离合臂转轴工艺及钻8锥孔夹具设计【课程资料 含全套CAD图纸】

I 程设计 课 题： 离合臂转轴工艺及钻 8 锥孔夹具设计 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： 买文档送全套 流 14951605 买文档送 纸， 14951605 或 1304139763 摘 要 本设计是基于离合臂转轴零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。离合臂转轴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，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支承孔系定位加工出顶平面，再以平面与支承孔系定位加工出工艺孔。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。支承孔系的加工采用的是坐标法镗孔。整个加工过程均选用通用。夹具选用专用夹具，夹紧方式多选用气动夹紧，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： 离合臂转轴类零件；工艺；夹具； 买文档送全套 流 14951605 买文档送 纸， 14951605 或 1304139763 is is a of In of to of to of is to of In to of of is 买文档送全套 流 14951605 目 录 摘 要 一 章 机械加工工艺规程设计 1 件的分析 1 件的作用 1 合臂转轴加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 2 合臂转轴加工定位基准的选择 2 基准的选择 2 基准的选择 2 合臂转轴加工主要工序安排 3 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 4 坯种类的选择 5 择加工设备和工艺装备 6 床选用 6 择刀具 6 择量具 6 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 7 定切削用量及基本工时（机动时间） 8 间定额计算及生产安排 16 第 2 章 钻 8 锥孔夹具设计 18 究原始质料 18 位基准的选择 18 削力及夹紧力的计算 19 差分析与计算 20 、部件的设计与选用 21 位销选用 21 套、衬套、钻模板设计与选用 21 具设计及操作的简要说明 23 买文档送全套 流 14951605 总 结 24 参考文献 25 致 谢 26 江阴职业技术学院毕业设计 2 江阴职业技术学院毕业设计 3 1 第 一 章 机械加工工艺规程设计 件的分析 件的作用 题目给出的零件是离合臂转轴。离合臂转轴的主要作用是保证各安装孔之间的中心距及平行度，并保证部件正确安装。因此离合臂转轴零件的加工质量，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 零件图 件的工艺分析 由离合臂转轴零件图可知。离合臂转轴零件，它的外表面上有 2个平面需要进行加工。支承孔系在 2个端面上。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： （ 1）以左端面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：左端面的加工；孔加工其中左端面有表面粗糙度要求为 （ 2）以 右端面 为主要加工表面的加工面。这 一组加工表面包括： 右 端面的加工； 10的孔。 （ 3）以 14、 16轴线 为主要加工加工的外圆及台阶及端面。 2 合臂转轴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。该离合臂转轴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，对于离合臂转轴来说，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。 离合臂转轴类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即 先加工离合臂转轴上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。离合臂转轴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。 离合臂转轴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。 离合臂转轴孔系加工方案，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。 合臂转轴加工定位基准的选择 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）保证装入离合臂转轴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。即以离合臂转轴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。 基准的选择 从保证离合臂转轴孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证离合臂转轴在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从离合臂转轴零件图分析可知，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的要求。至于前后端面，虽然 3 它是离合臂转轴的装配基准，但因为它与离合臂转轴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。 