GY4型刚性凸缘联轴器零件工艺规程及加工轴孔手动夹具设计【CAD高清图纸和文档】
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机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称GY4型刚性凸缘联轴器零件名称GY4型刚性凸缘联轴器共1页第1页车间工序号工序名称材 料 牌 号机加工50车45毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式车床CA6140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/minmm机动辅助1以半精车后的195mm外圆及其端面定位, 半精车加工轴孔专用夹具,高速钢刀具,游标卡尺10001000100271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零件图号产品名称GY4型刚性凸缘联轴器零件名称GY4型刚性凸缘联轴器共1页第1页材 料 牌 号45毛 坯 种 类锻造毛坯外形尺寸每毛坯件数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10锻造锻造出毛坯20热处理毛坯热处理,时效处理30车以55mm处外圆及其端面定位,粗车另一端面,粗车半精车外圆105mm机二卧式车床专用夹具,高速钢刀具,游标卡40车以半精车后的105mm外圆及其端面定位,粗车另一端面,粗车外圆55mm,倒角机二卧式车床专用夹具,高速钢刀具,游标卡尺50车以半精车后的105mm外圆及其端面定位,半精车另一端面加工轴孔28mm机二卧式车床专用夹具,高速钢刀具,游标卡尺60镗以105mm外圆及其端面定位,精镗加工轴孔42mm机二镗床专用夹具,镗刀,游标卡尺70插以28mm孔及端面定位,粗插、半精插键槽机二插床专用夹具,插刀,游标卡尺80钻以28mm孔端面及键槽定位,一共要加工8个9mm的柱销孔机二钻床专用夹具,钻头,游标卡尺90去毛刺去毛刺100终检终检入库设 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大学课程设计论文GY4型刚性凸缘联轴器零件工艺规程及加工轴孔手动夹具设计 所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日摘 要GY4型弹性柱销联轴器零件加工工艺及夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析,了解零件的工艺再设计出毛坯的结构,并选择好零件的加工基准,设计出零件的工艺路线;接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算,关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量;然后进行专用夹具的设计,选择设计出夹具的各个组成部件,如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件;计算出夹具定位时产生的定位误差,分析夹具结构的合理性与不足之处,并在以后设计中注意改进。关键词:工艺,工序,切削用量,夹紧,定位,误差37目 录摘 要II目 录III第1章 序 言1第2章 零件的分析22.1零件的形状22.2零件的工艺分析2第3章 工艺规程设计33.1 确定毛坯的制造形式33.2定位基准的选择零件表面加工方法的选择33.3 制定工艺路线43.4 选择加工设备和工艺装备53.4.1 机床选用53.4.2 选择刀具63.4.3 选择量具63.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定6第4章 确定切削用量及基本时间84.1 工序切削用量的及基本时间的确定84.2 工序切削用量的及基本时间的确定124.3 工序切削用量及基本时间的确定134.4 工序切削用量及基本时间的确定154.5 工序切削用量及基本时间的确定164.6 工序切削用量及基本时间的确定18第5章 加工轴孔手动夹具设计225.1 车床夹具设计要求说明225.2车床夹具的设计要点225.3夹具的设计245.4定位机构295.5夹紧机构295.6零件的车床夹具的加工误差分析295.7确定夹具体结构尺寸和总体结构305.8零件的车床专用夹具简单使用说明31总 结9致 谢9参 考 文 献35 第1章 序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品,并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用,也可以为其它行业的生产提供装备,社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业,因此制造业是国民经济发展的重要行业,是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲,机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。GY4型弹性柱销联轴器零件加工工艺及夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下,进行的一个全面的考核。