SD48转向节销孔半精加工工序组合机床方案及工艺装备设计-镗削Ф46孔专用夹具含7张CAD图-独家.zip
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SD48转向节销孔半精加工工序组合机床方案及工艺装备设计摘要在现代生产中,机床夹具作为机床的一部分已成为机械加工中不可缺少的工艺装备。在工件生产批量较大时,除了考虑工件加工精度外我们还需要考虑到生产率和经济性问题,所以常常采用专门为某一零件的某一工序而设计的专用夹具进行工件的装夹。这时不需划线和找正,只需将工件放到夹具中,即可确定工件与机床及刀具之间的位置,并将工件夹紧。专用夹具是针对某一工件的某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。其特点是针对性极强,没有通用性。在产品相对稳定、批量较大的生产中,常用各种专用夹具,可获得较高的生产率和加工精度。本设计给定的设计零件是SD48转向节销孔半精加工工序组合机床方案及工艺装备设计,SD48汽车转向节是长春客车有限公司生产的汽车在运行转弯过程中的重要零件之一,它的质量好坏将直接影响汽车的运行和转弯性能。在充分分析零件的基础上,确定加工各工序的基准,编制出了加工工艺过程卡、加工工序卡,绘制装配图及主要零件图。本文设计的夹具是半精加工镗削46销孔的镗床夹具,设计合理,操作简便,为零件的加工提供强有力的保障。关键词:机床夹具、专用夹具、SD48转向节、基准、加工工艺过程、加工工序ABSTRACTIn modern production, jigs and fixtures, as part of the machining tool has become an indispensable technology and equipment. Workpiece production volume is large, in addition to considering the accuracy of the workpiece outside, we also need to take into account productivity and economic issues, so often using special fixtures designed specifically for a particular part of a process designed to make clamping workpieces. Then without scoring and alignment, simply place the workpiece fixture, you can determine the position of the workpiece and the cutting tool and the machine between the clamp and the workpiece.Special fixture for a workpiece machining process requires a specially designed and manufactured fixtures. Its characteristics are highly targeted, no versatility. The product is relatively stable, large-volume production, the common variety of special fixtures, obtain higher productivity and precision.The design of a given design parts are SD48 knuckle pin hole semi-finishing operations combined machine solutions and process equipment design, SD48 car steering knuckle is one of the important parts of Changchun Bus Co. production car running during cornering, its the quality will directly affect the operation and cornering performance of the car. In the full analysis of the parts based on the benchmarking process each step, the preparation of the machining process card, card manufacturing processes, assembly drawing and major parts diagram. This design is semi-finish boring jig fixture 46 pin hole boring machine, reasonable design, easy to operate, and provide a strong guarantee for the part.Keywords: jigs, special fixtures, SD48 knuckle, benchmarks, machining processes, manufacturing processesI目 录摘要IABSTRACTII第1章绪论11.1 机床夹具的功能和作用11.1.1 