CA10B解放牌汽车第四速及第五速变速叉加工工艺及钻φ19孔夹具设计【版本4】-CAD图纸高清
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XX大学课程设计课 题:解放汽车第四速及第五速变速叉的加工工艺规程及夹具设计专 题:专 业: 机械制造及自动化学 生 姓 名: 班 级: 学 号: 指 导 教 师: 完 成 时 间: 摘 要本设计是基于解放汽车第四速及第五速变速叉零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。解放汽车第四速及第五速变速叉零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说,保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此,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孔系加工精度。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出端面平面,再以端面平面与支承孔系定位加工出工艺孔。在后续工序中除个别工序外均用端面平面和工艺孔定位加工其他孔系与平面。大孔系的加工采用的是坐标法镗孔。整个加工过程均选用通用。夹具选用专用夹具,夹紧方式多选用气动夹紧,夹紧可靠,机构可以不必自锁,因此生产效率较高,适用于大批量、流水线上加工,能够满足设计要求。关键词:解放汽车第四速及第五速变速叉零件;工艺;夹具;目 录摘 要1第1章 机械加工工艺规程设计21.1 零件的分析21.1.1 零件的作用21.1.2 零件的工艺分析21.2 解放汽车第四速及第五速变速叉加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施31.2.1 孔和平面的加工顺序31.2.2 孔系加工方案选择31.3 解放汽车第四速及第五速变速叉加工定位基准的选择41.3.1 粗基准的选择41.3.2 精基准的选择41.4 解放汽车第四速及第五速变速叉加工主要工序安排51.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定81.6 毛坯种类的选择91.7 选择加工设备和工艺装备101.7.1 机床选用101.7.2 选择刀具101.7.3 选择量具101.8 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定101.9确定切削用量及基本工时(机动时间)12第2章 夹具设计172.1研究原始质料172.2 夹具的夹紧装置和定位装置172.3钻削力的计算182.4 夹紧力的计算192.5夹紧压板202.6 夹具的导向212.7确定引导元件 (钻套的类型及结构尺寸 )222.8 钻孔与工件之间的切屑间隙262.9 钻模板262.10 定位误差的分析272.11确定夹具体结构和总体结构272.12 夹具设计及操作的简要说明29总 结30参考文献31致 谢32江阴职业技术学院毕业设计30第1章 机械加工工艺规程设计1.1 零件的分析1.1.1 零件的作用题目给出的零件是解放汽车第四速及第五速变速叉。解放汽车第四速及第五速变速叉的主要作用是保证各安装孔之间的中心距及平行度,并保证部件正确安装。因此解放汽车第四速及第五速变速叉零件的加工质量,不但直接影响的装配精度和运动精度,而且还会影响工作精度、使用性能和寿命。图1.1 零件图1.1.2 零件的工艺分析由解放汽车第四速及第五速变速叉零件图可知。解放汽车第四速及第五速变速叉零件,它的外表面上有平面需要进行加工。82.2mm系在前后端面上。此外各表面上还需加工一系列孔。因此可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下: 1.以19mm孔为中心的加工表面.这组加工表面包括:19mm孔及其倒角,孔上端尺寸为16mm的槽,槽的外侧厚度为10.8mm的两个侧面, 19mm孔的上端距其中心12mm的两个端面,还有孔下端M10的螺纹孔.2.以82.2mm孔为中心的加工表面.这组加工表面包括: 82.2mm的孔及其倒角, 82.2mm的孔的侧面,距M10螺纹孔中心线63.7mm.这两组加工表面有着一定的位置要求,主要是:82.2mm孔与其外端面垂直度公差为0.1mm.1.2 解放汽车第四速及第五速变速叉加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施由以上分析可知。