前刹车调整臂外壳的机械加工工艺规程制订及钻孔专用机床夹具设计.doc

前刹车调整臂外壳的机械加工工艺规程制订及钻孔专用机床夹具设计(全套含CAD图纸)

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夹具体A3.dwg
夹具总装配图A0.dwg
定位环A3.dwg
对刀块A3.dwg
工艺过程卡和工序卡 2卡.dwg
毛坯图A3.dwg
调整臂外壳-钻孔夹具装配及零件图共四图.bak
调整臂外壳-钻孔夹具装配及零件图共四图.dwg
零件图A3 .bak
零件图A3 .dwg
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编号:1777188    类型:共享资源    大小:3.74MB    格式:ZIP    上传时间:2017-09-18 上传人:机****料 IP属地:河南
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刹车 调整 调剂 外壳 机械 加工 工艺 规程 制订 制定 钻孔 专用 机床 夹具 设计 全套 cad 图纸
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内容简介:
可持续夹具及固定装置的高精度安装的方法论 J. 国巴斯大学机械工程学系 摘要 在夹具安装阶段,夹具组件的精确测量能力决定其精确性,尤其是对大尺寸的产品和应用来说。大量定制一些在设计上有多样性的小批量产品和零部件是十分重要的。产品质量应该与迅速转换理念相互协调,对于敏感元器件及组件而言,以牺牲产品质量来提高速度是不明智的,例如在航空航天工业中所看到的那些零部件。提高精确性对于夹具的安装是很有必要的,为了要尽量少用,这可取决于夹具和夹具定位变化的耐受 性预算。在航空航天工业中,灵活和可重构夹具的概念的发展及固定装置是夹具的主要开销成本。吸引他们的是重构夹具的可重用性,可持续使用是由于那些零部件也能够被重新应用到许多种产品和装配中去。一直不佳的准确性和可靠性为这类夹具的缺点,这篇论文主要是研究可持续夹具主要零部件的精确定位,影响夹具性能的因素在安装阶段会得以审查。本文介绍了一种在灵活夹具中为了最大限度地减少定位和夹紧的不确定性的方法。 关键词 :可持续性夹具;夹具安装;校准不确定性;夹具的监测;计量; 可重复使用的夹具 1 引言 质量和可靠性等因素 早已经转换为新零件固有的特征。在他们的产品和服务范围内,近期市场趋势已经迫使制造业走向大规模定制。其次增加新陈品的多样化设计在部件和组件级别上遵循第二次高幅度的变化。有先进制造系统和技术的国家提供了更多的灵活性,能使设计师更加自由的发挥想象。例如在过去几十年发展起来的一种新的大体积测量方法,就能测量及公丈的距离。用来检测大尺寸零件的这些设备通常是由多个组装部件所制造出来的。在重组和装配期间,那些大尺寸产品的制造需要用到专用的夹具和固定装置,以便于他们的零部件能够被定位在设计基准上。对于大批量产品,在计算机辅 助软件上就能估算出其主要的花费需求,否则,在某些情况下或以其他方式生产的产品成本可能会是非常高的。这个问题与客户不断用钱来寻求具有更高价值的市场需求相互矛盾。用一种典型的变化产品可以创建一个更加具有持续性的商业,因为它能够满足相对比较大地市场需求。由支持产品变化的不同形状的产品而形成的灵活和可重构夹具及固定装置则是应对上述挑战关键的解决方案。灵活夹具的概念已经在研究领域存在了几年 1。然而,它们在很大程度上没有充分利用真正的生产设施,尤其是大尺寸产品的制造,如航空航天设备。这是由于关于它们的初始安装、校准 困难和可重复性等挑战往往超出公差要求。这些夹具和高品质关键部件装置的制造以及大量的集成计量系统,都可以减少上述限制。本文包括了有关安装的计量问题和灵活的夹具校准以及检测服务。 2 相关工作 型零件的制造和装配 通常把要精密制造的机械零件移动到机床工作台是必需的,先进行粗加工,然后精对准和夹紧。在这个阶段,一方面是准备用于加工高精度的关键所在,然而,这对于一些大尺寸或重的零部件并不总是可以实现的。大型产品是指那些与一些不经济的可能需要处理或在工厂周围移动的的组件一起来达到制造和装配的目的 2。制造业和 这些部件的装配工艺包括所需机器和系统的运动以及这些部件的位置和方向。这些零部件通常定位在大尺寸夹具及固定装置上该定位的位置。如果这些部件以小批量生产,在航空航天工业、高开销的情况下,每个产品将会出现。在设计和制造夹具上,已经有了许多尝试,以便于能够持有许多种组件的变种。然而,这方法是不可行的,因为敏感或关键的零部件完全是由它们的 高精度要求所决定的。与固定的夹具相比较,可调、可重构夹具会产生更低的重复性。固定夹具有固定的方式,可以通过焊接或铆接的接头固定在一起来实现。这些机械故障,例如夹具和固定装置由于疲劳和 塑料变形就是一个终止其服务的主要原因,发送它们再进行回收。小批量制造的需求是目前常见的淘汰不合格夹具,其使用寿命取决于产品的生命周期。换句话说,在制造变种零件停止不久之后,与之有关联的夹具和固定装置将会变得多余。即使夹具有工作顺序,但它们仍然有报废并送往循环再造。这种方法会带来高负担回收的能耗。在大尺寸零件下的固定夹具和夹具的漂移以及夹具都能影响大尺寸零件组装的精确性 5。对于大尺寸的夹具已经开发出了几种分析夹具刚性的方法,可用来评估振动的影响因素。在任何情况下更加可持续生产要通过选择性方案才能得以实现。 如图 图 型的大型夹具元件 用于制造所延误的时间是固定夹具的又一重大缺点,这些夹具应该在制造前就被订购,在生产计划和产品上市前还可以创建额外的复杂性。不管他们的类型,大型夹具有一些共同的元素,包括一个主框架、内在的框架,有可能有一个或数多个可移动的机制或更小的组件,如钳、套管、皮卡和可调螺丝 表 1。 