移动手柄的工艺工装设计

毕业设计移动手柄的工艺工装设计THEDESIGNOFTHECONNECTINGRODCAPSTECHNICALFROCK目录引言3第一章零件的分析311零件的作用312零件的工艺分析3第二章确定毛坯，画毛坯图4第三章工艺规程设计531定位基准的选择5132加工工艺路线633选择加工设备及刀具，夹具，量具734加工工序设计7第四章夹具设计1141第30道工序的夹具设计11411确定设计方案11412计算夹紧力并确定螺杆的直径12413定位精度分析1242第50道工序的夹具设计13421确定设计方案13422定位精度分析13结论14致谢15参考文献16移动手柄的工艺工装设计摘要现代机械加工行业发生着深刻的结构性变化，工艺工装的设计与改良已成为企业生存和发展的必要条件。工艺工装的设计与改良直接影响着连杆盖的质量与性能。连杆盖行业作为一个传统而富有活力的行业，近十几年取得了突飞猛进的发展。在新经济时代，连杆盖行业呈现了新的发展趋势，由此对其连杆盖质量、性能产生了新的变化。本文首先介绍了连杆盖的作用和工艺分析，其次确定毛坯尺寸，然后进行了工艺规程设计，最后对第30道工序和第50道工序进行了夹具设计关键词工艺分析工艺规程设计夹具设计2THEDESIGNOFTHECONNECTINGRODCAPSTECHNICALFROCKABSTRACTAPROFOUNDSTRUCTURALMOVEMENTISTAKINGPLACEINTHEMODERNMACHINEPROCESSINDUSTRY,SOTHEDESIGNANDIMPROVEMENTOFTHETECHNICALFROCKHAVEBECOMETHENECESSARYCONDITIONFORTHECORPORATIONTOLIVEANDDEVELOPTHEDESIGNANDIMPROVEMENTOFTHETECHNICALFROCKDIRECTLYAFFECTTHEQUALITYANDPERFORMANCEOFTHECONNECTINGRODCAPTHECONNECTINGRODCAPINDUSTRYWHICHISTRADITIONALANDVIVIDHASMUCHDEVELOPEDINRECENTTENYEARSINNEWECONOMYTIMES,THECAPINDUSTRYPRESENTSANEWDEVELOPINGTRENDSOTHEREISANEWREQUIREMENTTOITSQUALITYANDPERFORMANCETHISPAPERINTRODUCESTHEEFFECTANDTECHNICALANALYSEOFTHECONNECTINGRODCAPATFIRST,THENMAKESSURETHEROUGHSSIZE,PLANNINGTHETECHNICALRULES,ATLASTDESIGNSTHEMODULARFORTHE30THAND50THWORKINGPROCEDUREKEYWORDSTECHNICALANALYSETHETECHNICALRULESPLANMODULARDESIGN引言这次设计使我能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践经验知识，独立的分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件（手柄）的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，为未来从事的工作打下良好的基础。由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指教。第一章零件的分析11零件的作用该零件为手柄。42H7的孔和35H7,20H7的孔是用来装入轴类零件由动力源提供动力通过手柄，有孔和轴的配合传递动力。宽为35034的槽也3是套入且有一定配合关系的零件来传递动力。