杠杆加工工艺与翻转式钻模夹具设计(含全套CAD图纸)
1附录 1 外文翻译基于事例推理的夹具设计研究与应用摘要:根据基于事例的设计方法,提出采用工序件的特征信息和夹具的结构特征信息来描述夹具的相似性,并建立了包括这 2 方面主要特征信息为基础的事例索引码,设计了事例库的结构形式,创建了层次化的事例组织方式;同时,提出了基于知识引导的夹具事例检索算法,以及事例的修改和采用同族事例码进行相似事例的存贮,形成了基于事例推理的夹具设计.所开发的原型系统在型号工程夹具设计等项目的设计过程中得到了应用,并取得了令人满意的使用效果.关键词: 基于事例的推理 夹具设计 CAD夹具是以确定工件安全定位准确为目的的装置,并在加工过程中保持工件与刀具或机床的位置一致不变。因为夹具的结构依赖于产品的特点和在企业规划中加工工序的地位,所以它的设计是制造过程中的瓶颈,制约着效率的提高. 夹具设计是一个复杂的过程,需要有从大量的设计论文中了解质量知识的经验,这些设计论文包括工件的结构设计、涉及加工工艺,和加工环境。当用这些擅长绘制详细设计图的传统的 CAD 工具(如 Unigraphics、CATIA、Pro/E) 时,这仍然是一项非常耗时的工作,但是利用以往的设计经验和资源也不能提供一些益处,而这正是提高效率的关键因素. 基于事例推理 (CBR) 的方法适应以往个案解决的办法,建立一个新问题的方法,主要有以下四步骤:检索、利用、修改,并保留.这是一个比用专业系统模仿人类思维有用的使用方法,因为提出一个类似的情况,和采用一些修改,似乎不言自明,而且比人类更直观.所以支持不同事例的设计工具已经在诸多领域中发展起来,如在注射成型及设计、建筑设计、模具设计投死, 规划过程中 ,还有夹具设计. 孙用六个数字组成代码参数,包括工件的形状、机械部分、轴衬,第一定位装置,第二定位装置和夹紧装置. 但这个系统不能用于除钻床夹具外的其他夹具类型,不能解决储存需要保留的同一参数代码的问题,这在 CBR 中是非常重要的.1 事例参数和事例图书馆的建立1.1 事例参数事例参数应该由工件的所有的特征组成,来区别不同的夹具. 使用他们能够使操作方便. 因为零件的形状是多种多样的, 在生产企业中制造的技术要求也不断发展,许多特征作被用做事例参数将会使搜索速度降低,其主要特征是不2重要的,因为分配给每个特征的比重必须减少. 另一方面,事例参数包含所有的特征是困难的。 因此,考虑到实际和快速设计的需求,事例参数要包含工件的主要特征和夹具的结构。事例参数代码由 16 位数组成:13 位数是事例特征 3 位数是事例识别数字。 前 13 位数代表 13 个特征。 每个数字与特征的一个属性相一致,这可能是“*“、 “?“、“1“、“2“,“A“、“B“, ,“Z“,等其中的一个。其中,“*“是指任何一个,“?“代表不确定,“0“代表没有。 系统规定:夹具的类型,工件的形状,位置模式不能是 “*“和“?“。在设计系统时,三个项目的属性信息没有这些选择,这就意味着必须选择确定的属性。最后三位数是事例识别号码,如果事例特征的 13 位数是一样的,这三个数字就用来区别他们。该系统还规定:“000“是用于修正的一个典型事例,其他事例“001“、“002“、,这些是用于设计师查找参考事例的. 如果其中一个偶尔需要改变成典型事例,首先它必须要求改成“000“,前面的自动变成参考事例. 事例索引码的结构如图 1 所示。1夹具类型; 6工件重量; 11夹紧模型;2工件形状; 7工件刚度; 12夹具体;3工件材料; 8加工内容; 13其他;4批 量; 9过程所有物; 14 到 16事例识别码;5工件比例; 10定位模型;图 1 事例索引码的结构1.2 事例库事例库由许多预定义的事例组成。事例的描述是基于事例推理的最重要的问题之一。所以由索引码复合。1.3 事例的层次化夹具的结构相似被认为是整个夹具,成分和内容相似。所以,整个夹具事例库,成分事例库,夹具的成分事例库形成相同。整个夹具的设计资料通常是由工件资料和工件加工资料组成,这就意味着夹具的设计应满足特别功能的需求.全部夹具事例是由功能成分组成,它是用功能成分的名字和数字来进行描3述的。成分事例代表成员(成分功能和其他结构成分,主要驱动参数,数字,和它们的约束关系) 。成分事例(夹具的最低层)是功能成分和和其他成分的结构。在现代夹具设计中有很多参数化准件和普通非标准件。所以成分事例图书馆应记录特殊参数和保持它们的方法。2 事例修改的策略在基于事例的夹具设计中,最重要的是相似点的修改,这样能有助于获得最相似的事例,以及缩短适应时间。根据夹具设计的需求,事例修改的策略使最接近的事例方法和知识指导结合起来。首先在深度上查找,然后在宽度上;知识指导策略意味着在来自客观事物根源的知识规则上查找,这就要首先查找固定类型,然后查找工件的形状,第三查找定位方法。例如,如果事例索引码包括夹具类型的磨削夹具,就只查找所有的磨削夹具,然后查找工件形状的盒子,第三查找一个平面两个销的定位方法。如果没有合适的,就查找深度标点,然后回到最上层,然后再找所有与宽度相关的事例。修改方法:1) 根据夹具事例库的事例索引信息,查找有关事例库。2) 将事例索引码与事例库的每个事例码匹配,然后计算相似尺寸的价值。3) 整理相似尺寸的次序,最大的架子是最类似的事例。两个事例之间的相似点是基于两个事例特征之间的相似点。相似点尺寸的计算依靠特征的类型。相似点的价值可以通过数字化的价值来计算,例如比较重量分别是 50kg 和 20kg 的工件。