该解放汽车第四速及第五速变速叉零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说,保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此,对于解放汽车第四速及第五速变速叉来说,加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度,处理好孔和平面之间的相互关系。由于的生产量很大。怎样满足生产率要求也是加工过程中的主要考虑因素。1.2.1 孔和平面的加工顺序解放汽车第四速及第五速变速叉类零件的加工应遵循先面后孔的原则:即先加工解放汽车第四速及第五速变速叉上的基准平面,以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。解放汽车第四速及第五速变速叉的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大,用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固,因而容易保证孔的加工精度。其次,先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件,便于对刀及调整,也有利于保护刀具。解放汽车第四速及第五速变速叉零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则,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孔系加工精度。1.2.2 孔系加工方案选择解放汽车第四速及第五速变速叉孔系加工方案,应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外,也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下,应选择价格最底的机床。根据解放汽车第四速及第五速变速叉零件图所示的解放汽车第四速及第五速变速叉的精度要求和生产率要求,当前应选用在组合机床上用镗模法镗孔较为适宜。(1)用镗模法镗孔在大批量生产中,解放汽车第四速及第五速变速叉孔系加工一般都在组合镗床上采用镗模法进行加工。镗模夹具是按照工件孔系的加工要求设计制造的。当镗刀杆通过镗套的引导进行镗孔时,镗模的精度就直接保证了关键孔系的精度。采用镗模可以大大地提高工艺系统的刚度和抗振性。因此,可以用几把刀同时加工。所以生产效率很高。但镗模结构复杂、制造难度大、成本较高,且由于镗模的制造和装配误差、镗模在机床上的安装误差、镗杆和镗套的磨损等原因。用镗模加工孔系所能获得的加工精度也受到一定限制。(2)用坐标法镗孔在现代生产中,不仅要求产品的生产率高,而且要求能够实现大批量、多品种以及产品更新换代所需要的时间短等要求。镗模法由于镗模生产成本高,生产周期长,不大能适应这种要求,而坐标法镗孔却能适应这种要求。此外,在采用镗模法镗孔时,镗模板的加工也需要采用坐标法镗孔。用坐标法镗孔,需要将解放汽车第四速及第五速变速叉孔系尺寸及公差换算成直角坐标系中的尺寸及公差,然后选用能够在直角坐标系中作精密运动的机床进行镗孔。1.3 解放汽车第四速及第五速变速叉加工定位基准的选择1.3.1 粗基准的选择粗基准选择应当满足以下要求:(1)保证各重要支承孔的加工余量均匀;(2)保证装入解放汽车第四速及第五速变速叉的零件与箱壁有一定的间隙。为了满足上述要求,应选择的主要支承孔作为主要基准。即以解放汽车第四速及第五速变速叉的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准。也就是以前后端面上距端面平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度,再以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基准面。因此,以后再用精基准定位加工主要支承孔时,孔加工余量一定是均匀的。由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。因此,孔的余量均匀也就间接保证了孔与箱壁的相对位置。