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钢板弹簧支架工艺与夹具设计-四爪定心夹紧车夹具-卧式车床四角定心车床夹具设计(全套含CAD图纸)

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编号:9722924    类型:共享资源    大小:2.60MB    格式:ZIP    上传时间:2018-03-23 上传人:机****料 IP属地:河南
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资源描述:


内容简介:
摘要本设计是基于钢板弹簧支架零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。钢板弹簧支架零件的主要加工表面是外圆及孔系。一般来说,保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此,本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。主要加工工序安排是先以孔系定位加工出平面,在后续工序中除个别工序外均用顶平面和工艺孔定位加工其他孔系与平面。夹具选用专用夹具,夹紧方式多选用手动夹紧,夹紧可靠,机构可以不必自锁。因此生产效率较高。适用于大批量、流水线上加工。能够满足设计要求。关键词钢板弹簧支架类零件;工艺;夹具;ABSTRACTTHEDESIGNISBASEDONTHEBODYPARTSOFTHEPROCESSINGORDEROFTHEPROCESSESANDSOMESPECIALFIXTUREDESIGNBODYPARTSOFTHEMAINPLANEOFTHESURFACEANDPORESYSTEMINGENERAL,THEPLANEGUARANTEEPROCESSINGPRECISIONTHANTHATOFHOLESMACHININGPRECISIONEASYTHEREFORE,THISDESIGNFOLLOWSTHESURFACEAFTERTHEFIRSTHOLEPRINCIPLEPLANEWITHHOLESANDTHEPROCESSINGCLEARLYDIVIDEDINTOROUGHINGANDFINISHINGSTAGESOFHOLESTOENSUREMACHININGACCURACYDATUMSELECTIONBOXINPUTSHAFTANDTHEOUTPUTSHAFTOFTHESUPPORTINGHOLEASAROUGHBENCHMARK,WITHTOPWITHTWOHOLESASAPRECISIONTECHNOLOGYREFERENCEMAINPROCESSESARRANGEMENTSTOSUPPORTHOLESFORPOSITIONINGANDPROCESSINGTHETOPPLANE,ANDTHENTHETOPPLANEANDTHESUPPORTINGHOLELOCATIONHOLEPROCESSINGTECHNOLOGYINADDITIONTOTHEFOLLOWUPPROCESSESINDIVIDUALPROCESSESAREMADEOFTHETOPPLANEANDTECHNOLOGICALHOLELOCATIONHOLEANDPLANEPROCESSINGSUPPORTEDHOLEPROCESSINGUSINGTHEMETHODOFCOORDINATEBORINGTHEWHOLEPROCESSOFPROCESSINGMACHINECOMBINATIONSWERESELECTEDSELECTIONOFSPECIALFIXTUREFIXTURE,CLAMPINGMEANSMORECHOICEOFPNEUMATICCLAMPING,CLAMPINGRELIABLE,INSTITUTIONSCANNOTBELOCKED,SOTHEPRODUCTIONEFFICIENCYISHIGH,SUITABLEFORLARGEBATCH,LINEPROCESSING,CANMEETTHEDESIGNREQUIREMENTSKEYWORDSANGLEGEARSEATPARTSFIXTURE目录摘要IIABSTRACTIII第1章绪论111夹具简介112夹具的发展趋势113本次设计的内容214机床夹具的功能2第2章加工工艺规程设计421零件的分析4211零件的作用4212零件的工艺分析422钢板弹簧支架加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施5221孔和平面的加工顺序5222加工方案选择523钢板弹簧支架加工定位基准的选择6231粗基准的选择6232精基准的选择624钢板弹簧支架加工主要工序安排725机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定926选择加工设备及刀、量具927确定切削用量及基本工时(机动时间)10第3章加工钢板弹簧支架车床夹具设计2231车床夹具设计要求说明2232车床夹具的设计要点22423切削力及夹紧力的计算24433定位机构2634夹紧机构2635零件的车床夹具的加工误差分析2636确定夹具体结构尺寸和总体结构2737零件的车床专用夹具简单使用说明29结论30参考文献31致谢33I课程设计课题钢板弹簧支架工艺与夹具设计专题专业机械制造及自动化学生姓名班级学号指导教师完成时间II摘要本设计是基于钢板弹簧支架零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。