变速器上壳体加工工艺规程及夹具设计-上盖【钻孔和铣面】[含CAD图和说明书资料打包]
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编号: 沈阳工学院毕业设计(论文)题 目:上壳体工艺规程及夹具设计院 (系): 机电工程系 专 业: 机械设计制造及其自动化 学生姓名: 学 号: 指导教师: 职 称: 2015 年 5月 10 日40沈阳工学院毕业设计(论文)摘 要本设计上壳体零件加工过程的基础上。主要加工部位是平面和孔加工。在一般情况下,确保比保证精密加工孔很容易。因此,设计遵循的原则是先加工面后加工孔表面。孔加工平面分明显的阶段性保证粗加工和加工精度加工孔。的基础上,通过输入输出底面作一个良好的基础过程的基础。主要的流程安排是支持在定位孔过程中的第一个,然后进行平面和孔定位技术支持上加工孔。整个过程是一个组合的选择工具。专用夹具夹具的选择,有自锁机构,因此,更高的生产力,对于大批量,满足设计要求。关键词:工艺,工序,切削用量,夹紧,定位,误差AbstractBased on this design process of shell parts. The main processing part is plane and hole machining. In general, it is easy to ensure precision machining holes than guarantee. Therefore, the design principle is the first processing surface after machining hole surface. Phase plane hole machining obvious to ensure the accuracy of machining and rough machining hole. On the basis of the foundation, through the input and output of the bottom surface as a good basis for the process. The main process is supported in the positioning hole in the process of the first, and then the processing hole plane and hole positioning technology support. The whole process is a combination of selection tool. Special fixture fixture selection, a self-locking mechanism, therefore, higher productivity, in large quantities, meet the design requirements.Key words: process, process, cutting, clamping, positioning, error目 录摘 要IIAbstractIII1 序言12 零件的分析22.1 零件的形状22.2 零件的工艺分析23 工艺规程设计43.1 确定毛坯的制造形式43.2 基面的选择43.3 制定工艺路线43.3.1工艺路线方案一53.3.2 工艺路线方案二53.3.3 工艺方案的比较与分析63.4 选择加工设备和工艺装备73.4.1机床选用73.4.2选择刀具73.4.3选择量具73.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定83.6 确定切削用量及基本工时94 设计钻底面孔夹具224.1设计分析224.2设计方案论证224.3切削力及夹紧力的计算224.4 设计及操作的简要说明234.5 结构分析234.6 夹具的公差254.7 工序精度分析265 铣侧面夹具设计275.1 问题的提出275.2 夹具设计275.2.1夹具体设计275.2.2定位基准的选择275.2.3定位方案和元件设计285.2.4定位误差的计算285.2.5夹紧力计算295.2.6夹紧机构的设计315.2.7定向键与对刀装置设计325.2.8确定夹具体结构尺寸和总体结构345.2.9夹具设计及操作的简要说明35总 结36参考文献37致 谢381 序言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,然后再根据切削力的大小、批量生产情况来选取夹紧方式,从而设计专用夹具。2 零件的分析2.1 零件的形状题目给的零件是上壳体零件,主要作用是起连接作用。