现选取19mm孔的外轮廓不加工面作为粗基准,利用一组共两个V形块夹持外轮廓做为主要定位面,以消除自由度.1.3.2 精基准的选择从保证解放汽车第四速及第五速变速叉孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证解放汽车第四速及第五速变速叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从解放汽车第四速及第五速变速叉零件图分析可知,它的端面平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大,适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度,如果使用典型的一面两孔定位方法,则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于前后端面,虽然它是解放汽车第四速及第五速变速叉的装配基准,但因为它与解放汽车第四速及第五速变速叉的主要支承孔系垂直。如果用来作精基准加工孔系,在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难,所以不予采用。精基准的选择主要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.1.4 解放汽车第四速及第五速变速叉加工主要工序安排对于大批量生产的零件,一般总是首先加工出统一的基准。解放汽车第四速及第五速变速叉加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工端面平面。第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。由于端面平面加工完成后一直到解放汽车第四速及第五速变速叉加工完成为止,除了个别工序外,都要用作定位基准。因此,端面面上的螺孔也应在加工两工艺孔的工序中同时加工出来。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。先粗加工平面,再粗加工孔系。螺纹底孔在多轴组合钻床上钻出,因切削力较大,也应该在粗加工阶段完成。对于解放汽车第四速及第五速变速叉,需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原则亦应先精加工平面再加工孔系,但在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直。因此,实际采用的工艺方案是先精加工支承孔系,然后以支承孔用可胀心轴定位来加工端面,这样容易保证零件图纸上规定的端面全跳动公差要求。各螺纹孔的攻丝,由于切削力较小,可以安排在粗、精加工阶段中分散进行。加工工序完成以后,将工件清洗干净。清洗是在的含0.4%1.1%苏打及0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于。根据以上分析过程,现将解放汽车第四速及第五速变速叉加工工艺路线确定如下:工艺路线一:工艺路线工序 粗铣16mm槽,以19mm孔定位.工序 粗铣16mm槽的两侧面,以19mm孔定位.工序 粗铣距19mm中心12mm的两个端面,以19mm孔及16mm槽底为基准.工序 16mm槽两端1.5*450倒角.工序 钻铰19mm孔并倒角.工序 钻距槽(16mm)12mm底面M10螺纹孔并倒角.工序 攻螺纹M10.工序 粗铣82.2mm孔的两端面.工序 粗镗81.7mm孔.工序 精镗82.2mm孔.工序 82.2mm孔1*450倒角工序 精铣82.2mm孔的两端面.工序 终检.工艺路线二:工序 粗铣16mm槽,以19mm孔的外轮廓为粗基准定位,选用XA6132型万能升降台铣床及专用夹具.工序 粗铣16mm槽的两侧面,以19mm孔的外轮廓以及距槽底32mm的面为基准,选用XA6132型万能升降台铣床及专用夹具.工序 粗铣19mm孔上端两端面,以19mm孔定位,选用XA6132型万能升降台铣床及专用夹具.工序 16mm槽1.5*450倒角,选用C620-1车床及专用夹具.工序 钻铰19mm孔并倒角.以19mm孔及端面定位,选用Z5119立式钻床及专用夹具.工序 钻距槽(16mm)12mm底面M10螺纹孔并倒角.以19mm孔及16mm槽底定位,选用Z5119立式钻床及专用夹具.工序 攻螺纹M10.工序 粗铣82.2mm孔的两端面.以19mm孔定位,选用XA6132型万能升降台铣床及专用夹具.工序 粗镗81.7mm孔.以19mm孔及距中心线63.7mm的面为基准,选用T740双面卧式金刚镗床及专用夹具.工序 精镗82.2mm孔. .以19mm孔及距中心线63.7mm的面为基准,选用T740双面卧式金刚镗床及专用夹具.工序 82.2mm孔1*450倒角.选用C620-1型车床及专用夹具.工序 精铣82.2mm孔的两端面. 以19mm孔定位,选用XA6132型万能升降台铣床及专用夹具.工序 终检.上述方案主要是以19mm孔位基准,来加工16mm槽,M10螺纹,槽的两侧面,这样可以修正由于基准不重合造成的加工误差,同时也照顾了加工路线方便的特点.