钢板弹簧支架零件的主要加工表面是外圆及孔系。一般来说,保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此,本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。主要加工工序安排是先以孔系定位加工出平面,在后续工序中除个别工序外均用顶平面和工艺孔定位加工其他孔系与平面。夹具选用专用夹具,夹紧方式多选用手动夹紧,夹紧可靠,机构可以不必自锁。因此生产效率较高。适用于大批量、流水线上加工。能够满足设计要求。关键词钢板弹簧支架类零件;工艺;夹具;IIIABSTRACTTHEDESIGNISBASEDONTHEBODYPARTSOFTHEPROCESSINGORDEROFTHEPROCESSESANDSOMESPECIALFIXTUREDESIGNBODYPARTSOFTHEMAINPLANEOFTHESURFACEANDPORESYSTEMINGENERAL,THEPLANEGUARANTEEPROCESSINGPRECISIONTHANTHATOFHOLESMACHININGPRECISIONEASYTHEREFORE,THISDESIGNFOLLOWSTHESURFACEAFTERTHEFIRSTHOLEPRINCIPLEPLANEWITHHOLESANDTHEPROCESSINGCLEARLYDIVIDEDINTOROUGHINGANDFINISHINGSTAGESOFHOLESTOENSUREMACHININGACCURACYDATUMSELECTIONBOXINPUTSHAFTANDTHEOUTPUTSHAFTOFTHESUPPORTINGHOLEASAROUGHBENCHMARK,WITHTOPWITHTWOHOLESASAPRECISIONTECHNOLOGYREFERENCEMAINPROCESSESARRANGEMENTSTOSUPPORTHOLESFORPOSITIONINGANDPROCESSINGTHETOPPLANE,ANDTHENTHETOPPLANEANDTHESUPPORTINGHOLELOCATIONHOLEPROCESSINGTECHNOLOGYINADDITIONTOTHEFOLLOWUPPROCESSESINDIVIDUALPROCESSESAREMADEOFTHETOPPLANEANDTECHNOLOGICALHOLELOCATIONHOLEANDPLANEPROCESSINGSUPPORTEDHOLEPROCESSINGUSINGTHEMETHODOFCOORDINATEBORINGTHEWHOLEPROCESSOFPROCESSINGMACHINECOMBINATIONSWERESELECTEDSELECTIONOFSPECIALFIXTUREFIXTURE,CLAMPINGMEANSMORECHOICEOFPNEUMATICCLAMPING,CLAMPINGRELIABLE,INSTITUTIONSCANNOTBELOCKED,SOTHEPRODUCTIONEFFICIENCYISHIGH,SUITABLEFORLARGEBATCH,LINEPROCESSING,CANMEETTHEDESIGNREQUIREMENTSKEYWORDSANGLEGEARSEATPARTSFIXTUREIV目录摘要IIABSTRACTIII第1章绪论111夹具简介112夹具的发展趋势113本次设计的内容214机床夹具的功能2第2章加工工艺规程设计421零件的分析4211零件的作用4212零件的工艺分析422钢板弹簧支架加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施5221孔和平面的加工顺序5222加工方案选择523钢板弹簧支架加工定位基准的选择6231粗基准的选择6232精基准的选择624钢板弹簧支架加工主要工序安排725机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定926选择加工设备及刀、量具927确定切削用量及基本工时(机动时间)10第3章加工钢板弹簧支架车床夹具设计2231车床夹具设计要求说明2232车床夹具的设计要点22423切削力及夹紧力的计算24V33定位机构2634夹紧机构2635零件的车床夹具的加工误差分析2636确定夹具体结构尺寸和总体结构2737零件的车床专用夹具简单使用说明29结论30参考文献31致谢331第1章绪论11夹具简介随着科学技术的发展,各料、新工艺和新技术不断涌现,机械制造工艺正向高质量、高生产率和低成本方向发展。电火花、电解、超声波、种新材激光、电子束和离子束加工等工艺的出现,已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴,可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的出现,提高了更新频繁的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展,大大推进了机械加工工艺的进步,使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。