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HT20-40,该材料为灰铸造,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。上壳体零件主要加工表面为:1. 粗铣底面、半精铣,表面粗糙度值为3.2。2. 粗铣、半精铣上端面,表面粗糙度值3.2。3. 车外圆,表面粗糙度值3.2。5.两侧面粗糙度值6.3、12.5,面粗糙度值6.3。上壳体共有两组加工表面,他们之间有一定的位置要求。现分述如下:(1)底部端面的加工表面: 这一组加工表面包括:端面,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).端面的加工表面: 这一组加工表面包括:端面,粗糙度为3.2;的端面,并带有倒角;中心孔。其要求也不高,粗车后半精车就可以达到精度要求。其中,内圆直接在车床上做镗工就行了。3 工艺规程设计本上壳体假设年产量为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HT20-40,考虑到零件在工作时要有高的耐磨性,所以选择铸铁铸造。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HT20-40,铸件的特点是液态成形,其主要优点是适应性强,即适用于不同重量、不同壁厚的铸件,也适用于不同的金属,还特别适应制造形状复杂的铸件。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,最后选用铸件,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,可以采用砂型铸造,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 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一,基面选择的正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产效率得以提高。否则,不但使加工工艺过程中的问题百出,更有甚者,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。粗基准的选择,对像上壳体这样的零件来说,选好粗基准是至关重要的。对本零件来说,如果外圆的端面做基准,则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称,按照有关粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时,应以这些不加工表面做粗基准,若零件有若干个不加工表面时,则应以与加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表面做为粗基准)。对于精基准而言,主要应该考虑基准重合的问题,当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算,这在以后还要专门计算,此处不在重复。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工艺路线方案一10铸造铸造20时效时效30涂底漆涂底漆40粗铣粗铣底部大端面 50精铣精铣底部大端面60粗铣粗铣顶部凸台端面 70精铣精铣顶部凸台端面 80钻扩铰钻扩铰底部2-11孔, 2-13孔,钻,14-11孔90铣削铣削中间凹槽两端面 100铣削铣削两侧面110钻孔钻凸台26 120钻攻丝钻M16螺纹孔并攻丝130钻扩铰钻扩铰左侧4-16、20台阶孔140钻扩铰钻扩铰右侧4-16、20台阶孔150钻钻左侧4-9.6孔机加工160钻扩铰钻扩铰右侧8.5、9、12台阶孔170去毛刺去毛刺180检查检查3.3.2 工艺路线方案二10铸造铸造20时效时效30涂底漆涂底漆40粗铣粗铣底部大端面 50精铣精铣底部大端面60粗铣粗铣顶部凸台端面 70精铣精铣顶部凸台端面 90铣削铣削中间凹槽两端面 100铣削铣削两侧面110钻孔钻凸台26 80钻扩铰钻扩铰底部2-11孔, 2-13孔,钻,14-11孔120钻攻丝钻M16螺纹孔并攻丝130钻扩铰钻扩铰左侧4-16、20台阶孔140钻扩铰钻扩铰右侧4-16、20台阶孔150钻钻左侧4-9.6孔机加工160钻扩铰钻扩铰右侧8.5、9、12台阶孔170去毛刺去毛刺180检查检查3.3.3 工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于:方案一的定位和装夹等都比较方便。方案二采用镗床加工,需要要及时更换刀具,因为有些工序在车床上也可以加工,镗、钻孔等等,需要换上相应的刀具。