摘要:压滚座零件加工工艺及钻床夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析,了解零件的工艺再设计出毛坯的结构,并选择好零件的加工基准,设计出零件的工艺路线;接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算,关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量;然后进行专用夹具的设计,选择设计出夹具的各个组成部件,如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件;计算出夹具定位时产生的定位误差,分析夹具结构的合理性与不足之处,并在以后设计中注意改进。
机床夹具的种类很多,其中,使用范围最广的通用夹具,规格尺寸多已标准化,并且有专业的工厂进行生产。而广泛用于批量生产,专为某工件加工工序服务的专用夹具,则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。
关键词:工艺,工序,切削用量,夹紧,定位,误差
The pressure roller seat technology and M8 thread bottom hole drilling fixture design
Abstract: The pressure roller seat parts processing technology and drilling fixture design is the design of process design, including machining process design and fixture three. In process design should first of all parts for analysis, to understand part of the process to design blank structure, and choose the good parts machining datum, design the process routes of the parts; then the parts of each step in the process to the size calculation, the key is to determine the craft equipment and the cutting dosage of each working procedure design; then the special fixture, the fixture for the various components of the design, such as the connecting part positioning devices, clamping element, a guide element, fixture and machine tools and other components; positioning error calculated by the analysis of fixture, jig structure the rationality and the deficiency, pay attention to improving and will design in.
Many types of machine tool fixture, wherein, the use scope broadest generaljig, sizes have been standardized, and has a professional production plant. But widely uses in the volume production, special fixture designed for a workpiece machining process service, need the factory according to the workpiece processing technology to design and manufacture.
Keywords: process, cutting dosage, clamping, positioning
目 录
目 录
第一章 绪论 1
1.1 机械加工工艺概述 1
1.2机械加工工艺流程 1
1.3夹具概述 2
1.4机床夹具的功能 3
1.5机床夹具的发展趋势 3
1.5.1机床夹具的现状 3
1.5.2现代机床夹具的发展方向 4
第二章 零件的分析 6
2.1零件的作用 6
2.2零件的结构分析 6
2.3零件材料分析 6
2.3.1基准分析 6
2.3.2零件尺寸分析和粗基准选择 6
2.3.3精基准的选择 7
3.1 确定毛坯的类型、制造方法和尺寸及其公差 8
3.2 确定毛坯的制造形式 8
3.3基面的选择 8
3.4制定工艺路线 8
3.5 选择加工设备和工艺装备 11
3.5.1 机床选用 11
3.5.2 选择刀具 11
3.5.3 选择量具 12
第四章 确定机械加工余量、工序及公差 13
第五章 (钻M8螺纹底孔)夹具设计 33
5.1设计要求 33
5.2夹具设计 33
5.2.1 定位基准的选择 33
5.2.2 切削力及夹紧力的计算 34
5.3定位误差的分析 35
5.4 钻套、衬套、钻模板设计与选用 35
5.5夹具设计及操作的简要说明 37
总 结 38
参 考 文 献 39
致 谢 40
第一章 绪论
1.1 机械加工工艺概述
机械加工工艺是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全过程,加工工艺是工人进行加工的一个依据。