非数字化的价值也能计算,例如,现在前13 位索引码都是非数字化的价值。一个夹具的相似尺寸的计算公式如下:其中 S 表示通用夹具的相似尺寸,n 表示索引特性数, 表示每个特性的重量,表示事例库中特性 和相关夹具的特性 的相似尺寸。同时,数值计算如下:4其中 表示第 i 个特征的索引特性值, 表示事例库中第 j 个事例的第 i 个特征的特性值。所以有两种方法选择相似夹具。一个方法是建立数值。如果通用事例的相似尺寸值比给定的数值小,这些事例就不能选来作相似事例。事例库最初建立的时候,只有一些事例,数值可以建小一点。如果有大量的相似事例,数值就应该建的大一些。另外一个方法是只建立相似事例的数字(例如 10) ,这是类型单里相似尺寸的最大值。3 事例的修改和存储3.1 事例的修改夹具设计中相似事例的修改包括以下三个阶段:1) 成分的替代2) 保持形式不变,调整成分的特性3) 模型重新设计如果夹具的成分是普通的物品,它们能通过使用工具被修改,代替以及删除,这些已经被设计好了。3.2 事例的存储在将一个新的事例保存到事例库之前,设计者必须考虑保存是否有价值。如果这个事例不能增加系统的知识,就没有必要把它保存到事例库里。如果它有价值的话,设计者在保存之前必须分析一下,看看这个事例是否作为标准事例或参考事例被存储了。一个标准事例是一个描述同族事例主要特征的标准。一个同族事例是有事例库中索引码前 13 位相同而最后三位不同的那些事例组成的。一个标准事例的最后三位通常是“000” 。一个参考事例属于同族标准事例,最后三位用不同数字区分。5从被解释的概念中,可采用以下方法:1)如果一个新的事例和任何一个存在的事例族一致,和一个存在的标准事例的前 13 位数相同,那么这个事例就不能存储因为已经这种标准事例了。或者只能作为一个参考事例保存(最后三位不是“000” ,而且和其它的不一样)在事例库中。2)如果一个新的事例和任何一个存在的事例族一致,并且被认为代替这个事例族要比以前的标准事例好,那么这个标准事例就被这个新的事例代替,以前的标准事例作为一个参考事例保存。3)如果一个新的事例和任何一个存在的事例族不一致,一个新的事例族将会自动产生,并作为标准事例保存到事例库中。4 夹具设计中基于事例推理的过程根据夹具设计的特性,夹具设计的基本信息,例如夹具的名字,零件,生产和设计者等等,必须先输入。然后,输入或设计工件的模型。输入有关工件的细节信息,建立事例索引码,然后 CBR 开始依靠相似尺寸查找相似事例,选出最相似的事例。如果需要的话,事例要满足通用性设计,再存储到事例库中。程序流程图如图 2 所示图 2 基于事例推理的夹具设计流程图5 基于事例推理的夹具设计说明6这是一个工件如图 3 所示。材料是 45 钢,底座,形状为块状,生产批量为中批等。需要设计成一个用来旋转孔的旋转夹具。图 3 需要设计夹具的一个工件(最大尺寸 80mmx49mmx22mm)工件的特征值,属性值,事例索引码和重量在表 1 中列出。表 1 工件的事例索引码和重量特征名称 特性值 索引码 重量夹具类型 车床夹具 1 100工件形状 块状 9 90工件材料 中碳钢 3 70批量 中批 2 60工件比例 小 5 60工件重量 轻 5 60工件刚度 硬度强 1 60加工内容 孔 3 80程序要求 完成加工 3 70定位方法 三个平面 1 100夹紧方法 不确定 ? 90夹具体 复合 4 80其他 没有 0 60通过查找和计算相似点,最相似的事例的事例索引码是719325513321402000,细节信息在表 2 中列出。表 2 最相似事例的事例索引码特征名称 特性值 索引码夹具类型 车床夹具 1 工件形状 块状 9 工件材料 中碳钢 3 批量 中批 2 工件比例 小 5 工件重量 轻 5 工件刚度 硬度强 1 加工内容 孔 3 程序要求 完成加工 3 定位方法 三个平面 1 夹紧方法 不确定 ? 夹具体 复合 4 其他 没有 0 相似点的计算如下:所以夹具的相似尺寸值是 0.806,这是在事例库中用于设计的最相似的事例,最相似的事例的结构如图 4 所示8图 4 最相似的夹具当成分替代,修改定位模型和夹紧模型,以及调节相关尺寸之后,新的夹具被设计出来,图形如图 6 所示图 5 需要设计的新夹具因为在事例库中没有相似夹具,新夹具被储存到事例库中。事例索引码是19325523311402000。6 结论基于事例推理,作为一个问题解决的方法,是一个比模仿人类思想的专业系统更有效的方法,已经在很多难获取知识的领域里得到发展。基于事例推理的优点如下:它和人类的思想很相似;一个事例库通过保存新事例获得自学能力,它比有惯例库更快更容易,它可以更好的传递和解释新的知识,这和惯例9库有很大的不同。基于事例推理中提出的一个夹具设计的框架已经被实行了,使用的是支持基础数据的 VC+,UG 电脑绘图软件。这个框架也已经和普通成分库和典型夹具库结合起来。这个发展的标准系统,用于航空项目,帮助夹具设计者提高设计效率和重新使用先前的设计资源。毕业设计说明书课题名称:杠杆加工工艺与翻转式钻模夹具设计 学生姓名 学 号 所在学院 专 业 班 级 指导教师 购买后包含有 CAD图纸和论文,咨询 Q401339828起讫时间: 年 月 日 年 月 日I摘 要本文是对杠杆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。此外还对杠杆加工工艺与工装设计零件的工序的加工设计了专用夹具.