综合选择方案:工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容00毛坯采用锻造的方式获得毛坯10时时效处理20铣粗铣19mm孔两端面30钻1、 钻孔18.5mm(19mm孔底孔);2、 铰孔19mm;3、 对19mm孔倒角1*450 40镗粗镗、精镗82.2mm孔;进行1X450倒角50铣粗铣、精铣82.2mm孔端面60铣粗铣16mm槽;1.5*450倒角70钻攻M10钻M10螺纹孔并倒角1200;攻螺纹M10;80铣粗铣尺寸19mm孔上端两端面90钳工去毛刺100检验检验入库1.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“解放汽车第四速及第五速变速叉”零件材料为20钢,生产类型为大批量生产,采用锻造毛坯。“变速叉”零件材料为20钢,毛坯重量约1.5Kg,生产类型为大批量生产,采用锻锤上合模锻毛坯.根据上述资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸如下:1. 16mm槽参照表3.1-56,因为其公差等级太低,可直接铣.2. 槽的侧面参照表3.1-56,其加工余量Z=2mm.3. 19mm孔的两个上端面参照表3.1-56, 其加工余量Z=2mm.4. 82.2mm孔的两侧面,铣削公差-0.22mm. 参照表3.1-56, 其加工余量Z=2mm.精铣余量:单边0.7mm(见表8-31),铣削余量:Z=2.0-0.7=1.3mm,锻件偏差mm。由于设计规定的零件为大批量生产,应该采用调整法加工.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定.5. 19mm孔参照, 其加工余量2Z=2mm.钻孔18.5mm,铰孔19mm.6. 82.2mm孔参照, 其加工余量2Z=2.5mm.粗镗81.7mm,精镗82.2mm.厚度为8mm的两端面尺寸加工余量和工序间余量.毛坯名义尺寸:8+2*2=12mm毛坯最大尺寸:12+1.3*2=14.6mm毛坯最小尺寸:12-0.5*2=11mm粗铣后最大尺寸:8+0.7*2=9.4mm粗铣后最小尺寸:9.4-2*0.22=8.96mm精铣尺寸与零件尺寸相符,即8mm.1.6 毛坯种类的选择零件材料为20钢,考虑到零件在使用过程中起连接作用,分析其在工作过程中所受载荷,最后选用铸件,以便使金属纤维尽量不被切断,保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平,而且零件轮廓尺寸不大,可以采用砂型锻造,这从提高生产效率,保证加工精度,减少生产成本上考虑,也是应该的。零件机械加工的工序数量、材料消耗和劳动量等在很大程度上与毛坯的选择有关,因此,正确选择毛坯具有重要的技术和经济意义。根据该零件的材料为ZG35、生产类型为批量生产、结构形状不是很复杂、尺寸大小中等大小、技术要求不高等因素,在此毛坯选择锻造成型。工件右端面机加工余量3mm;工件左端面机加工余量3mm;绘制毛坯图 详见附图:毛坯图1.7 选择加工设备和工艺装备1.7.1 机床选用.工序端面加工是铣加工。各工序的工步数不多,成批量生产,故选用铣床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大,精度要求属于中等要求,选用最常用的X52K型铣床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表.-。.工序钻孔,选用Z525摇臂钻床。1.7.2 选择刀具.在铣床上加工的工序,一般选用硬质合金铣刀和镗刀。加工刀具选用YG6类硬质合金铣刀.钻孔时选用高速钢麻花钻,参考机械加工工艺手册(主编 孟少农),第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有参数。1.7.3 选择量具本零件属于成批量生产,一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种:一是按计量器具的不确定度选择;二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。1.8 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“连接座” 零件材料为20钢,查机械加工工艺手册(以后简称工艺手册),表2.2-17 各种铸铁的性能比较,灰铸铁的硬度HB为143269,表2.2-23 灰铸铁的物理性能,20钢密度=7.27.3(),计算零件毛坯的重量约为2。