正确地解决一个零件在加工中的定位,夹紧以及工艺路线安排,工艺尺寸确定等问题,并设计出专用夹具,保证尺寸证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论,又要注意生产实践的需要,只有将各种理论与生产实践相结合,才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限,其中难免有缺点错误,敬请老师们批评指正。第2章 零件的分析2.1零件的形状题目给的零件是GY4型弹性柱销联轴器零件,主要作用是起连接作用。它主要用于轴与轴之间的连接,以传递动力和转矩。由于弹性套易发生弹性变形及其外径与圆柱孔为间隙配合,因而使联轴器具有补偿两轴相对位移和减震缓冲的功能。且不用设置中榫机构,以免丧失补偿相对位移的能力。零件的实际形状如上图所示,从零件图上看,该零件是典型的零件,结构比较简单。具体尺寸,公差如下图所示。2.2零件的工艺分析由零件图可知,其材料为45,具有较高强度,耐磨性,耐热性及减振性,适用于承受较大应力和要求耐磨零件。GY4型弹性柱销联轴器零件主要加工表面为:1.车外圆及端面,表面粗糙度值为3.2。2.车外圆及端面,表面粗糙度值3.2。3.车装配孔,表面粗糙度值3.2。4.半精车侧面,及表面粗糙度值3.2。5.两侧面粗糙度值6.3、12.5,法兰面粗糙度值6.3。GY4型弹性柱销联轴器共有两组加工表面,他们之间有一定的位置要求。现分述如下:(1)左端的加工表面: 这一组加工表面包括:左端面,105外圆,55外圆,28内圆,倒角钻孔并攻丝。这一部份只有端面有6.3的粗糙度要求,。其要求并不高,粗车后半精车就可以达到精度要求。而钻工没有精度要求,因此一道工序就可以达到要求,并不需要扩孔、铰孔等工序。(2).右端面的加工表面: 这一组加工表面包括:右端面;105的外圆,粗糙度为1.6;55的外圆并带有倒角其要求也不高,粗车后半精车就可以达到精度要求。其中,28的孔或内圆直接在上做镗工就行了。第3章 工艺规程设计本GY4型弹性柱销联轴器假设年产量为10万台,每台车床需要该零件1个,备品率为19%,废品率为0.25%,每日工作班次为2班。该零件材料为45,考虑到零件在工作时要有高的耐磨性,所以选择锻造。依据设计要求Q=100000件/年,n=1件/台;结合生产实际,备品率和 废品率分别取19%和0.25%代入公式得该工件的生产纲领 N=2XQn(1+)(1+)=238595件/年3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为45,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,最后选用锻造,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。3.2定位基准的选择零件表面加工方法的选择待加工的两零件是盘状零件,孔是设计基准(也是装配基准和测量基准),为避免由于基准不重合而产生的误差,应选孔为定位基准,即遵循“基准重合”的原则。具体而言,即选28mm的孔及其一端面作为精基准。由于待加工的两零件全部表面都需加工,而孔作为精基准应先进行加工,对主动端而言,应选面积较大的外圆及其端面为粗基准;对从动端而言,应选面积较大105mm的外圆及其端面为粗基准。待加工的两零件的加工面有外圆、内孔、端面、键槽、锥孔,材料为30CrMnSi钢。以公差等级和表面粗糙度要求,参考相关资料,其加工方法选择如下。(1)55mm的外圆面 为未注公差尺寸,根据GB 180079规定其公差等级按IT14,表面粗糙度为Ra25um,粗车即可(表5-14)。(2)105mm的外圆面 为未注公差尺寸,根据GB 180079规定其公差等级按IT14,表面粗糙度为Ra6.3um,需进行精车和半精车。(3)9mm的柱销孔 为未注尺寸公差,根据GB 180079规定其公差等级按IT14,表面粗糙度为Ra6.3um,需进行粗镗(表5-15)。(4)28mm的内孔,公差等级为IT8,表面粗糙度为Ra1.6um,需进行粗膛半精膛精镗加工(表5-15)。(5)键槽 槽宽和槽深的公差等级分别为IT13和IT14,表面糙粗度分别为Ra3.2um和Ra6.3um,需采用三面刃铣刀,粗铣半精铣(表5-16)。(6)端面 本零件的端面为回转体端面,尺寸精度的都要求不高,表面粗糙度为Ra25um,粗车即可。3.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。3.3.1 工艺路线方案一3.3.1 主动端工序10 锻造出毛坯。工序20 毛坯热处理,时效处理。 工序30:以86mm处外圆及其端面定位,粗车另一端面,粗车半精车外圆105mm, 工序40:以半精车后的105mm外圆及其端面定位,粗车另一端面,粗车外圆55mm,倒角。工序50:以半精车后的105mm外圆及其端面定位,半精车另一端面粗镗28mm及锥度的孔。工序60:以105mm外圆及其端面定位,精镗28mm及锥度的孔。工序70:以402mm孔及端面定位,粗铣、半精铣键槽。工序80:以28mm孔、端面及粗铣后的键槽定位,一共要加工8个9mm的柱销孔。工序90:去毛刺。工序100 终检入库。3.3.2 从动端工序10 锻造出毛坯。