性夹具 开发的柔性夹具的概念增加了其可持续性、快速转换以及降低了成本。现在可以使用现成的模块来设计和组装夹具。根据规定,只有极少数夹具的专用零件需要设计和制造。以这种概念看,大 多数散装部件、附件关节都应用的很具体。一旦产品设计变异完全制造出来,然后就可以拆卸上述组件和重组成一种新的元 件来与未来的设计变异相匹配。因为组装和组件范围上的设计都相当接近,所以这种方法是最能降低夹具成本的。 根据组件的变化水平和工作类型的需求,每一个不同比例的柔性夹具都需要被重新安排。为了增加使用这种类型夹具的效益,这个问题在设计阶段考虑是十分重要的。例如,在可能的情况下,皮卡车的位置和三维定位夹具上的组件的不同变种,甚至完全不同的部分应该是在靠近增加兼容性和夹具子系统间变性。夹具关键部件的收集在短期内能 保证所需夹具的可用性。另外,这些夹具的存储需要很少空间,因为拆除所有模块是可能的,通常以脚手架的形式并把它们彼此放在一起。目前在一些汽车公司应用到柔性夹具,因为它们的精度等级是足够满足的。大尺寸制造的夹具设施尽管没有许多柔性夹具那样操作灵活,比如航空航天设备。准确性和定位销的不确定性、夹具的可重复性以及夹具结构的漂移都出现这样一个事实,这些夹具在发电和航空航天等工业不能满足公差要求。一旦它们的精度问题得以解决,这些夹具在上述的工业中将会有很高的利用价值。 图 具与汽车行业中的可重构组件 大量的体积 计量系统和技术一直有许多新的发展。依靠计量系统和技术的现代激光技术现在就能够测量一些可接受精度的大尺寸产品甚至到几公丈的产品。在安装和初期安装调试期间,这些系统能够用来精确定位一些夹具的关键部件。 夹具的安装通常开始形成机架或主要框架,然后是那些大的部件和像皮卡和夹具那样逐渐更小的零部件。计量系统能够用于柔性夹具的主要框架和其内部框架的安装,从而来保证每个零部件彼此之间的准确定位。表 1 显示了这些大规模的测量系统数。跟踪系统能够测量基准点,它是实现这一目的的最合适的测量系统。一起跟踪球式反射镜在三维空间内都可 以认准所要记录的位置。球式反射镜可以直接练习目标对象来提供几何位置信息或可以在机械重复的球式反射镜下 应用,从这个角度用激光来跟踪目标或短期目标。像一些其他测量仪器的激光跟踪有时候不确定,在夹具的安装过程中需要做以说明。此外,激光跟踪和目标点之间的光线问题还应该考虑到。如果必要的话,多个跟踪职位都可以使用,在实际测量活动中,其结果必然是伴随着一个不确定的说明。经过测量,这些给定的分散的特征值是合理的,这个问题与一些夹具或夹具的安装及以后的审核都是一样的。这些知识阐明了一个给定的定位夹具的能力和装配任务。换句话 说,它表示在其相关流程中一套夹具是否能够满足公差要求。 具理论比较 为了用于多种生产装置和组装应用,在不同的公司也有大量不同形状和设计的夹具。这些夹具中的某一些的形式都是标准形式,然而另一些是经过专门设计和制造的特殊零部件。后者可以说是建立在产品的复杂性和大规模的基础上的,所以可能会是非常昂贵的 9。 无论成本和目的如何,制造和组装过程都可以完成,要么不使用夹具,要么用固定帧夹具或用可重构或柔性夹具。表 2 对它们的典型应用的这些方法做出了比较。 固定框夹具通常用于重型应用上,它们更适合于应用在能够减 轻花费开销的大量产品上。 对于制造业和大型组装及复杂产品来说,柔性夹具的应用有很多好处。特别是在研究和发展工作中,以及低容量产品的情况下,制造柔性夹具和夹具可能会是非常有益的。除了在时间和金钱上使利益均衡外,柔性夹具还会有一个更加灵活的设计思路。由于在夹具的制造和装配过程中,会直接和经常改变夹具的拓扑成本。与传统夹具相比较,这种类型的柔性夹具的可重用性和可重构性是一个主要的优点。这一点尤为重要,因为它在绿色制造方面符合行业的发展方向,通过回收使用系统的组成部件,为相关项目的工装费用降低了项目成本。 表 于验证夹具大量的例子、便携式测量仪器 仪器 辅助部件 测量类型 接触式 非接触式 图像 激光跟踪仪 赛立信探头 是 T 型探头 是 激光雷达 球形目标 是 摄影 目标 是 光投影 是 关节臂 三坐标测量机 基于激光扫描头 是 接触探头 是 性夹具的安装 本节中描述的夹具在安装过程中需要考虑一些问题。夹具元件安装在合适位置可以说是一种挑战,尤其是当定位公差比较小时,柔性夹具也应当被监测以便于开发和与传统夹具相比较它们的刚性。 给出了一个通用的描述阶段根据初步夹具安装在仿真软件环境和利用一些尺寸为 5m 4m 3m 的大尺寸夹具的实际实验结果来测量指令阶段。这是不论这个夹具是否是第一次安装在夹具中还是对已经存在的夹具只做外形上的更换,其都是为了定位不同的零部件。 根据其复杂性,一种典型的大尺寸夹具具有三至五个结构。通常除了有一个主框架之外,在每一个级别的基本水平, 也可以由一个或多个结构。这些结构用来作为参考以便于作为夹具基准来定位。在一个自动化固定的平台上,机器系统会进行多项任务,比如定位、加工和进行装配。因此机器人的工作基准与夹具的工作框架相联系。仔细考虑夹具的综合数据,会确保后续安装达到预期的公差要求。 试辅助柔性夹具的安装 柔性夹具的安装在第一次进行模拟仿真时有几个安装阶段。使用模拟演习,在这个工程中可以减少一些潜在的错误和返工。测量辅助安装过程是类似的跟踪对象位置的过程,是常见的大尺寸组件用到的。夹具的组件先用这种方法使其大致位置公差在 1,然后当所有的夹具组件被放到所设计的位置时,在 差内,它们可以使用适当的扭矩收紧。典型的计量协助柔性夹具安装阶段如下: 在出厂时设置初试参考结构; 测量初始参照系; 安装基地或其位置的主框架; 安装脱机内结构; 安装控股和定位; 在内框和主框架位置安装钳、套管和皮卡。 底座上安装内框; 重点定位元件的精细调整和紧固; 核查参照系和夹具; 对于夹具关键位置的服务监测。 这些阶段是从无到有夹具的完整安装。更不用说,在设计变化略有变化的情况下,一些下面的操作将被忽略。 