机床夹具的功能11.1.2 机床夹具的作用11.2 机床夹具的组成21.3 机床夹具的分类及设计要求31.3.1 机床夹具的分类31.3.2 机床夹具的设计要求41.4 机床夹具的现状及发展方向41.5 课题设计的价值5第2章 SD48转向节销孔机械加工工艺规程设计72.1 零件的工艺分析及生产类型的确定72.1.1 零件的作用72.1.2 零件的工艺性能72.1.3 零件的加工表面分析82.1.4 零件生产类型的确定82.2零件工艺规程设计92.2.1 零件制造形式的确定92.2.2 基准的选择92.3制定加工工艺路线102.4选择加工设备及刀具、夹具、量具112.5机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定112.6确定切削用量及基本工时13第3章 转向节销孔镗削加工机床设计213.1加工示意图的设计213.1.1在加工示意图上应标注的内容213.1.2绘制加工示意图的注意事项213.1.3绘制加工示意图之前的计算223.2机床联系尺寸的设计223.2.1滑台的选用223.2.3 装夹高度的计算233.2.4 夹具轮廓尺寸的计算23第4章 镗削46孔专用夹具的设计244.1问题的提出244.2夹具的设计要求244.3专用夹具设计244.3.1 定位方案的设计244.3.2 定位元件的设计254.3.3 夹紧装置的确定254.3.4 镗套的设计254.3.5 夹具体的设计264.3.6 底座的设计264.3.7 镗削力的计算274.3.8 定位误差分析29第5章 结论30参考文献31第1章 绪论1.1 机床夹具的功能和作用1.1.1 机床夹具的功能机床夹具的主要功能是装夹工件,使工件在夹具中定位和夹紧。夹具还要与机床连接,并在机床上相对定位,以完成切削成形的加工过程。除上述功能外,根据工艺要求,夹具还可具备对刀、导向、分度等功能。(1)夹具:夹具是一种装夹工件的工艺装备,种类很多。其广泛应用于机械制造的切削加工、焊接、装配、检测、热处理等工艺过程中,如机床夹具、焊接夹具、检测夹具等。(2)机床夹具:在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。(3)定位:确定工件在夹具中占有准确位置的过程称为定位。定位是通过工件的定位基准面与夹具定位件的定位面接触或相配合实现的。准确定位可保证加工面的尺寸和表面之间的位置精度要求。(4)夹紧:为克服切削过程中工件受外力的作用而破坏定位,必须对工件施加夹紧力,这个过程称为夹紧。夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。 (5)对刀:对刀就是调整刀具相对工件或夹具的准确位置。(6)导向:导向的作用是确定刀具相对于夹具的准确位置,并引导刀具进行切削。(7)分度:分度的作用是确定多个加工表面间位置的分度间距或角度。分度分为圆角分度和直线分度两大类。(8)装夹:从定位到夹紧的全过程称为装夹。工件的装夹方法有找正装夹法和夹具装夹法两种。1.1.2 机床夹具的作用夹具是机械制造厂里的一种工艺装备。在机械制造过程中,广泛采用大量夹具,机床夹具就是夹具中的一种。它装在机床上,使工件相对刀具与机床保持正确的相对位置,并能承受切削力的作用。如车床上使用的三爪自定心卡盘、铣床上使用的平口虎钳、分度头等,都是机床夹具。在机械加工中,机床夹具的主要作用有以下六个方面:(1)保证加工精度。用专用夹具安装工件,能迅速准确的定位工件,不受工人操作水平等因素的影响,不同批次零件基本达到相同的精度,保证加工精度稳定可靠。(2)提高劳动生产率。采用机床夹具工件定位和夹紧迅速可靠,既可减少画线找正等辅助工时,又提高工件加工时的刚度,还可以选用较大的切削量,从而提高劳动生产率。(3)改善工人的劳动条件。采用夹具装夹工件方便、省力、安全、可靠。当采用气动、液动等夹紧装置时可减轻工人的劳动强度,同时保证安全生产。(4)降低生产成本。在成批生产中使用夹具,生产效率高,对工人的技术要求低,可相对降低生产成本。批量越大,生产成本降低越显著。(5)保证工艺纪律;(6)获得良好经济效率。然而,在不同的生产条件下,应该有不同的侧重点。夹具设计时应该综合考虑加工的技术要求、生产成本和工人操作方便等方面的要求,以便达到预期的效果。1.2 机床夹具的组成虽然机床夹具的种类繁多,但它们的工作原理基本上是相同的。将各类夹具中,作用相同的结构或元件加以概括,可得出夹具一般所共有的以下几个组成部分,这些组成部分既相互独立又相互联系。机床夹具由以下六个部分组成:定位元件;夹紧装置;夹具体;连接元件;对刀导向元件;其他元件或装置。(1)定位元件:定位元件是夹具的主要功能元件之一。通常按工件定位基准面的形状设计。如V形块、可调V形块、定位轴、销、键。(2)夹紧装置:其包括两部分,分为a、夹紧机构 如螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构等。b、夹紧动力装置 如液压动力装置、气压动力装置、电动装置等。使用夹紧动力装置可实现工件的自动夹紧达到较高的劳动生产率。 (3)夹具体:夹具体是夹具的基体骨架,用来配置、安装各夹具元件使之组成一整体。常用的夹具体为铸件结构、锻造结构、焊接结构和装配结构,形状有回转体形和底座形等形状。(4)连接元件: 这种元件用于将夹具与机床连接并确定夹具对机床主轴、工作台或导轨的相互位置。通常有两种形式:一种是连接在机床工作台上;一种是连接在机床主轴上。(5)对刀、导向元件: 这些元件的作用是保证工件加工表面与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工前正确位置的元件称为对刀元件,用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件称为导向元件。