工序20 毛坯热处理,时效处理。 工序30:以86mm处外圆及其端面定位,粗车另一端面,粗车半精车外圆105mm, 工序40:以半精车后的105mm外圆及其端面定位,粗车另一端面,粗车外圆55mm,倒角。工序50:以半精车后的105mm外圆及其端面定位,半精车另一端面粗镗28mm孔。工序60:以105mm外圆及其端面定位,精镗28mm孔。工序70:以402mm孔及端面定位,粗铣、半精铣键槽。工序80:以28mm孔端面及粗铣后的键槽定位,一共要加工8个9mm的柱销孔。工序90:去毛刺。工序100 终检入库。3.4 选择加工设备和工艺装备3.4.1 机床选用.工序和工序是粗车、粗镗和半精车、半精镗。各工序的工步数不多,成批量生产,故选用卧式车床就能满足要求。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CA6140卧式车床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表4.2-7。.工序是钻孔,选用Z525摇臂钻床。 主、从动端工序都为CA6140卧式车床。由于加工的零件外廓尺寸不大,又是回转体,故宜在车床上镗孔。由于要求的精度较高,表面粗糙度较小,需选用较精密的机床才能满足要求,因此选用CA6140卧式车床(表5-55)。3.4.2 选择刀具.在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用YG6类硬质合金车刀,它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性,可选用可转位车刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。.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。3.4.3 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。3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“GY4型弹性柱销联轴器” 零件材料为45,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,硬度HB为143269,表2.2-23 球墨铸铁的物理性能,密度=7.27.3(),计算零件毛坯的重量约为2。表3-1 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21202506.04.0顶、侧面底 面铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于顶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。第4章 确定切削用量及基本时间切削用量包括背吃刀量a、进给量f和切削速度v。确定顺序是先确定a、f、再确定v。4.1 工序切削用量的及基本时间的确定4.1.1 切削用量 以86mm外圆及其端面定位,粗车另一端面,粗车半精车外圆105mm,所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表1.1,由于CA6140机床的中心高为200(表1.30),故选刀杆尺寸=,刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面,前角=,后角=,主偏角=,副偏角=,刃倾角=,刀尖圆弧半径=。.确定切削深度由于单边余量为3mm,可在一次走刀内完成,故.确定进给量根据切削加工简明实用手册可知:表1.4刀杆尺寸为,工件直径400之间时, 进给量=0.51.0按CA6140机床进给量(表4.29)在机械制造工艺设计手册可知: =0.7确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求,故需进行校验根据表130,CA6140机床进给机构允许进给力=3530。根据表1.21,当强度在174207时,=时,径向进给力:=950。切削时的修正系数为=1.0,=1.0,=1.17(表1.292),故实际进给力为: =950=1111.5 (3-2)由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力,故所选=可用。.选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表1.9,车刀后刀面最大磨损量取为,车刀寿命=。.确定切削速度切削速度可根据公式计算,也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表1.11,当硬质合金刀加工硬度200219的铸件,切削速度=。切削速度的修正系数为=1.0,=0.92,0.8,=1.0,=1.0(见表1.28),故: =63 (3-3) =120 (3-4)根据CA6140车床说明书选择 =125这时实际切削速度为: = (3-5).