瓦盖机械加工工艺规程及夹具设计(2-φ10孔)【含说明书和CAD图纸】
1 课程设计说明书 题 目 瓦盖工艺工装设计 所属系部 所属专业 所属班级 学 号 学生姓名 指导教师 起讫日期 2 摘 要 本文是对瓦盖零件加工应用及加工的工艺性分析,主要包括对零件图的分析、毛 坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、加工工艺 文件的填写。选择正确的加工方法,设计合理的加工工艺过程。 机床夹具的种类很多,其中,使用范围最广的通用夹具,规格尺寸多已标准化, 并且有专业的工厂进行生产。而广泛用于批量生产,专为某工件加工工序服务的专用 夹具,则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。 关键词:瓦盖,加工工艺,加工方法,工艺文件,夹具 Abstract This paper is on the bracket parts processing application and processing technology and analysis, including the parts of the plan, the choice of blank, the clamping, the craft route making, tool selection, the determination of cutting conditions, processing documents. Machine tool fixture of many kinds, among them, the most widely used common fixture, size specifications have been standardized, and a professional production plant. While widely used in batch production, specially for a workpiece processing services for the fixture, it needs each factory according to workpiece machining technology to design and manufacture. In this paper, fixture design are the main contents of design of fixture for grinding center. Key words: scaffold, processing technology, processing method, process documentation, fixture 目 录 摘 要 2 ABSTRACT 3 目 录 4 1 绪 论 6 2 零件的分析 7 2.1 零件的工艺分析 7 2.2 零件的工艺要求 7 3 工艺规程设计 8 3.1 加工工艺过程 8 3.2 确定各表面加工方案 8 3.2.1 考虑因素 9 3.3 确定定位基准 9 3.3.1 粗基准的选择 9 3.3.2 精基准选择的原则 9 3.4 工艺路线的拟订 10 3.4.1 工序的合理组合 10 3.4.2 工序的集中与分散 10 3.4.3 加工阶段的划分 11 3.4.4 加工工艺路线方案的比较 12 3.5 零件的偏差,加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定 14 3.5.1 毛坯的结构工艺要求 14 3.5.2 零件的偏差计算 14 3.6 确定切削用量及基本工时(机动时间) 14 4 钻 2-10 孔夹具设计 23 4.1 研究原始质料 23 4.2 定位基准的选择 23 4.3 切削力及夹紧力的计算 24 4.4 误差分析与计算 25 4.5 零、部件的设计与选用 25 5 4.5.1 定位销选用 25 4.5.2 夹紧装置的选用 26 4.5.3 钻套、衬套、钻模板设计与选用 26 4.6 夹具设计及操作的简要说明 27 总 结 28 参考文献 29 致谢 30 1 绪 论 机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法,是指导生 产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经 济效益,生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手 段都要通过机械加工工艺来体现,因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的 质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。 