合臂转轴加工主要工序安排 对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。离合臂转轴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离合臂转轴加工完成为止，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。对于离合臂转轴，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 c9080 的含 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 根据以上分析过程，现将离合臂转轴加工工艺路线确定如下： 工艺路线一： 1、铸造 2、时效处理 3、铣 10孔右侧 端面 4、铣 10孔左侧 端面 5、 钻、铰 10 孔 6、车 16外圆 及端面 7、车 14外圆 及台阶面 8、钻 8 锥孔 9、终检 10、清洗入库 4 工艺路线二： 1、铸造 2、时效处理 3、铣 10孔右侧 端面 4、铣 10孔左侧 端面 5、车 16外圆 及端面 6、车 14外圆 及台阶面 7、 钻、铰 10 孔 8、钻 8 锥孔 9、终检 10、清洗入库 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， 方案二把 钻孔 的加工改为调到后面，这样加工台阶轴的时候没有基准了，导致定 位不足。 以上工艺过程详见机械加工工艺过程综合卡片。综合选择方案一： 1、铸造 2、时效处理 3、铣 10孔右侧 端面 4、铣 10孔左侧 端面 5、 钻、铰 10 孔 6、车 16外圆 及端面 7、车 14外圆 及台阶面 8、钻 8 锥孔 9、终检 10、清洗入库 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “离合臂转轴”零件材料采用灰铸铁制造。材料为 度 170 241，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，顶面加工分粗、 精铣加工。各工步余量如下： 5 铣：参照机械加工工艺手册第 1 卷表 余量值规定为 现取 表 铣平面时厚度偏差取 。 （ 2）端面 孔 毛坯为实心，不冲孔。 （ 3）左右端面加工余量。 根据工艺要求，前后端面分为铣加工。 （ 4） 孔加工余量 毛坯为实心，不冲孔。 坯种类 的选择 零件材料为 200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。 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 产类型为批量生产、结构形状不是很复杂、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。 工件右端面机加工余量 2 工件左端面机加工余量 2 绘制毛坯图 详见附图：毛坯图 6 择加工设备和工艺装备 床选用 工序的工步数不多，成批量生产，故选用立式铣床就能满足要求。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 考根据机械制造设计工工艺简明手册表 。 用 车 14 、 16 外圆及台阶，选用 床 择刀具 一般选用硬质合金车刀。加工刀具选用 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 ( 考机械加工工艺手册（主编 孟少农），第二卷表 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。 7 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “连接座” 零件材料为 机械加工工艺手册（以后简称工艺手册），表 种铸铁的性能比较，灰铸铁的硬度 43 269，表 铸铁的物理性能， 3，计算零件毛坯的重量约为 2 表 1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 2000 中型 （零件重1002000 轻型 （零件重120250 、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。 定切削用量及基本工时（机动时间） 工序 1：无切削加工，无需计算 工序 2：无切削加工，无需计算 工序 3： 铣 10孔右侧 端面 机床：铣床 具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀），材料： 15 100D ，齿数 5Z ，此为粗齿铣刀。 因其单边余量： Z=2 以铣削深度 2pa 齿进给量 根据参考文献 3表 73，取 0 /fa m m Z ：根据参考文献 3表 81，取铣削速度 V m s 每齿进给量 根据参考文献 3表 73，取 f /根据参考文献 3表 81，取铣削速度 V m s 机床主轴转速 n ： 1 0 0 0 1 0 0 0 2 . 4 7 6 0 4 7 1 . 9 7 / m i 1 4 1 0 0 按照参考文献 3表 74，取 475 / m 实际铣削速度 v ： 9 3 . 1 4 1 0 0 4 7 5 2 . 4 9 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0m s 进给量 0 . 1 8 5 4 7 5 / 6 0 7 . 1 2 /a Z n m m s 工作台每分进给量 7 . 1 2 / 4 2 7 . 5 / m i m m s m m a ：根据参考文献 3表 81,取 0 切削工时 被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 141l ， 68l 刀具切入长度 1l ： 221 0 . 5 ( ) ( 1 3 )l D D a 220 . 