因此综合工艺方案,取优弃劣,具体工艺过程如下:10铸造铸造20时效时效30涂底漆涂底漆40粗铣粗铣底部大端面 50精铣精铣底部大端面60粗铣粗铣顶部凸台端面 70精铣精铣顶部凸台端面 80钻扩铰钻扩铰底部2-11孔, 2-13孔,钻,14-11孔90铣削铣削中间凹槽两端面 100铣削铣削两侧面110铣削铣削凸台26 120钻攻丝钻M16螺纹孔并攻丝130钻扩铰钻扩铰左侧4-16、20台阶孔140钻扩铰钻扩铰右侧4-16、20台阶孔150钻钻左侧4-9.6孔机加工160钻扩铰钻扩铰右侧8.5、9、12台阶孔170去毛刺去毛刺180检查检查3.4 选择加工设备和工艺装备3.4.1机床选用.工序是粗铣、和精铣。各工序的工步数不多,成批量生产,故选用铣床就能满足要求。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X52K铣床。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。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“上壳体” 零件材料为HT20-40,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,灰铸造的硬度HB为143269,表2.2-23 灰铸造的物理性能,HT20-40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。3.6 确定切削用量及基本工时切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先是确定切削深度、进给量,再确定切削速度。现根据切削用量简明手册(第三版,艾兴、肖诗纲编,1993年机械工业出版社出版)确定本零件各工序的切削用量所选用的表格均加以*号,与机械制造设计工工艺简明手册的表区别。工序10、20、30:铸造 时效处理无切削加工,无需计算工序40、50:粗铣、精铣底部大端面机床:铣床X52K刀具:面铣刀(硬质合金材料),材料:, ,齿数。单边余量:Z=3mm所以铣削深度:精铣面余量:Z=1.0mm铣削深度:每齿进给量:取:取铣削速度每齿进给量:取取铣削速度机床主轴转速:按照文献,取 实际铣削速度: 进给量: 工作台每分进给量: :,取切削工时被切削层:由毛坯可知, 刀具切入: 刀具切出:取走刀次数为1机动时间: 机动时间:所以该工序总机动时间工序60、70:粗铣、精铣顶部凸台端面机床:铣床X52K刀具:面铣刀(硬质合金材料),材料:, ,齿数。单边余量:Z=3mm所以铣削深度:精铣面余量:Z=1.0mm铣削深度:每齿进给量:取:取铣削速度每齿进给量:取,取铣削速度机床主轴转速:按照文献,取 实际铣削速度: 进给量: 工作台每分进给量: :取切削工时被切削层:由毛坯可知, 刀具切入: 刀具切出:取走刀次数为1机动时间: 机动时间:所以该工序总机动时间工序80:钻扩铰底部2-11孔, 2-13孔,钻,14-11孔机床:立式钻床Z525刀具:根据选高速钢锥柄麻花钻头。切削深度:进给量:取。切削速度取。机床主轴转速:,按照文献,取所以实际切削速度:切削工时 被切削层:刀具切入: 刀具切出: 取走刀次数为1机动时间: 刀具:选择扩孔钻头(硬质合金锥柄麻花材料)。片型号:E403切削深度:进给量:取。切削速度:取。机床主轴转速:按照文献取所以实际切削速度:切削工时被切削层:刀具切入有:刀具切出: ,取走刀次数为1机动时间:工序90:铣削中间凹槽两端面机床:铣床X52K刀具:面铣刀(硬质合金材料),材料:, ,齿数,此为粗齿铣刀。单边余量:Z=3mm所以铣削深度:精铣面余量:Z=1.0mm铣削深度:每齿进给量:取:取铣削速度每齿进给量:取取铣削速度机床主轴转速:按照,取 实际铣削速度: 进给量: 工作台每分进给量: :取切削工时被切削层:由毛坯可知, 刀具切入: 刀具切出:取走刀次数为1机动时间: 机动时间:所以该工序总机动时间工序100:铣削两侧面机床:铣床X52K刀具:面铣刀(硬质合金材料),材料:, ,齿数,此为粗齿铣刀。单边余量:Z=3mm所以铣削深度:精铣面余量:Z=1.0mm铣削深度:每齿进给量:取:取铣削速度每齿进给量:取取铣削速度机床主轴转速:按照,取 实际铣削速度: 进给量: 工作台每分进给量: :取切削工时被切削层:由毛坯可知, 刀具切入: 刀具切出:取走刀次数为1机动时间: 机动时间:所以该工序总机动时间工序120:钻M16螺纹孔并攻丝机床:立式钻床Z525刀具:根据选高速钢锥柄麻花钻头。切削深度:进给量:取。切削速度取。机床主轴转速:,按照文献,取所以实际切削速度:切削工时 被切削层:刀具切入: 刀具切出: 取走刀次数为1机动时间: 刀具:选择扩孔钻头(硬质合金锥柄麻花材料)。片型号:E403切削深度:进给量:取。切削速度:取。