而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳 动强度、降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置,其作用是使工件 相对于机床或刀具有个正确的位置,并在加工过程中保持这个位置不变。它们 的研究对机械工业有着很重要的意义,因此在大批量生产中,常采用专用夹具。 而本次对于零件加工工艺及夹具设计的主要任务是: 完成零件零件加工工艺规程的制定; 完成专用夹具的设计。 通过对零件的初步分析,了解其零件的主要特点,加工难易程度,主要加 工面和加工粗、精基准,从而制定出零件加工工艺规程;对于专用夹具的设计, 首先分析零件的加工工艺,选取定位基准,然后再根据切销力的大小、批量生 产情况来选取夹紧方式,从而设计专用夹具。 7 2 零件的分析 2.1 零件的工艺分析 图 2-1 瓦盖 瓦盖是一个很重要的零件,因为其零件尺寸比较小,结构形状较复杂,但其加工 孔和底面的精度要求较高,此外还有瓦盖端面要求加工,对精度要求也很高。其有公差 要求因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度,以及各表面的表面质量均影响 机器或部件的装配质量,进而影响其性能与工作寿命,因此它们的加工是非常关键和 重要的。 2.2 零件的工艺要求 一个好的结构不但要应该达到设计要求,而且要有好的机械加工工艺性,也就是 要有加工的可能性,要便于加工,要能够保证加工质量,同时使加工的劳动量最小。 而设计和工艺是密切相关的,又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师 要考虑如何从工艺上保证设计的要求。 该加工有七个加工表面:平面加工包括零件底面、底部平面;孔系加工包括大、 小孔。 以底端面为主有: 底端面平面的粗、精铣加工,其粗糙度要求是 。2.3Ra 孔系加工有: 65 孔 采用粗镗 半精镗 精镗加工方法1.6Ra 8 钻扩铰 2- 孔 加工,其表面粗糙度为 ;81.6Ra 小孔 2- 孔钻加工106.3Ra 零件毛坯的选择铸造,因为生产率很高,所以可以免去每次造型。单边余量一般 在 ,结构细密,能承受较大的压力,占用生产的面积较小。因其年产量是中批13m 量生产。 上面主要是对零件的结构、加工精度和主要加工表面进行了分析,选择了其毛坯 的的制造方法为铸造和中批的批量生产方式,从而为工艺规程设计提供了必要的准备。 3 工艺规程设计 3.1 加工工艺过程 由以上分析可知,该零件零件的主要加工表面是平面、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,对于零件来说,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以各尺寸精 度。 由上面的一些技术条件分析得知:零件的尺寸精度,形状精度以及位置关系精度 要求都不是很高,这样对加工要求也就不是很高。 9 3.2 确定各表面加工方案 一个好的结构不但应该达到设计要求,而且要有好的机械加工工艺性,也就是要 有加工的可能性,要便于加工,要能保证加工的质量,同时使加工的劳动量最小。设 计和工艺是密切相关的,又是相辅相成的。对于我们设计零件的加工工艺来说,应选 择能够满足平面孔系和孔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 选择价格较低的机床。 3.2.1 考虑因素 要考虑加工表面的精度和表面质量要求,根据各加工表面的技术要求,选择加 工方法及分几次加工。 根据生产类型选择,在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生 产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工,在小批量生 产时,采用钻、扩、铰加工方法;而在大批量生产时采用拉削加工。 要考虑被加工材料的性质,例如:淬火钢必须采用磨削或电加工;而有色金属 由于磨削时容易堵塞砂轮,一般都采用精细车削,高速精铣等。 要考虑工厂或车间的实际情况,同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备, 推广新技术,提高工艺水平。 此外,还要考虑一些其它因素,如加工表面物理机械性能的特殊要求,工件形 状和重量等。 选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求来选定最终加工方法。 3.3 确定定位基准 3.3.1 粗基准的选择 选择粗基准时,考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量,使不加工表面 与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。 