表 同夹 具理念之间简明的比较 典型特征 固定框架 柔性夹具 夹具 应用 大批量产品 小批量产品 样机 优点 唯一性 可重复性 可重构性 成本效益 耐用性 非常高 高 低 刚度 非常高 刚性不确定 低 缺点 重量 重 中 低 可移植性 不可移植 难以在每一个安装中定位 难以进行 成本 非常高 中等 低 生产时间 长 中等 短 性夹具的安装 柔性夹具安装过程中采取了以下阶段: 安装夹具的主框架; 移动单元和子系统组装; 夹具内框架在夹具装配中的安装; 皮卡和夹具的装配。 主框 架通常是夹具的骨干。因此,它一般不会改变外形,和内框架及较小的元素如衬套、皮卡和夹具一样具有规律性。慎重考虑制造过程可以减少夹具元件 较大元素的重新排列,也会更进一步节约时间和成本。图 3 显示了三组不同活动小组对于柔性夹具的安装过程。在这个过程中,假定夹具的标准件是从可供选择的现成的部件和组件中选出来的,然后提前在大量的物理安装测试和调试时以降低测量不确定度来进行一次夹具安装。一旦达到可接受水平的不确定性的物理安装才能进行。 图 性夹具的测量辅助安装程序 在夹具安装过程中,它可能需要用到多个测量 系统或用到包括一套完整夹具安装关键点的测量系统。这应该包括在夹具维修期间放在工厂的地板和墙壁上的稳定性及漂移检查的目标参考点。 在夹具上定位的关键点、测量仪器的不确定性应该予以考虑。作为一个经验法则,每个夹具关键位置的定位的准确性应该是在 10 倍,甚至比所需的耐受性更好。换句话说,如果组件公差指定至 夹具定位精度至少应为 柔性夹具安装的最佳做法如下: 一个工厂的墙壁和地板上的初始参考点的位置是首选,以减少测量的不确定性; 应验证该仪器所在位置上经常使用初始参考点的基地; 在每个夹具的 大节上,为更好地具有跟踪和可重复性,可以附加多个球式反射跟踪系统; 夹具大型组件有关于弯曲或扭曲的测量应集中在角梁的中央部分,以减少定位误差; 内框架参考点应选择尽可能远的创建框的坐标系统。这可能会导致在内框坐标系时的较小的不确定性。 由于评估的结果旨在对于所描述物体真正价值范围内的评估定位,则不确定性被定义为胶 8。这里的不确定性来自两方面的审查,首先是与测量过程中有关的,其次是与夹具定位的不确定性有关。测量不确定性的一些因素,如灰尘、重力、温度、气压、湿度、测量仪器和相关软件中的系统误差 、操作人员的技能、接触探针或球式反射跟踪仪。基于胶 8的定义,测量结果应伴随着它的不确定性说明,这些错误详细来源的讨论超出了本文的范围。已经有多项研究来建立真正的不确定性的一些测量仪器 10、 11。 夹具关键点的测量结果应该包括相关的置信水平。除了最初的不确定性上升的测量仪器,夹具的不确定性还有其他方面的影响。夹具框架方面的应用由于产品重量以及制造工艺过程在夹具框架中能创建一些弹性变形。夹具有了集成化、自动化和移动部分,是这个问题变得更加复杂。 仔细考虑夹具设计阶段不确定性的来源可以在一个给定的情况下减 少过度使用公差预算的风险。夹具的精度和夹具的成本之间有着直接的关系。然而,整体的成本也应该被考虑在内。高数额的零部件有更长的使用寿命。换句话说,质量特征接近平均值是,在使用过程中会很少失效。朝六个方向靠近在安装时是很必要的,然后是在高精度夹具和敏感部位上的可重构、柔性夹具及夹具的监测。 柔性夹具适用于组装和在加工部分有不同的设计和几何参数。尤其是当这些部件之间的设计变化小时,这种类型的夹具被证明是具有成本效益和快速的解决方案,这是因为它可能会通过夹具重新配置到一个新的产品或组件的变种上。然而,当所 需的零件盒装配的设计完全不同时,可能需要不同尺寸夹具组件的完整地重排,因此,在设计一个新的零件和重组夹具的拓扑结构时应该考虑到要便于减少夹具的安装和重新配置的时间以及成本,并最大限度的重用现在的组件在当前的装配中。 一个柔性夹具有许多种装配方式,是由于其灵活性。在正确的安装顺序下选择合适的组件,可以最大限度的节约成本和时间。本次选择的过程中应该对未来产品的夹具的潜在的重用予以考虑。在产品不断变化的情况下,计划和设计夹具框架是很重要的。使用定制的夹具、紧固件、轴套和其他夹具元件都是降低成本的关键问题。 仿真软 件和工具的广泛使用,可以减少返工和浪费夹具材料相关的成本。例如测量仪器,其目标点之间的视线检查就会使用这些软件来辅助。图 4 显示了柔 性夹具安装在测量仿真软件中的第一个阶段。由于夹具正在兴建的模拟的效益越 来越明显,因此它可以突出仪器与目标测量点的水平视线的问题和不确定性。 由于关于夹具操作中重量和力使夹具元件的电位漂移和变形,则可以提前在仿真中分析以及在购买夹具元件方面的财政。更重要的是,这种工具允许更好的装配和制造等操作,因为它们能提前分析出夹具的长处和弱点,揭示其物理设置。 选择合适的测量仪器最重要的是要 协助夹具安装的的计量。一个连贯的计量系统,其测量结果的不确定性能够决定夹具的不确定性,也暴露了夹具和是否符合一个给定的公差范围内所需任务的能力。 图 量辅助夹具安装的模拟过程 由于关于夹具操作中重量和力使夹具元件的电位漂移和变形,则可以提前在仿真中分析以及在购买夹具元件方面的财政。更重要的是,这种工具允许更好的装配和制造等操作,因为它们能提前分析出夹具的长处和弱点,揭示其物理设置。 选择合适的测量仪器最重要的是要协助夹具安装的的计量。一个连贯的计量系统,其测量结果的不确定性能够决定夹具的不确定性 ,也暴露了夹具和是否符合一个给定的公差范围内所需任务的能力。 总 结 零件和装配体应该以尽量减少夹具成本的方式来设计,以满足使用标准组件。如果在夹具更新至下一产品时提前思考,则其速度和成本可能会增加。在夹具和固定装置的设计上有强大的总成本、碳足迹及其可持续性。它往往要求生产出只有极少数的典型设计或产品,子系统或组件,以满足产品的变化和客户的需求。对于大型产品的几何尺寸超出几米夹具的可能会造成重大的开销。此外,一旦所需的零部件倍制造出来,这些夹具则会变得多余。常规回收多余夹具是不经济的。