表1-1 机械加工车间的生产性质生产类别同类零件的年产量件重型(零件重2000kg)中型(零件重1002000kg)轻型(零件重100kg)单件生产5以下10以下100以下小批生产510010200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产1000以上5000以上50000以上根据所发的任务书上的数据,该零件的月工序数不低于3050,毛坯重量21902506.04.0端面、侧面底 面铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于端面面的机械加工余量选择。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。1.9确定切削用量及基本工时(机动时间)工序20 粗铣19mm孔两端面机床:铣床X6132刀具:硬质合金可转位端铣刀(面铣刀),材料:, ,齿数,此为粗齿铣刀。齿 切削速度:参考有关手册,确定V=27m/min。采用高速钢三面刃圆盘铣刀,Z=10。工序30 钻铰19mm孔,并倒角1*45两端. 1.钻孔18.5mm机床:立式钻床Z525刀具:根据参照参考文献3表4.39选高速钢锥柄麻花钻头。 ,V=17m/min. 采用高速钢钻头, 2.铰孔19mm. 采用高速钢绞刀,V=14.7m/min. 3. 19mm孔倒角1*45两端. 采用900锪钻,为缩短辅助时间,取倒角时的主轴转速与铰孔相同. 工序40粗镗、精镗82.2mm孔;进行1X450倒角机床:镗床T68刀具:高速钢刀具(1) 粗镗81.7mm孔 采用双刃镗刀,V=40m/min. (2) 精镗82.2mm孔. V=35m/min (3) 82.2mm孔1*45度倒角. V=16m/min 工序50 粗铣、精铣82.2mm孔端面(1) 粗铣82.2mm孔端面.机床:XA6132型万能升降台铣床刀具:硬质合金可转位端铣刀(面铣刀),材料:, ,齿数,此为粗齿铣刀。 采用高速钢圆柱铣刀,Z=10,V=20m/min (2) 精铣82.2mm孔的两端面机床:XA6132型万能升降台铣床刀具:硬质合金可转位端铣刀(面铣刀),材料:, ,齿数,此为粗齿铣刀。齿 采用高速钢圆柱铣刀,V=31m/min. 工序60 粗铣16mm槽;粗铣16mm槽的两侧面;1.5*450倒角(1) 粗铣16mm槽,保证尺寸16mm.fz=0.06mm/齿切削速度:参考有关手册,V=22.8m/min.采用W18Cr4V立铣刀,dw=16mm,Z=3,则:ns=454r/minfm=fzznw=0.06*3*420=75.6mm/min(2) 粗铣16mm槽两侧面。齿 切削速度:参考有关手册,V=27m/min。 采用高速钢三面刃圆盘铣刀,Z=10。工序70 钻M10螺纹孔并倒角1200;攻螺纹M10; (1)钻M10螺纹孔并倒角1200机床:钻床Z525刀具:根据参照参考文献3表4.39,选硬质合金锥柄麻花钻头 采用麻花钻,V=20m/min. (2) 攻螺纹M10.机床:钻床Z525刀具:根据参照参考文献3表4.39,选硬质合金丝锥 V=6m/min 第2章 夹具设计2.1研究原始质料利用本夹具主要用来加工钻19孔,加工时除了要满足粗糙度要求外,还应满足两孔轴线间公差要求。为了保证技术要求,最关键是找到定位基准。同时,应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。2.2 夹具的夹紧装置和定位装置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。力源为手动夹紧,通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心作用。2.3钻削力的计算刀具:钻头 D=19。则轴向力:见工艺师手册表28.4F=Cdfk3.1 式中: C=420, Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=(F=420转矩T=Cdfk式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8T=0.206功率 P=在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=KKKK式中 K基本安全系数,1.5; K加工性质系数,1.1;K刀具钝化系数, 1.1;K断续切削系数, 1.1则 F=KF=1.5钻削时 T=17.34 N切向方向所受力: F=取F=4416F F所以,时工件不会转动,故本夹具可安全工作。2.4 夹紧力的计算夹紧力的大小重要取决于切削P和重力G,重力是可认为不变的,而切削力在切削的过程中是变化的。