12零件的工艺分析121分析、审查产品的零件图和装配图制定工艺规程时，首先应分析零件图及该件所在部件的装配图。了解该零件在件中的作用及零件的技术要求，找出其主要技术关键，以便在拟定工艺规程时采取适当的措施加以保证。122零件的结构工艺分析所谓零件的结构工艺性是指设计的零件在满足使用要求的前提下，其制造。的可行性和经济性由附图零件图得知,其材料为HT200,该材料具有较高的强度,耐磨性,耐热性及减振性适用于承受较大应力,要求耐磨的零件该零件的主要加工面为N面R面Q面D面及宽为35的两槽面和42H7,35H7,42,20H7的孔N面R面的粗糙度为RA125UM,Q面D面的粗糙度为RA32UM42H7,35H7的孔的同轴度为003且两孔的粗糙度RA为32UM,42的孔内壁粗糙度为125UM,220H7的孔内壁粗糙度RA为16UM,宽度为35034的槽两侧壁的粗糙度RA为32UM,在前部42H7的孔与220H7的孔圆心距为4637MM加工这些时最好能在一次装夹下同时加工出来,同时也可以采用互为基准的原则进行互定位由参考文献1中的有关方面和孔加工,面槽铣的经济精度及机床所能达到的位置精度可知,上述技术要求是可以达到的,零件的结构工艺性也是可行的第二章确定毛坯，画毛坯零件合图在拟订机械加工工艺规程时，毛坯选择得是否正确，不仅直接影响毛坯的制造工艺及费用，而且对零件的机械加工工艺、设备、工具以及工时的消耗都4有很大影响。毛坯的形状和尺寸越接近成品零件，机械加工的劳动量就越少，但毛坯制造的成本可能会越高。由于原材料消耗的减少，会抵消或部分抵消毛坯成本的增加。所以，应根据生产纲领、零件的材料、形状、尺寸、精度、表面质量及具体的生产条件等作综合考虑，以选择毛坯。在毛坯选择时，应充分注意到采用新工艺、新技术、新材料的可能性，以降低成本、提高质量和生产率。毛坯的种类包括铸件、锻件、型材、冲压件、冷或热压制件、焊接件等。合理的选择毛坯，通常从下面几个方面综合考虑1、零件材料的工艺特性；2、生产纲领的大小；3、零件的形状和尺寸；4、现有的生产条件。根据毛坯材料确定毛坯为铸件,又由题目已知零件的生产纲领一2000件/年由文献1P139表42可知其生产类型为成批生产中的中批生产,毛坯的铸造方法选用砂型手工造型又由于手柄中有内腔,均铸出,故还应放型心,此外为消除应力,铸造后应安排人工时效参考文献1表236，该种铸件的尺寸公差等级CT为1113级，加工余量等级MA为H级。故取CT为12级，MA为H级。铸件的分型面选择通过正视图铸造内腔中心平面，且与N面（或Q面）平行的面。浇口位置位于分型面上。本零件主要加工面为R面N面Q面D面和槽以及42H7,35H7,42,20H7，220H7的孔。由于槽和孔是后序加工出来的，因此只在R面N面Q面D面上在铸造时留有余量。参考文献1表235，用查表法确定各表面的总余量如表21所示。各加工表面的总余量表21加工表面基本尺寸（MM）加工余量等级（MM）加工余量数值（MM）说明R面85H35底面双侧加工（取下行据）N面85J45顶面降一级双侧加工D面35H35底面双侧加工（取下行据）Q面35J45顶面降一级双侧加工5由参考文献1表239可得，铸件主要尺寸的公差如表21所示。主要毛坯尺寸及公差（MM）主要面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸公差CTR面N面间轮廓尺寸858936D面Q面间轮廓尺寸3584356第三章工艺规程设计31定位基准的选择粗基准的选择考虑到以下几点要求，选择零件的重要孔的毛坯孔和轴面作粗基准1、在保证各加工余量的前提下，使重要孔的加工余量尽量均匀；2保证定位准确、夹紧可靠。因此选择铸造孔的轴线作为粗基准选择精基准的出发点是保证加工精度，特别是加工表面的相互位置精度，以及安装的方便可靠。其选择的原则如下1、基准重合原则；2、基准统一原则；3、自为基准原则；4、互为基准原则；5、所选精基准应能保证工件定位准确稳定，装夹方便可靠，夹具结构简单适用。