因此,找到增加夹具的灵活 性才是所需求的方法。 柔性夹具和夹具的概念已存于二十余年。然而它们的潜能还没有真正发挥,是由于其精度可可重复性的不确定性。高精度计量系统现在能够用来对夹具进行初始安装和服务。然后使用该系统有可能重新设定夹具元素使其精确到一个新的拓扑结构,以便于定位不同几何位置的组件,允许几次使用夹具。 本文提出了一种对于大规模柔性夹具及夹具初始定位和安装的通用的算法。计量辅助夹具安装的新概念被证明对复杂的设置和夹具的安装是有益的。当完全装配好时,夹具的稳定性可以通过慎重考虑和选择夹具几何位置上的关键点来予以保证。这种方法将 应用于大尺寸元件和产品的制造以及装配件,尤其是应用于航空航天和发电工业中。 G. et (, of 149 78 011 . he to of of is in of in be in as is as in It is of to be in to of to in in to of of of as be of a or of of In of of is of a in of as to of to in in of is by a of at of to in of of to be of in to be in be by in or of be In a in a as it of a be in to of is a of in 1. to a in as is to to of as as to of as as 2 of to of it is to to At is of is or to to or in 2. of of to to in If in is to so a of of 3, 4. is or to J. 50 to or of to is a of it is to a as on of In of a s if in to be of in of a 5. 6 to of on In a be by : of ) to is be in of in to of a of or a of or a of as ). he of is as as It is to on a of be to be In of at in a is it is to in a to be a of in to as be of of of in on of in of on a of to be is to be at in to of of D of on of or be in to of of a of of of in a In to of as it is to in of to in of ) as is 51in in as of of of to of in : ) a of in of up to be to of of of or to as be of to of a of of 7. of a of be in be to or be a MR or in a of to be of be if be In be a of of to 8. is of or of a In it if a of a of in of in to be on of 9. of a or be no or or a of a of of in of of In as as be In to of a to to of of of is a . 52 of to is as it is in in of by a to of : of MR 9 9 9 9 9 9 9 3 he to be in in of in be a be in to of by on of an in of a m x 4m is in a is of is in or it is a of an a a on a to of at be or to in to In an as is of of of be in of of of is to to is In of mm at of of 1. in . of . of or in . of 5. of . of in on . of on 8. of 9. of 0. in of on to of to in of 53in of be : A ow in to he 1. of of . of . of on . of on is of is a of it in as as or of as of of of in in of of In it is of in of a of to in a of is of is : . 54 In it be to or a to of on dG. et (, of 49 78 011 . he to of of is in of in be in as is as in It is of to be in to of to in in to of of of as be of a or of of In of of is of a in of as to of to in in of is by a of at of to in of of to be of in to be in be by in or of be In a in a as it of a be in to of is a of in 1. to a in as is to to of as as to of as as 2 of to of it is to to At is of is or to to or in 2. of of to to in If in is to so a of of 3, 4. is or to 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 河北农业大学现代科技学院 机械制造工艺学课程设计 题目: 前刹车调整臂外壳的机械加工工艺规程制订及 钻孔专用机床夹具设计 学 部: 工程技术学部 专业班级: 学 号: 学生姓名: 指导教师: 弋景刚、姜海勇、杨淑华、王伟、孔德刚 教师职称: 教授、副教授、讲师、讲师、助教 二零一六年七月十五日 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 1 目 录 一、绪论 . 