要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置,能保证零件在整个加工过 程中基本上都能用统一的基准定位。从零件零件图分析可知,主要是选择加工零件底 面的装夹定位面为其加工粗基准。 3.3.2 精基准选择的原则 要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置,能保证零件在整个加工过 程中基本上都能用统一的基准定位。从零件零件图分析可知,它的底平面,适于作精 10 基准使用。但用一个平面和一个孔定位限制工件自由度不够,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 两侧面,因为是非加工表面,所以也可以用 的孔为加工基准。4 选择精基准的原则时,考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准。 3.4 工艺路线的拟订 对于中批量生产的零件,一般总是首先加工出统一的基准。零件的加工的第一个 工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔和面定位粗、精加工零件底面底部平 面。 后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。 3.4.1 工序的合理组合 确定加工方法以后,就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具 体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则: 工序分散原则 工序内容简单,有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工 艺装备。生产准备工作量少,产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设 备和工人数量多,生产面积大,工艺路线长,生产管理复杂。 工序集中原则 工序数目少,工件装,夹次数少,缩短了工艺路线,相应减少了操作工人数和生 产面积,也简化了生产管理,在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的 相互位置精度。使用设备少,大量生产可采用高效率的专用机床,以提高生产率。但 采用复杂的专用设备和工艺装备,使成本增高,调整维修费事,生产准备工作量大。 一般情况下,单件小批生产中,为简化生产管理,多将工序适当集中。但由于不 采用专用设备,工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生 产。 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809c: 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 。mg20 3.4.2 工序的集中与分散 制订工艺路线时,应考虑工序的数目,采用工序集中或工序分散是其两个不同的 原则。所谓工序集中,就是以较少的工序完成零件的加工,反之为工序分散。 工序集中的特点 工序数目少,工件装夹次数少,缩短了工艺路线,相应减少了操作工人数和生产 面积,也简化了生产管理,在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相 互位置精度。使用设备少,大量生产可采用高效率的专用机床,以提高生产率。但采 11 用复杂的专用设备和工艺装备,使成本增高,调整维修费事,生产准备工作量大。 工序分散的特点 工序内容简单,有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备,简单的机床工 艺装备。生产准备工作量少,产品更换容易。对工人的技术水平要求不高。但需要设 备和工人数量多,生产面积大,工艺路线长,生产管理复杂。 工序集中与工序分散各有特点,必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况 进行综合分析决定采用那一种原则。 一般情况下,单件小批生产中,为简化生产管理,多将工序适当集中。但由于不 采用专用设备,工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生 产。 由于近代计算机控制机床及加工中心的出现,使得工序集中的优点更为突出,即 使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量,从而可取的 良好的经济效果。 