校验机床功率切削时的功率可由表查出,也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表1.25,=,切削速度时, =切削功率的修正系数=0.73,=0.9,故实际切削时间的功率为: =1.7=1.2 (3-6)根据表1.30,当=时,机床主轴允许功率为=,故所选切削用量可在CA6140机床上进行,最后决定的切削用量为:=3.75,=,=,=.倒角 为了缩短辅助时间,取倒角时的主轴转速与钻孔相同 换车刀手动进给。. 计算基本工时 (3-7)式中=+,=由切削用量简明使用手册表1.26,车削时的入切量及超切量+=,则=+= = (3-8)3.6.1.3 确定粗镗的切削用量及基本工时.确定切削深度 =.确定进给量根据切削用量简明使用手册表1.5可知,当粗镗铸件时,镗刀直径,镗刀伸出长度为时: =0.150.40按CA6140机床的进给量(表4.29),选择, =0.25.确定切削速度 = (3-9)式中=,=0.2,=0.20,=,=0.15 (3-10) =37 = (3-11)按CA6140机床的转速,选择 =160=2.6.计算基本工时选镗刀的主偏角=,则=,则: =117 4.1.2 基本时间5.1.2.1主动端确定粗车主动端外圆105的基本时间。参考文献1表2-24,车外圆基本时间为T式中,=40mm,3), 90,=2mm,=4mm,=0, f=0.65mm/r,n=0.77r/s,s确定粗车主动端外圆55的基本时间:式中,=9mm, =2mm, =4mm, =0, f=0.55mm/r, n=0.77r/s, ,则s确定粗车主动端端面的基本时间:,式中,d=164.8mm,d=0, =2mm, =4mm, =0, f=0.65mm/r, n=0.77r/s, ,则=177s确定粗车主动端台阶面的基本时间:, 式中,d=164.8mm,=94.6mm, =0mm, =4mm, =0, f=0.6mm/r, n=0.77r/s, ,则=85s确定粗镗28mm孔的基本时间,选镗刀的主偏角45。式中,=84mm, =3.5mm, =4mm, =0,f=0.1mm/r,n=6.17r/s, ,则 =148s确定工序的基本时间:=55+35+2+85+148=643s5.1.2.2从动端确定粗车从动端外圆的基本时间: =80s确定粗车从动端端面的基本时间: =95s确定粗车从动端台阶面的基本时间: =94s确定粗镗28mm孔的基本时间: =197s确定工序的基本时间:=80+95+94+197=466s4.2 工序切削用量的及基本时间的确定采用与工序确定切削用量的方法,得本工序的切削用量及基本时间如下:本工序为粗车(车端面、外圆及倒角),已知条件与工序相同。车端面、外圆可采用与工序相同的可转位车刀。4.2.1主动端见表5-1表5-1 主动端工序的切削用量及基本时间工步/mmf/mmr v/msn/rs/s粗车端面 2 0.52 0.38 1.5 113粗车外圆55mm2.3 0.52 0.38 1.5 68 倒角 手动 0.38 1.54.2.2 从动端见表5-2表5-2 从动端工序的切削用量及基本时间工步 /mmf/mmrv/msn/rs/s粗车端面 2 0.65 25.4 0.77 177粗车外圆160mm 2.40.65 25.4 0.77 1524.3 工序切削用量及基本时间的确定4.3.1 切削用量本工序为半精加工(车端面、外圆、镗孔)。已知条件与粗加工工序相同。确定以半精车后的105mm外圆及其端面定位,粗车另一端面,粗车外圆55mm,倒角。切削用量。所选刀具为YT15硬质合金可转位车刀。车刀形状所选刀具为YT15硬质合金可转位车刀。车刀形状、刀杆尺寸及刀片厚度均与粗车相同,查参考文献6表1-3,车刀几何形状为,=. 确定背吃刀量=0.75mm. 确定进给量根据参考文献7表1.6及参考文献2表4.2-9中C620-1机床进给量,选择。由于是半精加工,切削力较小,故不须校核机床进给机构强度。. 选择车刀磨钝标准及耐用度 查参考文献7表1.9,选择车刀后刀面最大磨损量为0.4mm,耐用度T=30min。查参考文献6表1.10,当用YT15硬质合金车刀加工b1000MPs的合金钢,切削速度=97m/min。切削速度的修正系数查参考文献7表1.28得:,其余的修正系数均为1,故:V=970.811.15=90.4m/min=178r/min查参考文献6表4.2-8选择C620-1机床的转速为: n=185r/min=3.08r/s则实际切削速度v=1.56m/s半精加工,机床功率也可不校验。最后确定的切削用量为:=0.75mm, f=0.3mm/r, n=185r/min=3.08r/s, v=1.56m/s=93.6m/min。确定半精车主动端端面的切削用量。采用车外圆160mm相同的刀具加工,切削用量为:,f=0.3mm/r,n=185r/min=3.08r/s, v=1.56m/s=93.6m/min。确定半精车从动端外圆71mm的切削用量。采用车外圆160mm相同的刀具加工,切削用量为:,f=0.3mm/r, n=185r/min=3.08r/s, v=1.56m/s=93.6m/min。确定半精车从动端端面的切削用量。采用车外圆160mm相同的刀具加工,切削用量为:,f=0.3mm/r,n=185r/min=3.08r/s, v=1.56m/s=93.6m/min。确定半精镗孔28mm的切削用量。所选刀具为YT15硬质合金、主偏角、直径为12mm的圆形镗刀。其耐用度T=60min。.。.参考文献1表5-139和表5-57,f=0.2mm/r。.