1 (一)设计的课题 . 1 (二)课题的意义和目的 . 1 (三)课题研究范围 . 1 (四)国内外的发展概况 . 1 (五)设计课题的指导思想 . 2 (六)本课题应解决的主要问题 . 3 二、 工艺规程设计 . 3 (一)零件的作用 . 3 (二)零件的工艺分析 . 3 (三)前刹车调整臂外壳的选材 . 3 (四)基面的选择 . 4 (五)制订工艺路线 . 5 三、机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 7 四、确定切削用量及基本工时 . 12 五、钻孔夹具设计 . 22 (一) 设计要求 . 22 (二)定位基准的选择 . 22 (三)切削力及夹紧力的计算 . 22 (四)定位误差的分析 . 23 (五)钻套、衬套、钻模板设计与选用 . 25 2 (六)夹具设计及操作的简要说明 . 27 六 、总结 . 28 七 、参考文献 . 29 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 3 4 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 1 一、绪论 (一) 设计的课题 前刹 车调整臂外壳的工艺过程及工装设计 (二) 课题的意义和目的 随着各行各业的迅速发展,数控机床在生产中的地位越来越重要,其设备要求不断提高和改进。通过合理的科学设计和改造解决机械制造中结构复杂、精密、批量大、多变零件的加工问题,以便能稳定产品的加工质量,大幅度地提高生产效率。它被广泛应用到各个领域。 (三) 课题研究范围 课题的研究范围包括:技术要求,工艺分析。给课题设计专门的夹具,提高课题的生产效率, 尽 可能的减少零件的成本,提高经济效率。 (四) 国内外的发展概况 数控机床是综合应用微电子,计算机自动控制,自动检 测等先进技术的新型机床。它适宜加工小批量,高精度,形状复杂,生产周期要求短的零件,具有高柔性,高精度,高效率等特点。随着现代工业的飞速发展,社会生产力取得了巨大的发展,要求制造技术向自动化及精密化前进,普通机床已越来越不能满足现代加工工艺及提高生产率的要求。数控机床成为机械工业重要的基础装备,其水平和拥有量已经成为衡量国家制造能力和综合国力强盛的重要标志之一,数控机床的发展态势相当不错。目前我国数控机床的数量和品种,尚不能完全满足国内市场需求。我国目前机床总量 380余万台,而其中数控机床总数只有 ,即我国机床数控化率不到 3%。近 10年来,我国数控机床年产量约为 产值约为18亿元。机床的年产量数控化率为 6%。我过机床年龄 10年以上的占 60%以上, 10年以下的机床中,自动 /半自动机床不到 20%, 国和日本自动和半自动机床占 60%以上)。自 2000年以来,我国数控机床年产量以平均 37%的速度增长, 2003年国产数控金属切屑机床年产量达到 36000多台。但是,由于进口机床的大量涌入,国产金属切屑数控机床在国内市场的占有率却明显下降。 2003年,我 国国内机床总消费为 中进口机床 经连续 3年成为世界最大的机床进口国。要是我们能改进自己的机床的技术含量,发展数控机床改造,可见节省不小的一笔消费,所以我国的数控机床的市场前景很乐观。面临着前所未有的发展机遇。 2 首先,世界制造业开始向中国转移,中国已经成为吸引外资最多的国家。据有关报道,截至 2004年 10月底,全国累计引进外资合同金额 101亿美元,实际使用外资 5553亿美元,机床行业三资企业已有 300多家,约占全行业企业总数的 14%。 2004年,中国外贸总额可达 11000亿美元 ,在全球贸易座次排定中直超日本,成为仅次于美国、德国的全球第三贸易国,其中机电产品进出口可望达 6000亿美元。前年 111月, 金属加工机床出口 其次,国内金属加工机床市场需求持续高速增长。由于受固定资产投资连续几年快速上升的拉动,国内机电装备市场需求持续以 30%左右的速度增长,振兴装备制造业带动了机床市场需求 30%以上的增长。我国汽车工业、高新技术产业、国防军工、民营企业成为机床的需求大户。中西部开发、东北等老工业基地振兴、东南沿海的快速发展,为机床工业打开新的市场。自 2002年以来,我国已经成为世界第一机床消费大国。 第三,经济全球化为我国机床工业发展提供了国际合作、引进技术、资源重组的机遇。当前,我国有实力的机床集团已走出国门,进入世界机床产业舞台。大连、沈阳、秦川、上海等机床集团已经兼并收购了 7家美国、德国世界一流的机床企业,壮大了中国机床工业的实力。 第四,中国机床工业经过多年发展,特别是近几年快速发展,已经积累了一定的产业和技术基础。目前,机床行业重点企业大都生产任务超负荷,一线工人继续上班,甚至节假日加班,有的企业用户订货合同已远远超过生产能力,我国机床行业的 供销形势反映了加快发展的紧迫性。 目前数控机床改造具有广阔的市场。此项技术在国外已经发展成一个新兴的工业部门,早在 60年代已经开始迅速发展,并有专门企业经营等工业化国家的经验看,机床的数控改造是必要的,迫切的,用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场,已形成了机床和生产线数控改造的新行业。此类改造机床所占比例还不小,如日本的大企业中有 26%的机床经过数控改造,中小企业则是 74%。