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。本论文夹具设计的主要内容是设计钻床夹具。关键词:杠杆,加工工艺,加工方法,工艺文件,夹具摘要IIIII摘要IVV1AbstractThis paper is the analysis of the Lever spare parts processing technology application and processing, including the parts diagram analysis, the choice of blank, parts of the fixture, the formulation of the process route, tool selection, cutting, processing documents. Choose the correct processing methods, design the reasonable process. Design of special fixture for processing in addition to leverage the processing technology and fixture design parts of the process.Many kinds of the machine tools fixture, the fixtures most widely used, the size has been standardized, and there is a professional factory production. But widely uses in the volume production, special fixture for a workpiece machining processes and services, to the factory according to the workpiece machining process to design and manufacture. The main content of this paper is to design the milling fixture fixture design.Keywords: leverage, processing technology, processing methods, process documents, fixture1目 录摘 要 .IAbstract.1目 录.1第 1 章 绪论.11.1 机械加工工艺概述 .11.2 机械加工工艺流程 11.3 夹具概述 11.4 机床夹具的功能 21.5 机床夹具的发展趋势 21.5.1 机床夹具的现状 21.5.2 现代机床夹具的发展方向 3第 2 章 杠杆的加工工艺规程设计.42.1 零件的分析 42.1.1 零件的作用 42.1.2 零件的工艺分析 42.2 确定生产类型 52.3 确定毛坯 52.3.1 确定毛坯种类 52.3.2 确定锻件加工余量及形状 52.4 工艺规程设计 52.4.1 选择定位基准 52.4.2 制定工艺路线 52.4.3 选择加工设备和工艺设备 72.4.4 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 72.5 确定切削用量及基本工时 82.5.1 工序 1:粗精铣 10H7 的两侧面 82.5.3 工序 3:钻 10H7 的通孔 922.5.4 工序 5:铰 10H7 的通孔 112.5.5 工序 6:粗铣 10H7的两侧面 .122.5.6 工序 7:粗铣 28 孔的两面 .132.5.7 工序 8:精铣 22 孔的两面 .142.5.9 工序 13:钻铰 13 的孔 .152.6 本章小结 16第 3 章 翻转式钻床夹具的总体设计.183.1 设计任务 183.2 翻转式钻床夹具的设计 183.3 夹具的工作原理与结构设计 183.4 夹具的使用方法 203.5 夹具与翻转式钻床的固定 203.6 翻转式钻床夹具零件的具体设计 213.6.1 夹具零件的设计 213.6.2 夹具体的设计 213.6.3 定位销的设计 213.6.4 钻模板以及钻套的设计 23结 论.28参考文献.29致 谢.301第 1 章 绪论1.1 机械加工工艺概述机械加工工艺是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全过程,加工工艺是工人进行加工的一个依据。机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤,采用机械加工的方法,直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等,使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。比如一个普通零件的加工工艺流程是粗加工-精加工-装配-检验-包装,就是个加工的笼统的流程。 机械加工工艺就是在流程的基础上,改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等,使其成为成品 或半成品,是每个步骤,每个流程的详细说明,比如,上面说的,粗加工可能包括毛坯制造,打磨等等,精加工可能分为车,钳工,钻床,等等,每个步骤就要有详 细的数据了,比如粗糙度要达到多少,公差要达到多少。 