R面是装配基准又是设计基准，用它们作精基准能使加工遵循“基准重合”的原则，其余各表面也能用它们定位。这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则。此外R面的面积相比较大，定位比较稳定，夹紧方案相对简单可靠，操作方便。最先进行机械加工的表面是精基准R面，此时的定位夹紧方案1为R面用铣床夹紧，对工件进行定位，夹紧。方案2，用磁力工作台把N面牢牢吸住，消除三个自由度，在用V型块消除另外三个自由度。32制定工艺路线根据各表面加工要求和各加工方法所能达到的经济精度，确定各表面的加工方法如下R面N面粗铣；D面Q面粗铣精铣；42H7,35H7,42,钻粗镗精镗；20H7，220H7钻扩铰；宽35034的槽粗铣精铣。6因为42H7的孔与35H7的孔有较高同轴度要求，故它们的加工宜采用工序集中的原则，即在一次装夹下将两孔同时加工出来，以保证其位置精度。根据先面后孔、先主要面后次要面和先粗后精的原则，将N面R面Q面D面及宽为35MM的两槽面和42H7,35H7,42,20H7的孔的粗加工防在前面，精加工放在后面。每一阶段中首先加工R面再加工孔，在特殊情况如铣槽和铣面不在同一工序中，故在面、孔加工后在加工。工艺路线如下铸造时效（消除内应力）10粗铣R面及N面先加工基准面20粗铣D面及Q面先加工面30钻扩铰20H7的孔至19H9和钻35H7的孔至30留工序余量40粗镗42H7,35H7的孔留精镗余量50粗铣35034/0的槽至宽为32留精铣余量60精铣D面及Q面70精镗42H7,35H7的孔80精铣宽35034/0的槽90检验100入库33选择加工设备及，刀，夹，量具由于生产类型大批生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机床，其生产方式为以通用机床及专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线，工件在各机床的的装卸及各机床间的传送均由工人完成。粗铣R面N面。考虑到工件的定位夹紧及夹具结构设计等问题，采用立铣，选择X52K立式铣床（参考文献1表3173）。选择直径D为100MM的A类可转位面铣刀（参考文献1表4440）、专用夹具和游标卡尺。粗铣D面Q面。采用立式铣床，因切削功率较大，故采用功率为55KW的1TX32型铣削头（参考文献1表3243）。选择直径为80MM的A类可转位面7铣刀（参考文献1表4440）、专用夹具和游标卡尺。精铣D面Q面。采用功率为15KW的1TXB20M的型铣削头的立式铣床。精铣刀具类型与粗铣的相同。采用专用夹具。粗镗42H7,35H7的孔。采用卧式双面组合镗床。选择功率为22KW的TA25镗削头（参考文献1表3244）。分别选择镗盲孔和通孔的镗刀、专用夹具和游标卡尺。精镗42H7,35H7的孔。也采用卧式双面组合镗床。选择功率为22KW的TA25镗削头，分别选择镗盲孔和通孔的镗刀、专用夹具。在N面上钻扩铰220H7的孔，在Q面钻扩铰20H7的孔。选用摇臂钻床Z3063X201（参考文献1表3130）。选用锥柄麻花钻（参考文献1表439），选用锥柄扩孔钻（参考文献1表4331），锥柄长刃机用铰刀（参考文献1表4350），专用夹具和游标卡尺。粗铣宽为35034的槽。考虑到工件的定位夹紧及夹具结构设计等问题，采用卧铣，选择X52K卧式铣床（参考文献1表3173）。选择直径为200MM，宽为32MM的错齿三面刃铣刀（参考文献1表448），专用夹具和游标卡尺。精铣宽为35034的槽。仍采用卧铣，选择X52K卧式铣床，选择粗铣槽的刀具，只是调整刀具达到宽为35MM，专用夹具和游标卡尺。34加工工序设计341工序30钻扩铰20H7的孔和钻35H7的孔至30。20H7的扩铰余量参考文献1表2348取Z扩16MM，Z铰015MM。由此可算出Z钻199/21601582MM。35H7的孔因一次钻出，故其钻削余量为Z钻30/215MM。