机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤,采用机械加工的方法,直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等,使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。比如一个普通零件的加工工艺流程是粗加工-精加工-装配-检验-包装,就是个加工的笼统的流程。
机械加工工艺就是在流程的基础上,改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等,使其成为成品 或半成品,是每个步骤,每个流程的详细说明,比如,上面说的,粗加工可能包括毛坯制造,打磨等等,精加工可能分为车,钳工,铣床,等等,每个步骤就要有详 细的数据了,比如粗糙度要达到多少,公差要达到多少。
技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情况,确定采用的工艺过程,并将有关内容写成工艺文件,这种文件就称工艺规程。这个就比较有针对性了。每个厂都可能不太一样,因为实际情况都不一样。
总的来说,工艺流程是纲领,加工工艺是每个步骤的详细参数,工艺规程是某个厂根据实际情况编写的特定的加工工艺。
1.2机械加工工艺流程
机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一,它是在具体的生产条件下,把较为合理的工艺过程和操作方法,按照规定的形式书写 成工艺文件,经审批后用来指导生产。机械加工工艺规程一般包括以下内容:工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及 检验方法、切削用量、时间定额等。
制订工艺规程的步骤
1) 计算年生产纲领,确定生产类型。
2) 分析零件图及产品装配图,对零件进行工艺分析。
3) 选择毛坯。
4) 拟订工艺路线。
5) 确定各工序的加工余量,计算工序尺寸及公差。
6) 确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。
7) 确定切削用量及工时定额。
8) 确定各主要工序的技术要求及检验方法。
9) 填写工艺文件。
在制订工艺规程的过程中,往往要对前面已初步确定的内容进行调整,以提高经济效益。在执行工艺规程过程中,可能会出现前所未料的情况,如生产条件的变化,新技术、新工艺的引进,新材料、先进设备的应用等,都要求及时对工艺规程进行修订和完善。
1.3夹具概述
夹具是一种装夹工件的工艺装备,它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。
在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中,机床夹具是一种不可缺少的工艺装备,它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等,帮机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工作。
随着科学技术的发展,各种新材料、新工艺和新技术不断涌现,机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现,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。数控机床的问世,提高了更新频率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,极大地推动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。
“工欲善其事,必先利其器。”
工具是人类文明进步的标志。自20世纪末期以来,现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具(含夹具、刀具、量具与辅具等)在不断的革新中,其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此,无论在传统制造还是现代制造系统中,夹具都是重要的工艺装备。
1.4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。
(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。
1.5机床夹具的发展趋势
随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高,夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。
1.5.1机床夹具的现状
国际生产研究协会的统计表明,目前中、小批多品种生产的工作品种已占工件种类总数的85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代,以适应市场激烈的竞争。然而,一般企业仍习惯于大量采用传统的专用夹具。另一方面,在多品种生产的企业中,约4年就要更新80%左右的专用夹具,而夹具的实际磨损量仅为15%左右。特别是近年来,数控机床(NC)、加工中心(MC)、成组技术(GT)、柔性制造系统(FMS)等新技术的应用,对机床夹具提出了如下新的要求:
1)能迅速而方便地装备新产品的投产,以缩短生产准备周期,降低生产成本。
2)能装夹一组具有相似性特征的工件。
3)适用于精密加工的高精度机床夹具。
4)适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。
5)采用液压或气压夹紧的高效夹紧装置,以进一步提高劳动生产率。
6)提高机床夹具的标准化程度。
1.5.2现代机床夹具的发展方向
现代机床夹具的发展方向主要表现为精密化、高效化、柔性化、标准化四个方面。
精密化