影响切削力的大小因素很多,如工件质量的不均匀,加工质量的不均匀,刀具磨损以及切削用量的变化等等。同时夹紧力也和其他因素有关,如夹紧件和工件及工件与定位件间接触表面的光洁度,工艺系统的刚性等等,因此夹具夹紧力的设计只能对其作初略的估算。2.5夹紧压板夹紧支板和夹紧座的目的相同,都是夹紧工件的,保证在加工过程中工件不移动,限制它的自由度,夹紧支板的工件接触装置拟用夹紧螺钉,支板在其中是辅助支承的,最终起决定作用的还是人的操作,不同人操作同样的夹具或者是在夹紧的过程中用力和速度的不同,都对工件的加工精度有影响。由于取用的夹紧螺钉是一样的,前面已经计算过了,在此不重复了。5具体的结构见零件图。螺旋夹紧机构是指螺旋副与其他元件(压板、垫片、螺钉等)相结合,对工件实施夹紧的机构。螺旋夹紧机构在生产中使用极为普遍。螺旋夹紧机构结构简单,夹紧行程大,且自锁性能好,增力比大,是手动夹紧中用的最多的一种夹紧机构。常用的夹紧形式有:单个螺旋夹紧机构、螺旋压板夹紧机构。夹紧压板加工要求:1.表面发蓝或其它的防锈处理;2.热处理:T10A,淬火HRC3845;渗碳深度0.20.6mm;3.锐边无毛刺;4.螺纹孔以国家标准的M27配做。1 6W:实际夹紧力 Wi:理论夹紧力 K:安全系数 安全系数:K= K1K2K3K4式中: K1-基本安装系数 K2-加工安装系数 K3-刀具钝化系数 K4-切削特点系数 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可按下式计算有:式中:为各种因素的安全系数,查参考文献5表可得: 所以有: 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: 其中: 螺旋夹紧力:该夹具采用螺旋夹紧机构,用螺栓通过弧形压块压紧工件,受力简图如下:图4.1 压板受力简图由表得:原动力计算公式 即: 由上述计算易得: 为了使其夹具结构简单、操作方便,决定选用液压驱动的螺旋夹紧机构。2.6 夹具的导向在钻床上加工孔时,大都采用导向元件或导向装置,用以引导刀具进入正确的加工位置,并在加工过程中防止或减少由于切削力等因素引起的偏移,提高刀具的刚性,从而保证零件上孔的精度,在钻床上加工的过程中,导向装置保证同轴各孔的同轴度、各孔孔距精度、各轴线间的平行度等,因此,导向装置如同定位元件一样,对于保证工件的加工精度有这十分重要的作用。2.7确定引导元件 (钻套的类型及结构尺寸 )为能迅速、准确的确定刀具与夹具的相对位置,钻夹具上都应该设置引导刀具的元件钻套。钻套一般安装在钻模板上,钻模板与夹具体连接,钻套与工件之间留有排屑空间,如图3.2-1所示。因工件批量小又是单一钻孔工序,所以此处选用固定钻套。图3.2-1 固定钻套主要尺寸有机床夹具零、部件国家标准GB/T2262-91选取钻孔时如表3.2-1 表3.2-1 固定钻套标准尺寸1.钻套的尺寸、公差配合的选择钻套内径基本尺寸=引导刀具的最大极限尺寸1) 钻套内径基本尺寸:钻头、扩孔钻,铰刀是标准化定尺寸刀具,所以内径刀与刀具按基轴制选。钻套与刀具之间按一定的间隙配合,以防刀具使用时咬孔或长使一般根据刀具精度选套孔的公差:钻(扩孔)选F7,粗铰 G7,精铰G6。若引导的是刀具导柱部分不是切削部分,可按孔制选取:H7/f7,,H7/g6,,H6/g5等。2)钻套高度H:H=(13)D 斜孔 H=(46)DH过长,磨损严重由表1.5-1可查得: 钻套高度H取20mm3)排屑空间:h措钻套底部与工件表面之间的空间。h过大要引偏,过小不能排屑.铸铁:S=(0.30.7)D 小孔取小值钢: S=(0.71.5) D 大孔取大值斜孔:S=(00.2)D 所以排屑空间h为 30mm4)材料:性能要求:高硬度,耐磨 常用材料:T10A T19A CrMn 或20渗碳淬火 D10mm CrMn D25mm T10A T19A HRC5864 D25mm 20渗碳淬火 HRC5864因此,本处采用材料T10A,热处理:T10A HRC5864。因钻孔6.5H9;由表1.5-1可查得:钻套内径为6.5F7;外径为19D6;麻花钻选用6.5f6钻套轴线对基面的垂直度允差为0.02mm导向元件包括刀杆的导向部分和导向套。在这套钻床夹具上用的导向套是钻套。钻套按其结构可分为固定钻套,可换钻套,快换钻套及特殊钻套。因此套钻夹具加工量不大,磨损较小,孔距离精度要求较高,则选用固定钻套。如图4.2。直接压入钻模板或夹具体的孔中。图4.2 钻套钻模板与固定钻套外圆一般采用H7/h6的配合。且必须有很高的耐磨性,材料选择20Mn2。淬火HRC60。我选择的钻套:19.5F7*22K6*35 GB2264-1980。