3.4.3 加工阶段的划分 零件的加工质量要求较高时,常把整个加工过程划分为几个阶段: 粗加工阶段 粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属,为以后的精加工创造较好的条件,并 为半精加工,精加工提供定位基准,粗加工时能及早发现毛坯的缺陷,予以报废或修 补,以免浪费工时。 粗加工可采用功率大,刚性好,精度低的机床,选用大的切前用量,以提高生产 率、粗加工时,切削力大,切削热量多,所需夹紧力大,使得工件产生的内应力和变 形大,所以加工精度低,粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为 IT11IT12。粗糙度 为 Ra80100m。 半精加工阶段 半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备,保证合 适的加工余量。半精加工的公差等级为 IT9IT10。表面粗糙度为 Ra101.25m。 精加工阶段 精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺 寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止 或减少工件精加工表面损伤。 精加工应采用高精度的机床小的切前用量,工序变形小,有利于提高加工精 度精加工的加工精度一般为 IT6IT7,表面粗糙度为 Ra101.25m。 此外,加工阶段划分后,还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同, 有的需安排于粗加工之前,有的需插入粗精加工之间。 12 但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中,对于刚性好,精度要求 不高或批量小的工件,以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段,在满足加 工质量要求的前提下,通常只分为粗、精加工两个阶段,甚至不把粗精加工分开。必 须明确划分阶段是指整个加工过程而言的,不能以某一表面的加工或某一工序的性质 区分。例如工序的定位精基准面,在粗加工阶段就要加工的很准确,而在精加工阶段 可以安排钻小空之类的粗加工。 3.4.4 加工工艺路线方案的比较 在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下,成批量生产可以考 虑采用专用机床,以便提高生产率。但同时考虑到经济效果,降低生产成本,拟订二 个加工工艺路线方案。 4.5.1 工艺路线方案一 10 机器砂型铸造 20 人工时效处理 30 涂漆 40 粗铣尺寸到 41.5mm、半精铣底端面尺寸到 39.5mm 50 铣 25 凸台端面尺寸到 37.5mm 60 粗镗 65 孔尺寸到 61mm、半精镗 65 孔尺寸到 67.5mm 70 精镗 65 孔尺寸到 65mm 80 钻 4-13mm,锪孔 4-20mm 90 钻 2-8mm 底孔,铰孔 2-8mm 100 钻 2-10mm 底孔,铰孔 2-10mm 110 钻 6mm 孔、锪 120倒角 120 钻螺纹孔底孔 8mm、攻丝 M10-6H 130 检验 140 入库 4.5.2 工艺路线方案二 10 机器砂型铸造 20 人工时效处理 30 涂漆 40 粗镗 65 孔尺寸到 61mm、半精镗 65 孔尺寸到 67.5mm 13 50 精镗 65 孔尺寸到 65mm 60 粗铣尺寸到 41.5mm、半精铣底端面尺寸到 39.5mm 70 铣 25 凸台端面尺寸到 37.5mm 80 钻 4-13mm,锪孔 4-20mm 90 钻 2-8mm 底孔,铰孔 2-8mm 100 钻 2-10mm 底孔,铰孔 2-10mm 110 钻 6mm 孔、锪 120倒角 120 钻螺纹孔底孔 8mm、攻丝 M10-6H 130 检验 140 入库 因 65 孔有较高的位置要求,故它们的加工宜采用工序集中原则,减少装次数, 提高加工精度。根据先面后孔,先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则, 将端面的精铣和下端面的粗铣放在前面,下端面的精铣放在后面,每一阶段要首先加 工上端面后钻孔,端面上 65 放后面加工。初步拟订加工路线方案一。方案一遵循了 工艺路线拟订的一般原则,但某些工序还有一些问题还值得进一步讨论。如车上端面, 因工件和夹具的尺寸较大,在卧式车床上加工时,它们惯性力较大,平衡困难; 通过以上的两工艺路线的优、缺点分析,最后确定工艺路线方案一为该零件的加工路 线。机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。 