随着机械产品精度的日益提高,势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多,例如用于精密分度的多齿盘,其分度精度可达±0.1;用于精密车削的高精度三爪卡盘,其定心精度为5μm;精密心轴的同轴度公差可控制在1μm内;又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具,工件的圆度公差可达0.2~0.5μm。
高效化
高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间,以提高劳动生产率,减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有:自动化夹具、高速化夹具、具有夹紧动力装置的夹具等。例如,在铣床上使用电动虎钳装夹工件,效率可提高5倍左右;在车床上使用的高速三爪自定心卡盘,可保证卡爪在(试验)转速为2600r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件,从而使切削速度大幅度提高。
柔性化
机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似,它是指机床夹具通过调整、拼装、组合等方式,以适应可变因素的能力。可变因素主要有:工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有:组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、拼装夹具、数控机床夹具等。在较长时间内,夹具的柔性化将是夹具发展的主要方向。
标准化
机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。在制订典型夹具结构的基础上,首先进行夹具元件和部件的通用化,建立类型尺寸系列或变型,以减少功能用途相近的夹具元件和部件的型式,屏除一些功能低劣的结构。通用化方法包括夹具、部件、元件、毛坏和材料的通用化。夹具的标准化阶段是通用化的深入,主要是确立夹具零件或部件的尺寸系列,为夹具工作图的审查创造良好的条件。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准:GB/T2148~T2259—91以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化,有利于夹具的商品化生产,有利于缩短生产准备周期,降低生产总成本。
机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品,并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用,也可以为其它行业的生产提供装备,社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业,因此制造业是国民经济发展的重要行业,是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲,机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。
调模丝母零件加工工艺及钻床夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下,进行的一个全面的考核。正确地解决一个零件在加工中的定位,夹紧以及工艺路线安排,工艺尺寸确定等问题,并设计出专用夹具,保证尺寸证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论,又要注意生产实践的需要,只有将各种理论与生产实践相结合,才能很好的完成本次设计。
本次设计水平有限,其中难免有缺点错误,敬请老师们批评指正。
第二章 零件的分析
2.1零件的作用
压滚轴主要用来夹持机构加紧和固定试样,对试样进行加载。
2.2零件的结构分析
压滚轴零件属于块状零件,结构简单,强度刚度和韧度好,各加工表面精度和表面粗糙度都不难获得。零件组成面:五个端面、外圆及其台阶面,R16半圆柱体,内孔及其台阶面,一个燕尾槽及前后端面的中心对称线上的2mm通槽,Φ19、Φ10通槽和两处螺纹加工。
2.3零件材料分析
零件材料为45冷轧钢板,属于优质碳素结构钢、该钢价格便宜,加工容易,适当热处理可以获得良好的韧性、塑性和耐性。正火85°可促进组织球化,硬度不大于229HBR,毛坯切削性能好,600回火。该钢屈服强度,抗拉强度高,塑性好。该钢可获得良好的综合力学性能,淬火后表面硬度可达到45~52HRC,不能采用渗碳淬火。
2.3.1基准分析
设计基准分析:左端面为设计加工各孔和R16半圆柱,下底端为设计加工内孔和上端面,以中心轴线为设计基准主要加工孔和2mm通槽、燕尾槽。
定位基准分析:以左端面定位,燕尾槽,M8、Φ19、Φ10、Φ13等孔。下端面定位上端面及内孔的高度,中心轴线定位各对称面。
2.3.2零件尺寸分析和粗基准选择
⑴ 左端面和下底面为设计基准,也为表面的定位基准,表面粗糙度0.8。
⑵ 前后端面是以中心轴线为基准,距中心轴线16mm,表面粗糙度0.8。
⑶ M8、Φ9以左端面和下底面为基准,距左端面20mm,距下底面12.5mm。
⑷ 燕尾槽是以中心轴线和左端面为基准,距左端面10mm,两斜面粗糙度0.8。
⑸ 2mm通槽以中心轴线为基准,两边对称。
⑹ 外圆Φ22,上端面内孔以左端面和上端面为基准,距左端面65mm,距上端面2mm,出现定位基准与设计基准不重合。
⑺ Φ13内孔以左端面为基准,距左端面65mm。
⑻ Φ18、Φ22、Φ24.3、M25×1.5以左端面为基准,距右端面65mm,Φ18以下端面为基准,距下端面、Φ22以下端面为基准,距下端面19mm,Φ24.3退刀槽以下端面为基准,距下端面9mm。
⑼ R16半圆柱以左端面和为中心轴线为基准,距右端面65mm。
⑽ 上端面以下端面为基准,距下端面25mm。
⑾ Φ10通孔以左端面和中心轴线为基准,距左端面40mm,以中心轴线对称。
2.3.3精基准的选择
保证定位误差,精基准的选择主要考虑基准重合与统一基准,以左端面、下底端、以中心轴线为精基准。