目前,数控机床的工艺功能已由加工循环控制、加工中心,发展到适应控制。加工循环控制虽可以实现每个加工工序的自动化,但不同的工序中刀具的更换及工件的重新装夹,仍须人工来完成。加工中心是一种高度自动化的多工序机床,能自动完成刀具的更换,工件的转位和定位,主轴和进给量的变换等,使工件在机床上只安装一次就能完成全部加工。因此,他可以显著缩短辅助时间,提高生产率,改善劳动条件,适应控制数控机床是一种具有“随机应变”功能的机床,他能在加工中,根据切削条件的变化,自动调整切削条件,是机床保持最佳状态下进行加工,因而有效提高加工效率,扩大品种,更好的保证了加工质量,并达到最大的经济效率。近年发展起来的以计算机为行动中心,完成加工、装卸、运输、管理的柔性制造系统,具有监视、诊断、修复、自动转位加工产品的功能,使多品种、中小批量生产实现了加工自动化,大大促进了自动化的进程,尤其是将计算机辅助设计与制造结合起来而形成的计算机集成制造系统,是加工自动化向智能化方向发展的又一关键性技术,并进一步朝着网络化、集成化和智能化的方向发展。12夹具的发展趋势工艺装备的设计、制造、使用和管理,体现着一个企业的工艺技术水平,夹具设计与制造又是制造环境中的生产准备周期时间和加工成本的重要因素,工装设计水平的高低,很大程度上反映出企业制造能力的高低。2夹具设计与制造是机电产品设计与制造的一项重要步骤,传统的夹具设计制造时需大量的工时消耗和金属材料的消耗。目前,基于特征参数化技术已在机电产品设计与制造的各个阶段得到广泛的应用,夹具设计也必须向标准化、系统化、参数化方向发展。而且,为了适应我国加入WTO后机电产品的创新能力和尽快机电产品设计制造的全程仿真,快速组合夹具的发展正是适应了这种要求。夹具是机械加工不可缺少的部件,在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下,夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。13本次设计的内容本设计主要是针对阀体工艺及钻孔夹具的设计。夹具设计是组合机床设计中的重要部分,夹具设计的合理与否,直接影响到被加工零件的加工精度等参数。在设计中,设计的主要思路是用工件以已加工端面为定位基准,夹具体的凸台和大端面孔为定位面,工件以气动夹紧,这样设计主要是为了解决了手动夹紧时夹紧力不一致、误差大、精度低、工人劳动强度大等缺点;气动夹紧采用空气作为动力源,资源丰富并且干净、清洁,对周围环境没有污染;不足是噪音比较大。具体的设计思路是首先确定工件的已加工端面定位方式,通过夹具体的凸台、内孔,再用气动装置将其夹紧,这样阀体的六个自由度全部限制,实现了零件的定位夹紧,然后确定零件的夹紧方式。在本次设计中采用的是手动夹紧方式;然后进行误差分析、夹紧力的计算,对夹具的主要零件进行结构设计。14机床夹具的功能在机床上用夹具装夹工件时,其主要功能是使工件定位和夹紧。1机床夹具的主要功能机床夹具的主要功能是装工件,使工件在夹具中定位和夹紧。(1)定位确定工件在夹具中占有正确位置的过程。定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件面接触或配合实现的。正确的定位可以保证工件加工的尺寸和位置精度要求。3(2)夹紧工件定位后将其固定,使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。由于工件在加工时,受到各种力的作用,若不将工件固定,则工件会松动、脱落。因此,夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。2机床夹具的特殊功能机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向。(1)对刀调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。如铣床夹具中的对刀块,它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。(2)导向如钻床夹具中的钻模板的钻套,能迅速地确定钻头的位置,并引导其进行钻削。导向元件制成模板形式,故钻床夹具常称为钻模。镗床夹具(镗模)也具有导向功能。4第2章加工工艺规程设计21零件的分析211零件的作用题目给出的零件是钢板弹簧支架。钢板弹簧支架的主要作用是装夹夹具作用,保证各能正常运行,并保证部件与其他部分正确安装。因此钢板弹簧支架零件的加工质量,不但直接影响的装配精度和运动精度,而且还会影响工作精度、使用性能和寿命。图1钢板弹簧支架212零件的工艺分析由钢板弹簧支架零件图可知。钢板弹簧支架是它的外表面上有2个平面需要进行加工。此外各表面上还需加工一系列孔。因此可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下5(1)以42外圆面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括42外圆面的加工;,其中表面粗糙度要求为。63RAM(2)其他各个孔的加工,29孔22钢板弹簧支架加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施由以上分析可知。