10 机器砂型铸造 20 人工时效处理 30 涂漆 40 粗铣尺寸到 41.5mm、半精铣底端面尺寸到 39.5mm 50 铣 25 凸台端面尺寸到 37.5mm 60 粗镗 65 孔尺寸到 61mm、半精镗 65 孔尺寸到 67.5mm 70 精镗 65 孔尺寸到 65mm 80 钻 4-13mm,锪孔 4-20mm 90 钻 2-8mm 底孔,铰孔 2-8mm 100 钻 2-10mm 底孔,铰孔 2-10mm 14 110 钻 6mm 孔、锪 120倒角 120 钻螺纹孔底孔 8mm、攻丝 M10-6H 130 检验 140 入库 3.5 零件的偏差,加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定 零件的锻造采用的是 HT150 灰口铸铁造制造,其材料是 HT150,生产类型为中批量 生产,采用铸造毛坯。 3.5.1 毛坯的结构工艺要求 零件为锻造件,对毛坯的结构工艺性有一定要求: 由于铸造件尺寸精度较高和表面粗糙度值低,因此零件上只有与其它机件配合 的表面才需要进行机械加工,其表面均应设计为非加工表面。 为了使金属容易充满模膛和减少工序,铸造件外形应力求简单、平直的对称, 尽量避免铸造件截面间差别过大,或具有薄壁、高筋、高台等结构。 铸造件的结构中应避免深孔或多孔结构。 铸造件的整体结构应力求简单。 工艺基准以设计基准相一致。 便于装夹、加工和检查。 结构要素统一,尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。 在确定毛坯时,要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近,可以减少加工 余量,提高材料的利用率,降低加工成本,但这样可能导致毛坯制造困难,需要采用 昂贵的毛坯制造设备,增加毛坯的制造成本。因此,毛坯的种类形状及尺寸的确定一 定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类 3.5.2 零件的偏差计算 下端面的偏差及加工余量计算 根据工序要求,其加工分粗、精铣加工。各工步余量如下: 粗铣:由参考文献4表 1119。其余量值规定为 2-3mm,现取 3mm。查3可知其 粗铣时精度等级为 IT12,粗铣平面时厚度偏差取 0.21m 精铣:由参考文献3表 2.359,其余量值规定为 。 参照参考文献3表 32,325,2.313 和参考文献15表 18,可以查得: 钻孔 0.251 钻孔的精度等级: ,表面粗糙度 ,尺寸偏差是 。1IT12.5Raum2.0 15 铰孔的精度等级: ,表面粗糙度 ,尺寸偏差是 。8IT1.6Raum0.43m 参照参考文献3表 2.347,表 2.348。确定工序尺寸及加工余量为: 加工该孔的工艺是:钻铰 3.6 确定切削用量及基本工时(机动时间) 工序 04:粗铣尺寸到 41.5mm、半精铣底端面尺寸到 39.5mm 机床:立式铣床 X52K 刀具:硬质合金端铣刀(面铣刀)材料: 齿数VCWr418mD636Z 铣削深度 :pam3 每齿进给量 :根据参考文献7机械加工工艺手册表 2.4-73,取f 铣削速度 :参照参考文献7 机械加工工艺手册表 2.4-81,取Zaf/18.0VsmV2 机床主轴转速 :n , 式(1.1)min/97.3614.30210rdn in/370r 实际铣削速度 : 式(1.2)V snd/2.114.0 进给量 : 式(1.3)fZaff 6.0/3768. 工作台每分进给量 : m min/39.smf :根据参考文献7机械加工工艺手册表 2.4-81,a a60 被切削层长度 :由毛坯尺寸可知ll76 刀具切入长度 :1 式(1.4))31(5.021aDl m98.24603 取 ml21 刀具切出长度 :取2l 走刀次数为 1 机动时间 : 式(1.5)jt min26.0.3957621mjfl 16 工序 05:铣 25 凸台端面尺寸到 37.5mm 机床:立式铣床 X52K 刀具:硬质合金端铣刀(面铣刀)材料: 齿数VCWr418mD636Z 铣削深度 :pam3 每齿进给量 :根据参考文献7机械加工工艺手册表 2.4-73,取f 铣削速度 :参照参考文献7 机械加工工艺手册表 2.4-81,取Zaf/18.0VsmV2 机床主轴转速 :n , 式(1.1)min/97.3614.30210rdn in/370r 实际铣削速度 : 式(1.2)V snd/2.114.0 进给量 : 式(1.3)fZaff 6.0/3768. 