CA6140车床拨叉[831007] 加工工艺及和铣宽20上下两侧面夹具设计【气动】【含CAD图纸和说明书】
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第3章 CA6140车床拨叉铣宽20上下两侧面夹具设计3.1 夹具的设计原理下面具体阐述一下夹具的设计原理:(1)六点定位原理当工件在不受任何条件约束时,其位置是任意的不确定的。设工件为一理想的钢体,并以一个空间直角坐标作为参照来观察钢体的位置变动。由理论力学可知,在空间处于自由状态的钢体,具有六个自由度,即沿着X、Y、Z三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴的转动,如图所示。用X、Y、Z和X、Y、Z分别表示沿三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴转动的自由度。六个自由度是工件在空间位置不确定的最高程度。定位的任务,就是要限制工件的自由度。在夹具中,用分别适当的与工件接触的六个支撑点,来限制工件六个自由度的原理,称为六点定位原理。(2)、应用定位原理几种情况完全定位工件的六个自由度全部被限制,它在夹具中只有唯一的位置,称为完全定位。部分定位工件定位时,并非所有情况下都必须使工件完全定位。在满足加工要求的条件下,少于六个支撑点的定位称为部分定位。在满足加工要求的前提下,采用部分定位可简化定位装置,在生产中应用很多。如工件装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度。过定位(重复定位)几个定位支撑点重复限制一个自由度,称为过定位。A、一般情况下,应该避免使用过定位。通常,过定位的结果将使工件的定位精度受到影响,定位不确定可使工件(或定位件)产生变形,所以在一般情况下,过定位是应该避免的。B、过定位亦可合理应用虽然工件在夹具中定位,通常要避免产生“过定位”,但是在某些条件下,合理地采用“过定位”,反而可以获得良好的效果。这对刚性弱而精度高的航空、仪表类工件更为显著。工件本身刚性和支承刚性的加强,是提高加工质量和生产率的有效措施,生产中常有应用。大家都熟知车削长轴时的安装情况,长轴工件的一端装入三爪卡盘中,另一端用尾架尖支撑。这就是个“过定位”的定位方式。只要事先能对工件上诸定位基准和机床(夹具)有关的形位误差从严控制,过定位的弊端就可以免除。由于工件的支撑刚性得以加强,扶持有助于实现稳定,可靠的定位,所以工件安装方便,加工质量和效率也大为提高。3.2 定位基准的选择为了提高加工效率及方便加工,决定材料使用高速钢,用于对进行加工,准备采用手动夹紧。由零件图可知:定位、夹紧方案有:采用一面2销定位,采用气缸夹紧为了使定位误差达到要求的范围之内,这种定位在结构上简单易操作。3.3确定夹具结构,确定夹紧机构(气压夹紧)方案1夹紧装置的组成工件在夹具中正确定位后,由夹紧装置将工件夹紧。夹紧装置的组成有:1)动力装置:产生夹紧动力的装置。2)夹紧元件:直接用于夹紧工件的元件。3)中间传力机构:将原动力以一定的大小和方向传递给夹紧元件的机构。2对夹紧装置的要求1)夹紧过程不得破坏工件在夹具中占有的定位位置。2)夹紧力要适当,既要保证工件在加工过程中定位的稳定性,又要防止因夹紧力过大损伤工件表面或使工件产生过大的夹紧变形。3)操作安全、省力。4)结构应尽量简单,便于制造,便于维修。典型夹紧机构1斜楔夹紧机构斜楔是夹紧机构中最为基本的一种形式,它是利用斜面移动时所产生的力来夹紧工件的,常用于气动和气压夹具中。在手动夹紧中,斜楔往往和其他机构联合使用。斜楔夹紧机构的缺点是夹紧行程小,手动操作不方便。斜楔夹紧机构常用在气动、气压夹紧装置中,此时斜楔夹紧机构不需要自锁。2螺旋夹紧机构采用螺旋装置直接夹紧或与其他元件组合实现夹紧的机构,统称螺旋夹紧机构。螺旋夹紧机构结构简单,容易制造。由于螺旋升角小,螺旋夹紧机构的自锁性能好,夹紧力和夹紧行程都较大,在手动夹具上应用较多。螺旋夹紧机构可以看作是绕在圆柱表面上的斜面,将它展开就相当于一个斜楔。3偏心夹紧机构偏心夹紧机构是斜楔夹紧机构的一种变型,它是通过偏心轮直接夹紧工件或与其他元件组合夹紧工件的。常用的偏心件有圆偏心和曲线偏心,圆偏心夹紧机构具有结构简单,夹紧迅速等优点;但它的夹紧行程小,增力倍数小,自锁性能差,故一般只在被夹紧表面尺寸变动不大和切削过程振动较小的场合应用。4定心夹紧机构定心夹紧机构能够在实现定心作用的同时,又起着将工件夹紧的作用。定心夹紧机构中与工件定位基面相接触的元件,既是定位元件,又是夹紧元件。5铰链夹紧机构铰链夹紧机构是一种增力装置,它具有增力倍数较大、摩擦损失较小的优点,广泛应用于气动夹具中。6联动夹紧机构图23双向作用固定式活塞气缸图1前盖2气缸体3活塞杆4活塞5密封圈6后盖联动夹紧机构是一种高效夹紧机构,它可通过一个操作手柄或一个动力装置,对一个工件的多个夹紧点实施夹紧,或同时夹紧若干个工件。夹紧的动力装置在大批大量生产中,为提高生产率、降低工人劳动强度,大多数夹具都采用机动夹紧装置。驱动方式有气动、液动、气液联合驱动,电(磁)驱动,真空吸附等多种形式。1气动夹紧装置气动夹紧装置以压缩空气作为动力源推动夹紧机构夹紧工件。常用的气缸结构有活塞式和薄膜式两种。活塞式气缸按照气缸装夹方式分类有固定式、摆动式和回转式三种,按工作方式分类有单向作用和双向作用两种,应用最广泛的是双作用固定式气缸。2气压夹紧装置气压夹紧装置的结构和工作原理基本与气动夹紧装置相同,所不同的是它所用的工作介质是压力气压。与气压夹紧装置相比,气压夹紧具有以下优点:传动力大,夹具结构相对比较小; 气压液不可压缩,夹紧可靠,工作平稳; 噪声小。它的不足之处是须设置专门的气压系统,应用范围受限制。3.4设计夹具装配图由零件图可知:利用底面等为粗定位基准来设计夹具,从而保证其尺寸公差要求。据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合,在同一工件的各道工序中,应尽量采用同一定位基准进行加工。因此我们应该根据零件图的技术要求,从保证零件的加工精度要求出发,合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求,也没有较高的平行度和对称度要求,所以我们应考虑如何提高劳动效率,降低劳动强度,提高加工精度。圆台外圆及两端面都已加工好,为了使定位误差减小,选择已加工好的端面作为定位精基准,来设计本道工序的夹具,以已加工好的端面作为定位夹具。气压缸左腔进气压时,活塞和缸筒分别向两侧移动,各铰链和连杆运动,使压板头向下压紧工件;气压缸右腔进气压时,活塞和缸筒都向内移动,压板头抬起松开工件。3.5切削力及夹紧力的计算刀具:错齿三面刃铣刀(硬质合金) 刀具有关几何参数: 由参考文献55表129 可得铣削切削力的计算公式: 有:根据工件受力切削力、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: 安全系数K可按下式计算: 式中:为各种因素的安全系数,查参考文献5121可知其公式参数: 由此可得: 所以 用气动元件作为夹紧元件,活塞杆是气缸传递力的主要零件,它主要承受拉力、压力、弯曲力及振动冲击等多种作用,必须有足够的强度和刚度。其材料取Q235钢。在这取负载约为10000N,初选气缸的设计压力P1=3MPa,为了满足工作这里的气缸课选用单杆式的,并在快进时差动连接,则气缸无杆腔与有杆腔的等效面积A1与A2应满足A1=2A2(即气缸内径D和活塞杆直径d应满足:d=0.707D。为防止切削后工件突然前冲,气缸需保持一定的背压,暂取背压为0.5MPa,并取气缸机械效率。