(6)其他元件或装置: 根据加工需要,有些夹具上还设有分度装置、靠模装置、上下料装置、工件顶出机构、电动扳手和平衡块等,以及标准化了的其它联接元件。上述各组成部分中,定位元件、夹紧装置、夹具体是夹具的基本组成部分。1.3 机床夹具的分类及设计要求1.3.1 机床夹具的分类机床夹具的种类很多,形状千差万别。为了设计、制造和管理的方便,往往按某一属性进行分类。(1)按夹具的通用特性分类按这一分类方法,常用的夹具有通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动线夹具等五大类。它反映夹具在不同生产类型中的通用特性,因此是选择夹具的主要依据。a、通用夹具 通用夹具是指结构、尺寸已规格化,且具有一定通用性的夹具,如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、中心架、电磁吸盘等。其特点是适用性强、不需调整或稍加调整即可装夹一定形状范围内的各种工件。适用于单件小批量生产中。b、专用夹具 专用夹具是针对某一工件的某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。其特点是针对性极强,没有通用性。在产品相对稳定、批量较大的生产中,常用各种专用夹具,可获得较高的生产率和加工精度。c、可调夹具 可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。对不同类型和尺寸的工件,只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。可调夹具在多品种、小批量生产中得到广泛应用。d、组合夹具 组合夹具是一种模块化的夹具,并已商品化。标准的模块元件具有较高精度和耐磨性,可组装成各种夹具,夹具用毕即可拆卸,留待组装新的夹具。由于使用组合夹具可缩短生产准备周期,元件能重复多次使用,并具有可减少专用夹具数量等优点;因此组合夹具在单件、中小批多品种生产和数控加工中,是一种较经济的夹具。(2)按夹具使用的机床分类这是专用夹具设计所用的分类方法。按使用的机床分类,可把夹具分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具。(3)按夹具动力源来分类按夹具夹紧动力源可将夹具分为手动夹具和机动夹具两大类。为减轻劳动强度和确保安全生产,手动夹具应有扩力机构与自锁性能。常用的机动夹具有气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具和离心力夹具等。1.3.2 机床夹具的设计要求机床夹具设计与其他装备的设计有较大的差别,设计机床夹具时,应满足下列五项基本要求。(1)在机械加工工艺系统中,夹具要具有以下要求:工件在夹具中的准确定位;夹具在机床上的准确位置;刀具的准确位置。按加工要求,对夹具及其它元件的几何参数提出一定的精度要求,夹具的设计精度应满足加工精度要求,具有一定的夹具制造精度。(2)保证工人操作方便、省力、安全。(3)达到一定的劳动生产率要求。(4)满足一定的使用寿命要求。(5)满足设计的经济性要求。1.4 机床夹具的现状及发展方向夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步,夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。(1)机床夹具的现状国际生产研究协会的统计表明,目前中、小批量多品种生产的工件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,以适应市场的需求与竞争。然而,一般企业仍习惯于大量采用传统的专用夹具,一般在具有中等生产的工厂里,约拥有数千甚至近万套专用夹具;另一方面,在多品种生产的企业中,每隔34年就要更新50%80%的专用夹具,而夹具的实际磨损量仅为10%20%。特别是近年来,数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统等新加工技术的应用,对机床夹具提出了如下新的要求:a、能迅速而方便地装配新产品的投产,以缩短生产准备周期,降低生产成本;b、能装夹一组具有相似性特征的工件;c、能适用于精密加工的高精度机床夹具;d、能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具;e、采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置,以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率;f、提高机床夹具的标准化程度。(2)现代机床夹具的发展方向随着科学技术的进步和市场需求的日益增长,要求产品更新换代的周期越来越短,因而缩短生产准备周期、提高产品质量和降低生产准备的成本等问题已显得十分突出。在现代制造业中,机床夹具如何适应上述发展的要求,是广大工艺设计人员值得注意的问题。根据今后各种生产组织形式的发展特点,机床夹具的发展方向可以归纳为以下几个方面。a、功能柔性化由于多品种、小批量生产方式将成为今后的主要生产形式,机床夹具应能在一定范围内适用于不同的生产类型和不同的机床加工。b、传动高效化、自动化为了减少夹紧的辅助时间和减轻工人的劳动强度,提高生产率,在现代机床夹具上普遍采用机械化和自动化的高效传动部件。