气门摇杆轴支座加工工艺工装设计二套-说明书.doc

气门摇杆轴支座零件的机械加工工艺和夹具设计【镗20孔及铣32圆端面】【含高清CAD图纸和说明书】

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机械加工工序卡零(部)件名称及代号工序名称工序号其他气门摇杆轴支座铸造I材料名称材料牌号气门摇杆轴支座HT200机床名称机床型号夹具名称夹具编号专用夹具切削液备注安装工步工步内容走刀刀具量具切削速度S(m/min)背吃刀量进给量f(mm/r)1备料2铸造游标卡尺更改栏工艺员共 1 页工艺室主任第 13 页主工艺师更改单号更改编号更改者日期机械加工工序卡零(部)件名称及代号工序名称工序号其他气门摇杆轴支座时效II材料名称材料牌号气门摇杆轴支座HT200机床名称机床型号数控车床C6161夹具名称夹具编号专用夹具切削液备注安装工步工步内容走刀刀具量具切削速度S(m/min)背吃刀量进给量f(mm/r)1备料更改栏工艺员共 2页工艺室主任第 13 页主工艺师更改单号更改编号更改者日期机械加工工序卡零(部)件名称及代号工序名称工序号其他气门摇杆轴支座铣上端平面材料名称材料牌号气门摇杆轴支座HT200机床名称机床型号立式铣床X1632夹具名称夹具编号专用夹具切削液备注安装工步工步内容走刀刀具量具切削速度S(m/min)背吃刀量进给量f(mm/r)1安装夹紧2铣上端平面至81尺寸 48硬质合金立铣刀游标卡尺4000.14更改栏工艺员共3 页工艺室主任第 13 页主工艺师更改单号更改编号更改者日期机械加工工序卡零(部)件名称及代号工序名称工序号其他气门摇杆轴支座粗,精铣下端面材料名称材料牌号气门摇杆轴支座HT200机床名称机床型号立式铣床X1632夹具名称夹具编号专用夹具切削液备注安装工步工步内容走刀刀具量具切削速度S(m/min)背吃刀量进给量f(mm/r)1装夹2加工时保证78,mm尺寸50硬质合金立铣刀游标卡尺4000.14更改栏工艺员共 4页工艺室主任第 13 页主工艺师更改单号更改编号更改者日期机械加工工序卡零(部)件名称及代号工序名称工序号其他气门摇杆轴支座钻两13通孔材料名称材料牌号气门摇杆轴支座HT200机床名称机床型号高速台钻Z3025夹具名称夹具编号专用夹具切削液备注安装工步工步内容走刀刀具量具切削速度S(m/min)背吃刀量进给量f(mm/r)1安装夹紧2钻两13孔78高速钢锥柄麻花钻游标卡尺1400.35更改栏工艺员共 5页工艺室主任第 13 页主工艺师更改单号更改编号更改者日期机械加工工序卡零(部)件名称及代号工序名称工序号其他气门摇杆轴支座铣右端面材料名称材料牌号气门摇杆轴支座HT200机床名称机床型号立式铣床X1632夹具名称夹具编号专用夹具切削液备注安装工步工步内容走刀刀具量具切削速度S(m/min)背吃刀量进给量f(mm/r)1安装夹紧2铣右端面保证尺寸4432硬质合金立铣刀游标卡尺400更改栏工艺员共 6 页工艺室主任第 13 页主工艺师更改单号更改编号更改者日期机械加工工序卡零(部)件名称及代号工序名称工序号其他气门摇杆轴支座钻通孔18材料名称材料牌号气门摇杆轴支座HT200机床名称机床型号高速台钻Z3025夹具名称夹具编号专用夹具切削液备注安装工步工步内容走刀刀具量具切削速度S(m/min)背吃刀量进给量f(mm/r)1安装夹紧2钻通孔1844高速钢锥柄麻花钻游标卡尺140更改栏工艺员共7 页工艺室主任第 13 页主工艺师更改单号更改编号更改者日期机械加工工序卡零(部)件名称及代号工序名称工序号其他气门摇杆轴支座镗孔材料名称材料牌号气门摇杆轴支座HT200机床名称机床型号卧式组合镗床夹具名称夹具编号专用夹具切削液备注安装工步工步内容走刀刀具量具安装工步工步内容1安装夹紧1安装夹紧2镗孔到20,孔口倒角1*45度,保证位置度要求44ITA20镗削头游标卡尺2镗孔到20,孔口倒角1*45度,保证位置度要求更改栏工艺员共8页工艺室主任第 13 