K559-摆动架机械加工工艺规程及铣键槽夹具设计
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K559
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K559-摆动架机械加工工艺规程及铣键槽夹具设计,K559,摆动,机械,加工,工艺,规程,键槽,夹具,设计
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附表1 机械加工工艺过程卡产品型号及名称零件生产批量第 页零件名称摆动架零件图号007共 页毛坯种类铸件材料名称及型号QT40-10每件毛坯制坯数1成品外形尺寸毛坯外形尺寸零件重量毛坯重量每台产品件数车间名称工序号工种工序名称单件工时机床型号及名称夹具名称及编号刀具名称及编号辅具名称及编号量具名称及编号1铸工采用金属型浇注造型，铸造毛坯，预留中心孔132铣工、钻工粗铣36、40端面，保证摆动架长度53，Ra6.3双面铣双面钻机床专用夹具1面铣刀D=100工作台游标卡尺3车工粗车、半精车36外圆，保证尺寸精度，Ra3.2；车床通用夹具外圆车刀拨盘游标卡尺4镗工粗镗、半精镗、精镗孔16，；同时45倒角,Ra1.6车床专用夹具镗刀工作台螺旋测微器5车工粗车、半精车60所在端面，保证圆柱36（含槽）尺寸28，Ra3.2车床通用夹具外圆车刀拨盘游标卡尺6铣工粗铣支撑板底面，保证距圆柱轴线距离28，Ra6.3立式铣床专用夹具2面铣刀D=100工作台游标卡尺7 铣工粗铣键槽，底面，保证底面Ra6.3;粗铣、半精铣键槽c侧面，保证侧面Ra3.2立式铣床专用夹具3面铣刀D=6工作台游标卡尺8钻工、锪工钻孔9，锪15，保证孔关于16轴线对称且距离为60，Ra12.5摇臂钻床专用夹具4钻头工作台游标卡尺9钻工钻孔M10，保证两孔关于16轴线对称且距离为65；摇臂钻床专用夹具5钻头工作台游标卡尺10攻丝攻丝M10摇臂钻床专用夹具6丝锥工作台游标卡尺去毛刺检查 编制 校对 审核 课程设计论文摆动架零件的机械加工工艺规程和铣键槽夹具 所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日摘 要机械加工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，行业呈现了新的发展趋势，由此对其它的质量，性能要求有了新的变化。现在机械加工行业发生着结构性变化，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加工产品的质量与性能。 本文首先介绍了摆动架的作用和工艺分析，其次确定毛坯尺寸，然后进行了工艺规程设计，最后进行夹具设计。此次设计是对摆动架的加工工艺和夹具设计，其零件为铸件，具有体积小，零件结构简单的特点，由于面比孔易加工，在制定工艺规程时，就先加工面，再以面为基准来加工其它，其中各工序夹具都采用专用夹具，其机构设计简单，方便且能满足要求。关键词：摆动架，工艺分析 ，工艺规程设计 ，夹具设计AbstractMachining industry ,as a traditional and vibrant industry, has been rapidly developed for a few past decades. In the new economic area,the industry presented a new development trend,and the trends also changes the quality and the performance of the production in some new abstracts. Machining industry is now taking place in structural changes, process design and improvement of equipment has become the necessary conditions of the enterprise survival and development, process equipment design and improved products directly affect the quality and performance. This article introduces the role and process analysis of the valve rocker arm bearing support,followed by determining blank size, and then proceed to order the design process, the final fixture design. What will be disgned is The machining process and fixture design of the