该钢板弹簧支架零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说,保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此,对于钢板弹簧支架来说,加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度,处理好孔和平面之间的相互关系。由于的生产量很大。怎样满足生产率要求也是加工过程中的主要考虑因素。221孔和平面的加工顺序钢板弹簧支架类零件的加工应遵循先面后孔的原则即先加工钢板弹簧支架上的基准平面,以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。钢板弹簧支架的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大,用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固,因而容易保证孔的加工精度。其次,先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件,便于对刀及调整,也有利于保护刀具。钢板弹簧支架零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则,将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。222加工方案选择钢板弹簧支架孔系加工方案,应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外,也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下,应选择价格最底的机床。根据钢板弹簧支架零件图所示的钢板弹簧支架的精度要求和生产率要求,当前应选用在组合机床上用镗模法镗孔较为适宜。(1)用坐标法镗孔在现代生产中,不仅要求产品的生产率高,而且要求能够实现大批量、多品种6以及产品更新换代所需要的时间短等要求。镗模法由于镗模生产成本高,生产周期长,不大能适应这种要求,而坐标法镗孔却能适应这种要求。此外,在采用镗模法镗孔时,镗模板的加工也需要采用坐标法镗孔。用坐标法镗孔,需要将钢板弹簧支架孔系尺寸及公差换算成直角坐标系中的尺寸及公差,然后选用能够在直角坐标系中作精密运动的机床进行镗孔。在大批量生产中,钢板弹簧支架孔系加工一般都在组合镗床上采用镗模法进行加工。镗模夹具是按照工件孔系的加工要求设计制造的。当镗刀杆通过镗套的引导进行镗孔时,镗模的精度就直接保证了关键孔系的精度。23钢板弹簧支架加工定位基准的选择231粗基准的选择粗基准选择应当满足以下要求(1)保证各重要支承孔的加工余量均匀;(2)保证装入钢板弹簧支架的零件与箱壁有一定的间隙。为了满足上述要求,应选择的主要支承孔作为主要基准。即以钢板弹簧支架的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准。也就是以前后端面上距顶平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度,再以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基准面。因此,以后再用精基准定位加工主要支承孔时,孔加工余量一定是均匀的。由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。因此,孔的余量均匀也就间接保证了孔与箱壁的相对位置。232精基准的选择从保证钢板弹簧支架孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置。精基准的选择应能保证钢板弹簧支架在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从钢板弹簧支架零件图分析可知,它的顶平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大,适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度,如果使用典型的一面两孔定位方法,则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位7的要求。至于前后端面,虽然它是钢板弹簧支架的装配基准,但因为它与钢板弹簧支架的主要支承孔系垂直。如果用来作精基准加工孔系,在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难,所以不予采用。24钢板弹簧支架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。钢板弹簧支架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钢板弹簧支架加工完成为止,除了个别工序外,都要用作定位基准。因此,结合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。