c、制造的精密化随着产品质量要求的不断提高,对夹具精度也提出了更高的要求,如定心夹具的定心精度目前可以达到微米级甚至亚微米级。d、旋转夹具的高速化车削加工中为了获得高表面质量,对于有色金属材料切削速度要求高达1000m/min以上,对于黑色金属也要求超过600m/min,为了适应高速切削的需要,夹具必须采用特殊结构,自动进行夹紧力的检测和补偿,使动态夹紧力始终保持在所需的范围内。e、结构标准化、模块化夹具标准化是生产专业化和柔性化的基础。模块化是在夹具的标准化和组合化的基础上发展起来的新型夹具。f、设计自动化随着计算机辅助设计(CAD)的广泛应用,机床夹具的CAD技术也逐渐应用于生产。1.5 课题设计的价值如何把所学的机械制造工艺,金属切削原理及刀具,夹具设计和CAD设计有机的结合起来,培养出既有理论应用,又有一定实践和动手能力的人才,这是各高校培养人才的方向。SD48转向节销孔半精加工工序组合机床方案及工艺装备设计及实习调研,使学生熟悉现场加工件工艺分析过程,了解国内外刀具厂的各种先进刀具产品以及如何选用,从而设计出最佳工艺方案和最佳切削参数的专机机床工艺方案。通过刀具的合理选择以及夹具的实际设计,使学生掌握用组合机床加工零件设计刀具布置图(加工示意图)的基本方法,掌握在组合机床上加工零件所具备的基本技能,提高分析问题解决问题的能力。并通过用AutoCAD进行全部任务设计,使学生进一步提高计算机绘图能力,为学生毕业后的工作打下良好基础。31第2章 SD48转向节销孔机械加工工艺规程设计2.1 零件的工艺分析及生产类型的确定2.1.1 零件的作用SD48汽车转向节是长春客车有限公司生产的汽车在运行转弯过程中的重要零件之一,它的质量好坏将直接影响汽车的运行和转弯性能。转向节的功用是承受汽车前部载荷,支承并带动前轮绕主销转动而使汽车转向。在汽车行驶状态下,它承受着多变的冲击载荷,因此,要求其具有很高的强度。转向节形状比较复杂,集中了轴、套、盘环、叉架等四类零件的结构特点,主要由支承轴颈、法兰盘、叉架三大部分组成。支承轴颈的结构形状为阶梯轴,其结构特点是由同轴的外圆柱面、圆锥面、螺纹面,以及与轴心线垂直的轴肩、过渡圆角和端面组成的回转体;法兰盘包括法兰面、均布的连接螺栓通孔和转向限位的螺纹孔;叉架是由转向节的上、下耳和法兰面构成叉架形体的。2.1.2 零件的工艺性能零件图是制造零件的主要技术依据,在设计工艺路线之前,首先要认真进行工艺分析,通过了解零件的作用和工作条件,分析零件精度及其他重要的技术要求,以便更好地掌握构造特点和工艺关键。在零件图上,必需要有完整的表达构型的视图、剖面和剖视等,同时应有标示轮廓的定性尺寸、合理的精度及其他技术要求,还该有零件材料的牌号、热处理、表面处理与特种检验等得要求。在对零件图要求有了一定了解后,一般要进行下列几个方面的分析:1、加工零件主要表面的要求及保证的方法;2、怎么样达到重要的技术要求及保证方法;3、零件的表面位置尺寸标注。各部分尺寸零件图中详细标注。2.1.3 零件的加工表面分析1、主要表面分析:零件的台阶轴为主要工作面、46销孔为定位基准面。 2、组成表面分析:46的销孔、130的外圆台肩、122的外圆台肩、55.3外圆柱面及其所在端面、M45X2-6的外螺纹、20的孔、斜面、倒角、各外圆及外轮廓表面。 2.1.4 零件生产类型的确定零件的生产类型是指企业生产专业化程度的分类,它对工艺规程的制订具有决定性的影响。生产类型一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型,不同的生产类型由着完全不同的工艺特征。零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品年产量。零件的生产纲领N可按下式计算:根据上式就可以计算求得出零件的年生产纲领,再通过查表,就能确定该零件的生产类型。根据机械制造技术基础课程设计指导教程可知该零件为大批量生产(5万/件)2.2 零件工艺规程设计2.2.1 零件制造形式的确定零件材料为40CrMn调质。考虑到汽车在行驶过程中要经常转向,零件在整个工作过程中经常承受交变载荷和冲击性载荷,因此应该选用锻件,以使金属纤维尽量不被切断,保证零件工作可靠。由于零件的年产量为50000件,已达到大批生产的水平,而且零件的尺寸不大,故可采用模锻成型。模锻有以下优点:1、锻件的内部组织结构坚实,可获得较高的强度。2、锻件的废品少,因为锻件没有疏松、表面杂质、内部裂纹的缺陷。3、制成的小公差工件可以减少机加工工时。4、锻件的表面质量高。5、生产效率高。考虑到经济性和实用性,采用模锻成型提高了生产率,保证加工精度,符合实际生产的要求。2.2.2 基准的选择1、机械加工工序先后顺序的安排原则:(1)、先主要后次要,即先加工主要表面,然后加工次要表面。这里所说的次要表面是指键槽螺孔等其它表面,主要表面是:设计基准面、主要工作面。主要表面、次要表面和、之间往往有相互位置要求。(2)、基准先行,即最后加工其它表面,要先加工定位基面。这条原则有两个含义:应该是选作定位基准的精基准面工艺路线开始安排的加工面,然后再以精基准定位加工其他表面。(3)、先表面后圆孔,对于连箱体、支架杆等加工零件,应先加工平面后加工孔。这是因为平面的安放和定位比较可靠,轮廓平整,若先加工好平面,保证平面和孔的位置精度就能以平面定位加工孔。此外,先加工好平面后,使刀具的初始切削条件能得到改善给平面上的孔加工也带来方便。这就是所谓的先加工平面,后加工孔。(4)、先粗加工后精加工,即最后安排精加工工序要先安排粗加工工序。粗精加工应该分开,对于精度和表面质量要求较高的零件。主要表面的精加工和光整加工一般放在最后阶段进行,以免受其它工序的影响。基准加工好以后,应对精度要求较高的各主要表面经行粗加工、半精加工和精加工。