Valve Rocker Arm Bearing support,which has the chatacteristics of three abstrcat.its components for castings, with a small size, simple structure and the characteristics of parts,because the surface is easier than the easy processing, point of order in the development process, the surface on the first processing , and then to surface as a benchmark to other processing, including the processes used special fixture, and its design is simple, convenient and can meet the requirements.KEYWORDS: Valve rocker arm bearing support, process analysis, Process design, fixture design目 录摘 要IIAbstractIII目 录IV第1章 序 言6第2章 摆动架零件的分析72.1零件的形状72.2零件的工艺分析7第3章 工艺规程设计93.1 确定毛坯的制造形式93.2零件的表面加工方法的选择93.3 制定工艺路线103.3.1 工艺路线方案一103.3.2 工艺路线方案二113.3.3 工艺方案的比较与分析123.4 选择加工设备和工艺装备133.4.1 机床选用133.4.2 选择刀具143.4.3 选择量具143.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定143.6确定切削用量及基本工时15第4章 铣键槽夹具设计294.1研究原始质料294.2定位基准的选择304.3切削力及夹紧力的计算304.4定位误差的分析324.5 确定夹具体结构和总体结构324.6 夹具设计及操作的简要说明34总结35参考文献36致谢38 第1章 序 言本次设计是在我们学完了大学的全部基础课，技术基础课以及专业课之后而进行。此次的设计是对大学期间所学各课程及相关的应用绘图软件的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。其目的在于：1巩固我们在大学里所学的知识，也是对以前所学知识的综合性的检验；2加强我们查阅资料的能力，熟悉有关资料；3树立正确的设计思想，掌握设计方法，培养我们的实际工作能力；4通过对摆动架的机械制造工艺设计，使我们在机械制造工艺规程设计，工艺方案论证，机械加工余量计算，工艺尺寸的确定，编写技术文件及查阅技术文献等各个方面受到一次综合性的训练。初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。5.能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计出高效，省力，经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。6通过零件图，装配图绘制，使我们对于AutoCAD绘图软件的使用能得到进一步的提高。本次设计的主要内容为：首先运用AutoCAD软件绘制摆动架的二维零件图，然后根据图纸的技术要求等确定生产类型，经分析本次设计大批量生产。其次进行工艺分析，确定毛坯类型和制造方法，摆动架的材料为QT40-10，拟采用以铸造的形式进行毛坯的制造，并确定零件的机械加工工艺路线，完成机械加工工序设计，进行必要的经济分析。最后，对某道加工工序进行夹具装配图及主要零件图的设计。第2章 摆动架零件的分析2.1零件的形状题目给的零件是摆动架零件，摆动架类零件在机械工业中有着广泛的应用。但是，由于摆动架类零件一般壁薄、直径大，且长度较长，属于薄壁筒类零件。该类零件自身结构的特点使得其装夹和加工都相对困难。由于工件的刚性较低，在加工过程中的夹紧力和切削力作用下，容易产生振动和变形，影响工件的尺寸精度、形状位置精度和表面加工质量，难以达到预期的加工要求。而目前传统的摆动架类零件的加工工艺和夹具仅适用于单件或小批量生产，难以满足机械工业对于摆动架零件大量的需求。因此，研究并改进摆动架零件的加工工艺和夹具设计具有重要的理论和实际意义。本文针对摆动架零件的加工和装夹难点，对该类零件的加工工艺和装夹夹具进行了分析和改进设计，旨在实现摆动架零件的大批量和高质量的生产，提高生产效率和经济效益。零件的实际形状如上图所示，从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。具体尺寸，公差如下图所示。2.2零件的工艺分析由零件图可知，其材料为QT40-10，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。