在美国有许多数控专业化公司为世界各地提供数控改造业务。 (五) 设计课题的指导思想 同一零件有不同的结构形状,不同的结构性质可采用不 同的加工方法,形成不同的生产率,不同的生产成本。零件的结构与工艺有着密切的关系,零件结构工艺性是在保证使用要求的前提下,是否能以较高的生产率,最低的成本,方便地制造出来的特性。以减少加工劳动量,简化工艺装备,降低成本为先。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 3 (六) 本课题应解决的主要问题 应解决的主要问题有:分析分离爪的加工工艺,用数控机床加工分离爪的程序编制,专用夹具的设计 二、 工艺规程设计 (一)零件的作用 题目所给定的零件是解放牌汽车前刹车调整臂外壳 , (二)零件的工艺分析 前刹车臂调整外壳共有 3 组加工表面 ,它们之间有一定的位置要求 1. 以 心孔为中心的加工 这一组加工表面包括 : (1)两个 65孔及其周围平面 ,2 个表面之间的垂直距离32(2) 这一组加工表面还有 5 个 ,其中 4 个孔分别相距在 上以 90相距分开 ,1 孔位于 中心正上方 66 . (3) 30 两圆表面垂直距离 ,左边距 心孔 47 边距 心孔 372. 以 为中心孔的加工 这一组加工表面包括 : 孔 , 13 倒角 (1) 孔的尺寸公差 +(2) 以 为中心直径 13 的圆 ,深度 3. 以 30 右圆表面为基准的加工 这组加工包括 11 倒角 ,纹孔 (1) 以 30 右圆表面为基准向左偏移 70钻一个 螺纹孔与 通孔相通 . (2) 以 中心基准做 11 深度 倒角 . 由以上分析可知 ,对于这三组加工而言 ,可以先加工其中一组 ,然后借助于专用夹具加工另外两组 ,并且保证它们之间的位置精度要求 . (三) 前刹车调整臂外壳的选材 (一 ) 确定毛坯的制造形式 4 零件材料为 行驶、刹车 减速等 ,零件在工作过程中则经常承受交变载荷及冲击性载荷 ,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 件 ,生产数量少 ,故可采用摸缎成型 提高加工精度 . 1)零件的使用性能是机械零件,构件等在正常情况下材料应具备的性能。它包括力学性能和物理化学性能等,对一般机械零件,构件工具来说,则主要考虑力学性能。而力学性能一般是在分析零件工作条件和失效形式的基础上提出来的。 2)材料的工艺性能是指在一定条件下将材料加工成优质零件或毛坯的难易程度,它将直接影响零件的质量、生产率 和成本。绝大多数零件的毛坯要经过切削加工过程。因此,材料的切削加工性直接影响零件的质量和加工成本。硬度在 170230围内的材料具有良好的切削加工性。为此,可通过热处理调整硬度,以改善切削加工性。 3)材料的经济性,在保证零件使用性能的前提下,应尽量选用价格低廉、加工费用低、资源丰富、质量稳定、购买容易、运输方便、品种规格少、便于采购和管理的材料。 (四) 基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一 可以使加工质量得到保证 ,生产率提高 . (1) 粗基准的选择 . 于一般的零件而言 ,以外面作为粗基准是完全合理的 必须以 为基准才可起到工序集中 ,基准统一 . (2) 精基准的选择 . 主要应该考虑基准重合的问题 应该进行尺寸换算 ,这在以后还要专门计算 ,此处不再重复 . 工序集中和分散 工序集中是零件的加工工步内容集中在少数工序内完成,整个工艺路线中工序数较少。工序分散是零件的加工工步内容分散在各个工序内完成,整个工艺路线中工序数较多。本零件的工艺简单,所以选择工序分散的原则。 定位基准的选择是工艺规程制定中的一项十分重要的任务,它直接影响到各表面 加工顺序的先后,影响到工序数目的多少,夹具的结构及零件的精度是否易于保证等问题。 1) 粗基准的选择 采用怎样的毛坯表面来用作定位基准,会影响到各加工表面的加工余量的分配,影响到加工表面与不加工表面间位置关系。 因此粗基准的选择是: 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 5 所有端面的加工:现选取有 用一个 41外轮廓作主要定位面,以消除 个自由度,再用紧固螺钉,顶住底面,挡销,定住底面,用以消除 到完全定位。 5 个小孔的加工 : 现选取有个 基准,利用一个V 形块支承这个 外轮廓作主要定位面,以消除 个自由度,再用四个紧固螺钉,顶住支承肋的四面,用以消除 到完全定位。 2) 精基准的选择 主要应该考虑基准重合问题。当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算,此零件不使用。 (五) 制订工艺路线 制订工艺路线的出发点 ,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 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尺寸精度和位置精度 还应当考 虑经济效果 ,以便使生产成本尽量下降 . 工序:铣左侧端面 (以 62 12 工序:扩,镗 62 (以左侧端面为定位基准) 工序:粗铣,精铣上下端面 (以左侧端面和 62 工序:钻 12 工序:铣 30工序:钻,扩 , 13 16,钻 孔 工序:修整 工序:粗铣,精铣键槽 工序:攻 孔 工 序:检查。 工序 :粗铣,精铣 62, 12 工序:钻,扩,精扩 62 12 工序:钻 6 工序:粗铣 3 工序:钻,扩 , 13 16。 工序:修整 工序:钳工去毛刺,倒角。 工序:钻 工序:粗铣,精铣 26+槽。 工序:攻 孔 工序 查。 方 案一以 62以左侧端面为精基准加工 62以 62择这种基准定位方式考虑的是互为基准的原则 这种加工方法容易保证加工表面之间的位置精度,但是由于左侧端面面积小,铸造时可能也会存在缺陷,造成支撑面积不够,工件定位不稳,夹紧不可靠等问题。