CA10B解放牌汽车第四速及第五速变速叉加工工艺及粗镗、精镗Φ82.2mm夹具设计-CAD图纸高清
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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40镗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镗床T681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粗镗、精镗82.2mm孔;进行1X450倒角专用夹具,双刃镗刀,游标卡尺77225.40.401772234 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XX大学课程设计课 题: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 粗镗、精镗82.2mm孔夹具设计172.1问题的提出172.2 定位基准的选择172.3 夹具方案的确定182.4 误差分析与计算202.5 切削力及夹紧力的计算222.6 镗床夹具的分析242.7 本章小结25总 结26参考文献27致 谢28江阴职业技术学院毕业设计25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:工序号工序名称工 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;粗铣16mm槽的两侧面;1.5*450倒角70钻攻M10钻M10螺纹孔并倒角1200;攻螺纹M10;80钳工去毛刺90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 粗镗、精镗82.2mm孔夹具设计为了达到提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度的目的。在加工粗镗、精镗82.2mm孔零件时,需要设计专用夹具。如前所述,应该注意提高生产率,虽然该夹具设计采用了手动夹紧方式,在夹紧和松开工件时比较费时费力。但是由于该工件体积小,工件材料易切削,切削力不大等特点。经过方案的认真分析和比较,选用了手动夹紧方式(螺旋夹紧机构)。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大,在机床夹具中很广泛的应用。此外,当夹具有制造误差,工作过程出现磨损,以及零件尺寸变化时,影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象,支承钉采用可调节环节。以便随时根据情况进行调整。2.1问题的提出利用本夹具主要用来粗镗、精镗82.2mm孔。加工时除了要满足粗糙度要求外,还应满足孔轴线对底孔有位置度公差要求。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 定位基准的选择由零件图可知:粗镗、精镗82.2mm孔的轴线与底孔有位置度要求,在对孔进行加工前,小头孔进行了粗、精加工。因此,选底孔为定位精基准(设计基准)来满足位置度公差要求。粗镗、精镗82.2mm孔的轴线间有位置公差,选择小头孔左端面为定位基准来设计镗模,从而满足孔轴线间的位置度公差要求。工件定位用小头孔、大头孔端面和大头孔的侧面定位来定位。如图5.1: 图5.1 镗孔定位2.3 夹具方案的确定设计专用夹具的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等的技术要求能够得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批生产的条件下,应该使所设计的专用夹具在加工过程中装夹方便,有较高的生产效率。因此,我设计了两个夹具方案以供选择,其方案如下:(1)夹具设计方案一在加工本工序之前,工件的大头孔两端面、小头孔及它的端面都均已经加工过。因此,我选择小头孔用长心轴定位,以大小头孔的左端面为定位面,并在大头孔的下方用一档销定位,以实现典型的一面两销定位。在大小头孔之间用一个移动压板压在连接板上,实现夹紧。并选用固定镗套作为刀具的导向装置。(2)夹具设计方案二在加工本工序之前,工件的大头孔两端面、小头孔及它的端面都均已经加工过。在小头孔用一长销定位,以小头孔的左端面作为定位面,在大头孔下方用一定位块作为档销以实现一面两销定位。在小头孔的心轴右端用一个带肩的螺母和开口垫圈作为压紧,在加工处用一辅助支撑以抵消加工时所产生的轴向力。(3)方案的比较分析上述两个夹具方案的特点在于:它们都采用了典型的一面两销定位,它们的不同之处在于,方案一是以两个平面同时作为一个定位面,采用移动压板作为夹紧机构。方案二是以定位环作为定位面,在心轴上加一个螺母进行了夹紧,在加工处用一螺钉作为辅助支撑。通过对它们的比较方案一以两个不同的平面同时作为定位面,如果那两个平面在加工的时候,出现了加工误差,则在以这两个面作为定位面进行孔的加工会出现受力不均的情况,使工件受较大的外力而变形。而方案二用一个定位环作为定位面就解决了这个问题,因此,我选择方案二作为加工本工序的专用夹具。如图5.2: 图5.2 夹具方案2.4 误差分析与计算该夹具以两个平面定位,要求保证孔轴线与端面间的尺寸公差以及孔轴线与底孔的位置度公差。