技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情况,确定采用的工艺过程,并将有关内容写成工艺文件,这种文件就称工艺规程。这个就比较有针对性了。每个厂都可能不太一样,因为实际情况都不一样。总的来说,工艺流程是纲领,加工工艺是每个步骤的详细参数,工艺规程是某个厂根据实际情况编写的特定的加工工艺。1.2机械加工工艺流程机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一,它是在具体的生产条件下,把较为合理的工艺过程和操作方法,按照规定的形式书写 成工艺文件,经审批后用来指导生产。机械加工工艺规程一般包括以下内容:工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及 检验方法、切削用量、时间定额等。 制订工艺规程的步骤 1) 计算年生产纲领,确定生产类型。 2) 分析零件图及产品装配图,对零件进行工艺分析。 3) 选择毛坯。 4) 拟订工艺路线。 5) 确定各工序的加工余量,计算工序尺寸及公差。 6) 确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。 7) 确定切削用量及工时定额。 8) 确定各主要工序的技术要求及检验方法。 9) 填写工艺文件。 在制订工艺规程的过程中,往往要对前面已初步确定的内容进行调整,以提高经济效益。在执行工艺规程过程中,可能会出现前所未料的情况,如生产条件的变化,新技术、新工艺的引进,新材料、先进设备的应用等,都要求及时对工艺规程进行修订和完善。1.3 夹具概述夹具是一种装夹工件的工艺装备,它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。2在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中,机床夹具是一种不可缺少的工艺装备,它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等,帮机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工作。随着科学技术的发展,各种新材料、新工艺和新技术不断涌现,机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现,已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴,可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世,提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展,极大地推动了机械加工工艺的进步,使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。“工欲善其事,必先利其器。 ”工具是人类文明进步的标志。自 20世纪末期以来,现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具(含夹具、刀具、量具与辅具等)在不断的革新中,其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此,无论在传统制造还是现代制造系统中,夹具都是重要的工艺装备。1.4 机床夹具的功能在机床上用夹具装夹工件时,其主要功能是使工件定位和夹紧。1机床夹具的主要功能机床夹具的主要功能是装工件,使工件在夹具中定位和夹紧。(1)定位 确定工件在夹具中占有正确位置的过程。定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件面接触或配合实现的。正确的定位可以保证工件加工的尺寸和位置精度要求。(2)夹紧 工件定位后将其固定,使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。由于工件在加工时,受到各种力的作用,若不将工件固定,则工件会松动、脱落。因此,夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。2机床夹具的特殊功能机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向。(1)对刀 调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。如钻床夹具中的对刀块,它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。(2)导向 如钻床夹具中的钻模板的钻套,能迅速地确定钻头的位置,并引导其进行钻削。导向元件制成模板形式,故钻床夹具常称为钻模。镗床夹具(镗模)也具有导向功能。1.5 机床夹具的发展趋势随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高,夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。