过对摆动架零件图的重新绘制，知原图样的视图正确、完整，尺寸、公差以及技术要求齐全。通过对零件图的详细审阅，该零件的基本工艺状况已经大致掌握。主要工艺状况如下叙述：零件的材料为QT40-10，灰铸铁的生产工艺简单，铸造性能优良，但是塑性较差、脆性较高、不适合磨削，而且加工面主要集中在平面加工和孔的加工。根据对零件图的分析，该零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求如下：主要加工技术要求如下：1. 铸件加工表面不允许有裂纹、气、缩孔；2. 未铸造R2-5，去除毛刺锐角；3. 需加工外圆尺寸精度为；4. 需加工外圆尺寸精度为；5. 需加工定位孔尺寸精度为；6. 两定位孔间距尺寸精度为600.1；7. 需加工螺纹孔为M10；8. 两螺纹孔间距尺寸精度为650.1；9. 键槽的宽度为，键槽底部到加工外圆表面母线尺寸精度为；10.各面的粗糙度达到相应的要求，未注表面按不去除材料方法获得。第3章 工艺规程设计零件的生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地等）生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制订具有决定性的影响。生产类型一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型，不同的生产类型由着完全不同的工艺特征。零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品年产量。零件的生产纲领N可按下式计算：根据上式就可以计算求得出零件的年生产纲领，再通过查表，就能确定该零件的生产类型。本摆动架来自假设年产量为产品的生产纲领5000台/年，该零件备品率为10，废品率为3。结合生产实际，备品率和 废品率分别取10%和3%代入公式得该工件的生产纲领 N=Qn(1+)（1+)=5226件/年根据机械制造技术基础课程设计指导教程3表1-3，表1-4可知该零件为轻型零件，本设计零件摆动架的的生产类型为中批量生产。3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为QT40-10，年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用型材圆钢，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。3.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点，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。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，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生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。3.3.1 工艺路线方案一加工方法及工艺路线方案一 工序号工序名称工序内容基准 05铸造铸造摆动架毛坯,采用金属型浇注造型 10铣粗、半精铣端面，保证摆动架长度53mm，粗糙度Ra值为6.3，打中心孔外圆36 15车车、半精车外圆36，保证其尺寸精度，粗糙度Ra值为3.236、40端面 20钻、扩、铰钻孔16，并扩孔，粗铰，精铰，粗糙度Ra值为1.6外圆36 25车粗、半精车60端面，保证距圆柱36端面尺寸为28mm，粗糙度Ra值为3.2孔16、 40端面 30铣粗铣支撑板底面，保证距圆柱轴线尺寸为28mm，粗糙度Ra值为6.3外圆36、60端面 35钻钻孔，粗糙度Ra值为12.5，保证孔关于16轴线对称且距离为60mm孔16、36端面支撑底板平面 40 锪锪15，保证孔关于16轴线对称且距离为60mm，粗糙度Ra值为12.5孔16、36端面支撑底板平面 45钻钻孔M10，保证两孔关于16轴线对称且距离为65mm外圆36、60端面、孔9 50铣精铣键槽3*1，保证侧面粗糙度Ra值为3.2 孔16、孔9、36端面55钳工去毛刺，倒角等60洗上油，非加工表面涂防锈漆65检验，入库切削工时及速度 工序号工序名称工序内容基准 05铸造铸造摆动架毛坯,采用金属型浇注造型 10铣粗、半精铣端面，保证摆动架长度53mm，粗糙度Ra值为6.3，打中心孔外圆36 15车车、半精车外圆36，保证其尺寸精度，粗糙度Ra值为3.236、40端面 20扩、镗扩孔，粗镗，半精镗，精镗，粗糙度Ra值为1.6外圆36 25车粗、半精车60端面，保证距圆柱36端面尺寸为28mm，粗糙度Ra值为3.2孔16、 40端面 30铣粗铣支撑板底面，保证距圆柱轴线尺寸为28mm，粗糙度Ra值为6.3外圆36、60端面 35钻钻孔M10，保证两孔关于16轴线对称且距离为65mm外圆36、60端面、孔9 40扩、锪扩孔，锪15，保证孔关于16轴线对称且距离为60mm，粗糙度Ra值为12.5孔16、36端面支撑底板平面 45铣精铣键槽3*1，保证侧面粗糙度Ra值为3.2 孔16、孔9、36端面55钳工去毛刺，倒角等60洗上油，非加工表面涂防锈漆65检验，入库批量生产。