5 ( 1 0 0 1 0 0 6 0 ) ( 1 3 ) 1 2 刀具切出长度 2l ：取 2 走刀次数为 1 机动时间 1 1211 4 1 1 2 2 0 . 3 6 m i 7 . 5j ml l lt f 机动时间 1 1216 8 1 2 2 0 . 1 9 m i 7 . 5j ml l lt f 所以该工序总 机动时间 11 0 . 5 5 m i nj j jt t t 工序 4： 铣 10孔左侧 端面 机床：铣床 具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀），材料： 15 100D ，齿数 8，此为细齿铣刀。 因其单边余量： Z=2以铣削深度 2pa 齿进给量 根据参考文献 3表 73，取 f /根据参考文献 3表 81，取铣削速度 V m s 每齿进给量 根据参考文献 3表 73，取 0 /fa m m Z ：根据参考文献 3表 81，取铣削速度 V m s 机床主轴转速 n ： 10 1 0 0 0 1 0 0 0 2 . 8 6 0 5 3 5 / m i 1 4 1 0 0 按照参考文献 3表 31，取 600 / m 实际铣削速度 v ： 3 . 1 4 1 0 0 6 0 0 3 . 1 4 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0m s 进给量 0 . 1 5 8 6 0 0 / 6 0 1 2 /a Z n m m s 工作台每分进给量 1 2 / 7 2 0 / m i m m s m m 被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 141l ， 68l 刀具切入长 度 1l ：精铣时 1 100l D m m 刀具切出长度 2l ：取 2 走刀次数为 1 机动时间 2 1221 4 1 1 0 0 2 0 . 3 4 m i ml l lt f 机动时间 2 1226 8 1 0 0 2 0 . 2 4 m i ml l lt f 所以该工序总机动时间 22 0 . 5 8 m i nj j jt t t 工序 5：钻、铰 10 孔。 机床：立式钻床 具：根据参照参考文献 3表 9 选高速钢锥柄麻花钻头。 钻孔 10 钻孔 10 时先采取的是钻 9 孔，所以 9D 。 切削深度 给量 f ：根据参考文献 3表 38，取 。 切削速度 V ：参照参考文献 3表 41，取 V m s 。 机床主轴转速 n ： 1 0 0 0 1 0 0 0 0 . 4 8 6 0 5 3 9 . 5 3 / m i 1 4 1 7 ， 按照参考文献 3表 31，取 630 / m 所以实际切削速度 v ： 3 . 1 4 1 7 6 3 0 0 . 5 6 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0m s 11 切削工时 被切削层长度 l ： 42l 刀具切入长度 1l ： 1 17( 1 2 ) 1 2 0 1 5 . 9 622c t g k c t g m m m m 刀具切出长度 2l ： 12 取 2 走刀次数为 1 机动时间 1 1 4 2 6 3 0 . 2 5 m i 3 3 6 3 0j Lt 2、 铰孔 10 刀具：根据参照参考文献 3表 54，选择硬质合金锥柄机用铰刀。 切削深度 ，且 12D 。 进给量 f ：根据参考文献 3表 58， 取 。 切削速度 V ：参照参考文献 3表 60，取 。 机床主轴转速 n ： 1 0 0 0 1 0 0 0 0 . 3 2 6 0 3 0 5 . 7 3 / m i 1 4 2 0 按照参考文献 3表 31 取 315 / m 实际切削速度 v ： 3 . 1 4 2 0 6 0 0 0 . 6 3 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0m s 切削工时 被切削层长度 l ： 42l 刀具切入长度 1l ， 01 2 0 1 9 . 7( 1 2 ) 1 2 0 2 2 . 0 922c t g k c t g m m 刀具切出长度 2l ： 12 取 2 走刀次数为 1 机动时间 3 3 4 2 2 . 0 9 3 0 . 0 7 m i 1 5j Lt 该工序的加工机动时间的总和是 0 . 2 5 0 . 1 6 0 . 0 7 0 . 4 8 m i 12 工 序 6： 车 16外圆 及端面 机床： ） 车端面 Z=p 计算切削速度：按切削手册表 削速度的计算公式为（寿命选 T=90 m ( cv 式中 158 ,15.0 4.0 15.0m 修正系数 切削手册表 以 m i n/58 cv m 0 2 380 2 5 71 0 0 01 0 0 0 rd 按机床说明书（见工艺手册表 择 1200r/以实际切削速度 m 011000 801200 2）车 16外圆 2Z=0.3 f=r m ( cv 式中 158 ,15.0 4.0 15.0m 修正系数 切削手册表 13 所以 m i n/58 cv 200 rn w 所以实际切削速度 m 451 00 0 651 20 0 工序 7： 车 14外圆 及台阶面 机床：车床 给量 : 见切削手册表 确定机床主轴转速 : =204(r/按机床选取 n =230 r/以实际切削速度 V=1000= 1000 =75.1 m/验机床功率 : 主切削力 Fx f Cn k 900, ( 9 020 0()19 0 14 所以 900 )( 由切削手册表 主轴转速为 230r/ ,主轴传递的最大功率为 以机床功率足够 ,可以正常加工。 走刀次数为 1 机动时间 2 1221 4 1 1 0 0 2 0 . 3 4 m i ml l lt f 机动时间 2 1226 8 1 0 0 2 0 . 2 4 m i ml l lt f 所以该工序总机动时间 22 0 . 