参考文献1表2-8的计算公式确定。V=式中,C=291,m=0.2,x=0.15,y=0.2,T=60min,k=0.9,则V=150m/min=1209.4r/min选择C620-1车床的转速n=1200r/min=20r/s。4.3.2 切削用量确定半精车主动端外圆105mm的基本时间: =52s确定半精车主动端端面的基本时间: =94s确定半精车从动端外圆55mm的基本时间: =45s确定半精车从动端端面的基本时间: =45s确定半精镗主动端孔28mm的基本时间: =14s确定半精镗从动端孔28mm的基本时间: =30s4.4 工序切削用量及基本时间的确定4.4.1 切削用量本工序为精镗28mm的孔。确定精镗28mm孔的切削用量。选刀具为YT30硬质合金、主偏角、直径为12mm的圆形镗刀。其耐用度T=60min。=0.25mmf=0.15mm/rv=1.4=230.77mm/min=1837.3r/min参考文献1表5-56,根据C6140车床的转速表,选择n=1400r/min=23.3r/s,则实际切削速度v=4.98m/s。4.4.2 基本时间5.4.2.1 确定精镗主动端28mm孔的基本时间:=16s 5.4.2.2确定精镗从动端28mm孔的基本时间:=34s4.5 工序切削用量及基本时间的确定4.5.1 粗铣5.5.1.1 切削用量粗铣以28mm孔及端面定位,粗铣、半精铣键槽,所选刀具为高速钢三面刃铣刀。铣刀直径d=80,宽度L=12mm,齿数z=10。参考文献1表5-143选铣刀的基本形状。由于加工材料的1000MPs,故选前角=10,后角=12(周铣),=6(端铣)。已知铣削宽度=9mm,铣削深度=8mm。机床选用X62W型卧式铣床。确定每齿进给量。参考文献1表5-144,X62W卧式铣床的功率为7.5KW(表5-74),工艺系统刚性为中等,细齿盘铣刀加工钢料,查得每齿进给量=0.61.0mm/z。现取=0.07mm/z。确定铣刀磨钝标准及耐用度。参考文献1表5-148,用高速钢盘铣刀粗加工钢料,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.6mm,铣刀直径d=80mm,耐用度T=120min(表5-149)。确定切削速度和工作台每分钟进给量。参考文献1表2-17中公式计算:式中,=48,=0.25,=0.1,=0.2,=0.3,=0.1,m=0.2,T=120min, =8, =0.07mm/z, =9mm, z=10,d=80mm,=1.0。=2.62m/minn=10.4r/min参考文献1表5-75,根据X62W型卧式铣床主轴转速表,选择n=30r/min=0.5r/s,则实际切削速度v=0.13m/s,工作台每分钟进给量为=0.071030=28mm/min参考文献1表5-76, 根据X62W型卧式铣床工作台进给量,选择=23.5mm/min,则实际的每齿进给量为=0.078mm/z。验证机床效率。参考文献1表2-18的计算公式,铣削时的功率(单位为KW)为(N)式中,=650,=1.0,=0.72,=0.86,=0,=0.86, =8, =0.078mm/z, =9mm, z=10,d=80mm, n=30r/min,=0.63。=797.3v=0.13m/s=0.10KWX62W铣床主电动机的功率为7.5KW,故所选切削用量可以采用。所确定的切削用量为=0.078mm/z, =23.5mm/min, n=30r/min, v=0.13m/s5.5.1.2 基本时间参考文献1表2-28,三面刃铣刀铣槽的基本时间为a.主动端:式中,=84mm,=+(13),=9mm,d=80mm,=76mm,=4mm, =23.5mm/min,=4=6.98min=419sb.从动端:=8.17min=490s4.5.2 半精铣5.5.2.1 切削用量半精铣键槽,所选刀具为高速钢错齿三面刃铣刀。d=80mm, L=12mm, z=10。机床亦选用X62W型卧式铣床。确定每齿进给量。加工要求保证的表面粗糙度3.2m, 参考文献1表5-144,每转进给量=0.51.2mm/r,现取=0.6mm/r,则=0.06mm/r确定铣刀磨钝标准及耐用度。参考文献1表5-148,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.25mm;参考文献1表5-149,耐用度T=120min。确定切削速度和工作台每分钟进给量。参考文献1表2-17中公式计算,得=17.79m/min=0.3m/sn=1.19r/s=71r/min参考文献1表5-75,根据X62W型卧式铣床主轴转速表,选择n=75r/min=1.25r/s, 则实际切削速度v=0.314m/s, 工作台每分钟进给量为=0.061075=45mm/min参考文献1表5-76, 根据X62W型卧式铣床工作台进给量,选择=47.5mm/min,则实际的每齿进给量为=0.063mm/z。5.5.2.2 基本时间a.主动端:=4=10sb.从动端:=4=12s4.6 工序切削用量及基本时间的确定4.6.1 主动端(1)钻孔3.6.5.1 确定以28mm孔、端面及粗铣后的键槽定位,一共要加工8个9mm的锥销孔。钻孔9,本工序采用计算法。