精度要求特别高的表面还需要进行光整加工。根据零件图纸及零件的使用情况分析,知各加工表面均应通过正确的定位才能保证,故对基准的选择应予以分析。2、粗基准的选择在选择粗基准时,一般遵循下列原则;(1)保证加工表面加工余量合理分配的原则;(2)便于加工零件的装夹原则;(3)保证相互位置要求原则;(4)为了保证所以加工表面有足够的加工余量选择加工余量小的表面作粗基准,不得用同一尺寸方向上;(5)粗基准一般不得重复适用的原则。按照粗基准的选择原则,为保证不加工表面的和加工表面的位置要求,应选择不加工表面为粗基准,故本零件20的孔主要设计基准,也比较适合作零件上众多表面加工的定位基准。3、精基准的选择对于精基准而言,主要应考虑基准的重合问题。本次设计采用零件的底面及20mm孔作为精基准。2.3 制定加工工艺路线在生产纲领已确定为大批生产的条件下,可以考虑采用机床配以专用夹具,并尽量使工序集中提高生产率。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。除此以外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降:工艺路线方案:工序1:锻造工序2:热处理工序3:粗车130台肩外圆工序4: 粗车122台肩外圆工序5: 粗车55.3外圆工序6: 粗车M45螺纹下端面工序7: 粗车M45X2-6的外螺纹工序8: 粗铣左端46所在的左端面工序9: 粗铣右端46所在的右端面工序10: 粗铣左端46所在的圆弧面工序11: 粗铣右端46所在的圆弧面工序12: 粗铣46下端的斜端面工序13: 钻4-20的通孔工序14: 钻2-M20的螺纹通孔工序15: 粗镗46的主销孔工序16: 半精镗46的主销孔工序17: 精镗46的主销孔工序18: 探伤退磁工序19: 清洗工序20: 终检工序21: 入库以上工艺过程祥见“机械加工工艺卡片”。2.4 选择加工设备及刀具、夹具、量具因为生产类型为成批量生产,加工零件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由工人完成。所以加工设备应该选用通用机床为主,辅以少量专用机床。其生产方式为以通用机床加专用夹具为主,辅以少量专用机床的流水线。车削外圆、端面:选用C7220仿形车床。选择硬质合金车刀、三爪看盘和游标卡尺。粗铣和半精铣端面:考虑到加工零件的定位加紧方案及夹具结构设计问题,采用卧式铣床,所以可以选用X6132卧式铣床。选择端面铣刀、专用夹具和游标卡尺。钻通孔、螺纹孔:选择Z525立式钻床,刀具选择钻头、游标卡尺、螺纹量规。2.5 机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定零件的材料为40CrMn调质,硬度为26-34HRC,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如下:1、粗车130台肩外圆参照机械加工工艺手册(以下简称工艺手册),确定工序尺寸为 Z=3mm,加工余量为: 粗车:130mm Z=3mm2、粗车122台肩外圆参照机械加工工艺手册(以下简称工艺手册),确定工序尺寸为 Z=3mm,加工余量为: 粗车:122mm Z=3mm3、粗车55.3外圆参照机械加工工艺手册(以下简称工艺手册),确定工序尺寸为 Z=3mm,加工余量为: 粗车:55.3mm Z=3mm4、粗车M45螺纹下端面参照机械加工工艺手册(以下简称工艺手册),确定工序尺寸为 Z=3mm,加工余量为: 粗车:M45mm Z=3mm5、粗车M45X2-6的外螺纹参照机械加工工艺手册(以下简称工艺手册),确定工序尺寸为 Z=1mm,加工余量为: 粗车:M45X2-6mm Z=1mm6、粗铣左端46所在的左端面参照工艺手册,确定工序尺寸为 Z=1.5mm,加工余量分别为: 粗铣:46mm Z=1.5mm7、粗铣右端46所在的右端面参照工艺手册,确定工序尺寸为 Z=1.5mm,加工余量分别为: 粗铣:46mm Z=1.5mm8、粗铣左端46所在的圆弧面参照工艺手册,确定工序尺寸为 Z=1.5mm,加工余量分别为: 粗铣:46mm Z=1.5mm9、粗铣右端46所在的圆弧面参照工艺手册,确定工序尺寸为 Z=1.5mm,加工余量分别为: 粗铣:46mm Z=1.5mm10、粗铣46下端的斜端面参照工艺手册,确定工序尺寸为 Z=1.5mm,加工余量分别为: 粗铣:46mm Z=1.5mm11、钻4-20的通孔参照工艺孔的加工余量分配手册,确定加工余量分别为: 钻孔:18mm Z=1mm 12、钻2-M20的螺纹通孔参照工艺孔的加工余量分配手册,确定加工余量分别为: 攻丝:M20mm Z=0.25mm 13、粗镗46的主销孔参照工艺手册,确定工序尺寸为 Z=3mm,加工余量为: 粗镗:46mm Z=3mm14、半精镗46的主销孔参照工艺手册,确定工序尺寸为 Z=1mm,加工余量为: 半精镗:46mm Z=1mm15、精镗46的主销孔参照工艺手册,确定工序尺寸为 Z=0.25mm,加工余量为: 精镗:46mm Z=0.25mm由于本设计规定的零件为大批生产,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。2.6 确定切削用量及基本工时1、粗车130台肩外圆选择在C7220仿形车床上进行加工。确定背吃刀量查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导取ap=3mm。确定进给量f查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导取f=0.1mm/r。