各工步的余量和工序尺寸及公差列于下表各工步的余量和工序尺寸及公差MM加工表面加工方法余量公差等级工序尺寸及公差20H7钻孔8216520H7扩孔16J101970042/8004220H7粗铰孔015H91990052/020H7精铰孔005H7200021/035H7钻孔1530孔与孔之间的位置尺寸如4637025/017MM由钻模保证。参考文献1表2438，并参考Z306320I机床说明书，取钻30MM孔的进给量F1MM/R，取钻165MM的孔的进给量F063MM/R参考文献1表2441，用插入法求得钻30MM孔的切削速度V037M/S222M/MIN,由此算出转速为N1000V/D1000222/31430R/MIN23567R/MIN按机床实际转速取250R/MIN。则实际切削速度为V31430250/1000M/MIN2355M/MIN同例可得用插入法求得钻165MM孔的切削速度V044M/S264M/MIN,由此算出转速为N1000V/D1000264/314165R/MIN5096R/MIN按机床实际转速取500R/MIN。则实际切削速度为V314165500/1000M/MIN25905M/MIN参考文献1表2469得FF981427D0F08KFNM9810021D02F08KMNM分别求出钻30MM孔的FF和M及155MM孔的FF和M如下FF981427301081125666NM981002130210811854NMFF981427165063081477587NM981002116520630813876NM9它们均小于机床的最大进给力24500N和最大扭转力矩980NM故机床刚度足够。扩197MM孔参考文献1表2450并参考机床实际进给量，取F04MM/R参考文献4表354，扩孔的切削速度为（1/21/3）V钻，故取V扩1/2V钻1/22591M/MIN12955M/MIN由此算出转速N1000V/D1000295/314197209R/MIN按机床实际转速取N180R/MIN则实际切削速度VDN/1000314197180/10001113M/MIN粗铰199MM的孔参考文献1表2458，粗铰孔的进给量取F16MM/R参考文献1表2460，取粗铰孔的切削速度V015MM/S9M/MIN由此算出转速N1000V/D10009/314199144R/MIN按机床实际转速取N125R/MIN则实际切削速度VDN/1000314199125/1000781M/MIN粗铰199MM的孔参考文献1表2458，粗铰孔的进给量取F1MM/R参考文献1表2460，取粗铰孔的切削速度V2MM/S18M/MIN由此算出转速N1000V/D100018/31420287R/MIN按机床实际转速取N250R/MIN则实际切削速度VDN/100031420250/1000157M/S342工序40粗镗42H7,35H7的孔和工序70精镗42H7,35H7的孔查文献1表24183得粗镗的直径为405MM，34MM，余量为2故两孔的精镗余量为，Z精（42405）/2075MMZ精（3534）/205MM粗镗及精镗工序的余量和工序尺寸及公差列于下表镗孔余量和工序尺寸及公差（MM）加工表面加工方法余量公差等级工序尺寸及公10差42H7粗镗3751040501/042H7精镗0757420025/035H7粗镗2103401/035H7精镗057350025/0孔的位置，中心孔的位置精度均由机床、夹具、划线来保证。粗镗42H7,35H7的孔粗镗42孔时因余量为375MM，故AP375MM。查文献1表24180，取V06M/S36M/MIN，取进给量为F08MM/R所以N1000V/D100036/314405283R/MIN。粗镗35孔时因余量为2MM，故AP2MM。查文献1表24180，取V06M/S36M/MIN，取进给量为F1MM/R所以N1000V/D100036/31434337R/MIN。