则气缸上的平衡方程故气缸无杆腔的有效面积:气缸直径气缸内径: 按GB/T2348-1980,取标准值D=32mm则气缸有效面积为:现设计一种机构,设夹紧机构所能产生的夹紧力为,铰链压板的受力分析如下图2.10所示: 图2.10受力分析由受力分析计算得: = (选定=)【6】式中,夹紧机构效率,取值为0.9; 螺栓的许用夹紧力,单位:。当螺杆的螺纹公称直径为M12时,可查表得:=5620N。 所以,=2=256200.9=10116N因=9015N,故夹紧机构选择气缸MB32-50满足设计要求。3.6 误差分析与计算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尺寸公差。与机床夹具有关的加工误差,一般可用下式表示: 由参考文献5可得:定位误差 : 其中:, 夹紧误差 : 其中接触变形位移值: 查5表1215有。 磨损造成的加工误差:通常不超过 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。3.7 定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中,一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合,使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩,可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷,加强夹具在加工中的稳固性。根据GB220780定向键结构如图所示: 图6.1 夹具体槽形与螺钉根据T形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如表5.4:表5.4 定向键 BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D180.0120.03525124124.518+0.0195对刀装置由对刀块和塞尺组成,用来确定刀具与夹具的相对位置。塞尺选用平塞尺,其结构如图6.3所示: 图5.3 平塞尺塞尺尺寸参数如表5.5:表5.5 塞尺公称尺寸H允差dC30.0060.253.8 确定夹具体结构和总体结构对夹具体的设计的基本要求(1)应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面,如安装接触位置,安装表面的刀块夹紧安装特定的,足够的精度,之间的位置精度稳定夹具体,夹具体应该采用铸造,时效处理,退火等处理方式。(2)应具有足够的强度和刚度保证在加工过程中不因夹紧力,切削力等外力变形和振动是不允许的,夹具应有足够的厚度,刚度可以适当加固。(3)结构的方法和使用应该不错夹较大的工件的外观,更复杂的结构,之间的相互位置精度与每个表面的要求高,所以应特别注意结构的过程中,应处理的工件,夹具,维修方便。再满足功能性要求(刚度和强度)前提下,应能减小体积减轻重量,结构应该简单。(4)应便于铁屑去除在加工过程中,该铁屑将继续在夹在积累,如果不及时清除,切削热的积累会破坏夹具定位精度,铁屑投掷可能绕组定位元件,也会破坏的定位精度,甚至发生事故。因此,在这个过程中的铁屑不多,可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的铁屑空间:对切削过程中产生更多的,一般应在夹具体上面。(5)安装应牢固、可靠夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心,夹具应尽可能低,支撑面积应足够大,以安装精度要高,以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中空的,识别特定的文件夹结构,然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。加工过程中,夹具必承受大的夹紧力切削力,产生冲击和振动,夹具的形状,取决于夹具布局和夹具和连接,在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具,积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠,所以夹具设计,必须考虑结构应便于铁屑。此外,夹点技术,经济的具体结构和操作、安装方便等特点,在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具,切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠,所以夹具设计,必须考虑结构应便排出铁屑。3.9 夹具设计及操作的简要说明如前所述,该工件为提高生产率,经过方案的认真分析和比较,选用了气动夹紧方式。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。该夹具方案符合生产要求,效率高,做了可活动销,满足保持正确的加工位置总 结经过差不多一个学期的紧张的设计,在指导老师及其他老师的帮助下,通过查阅大量的资料,参观工厂的设备,认真地进行了这次设计。通过这次设计,使我对工艺路线的制定和工艺规程的安排以及工装的选择和设计有了更深刻的了解和掌握。也使我对于一个工艺员所从事的工作有了深层次体会,培养了实际工作能力,特别是分析问题和解决问题的能力,可以说这次设计使我收益不小,为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是,查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时,数据存在大量的重复和重叠,由于经验不足,在选取数据上存在一些问题,不过我的指导老师XX老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见,在我遇到难题时给我指明了方向,最终我很顺利的完成了设计。参考文献参考文献1、李益民主编.机械制造工艺设计简明手册.北京:机械工业出版社,19942、机床夹具设计手册.北京:中国科学技术出版社3、赵家齐主编.机械制造工艺学课程设计指导书.北京.机械工业出版社,20004、吴拓、方琼珊主编. 机械制造工艺与机床夹具课程设计指导书.北京:机械工业出版社,20055、曾志伟、吕明主编,机械制造技术基础,武汉理工大学出版社,2001年6、肖诗纲主编,切削用量手册,机械工业出版社,1993年7、曾东建主编,汽车制造工艺学,机械工业出版社8、机械设计手册(上册),机械设计手册联合编写组编,化学工业出版社致 谢经过了的很长时间,终于比较圆满完成了设计任务。回顾这日日夜夜,感觉经过了一场磨练,通过图书、网络、老师、同学等各种可以利用的方法,巩固了自己的专业知识。对所学知识的了解和使用都有了更加深刻的理解。此时此刻,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。大学的艰苦跋涉,几个月的精心准备,毕业论文终于到了划句号的时候,心头照例该如释重负,但写作过程中常常出现的辗转反侧和力不从心之感却挥之不去。论文写作的过程并不轻松,工作的压力时时袭扰,知识的积累尚欠火候,于是,我只能一次次埋头于图书馆中,一次次在深夜奋笔疾书。第一次花费如此长的时间和如此多的精力,完成一篇具有一定学术价值的论文,其中的艰辛与困难难以诉说,但曲终幕落后留下的滋味,值得我一生慢慢品尝。敲完最后一个字符,重新从头细细阅读早已不陌生的文字,我感触颇多。虽然其中没有什么值得特别炫耀的成果,但对我而言,是宝贵的。它是无数教诲、关爱和帮助的结果。