1.5.1 机床夹具的现状国际生产研究协会的统计表明,目前中、小批多品种生产的工作品种已占工件种类总数的 85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代,以适应市场激烈的竞争。然而,一般企业仍习惯于大量采用传统的专用夹具。另一方面,在多品种生产的企业中,约 4年就要更新 80%左右的专用夹具,而夹具的实际磨损量仅为 15%左右。特别是近年来,数控机床(NC) 、加工中心(MC) 、成组技术(GT) 、柔性制造系统(FMS)等新技术的应用,对机床夹具提出了如下新的要求:1)能迅速而方便地装备新产品的投产,以缩短生产准备周期,降低生产成本。32)能装夹一组具有相似性特征的工件。3)适用于精密加工的高精度机床夹具。4)适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。5)采用液压或气压夹紧的高效夹紧装置,以进一步提高劳动生产率。6)提高机床夹具的标准化程度。1.5.2 现代机床夹具的发展方向现代机床夹具的发展方向主要表现为精密化、高效化、柔性化、标准化四个方面。精密化随着机械产品精度的日益提高,势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多,例如用于精密分度的多齿盘,其分度精度可达0.1;用于精密车削的高精度三爪卡盘,其定心精度为5m;精密心轴的同轴度公差可控制在 1m 内;又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具,工件的圆度公差可达 0.20.5m。高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间,以提高劳动生产率,减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有:自动化夹具、高速化夹具、具有夹紧动力装置的夹具等。例如,在钻床上使用电动虎钳装夹工件,效率可提高 5倍左右;在车床上使用的高速三爪自定心卡盘,可保证卡爪在(试验)转速为 2800r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件,从而使切削速度大幅度提高。柔性化机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似,它是指机床夹具通过调整、拼装、组合等方式,以适应可变因素的能力。可变因素主要有:工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有:组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、拼装夹具、数控机床夹具等。在较长时间内,夹具的柔性化将是夹具发展的主要方向。标准化机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。在制订典型夹具结构的基础上,首先进行夹具元件和部件的通用化,建立类型尺寸系列或变型,以减少功能用途相近的夹具元件和部件的型式,屏除一些功能低劣的结构。通用化方法包括夹具、部件、元件、毛坏和材料的通用化。夹具的标准化阶段是通用化的深入,主要是确立夹具零件或部件的尺寸系列,为夹具工作图的审查创造良好的条件。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准:GB/T2148T225991 以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化,有利于夹具的商品化生产,有利于缩短生产准备周期,降低生产总成本。4第 2 章 杠杆的加工工艺规程设计2.1 零件的分析2.1.1 零件的作用题目所给的零件是杠杆。它位于变速机构中,主要起换档,使主轴回转运动按照工作者的要求工作,获得所需的速度和扭矩的作用。2.1.2 零件的工艺分析图 1.1 杠杆零件图零件的材料为 HT200,铸造性能和切削加工性能优良。以下是杠杆需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求:(1) 中心圆孔 28,10H7。5(2) 两端面与中心孔 10H7 有 0.3的垂直度(4) 孔 28 与中心孔 10H7 有 80的位置关系。由上面分析可知,可以先加工杠杆中心孔,然后以此作为基准采用专用夹具进行加工,并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度,并且此杠杆零件没有复杂的加工曲面,所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。2.2 确定生产类型已知此杠杆零件的生产类型为中批量生产,所以初步确定工艺安排为:加工过程划分阶段;工序应当集中;加工设备以通用设备为主,大量采用专用工装。2.3 确定毛坯2.3.1 确定毛坯种类零件材料为 HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击大,零件结构复杂,生产类型为大批生产,故选择铸造毛坯。2.3.2 确定锻件加工余量及形状查机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册110 页表 1-4-72.4 工艺规程设计2.4.1 选择定位基准粗基准的选择以零件的下端孔为主要的定位粗基准,以较大面 a面为辅助粗基准。