表3-5高速钢麻花钻的类型和用途标准号类型直径范围(mm)用途GB1436-85直柄麻花钻2.020.0在各种机床上,用钻模或不用钻模钻孔GB1437-85直柄长麻花钻1.031.5在各种机床上,用钻模或不用钻模钻孔GB1438-85锥柄麻花钻3.0100.0在各种机床上,用钻模或不用钻模钻孔GB1439-85锥柄长麻花钻5.050.0在各种机床上,用钻模或不用钻模钻孔选用Z525摇臂钻床,查机械加工工艺手册 孟少农 主编,查机表2.4-37钻头的磨钝标准及耐用度可得,耐用度为4500,表10.2-5标准高速钢麻花钻的直径系列选择锥柄长,麻花钻,则螺旋角=30,锋交2=118,后角a=10,横刃斜角=50,L=197mm,l=116mm。表3-6 标准高速钢麻花钻的全长和沟槽长度(摘自GB6137-85) mm直径范围直柄麻花钻ll111.8013.20151101表3-7 通用型麻花钻的主要几何参数的推存值(根据GB6137-85) ()d (mm)2f8.618.0030118124060表3-8 钻头、扩孔钻和铰刀的磨钝标准及耐用度(1)后刀面最大磨损限度mm刀具材料加工材料钻头直径d0(mm)20高速钢铸铁0.50.8(2)单刃加工刀具耐用度T min刀具类型加工材料刀具材料刀具直径d0(mm)1120钻头(钻孔及扩孔)铸铁、铜合金及合金高速钢60钻头后刀面最大磨损限度为0.50.8mm刀具耐用度T = 60 min.确定进给量查机械加工工艺手册 孟少农 主编,第二卷表10.4高速钢钻头钻孔的进给量为f=0.250.65,根据表4.13中可知,进给量取f=0.60。.确定切削速度 查机械加工工艺手册 孟少农 主编,表10.4-17高速钢钻头在球墨铸铁(190HBS)上钻孔的切削速度轴向力,扭矩及功率得,V=12,参考机械加工工艺手册 孟少农 主编,表10.4-10钻扩铰孔条件改变时切削速度修正系数K=1.0,R=0.85。 V=12=10.32 (3-17)则 = =131 (3-18) 查表4.2-12可知, 取 n = 150则实际切削速度 = = =11.8.确定切削时间查机械加工工艺手册 孟少农 主编,表10.4-43,钻孔时加工机动时间计算公式: T= (3-19)其中 l= l=5 l=23则: t= =9.13确定钻孔的切削用量钻孔选用机床为Z525摇臂机床,刀具选用GB1436-85直柄短麻花钻,机械加工工艺手册第2卷。根据机械加工工艺手册第2卷表10.4-2查得钻头直径小于10的钻孔进给量为0.200.35。 则取确定切削速度,根据机械加工工艺手册第2卷表10.4-9切削速度计算公式为 (3-20)查得参数为,刀具耐用度T=35则 =1.6所以 =72选取 所以实际切削速度为=2.64确定切削时间(一个孔) =第5章 加工轴孔手动夹具设计5.1 车床夹具设计要求说明车床夹具主要用于加工轴孔夹具。因而车床夹具的主要特点是工件加工表面的中心线与机床主轴的回转轴线同轴。(1) 安装在车床主轴上的夹具。这类夹具很多,有通用的三爪卡盘、四爪卡盘,花盘,顶尖等,还有自行设计的心轴;专用夹具通常可分为心轴式、夹头式、卡盘式、角铁式和花盘式。这类夹具的特点是加工时随机床主轴一起旋转,刀具做进给运动定心式车床夹具 在定心式车床夹具上,工件常以孔或外圆定位,夹具采用定心夹紧机构。角铁式车床夹具 在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时,由于零件形状较复杂,难以装夹在通用卡盘上,因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状,故称其为角铁式车床夹具。花盘式车床夹具 这类夹具的夹具体称花盘,上面开有若干个T形槽,安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件,可加工形状复杂工件的外圆和内孔。这类夹具不对称,要注意平衡。(2) 安装在托板上的夹具。某些重型、畸形工件,常常将夹具安装在托板上。刀具则安装在车床主轴上做旋转运动,夹具做进给运动。由于后一类夹具应用很少,属于机床改装范畴。而生产中需自行设计的较多是安装在车床主轴上的专用夹具,所以零件在车床上加工用专用夹具。5.2车床夹具的设计要点(1)定位装置的设计特点和夹紧装置的设计要求当加工回转表面时,要求工件加工面的轴线与机床主轴轴线重合,夹具上定位装置的结构和布置必须保证这一点。当加工的表面与工序基准之间有尺寸联系或相互位置精度要求时,则应以夹具的回转轴线为基准来确定定位元件的位置。工件的夹紧应可靠。由于加工时工件和夹具一起随主轴高速回转,故在加工过程中工件除受切削力矩的作用外,整个夹具还要受到重力和离心力的作用,转速越高离心力越大,这些力不仅降低夹紧力,同时会使主轴振动。因此,夹紧机构必须具有足够的夹紧力,自锁性能好,以防止工件在加工过程中移动或发生事故。对于角铁式夹具,夹紧力的施力方式要注意防止引起夹具变形。(2)夹具与机床主轴的连接车床夹具与机床主轴的连接精度对夹具的加工精度有一定的影响。因此,要求夹具的回转轴线与卧式车床主轴轴线应具有尽可能小的同轴度误差。心轴类车床夹具以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配合连接,用螺杆拉紧。有的心轴则以中心孔与车床前、后顶尖安装使用。根据径向尺寸的大小,其它专用夹具在机床主轴上的安装连接一般有两种方式:1)对于径向尺寸D140mm,或D(23)d的小型夹具,一般用锥柄安装在车床主轴的锥孔中,并用螺杆拉紧,如图1-a所示。