我要感谢我的指导教师XX老师。老师虽身负教学、科研重任,仍抽出时间,不时召集我和同门以督责课业,从初稿到定稿,不厌其烦,一审再审,大到篇章布局的偏颇,小到语句格式的瑕疵,都一一予以指出。是他传授给我方方面面的知识,拓宽了我的知识面,培养了我的功底,对论文的完成不无裨益。我还要感谢学院所有教过我的老师,是你们让我成熟成长;感谢学院的各位工作人员,他细致的工作使我和同学们的学习和生活井然有序。谨向我的父母和家人表示诚挚的谢意。他们是我生命中永远的依靠和支持,他们无微不至的关怀,是我前进的动力;他们的殷殷希望,激发我不断前行。没有他们就没有我,我的点滴成就都来自他们。让我依依不舍的还有各位学友、同门和室友。在我需要帮助的时候他们伸出温暖的双手,鼎立襄助。能和他们相遇、相交、相知是人生的一大幸事。本论文的完成远非终点,文中的不足和浅显之处则是我新的征程上一个个新的起点。我将继续前行!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。1 机械加工工艺过程综合卡片理工大学零件号7材料HT200编制.机械加工工艺过程综合卡片零件名称拨叉毛胚重量.KG指导老师生产类型大批量毛胚种类铸件审核工序安装(工位)工步工序说明工序简图机床辅助工具或夹具刀具量具走刀次数走刀长度切削深度进给量主轴转速切削速度工作定额(min)基本时间辅助时间工作的服时务间粗铣两小头孔端面T3至粗铣上侧面T3 X6140卧式铣床。专用夹具YG8硬制合金刀具千分表.粗铣中间孔上端面T2至X6140卧式铣床。专用夹具YG8硬制合金刀具千分表.03011粗铣中间孔下端面至X6140卧式铣床专用夹具铣刀11353590.90.450.8135687.64.21.80.75040112精铣两小头上端面至摇臂钻床Z3025B专用夹具铣刀11203520.880.70.8686810.310.60.540.7505011精铣中间孔上端面至摇臂钻床Z3025B专用夹具铣刀1115352.540.20.296096015.124.1.精铣中间孔下端面至攻丝机专用夹具铣刀.07011扩两端小头孔至21.88立式升降台铣床XQ5025A专用夹具YG8硬质合金刀片千分表.08011精铰两端小头孔至立式升降台铣床XQ5025A专用夹具YG8硬质合金刀片千分表.09011粗镗中间孔至55.8立式升降台铣床XQ5025A专用夹具硬质合金刀片千分表.10011半精镗中间孔至摇臂钻床Z3025B专用夹具硬质合金刀片塞规.11011钻2-锥销孔、螺纹孔、功螺纹组合机床专用夹具麻花钻刀具塞规.12011铣断组合机床专用夹具圆盘铣刀塞规 .0.3956.02.11装订线湖南文理学院芙蓉学院工程与技术系机械加工工序卡片产品型号零件图号工 序 号10产品名称831007零件名称拨叉工序名称铣材料毛坯种类同时加工件数牌号硬度铸件1HT200加工车间切 削 液设 备机加工名 称型 号夹具名称及 编 号辅助工具铣床X5140专用夹具更改内容工步号工 步 内 容刀 具量 具走刀长度(mm)单边余量(mm)走刀次数切削深度进给量(nn/r或mm/min)主轴转速(r/min)切削速度(m/min)基本时间(min)粗铣小头孔的上端面高速钢盘铣刀高度尺20.92001500.1设计者指导教师共页第页注:大而复杂的零件允许另用纸绘出工序图,附在卡片后面。装订线湖南文理学院芙蓉学院工程与技术系机械加工工序卡片产品型号零件图号工 序 号20产品名称831007零件名称拨叉工序名称铣材料毛坯种类同时加工件数牌号硬度铸件1HT200加工车间切 削 液设 备机加工名 称型 号夹具名称及 编 号辅助工具铣床X5140专用夹具更改内容工步号工 步 内 容刀 具量 具走刀长度(mm)单边余量(mm)走刀次数切削深度进给量(nn/r或mm/min)主轴转速(r/min)切削速度(m/min)基本时间(min)粗铣中间孔的上端面高速钢盘铣刀高度尺20.92001500.1设计者指导教师共页第页装订线湖南文理学院芙蓉学院工程与技术系机械加工工序卡片产品型号零件图号工 序 号0产品名称831007零件名称拨叉工序名称铣材料毛坯种类同时加工件数牌号硬度铸件1HT200加工车间切 削 液设 备机加工名 称型 号夹具名称及 编 号辅助工具铣床X5140专用夹具更改内容工步号工 步 内 容刀 具量 具走刀长度(mm)单边余量(mm)走刀次数切削深度进给量(nn/r或mm/min)主轴转速(r/min)切削速度(m/min)基本时间(min)粗铣中间孔的下端面高速钢盘铣刀高度尺20.92001500.1设计者指导教师共页第页装订线湖南文理学院芙蓉学院工程与技术系机械加工工序卡片产品型号零件图号工 序 号40产品名称831007零件名称拨叉工序名称铣材料毛坯种类同时加工件数牌号硬度铸件1HT200加工车间切 削 液设 备机加工名 称型 号夹具名称及 编 号辅助工具铣床X5140专用夹具更改内容工步号工 步 内 容刀 具量 具走刀长度(mm)单边余量(mm)走刀次数切削深度进给量(nn/r或mm/min)主轴转速(r/min)切削速度(m/min)基本时间(min)精铣小头孔的上端面高速钢盘铣刀高度尺20.92901330.83设计者指导教师共页第4页装订线湖南文理学院芙蓉学院工程与技术系机械加工工序卡片产品型号零件图号工 序 号50产品名称831007零件名称拨叉工序名称铣材料毛坯种类同时加工件数牌号硬度铸件1HT200加工车间切 削 液设 备机加工名 称型 号夹具名称及 编 号辅助工具铣床X5140专用夹具更改内容工步号工 步 内 容刀 具量 具走刀长度(mm)单边余量(mm)走刀次数切削深度进给量(nn/r或mm/min)主轴转速(r/min)切削速度(m/min)基本时间(min)精铣中间孔的上端面高速钢盘铣刀高度尺20.92901330.83设计者指导教师共页第 5页装订线湖南文理学院芙蓉学院工程与技术系机械加工工序卡片产品型号零件图号工 序 号60产品名称831007零件名称拨叉工序名称铣材料毛坯种类同时加工件数牌号硬度铸件1HT200加工车间切 削 液设 备机加工名 称型 号夹具名称及 编 号辅助工具铣床X5140专用夹具更改内容工步号工 步 内 容刀 具量 具走刀长度(mm)单边余量(mm)走刀次数切削深度进给量(nn/r或mm/min)主轴转速(r/min)切削速度(m/min)基本时间(min)精铣中间孔的下端面高速钢盘铣刀高度尺3.50.41120801.9设计者指导教师共页第 6页装订线湖南文理学院芙蓉学院工程与技术系机械加工工序卡片产品型号零件图号工 序 号70产品名称831007零件名称拨叉工序名称钻材料毛坯种类同时加工件数牌号硬度铸件1HT200加工车间切 削 液设 备机加工名 称型 号夹具名称及 编 号辅助工具钻床Z525专用夹具更改内容工步号工 步 内 容刀 具量 具走刀长度(mm)单边余量(mm)走刀次数切削深度进给量(nn/r或mm/min)主轴转速(r/min)切削速度(m/min)基本时间(min)扩两小端头孔高速钢直柄麻花钻高度尺20.92001000.098设计者指导教师共页第 7页装订线湖南文理学院芙蓉学院工程与技术系机械加工工艺过程卡片产 品 型 号拨叉831007零 件 图 号产 品 名 称拨叉零 件 名 称拨叉材料牌号HT200毛坯种类铸件毛坯尺寸每坯件数2每台件数1工序号工 序 内 容加 工车 间设 备夹 具刀 具量 具单件工进(min)名 称型 号名 称规 格名 称规 格名 称规 格10粗铣小头孔的上端面机铣床X5140专用夹具高速钢盘铣刀高度尺20粗铣中间孔的上端面机铣床X5140专用夹具高速钢盘铣刀高度尺30粗铣中间孔的下端面机铣床X5140专用夹具高速钢盘铣刀高度尺40精铣小头孔的上端面机铣床X5140专用夹具高速钢盘铣刀高度尺50精铣中间孔的上端面机铣床X5140专用夹具高速钢盘铣刀高度尺60精铣中间孔的下端面机铣床X5140专用夹具高速钢盘铣刀高度尺70扩两小端头孔机钻床Z525专用夹具高速钢麻花钻头高度尺设计者指导教师共 页第 页说明书 设计题目:拨叉机械加工工艺规程及夹具设计 【气动】 摘 要 本文是对 CA6140车床拨叉 831007零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。