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工序公差。由于本工序的加工是以心轴定位,工件孔和心轴的误差可分为以下两种:一是工件以圆孔在过盈配合圆柱心轴上定位,所以定位副之间无径向间隙,也即这时不存在径向基准位移误差(,)。工件在轴线方向上的轴向定位误差,则可利用夹紧力加以控制。由此可见,过盈配合圆柱心轴的定位精度是相当的高。二是以圆孔在间隙配合圆柱心轴上定位,根据心轴放置位置的不同,有不同情况。在设计中,是将心轴水平放置,由于定位副间存在径向间隙,因此,有径向基准位移误差。在重力作用下,定位副只存在单边间隙,即工件始终以孔壁与心轴母线接触。故此时的径向基准位移误差仅在Z轴方向,且向下。如图5.3:图5.3 定位分析由机床夹具设计手册可得:定位误差(两个垂直平面定位): (式5.1)式中 定位副间的最小配合间隙;工件圆孔直径公差; 心轴外圆直径公差, 由(式5.1)可知,(1)夹紧误差: (式5.2)其中接触变形位移值: (式5.3)(2) 磨损造成的加工误差:通常不超过(3) 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。2.5 切削力及夹紧力的计算镗刀材料:(硬质合金镗刀)刀具的几何参数: 由参考文献机床夹具设计手册查表可得:圆周切削分力公式: (式5.4)式中 圆周切削分力; 背吃刀量; 修正系数; f每转进给量。式中 (式5.5)式中 考虑工件材料机械性能的系数; 考虑刀具几何参数的系数。查参考文献10表得: 取 由参考文献10表可得参数: 即:同理:径向切削分力公式 : (式5.6) 式中 径向切削分力; 背吃刀量; 修正系数; f每转进给量。式中参数: 即:轴向切削分力公式 : (式5.7)式中 轴向切削分力; 背吃刀量; 修正系数; f每转进给量。式中参数: 即:根据工件受切削力、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: (式5.8)式中 实际所需夹紧力; 在一定条件下,由静力平衡计算出的理论夹紧力; 安全系数。安全系数K可按下式计算, (式5.9)式中 加工性质; 刀具钝化程度; 切削特点;夹紧力的稳定性;手动夹紧时的手柄位置;仅有力矩使工件回转时工件与支承面接触的情况。式中:为各种因素的安全系数,见参考文献10表可得: 粗镗:代入(式5.9)得 所以,由(式5.8)有: 精镗:代入(式5.9)得 所以,有: 镗削产生的圆周切削分力由定位块和夹紧力所产生的摩擦力平衡。查表可得:所以, (式5.10)因此,所需的夹紧力为4668N,由于螺母产生的夹紧力,所以,且还有定位块可以作为支承,因此,满足要求。镗削产生的径向切削分力为由于有定位块、心轴和由夹紧力所产生的摩擦力远远大于F。镗削产生的轴向切削分力为由于有辅助支承和定位环作为轴向分力的支承,它所产生的支承力。由上面的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,满足设计要求。2.6 镗床夹具的分析用镗模镗孔时,工件的加工精度可以不受镗床精度的影响,而由镗模的精度来保证。机床的主轴和镗杆采用浮动联接,机床只是提供镗杆的转动动力。镗模的结构类型主要取决于导向的设置,导向的设置不仅是考虑加工孔的位置精度,更重要的是考虑加工时镗杆的刚度。因此以加工情况设置导向使镗杆获得高的支承刚度。镗杆在镗模中只有一个位于刀具前面或后面的镗套导向。这时镗杆与机床主轴采用刚性联接,镗杆的一端直接插入机床主轴的莫式锥孔中,并使镗套的轴线与主轴轴线重合。这项调整比较困难,机床主轴的回转精度会影响镗孔精度。因此,只适用于小孔和短孔。采用双支承导向的镗模。镗杆与机床主轴采用浮动联接。所镗的孔的位置精度主要取决于镗模架上镗套的位置精度,因此两镗套的同轴度要求很高。在本设计中,由于镗的空的直径比较的大为的,因此,在设计镗模时,采用双支承导向的镗模。固定镗套的支架称为镗模架,一般用铸铁铸造。镗模应设计成单独体不要设计与夹具底座设计成一体,更不要与夹紧装置用支架相联接。这样便于制造,更重要的是有利于位置精度的获得及避免其他因素对镗模架精度的影响。结构设计时,要特别注意刚度设计。镗模架用螺钉和销钉固定在夹具底座上,并保证有足够的接触刚度,螺钉的直径、数量、分布要合理。镗模架不宜用焊接结构,以避免内应力引起蠕变而失去精度。还要注意,不允许镗模架承受夹紧反力。其镗模架如下图5.4:图5.4 镗模架2.7 本章小结通过本工序专用夹具的设计,使我对镗夹具有了较大的认识,对镗床夹具的特点及主要类型有了深刻的了解。在这个设计中所主要保证的精度是82.2mm孔精度和它的位置度要求,通过对孔的精度进行分析,设计了两套定位方案进行了误差的分析,选择比较的好进行了下一步的夹具设计。本套夹具的定位主要是一面两销定位,用心轴限制了四个自由度,一个档销限制了一个自由度,定位环限制了一轴向移动。通过用一面两销定位,既保证了零件的加工精度,零件的装夹也相当的方便。而且专用夹具的结构,夹紧又相当的简单,对设计带来了最大的方便,又降低了工件生产成本。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。27
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