对于钢板弹簧支架,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0411苏打C908及02905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根据以上分析过程,现将钢板弹簧支架加工工艺路线确定如下工艺路线一10下料铸造毛坯20时效时效处理30车粗车42MM外圆及右端面40车半精车42MM外圆及右端面850镗粗镗孔29MM内孔60镗半精镗29MM内孔70镗精镗29MM内孔80钳工去毛刺90检验检验入库工艺路线二10下料铸造毛坯20时效时效处理30车粗车42MM外圆及右端面40镗粗镗孔29MM内孔50车半精车42MM外圆及右端面60镗半精镗29MM内孔70镗精镗29MM内孔80钳工去毛刺90检验检验入库以上加工方案大致看来合理,但通过仔细考虑,零件的技术要求及可能采取的加工手段之后,就会发现仍有问题,从提高效率和保证精度这两个前提下,发现该方案一比较合理。10下料铸造毛坯20时效时效处理30车粗车42MM外圆及右端面40车半精车42MM外圆及右端面50镗粗镗孔29MM内孔60镗半精镗29MM内孔70镗精镗29MM内孔980钳工去毛刺90检验检验入库25机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定1毛坯种类的选择零件机械加工的工序数量、材料消耗和劳动量等在很大程度上与毛坯的选择有关,因此,正确选择毛坯具有重要的技术和经济意义。根据该零件的材料为KTH30005、生产类型为批量生产、结构形状很复杂、尺寸大小中等大小、技术要求不高等因素,在此毛坯选择铸造成型。2确定毛坯的加工余量根据毛坯制造方法采用的铸造造型,查取机械制造工艺设计简明手册表225,“钢板弹簧支架”零件材料采用灰铸铁制造。材料为KTH30005,硬度HB为170241,生产类型为大批量生产,采用铸造毛坯。(1)面的加工余量。根据工序要求,结合面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下粗车参照机械加工工艺手册第1卷表3223。其余量值规定为,现取。表3227粗车平面时厚度偏差取。M437102M280精车参照机械加工工艺手册表2359,其余量值规定为。1差等级选用CT7。再查表239可得铸件尺寸公差为。626选择加工设备及刀、量具由于生产类型为大批量生产,所以所选设备宜以通用机床为主,辅以少量专用机车。起生产方式为以通用机床加专用夹具为主,辅以少量专用机床加工生产。工件在各机床上的装卸及各机床间的传递,由于工件质量较大,故需要辅助工具来完成。1027确定切削用量及基本工时(机动时间)工序30粗车42MM外圆及右端面已知工件材料KTH30005,铸造,有外皮,机床CA6140普通车床,工件用卡盘固定。所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表11,由于CA6140机床的中心高为200(表130),故选刀杆尺寸M,刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前HBM251654刀面,前角,后角,主偏角,副偏角,刃倾角0V06VK09VK01,刀尖圆弧半径。S0SR8确定切削深度PA由于单边余量为,可在一次走刀内完成M2确定进给量F根据切削加工简明实用手册可知表14刀杆尺寸为,工件直径400之间时,1625PAM410进给量0510FR按CA6140机床进给量(表429)在机械制造工艺设计手册可知07FRM确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求,故需进行校验根据表130,CA6140机床进给机构允许进给力3530。MAXFN根据表121,当强度在174207时,HBSP4F750RMRK时,径向进给力950。045RFN11切削时的修正系数为10,10,117(表1292),故实FFROFFKSFFKRFFK际进给力为95011115(12)F17N由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力,故所选可用。FRM70选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表19,车刀后刀面最大磨损量取为,车51刀寿命。TMIN60确定切削速度0V切削速度可根据公式计算,也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表111,当硬质合金刀加工硬度2002196YG的铸件,切削速度。HBSPAM4FR750VMIN3切削速度的修正系数为10,092,08,10,10(见TVKMVSVKTVKV表128),故TVV63(13)001849201IN120(14)NDC112748MR根据CA6140车床说明书选择1290NIR这时实际切削速度为CV(15)C10D01257MIN校验机床功率12切削时的功率可由表查出,也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表129,HBS160245PAM3F,切削速度时,RM750MIN50VCPKW71切削功率的修正系数073,09,故实际切削时间的功率为KRCPCR01712(16)C730根据表130,当时,机床主轴允许功率为,NMI125REPKW95CEP故所选切削用量可在C6201机床上进行,最后决定的切削用量为2,PAMFR70INRSR082VMIN0工序40半精车42MM外圆及右端面所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表11,由于C6140机床的中心高为200(表130),故选刀杆尺寸,MHBM2516刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面,前角,后540V角,主偏角,副偏角,刃倾角,刀尖圆弧半径06VK09VK01S0SR。