5 8 m i nj j jt t t 工序 8：钻 8 锥孔 机床：钻床 具：根据参照参考文献 3表 9，选硬质合金锥柄麻花钻头 切削深度 根据参考文献 3表 查得：进给量 0 /f m m r ,切削速度 。 机床主轴转速 n ： m n ， 按照参考文献 3表 31，取 1 6 0 0 / m 。 实际切削速度 v ： 3 . 1 4 6 1 6 0 0 0 . 5 0 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0m s 切削工时 被切削层长度 l ： 30l 刀具切入长度 1l ： 1 6( 1 2 ) 1 2 0 2 422c t g k c t g m m 刀具切出长度 2l ： 12 取 2 。 加工基本时间 12 3 0 4 3 0 . 1 1 m i 2 2 1 6 0 0j L l lt 15 表 3速钢麻花钻的类型和用途 标准号 类型 直径范围（ 用途 柄麻花 钻 各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔 柄长麻花钻 各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔 柄麻花 钻 各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔 柄长麻花钻 各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔 选用 机械加工工艺手册 孟少农 主编，查机表 用度为 4500，表 准高速钢麻花钻的直径系列选择锥柄长，麻花钻 25 ，则螺旋角 =300 ，锋交 2 =1180 ，后角 00 ,横刃斜角 =500 ， L=197mm,116 表 3准 高速钢麻花钻的全长和沟槽长度（摘自 径范围 直柄麻花钻 l 51 101 表 3用型麻花钻的主要几何参数的推存值（根据 （ ） d ( 2 f 0 118 12 40 60 表 3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 具材料 加工材料 钻头 直径 20 高速钢 铸铁 2）单刃加工刀具耐用度 T 具类型 加工材料 刀具材料 刀具直径 16 11 20 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 = 60 查机械加工工艺手册 孟少农 主编，第二卷表 f=根据表 中可知，进给量取 f= 查机械加工工艺手册 孟少农 主编，表 速钢钻头在灰铸铁（ 190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 V=12 = （ 3 则 n = =131 （ 3 查表 可知， 取 n = 150 则实际切削速度 = =11.8 查机械加工工艺手册 孟少农 主编，表 孔时加工机动时间计算公式： Ti= （ 3 其中 2 2 3则： t= =间定额计算及生产安排 假设该离合臂转轴年产量为 10 万件。一年以 240 个工作日计算，每天的产量应不低于 417 件。设每天的产量为 420 件。再以每天 8 小时工作时间计算，则每个工件的生产时间应不大于 参照机械加工工艺手册表 械加工单件（生产类型：中批以上）时间定额的计算公式为： 25 1000 1000 17 %)1)( （大量生产时 0/ 因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为： %)1)( 其中： 单件时间定额 基本时间（机动时间） 辅助时间。用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动作所消耗的时间，包括装卸工件时间和有关工步辅助时间 k 布置工作地、休息和生理需要时间占操作时间的百分比值 工序 1：车外端面 机动时间照机械加工工艺手册表 工步辅助时间为 由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为 则m k ：根据机械加工工艺手册表 13k 单间时间定额 m i i 131)()1)( 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时，m dd 即能满足生产要求 工序 2：钻孔 机动时间照机械加工工艺手册表 工步辅助时间为 由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为 则m k ：根据机械加工工艺手册表 k 单间时间定额 m i i )1)( 因此布置 一台机床即能满足生产要求。 工序 3：铣凸台 机动时间8 辅助时间照机械加工工艺手册表 工步辅助时间为 由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为 则m k ：根据机械加工工艺手 册表 13k 单间时间定额 m i i 131)()1)( 因此布置一台机床即能满足生产要求。 工序 4：钻孔 机动时间照机械加工工艺手册表 工步辅助时间为 由于在生产线上装卸工件时间很短 ，所以取装卸工件时间为 则m k ：根据机械加工工艺手册表 k 单间时间定额 m i i )1)( 因此布置一台机床即能满足生产要求。 第 2 章 钻 8 锥孔夹具设计 究原始质料 利用本夹具主要用来钻 8 锥 孔，加工时要满足粗糙度要求。为了保证 技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。 位基准的选择 由零件图可知：在对 钻孔 进行加工前，右平面进行了粗、精铣加工，孔 10 进行了 19 钻、铰加工。因此，定位、夹紧方案有： 方案：选底平面、工艺孔和轴定位，即一面、心轴和棱形销定位，夹紧方式选用螺母在心轴上夹紧。 方案：选一面两销定位方式，工艺孔用短圆柱销，用棱形销定位，夹紧方式用操作简单，通用性较强的移动压板来夹紧。 通过比较分析只有方案满足要求，孔其加工与孔的轴线间有尺 寸公差，选择小头孔和大头孔来定位，从而保证其尺寸公差要求。 为了使定位误差