这种连接方式定心精度较高。2)对于径向尺寸较大的夹具,一般用过渡盘与车床主轴轴颈连接。过渡盘与主轴配合处的形状取决于主轴前端的结构。图1-b所示的过渡盘,其上有一个定位圆孔按H7/h6或H7/js6与主轴轴颈相配合,并用螺纹和主轴连接。为防止停车和倒车时因惯性作用使两者松开,可用压板将过渡盘压在主轴上。专用夹具则以其定位止口按H7/h6或H7/js6装配在过渡盘的凸缘上,用螺钉紧固。这种连接方式的定心精度受配合间隙的影响。为了提高定心精度,可按找正圆校正夹具与机床主轴的同轴度。对于车床主轴前端为圆锥体并有凸缘的结构,如图1-c所示,过渡盘在其长锥面上配合定心,用活套在主轴上的螺母锁紧,由键传递扭矩。这种安装方式的定心精度较高,但端面要求紧贴,制造上较困难。图1-d所示是以主轴前端短锥面与过渡盘连接的方式。过渡盘推入主轴后,其端面与主轴端面只允许有0.050.1mm的间隙,用螺钉均匀拧紧后,即可保证端面与锥面全部接触,以使定心准确、刚度好。图1 车床夹具与机床主轴的连接过渡盘常作为车床附件备用,设计夹具时应按过渡盘凸缘确定专用夹具体的止口尺寸。过渡盘的材料通常为铸铁。各种车床主轴前端的结构尺寸,可查阅有关手册5.3夹具的设计由机械制造工艺系统的组成机床、工件、刀具和夹具可看出夹具在机械加工占有很重要的地位。尤其在成批生产时更是大量的采用机床夹具。它们是机床工件之间的联结装置,使工件相对于机床或刀具获得正确位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度,所以机床夹具设计是装配设计中一项重要的工作,是加工过程中最活跃的因素之一,是一种在金属切削机床上实现装夹任务的工艺装备,是机械加工工艺系统的一个重要组成部分8。机床上工件的安装方法,可归结为三种:直接找正法、划线找正法、夹具定位法。其中机床夹具又分为:通用夹具和专用夹具。在车床上使用夹具有三个目的:提高机床的生产率、保证产品质量和解决疑难工艺、扩大机床用途为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。凡是直接承受定位基准的夹具零件,称为定位元件。使工件在夹具中定位用的定位元件,又叫支承。支承可分为主要支承和辅助支承。用来限制工件的全部自由度或其中的几个自由度,使工件在夹具中占有一定位置的定位元件,叫主要支承;在夹具中只用来加强工件定位时的稳定性及刚性的支承,叫辅助支承。夹具上的定位元件应满足:定位元件的工作表面需具有高度的耐磨性,以便长期保持夹具的定位精度;定位元件在夹具中的位置须使它们在磨损或损坏后,易于更换或修理,以节省修理夹具所需要的时间和费用,所以通常不允许直接利用夹具体作为定位元件;为了使定位元件的工作表面保持清洁,以便和工件定位基准接触良好,定位元件的工作表面尺寸应尽可能的小,更不必和工件的定位表面全部接触;为了使工件在加工时稳固可靠,定位元件的排列应使切削力和夹紧力落在支承点上或落在几个支承点的中间。在车床加工中,除了在角铁和花盘或特殊夹具上加工外,很少用平面定位加工,以下几种是以:平面定位所用的定位元件:钉头支承、板型支承、可调支承。工件以外圆柱面作为定位基准的定位元件:用V型块作为定位元件、用圆柱孔作为定位元件、使用定心夹紧装置(双爪卡盘、三爪卡盘、弹簧夹头)。工件以内孔作为定位基准的定位元件:定位销、心轴(整体式心轴、胀力心轴、组合心轴、球式心轴、自动夹紧心轴、盘形弹簧心轴、塑料心轴、橡胶心轴、花键心轴)工件以中心孔、端面外圆及端面内孔作为定位基准的定位元件:工件以中心孔作为定位基准用的顶针(前顶针、后顶针)、工件以端面外圆及端面内孔作为定位基准用的顶针(前顶针、后顶针)、传动装置(机心夹头、自动卡紧鸡心夹头、传动盘/拨盘、自动夹紧传动夹头、气压传动夹头)工件以螺纹作为定位基准(整体式螺纹定位、活动式螺纹定位)工件以曲型面作为定位基准工件以燕尾槽作为定位基准夹紧装置:工件在固定和夹紧时的装置,可用手动夹紧、机动夹紧、自动夹紧和液体塑料夹紧。手动夹紧指直接利用人力和扳手来操作的。机动夹紧指压缩空气和真空夹紧、液压传动夹紧和电磁夹紧等。自动夹紧指夹紧力(把工件压向夹具定位支承所使用的力)利用机床运动部分来自动操纵的。液体塑料夹紧指利用液体塑料的压力通过衬套薄壁的弹性变形把夹紧力传给工件。在车床上加工时,夹紧工件的方法一般有三种:装在顶针之间、装在心轴上和夹在夹头(或卡盘)内。常用夹紧装置的种类:简单的压板装置、螺旋压板装置、铰链式压板装置螺钉式夹紧装置、螺母式夹紧装置、气动夹紧装置工件在固定和夹紧时应注意事项:1.夹紧时必须保证不破坏工件的正确定位,并且有足够的稳固性。2.在与车床主轴中心线平行的定位元件上装夹工件时,夹紧时所需的力最好是从上向下。夹紧力的大小,必须保证加工过程中工件位置不发生变化,而且各作用点的夹紧力应力求均匀。通常(用平面定位时)压向主要基面的夹紧力要大一些,压向导向基面和支承基面的夹紧力要小一些。3.工件夹压部位和夹紧力的作用点,应尽量设置在夹具支撑面上,由支撑面直接承受或位于几个支承所组成的面积之内,不能压空,并应在工件刚度最大的部分,以免工件变形,影响加工精度和造成事故。4.夹紧力的作用点,应尽量设置在距切削力做用点和加工表面近些,这样可增加工件的刚性和稳定性,保证加工质量。5.夹紧时,夹紧机构必须保证不使夹具本身产生变形。6.夹紧力的方向对夹紧力的大小影响很大,应特别注意。