M8确定切削深度PA由于单边余量为,可在一次走刀内完成,故M52P251确定进给量F根据切削加工简明实用手册可知表1413刀杆尺寸为,工件直径400之间时,M1625PAM410进给量0510FR按CA6140机床进给量(表429)在机械制造工艺设计手册可知07FRM确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求,故需进行校验根据表130,CA6140机床进给机构允许进给力3530。MAXFN根据表121,当强度在174207时,HBSP4F750RMRK时,径向进给力950。045RFN切削时的修正系数为10,10,117(表1292),故实FROFFKSFFKRFFK际进给力为95011115F17N由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力,故所选可用。FRM70选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表19,车刀后刀面最大磨损量取为,车51刀寿命。TMIN60确定切削速度0V切削速度可根据公式计算,也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表111,当硬质合金刀加工硬度20021915YT的铸件,切削速度。HBSPAM4FR750VMIN63切削速度的修正系数为10,092,08,10,10(见TVKMVSVKTVKV表128),故14TVVK63001849201(312)MIN48120NDVC10127IR(313)根据CA6140车床说明书选择1290NMIR这时实际切削速度为CV(3C10CD01257MIN14)校验机床功率切削时的功率可由表查出,也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表129,HBS160245PAM3F,切削速度时,RM750MIN50VCPKW71切削功率的修正系数073,09,故实际切削时间的功率为KRCPCRK01712C73K根据表130,当时,机床主轴允许功率为,故NMI125REPKW95CEP所选切削用量可在CA6140机床上进行,最后决定的切削用量为129,PAFR70NI125RSR08VMIN015工序50粗镗孔29MM内孔所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表11,由于C6140机床的中心高为200(表130),故选刀杆尺寸,MHBM2516刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面,前角,后540V角,主偏角,副偏角,刃倾角,刀尖圆弧半径06VK09VK01S0SR。M8确定切削深度PA由于单边余量为,可在一次走刀内完成,故M52P251确定进给量F根据切削加工简明实用手册可知表14刀杆尺寸为,工件直径400之间时,M1625PAM410进给量0510FR按CA6140机床进给量(表429)在机械制造工艺设计手册可知07FRM确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求,故需进行校验根据表130,CA6140机床进给机构允许进给力3530。MAXFN根据表121,当强度在174207时,HBSP4F750RMRK时,径向进给力950。045RFN切削时的修正系数为10,10,117(表1292),故实FROFFKSFFKRFFK际进给力为1695011115FF17N由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力,故所选可用。FRM70选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表19,车刀后刀面最大磨损量取为,车51刀寿命。TMIN60确定切削速度0V切削速度可根据公式计算,也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表111,当硬质合金刀加工硬度20021915YT的铸件,切削速度。HBSPAM4FR750VMIN63切削速度的修正系数为10,092,08,10,10(见TVKMVSVKTVKV表128),故TVV63001849201(312)MIN48120NDVC10127IR(313)根据CA6140车床说明书选择1290NMIR这时实际切削速度为CV(3C10CD01257MIN14)校验机床功率17切削时的功率可由表查出,也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表129,HBS160245PAM3F,切削速度时,RM750MIN50VCPKW71切削功率的修正系数073,09,故实际切削时间的功率为KRCPCRK01712C73K根据表130,当时,机床主轴允许功率为,故NMI125REPKW95CEP所选切削用量可在CA6140机床上进行,最后决定的切削用量为129,PAFR70NI125RSR08VMIN0MT4工序60半精镗29MM内孔已知加工材料为KTH30005,锻造件,有外皮,机床CA6140普通车床,工件用卡盘固定。