确定切削速度v 当用YT15硬质合金车刀加工钢材时,查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导得: f=0.1mm/r、Vc=20m/min。n=1000Vc/d=49r/min。取n=65r/min 故实际切削速度Vc=nd/1000=26.53m/min切削工时 (min)2、粗车122台肩外圆选择在C7220仿形车床上进行加工。确定背吃刀量查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导取ap=3mm。确定进给量f查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导取f=0.1mm/r。确定切削速度v 当用YT15硬质合金车刀加工钢材时,查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导得: f=0.1mm/r、Vc=20m/min。n=1000Vc/d=49r/min。取n=65r/min 故实际切削速度Vc=nd/1000=26.53m/min切削工时 (min)3、粗车55.3外圆选择在C7220仿形车床上进行加工。确定背吃刀量查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导取ap=3mm。确定进给量f查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导取f=0.25mm/r。确定切削速度v 当用YT15硬质合金车刀加工钢材时,查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导得: f=0.25mm/r、Vc=50m/min。n=1000Vc/d=287r/min。取n=331r/min 故实际切削速度Vc=nd/1000=36.29m/min切削工时 (min)4、粗车M45螺纹下端面选择在C7220仿形车床上进行加工。确定背吃刀量查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导取ap=3mm。确定进给量f查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导取f=0.25mm/r。确定切削速度v 当用YT15硬质合金车刀加工钢材时,查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导得: f=0.25mm/r、Vc=50m/min。n=1000Vc/d=287r/min。取n=331r/min 故实际切削速度Vc=nd/1000=36.29m/min切削工时 (min)5、粗车M45X2-6的外螺纹选择在C7220仿形车床上进行加工。确定背吃刀量查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导取ap=3mm。确定进给量f查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导取f=0.25mm/r。确定切削速度v 当用YT15硬质合金车刀加工钢材时,查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导得: f=0.25mm/r、Vc=50m/min。n=1000Vc/d=287r/min。取n=331r/min 故实际切削速度Vc=nd/1000=36.29m/min切削工时 (min)6、粗铣左端46所在的左端面根据切削手册 mm/z切削速度:根据相关手册 取 m/min 刀具选用高速钢面铣刀 mm (r/min)现采用X6132卧式铣床,根据机床说明书,取n=95r/min。故实际切削速度 (m/min)当n=95 r/min时,工作台每分钟进给量应为 (mm/min)查机床说明书,取 mm/min切削工时 (min)7、粗铣右端46所在的右端面根据切削手册 mm/z切削速度:根据相关手册 取 m/min 刀具选用高速钢面铣刀 mm (r/min)现采用X6132卧式铣床,根据机床说明书,取n=95r/min。故实际切削速度 (m/min)当n=95 r/min时,工作台每分钟进给量应为 (mm/min)查机床说明书,取 mm/min切削工时 (min)8、粗铣左端46所在的圆弧面根据切削手册 mm/z切削速度:根据相关手册 取 m/min 刀具选用高速钢面铣刀 mm (r/min)现采用X6132卧式铣床,根据机床说明书,取n=95r/min。故实际切削速度 (m/min)当n=95 r/min时,工作台每分钟进给量应为 (mm/min)查机床说明书,取 mm/min切削工时 (min)9、粗铣右端46所在的圆弧面根据切削手册 mm/z切削速度:根据相关手册 取 m/min 刀具选用高速钢面铣刀 mm (r/min)现采用X6132卧式铣床,根据机床说明书,取n=95r/min。故实际切削速度 (m/min)当n=95 r/min时,工作台每分钟进给量应为 (mm/min)查机床说明书,取 mm/min切削工时 (min)10、粗铣46下端的斜端面根据切削手册 mm/z切削速度:根据相关手册 取 m/min 刀具选用高速钢面铣刀 mm (r/min)现采用X6132卧式铣床,根据机床说明书,取n=95r/min。