精基准的选择考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便,依据“基准重合”原则和“基准统一”原则,以加工后的通孔为主要的定位精基准,以下端孔为辅助的定位精基准。2.4.2 制定工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求,以及加工方法所能达到的经济精度,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用各种机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下:表 2.1工艺路线方案一工序号 工序内容工序一 钻 10H7 的底孔 9.5工序二 铰 10H7 的通孔,达到图纸尺寸公差工序三 粗铣 10H7 的两端面,使粗糙度达到 6.3,工序四 精铣 10H7 的两端面,使粗糙度达到 3.2,达到图纸尺寸公差工序五 粗铣下端圆孔的两侧面工序六 精铣下端圆孔的两侧面,,留 0.5mm的磨削余量6工序七 磨削 22 半圆孔两凸台端面,达到图纸尺寸公差 4.85和粗糙度要求 0.8工序八 镗孔 22,达到图纸尺寸公差工序十一 铣 13 孔端面,使距离 10H7 中心孔距离为 5.9工序十三 铰 13 的孔,垂直于 22H7 的通孔工序十四 钳工打毛刺工序十五 检验表 2.2工艺路线方案二工序号 工序内容工序一 钻 10H7 的底孔 9.5工序二 铰 10H7 的通孔,达到图纸尺寸公差工序三 粗铣 10H7 的两端面,使粗糙度达到 6.3,工序四 精铣 10H7 的两端面,使粗糙度达到 3.2,达到图纸尺寸公差工序五 粗铣下端圆孔的两侧面工序六 精铣下端圆孔的两侧面,,留 0.5mm的磨削余量工序七 磨削 22 孔两凸台端面工序八 镗孔 22,达到图纸尺寸公差工序十一 铣 13 孔端面 工序十三 铰 13 的孔,垂直于 22H7 的通孔工序十四 钳工打毛刺工序十五 检验工艺方案的比较与分析:上述两个工艺方案的特点在于:方案二是加工工序分散,适合流水线生产,缩短装换刀具的时间。加工完前次的又可成为下次加工的基准,这样使工序非常清晰易提高加工精度,是对大批量生产是很合适的。方案一把工件加工工序分得很紊乱并且很集中,基准得不到保证,加工出来的精度低,不符合现代化的生产要求。两种方案的装夹比较多,但是考虑到加工零件的方便性,及加工精度,且还是大批生产,所以采用方案二比较合适。表 2.2工艺路线方案二10 铸造20 时效处理30 粗、精铣 10H7 的两端面40 粗、精铣 22 的两端面50 钻铰 10H7,达到图纸尺寸公差60 镗孔 22,达到图纸尺寸公差70 铣 13 孔端面80 铰 13 的孔,垂直于 22H7 的通孔90 去毛刺 100 检验入库72.4.3 选择加工设备和工艺设备机床的选择工序 1、2、3、4、8、9、10 采用 XK7132立式钻床选择夹具该杠杆的生产纲领为中批生产,所以采用专用夹具。选择刀具在钻床上加工的各工序,采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。在铰孔 10H7,由于精度不高,可采用硬质合金铰刀。选择量具加工的孔均采用极限量规。其他对垂直度误差采用千分表进行检测,对角度尺寸利用专用夹具保证,其他尺寸采用通用量具即可。2.4.4 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定根据前面资料已初步确定工件各面的总加工余量,现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下:表 2.3各加工工序的加工余量及达到的尺寸、经济度、粗糙度工序余量工序号 工序内容加工余量经济精度表面粗糙度 最小 最大1 粗铣 10H7 的两侧面 3 IT11 6.3 -0.1 0.12 粗铣平下端孔侧 面的工艺凸台 3 IT11 6.3 -0.1 0.13 钻 10H7 通孔 IT10 6.3 -1 14 扩 10H7 通孔 2.0 IT10 3.2 -0.05 0.055 铰 10H7 通孔 0.2 IT8 1.6 -0.006 0.006粗铣左面6粗铣10H7的两侧面粗铣右面3 IT10 6.3 -0.1 0.17 粗铣 22 孔的两面 2 IT11 6.3 -0.1 0.188 精铣 22 孔的两面 1 IT9 3.2 -0.05 0.059 钻铰 13 的孔 IT13 6.3 -1 12.5 确定切削用量及基本工时2.5.1 工序 1:粗精铣 10H7 的两侧面机床:XK7132 立式钻床刀具:两块镶齿套式面铣刀(间距为 80),材料: , ,齿数 ,为粗15YT20Dm20Z齿铣刀。