此外还对填料箱盖零件的两道工序的加 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加工轴承孔夹具。 关键词:CA6140 车床拨叉 831007,加工工艺,加工方法,工艺文件,夹具 目 录 摘 要2 第 1章 绪论4 1.1 课题研究的意义及现状4 1.2 课题主要研究内容4 1.3 研究方法和手段4 1.4 研究目标4 1.5 方案可行性分析5 第 2章 工艺规程设计6 2.1 分析零件图 .6 2.2 确定生产类型 .7 2.3 确定毛坯 .7 2.4 基准的选择8 2.4.1 粗基准的选择 .8 2.4.2 精基准的选择 .8 2.5 加工主要工序安排8 2.6 选择加工设备与工艺设备10 2.7 确定工序尺寸11 2.8 切削用量12 第 3 章 CA6140 车床拨叉铣宽 20 上下两侧面夹具设计.15 3.1 夹具的设计原理 .15 3.2 定位基准的选择 .15 3.3 确定夹具结构,确定夹紧机构(气压夹紧)方案16 3.4 设计夹具装配图17 3.5 切削力及夹紧力的计算18 3.6 误差分析与计算 .19 3.7 定向键与对刀装置设计 20 3.8 确定夹具体结构和总体结构 22 3.9 夹具设计及操作的简要说明 .23 总 结24 参考文献25 致 谢0 第 1章 绪论 1.1 课题研究的意义及现状 当前,我国中小零部件机械产业正处于稳步发展的成熟期,国外进口设备一统天下的局面已 经结束,国产零部件机械已经成为主力。主要表现如下: 一、国产机械的技术水平已接近或达到世界先进水平,大规模靠引进技术发展的时代已经结 束,吸收、学习国外先进技术的渠道和方法大为增强,自身开发能力大大提升,大型机械开发周期 一般不超过一年。 二、行业格局发生很大变化。一是国外著名的机械企业纷纷在中国建厂,改变了机械生产企 业的结构。它们在机械方面具有雄厚的技术和经济实力,代表着世界领先水平,今后将对中国机械 行业的生产格局产生深远影响。其在产品开发、制造及知识产权保护等许多方面给中国企业提供了 学习机会。二是国内著名大企业成功介入机械产品的生产,并向多品种方向发展,凭借大厂在经验、 技术、经济、制造方面的实力,其机械产品在销售市场上已经占据了主导地位。这些变化,极大增 强了我国机械行业的实力,对中小企业的发展也有很大影响。 三、一批民营中小企业迅速成长壮大,规模和技术实力大增。尚存问题有待解决 。在看到我 国零部件机械行业获得长足发展的同时,一些潜在的问题也不容忽视。首先,我国多数机械企业规 模偏小,抵抗风险能力有限,回款率低,流动资金不足。其次,也如同其他产品一样,我国零部件 机械存在着科技投入不足、创新能力偏低等问题。对基本研发的投入很少,采用挖人才、 “偷”技 术的方式很普遍。所以各家的产品都是大同小异,很少有标志性的技术,原始创新很少。第三,零 部件机械厂家正面临着水、电、钢材等原材料持续上涨的压力,利润损失较大,不利于进一步扩大 生产。第四,对出口欧洲、美国等发达国家和地区的产品,由于不熟悉其市场准入和标准,经常遭 遇“专利门槛”问题,对产品出口产生不利影响。 认清趋势促进发展。针对上述问题,相关企业要重视创新,主动加大科技投入;树立尊重知 识、保护知识产权的法律意识;企业对技术骨干要有留人和防挖办法;可在市场接受的范围内,适 当进行涨价,以促进生产发展。 1.2 课题主要研究内容 轴承座零件的分析包括:零件用途、安装使用、零件图的加工工艺、材料毛坯以及技术要求 等的分析。确定加工方法,填写加工工艺过程。 1、依据国家有关标准,JB/T2562-2007, 对开式四螺柱正滑动轴承座 型式与尺寸,JB/T2564- 2007,滑动轴承座 技术条件等,根据需要标注轴承座装配图的尺寸公差、形位公差等; 2、根据轴承座的装配图,画出轴承座上盖和底座的零件图。根据需要标注零件表面的尺寸公 差、形位公差和粗糙度等; 3、综合运用所学知识,参考有关资料,按大批生产,安排产品的加工工艺;设计加工轴承孔 夹具。 1.3 研究方法和手段 (1)调研、消化原始资料; 收集整理有关机械零件设计、装配工艺、机械加工工艺、制造技术等有关资料,供设计时使 用;消化零件制件图,了解零件的用途,分析零件的工艺性、尺寸精度等技术要求;分析工艺资料, 了解所用材料性能、零件特性以及工艺参数。 (2)完成轴承座的零件图及装配图; (3)确定工艺方案,制定加工工艺文件; (4)设计加工轴承孔夹具; (5)完成零件图及多轴头装配图的制作。 1.4 研究目标 通过课题的设计锻炼和培养自己的工艺文件的编制能力,熟悉常用材料的使用性能,正确选 用材料;掌握夹具设计的基本方法和机械零部件设计的基本程序和方法;掌握机械加工工艺的制定 过程,对一般的制造过程和方法有初步的了解,了解常用的零部件设计软件,并能熟练运用二维及 三维软件进行设计。定的机械加工工艺所加工的产品能达到图纸的各项技术要求。使自己在大学四 年所学的知识得到全面总结和巩固,对以前所学的知识得以温故而知新,更好的掌握学过的知识, 为将来的工作奠定一个良好基础。 1.5 方案可行性分析 1)查阅相关文献,搜集有关资料。 2)了解轴承座的结构以及工作原理的了解,并了解夹具的结构; 3) 通过老师指导,同学讨论确定方案。 4)根据国家有关标准,设计产品 第 2章 工艺规程设计 2.1 分析零件图 (一)零件作用 拨叉是传动系统中用来拨动滑移齿轮,以实现系统调速、转向的零件。其小头通 过与轴的过盈配合来传递凸轮曲线槽传来的运动;大头的内部突起处与滑移齿轮的凹 槽配合。 (二)零件的工艺分析 1、零件选用材料为 HT200,俗称灰口铸铁。灰铸铁生产工艺简单,铸造性能优良, 但塑性较差,脆性高,不适合磨削。 2、该零件主要加工表面及技术要求分析如下: (1)、零件上端面及孔 50H13 的上下端面与孔 22H7 的垂直度公差等级为 9-10 级。表面粗糙度为 Ra3.2um。加工时应以上端面与孔 22H7 的内表面为基准。又由 于上端面须加工,根据“基准先行”的规则,故应先加工上端面,再加工孔 22H7, 最后加工孔 50H13 的上下端面。 (2)、尺寸 30、20、65、50、70 都有其公差要求,加工时需要保证这些尺寸。 使其满足 30-0.24+0.084、20- 0.21-0.07、65- 0.19050 0+0.4670 0+0.46。 (3)、22H7 孔内表面 Ra1.6,需要进行精铰。70H13 孔内表面 Ra6.3,铣 端面时就可以保证。20H13 内孔表面 Ra3.2 只需半精镗即可。 (4)、M8 的孔只需要钻孔与攻丝,可放在后期工序中。 (5)、8 锥销孔只要求加工一半,故可以与 M8孔同时钻出。 (6)、花键方向保持与图样一致。两件铸在一起表面应无夹渣、气孔。 根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度,该零件没有很难加 工的表面尺寸,上述表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证。 2.2 确定生产类型 已知零件每年的生产量为 100,000 件,质量为 1.0Kg,可确定其生产类型为大批 生产。