故实际切削速度 (m/min)当n=95 r/min时,工作台每分钟进给量应为 (mm/min)查机床说明书,取 mm/min切削工时 (min)11、钻4-20的通孔根据工艺手册查得加工20mm孔的进给量=0.310.37mm/r,按机床规格取=0.35mm/r,切削速度,根据相关手册及机床说明书,取v=12.3m/min,加工孔径=20mm。则 (r/min)根据机床选取n=195r/min。实际切削速度 (m/min)切削工时 (min)12、钻2-M20的螺纹通孔根据工艺手册查得加工M20的螺纹孔的进给量=0.310.37mm/r,按机床规格取=0.35mm/r,切削速度,根据相关手册及机床说明书,取v=12.3m/min,加工螺纹孔径=18mm。则 (r/min)根据机床选取n=195r/min。实际切削速度 (m/min)切削工时 (min)13、粗镗46的主销孔根据内孔表面加工方案及其经济精度可得到:粗镗时其加工经济精度可达到IT11IT13,表面粗糙度Ra为12.56.3。具体余量如下: 单边余量选用机床:选用TX618卧式铣镗床 选用刀具:硬质合金内孔镗刀。选择切削用量决定切削深度 由切削余量可知道(单边)决定切削进给量查表工件是铸铁时,刀头是刀头时 。、决定切削速度 计算主轴转速按机床说明书,可知道机床分18级81000r/min选主轴转速为所以实际速度为:加工工时:=14、半精镗46的主销孔根据内孔表面加工方案及其经济精度可得到:粗镗时其加工经济精度可达到IT11IT13,表面粗糙度Ra为12.56.3。 选用机床:选用TX618卧式铣镗床选用刀具:硬质合金内孔镗刀。选择切削用量决定切削深度 由切削余量可知道(单边)决定切削进给量查表工件是铸铁时,刀头是刀头时 。、决定切削速度 计算主轴转速按机床说明书,可知道机床分18级81000r/min选主轴转速为所以实际速度为:加工工时:=15、精镗46的主销孔根据内孔表面加工方案及其经济精度可得到:粗镗时其加工经济精度可达到IT11IT13,表面粗糙度Ra为12.56.3。 选用机床:选用TX618卧式铣镗床选用刀具:硬质合金内孔镗刀。选择切削用量决定切削深度 由切削余量可知道(单边)决定切削进给量查表工件是铸铁时,刀头是刀头时 。、决定切削速度 计算主轴转速按机床说明书,可知道机床分18级81000r/min选主轴转速为所以实际速度为:加工工时:=第3章 转向节销孔镗削加工机床设计机床是根据工件加工需要以大量系列化、标准化的通用部件为基础,配以少量专用部件,对一种或数种工件按预先确定的工序进行加工的高效专用机床。组合机床的主要组成部分为:滑台、夹具、多轴箱、动力箱、中间底座、侧底座以及辅助部件等组成。加工时,刀具由电动机通过动力箱、多轴箱驱动做旋转主体运动,并通过滑台带动做直线运动。机床总体设计内容和步骤与普通机床相同,但由于组合机床纸加工一种或数种工件的特定工序,工艺范围窄,主要技术参数已知;且工艺方案一旦确定,就确定了结构布局;因而总体设计的侧重点不同,主要是通过共建分析等掌握机床设计的依据,画出详细的加工零件工序图;通过工艺分析,画出加工示意图;然后进行总体布局,画出机床尺寸总图。3.1 加工示意图的设计加工示意图是被加工零件工艺方案在图纸上的反应,表示被加工零件在机床上的加工过程,刀具的布置以及工件、夹具、刀具的相对位置关系,机床的工作行程及工作循环等,是刀具、夹具、多轴箱、电气和液压系统设计选择动力部件的主要依据,是整台组合机床布局的原始要求,也是调整机床和刀具所必须的重要技术文件。3.1.1在加工示意图上应标注的内容(1)机床的加工方法,切削用量,工作循环和工作行程。(2)工件、夹具、刀具及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸。如工件端至多轴箱端面间的距离,刀具刀尖至多轴箱端面之间的距离等。(3)主轴的结构类型、尺寸及外伸长度;刀具类型、数量和结构尺寸;接杆(包括镗杆)、浮动卡头、导向装置、攻螺纹靠模装置的结构尺寸;刀具与导向装置的配合,刀具、接杆、主轴之间的连接方式。刀具应按终了位置绘制。3.1.2绘制加工示意图的注意事项(1)加工示意图中的位置,应按加工终了时的状况绘制,且其方向应与机床的布局吻合。(2)工件的非加工部位用细实线绘制,其余部分一律按机械制图标准绘制。(3)同一多轴箱上,结构、尺寸完全相同的主轴,不管数量多少,允许只绘制一根,但应在主轴上标注与工件孔号相对应的轴号。(4)主轴见的分布可不按真实的中心距绘制,但加工孔距很近或需设置径向尺寸较大的导向装置时,则应按比例绘制,以便于检查相邻主轴、刀具、导向装置等是否产生干涉。(5)对于标准通用结构,允许只绘制外形,标上型号,但对于一些专用结构如导向、专用接杆等应绘出剖视图,并标注尺寸、精度及配合。3.1.3绘制加工示意图之前的计算(1)选择刀具结构及镗杆镗杆的设计对镗孔精度影响很大。所以在设计镗模前应确定镗杆的尺寸。镗杆的主要尺寸是直径和长度。直径受到加工孔径的限制,在可能的情况下应尽量取的大些,以增加其刚度。一般取d=(0.6-0.8)D(D为工件镗孔直径)。在本道工序中D=46mm,镗刀不宜在镗杆外悬伸过长,以免刚性不足。镗孔直径D、镗杆直径d、镗刀截面之间的关系,参照组合机床设计第一册选取d=46mm。初定镗刀装在镗杆上的几何参数为:主偏角K=50,前角。=5,刃倾角s0,刀尖圆角半径=1(mm)。(2)导向套的设计为了保证主销孔的同轴度,在这次加工中采用双镗刀同时加工前后主销孔的方案。由于精加工切削速度大于30m/min,所以采用滚动镗套。(3)确定加工示意图的联系尺寸最重要的联系尺寸是工件端面到多轴箱端面之间的距离。它等于刀具悬伸长度+螺母厚度+主轴外伸长度+接杆伸出长度(可调)之和,再减去加工孔深(非通孔)。本设计中即为尺寸362mm。