因其单边余量:Z=3mm所以铣削深度 :pa3m每齿进给量 :根据参考文献3表 2.4-73,取 铣削速度 :参照参考文献f 0.15/faZV3表 2.4-81,取 2.54/Vs机床主轴转速 :n,10602.8/in3.1rd按照参考文献3表 3.1-74 5mn实际铣削速度 : v.42.56/010ds进给量 : fV.52/1./ffaZn工作台每分进给量 : m.735minfVs:根据参考文献3表 2.4-81,aa60切削工时被切削层长度 :由毛坯尺寸可知 , l42l刀具切入长度 :1210.5()(13lDa20.5(06)(137.6m刀具切出长度 :取2lm走刀次数为 19机动时间 :1jt1247.620.min35jmlf查参考文献1,表 2.5-45工步辅助时间为:1.23min2.5.2 工序 2:粗精铣下端孔侧面的工艺凸台机床:XK7132刀具:硬质合金端铣刀(面铣刀) 齿数mdw4014Z粗铣 a面铣削深度 :3pm每齿进给量 :根据机械加工工艺手册表 2.4-73,取f 0.15/famZ铣削速度 :参照机械加工工艺手册 表 2.4-81,取V6/Vs机床主轴转速 : ,取n0160287/in3.4Vrd3/inr实际铣削速度 : ./160nms进给量 :fV0.543/1.5/ffaZ工作台每分进给量 :m. infVs:根据机械加工工艺手册表 2.4-81,a ma240被切削层长度 :由毛坯尺寸可知l16l刀具切入长度 :1D)3(5.02刀具切出长度 :取2lm走刀次数为 1机动时间 :jt12640.95min3jmlf查参考文献1,表 2.5-45工步辅助时间为:1.52min2.5.3 工序 3:钻 10H7 的通孔工件材料为 45#,硬度 200HBS。孔的直径为 10mm,公差为 H7,表面粗糙度 。加工机1.6aRm床为 Z535立式钻床。钻头为 22mm标准高速钢麻花钻,磨出双锥和修磨横刃。确定钻削用量10确定进给量 根据参考文献 2,表 28-10可查出 ,查 Z535f 0.47.5/fmr表立式钻床说明书,取 。0.43/mr根据参考文献2表 28-8,钻头强度所允许是进给量 。由于机床进给机构允许1.5/fr的轴向力 (由机床说明书查出) ,根据参考文献2,表 28-9,允许的进给量max1569FN。“.8/fr由于所选进给量 远小于 及 ,故所选 可用。ff“f确定切削速度 、轴向力 F、转矩 T及切削功率 根据参考文献2,表 28-15,由插入vmP法得,17/min表 4732N表,5.69TNM表 1.5kW表由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同,故应对所的结论进行修正。根据参考文献2,由表 28-3, , ,故0.8vk.7lv17/min0.87512(/min)v表 0 6/in rd表查 Z535机床说明书,取 。实际切削速度为195/inr0214/in10nv m由参考文献2,表 28-5, ,故.6MFTk4732.651()FN51.904.8Tm校验机床功率 切削功率 为mP/)mMPnk表(1.25(9/246)1.05WkW机床有效功率 483E mPkP11故选择的钻削用量可用。即, , ,02dm0.43/fr195/minr14/inv相应地, ,516FN5.8T.0PkW切削工时 被切削层长度 :l7刀具切入长度 :112()107.42rDlctgkctgm刀具切出长度 : 取lm42l32走刀次数为 1机动时间 :2jt78.1.08in0395jLnf查参考文献1,表 2.5-41工步辅助时间为:1.76min2.5.4 工序 5:铰 10H7 的通孔加工机床为 Z535立式钻床。铰刀为 10mm标准高速铰刀。确定铰孔切削用量确定进给量 根据表 28-36, ,按该表注 4,进给量取小植。查f 1.326fm表Z535说明书,取 。1.6/mr确定切削速度 及 由表 28-39,取 。由表 28-3,得修正系数vn8./inv表, 0.8Mvk.9pavk254.7(/0125.)pRa根 据故 .2/min.7.14/min表 01()nvd表 ()(25)91./minr查 Z535说明书,取 ,实际铰孔速度/ir301n32510/in7.8/ir切削工时被切削层长度 :l78m刀具切入长度 ,11201 254.7(1)120.92rDdlctgkctgm刀具切出长度 : 取lm2l32走刀次数为 1机动时间 :3jt78.09.5in61jLnf查参考文献1,表 2.5-41工步辅助时间为:1.51min该工序的加工机动时间的总和是 : jt.804.2.14minj2.5.5 工序 6:粗铣 10H7 的两侧面机床:XK7132刀具:硬质合金端铣刀(面铣刀) 齿数dw4014Z粗铣左面铣削深度 :3pam每齿进给量 :根据机械加工工艺手册表 2.4-73,取f 0.15/famZ铣削速度 :参照机械加工工艺手册 表 2.4-81,取V6/Vs机床主轴转速 : ,取n0160287/in3.4Vrd3/inr实际铣削速度 : ./160nms进给量 :fV0.543/1.5/ffaZ工作台每分进给量 :m. infVs:根据机械加工工艺手册表 2.4-81,a ma240被切削层长度 :由毛坯尺寸可知l9l刀具切入长度 :1D)31(5.02刀具切出长度 :取2lm走刀次数为 1机动时间 :jt12904.21min63jmlf13查参考文献1,表 2.5-45工步辅助时间为:2.03min粗铣右面同样的铣削深度 map3每齿进给量 :根据机械加工工艺手册表 2.4-73,取f 0.15/famZ铣削速度 :参照机械加工工艺手册 表 2.4-81,取V6/Vs机床主轴转速 : ,n0160287/in3.4Vrd取 30/mir实际铣削速度 :0.6./10nms进给量 :fV.543/1.5/ffaZ工作台每分进给量 :m.6infVs:根据机械加工工艺手册表 2.4-81,a ma240被切削层长度 :由毛坯尺寸可知l3l刀具切入长度 :1D)1(5.02刀具切出长度 :取2lm走刀次数为 1机动时间 :jt12340.12min6jmlf查参考文献1,表 2.5-45工步辅助时间为:1.52min2.5.6 工序 7:粗铣 28 孔的两面机床:XK7132 立式钻床刀具:两块镶齿套式面铣刀(间距为 14),材料: , ,齿数 ,为粗15YT20Dm20Z齿铣刀。