相同的,为了防止定位销与模板之间的磨损,在模板定位孔之间套上两个固定衬套。选取的标准件代号为19*18 GB2263-1980。材料仍选取T10A, 淬火HRC60。公差采用H7/p6的配合。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+0.00871.82.6582.63698191633.3+0.022+0.0103.347+0.019+0.010104581156101310162068+0.028+0.01319+0.023+0.0191581015181920251019+0.034+0.0161822191522+0.028+0.01526162836151826300.0191822+0.041+0.02030342036HT200222635+0.033+0.017392630424625HT200563035+0.050+0.0254852354255+0.039+0.0205930566742486266485070740.040钻模板选用固定钻模板,用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。2.8 钻孔与工件之间的切屑间隙钻套的类型和特点:1、固定钻套:钻套直接压入钻模板或夹具体的孔中,钻模板或夹具体的孔与钻套外圆一般采用H7/n6配合,主要用于加工量不大,磨损教小的中小批生产或加工孔径甚小,孔距离精度要求较高的小孔。2、可换钻套:主要用在大批量生产中,由于钻套磨损大,因此在可换钻套和钻模板之间加一个衬套,衬套直接压入钻模板的孔内,钻套以F7/m6或F7/k6配合装入衬套中。3、快换钻套:当对孔进行钻铰等加工时,由于刀径不断增大,需要不同的导套引导刀具,为便于快速更换采用快换钻套。4、特殊钻套:尺寸或形状与标准钻套不同的钻套统称特殊钻套。钻套下端面与工件表面之间应留一定的空隙C,使开始钻孔时,钻头切屑刃不位于钻套的孔中,以免刮伤钻套内孔,如图4.3。图4.3 切屑间隙 C=(0.31.2)d。在本次夹具钻模设计中考虑了多方面的因素,确定了设计方案后,选择了C=8。因为此钻的材料是铸件,所以C可以取较小的值。2.9 钻模板在导向装置中,导套通常是安装在钻模板上,因此钻模板必须具有足够的刚度和强度,以防变形而影响钻孔精度。钻模板按其与夹具体连接的方式,可分为固定式钻模板、铰链式钻模板、可卸式钻模板、滑柱式钻模板和活动钻模板等。在此套钻模夹具中选用的是可卸式钻模板,在装卸工件时需从夹具体上装上或卸下,钻模板在夹具体上采用定位销一面双孔定位,螺栓紧固,钻模精度较高。42.10 定位误差的分析该夹具以一个平面和和2个定位销定位,要求保证孔轴线间的尺寸公差。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。由5和6可得:1 定位误差: 当短圆柱销以任意边接触时 当短圆柱销以固定边接触时 式中为定位孔与定位销间的最小间隙通过分析可得: 因此:当短圆柱销以任意边接触时 2 夹紧误差 : 其中接触变形位移值: 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。2.11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。2.12 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位三个自由度,一个圆柱销定位两个自由度,用菱形销定位最后一个转动自由度。总 结加工工艺的编制和专用夹具的设计,使对零件的加工过程和夹具的设计有进一步的提高。在这次的设计中也遇到了不少的问题,如在编写加工工艺时,对所需加工面的先后顺序编排,对零件的加工精度和劳动生产率都有相当大的影响。在对某几个工序进行专用夹具设计时,对零件的定位面的选择,采用什么方式定位,夹紧方式及夹紧力方向的确定等等都存在问题。这些问题都直接影响到零件的加工精度和劳动生产率,为达到零件能在保证精度的前提下进行加工,而且方便快速,以提高劳动生产率,降低成本的目的。通过不懈努力和指导老师的精心指导下,针对这些问题查阅了大量的相关资料。最后,将这些问题一一解决,并夹紧都采用了手动夹紧,由于工件的尺寸不大,所需的夹紧力不大。完成了本次设计,通过做这次的设计,使对专业知识和技能有了进一步的提高,为以后从事本专业技术的工作打下了坚实的基础。参考文献1 黄如林,切削加工简明实用手册M,北京:化学工业出版社,2004。2 余光国,马俊,张兴发,机床夹具设计M,重庆:重庆大学出版社,1995。3 李洪,机械加工工艺手册M,北京:机械工业出版社,1990。4 方昆凡,公差与配合手册M,北京:机械工业出版社,1999。