(4)工作进给长度的确定工作进给长度按加工长度最大的孔来确定,进给长度等于刀具切入值+加工孔深+切出值,切入值与切出值都取8mm加工孔深为69.5mm,所以工作进给长度为280mm。3.2 机床联系尺寸的设计机床的联系尺寸图是用来表示机床的配置型式、机床各部件之间相对位置关系和运动关系的总体布局图。它的内容包括机床的布局形式,通用部件的型号、规格、动力部件的运动尺寸和所用电动机的主要参数,工件与各部件间的主要联系尺寸,专用部件的轮廓尺寸等。绘制机床联系尺寸图之前应进行如下计算:3.2.1滑台的选用根据滑台的驱动方、所需进给力、进给速度、最大行程和加工精度等因素来选用合适的滑台。(1)驱动方式的确定机械滑台和液压滑台的用途、工作循环和导轨型式完全一样。液压滑台与机械滑台的主要区别是:液压滑台的进给速度属于无级调速,变换进给量方便。液压系统看安装压力继电器,机床运行安全,机床较易实现加工自动循环。且液压滑台应用广发,所以选用液压滑台。(2)确定轴向进给力滑台所需进给力式中为各主轴加工时所产生的轴向力(N)。(3)确定进给速度液压滑台的工作进给速度规定在一定范围内无级调节。对液压滑台,确定刀具切削用量时所规定的工作进给速度应大于滑台最小工作进给速度的0.51倍。本次设计采用1HY32G型液压滑台,工进速度20650mm/min,.快速移动速度为10m/min。(4)确定滑台的行程滑台的行程除保证足够的工作行程外,还应留有前备量和后备量。前备量的作用是使动力部件有一定的向前移动的余地,以弥补机床的制造误差以及道具磨损后能向前调整,前备量一般大于1020mm。本设计中取为20mm;后备量的作用是使动力部件有一定的向后移动的余地,以方便的装卸刀具,后备量一般不小于4050mm,所以后备量取为50mm。滑台的总行程应大于工作行程、前备量、后备量之和。本设计中选用1HY32G,行程为630mm。查组合机床设计16页表2-4,与1HY32G配套滑台侧底座为1CC322M,其标准高度为560mm。3.2.3 装夹高度的计算装料高度指工件安装基面至机床底面的垂直距离。装料高度在850-1060mm范围内选取。3.2.4 夹具轮廓尺寸的计算工件的尺寸和形状是确定夹具底座尺寸的基本依据。确定夹具底座尺寸时应考虑工件的定位件、夹紧机构、刀杆导向装置的需求空间,并应满足排屑和安装的需要。镗模架体厚度为150300mm。由于夹具较复杂,所以在绘制出夹具的结构草图后,再确定夹具轮廓尺寸。详细的夹具设计参见第4章。第4章 镗削46孔专用夹具的设计镗床夹具的设计,主要包括工件的定位方案设计、刀具的引导方式设计即镗套的设计、工件的加紧方案设计以及夹具的其他元件的结构设计。最后将以上元件合理布置,确定夹具的形式及夹具的总体结构。4.1 问题的提出本文设计镗46通孔的镗夹具设计。根据“机械加工工艺过程卡”可以知道,在加工上是有先后顺序的,要先进行钻20通孔的钻削加工,而后在进行镗46通孔的镗夹具设计的镗削加工。夹具如何进行定位及夹紧是本文所要考虑的重点问题。4.2 夹具的设计要求夹具是将加工零件定位,以使加工零件获得相对于机床和刀具的正确位置,并把加工零件可靠地夹紧在机床上用以装夹加工零件(和引导刀具)的一种装置。而要实现这一要求,又必须满足三个条件:1、刀具相对夹具的准确定位。2、夹具装夹在机床上的准确位置。3、一批加工零件在夹具中占有正确的加工位置。4.3 专用夹具设计4.3.1 定位方案的设计以夹具体底面和2个圆柱销限制6个自由度,本夹具设计采用“一面两销”的定位原理实现完全定位。本夹具在使用时一次只能安装一个工件。具体结构详见下图:4.3.2 定位元件的设计本文中的定位元件为:夹具体底面以及圆柱销。4.3.3 夹紧装置的确定本夹紧装置采用六角螺栓进行夹紧。4.3.4 镗套的设计为保证镗孔精度,本夹具采用2个镗套进行镗削加工的引导。为了提高加工效率,采用手动夹紧工件快换装置。4.3.5 夹具体的设计本夹具体采用HT200的灰铸铁。用来固定定位元件、加紧机构和联接体。具体结构详见下图:4.3.6 底座的设计底座采用HT200的灰铸铁。用于机床可靠联接。具体结构详见下图:4.3.7 镗削力的计算镗刀材料:(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可得:圆周切削分力公式: 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。查表得: 取 由表可得: 即:同理:径向切削分力公式 : 式中 径向切削分力;背吃刀量;修正系数;f每转进给量。式中: 即:轴向切削分力公式 : 式中 轴向切削分力;背吃刀量;修正系数;f每转进给量。式中: 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;手动夹紧时的位置;仅有力矩使工件回转时工件与支承面接触。式中:为各种因素的安全系数,见参考文献10表可得:粗镗:代入得 所以,有: 精镗:代入得 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,4.3.8 定位误差分析造成零件加工误差是由多种因素构成的, 这里仅验算工件的安装误差, 它包括定位误差和夹紧误差,因夹紧力不大, 且夹紧力与支撑面垂直, 夹紧变形误差很小, 因此只对定位误差进行讨论。两孔(41) 与其他部分的位置误差主要是与轴心线之间9角度误差。角度误差要求为30。由工件定位面的位置度而引起角度误差 = arctg/ a = 0.94式中定位面的位置度公差, = 0.03 mm;a 定位面宽度, a = 55 mm。因定位轴与定位轴
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