工作台每分进给量 : m min/39.smf :根据参考文献7机械加工工艺手册表 2.4-81,a a60 被切削层长度 :由毛坯尺寸可知ll76 刀具切入长度 :1 式(1.4))31(5.021aDl m98.24603 取 ml21 刀具切出长度 :取2l 走刀次数为 1 机动时间 : 式(1.5)jt min26.0.3957621mjfl 工序 06 粗镗 65 孔尺寸到 61mm、半精镗 65 孔尺寸到 67.5mm 切削深度 :pa 进给量 :根据机械加工工艺手册表 2.4.66,刀杆伸出长度取 ,切削深度为f 20 。因此确定进给量m2rf/7.0 切削速度 :参照机械加工工艺手册表 2.4.66,取V min/18/3.sV 17 机床主轴转速 : ,取n01184.2/min3.9Vrdin/40r 实际切削速度 : 0.56ns 工作台每分钟进给量 :mf i/87.f 被切削层长度 :l19 刀具切入长度 : mtgtgkarp 4.5230)2( 刀具切出长度 : 取2l53l 行程次数 :i1 机动时间 :2jt in97.1284.1921mjfl 工序 07 精镗 65 孔尺寸到 65mm 切削深度 :pa 进给量 :根据切削深度 ,再参照机械加工工艺手册表 2.4.66。因此确定进给fap1 量 rmf/5.0 切削速度 :参照机械加工工艺手册表 2.4.66,取V min/24/.0sV 机床主轴转速 : ,取n02463.7/min3.10Vrd6r 实际切削速度 : .ns 工作台每分钟进给量 :mf i/245.f 被切削层长度 :l19 刀具切入长度 : mtgtgkarp .30)2( 刀具切出长度 : 取2l53l2 行程次数 :i1 切削深度 : 机动时 :pam2jt min86.01324.51921mjfl 工序 09:钻 2-8mm 底孔,铰孔 2-8mm 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。 钻孔 进给量 :根据参考文献3表 2.438,取 。f rmf/3.0 切削速度 :参照参考文献3表 2.441,取 。V48Vs 机床主轴转速 :n 18 ,100.486539./min31vnrd 按照参考文献3表 5.131,取 0 所以实际切削速度 : .186.5/dns 切削工时 被切削层长度 :l42m 刀具切入长度 :1 17()105.962rDlctgkctgm 刀具切出长度 : 取2l4l32 走刀次数为 1 机动时间 : jt60.5in.3jLfn 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 切削深度 :pa1.35m 进给量 :根据参考文献3表 2.452,取 。f 0.6/fmr 切削速度 :参照参考文献3表 2.453,取 。V4Vs 机床主轴转速 :n100.462.78/in319vrD 按照参考文献3表 5.131,取 5n 所以实际切削速度 :v.0.52/06dms 切削工时 被切削层长度 :l42m 刀具切入长度 有:11 19.7()20.863rDdlctgkctg 刀具切出长度 : ,取2l4ml3 走刀次数为 1 机动时间 :2jt30.16in.5jLfn 铰孔 刀具:根据参照参考文献3表 4.354,选择硬质合金锥柄机用铰刀。 切削深度 : ,且 。pa0.1m8D 19 进给量 :根据参考文献3表 2.458, 取 。f rmf/0.21rf/0.2 切削速度 :参照参考文献3表 2.460,取 。V sV3 机床主轴转速 :n100.3265.7/in14rD 按照参考文献3表 5.131 取 1n 实际切削速度 :v.80.63/ms 切削工时 被切削层长度 :l42m 刀具切入长度 ,10019.7()20.9rDdlctgkctg 刀具切出长度 : 取2l4ml3 走刀次数为 1 机动时间 :3jt2.09.7in315jLnf 该工序的加工机动时间的总和是 :jt20.1670.48minj 工序 10:钻 2-10mm 底孔,铰孔 2-10mm 机床:Z525 刀具:硬质合金锥柄麻花钻头。型号:E211 和 E101 带导柱直柄平底锪钻(GB4260-84 ) 公制/莫式 4 号锥直柄铰刀 刀具材料: VCrW418 10H7 孔先钻 9.5 孔,然后铰孔至 10 切削深度 :pa.75m 进给量 :根据参考文献7机械加工工艺手册表 2.4-52,取f rmf/3.0 切削速度 :参照参考文献7机械加工工艺手册表 2.4-53,取V sV6 机床主轴转速 ,由式(1.1)有:n ,取100.3687.9/min145vrdin/70r 实际切削速度 ,由式(1.2)有:V 03.145.36/dVms 被切削层长度 :lm60 刀具切入长度 :1 20 式(1.8)mctgctgkDlr 58.4210)21(21 刀具切出长度 : 取lm4l3 走刀次数为 1 机动时间 : 式(1.9)2jt in87.070.45618fnLj 铰孔 孔0.8 切削深度 : ,pam5.D1 进给量 :根据参考文献7机械加工工艺手册表 2.4-58, 取f rmf/0.21rf/0.2 切削速度 :参照参考文献7机械加工工艺手册表 2.4-60,取V sV/3. 