查机械加工工艺手册表2-4与2-5可得，该零件的毛坯为金属型铸件，要求的机械加工余量等级为F级，根据上述原始质料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，加工余量及工序尺寸如下：加工端面工序尺寸、公差及其表面粗糙度的确定工序名称工序基本余量/mm工序工序基本尺寸/mm标注工序尺寸/mm经济精度/mm表面粗糙度Ra/m半精铣1IT86.35353粗铣2IT1112.55454毛坯35656加工外圆36工序尺寸、公差及其表面粗糙度的确定工序名称工序基本余量/mm工序工序基本尺寸/mm标注工序尺寸/mm经济精度/mm表面粗糙度Ra/m半精车0.6IT83.23636粗车1IT136.336.6毛坯1.637.6加工16孔工序尺寸、公差及其表面粗糙度的确定工序名称工序基本余量/mm工序工序基本尺寸/mm标注工序尺寸/mm经济精度/mm表面粗糙度Ra/m精铰0.05IT81.616粗铰0.1IT103.216.05扩1IT116.316.15钻1.5IT1212.517.15毛坯2.6518.65加工60端面工序尺寸、公差及其表面粗糙度的确定工序名称工序基本余量/mm工序工序基本尺寸/mm标注工序尺寸/mm经济精度/mm表面粗糙度Ra/m半精车0.6IT83.228粗车1IT116.327.4毛坯1.626.4加工支撑底板平面工序尺寸、公差及其表面粗糙度的确定工序名称工序基本余量/mm工序工序基本尺寸/mm标注工序尺寸/mm经济精度/mm表面粗糙度Ra/m精铣0.6IT73.228半精铣1IT86.328.6粗铣2IT1112.529.6毛坯3.631.6项目内容说明3.6工序 粗、精铣键槽机床的选择：X52K型铣床（1）选择刀具：查，根据表2.1-72，因为铣削宽度，可查得立铣刀 2）查，根据表2.1-20，选择7:24锥柄立铣刀，标准系列L=198mm，标准系列l=63mm，粗齿数为4。（2）选择切削用量1）决定铣削深度 铣削深度由工序决定，因为每次的铣削深度不大，故均可以一次性走完，则粗铣削时为3.4mm。2）决定每齿进给量 查，根据表2.1-72，当铣削宽度=12mm时，铣刀的每齿进给量，取，所以。3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 查，根据表2.1-75，可选择高速钢立铣刀，粗铣，后刀面的最大磨损限度为0.30.5mm，查，根据表2.1-76，可选用的高速钢立铣刀，其耐用度T=90min。4）决定切削速度 查，根据表2.1-77可查得：=1.18，=1.0，=0.9，=1.2，=1.0，=1.25（铣削余量较小时，） 铣削速度计算公式： 查，根据表2.1-77可查得： 所以 m/min r/min 查，根据表3.30，XA6132型万能铣床的使用说明书，选择： 这时实际切削速度为 m/min3.6.1精铣（1）选择的机床、刀具的型号、尺寸均和粗铣相同（2）选择切削用量1）决定铣削深度根据，可查得精铣=0.6mm。2）决定每齿进给量 查，根据表2.1-72，当铣削宽度时，铣刀每齿进给量，取，所以 mm/r3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 查，根据表2.1-75，可选择高速钢铣刀，立铣刀，精铣，后刀面的最大磨损限度为0.20.25mm，查，根据表2.1-76，可查得选用的高速钢立铣刀，其耐用度T=90min。4）决定切削速度 查，根据表2.1-77可查得：，（铣削余量较小时，） 铣削速度计算公式： 查，根据表2.1-77，可查得： 所以 m/min r/min 查，根据表3.30， XA6132型万能铣床的使用说明书，选择： 这时实际切削速度为 m/min第4章 铣键槽夹具设计4.1研究原始质料利用本夹具主要用来铣键槽，在铣槽时，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。4.2定位基准的选择为了提高加工效率及方便加工，决定材料使用高速钢，用于对进行加工，准备采用手动夹紧。由零件图可知：在对进行加工前，左端面外圆进行了粗铣加工，进行了精加工。因此，定位、夹紧方案有：采用心轴机构进行定位，通过联动机构进行夹紧。为了使定位误差达到要求的范围之内，这种定位在结构上简单易操作。