机床主轴转速:按照文献取所以实际切削速度:切削工时被切削层:刀具切入有:刀具切出: ,取走刀次数为1机动时间:工序130钻扩铰左侧4-16、20台阶孔本工序采用计算法。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高速钢钻头在灰铸造(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工序140:钻扩铰右侧4-16、20台阶孔机床:立式钻床Z525切削深度:进给量:取。切削速度取。机床主轴转速:,按照文献,取所以实际切削速度:切削工时 被切削层:刀具切入: 刀具切出: 取走刀次数为1机动时间: 扩孔刀具:选择扩孔钻头(硬质合金锥柄麻花材料)。片型号:E403切削深度:进给量:取。切削速度:取。机床主轴转速:按照文献取所以实际切削速度:切削工时被切削层:刀具切入有:刀具切出: ,取走刀次数为1机动时间:工序160:钻扩铰右侧8.5、9、12台阶孔机床:立式钻床Z525切削深度:进给量:取。切削速度取。机床主轴转速:,按照文献,取所以实际切削速度:切削工时 被切削层:刀具切入: 刀具切出: 取走刀次数为1机动时间: 扩孔刀具:选择扩孔钻头(硬质合金锥柄麻花材料)。片型号:E403切削深度:进给量:取。切削速度:取。机床主轴转速:按照文献取所以实际切削速度:切削工时被切削层:刀具切入有:刀具切出: ,取走刀次数为1机动时间:4 设计钻底面孔夹具 设计在成批生产条件下,在专用立式钻床上设计钻孔夹具.4.1设计分析1、可一次钻削保证.该孔在轴线方向的设计基准是以钻套的中心线.径线的设计基准是以轴承孔与另一端面.2、面铣结合面是前一工序已完成的尺寸 3、专用钻床的最大钻孔直径为18mm.主轴端面到工作台面的最大距离H=700mm,工作台面尺寸为375x500mm2, 其空间尺寸完全满足夹具的布置和加工范围的要求。 4、本工序是对孔进行加工,采取移动的夹具,钻模板选用旋式;使用快换钻套。4.2设计方案论证1、定位基准的选择工序结合面是已加工过的平面,且又是本工序要加工的孔19mm的设计基准,按照基准重合原则选择它作为定位基准是比较恰当的。若定位元件采用110的轴承孔,则基准不重合。因此,选择结合面与轴承端面作为定位比较合理。2、夹紧结构的确定当定位心轴水平放置时,在专用钻床上钻13 mm孔的钻前力和扭矩力均由重力与外力来承担,这时工件的夹紧可以有两种方案:(1) 在箱体的底面上,采用压板压紧,夹紧力与切削力处于平行状态。这种结构复杂,装卸工件比较麻烦。(2) 在箱体的底面上采用螺纹夹紧装置,加紧力与切削力平行,这种结构简单。装卸工件比较容易。4.3切削力及夹紧力的计算刀具:麻花钻,dw=13mm,则F=9.8154.5 ap0.9af0.74ae1.0Zd0-1.0Fz (切削手册)查表得:d0=13mm,ae=195, af =0.2, ap =9.5mm, Fz =1.06所以:F=(9.8154.52.50.90.20.74192201.06) 19=79401N查表可得,铣削水平分力,垂直分力,轴向力与圆周分力的比值:FL/ FE=0.8, FV / FE =0.6, FX / Fe =0.53故FL=0.8 FE =0.879401=63521N FV=0.6 FE=0.679401=47640N FX =0.53 FE=0.5379401=42082N在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=K1K2K3K4 式中:K1 基本安全系数,2.5 K2加工性质系数,1.1 K3刀具钝化系数,1.1 K2断续切削系数,1.1则F/=K FH=2.51.11.11.163521 =211366N选用螺旋板夹紧机构,故夹紧力 fN=1/2 F/ f为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数,f=0.25则 N=0.52113660.25=52841N4.4 设计及操作的简要说明在设计夹具时,为降低成本,可选用手动螺钉夹紧,本道工序的铣床夹具就是选择了手动螺旋板夹紧机构。由于本工序是粗加工,切削力比较大,为夹紧工件,势必要求工人在夹紧工件时更加吃力,增加了劳动强度,因此应设法降低切削力。可以采取的措施是提高毛坯的制造精度,使最大切削深度降低,以降低切削力。4.5 结构分析按设计步骤,先在各视图部位用双点划线画出工件的外形,然后围绕工件的布置定位,加紧和导向元件再进一步考虑零件的装卸,各部件结构单元的划分,加工时操作的方便和结构工艺性的问题使整个夹具设计形成一个整体。夹具体是夹具的基本组成部分,为了满足加工要求,特定的文件夹应该有足够的刚度和强度,以及更好的结构的过程。由于铸造工艺性好,几乎没有零件的尺寸,形状,同时限制重量和结构的复杂性,良好的减振器,抗压能力好,因此铸造选择材料HT200铸件后,时效处理,以消除应力。