因此我们废除了这个方案。方案二基本是合理的,基准的选择和加工顺序也基本能达到生产的要求,但也有些地方要改正。如工序加工以 62符合粗基准一般不重复使用的原则, 因此端面的粗,精铣应分开,以保证端面和其它表面之间的位置要求。工序将加工两个孔的工位分开,分别成为一个工序,对设备要求就会降低而且生产效率也会提高。 经过以上的分析和讨论确定的最优方案为: 工序:粗铣 62 12 62 12用 工序:钻,扩,精扩 62; 以 62的外轮廓和端面为基准。以端面为主要定位基准,限制三个自由度 X, Y, Z,有以 62外轮廓为定位基准,限制两个自由度 X, Y,加上用 合夹紧 12Z,从而实现完全定位。选用 工序: 钻,扩,精扩 12和钻 以 62 工序: 半精铣上下两端面。 以 62 12孔和端面(一面两销)为基准。以 62销和大支撑端面组合,定位以大支撑端面为主,限制三个自由度 X, Y, Z。短销限制两个自由度 X, Y,而挡销装在 12纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 7 Z,达到完全定位。选用 床。 工序:铣左右两个端面 。以 62 12证两端面的对称度,选用 工序:钻,扩,精扩通孔 136锥螺纹 底孔。 以 62 12面两销)为基准,选用 工序: 修整 以 13面磨床。 工序:钳工去毛刺,倒角。 工序:钻 以右端面和 62用 式钻床及专用夹具加工。 工序:粗铣,精铣 26+槽。 以 62 12用 工序 孔。 工序 X:检查。 三、机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “前刹车调整臂外壳”的零件材料为 度小于 150产类型为大批量生产,采用金属型浇铸方法铸造该毛坯。 根据上述原始资料和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 加工 62个孔的上下两个端面。 加工余量的计算长度为 面粗糙度要求为 ( 1) 械加工余量手册表 4铸件尺寸公差等级为加工余量等级为 F 级,公差等级为 62的外端面加工余量为 Z 2铸件尺 寸公差等级为 照机械加工余量手册表 4加工余量等级为 F 级,公差等级为 0. 180. 0612 的外端面单边加工余量为 Z=2 ()铣削余量:半精铣单边余量查金属切削手册 Z= 8 Z=差即为零件公差 粗铣余量:粗铣的单边公称余量为 Z= 粗铣公差:现规定本工序的精度等级为 面)和 面)。 由于本设计规定的零件为大批量生产应该采用调整加工,因此在计算最大,最小加工余量时,应调整加工方式予以确定。 62 12孔的外端面加工余量工序间余量和公差分布如下: 12 孔外端面工序间尺寸公差分布图(图1 )精铣粗铣购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 9 孔外端面工序间尺寸公差分 布 图 ( 图 2 )粗铣精铣由图1 可知 12的部分: 毛坯名义尺寸为: 12 2 2 16坯最大尺寸为 1 2 1 7 坯最小尺寸为 1 2 1 4 铣后最大尺寸: 12 2 13铣后最小尺寸: 0 . 2 71 3 2 1 2 . 7 32 半精铣后尺寸为 图 2 可知 62台阶端面部分: 毛坯名义尺寸: 3 2 2 2 3 6 毛坯 最大尺寸: 1 . 83 6 2 3 7 . 82 毛坯最小尺寸: 1 . 83 6 2 3 4 . 22 粗铣后最大尺寸: 32+2 33铣后最小尺寸: 0 . 3 93 3 2 3 2 . 6 12 10 半精铣后尺寸为 最后将上述计算的工序间尺寸和公差整理成下表: 工序 加工尺寸及公差 62外 端面 12外端面 毛坯 粗铣 半精铣 毛坯 粗铣 半精铣 加工前尺寸 最大 3 3 最小 工后尺寸 最大 3 32 3 12 最小 工 余 量 (单边) ( 2 最大 小 工公差(单边) ( 该“前刹车调整臂外壳”零件的铸件毛坯图见后面附图 3。 2 62。 62公差虽无标出,而由表面粗糙度为 考虑其精度等级为 其尺 寸为 。毛坯中 62铸出,由金属型铸造铸件。查简明机械加工工艺手册(简称工艺手册)可知该铸件精度界于 机械加工余量与公差手册表 10铸件机械加工余量为 2Z=定工序尺寸及余量为: 扩钻孔: 60 2Z 60623孔: 2Z 扩孔: 2Z . 12。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 11 12不铸出,毛坯为实心。精度等级界于 间,参照机械加工余量与公差手册表 4定工序尺寸及余量为: 钻孔: 孔: 2Z 扩孔: Z . 13通孔的端面 . 由两端面的表面粗糙度为 25,设其精度等级为 机械加工余量与公差手册表 5,两通孔端面的单边加工 余量为 Z=1此铣削余量2Z=2次铣削 即可满足要求。 5. , 13和 16。 毛坯为实心,通孔 , 13不铸出,精度等级介于 照机械加工余量与公差手册表 4定工序尺寸和余量为: 钻孔: 13钻孔: 2Z=扩: Z 孔: 12钻孔: 2Z=扩: 2Z 孔 15钻孔: 2Z 扩: 2Z 426 。 426 的精度等级介于 间,查机械加工余量与公差手册表 4键槽宽加工余量为 2Z 12 ( 1)精铣余量:单边 差为 . ( 2)粗铣余量: 2Z 四、确定切削用量及基本工时 工序:粗铣 62 12孔的两个端面,保证尺寸 加工条件:毛坯材料是 度小于 150350b . 铣床: 立式铣床。 刀具 :采用 高速钢镶齿三面刃铣刀。 查金属切削手册表 9进给量2f 。铣削深度 t 金属切削手册表 9切削速度 V=45m/刀外径 225数 Z=20,一次铣削即可达到尺寸要求。 则铣刀每分钟转速: 1 0 0 0 1 0 0 0 * 4 5225 6 3 . 