故初步确定工艺安排的基本倾向为:加工过程划分阶段;工艺适当集中;加工 设备已通用设备为主;大量采用专用工装。 2.3 确定毛坯 选择毛坯时候应该考虑一下几点因素: (1)零件的力学性能要求:相同的材料采用不同的毛坯制造方法,其力学性能有所不同。离心 浇注的铸件、压力浇注的铸件、金属型浇注的铸件、砂型浇筑的铸件,其力学性能一次递减。 (2)零件的结构形状和外廓尺寸:直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料,相差较大时宜采用锻件; 形状复杂、力学性能要求不高可采用铸钢件,形状复杂和薄壁的毛坯不宜采用金属型铸造;尺寸较 大的毛坯不宜采用模锻、压铸和精铸,多采用砂型铸造和自由锻造;外形复杂的小零件宜采用精密 锻造方法,以避免机械加工。 (3)生产纲领和批量:生产纲领大时宜采用高精度和高生产率的毛坯制造方法,生产纲领小时 宜采用设备投资小的毛坯制造方法。 (4)现场生产条件要求:现场生产条件和发展应经过技术经济分析和论证。 经过分析考虑,零件材料选取 HT200,由于零件结构一般,生产类型为中、小批生产,在机 床运行过程中所受冲击不大,力学性能要求不高,考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大,零件 结构又比较简单,零件属于中批生产,零件的轮廓尺寸不大,根据参考文献8中表 3-1 选择金属型 浇注铸件毛坯。查机械制造工艺设计简明手册第 41 页表 2.2-5,选用铸件尺寸公差等级为 9 级. 这对提高生产率,保证产品质量有帮助。此外为消除残余应力还应安排人工时效。 1、确定毛坯种类 根据零件材料确定毛坯为铸件。并依其结构形状、尺寸大小和生产类型,毛坯的 铸造方法选用金属模机械砂型。根据表 15-5铸件尺寸公差等级采用 CT9 级。 2、确定铸件余量及形状 根据表 15-7,取加工余量为 MA-G级。查表 15-8确定各表面的铸件机械加工余量。 铸件的分型面选择及各加工表面铸件机械加工余量见下表: 表面 代号 基本尺 寸 (mm) 加工余 量等级 加工余 量 (mm) 说 明 T1 T2 T3 D1 D2 D3 D4 40 70 70 22 50 70 70 H H H H H H H 3.5 3.0 3.0 1.0 3.0 3.0 3.0 顶面,降一级,单侧加工 顶面,单侧加工 底面,单侧加工 孔径过小,保证铸造,余量减 小孔,降一级,双侧加工 孔,降一级,单侧加工 孔,降一级,单侧加工 3、画零件毛坯图(图附后) 2.4 基准的选择 定位选择是工艺规程设计中重要的工作之一,定位选择的正确与合理可以使加工质量得到保 证,生产率得以提高,否则加工工艺过程中会问题百出,更有甚者,还会造成零件的大批报废,使 生产无法进行。 2.4.1 粗基准的选择 选择粗基准时,主要要求保证各加工面有足够的余量,使加工面与不加工面间的位置符合图 样要求,并特别注意要尽快获得精基面。 (1)加工轴承座上盖时应选择上盖螺栓孔的上表面为粗基准,加工上盖分合面。我选择粗基准 的根据如下:选择上盖螺栓孔的上表面为基准,能保证轴承座上盖其他表面加工余量小二均匀,符 合选择重要表面为粗基准的原则;轴承座上盖只有螺栓孔上表面不需要进行加工,符合选择不加工 表面为粗基准的原则;制造毛坯的时候上表面的加工余量留的最少,符合选择加工余量量最小的表 面为粗基准的原则;上表面能满足方便定位、加紧的需求,符合选择较为平整光洁、加工面积较大 的表面为粗基准的原则;螺栓孔上表面只用一次,加工出精基准面就不需要使用,符合粗基准在同 一尺寸方向上只能使用一次的原则。 (2)按照粗基准的选择原则,同理我们可以选择出轴承座底座的底孔的上表面为粗基准,加工 底座的底面。 2.4.2 精基准的选择 精基准的选择应从保证零件加工精度出发,同时考虑装夹方便、夹具结构简单。 (1)选择上盖的分合面为精基准,加工上盖端面和气压杯螺纹孔的上表面。我选择精基准的根 据如下:精基准的以“基准重合” 、 “基准统一” 、 “自为基准” 、 “互为基准”为选择原则,并且需要 保证工件定位精准、加紧可靠、操作方便。选择上盖的分合面为精基准可以简化操作,能够准确定 位,加紧可靠,满足加工表面对设计基准的相对位置精度要求,方便加工其他表面。 (2)按照精基准的选择原则,选择轴承座底座的底面为精基准,加工底座的端面及内孔分合面。 (3)按照精基准的选择原则,选择轴承座的底面与为精基准,加工轴承座的内孔。 2.5 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。轴承座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、精加工顶平面。第二个工序是加工定位用的两个工艺 孔。由于顶平面加工完成后一直到轴承座加工完成为止,除了个别工序外,都要用作定位基准。因 此,顶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。对于轴承座,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%c908 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 (一)选择定位基准 (1) 、选择粗基准 为了方便装夹,以及依据以不加工表面为基准和毛坯表面质 量较好者为基准的原则,选底端面为粗基准。 (2) 、选择精基准 依据基准重合原则,应选用统一的基准有利于保证零件的精 度。多用“一面两孔”的定位方式定位,所以选择小头孔轴线和底面为精基准。 (二)制订工艺过程 1、根据各表面加工要求和各种加工方法所能达到的经济精度(查表 15-32、15- 33、15-34) ,选择加工方法: (1) 、上端面 T1:粗铣(R6.3)精铣(R3.2) (2) 、上端面 T2:粗铣(R6.3)精铣(R3.2) (3) 、底端面 T3:粗铣(R6.3)精铣(R3.2) (4) 、切断面 T4:粗铣(R6.2) (5) 、小端头孔 D1:扩孔(R6.3、IT10)铰孔(R1.6、IT7) (6) 、中间孔 D2:粗镗(R6.3)半精镗(R3.2、IT7) (7) 、中间孔 D3:粗镗(R6.3、IT13) 2、工艺过程的确定: 工序号 工序内容 定位基准 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100 110 120 130 140 铸坯 粗铣小头孔的两端 粗铣中间孔上端面 粗铣中间孔下端面 扩两小端头孔 精镗中间孔 精镗小头孔上端面 半精镗中间孔 精铣中间孔上端面 精铣中间孔下端面 精铰两端小头孔 铣断 钻 2X8、M8 螺纹孔,攻 M8螺 纹 去毛刺 检验 D1、T5 D1、T1 D1、T1 D2、D5、T5 D1、D5、T5 D1、T5 D1、T5 D1、T5 D1、T1 D2、T5、D5 D1、T5 D1、D2、T5 2.6 选择加工设备与工艺设备 (一) 、选择机床 1、工序 010、020、030、060、080、090 均为铣端面,可采用立式升降台铣床: XQ5025A。 2、工序 040、100、120 均为钻、扩孔工艺,可采用摇臂钻床 Z3025B。 3、工序 050、070 为镗孔,采用 T68镗床。 (二) 、选择夹具 各工序广泛采用专用夹具。在钻空 M8时,其夹具可采用一面两空定位。 (三) 、选择刀具 1、在铣床上加工的工序,均采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。 2、加工孔 22H7 时,由于采用扩、铰的加工方案,故工序 040可用扩孔刀具一 次加工。