机床主轴转速 ,由式(1.1)有:n ,取min/46.1014.3210rD in/60r 实际切削速度 ,由式(1.2)有:V smDV31.1.30 被切削层长度 :lm2 刀具切入长度 ,由式(1.8)有:1 ctgctgkdDlr 14.20215.0)(01 刀具切出长度 : 取2l4ml3 走刀次数为 1 机动时间 ,由式( 1.9)有:4jt min03.60214.4 nfLtj 工序 11:钻 6mm 孔、锪 120倒角 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 切削深度 :pa3m 根据参考文献3表 查得:进给量 ,切削速度 。4.20.2/fmrsmV/36.0 机床主轴转速 :n ,in/1476.3010dV 21 按照参考文献3表 5.131,取 。160/minnr 实际切削速度 :v3.4.5/10Ds 切削工时 被切削层长度 :lm 刀具切入长度 :1 6(2)10242rctgkctgm 刀具切出长度 : 取 。2l4l3 加工基本时间 : jt124.in.6jLlfn 工序 12 钻螺纹孔底孔 8mm、攻丝 M10-6H 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2500f0 =50 ,L=197mm,l =116mm。01 表 3-6 标准高速钢麻花钻的全长和沟槽长度(摘自 GB6137-85) mm 直柄麻花钻 直径范围 l l1 22 11.80 13.20 151 101 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) 2 f 8.618.00 30 118 12 4060 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 钻头 直径 d0(mm)刀具材料 加工材料 20 高速钢 铸铁 0.50.8 (2)单刃加工刀具耐用度 T min 刀具直径 d0( mm) 刀具类型 加工材料 刀具材料 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 。zm* rm .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 KTH350-10(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,in 表 10.4-10 钻孔条件改变时切削速度修正系数 K =1.0,R =0.85。mvtv V=12 =10.32 (3-17)85.0i 则 = =131 (3-18)nnr231 23 查表 4.2-12 可知, 取 n = 150* minr 则实际切削速度 = = =11.8v实 4 钻 2-10 孔夹具设计 4.1 研究原始质料 利用本夹具主要用来 2-10 孔,加工时要满足粗糙度要求。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。 4.2 定位基准的选择 由零件图可知:在对 2-10 孔进行加工前,底平面进行了粗、精铣加工,孔 进行了钻、扩、铰加工加工。因此,定位、夹紧方案有:410 方案:选底平面、 工艺孔和大头孔定位,即一面、心轴和棱形销定位,夹28 紧方式选用螺母在心轴上夹紧。该心轴需要在上面钻孔,以便刀具能加工工件上的小 孔。 方案:选一面两销定位方式, 工艺孔用短圆柱销,棱形销定位,夹紧方式 用操作简单,通用性较强的移动压板来夹紧。 分析比较上面二种方案:方案中的心轴夹紧、定位是不正确的, 孔端是410 不加工的,且定位与夹紧应分开,因夹紧会破坏定位。心轴上的开孔也不利于排销。 图中对孔的的加工没有位置公差要求,所以我们选择底平面和两孔为定位基准来 设计钻模,从而满足孔的加工要求。工件定位用底面和两孔定位限制 5 个自由度。 4.3 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。 10d02514.3 24 由参考文献5查表 可得:721 切削力公式: .06f PFDfK 式中 0m/r 查表 得: 8210.75()3bp 其中: .6b48 即: 950()fFN 实际所需夹紧力:由参考文献5表 得:12 12KFW 有: 120.7,.6 安全系数 K 可按下式计算有: 6543210K 式中: 为各种因素的安全系数,见参考文献 5表 可得: 60 12 .10.56 所以 9589()KfWFN 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。 