdj钻+tdj铰孔=(7.63+87.77) s=95.4s燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第三章 CA6140车床手柄座M5.5mm油孔工序夹具设计3.1 任务的提出由于生产类型为成批,大批生产,要考虑生产效率,降低劳动强度,保证加工质量,故需设计专用夹具。3.2定位方案及定位装置的设计计算3.2.1定位方案的确定工序要求本次设计选择设计的是工序的夹具,主要是针对钻,铰5.5mm孔的夹具;,它将用于Z525立式钻床。该工序要求5.5mm油孔中心线与14mm槽端面(往小端面走的那个面)有7mm的位置要求,因此可以得出该孔在14mm槽的正中心,并且还要求其孔深刚好钻通到键槽位置为止,不能钻到25的下一端面。由于小端面经过精铣,精度比较高,因而工序基准为45mm小端面,同时为了便于立式钻床加工,零件应倒转180定位,因而也可以采用25H8mm和10H7mm两孔为定位基准,保证其加工要求。夹具设计应首先满足这些要求,在保证较高的生产效率的前提下,还应考虑夹具体制造工艺性和生产经济性。加工过程中夹具的操作应方便,定位夹紧稳定可靠,并且夹具体应具有较好的刚性。 3.2.2定位元件及装置设计下图为攻5.5mm油孔工序简图如图2所示,为了加工5.5螺纹孔,必须使其完全定位。因此初步的设计方案如下,首先必须明确其加工时应如图2所示,这样垂直竖立放置,便于立式钻床加工。那么要使其完全定位,可以采用:一面两销定位,以25H8mm和10H7mm两孔为定位基准就可以满足其要求。一面加圆柱销和半“V”形块定位,以25H8mm为定位基准,再在R13外圆表面用“V”形块定位。确定最佳定位方式如左图所示,比较以上两个方案,明显第一个要好得多,因25H8mm和10H7mm两孔的中心线在同一直线上,所以只要将其两销定在同一平面同一直线上,就可以很快的将其定位(如图垂直放置);而第二个方案和第一个方案不同点在于用的是“V”型快定位,要使零件很快垂直放置定位很难,并且需要量具对其精确测量,增加了工时。因此,选择一面两销定位最佳!如上图所示,一面限制的自由度有3个,一个销钉限制一个自由度,两个一起再限制一个自由度;为使定位可靠,加工稳定,我所设计的定位方案如附图A1图纸手柄座夹具体装配图所示,总共限制了工件的全部6个自由度,属于完全定位。在该定位方案中,45mm圆柱小端面被夹具体上的一个支撑面顶住,限制了x轴的移动,y轴的旋转,z轴的旋转三个移动自由度。25H8mm孔内插入短销,限制了y轴的移动,z轴的移动,10H7mm孔中插入削边销,限制了x轴的旋转,这样6个自由度全部被限制。定位面板如附图A1图纸手柄座夹具体装配图所示。 3.2.3定位误差的分析计算定位误差是指由于定位不准确引起的某一工序的尺寸或位置精度要求方面的加工误差。对于夹具设计中采用的定位方案,只要可能产生的定位误差小于工件相应尺寸或位置公差的1/31/2,即可认为定位方案符合加工要求。对于本次设计的夹具,需要保证的尺寸要求:保证油孔轴线距45mm圆柱小端面17+7=24mm,保证螺纹孔轴线与25H8mm和10H7mm两孔的中心线成50mm。对于24mm的要求,由于定位基准也是45mm圆柱小端面,故基准不重和误差为0,且由于45mm圆柱小端面经过半精铣,表面粗糙度达到Ra3.2mm,故可认为45mm圆柱小端面的平面度误差为0,即不存在基准位置度误差,综上所述,只要支撑面的标准尺寸得到保证,是不存在定位误差的。对于本工序要求,定位基准与工序基准同为两孔中心线,故基准不重合误差为0。基准位置误差则取决于两孔直径尺寸公差以及圆度误差,由于两孔的表面精度都达到Ra1.6mm,都经过精铰,故基准位置误差也可以忽略,只要两销的标准尺寸以及相对位置关系得到保证,定位误差也是很小的。综上所述,该定位方案是符合加工要求的。2.6. 对刀或导引元件(装置)设计对刀装置用来确定刀具与夹具的相对位置。由于本道工序是完成孔的加工。用快换钻套引导刀具的方式。快换钻套已标准化。钻套高度:排屑间隙:式中,d为所加工孔径,排屑间隙系数选取0.5。所以: 根据快换钻套(JB/T8045.3-1999),基本尺寸选取钻套高度3.4 夹紧方案及装置的设计计算3.4.1夹紧方案的确定夹紧力方向原则:(1)夹紧力的作用方向不应破坏工件的既定位置;(2)夹紧力的作用方向应使所需夹紧力尽可能小;(3)夹紧力的作用方向应使工件的夹紧变形最小。夹紧作用点原则:(1)夹紧里的作用点应正对夹具定位支撑元件或位于支撑元件所形成的稳定受力区域内,以免工件产生位移和偏转;(2)夹紧力的作用点应正对工件刚性较好的部位上,以使夹紧变形尽可能少,有时可采用增大工件受力面积或合理分布夹紧点位置等措施来实现;(3)夹紧力的作用点应尽可能靠近工件的加工表面,以保证夹紧力的稳定性和可靠性,减少工件的夹紧力,防止加工过程中可能产生振动。根据以上要求,考虑加工零件的特点及定位方式,确定夹紧方式。本设计方案选用的是螺旋夹紧机构,夹紧方向水平向右,通过螺母的转动,带动套在圆柱销头部的垫片向右移动,进而作用在工件45mm圆柱大端面上,实现夹紧,具体夹紧装置的布置见A1图纸。这种夹紧方式和夹紧装置简单实用,且对于大批量生产能较快装夹工件,劳动强度较小,成本低,简单可靠。另外,考虑到工件沿25H8mm孔中心线轴向装卸,因此为便于装卸工件,该垫片为开口垫片,螺母为小于25H8mm孔的小螺母,只要将开口垫片取去,就可以很好的将零件取出。 3.4.2夹紧力大小的分析计算钻孔时切削用量最大,轴向力、扭矩最大,故以钻孔时计算夹紧力并分析。刀具:高速钢锥柄麻花钻 根据切削手册表2.34可查得:轴向力计算公式为其中:,。故扭矩计算公式其中:,,,。3.4.3 夹紧机构及装置设计利用气缸活塞的拉力通过连杆机构对工件进行夹紧。3.5连接元件及夹具体设计夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。3.6 夹具操作及维护简要说明如前所述,在设计夹具时,为提高生产率,首先想到是怎么样方便的安装和拆卸,本道工序就是采用了快换垫圈的方式。由于本夹具是对工件进行钻孔,因此在铅直方向受到很大的冲击力,故在其相应的方向上应适当的考虑强度上的要求。并设法减少夹具的的占地面积,使之很方便的操作和快速的切换工件。因此,应设法解决上述问题。目前采取的措施有:一是提高毛坯的精度,使最大切削深度降低,以降低切削力;二是选择精度的心轴,使其定位精确,并使心轴连在夹具体内,这样可以减少纵向倾斜的偏差;三是:加大螺母和开口垫圈的加紧力。使工作进行时,工作紧凑和保证加工要求。夹具体上装有快换钻套,使夹具在一批零件之间能加工不同要求的零件,同时在夹具体上装有一块可翻动的盖模板,这样有利于工件的拆装。六、参考文献1徐洪本 机床夹具设计手册辽宁科技大学出版社2004.3
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