而工序 100精铰 22H7,因加工余量小,则选用高速钢铰刀。 3、在镗孔 50H13 时,由于对精度要求不高,故采用硬质合金镗刀即可。 (四) 、选择量具 1、对端面的尺寸精度要求不高,采用通用量具即可。 2、对孔 22H7,为保证加工精度,工序 100采用专用塞规进行测量。为保证 30- 0.24+0.084、 20-0.21-0.07的尺寸精度,采用专用极限量规。为保证各端面的垂直度,故采用千分 表进行检测。 2.7 确定工序尺寸 (一) 、孔类加工工艺尺寸 孔类加工的设计基准与工艺基准重合,尺寸计算简单。铸造尺寸按要求其公差带 对称分布,其余偏差一律按“入体原则”确定(孔类表面为双侧,公差加倍表示) 。 圆柱表面工序尺寸及公差: 工序余量 加工表面 加工内容 加工余 量 (mm) 精度等级 表面粗糙 度 Ra(um ) 工序尺寸 最小 最大 22H7 铸件 精铰 扩孔 2 0.2 1.8 CT9 IT7 IT10 1.6 3.2 20 -+0.8 22 0+0.021 21 0+0.052 0.148 1 1.021 2.652 50H13 铸件 粗镗 半精镗 6 4 2 CT9 IT13 IT9 6.3 3.2 44 -0+1.0 48 0+0.46 50 0+0.074 2.9 1.54 5.6 2.074 70H13 铸件 粗镗 6 6 CT9 IT13 6.3 64 -+1.1 70 0+0.046 4.9 7.146 8 铸件 钻孔 精铰 8 7.8 0.2 IT12 IT8 12.5 1.6 7.8 0+0.15 8 0+0.022 7.8 0.05 7.95 0.222 M8 铸件 钻孔 攻丝 8 6.8 1.2 IT13 IT7 12.5 3.2 6.8 0+0.18 8 0+0.012 6.8 0.82 6.98 1.012 (二) 、面类加工工序 各端面加工定位基准多次相互转换,使之尺寸及偏差关系复杂,余量核算也较复 杂。现用工序尺寸联系图表法确定其工序尺寸。 1、按规定符号建立工序尺寸联系图。其中 C类尺寸为铸件尺寸,A 类为机械加工 工序尺寸,B 类尺寸为最终保证尺寸。 2、查表确定工序基本余量。根据手册表 15-57取孔上端面粗铣余量为 2.2mm,底 端面粗铣余量为 1.7mm,上端面、底端面精铣余量为 0.8mm。 3、由最终工序向前推算工序基本尺寸及毛坯尺寸。 4、查表 15-32及表 15-33确定工序尺寸的经济加工精度。 5、由各加工方法的经济精度确定工序尺寸偏差。 (a)对直接保证设计尺寸的工艺尺寸,可按设计尺寸偏差要求确定其尺寸偏差。 (b)铸件尺寸按要求其公差带对称分布。 (c)其余独立的中间工艺尺寸按“入体方向”确定偏差。 6、校核设计尺寸。 工序余量加工 表面 加工 内容 加工 余量 精度 等级 工序 尺寸 表面粗 糙度 最小 最大 铸件 3.5 CT9 66.5-+2 精铣 0.8 IT9 630+0.074 3.2 0.726 1.1 孔 22 上 端面 粗铣 2.7 IT12 63.80+0.30 6.3 0.4 4.7 铸件 3 CT9 41-+1.7 精铣 0.8 IT9 380+0.052 3.2 0.748 0.92 孔 50 上 端面 粗铣 2.2 IT12 38.80+0.12 6.3 0.38 3.9 铸件 3 CT9 38-+1.7 精铣 0.8 IT9 350+0.052 3.2 0.748 0.92 孔 50 下 端面 粗铣 2.2 IT12 35.80+0.12 6.3 0.38 3.9 2.8 切削用量 工序 粗铣小头孔端面,以底面为粗基准 齿/05.mfz 由机械手册可以直接查出铣削速度: min/18v 采用立粗齿铣刀, 。则2,50ZmDin/1810rvnsi/6952.zfsm 计算工时 min3.10mflt 工序 粗铣中间孔上端面 齿/05.fz 由机械手册可以直接查出铣削速度: min/18v 采用立粗齿铣刀, 。则2,50ZmDin/1810rvnsi/6952.zfsm 计算工时 min13.78mflt 工序 粗铣中间孔下端面侧 齿/05.fz 由机械手册可以直接查出铣削速度: in/18mv 采用错齿三面刃铣刀, 。则14,50,16ZmLDmdin/3810rdvnsi/25145.zfsm 计算工时 min6.0mflt 工序 VI 精铣小头孔上端面 齿/05.fz 由于是精加工铣削速度放大 30,其值: min/23v 采用镶齿三面刃铣刀, 。则30,1,50,48齿 数LDmdin/153201rdvnsi/9.zfsm 计算工时 min87.02mflt 工序 VII 半精镗中间的孔 需要镗至 65 0+0.074,单边余量 ,查手册一次镗削余量 。3 次镗完Z3map1 切削速度 ,进给量in/3mvrmf/6.0in/4321rDnw 镗一次所以需要工时: in3.0684fltwm 完成整个加工需要的工时就为 mi1.3mt 第 3 章 CA6140 车床拨叉铣宽 20 上下两侧面夹具设计 3.1 夹具的设计原理 下面具体阐述一下夹具的设计原理: (1)六点定位原理 当工件在不受任何条件约束时,其位置是任意的不确定的。设工件为一理想的钢体,并以一 个空间直角坐标作为参照来观察钢体的位置变动。由理论力学可知,在空间处于自由状态的钢体, 具有六个自由度,即沿着 X、Y、Z 三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴的转动,如图所示。用 X、Y、Z 和 X、Y、Z 分别表示沿三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴转动的自由度。 六个自由度是工件在空间位置不确定的最高程度。定位的任务,就是要限制工件的自由度。 在夹具中,用分别适当的与工件接触的六个支撑点,来限制工件六个自由度的原理,称为六点定位 原理。 (2) 、应用定位原理几种情况 完全定位1 工件的六个自由度全部被限制,它在夹具中只有唯一的位置,称为完全定位。 部分定位2 工件定位时,并非所有情况下都必须使工件完全定位。在满足加工要求的条件下,少于六个 支撑点的定位称为部分定位。 在满足加工要求的前提下,采用部分定位可简化定位装置,在生产中应用很多。如工件装夹在 电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度。 过定位(重复定位)3 几个定位支撑点重复限制一个自由度,称为过定位。 A、一般情况下,应该避免使用过定位。 通常,过定位的结果将使工件的定位精度受到影响,定位不确定可使工件(或定位件)产生 变形,所以在一般情况下,过定位是应该避免的。 B、过定位亦可合理应用 虽然工件在夹具中定位,通常要避免产生“过定位” ,但是在某些条件下,合理地采用“过定 位” ,反而可以获得良好的效果。这对刚性弱而精度高的航空、仪表类工件更为显著。 工件本身刚性和支承刚性的加强,是提高加工质量和生产率的有效措施,生产中常有应用。 大家都熟知车削长轴时的安装情况,长轴工件的一端装入三爪卡盘中,另一端用尾架尖支撑。这就 是个“过定位”的定位方式。只要事先能对工件上诸定位基准和机床(夹具)有关的形位误差从严 控制,过定位的弊端就可以免除。由于工件的支撑刚性得以加强,扶持有助于实现稳定,可靠的定 位,所以工件安装方便,加工质量和效率也大为提高。 3.2 定位基准的选择 为了提高加工效率及方便加工,决定材料使用高速钢,用于对进行加工,准备采用手动 夹紧。 由零件图可知:定位、夹紧方案有: 采用一面 2销定位,采用气缸夹紧 为了使定位误差达到要求的范围之内,这种定位在结构上简单易操作。 