取 , ,1.5610.72.16 查参考文献51226 可知移动形式压板螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计 算: )(210 tgtQLWz 式中参数由参考文献5可查得: 6.2.76zr900529 其中: 3()Lm)(8N 螺旋夹紧力: 04. 由上述计算易得: K 因此采用该夹紧机构工作是可靠的。 4.4 误差分析与计算 该夹具以底面、两孔为定位基准,要求保证被加工和孔粗糙度为 12.5。该孔次性 加工即可满足要求。 由参考文献5可得: 两定位销的定位误差 : 11minDWd 2i 2min.DDdJarctgL 其中: 25 ,10.52Dm20D ,d .3dm , inin4 .6DW .02J 夹紧误差 : cos)(minaxyj 其中接触变形位移值: 1()9.62nHBZyRaZkNl 查5表 1215 有 。 10.4,0,.42,0.7zKCcos8jy 磨损造成的加工误差: 通常不超过Mjm5. 夹具相对刀具位置误差: 取AD. 误差总和: 0.85jwm 4.5 零、部件的设计与选用 4.5.1 定位销选用 本夹具选用一可换定位销和固定棱形销来定位,其参数如表 4.1 和 4.2: 表 4.1 可换定位销 D d H 公称尺寸 允差 1 h1b1dC1 14 18 16 15 0.011 22 5 1 4 M12 4 表 4.2 固定棱形销 d d H 公称尺寸 允差 Lh1b1C1 40 50 20 22 +0.034 0.02 3 65 5 3 8 1 6 1.5 4.5.2 夹紧装置的选用 该夹紧装置选用移动压板,其参数如表 4.3: 表 4.3 移动压板 26 公称直径 L BHlb1dK 6 45 20 8 19 4.6 7 M6 5 4.5.3 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。 图 4.1 可换钻套 铰工艺孔钻套结构参数如下表 4.4: 表 4.4 钻套 D d H 公称尺寸 允差 12 Dh1mCr 6 12 12 +0.018 +0.007 22 18 10 4 9 0.5 18 0.5 衬套选用固定衬套其结构如图所示: 27 图 4.2 固定衬套 其结构参数如下表 4.5: 表 4.5 固定衬套 d D 公称尺寸 允差 H 公称尺寸 允差 C 1 12 +0.034 +0.016 12 18 +0.023 +0.012 0.5 2 钻模板选用固定式钻模板,用 4 个沉头螺钉和 2 个锥销定位于夹具体上。 4.6 夹具设计及操作的简要说明 本夹具用于在钻床上加工 孔。工件以底平面、两孔为定位基准,在定位环上实10 现完全定位。采用手动螺旋压板机构夹紧工件。该夹紧机构操作简单、夹紧可靠。 28 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 寸不大机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称瓦盖零件名称瓦盖共2页第1页材 料 牌 号HT150毛 坯 种 类铸件毛坯外形尺寸每毛坯件数每 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01铸造机器砂型铸造热02时效人工时效处理热03涂漆涂漆04铣面粗铣尺寸到41.5mm、半精铣底端面尺寸到39.5mm金立式铣床 X52K专用夹具、面铣刀、游标卡尺05铣面铣25凸台端面尺寸到37.5mm金立式铣床 X52K专用夹具、立铣刀、游标卡尺06镗粗镗65孔尺寸到61mm、半精镗65孔尺寸到67.5mm金卧式镗床 T68专用夹具、镗刀、游标卡尺07镗精镗65孔尺寸到65mm金卧式镗床 T68专用夹具、镗刀、游标卡尺08钻孔钻4-13mm,锪孔4-20mm金立式钻床 Z525专用夹具、麻花钻、锪钻、内径千分尺09钻铰孔钻2-8mm底孔,铰孔2-8mm金立式钻床 Z525专用夹具、麻花钻、铰刀、内径千分尺10钻铰孔钻2-10mm底孔,铰孔2-10mm金立式钻床 Z525专用夹具、麻花钻、铰刀、内径千分尺11钻孔锪孔钻6mm孔、锪120倒角金立式钻床 Z525麻花钻、高速钢英式锥锪钻、内径千分尺12钻孔攻丝钻螺纹孔底孔8mm、攻丝M10-6H金立式钻床 Z525麻花钻、机用丝锥、内径千分尺13检验检验14入库入库 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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