如果夹紧力和切削力的方相一致,显然只需很小的夹紧力,工件在加工中也不会移动,所以应避免夹紧力和切削力方向相反的夹紧形式。7.夹紧机构在可靠的基础上,应结构简单、刚型好、操作方便、使用安全、便于制造和修理。8.夹紧机构的零件,最好与夹具体联系在一起,这样使用起来不但方便,同时免得丢失而影响工作。9.夹紧机构不能妨碍工件的装卸、加工、检查和测量等工作。10.夹紧机构的夹紧力,应具有调整的可能性,并且调整要方便。11.在一个夹具内,最好只有一种或不多与两种形式的夹紧机构,而且夹紧元件应尽量标准化、规格化和统一化。夹具的设计原则:1.要注意工件的形状及精度要求。2.夹紧力大小的决定及材料的选择。3.夹具在旋转时应保持平衡。4.操作要安全。5.要注意加工方式。6.安装次数要少。设计夹具的程序如下:1.分析研究加工的工件。研究部件的装配图,明了加工工件的性能和作用,以及与其它零件的相互关系;研究工件的工作图,明了工件的形状尺寸、加工表面、精度等级、几何精度、技术要求、材料牌号及其硬度等;研究工件的工艺要求,根据装配图和工作图,分析选用工件的定位基面。2.拟定夹具的类型和结构。研究工艺人员对夹具结构提出的特殊要求和技术问题;研究过去设计使用过的同类型夹具的结构,分析它们的优缺点,以改进夹具的设计;根据以选定的工件定位基面,拟定在夹具中的定位方法和结构形式;研究和确定工件的夹紧部位和夹紧方法,设计可靠的夹紧机构;研究和了解所选用的机床的规格、性能和精度等条件,以便确定夹具安装在机床上的位置及其相应的连接方法和固定方法;了解制造夹具的有关设备情况,以便确定夹具体和主要零件的工艺性和制造方法。3.绘制夹具的总图。首先画出工件的外部轮廓(用双点划线或红色铅笔来表示)以便确定夹具的有关尺寸。再画出工件加工的部位和加工余量(用交叉线来表示),以便确定刀具和辅助工具的尺寸和相对的工作位置;夹具的总图上应当具有23个投影图和必要的剖面图。按照这些图可以了解和判断出夹具的任何一个零件;夹具总图的正视图,应当是以夹具实际工作时在机床上的安装位置,或按工人的操作位置设计;在图上应注出所有适当公差的基面尺寸、座标尺寸、定位尺寸和夹具的外形尺寸,根据这些尺寸,可以作夹具的检查和测量;所有连接件和配合件,都应注出连接尺寸、配合尺寸和配合公差,以及几何形状的偏差;对夹具零件进行编号,并按厂内所规定的格式作出夹具的零件明细表,图纸应合乎国家标准的规定;在图上应当注出夹具的技术要求、定期检查的时间和周期。4.测绘夹具零件的工作图。根据夹具总图测绘出每一个零件的工作图(标准件可不绘);根据夹具的结构和工艺上的条件来决定零件的形状和注出全部尺寸、配合公差,允许的几何形状偏差、热处理以及其他技术要求;零件加工的表面光洁度一般与尺寸精度和几何精度有关,夹具零件最常用的是69。5.选用零件的材料。夹具零件一般选择用较好的材料制造,因此,必须注明零件所使用的材料牌号;根据夹具的结构和零件的工作情况,以及所起的作用,就能够确定对零件材料的基本要求,从而按材料的性能和工厂材料的供应情况来选用合适的材料;确定材料的热处理规范,以及应达到的硬度要求等,使零件具有相当的韧性和耐磨性。步骤:选择工件的定位基准决定工件的定位方法、定位元件选择夹紧装置考虑夹具与机床的连接方法解决夹具旋转时的平衡夹具的加工夹具的强度和刚度等。在金属切削机床上进行加工时,为了保证工件加工表面的尺寸,几何形状和相互位置的精度等要求,在加工方法确定之后,需要解决的问题之一是使工件相对于刀具和机床占有正确的加工位置(即工件的定位)并把工件压紧夹牢,以保证这个确定了的位置在加工过程中稳定不变(即工件的夹紧)就是工件在上的正确安装。但由于工件形状比较复杂,加工内容多,精度要求较高,所以设计夹具时必须考虑到夹具本身的制造精度和定位的精度,并以方便高效的方式进行夹紧。由于壳体件结构复杂、壁薄较薄,夹紧力过大或夹紧力着力点不适当,都会使工件产生夹紧变形。在这种状态下加工,虽然工件“合格”,但加工后撤去夹紧力,工件便恢复原状,破坏了已加工好的精度,在壳体加工中,必须注意夹紧对工件加工精度的影响,采取有效措施保证加工精度。夹紧力作用点的选择应选择工件刚度较大的部位,并保证夹紧力作用于主要定位面上。例如,夹紧力施于壳体的较大的内孔表面;提高接触刚度 孔系加工时,应尽量提高壳体基准面与夹具定位元件的接触刚度。目前,最常见的夹紧方式有机械夹紧、液压夹紧、气压夹紧,其三种方法比较如下表:表2 机械夹紧、液压夹紧、气压夹紧三种方法的比较比较项目机械夹紧液压夹紧气压夹紧夹紧力较大最大中等动作快慢慢较慢较快环境要求一般较高适应性好构造一般复杂简单载荷变化影响没有有一些稍有远距离操纵短距离短距离中距离工作寿命一般一般长维护简单要求高一般价格一般稍贵便宜综上所述,机械夹没有紧载荷变化影响,适合短距离操作维护简单,是铝合金壳体加工件的理想夹紧方式。提高加工效率及方便加工,现决定采用硬质合金车刀对端面和内孔面进行加工。同时,为了减少价格,易于操作和更换,准备采用机械夹紧装置。 该机械夹紧装置夹具工作原理:带斜槽的双排模式卡爪自动定心装置,用在车床上按内孔将工件定心和夹紧。当拧紧螺母时,使导套1右移,依靠斜槽把左排3个卡爪张开;同时,螺栓带动导套2左移,依靠斜槽把右排3个卡爪张开,使工件自动夹定心和夹紧,并使两排的夹紧力相等。松开时,依靠弹簧和弹簧卡圈的弹簧力把各卡爪延导套
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