3.3 确定夹具结构,确定夹紧机构(气压夹紧)方案 1夹紧装置的组成 工件在夹具中正确定位后,由夹紧装置将工件夹紧。夹紧装置的组成有: 1)动力装置:产生夹紧动力的装置。 2)夹紧元件:直接用于夹紧工件的元件。 3)中间传力机构:将原动力以一定的大小和方向传递给夹紧元件的机构。 2对夹紧装置的要求 1)夹紧过程不得破坏工件在夹具中占有的定位位置。 2)夹紧力要适当,既要保证工件在加工过程中定位的稳定性,又要防止因夹紧力过大损伤工 件表面或使工件产生过大的夹紧变形。 3)操作安全、省力。 4)结构应尽量简单,便于制造,便于维修。 典型夹紧机构 1斜楔夹紧机构 斜楔是夹紧机构中最为基本的一种形式,它是利用斜面移动时所产生的力来夹紧工件的,常 用于气动和气压夹具中。在手动夹紧中,斜楔往往和其他机构联合使用。 斜楔夹紧机构的缺点是夹紧行程小,手动操作不方便。斜楔夹紧机构常用在气动、气压夹紧 装置中,此时斜楔夹紧机构不需要自锁。 2螺旋夹紧机构 采用螺旋装置直接夹紧或与其他元件组合实现夹紧的机构,统称螺旋夹紧机构。螺旋夹紧机 构结构简单,容易制造。由于螺旋升角小,螺旋夹紧机构的自锁性能好,夹紧力和夹紧行程都较大, 在手动夹具上应用较多。螺旋夹紧机构可以看作是绕在圆柱表面上的斜面,将它展开就相当于一个 斜楔。 3偏心夹紧机构 偏心夹紧机构是斜楔夹紧机构的一种变型,它是通过偏心轮直接夹紧工件或与其他元件组合 夹紧工件的。常用的偏心件有圆偏心和曲线偏心,圆偏心夹紧机构具有结构简单,夹紧迅速等优点; 但它的夹紧行程小,增力倍数小,自锁性能差,故一般只在被夹紧表面尺寸变动不大和切削过程振 动较小的场合应用。 4定心夹紧机构 定心夹紧机构能够在实现定心作用的同时,又起着将工件夹紧的作用。定心夹紧机构中与工 件定位基面相接触的元件,既是定位元件,又是夹紧元件。 5铰链夹紧机构 铰链夹紧机构是一种增力装置,它具有增力倍数较大、摩擦损失较小的优点,广泛应用于气 动夹具中。 6联动夹紧机构 图 23 双向作用固定式活塞气缸图 1前盖 2气缸体 3活塞杆 4活塞 5密封圈 6后盖 联动夹紧机构是一种高效夹紧机构,它可通过一个操作手柄或一个动力装置,对一个工件的 多个夹紧点实施夹紧,或同时夹紧若干个工件。 夹紧的动力装置 在大批大量生产中,为提高生产率、降低工人劳动强度,大多数夹具都采用机动夹紧装置。 驱动方式有气动、液动、气液联合驱动,电(磁)驱动,真空吸附等多种形式。 1气动夹紧装置 气动夹紧装置以压缩空气作为动力源推动夹紧机构夹紧工件。常用的气缸结构有活塞式和薄 膜式两种。 活塞式气缸按照气缸装夹方式分类有固定式、摆动式和回转式三种,按工作方式分类有单向 作用和双向作用两种,应用最广泛的是双作用固定式气缸。 2气压夹紧装置 气压夹紧装置的结构和工作原理基本与气动夹紧装置相同,所不同的是它所用的工作介质是 压力气压。与气压夹紧装置相比,气压夹紧具有以下优点: 传动力大,夹具结构相对比较小; 气压液不可压缩,夹紧可靠,工作平稳; 噪声小。它的不足之处是须设置专门的气压系统,应用范围受限制。 3.4 设计夹具装配图 由零件图可知:利用底面等为粗定位基准来设计夹具,从而保证其尺寸公差要求。 据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合,在同一工件的各道工序中,应尽量采 用同一定位基准进行加工。因此我们应该根据零件图的技术要求,从保证零件的加工精度要求出发, 合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求,也没有较高的平行度和对称度要求,所以我们 应考虑如何提高劳动效率,降低劳动强度,提高加工精度。圆台外圆及两端面都已加工好,为了使 定位误差减小,选择已加工好的端面作为定位精基准,来设计本道工序的夹具,以已加工好的端面 作为定位夹具。 气压缸左腔进气压时,活塞和缸筒分别向两侧移动,各铰链和连杆运动,使压板头向下压紧工 件;气压缸右腔进气压时,活塞和缸筒都向内移动,压板头抬起松开工件。 3.5 切削力及夹紧力的计算 刀具:错齿三面刃铣刀(硬质合金) 刀具有关几何参数: 015001顶 刃 0n侧 刃 6015 30rK40Dm6dm2.5L2Z.8/famzap.2 由参考文献55 表 129 可得铣削切削力的计算公式: 0.8.10.5pzFafBzn 有: 8.1.10.13254836.2()N 根据工件受力切削力、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: FKW 安全系数 K可按下式计算: 6543210 式中: 为各种因素的安全系数,查参考文献5121 可知其公式参数:6 123456.,.0,.,3KK 由此可得: 110.31.056 所以 845()WFN 用气动元件作为夹紧元件,活塞杆是气缸传递力的主要零件,它主要承受拉力、压力、弯曲 力及振动冲击等多种作用,必须有足够的强度和刚度。其材料取 Q235钢。 在这取负载约为 10000N,初选气缸的设计压力 P1=3MPa,为了满足工作这里的气缸课选用单 杆式的,并在快进时差动连接,则气缸无杆腔与有杆腔的等效面积 A1与 A2应满足 A1=2A2(即气 缸内径 D 和活塞杆直径 d 应满足: d=0.707D。为防止切削后工件突然前冲,气缸需保持一定的背 压,暂取背压为 0.5MPa,并取气缸机械效率 。则气缸上的平衡方程9.0m1212PAFAP 故气缸无杆腔的有效面积: 2232551 .46106.410.2032 cmb 气缸直径 cmAD8.7461 气缸内径: 按 GB/T2348-1980,取标准值 D=80mm;因 A1=2A,故活塞杆直径 d=0.707D=56mm(标准 直径) 则气缸有效面积为: 222 6.580(4)(4.521 cmdDAc) 现设计一种机构,设夹紧机构所能产生的夹紧力为 ,铰链压板的受力分析如下图 2.10所示:JF QL 图 2.10受力分析 由受力分析计算得: = (选定 = )【6】JF12)(LQ1L2 式中, 夹紧机构效率,取值为 0.9; 螺栓的许用夹紧力,单位: 。QN 当螺杆的螺纹公称直径为 M12时,可查表得: =5620N。QF 所以, = =2 =256200.9=10116NJF12)(LQ 因 =9015N,故夹紧机构选择气缸 MB32-50满足设计要求。JF实 3.6 误差分析与计算 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尺寸公差。 gwj 与机床夹具有关的加工误差 ,一般可用下式表示:j MjjWDAZWj 由参考文献5可得: 定位误差 : 11minDWd 2i 2min. DdJarctgL 其中: ,10.52Dm20D ,d.3d , inin4 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AD0. 误差总和: 0.853jwm 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。 3.7 定向键与对刀装置设计 定向键安装在夹具底面的纵向槽中,一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。 通过定向键与铣床工作台 T 形槽的配合,使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的 送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩,可减轻夹紧夹具的 螺栓的负荷,加强夹具在加工中的稳固性。 