7 ( / m i n )vs 现采用 立式铣床,根据机械制造工艺设计手册附表 46 0 / m ,则实际切削速度为 6 0 2 2 5 4 2 . 4 ( / m i n )1 0 0 0 1 0 0 0 工作台每分钟进给量2 0 . 0 8 2 0 6 0 9 6 ( / m i n )f z n m m 由附表 4: 1 0 0 / m i m m切削工时:因为铣刀的行程为12 1 0 0 1 6 4 1 1 5 7l l l m m ,所为机动切削工时 121 157 m i n 1 . 5 7 m i l lt f ,由于铣削两个端面故 12 3 . 1 4 m i 工序:钻,扩,精扩 2出,根据有关资料介绍,利用钻头进行扩钻时,其进给量与切削量与切 速度与钻同样尺寸的实心孔时的关系为:进给量: f( 削速度: V= 11( )0利用 60钻头对铸件孔进行扩钻。因加工本孔时属于低刚度零件,故购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 13 进给量要乘以系数 据机械制造工艺设计手册 (简称设计手册 )表 3得 r,取 r,由设计手册表 3得 s 42m 则 f( r) V 1123( )21 14( m . 根据设计手册附表 4 f r,根据机床说 明书取64r 实际切削速度为: 6 0 6 4 1 2 . 1 ( / m i n )1 0 0 0 1 0 0 0 切削工时: L 3232 0 . 4 6 ( m i n )6 4 * 1 . 0 9lt n w f 套式扩孔钻来加工 。 查简明机械加工工艺手册(简称工艺手册)表 11 15 得: f( 切削用量简明手册表 2 r,取 2.0 r,故 f 据设计手册附表 4 f r。由上步骤知 V 21 14 根据机床说明书取主轴转速 n 122r 实际转速为: 2 3 . 6 / m i 切削工时: l 32l 3l 3 2 3 3 3 8 0 . 0 6 5 m i 2 4 . 8m ft n . 同步骤 2 取 f r,取 n 172r 转速为 3 3 . 5 ( / m i n )1000切削工时:12 38 0 . 0 4 6 ( m i n )1 7 2 4 . 8m l l lt 工序:钻,扩,精扩 。 14 不铸出。 1。 进给量:查设计手册表 3 f r,查设计手册表4床说明书,取 f r 切削速度:由设计手册表 3得 V=s 42m 以 1 0 0 0 1 0 0 0 4 21 2 1 6 / m i 根据机床说明书表 41200r 实际切削速度为 1 1 1 2 0 0 4 1 . 4 ( / m i n )1 0 0 0 1 0 0 0 切削工时: l 12 12l+l 4 t12wl l 12 0 . 0 7 ( m i n )1 2 0 0 0 . 2 查设计手册表 4f r。由上工序步骤 2知, = 4 2 m /m 11( )2321 14m/ V=18m/ 1 0 0 0 1 0 0 0 1 8 4 8 4 ( / m i n )1 1 . 8 5 12m l + l + l 1 2 3 3t = 0 . 1 9 ( m i n )4 8 4 0 . 2612 根据机床说明书取 f r, n 484r V 1 8 . 2 ( / m i n )1000m 12 l + l 1 2 3 3t = 0 . 1 9 ( m i n )4 8 4 0 . 2 4 钻 5 4。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 15 同本工序步骤 1 取进给量 f r, n 1200r V 12m l + l + l 1 2 3 3t = 5 0 . 8 ( m i n )1 2 0 0 0 . 2 5 扩钻 5 查工艺手 册表 11 f( V= 11( )23据机床说明书 r, V 42m f r), V 21 14( m , 取 f r,取 n 1200r 实际切削速度1000 21 l + l + l 38t = 0 . 1 0 6 ( m i n )0 . 3 1 2 0 0 5t 工序:半精铣 62 12孔的两个端面,保证尺寸 1) 切削深度:半精铣的的单边切削余量等于切削深度为 t 次走刀即可满足要求。 ( 2) 进给量:查金属切削手册表 9进给量2f ,查金属切削手册表 9削速度推 荐范围得 42 / m ,取铣刀外径为00数 Z=14,则每分钟转速 1 0 0 0 1 0 0 0 4 2 1 3 3 . 8 ( / m i n )100s w 根据 立式铣床说明书,取 1 5 0 / m 实际切削速度 4 7 . 1 ( / m i n )1000工作台每分钟进给量m z wf f 14 150 210( 查设计手 册附表 4200 3) 切削工时: 1572 2 1 . 5 7 ( m i n )200 工序:铣左右两端面 16 ( 1) 切削深度:两端的单边切削深度 t 1用高速钢镶齿三面刃铣刀。 ( 2) 进给量和切削速度:查金属切削手册表 9进给量2f 。查金属切削手册表 3 30 取铣削速度 V 18m 查金属切削手册表 9 7 取32Z 8,则 1 0 0 0 1 0 0 0 1 8 1 7 9 )32s w 根据 卧式铣床说明书取190r 实际切削速度1000 1 0 0 0 1 8 1 9 m 作台每分钟进给量8 190 152( 查设计
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本文标题:前刹车调整臂外壳的机械加工工艺规程制订及钻孔专用机床夹具设计(全套含CAD图纸)
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