4.3切削力及夹紧力的计算刀具：立铣刀（硬质合金） 刀具有关几何参数： 由参考文献55表129 可得铣削切削力的计算公式： 有：根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即： 安全系数K可按下式计算： 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5121可知其公式参数： 由此可得： 所以 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置，在此套夹具中，中间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧，通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心作用。根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：安全系数K可按下式计算有：式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5表可得： 所以有： 螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：式中参数由参考文献5可查得：螺旋夹紧力：该夹具采用螺旋夹紧机构，原动力计算公式 即： 由上述计算易得： 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。4.4定位误差的分析该夹具以一个侧平面和心轴定位，要求保证孔轴线间的尺寸公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。由5和6可得：制造误差ZZ （1）中心线对定位件中心线位置精度. 取.（2）内外圆同轴度误差（查表P297）.故，.则.知此方案可行。从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。4.5 确定夹具体结构和总体结构对夹具体的设计的基本要求（1）应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面，如安装接触位置，安装表面的刀块夹紧安装特定的，足够的精度，之间的位置精度稳定夹具体，夹具体应该采用铸造，时效处理，退火等处理方式。（2）应具有足够的强度和刚度保证在加工过程中不因夹紧力，切削力等外力变形和振动是不允许的，夹具应有足够的厚度，刚度可以适当加固。（3）结构的方法和使用应该不错夹较大的工件的外观，更复杂的结构，之间的相互位置精度与每个表面的要求高，所以应特别注意结构的过程中，应处理的工件，夹具，维修方便。再满足功能性要求（刚度和强度）前提下，应能减小体积减轻重量，结构应该简单。（4）应便于铁屑去除在加工过程中，该铁屑将继续在夹在积累，如果不及时清除，切削热的积累会破坏夹具定位精度，铁屑投掷可能绕组定位元件，也会破坏的定位精度，甚至发生事故。因此，在这个过程中的铁屑不多，可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的铁屑空间：对切削过程中产生更多的，一般应在夹具体上面。（5）安装应牢固、可靠夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心，夹具应尽可能低，支撑面积应足够大，以安装精度要高，以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中空的，识别特定的文件夹结构，然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。加工过程中，夹具必承受大的夹紧力切削力，产生冲击和振动，夹具的形状，取决于夹具布局和夹具和连接，在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便于铁屑。此外，夹点技术，经济的具体结构和操作、安装方便等特点，在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便排出铁屑。4.6 夹具设计及操作的简要说明如前所述，该工件为提高生产率，经过方案的认真分析和比较，选用了液动夹紧方式。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。该夹具方案符合生产要求，效率高，做了可活动销，满足保持正确的加工位置总结在本次设计中，要用到许多基础理论，由于有些知识已经遗忘，这使我们要重新温习知识，因此设计之前就对大学里面所涉及到的有关该课题的课程认真的复习了一遍，开始对本课题的设计任务有了大致的了解，并也有了设计的感觉。同时，由于设计的需要，要查阅并收集大量关于机械制造方面的文献，进而对这些文献进行分析和总结，这些都提高了我们对于专业知识的综合运用能力和分析解决实际问题的能力。通过本次设计还使我更深切地感受到了团队的力量，在与同学们的讨论中发现问题并及时解决问题，这些使我们相互之间的沟通协调能力得到了提高，团队合作精神也得到了增强。可以说，课程设计体现了我们大学四年所学的大部分知识，也检验了我们的综合素质和实际能力。同时也跨
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