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在加工过程中夹具体不允许因夹紧力和切削力等外力变形,夹具应有足够的厚度,适当加固刚度。(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,如果不及时清除,切削热的积累会破坏夹具定位精度,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。1、夹具采用分铸式铸件组合的结构。铸造简单,刚性较好。为保证铸件壁厚均匀,内腔掏空;为减少加工面,各部件的结合面处设置铸件凸台。2、定位板和定位钉安装在夹具体的底面与侧面并通过夹具体的孔与底面的平行度,保证工件底面与夹具底面的平行度。3、为了便于装卸零件,夹具采用了铰链式的钻模板结构。以保证钻套的位置精度,用琐紧螺钉锁紧。4.6 夹具的公差1、制订夹具公差的基本原则和方法(1)满足误差不等式并有精度储备的的原则零件加工中受工艺系统各种误差因素的影响而使加工尺寸产生一定的误差,设除夹具本身之外工艺系统其他各误差环节所造成的总和,同时考虑到要维持夹具的使用精度,在寿命期内应留出允许的磨损公差为m.因此,夹具的制造误差应当保证被加工工件的尺寸误差在考虑上述两项误差之后。仍在允许的尺寸公差范围之内于是就有不等式 (2)、基本尺寸按工件相应尺寸的平均值标注并采用双向对称偏差的原则。为了便于尺寸计算和误差分析,并尽可能避免计算中的错误,凡是夹具上与被加工主件尺寸相应的尺寸,其基本尺寸均应按工件尺寸的平均尺寸标注,其公差取工件尺寸公差的1/21/5标注。底面与结合面的尺寸为160,选用尺寸偏差时为1600.36mm.2.与加工要求没有直接关系的加具尺寸公差的制订 与加工要求无直接关系的尺寸是指不直接与零件加工尺寸相对应的夹具尺寸。他们的尺寸公差无法从工件上相对应的尺寸来确定。但他们的公差也并非对加工精度没有影响。 属于这种夹具公差的多为夹具内部结构配合尺寸公差,如定位元件与夹具体、可换钻套与衬套、导向套与刀具、铰链连接的轴与孔、夹具机构上各零件的配合尺寸公差等。这类尺寸公差主要是根据零件的功用和装配要求,直接根据国家标准规定的公差配合来选用的。如夹具中起导向作用并相对滑动的连接副一般选用;有相对活动而无导向作用的连接副一般选用、;铰链连接则按基轴制选用、等间隙配合。4.7 工序精度分析 在夹具设计中,当结构方案确定后,应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。影响原始尺寸18的各项误差分析1、重合,故产生定位误差。定位尺寸160mm定位尺寸公差=02mm,在加工尺寸方向上的投影,这里I的方向与加工方向是一致的,所以=0.2mm,因为平面定位。所以故2、垂直度所引起的夹具安装误差,对工序尺寸18的影响均小,既可以忽略不计。3、 面到钻套座孔之间的距离公差,按工件相应尺寸公差的五分之一,。4、 通常不超过0.005mm.。5、 偏移用概率法相加总误差为:0. 098137mm0.2mm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。5 铣侧面夹具设计5.1 问题的提出为了提高劳动生产率和降低生产成本,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。对于铣侧面夹具设计,由于对加工精度要求不是很高,所以在本道工序加工时,主要考虑如何降低生产成本和降低劳动强度。5.2 夹具设计5.2.1夹具体设计设计夹具,首先要仔细分析加工零件的技术要求,运用夹具设计的基本原理和方法,拟定夹具设计方案;在满足加工精度的条件下,合理的进行安装、定位、夹紧;在完成夹具草图后,进一步考虑零件间的连接关系和螺钉、螺母、定位销等的固定方式,设计合理的结构实现个零部件间的相对运动;根据零件的使用要求,选择相应的材料。完成钻床夹具的所有设计后,用AutoCAD进行二位图形的绘制,首先画装配图,然后从装配图上拆画零件图,标注相关尺寸及技术要求,最后进行论文撰写、整理、修改完成该毕业设计。5.2.2定位基准的选择在加工中用作确定工件在夹具中占有正确位置的基准,称为定位基准。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。该零件以三面定位,滑鞍上的装配基准为平面,而它们又是滑鞍上其他要素的设计基准,因此以这些装配基准平面作为定位基准,避免了基准不重合误差,有利于提高滑鞍各主要表面的相互位置精度。有零件图可知,根据本道工序,选底面和侧面为定位基准。 5.2.3定位方案和元件设计根据以上零件的结构分析以及定位基准的选择,可得定位基准为平面,因此可选择定位元件为支承板,如图4.1定位支承板所示。