所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表11,由于CA6140机床的中心高为200(表130),故选刀杆尺寸M,刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前HBM251654刀面,前角,后角,主偏角,副偏角,刃倾角0V06VK09VK01,刀尖圆弧半径。S0SR8确定切削深度PA由于单边余量为,可在一次走刀内完成,故M218(31)PAM2确定进给量F根据切削加工简明实用手册可知表14刀杆尺寸为,工件直径400之间时,M1625PAM410进给量0510FR按CA6140机床进给量(表429)在机械制造工艺设计手册可知07FRM确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求,故需进行校验根据表130,CA6140机床进给机构允许进给力3530。MAXFN根据表121,当强度在174207时,HBSP4F750RMRK时,径向进给力950。045RFN切削时的修正系数为10,10,117(表1292),故实FROFFKSFFKRFFK际进给力为95011115F17N(32)由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力,故所选可用。FRM70选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表19,车刀后刀面最大磨损量取为,车51刀寿命。TMIN60确定切削速度0V切削速度可根据公式计算,也可直接有表中查出。19根据切削用量简明使用手册表111,当硬质合金刀加工硬度2002196YG的锻造件,切削速度。HBSPAM4FR750VMIN3切削速度的修正系数为10,092,08,10,10(见TVKMVSVKTVKV表128),故TVV63001849201(33)MIN48120NDVC10127IR(34)根据CA6140车床说明书选择1290NMIR这时实际切削速度为CVC10CD01257MIN(35)校验机床功率切削时的功率可由表查出,也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表129,HBS160245PAM3F,切削速度时,RM750MIN50VCPKW71切削功率的修正系数073,09,故实际切削时间的功率为KRCPCR01712C7320(36)根据表130,当时,机床主轴允许功率为,NMI125REPKW95CEP故所选切削用量可在CA6140机床上进行,最后决定的切削用量为375,PAFR70NI125RSR08VMIN0倒角为了缩短辅助时间,取倒角时的主轴转速与钻孔相同SRN283换车刀手动进给。工序70精镗29MM内孔切削深度APAP1MM根据机械加工工艺手册表2476查得进给量05/FAMZ,查机械加工工艺手册表2482得切削速度3/MINV,机床主轴转速N1023458/I160VNRD,查机械加工工艺手册表3174取475/INNR实际切削速度V1600DNMS进给量FV052/9/FFAZ工作台每分进给量M1857INFVS被切削层长度L由毛坯尺寸可知深度为3MM,L3MM机动时间1JT0052MIN312S57321第3章加工钢板弹簧支架车床夹具设计31车床夹具设计要求说明因而车床夹具的主要特点是工件加工表面的中心线与机床主轴的回转轴线同轴。角铁式车床夹具在车床上加工壳体、支座、阀体、接头等零件的回转端面时,由于零件形状较复杂,难以装夹在通用卡盘上,因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状,故称其为角铁式车床夹具。花盘式车床夹具这类夹具的夹具体称花盘,上面开有若干个T形槽,安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件,可加工形状复杂工件的外圆和内孔。这类夹具不对称,要注意平衡。(2)安装在托板上的夹具。某些重型、畸形工件,常常将夹具安装在托板上。刀具则安装在车床主轴上做旋转运动,夹具做进给运动。由于后一类夹具应用很少,属于机床改装范畴。而生产中需自行设计的较多是安装在车床主轴上的专用夹具,所以零件在车床上加工用专用夹具。32车床夹具的设计要点(1)定位装置的设计特点和夹紧装置的设计要求当加工回转表面时,要求工件加工面的轴线与机床主轴轴线重合,夹具上定位装置的结构和布置必须保证这一点。当加工的表面与工序基准之间有尺寸联系或相互位置精度要求时,则应以夹具的回转轴线为基准来确定定位元件的位置。22工件的夹紧应可靠。由于加工时工件和夹具一起随主轴高速回转,故在加工过程中工件除受切削力矩的作用外,整个夹具还要受到重力和离心力的作用,转速越高离心力越大,这些力不仅降低夹紧力,同时会使主轴振动。因此,夹紧机构必须具有足够的夹紧力,自锁性能好,以防止工件在加工过程中移动或发生事故。对于角铁式夹具,夹紧力的施力方式要注意防止引起夹具变形。(2)夹具与机床主轴的连接车床夹具与机床主轴的连接精度对夹具的加工精度有一定的影响。因此,要求夹具的回转轴线与卧式车床主轴轴线应具有尽可能小的同轴度误差。心轴类车床夹具以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配合连接,用螺杆拉紧。