因其单边余量:Z=2mm所以铣削深度 :pa2m每齿进给量 :根据参考文献3表 2.4-73,取 铣削速度 :参照参考文献f 0.15/faZV3表 2.4-81,取 .54/Vs机床主轴转速 :n,1026042.8/in3.1rd14按照参考文献3表 3.1-74 245/minr实际铣削速度 : v3.102.56/0dns进给量 : fV.524/1./ffaZ工作台每分进给量 : m.735minfVs:根据参考文献3表 2.4-81,a60切削工时被切削层长度 :由毛坯尺寸可知 , l82l刀具切入长度 :1210.5()(13lDa20.5(06)(137.6m刀具切出长度 :取2lm走刀次数为 1机动时间 :jt1287.620.15min3jmlf查参考文献1,表 2.5-45 工步辅助时间为: 1.57min2.5.7 工序 8:精铣 22 孔的两面机床:XK7132 立式钻床刀具:两块镶齿套式面铣刀(间距为 ),材料: , ,齿数 Z=10,为细0.516215YT20Dm齿铣刀。精铣该平面的单边余量:Z=1.0mm铣削深度 :pa1.0m每齿进给量 :根据参考文献3表 2.4-73,取 铣削速度 :参照参考文献f 0.12/famZV3表 2.4-81,取 3.2/Vs机床主轴转速 :n,106035.7/in.14rd按照参考文献3表 3.1-31 1实际铣削速度 :v.203.24/06dnms进给量 :fV.15/15./ffaZ15工作台每分进给量 : mf15./930/minfVs被切削层长度 :由毛坯尺寸可知 l82l刀具切入长度 :精铣时110lD刀具切出长度 :取2l走刀次数为 1机动时间 :2jt12802.31min9jmlf查参考文献1,表 2.5-45 工步辅助时间为: 1.94min2.5.9 工序 13:钻铰 13 的孔机床:Z535 立式钻床刀具: 7.8直柄短麻花钻 8铰刀确定钻削用量确定进给量 根据参考文献 2,表 28-10可查出 ,查 Z535 立式f 0.47.5/fmr表钻床说明书,取 。0.43/mr根据参考文献2表 28-8,钻头强度所允许是进给量 。由于机床进给机构允许1./fr的轴向力 (由机床说明书查出) ,根据参考文献2,表 28-9,允许的进给量max1569FN。“.8/fr由于所选进给量 远小于 及 ,故所选 可用。ff“f确定切削速度 、轴向力 F、转矩 T 及切削功率 根据参考文献2,表 28-15,由插入法vmP得,17/min表 4732N表,5.69TNM表 1.5kW表由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同,故应对所的结论进行修正。根据参考文献2,由表 28-3, , ,故0.8v.7lv17/min0.8751.2(/min)v表16011.2/min174.3/in05vn rd表查 Z535 机床说明书,取 。实际切削速度为/ir0. .26/mi1nv由参考文献2,表 28-5, ,故10MFTk4732.065()FN51.94.8Tm校验机床功率 切削功率 为mP/)mMPnk表(1.25(9/246)1.05WkW机床有效功率 483E mPkP故选择的钻削用量可用。即, , ,02.5dm0./fr175/inr1.2/minv相应地, ,16FN4.8T.0mPkW切削工时 被切削层长度 :l32刀具切入长度 :11 0.5()126.92rDlctgkctgm刀具切出长度 : 取lm42l32走刀次数为 1机动时间 :2jt36.90.5in17jLnf查参考文献1,表 2.5-41 工步辅助时间为: 1.58min2.6 本章小结本章节主要从零件的结构和外型入手分析,从而得出设计毛坯的依据。再查阅有关资料,设计出零件加工的毛坯。在工艺规程的制定上,将两种方案进行比较,选取一个最佳方案来。在计算每17一步的切削用量时,先选用刀具和机床,再查阅资料找出进给量,由它算出机床所需的转速,翻阅机床手册选一个最接近它的一值。算切削速度、机动时间等。18第 3 章 翻转式钻床夹具的总体设计3.1 设计任务本任务主要是设计翻转式钻床杠杆的夹具,对杠杆进行相互垂直两空的加工,要对杠杆进行固定定位,提高加工精度。杠杆专用夹具设计,方便加工以及装卸,提高工作效率。3.2 翻转式钻床夹具的设计3.1翻转式钻床夹具总装图3.3 夹具的工作原理与结构设计3.3.1定位方案与定位元件:为了满足杠杆的需要,使杠杆左右两端底面定位固定,因不同零件存在一定的误差,应使杠杆被加工两孔轴线与钻模板轴线的重合,所以将钻模板固定,又因零件要求为垂直距离,所以设计右端平面固定,左端设置螺旋辅助支撑 2进行左右两端垂直距离的调整定位。使其孔轴线与钻模板轴线重合。 (如图 2.2所示)3.3.2夹紧机构:防止钻孔时零件晃动,应对杠杆的两端底面以及前后移动进行定位固
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