根据 GB220780 定向键结构如图所示: o 图 6.1 夹具体槽形与螺钉 根据 T 形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如表 5.4: 表 5.4 定向键 夹具体槽形尺寸 B 2B 公称 尺寸 允差 d 允差 4 L H h D 1 公称尺寸 允差 D 2h 18 0.012 0.035 25 12 4 12 4.5 18 +0.019 5 对刀装置由对刀块和塞尺组成,用来确定刀具与夹具的相对位置。 塞尺选用平塞尺,其结构如图 6.3 所示: 标 记四 周 倒 圆 图 5.3 平塞尺 塞尺尺寸参数如表 5.5: 表 5.5 塞尺 公称尺寸 H 允差 d C 3 0.006 0.25 3.8 确定夹具体结构和总体结构 对夹具体的设计的基本要求 (1)应该保持精度和稳定性 在夹具体表面重要的面,如安装接触位置,安装表面的刀块夹紧安装特定的,足够的精度, 之间的位置精度稳定夹具体,夹具体应该采用铸造,时效处理,退火等处理方式。 (2)应具有足够的强度和刚度 保证在加工过程中不因夹紧力,切削力等外力变形和振动是不允许的,夹具应有足够的厚度, 刚度可以适当加固。 (3)结构的方法和使用应该不错 夹较大的工件的外观,更复杂的结构,之间的相互位置精度与每个表面的要求高,所以应特 别注意结构的过程中,应处理的工件,夹具,维修方便。再满足功能性要求(刚度和强度)前提下, 应能减小体积减轻重量,结构应该简单。 (4)应便于铁屑去除 在加工过程中,该铁屑将继续在夹在积累,如果不及时清除,切削热的积累会破坏夹具定位 精度,铁屑投掷可能绕组定位元件,也会破坏的定位精度,甚至发生事故。因此,在这个过程中的 铁屑不多,可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的铁屑空间:对切削过程中产生更多的, 一般应在夹具体上面。 (5)安装应牢固、可靠 夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心,夹具 应尽可能低,支撑面积应足够大,以安装精度要高,以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中 空的,识别特定的文件夹结构,然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。 加工过程中,夹具必承受大的夹紧力切削力,产生冲击和振动,夹具的形状,取决于夹具布 局和夹具和连接,在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落 在夹具,积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠,所以夹具设计,必须考虑结构应便于铁屑。此外, 夹点技术,经济的具体结构和操作、安装方便等特点,在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形 成的有一部分会落在夹具,切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠,所以夹具设计,必须考虑 结构应便排出铁屑。 3.9 夹具设计及操作的简要说明 如前所述,该工件为提高生产率,经过方案的认真分析和比较,选用了气动夹紧方式。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。 由于是大批大量生产,主要考虑提高劳动生产率。因此设计时,需要更换零件加工时速度要 求快。本夹具设计,用移动夹紧的大平面定位三个自由度,固定 V型块定位两个自由度,V 型块活 动定位最后一个转动自由度 该夹具方案符合生产要求,效率高,做了可活动销,满足保持正确的加工位置 总 结 经过差不多一个学期的紧张的设计,在指导老师及其他老师的帮助下,通过查阅大量的资料, 参观工厂的设备,认真地进行了这次设计。通过这次设计,使我对工艺路线的制定和工艺规程的安 排以及工装的选择和设计有了更深刻的了解和掌握。也使我对于一个工艺员所从事的工作有了深层 次体会,培养了实际工作能力,特别是分析问题和解决问题的能力,可以说这次设计使我收益不小, 为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是,查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时, 数据存在大量的重复和重叠,由于经验不足,在选取数据上存在一些问题,不过我的指导老师 XX 老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见,在我遇到难题时给我指明了方向,最终我很顺利的完 成了设计。 参考文献 参考文献 1、李益民主编.机械制造工艺设计简明手册.北京:机械工业出版社,1994 2、机床夹具设计手册.北京:中国科学技术出版社 3、赵家齐主编.机械制造工艺学课程设计指导书.北京.机械工业出版社,2000 4、吴拓、方琼珊主编. 机械制造工艺与机床夹具课程设计指导书.北京:机械工业出版社,2005 5、曾志伟、吕明主编,机械制造技术基础,武汉理工大学出版社,2001 年 6、肖诗纲主编,切削用量手册,机械工业出版社,1993 年 7、曾东建主编,汽车制造工艺学,机械工业出版社 8、机械设计手册(上册) , 机械设计手册联合编写组编,化学工业出版社 致 谢 经过了的很长时间,终于比较圆满完成了设计任务。回顾这日日夜夜,感觉经过了一场 磨练,通过图书、网络、老师、同学等各种可以利用的方法,巩固了自己的专业知识。对所 学知识的了解和使用都有了更加深刻的理解。 此时此刻,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。 大学的艰苦跋涉,几个月的精心准备,毕业论文终于到了划句号的时候,心头照例该如 释重负,但写作过程中常常出现的辗转反侧和力不从心之感却挥之不去。论文写作的过程并 不轻松,工作的压力时时袭扰,知识的积累尚欠火候,于是,我只能一次次埋头于图书馆中, 一次次在深夜奋笔疾书。第一次花费如此长的时间和如此多的精力,完成一篇具有一定学术 价值的论文,其中的艰辛与困难难以诉说,但曲终幕落后留下的滋味,值得我一生慢慢品尝。 敲完最后一个字符,重新从头细细阅读早已不陌生的文字,我感触颇多。虽然其中没有 什么值得特别炫耀的成果,但对我而言,是宝贵的。它是无数教诲、关爱和帮助的结果。 我要感谢我的指导教师 XX老师。老师虽身负教学、科研重任,仍抽出时间,不时召集 我和同门以督责课业,从初稿到定稿,不厌其烦,一审再审,大到篇章布局的偏颇,小到语 句格式的瑕疵,都一一予以指出。是他传授给我方方面面的知识,拓宽了我的知识面,培养 了我的功底,对论文的完成不无裨益。我还要感谢学院所有教过我的老师,是你们让我成熟 成长;感谢学院的各位工作人员,他细致的工作使我和同学们的学习和生活井然有序。 谨向我的父母和家人表示诚挚的谢意。他们是我生命中永远的依靠和支持,他们无微不 至的关怀,是我前进的动力;他们的殷殷希望,激发我不断前行。没有他们就没有我,我的 点滴成就都来自他们。 让我依依不舍的还有各位学友、同门和室友。在我需要帮助的时候他们伸出温暖的双手, 鼎立襄助。能和他们相遇、相交、相知是人生的一大幸事。 本论文的完成远非终点,文中的不足和浅显之处则是我新的征程上一个个新的起点。 参考文献 1 我将继续前行! 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。
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