图4.1 定位支承板根据工序图及对零件的结构的分析,本道工序需限制4个自由度,为了增加定位的可靠行,实际限制了其6个自由度。本夹具采用6点定位原则,用两个固定的支撑板作为一大平面即D面,限制了工件的两个旋转自由度和一个移动自由度;用W面作为一小平面,限制了工件的一个旋转自由度和一个移动自由度;用一个底面C来限制了工件上下移动自由度。5.2.4定位误差的计算 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。5.2.5夹紧力计算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可按下式计算有:式中:为各种因素的安全系数,查参考文献5表可得: 所以有: 螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有:式中参数由参考文献5可查得: 螺旋夹紧力:该夹具采用螺旋夹紧机构,用螺栓通过弧形压块压紧工件,受力简图如下:图4.1受力简图由表得:原动力计算公式 即: 由上述计算易得: 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。5.2.6夹紧机构的设计采用螺旋直接夹紧或与其他元件组合实现夹紧工件的机构,统称螺旋夹紧机构。由于这类夹紧机构简单,夹紧可靠,通用性大,故在机床夹具中得到广泛运用。它的主要缺点是夹紧和松开工件时比较费力。本夹具采用移动压板进行夹紧,同时保证了夹紧可靠和动作迅速的要求。同时,由于移动压板标准件,可直接购买,降低了夹具的制造成本。夹紧力的计算单个螺旋夹紧时产生的夹紧力按下列计算:式中: W0单个螺旋夹紧产生的夹紧力(N); Q 原始作用力(N); L作用力臂(mm); 螺杆端部与工件间的当量摩擦半径(mm),其值视螺杆端部的结构形式而定,参见机床夹具设计手册第三版表1-2-20; 螺杆端部与工件间的摩擦角(); 螺纹中径之半(mm); 螺旋升角(),参见机床夹具设计手册第三版表1-2-21; 螺旋副的当量摩擦角(), 式中为螺旋副的摩擦角(),为螺纹牙型半角(),参见机床夹具设计手册第三版表1-2-22。5.2.7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4.1 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4.4:表4.4 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4.3所示: 图4.3 平塞尺塞尺尺寸参数如表4.5:表4.5 塞尺公称尺寸H允差dC30.0060.255.2.8确定夹具体结构尺寸和总体结构夹具体:夹具的定位、引导、夹紧装置装在夹具体上,使其成为一体,并能正确的安装在机床上。夹具体是将夹具上的各种装置和元件连接成一个整体的最大最复杂的基础件。夹具体的形状和尺寸取决于夹具上各种装置的布置以及夹具与机床的连接,而且在零件的加工过程中,夹具还要承受夹紧力、切削力以及由此产生的冲击和振动,因此夹具体必须具有必要的强度和刚度。切削加工过程中产生的切屑有一部分还会落在夹具体上,切屑积聚过多将影响工件的可靠的定位和夹紧,因此设计夹具体时,必须考虑结构应便于排屑。此外,夹具体结构的工艺性、经济性以及操作和装拆的便捷性等,在设计时也应加以考虑。夹具体设计的基本要求(1)应有适当的精度和尺寸稳定性 夹具体上的重要表面,如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表面以及夹具体的安装基面,应有适当的尺寸精度和形状精度,它们之间应有适当的位置精度。 为使夹具体的尺寸保持稳定,铸造夹具体要进行时效处理,焊接和锻造夹具体要进行退火处理。(2)应有足够的强度和刚度 为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变形和振动,夹具体应有足够的壁厚,刚性不足处可适当增设加强筋。(3)应有良好的结构工艺性和使用性夹具体一般外形尺寸较大,结构比较复杂,而且各表面间的相互位置精度要求高,因此应特别注意其结构工艺性,应做到装卸工件方便,夹具维修方便。在满足刚度和强度的前提下,应尽量能减轻重量,缩小体积,力求简单。(4)应便于排除切屑在机械加工过程中,切屑会不断地积聚在夹具体周围,如不及时排除,切削热量的积聚会破坏夹具的定位精度,切屑的抛甩可能缠绕定位元件,也会破坏定位精度,甚至发生安全事故。因此,对于加工过程中切屑产生不多的情况,可适当加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离以增大容屑空间:对于加工过程中切削产生较多的情况,一般应在夹具体上设置排屑槽。