有的心轴则以中心孔与车床前、后顶尖安装使用。根据径向尺寸的大小,其它专用夹具在机床主轴上的安装连接一般有两种方式1对于径向尺寸D140MM,或D23D的小型夹具,一般用锥柄安装在车床主轴的锥孔中,并用螺杆拉紧,如图1A所示。这种连接方式定心精度较高。2对于径向尺寸较大的夹具,一般用过渡盘与车床主轴轴颈连接。过渡盘与主轴配合处的形状取决于主轴前端的结构。图1B所示的过渡盘,其上有一个定位圆孔按H7/H6或H7/JS6与主轴轴颈相配合,并用螺纹和主轴连接。为防止停车和倒车时因惯性作用使两者松开,可用压板将过渡盘压在主轴上。专用夹具则以其定位止口按H7/H6或H7/JS6装配在过渡盘的凸缘上,用螺钉紧固。这种连接方式的定心精度受配合间隙的影响。为了提高定心精度,可按找正圆校正夹具与机床主轴的同轴度。对于车床主轴前端为圆锥体并有凸缘的结构,如图1C所示,过渡盘在其长锥面上配合定心,用活套在主轴上的螺母锁紧,由键传递扭矩。这种安装方式的定心23精度较高,但端面要求紧贴,制造上较困难。图1D所示是以主轴前端短锥面与过渡盘连接的方式。过渡盘推入主轴后,其端面与主轴端面只允许有00501MM的间隙,用螺钉均匀拧紧后,即可保证端面与锥面全部接触,以使定心准确、刚度好。图1车床夹具与机床主轴的连接过渡盘常作为车床附件备用,设计夹具时应按过渡盘凸缘确定专用夹具体的止口尺寸。过渡盘的材料通常为铸铁。各种车床主轴前端的结构尺寸,可查阅有关手册423切削力及夹紧力的计算刀具粗车切削力查现代机床夹具设计P104表,得车削切削力计算公式圆周分力FC902KP075径向分力FP2383KP090603轴向分力FF3326KP其中背吃刀量23MM304MM3524F每转进给量016MM3003MM35VC切削速度M/MIN60304035KP修正系数108163070所以切削29时的各切削力FC15668NFP28015NFF34164N精车切削力背吃刀量05MM3007MM35F每转进给量013MM3002MM35VC切削速度M/MIN38302035KP修正系数108163070所以切削29时的各切削力FC110545NFP25723NFF39796N车削夹紧力查机床夹具设计手册P70表36,查得工件以V形块和定位块定位时所需夹紧力计算公式WKSIN222式中WK实际所需夹紧力K安全系数弹簧夹头的半锥角U2工件与夹具支承面的摩擦系数则所需夹紧力WK399(N)25根据手册查得该夹紧力满足要求,故此夹具可以安全工作。33定位机构由零件图分析孔的加工要求,必须保证孔轴向和径向的加工尺寸,得出,夹具必须限制工件的六个自由度,才可以达到加工要求。先设计夹具模型如下卡爪板限制了X,Y,Z方向的移动自由度,锥套X,Y方向的转动自由度,支撑钉限制了Z方向的转动自由度。可见,定位方案选择合理。34夹紧机构选择工件的夹紧方案,夹紧方案的选择原则是夹得稳,夹得牢,夹得快。选择夹紧机构时,要合理确定夹紧力的三要素大小、方向、作用点。夹紧装置的基本要求如下1夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置;2夹紧力要适当,既要保证工件在加工过程中不移动、不转动、不震动,又不因夹紧力过大而使工件表面损伤、变形。3夹紧机构的操作应安全、方便、迅速、省力。4机构应尽量简单,制造、维修要方便。分析零件加工要素的性质,确定夹紧动力源类型为手动夹紧,夹紧装置为压板,压紧力来源为螺旋力。夹具的具体结构与参数见夹具装配图和零件图。35零件的车床夹具的加工误差分析工件在车床夹具上加工时,加工误差的大小受工件在夹具上的定位误差、夹D具误差、夹具在主轴上的安装误差和加工方法误差的影响。JAG如夹具图所示,在夹具上加工时,尺寸的加工误差的影响因素如下所述(1)定位误差D由于C面既是工序基准,又是定位基准,基准不重合误差为零。工件在夹具B上定位时,定位基准与限位基准是重合的,基准位移误差为零。因此,尺寸的定Y26位误差等于零。D(2)夹具误差J夹具误差为限位基面与轴线间的距离误差,以及限位基面相对安装基面C的平行度误差是001(3)安装误差A因为夹具和主轴是莫氏锥度配合,夹具的安装误差几乎可以忽略不计。(4)加工方法误差G如车床主轴上安装夹具基准与主轴回转轴线间的误差、主轴的径向跳动、车床溜板进给方向与主轴轴线的平行度或垂直度等。它的大小取决于机床的制造精度、夹具的悬伸长度和离心力的大小等因素。一般取/3005/30017MMGK零件的车床夹具总加工误差是2A2JDG062170精度储备238650CJ故此方案可行。36确定夹具体结构尺寸和总体结构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27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。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。2837零件的车床专用夹具简单使用说明图32夹具装配图(1)夹具的总体结构应力力求紧凑、轻便,悬臂尺寸要短,重心尽可能靠近主轴。(2)当工件和夹具上
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本文标题:钢板弹簧支架工艺与夹具设计-四爪定心夹紧车夹具-卧式车床四角定心车床夹具设计(全套含CAD图纸)
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