查文献1表2421得FZ98160NFZCFZAPXFZFYFZVYFZKFZNPMFZV/1000KW取CFZ92，XFZ1，YFZ075,NFZ0,KFZ1则FZ98160092375108075060128629NPM2862906/1000172KWFZ9816009221107506011805NPM180506/1000108KW取机床效率为085，则22085187KW故机床效率足够。343工序50粗铣35034/0的槽至宽为32和工序80精铣宽35034/0的槽参考文献1表3174，取粗铣的主轴转速为150R/MIN，精铣的主轴转速为300R/MIN又前面已选定的铣刀直径为200MM故切削速度分别为V粗DN/1000314200150/1000942M/MIN11V精DN/1000314200300/10001884M/MIN参考文献1表2476，取粗铣的每齿进给量为F006MM/Z，取精铣的每转进给量为F03MM/R粗铣走刀一次，AP32MM精铣走刀一次，AP3MM参考文献1表2485,取粗铣槽切削速度为V158M/S,948M/MINPM61KW又由文献1表3173得机床功率为75KW，若取效率为085则750856375KW61KW故机床效率足够。第四章夹具设计这次设计的夹具为第30道工序钻扩铰20H7的孔和钻35H7的孔至30该夹具适用于摇臂钻床Z306320（I）（参考文献（1）表3130）和第50道工序铣35034/0的槽,该夹具适用于铣床X52K（参考文献（1）表4350）41第30道工序钻扩铰20H7的孔和钻35H7的孔至30的夹具设计411确定设计方案这道工序所加工的孔在R面D面上，按照基准重合原则并考虑到目前R面经过加工后，为避免重复使用粗基准，所以以R面定位，又因为42H7的孔为后加工的孔，所以30应从N面上钻孔，又为避免更换夹具，220H7的孔在N面上钻，又为避免钻头引偏，20H7的孔在D面上钻，这就要求钻孔时N面必须朝上，D面朝外。这给装夹工具带来了一定的困难。工件以底面R面在两块支承板上定位，消除三个自由度，以R45MM圆弧面在V形块上定位，消除二个自由度，又以R40MM弧面在上下活动V形块上定位，从而实现六点定位。工件在支承板及V形块上定位后，先用两块移动压板将工件轻轻压住，再拧12螺母，由钩头螺栓使上下活动V形块互相移近，直至将工件R40MM圆弧面抱住，然后将活动支板上推至图示位置，利用滚花螺钉使工件在V形块上可靠地定位，最后再使移动压板及上下活动V形块将工件完全夹紧。在工件R40MM圆弧面被夹紧的同时，钩头螺栓的钩头沿下活动V形块的斜面上升，迫使活动V形块下部的弹性涨套涨开，锁紧于导套中。本夹具结构紧凑，合理；利用上下活动V形块对工件进行定位并浮动辅助夹紧，设计构思较好，对一些异形件的加工颇有启发作用。412计算夹紧力并确定螺杆的直径参考文献（3）表1211，因为夹具的夹紧力与切削方向相反，实际所需要夹紧力F夹与切削力F之间的关系F夹KF式中K为安全系数，参考文献（6），当夹紧力与切削力方向相反时，取K3当前面的计算可知F夹KF3125666376998N由于采用移动压板，故F0F夹/3376998/3125666N参考文献（3）表124，从强度，刚度上考虑度及整体结构考虑，这里选用M16的螺栓。413定位精度的分析30，20的孔是在一次装夹下完成的，它们之间的精度由钻模保证。30，20的孔偏32度角的距离为4637025/017MM夹具钻模上的钻套孔相距尺寸公差，参考文献3表1101，取工件公差的1/4，即夹具尺寸公差为0625MM/0425MM。故两钻套偏32度角，相距为46370625/0425MM即水平相距为39460015/005MM,垂直相距为2466001/001MM参考文献3表1106，取衬套与夹具体模板的配合为H7/R6钻套，扩孔套和铰套与衬套的配合为H7/G6钻，扩孔时的刀具与导套内孔的配合为F8/H6铰孔时取刀具与导套内孔的配合为H7/H613此外，夹具上还应标注下列技术要求钻套孔中心轴线与支承板平面的垂直度为30002钻20的钻套孔