(5)在机床上的安装应稳定可靠 夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上的相应表面的接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时,夹具的重心应尽量低,支承面积应足够大,安装基面应有较高的配合精度,保证安装稳定可靠。夹具底部一般应中空,大型夹具还应设置吊环或起重孔。工件装夹方案确定以后,根据定位元件及夹紧机构所需要的空间范围及机床工作台的尺寸,确定夹具体的结构尺寸,然后绘制夹具总图。详见绘制的夹具装配图。5.2.9夹具设计及操作的简要说明如前所述,应该注意提高生产率,但该夹具设计采用了手动夹紧方式,在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小,经过方案的认真分析和比较,选用了手动夹紧方式(螺旋夹紧机构)。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。此外,当夹具有制造误差,工作过程出现磨损,以及零件尺寸变化时,影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象,选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。沈阳工学院毕业设计(论文)总 结在设计过程中,我们读到一些技术资料和设计手册,在机械领域中的一些基本问题的探讨。因此,这样的设计不仅要加强自己的理解和知识,和他们的知识,拓宽。此外,该拉延工艺的设计,AutoCAD绘图软件的使用,并在同一时间,手绘,所有这些因素都使我们学到更多的知识,图像识别和提高我们的绘图能力。本课题是上壳体的加工工艺及夹具设计,主要是确定的工艺设计的工艺路线,确定加工和切削参数,基本工时,本设计的零件工艺路线是正确合理的,定位和夹紧的夹紧机构可实现定位和夹紧的目的,可以保证工件的加工精度。在很多问题的设计过程中,假设出现不合理工艺路线,甚无法保证夹具设计的准确性。在夹具设计中,由于定位基准的选择不合理,出现了定位或不定位零件加工精度无法保证。在夹紧机构由于尺寸的选择,如不合理,但没有达到夹紧的目的,也可能是由于位置的夹紧力和工件表面的作用所产生的营业额不合理。然而,在老师的细心指导的悉心指导下,经过三个月的努力,这些问题都一一解决方案。在这一过程中,加工工艺及夹具设计知识和更深入的了解,提高了综合专业知识的能力,我的专业知识,进一步提高技能,为以后从事专业技术工作。然而,在老师的细心指导的悉心指导下,经过努力,这些问题都一一解决方案。沈阳工学院毕业设计(论文)参考文献1 李 洪工艺手册M 北京出版社,200612 陈宏钧实用金属切削手册M 机械工业出版社,200513 上海市金属切削技术协会金属切削手册M上海科学技术出版社,20024 杨叔子机械加工工艺师手册M机械工业出版社,20005 徐鸿本机床夹具设计手册M 辽宁科学技术出版社,2003106 都克勤机床夹具结构图册M 贵州人民出版社,200347 胡建新机床夹具M 中国劳动社会保障出版社,200158 冯 道机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册M 安徽文化音像出版社,20039 王先逵机械制造工艺学M机械工业出版社,200010 马贤智机械加工余量与公差手册M中国标准出版社,19941211 刘文剑夹具工程师手册M黑龙江科学技术出版社,200712 王光斗机床夹具设计手册M上海科学技术出版社,20028致 谢本课题是在XX老师指导下完成,非常感谢XX老师的耐心指导帮助。毕业设计是大学知识,相关的专业知识的综合运用,是知识在实践中的应用。通过本次毕业设计,使我的专业知识得到巩固和提高在原来的基础上,就离不开老师和同学的帮助。设计的分析是在老师的指导下完成的,在分析过程中,老师给了我很大的鼓励,在设计和分析使我觉得更多的设计思路,提高的学习能力,和讨论的问题的分析,有一个更清楚的了解,使我受益不浅。说实话,毕业设计真是有点累了。然而,明确其自身的设计结果,毕业设计仔细回味的旅程,一个罕见的成功立刻让我昏昏欲睡。虽然这是我刚学的第一个走,一点在我的生命中的成功,但它让我觉得更成熟了。通过这次的毕业设计,我深深地感受到,做任何事都必须有耐心,细心。有时是不小心计算误差,只能被无情地重做。但一想到老师教得比平时多,病人,认为他们的社会责任感的未来,思想在世界上是因为一些小错误,让人触目惊心的事故,我不能不提醒自己,要形成一个高度负责的好习惯,一丝不苟。发现自己的知识真的很差,他们的能力,用学到的知识是不够的,几年来学习很多毕业,今天才知道自己和不使用。想到这里,我真的有点不耐烦。
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