5 王光斗,王春福,机床夹具设计手册M,上海科学技术出版社,2000。6 东北重型机械学院等,机床夹具设计手册M,上海:上海科学技术出版社,1979。7 吴宗泽,机械设计实用手册M,北京:化学工业出版社,2000。8 刘文剑,曹天河,赵维,夹具工程师手册M,哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,1987。9 上海金属切削技术协会,金属切削手册M,上海:上海科学技术出版社,1984。10 周永强,高等学校毕业设计指导M,北京:中国建材工业出版社,2002。11 杨叔子,机械加工工艺师手册M,北京:机械工业出版社,2004。19 上海金属切削技术协会,金属切削手册M,上海:上海科学技术出版社,2004。13 东北重型机械学院,洛阳农业机械学院,长春汽车厂工人大学,机床夹具设计手册M,上海:上海科学技术出版社,1980。致 谢我要特别感谢我的导师的精心指导,不仅指导我们解决了关键性技术难题,更重要的是为我们指引了设计的思路并给我们讲解了设计中用到的实际工程设计经验,从而使我们设计中始终保持着清晰的思维也少走了很多弯路,也使我学会综合应用所学知识,提高分析和解决实际问题的能力。不仅如此,老师的敬业精神更是深深的感染了我,鞭策着我在以后的工作中爱岗敬业,导师是真真正正作到了传道、授业、解惑。同时也要感谢其他同学、老师和同事的热心帮助,感谢院系领导对我们课程设计的重视和关心,为我们提供了作图工具和场所,使我们能够全身心的投入到设计中去,为更好、更快的完成课程设计提供了重要保障。同时也要感谢其他同学、老师和同事的热心帮助,感谢院系领导对我们课程设计的重视和关心,为我们提供了作图工具和场所,使我们能够全身心的投入到设计中去,为更好、更快的完成课程设计提供了重要保障。32机械加工工序卡片产品型号120-17020 产品型号 产品名称解放汽车零件名称解放汽车第四及第五变速叉共1页第1页车间工序号工序名称材 料 牌 号机加工30钻20#毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造218mmx92mmx161mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数钻床Z5251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 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1钻孔18.5mm;(19mm孔底孔)专用夹具,高速钢钻头,高速钢绞刀,900锪钻23325.60.451.2512铰孔19mm;专用夹具,高速钢钻头,高速钢绞刀,900锪钻17420.10.721.51319mm孔倒角1*450专用夹具,高速钢钻头,高速钢绞刀,900锪钻7281.20.1514 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 期机械加工工艺过程卡片产品型号120-17020 产品型号 产品名称解放汽车零件名称解放汽车第四及第五变速叉共1页第1页材 料 牌 号20#毛坯种类锻造毛坯外形尺寸218mmx92mmx161mm每毛坯件数1每 台 件 数1备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段设 备工 艺 装 备 工 时 准终 单件00毛坯采用锻造的方式获得毛坯锻造锻压机10时时效处理锻造20铣粗铣19mm孔两端面金XA6132型铣床专用夹具,高速钢镶齿三面刃铣刀,游标卡尺30钻1、 钻孔18.5mm(19mm孔底孔);2、 铰孔19mm;3、 对19mm孔倒角1*450金Z525立式钻床专用夹具,高速钢钻头,高速钢绞刀,900锪钻,游标卡尺 40镗粗镗、精镗82.2mm孔;进行1X450倒角金T68卧式镗床专用夹具,双刃镗刀 ,游标卡尺50铣粗铣、精铣82.2mm孔端面金XA6132铣床专用夹具,高速钢圆柱铣刀,游标卡尺60铣粗铣16mm槽;1.5*450倒角金X52立式铣床专用夹具,W18Cr4V立铣刀,游标卡尺70钻攻M10钻M10螺纹孔并倒角1200;攻螺纹M10;金Z525立式钻床专用夹具,麻花钻,高速钢丝锥,游标卡尺80铣粗铣尺寸10MM两端面金X52立式铣床专用夹具,W18Cr4V立铣刀,游标卡尺90钳工去毛刺100检验检验入库 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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