页主工艺师更改单号更改编号更改者日期机械加工工序卡零(部)件名称及代号工序名称工序号其他气门摇杆轴支座铣左端面材料名称材料牌号气门摇杆轴支座HT200机床名称机床型号立式铣床X1632夹具名称夹具编号专用夹具切削液备注安装工步工步内容走刀刀具量具安装工步工步内容1安装夹紧1安装夹紧2铣左端面保证4232硬质合金立铣刀游标卡尺2铣左端面保证42更改栏工艺员共 9页工艺室主任第 13 页主工艺师更改单号更改编号更改者日期机械加工工序卡零(部)件名称及代号工序名称工序号其他气门摇杆轴支座铣轴向槽材料名称材料牌号气门摇杆轴支座HT200机床名称机床型号立式铣床X1632夹具名称夹具编号专用夹具切削液备注安装工步工步内容走刀刀具量具安装工步工步内容1定位夹紧1定位夹紧2铣轴向槽保证尺寸317硬质合金立铣刀游标卡尺2铣轴向槽保证尺寸3更改栏工艺员共 10 页工艺室主任第 13 页主工艺师更改单号更改编号更改者日期机械加工工序卡零(部)件名称及代号工序名称工序号其他气门摇杆轴支座涂漆材料名称材料牌号气门摇杆轴支座HT200机床名称机床型号立式铣床X1632夹具名称夹具编号专用夹具切削液备注安装工步工步内容走刀刀具量具切削速度S(m/min)背吃刀量进给量f(mm/r)1涂漆更改栏工艺员共 11 页工艺室主任第 13 页主工艺师更改单号更改编号更改者日期机械加工工序卡零(部)件名称及代号工序名称工序号其他气门摇杆轴支座检测材料名称材料牌号气门摇杆轴支座HT200机床名称机床型号工作台夹具名称夹具编号专用夹具切削液备注安装工步工步内容走刀刀具量具切削速度S(m/min)背吃刀量进给量f(mm/r)1按产品图要求对各尺寸进行检测更改栏工艺员共 12 页工艺室主任第 13 页主工艺师更改单号更改编号更改者日期机械加工工序卡零(部)件名称及代号工序名称工序号其他气门摇杆轴支座入库材料名称材料牌号气门摇杆轴支座HT200机床名称机床型号夹具名称夹具编号专用夹具切削液备注安装工步工步内容走刀刀具量具切削速度S(m/min)背吃刀量进给量f(mm/r)1入库进行防锈处理摆放整齐,并进行标识更改栏工艺员共 13 页工艺室主任第 13 页主工艺师更改单号更改编号更改者日期产品代号机械加工工艺过程卡零(部)件代号部件名称备注HT200零件名称零件材料毛坯种类毛坯硬度毛重/kg净重/kg每车件数气门摇杆支座铸件工序号工序名称工序内容设备名称夹具刀具量具辅具冷却液单件工时T工人的技术等级负荷/%铸造锅炉专用夹具游标卡尺5时效锅炉专用夹具游标卡尺480铣上端面铣上端面立式铣床专用夹具硬质合金立铣刀游标卡尺0.14粗,精铣下端面粗,精铣下端面立式铣床专用夹具硬质合金立铣刀游标卡尺0.32钻两13通孔钻两13通孔高速台钻专用夹具高速钢锥柄麻花钻游标卡尺1.88铣右端面铣右端面立式铣床专用夹具硬质合金立铣刀游标卡尺0.26钻通孔18钻通孔18高速台钻专用夹具高速钢锥柄麻花钻游标卡尺1.10镗孔到20,孔口倒角1*45度镗孔到20,孔口倒角1*45度卧式组合镗床专用夹具ITA20镗削头游标卡尺0.38铣左端面铣左端面立式铣床专用夹具硬质合金立铣刀游标卡尺0.26铣轴向槽铣轴向槽立式铣床专用夹具硬质合金立铣刀游标卡尺0.18涂漆涂漆毛刷专用夹具游标卡尺检验工作台自制游标卡尺入库工作台自制编制审核批准共 页第 页任务书 材料HT20-40 HBS175200生产纲领:批量生产设计工作量1、 零件图 毛坯图 气门摇杆加工工艺过程卡及加工工序卡2、 气门摇杆镗孔直径20的孔和 铣圆32端面夹具 加工工装设计3、 气门摇杆加工工装主要零件图4、 气门摇杆加工工艺工装设计计算说明书气门摇杆轴支座零件的机械加工工艺和夹具设计所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日30摘 要气门摇杆轴支座是某企业产品中的关键零件之一,本课题要求根据企业生产需要和气门摇杆轴支座零件的加工要求,首先完成零件的加工工艺规程设计,在此基础之上,选择其关键工序之一进行专用夹具及加工用组合机床设计,并完成必要的设计计算。本机床所用夹具的通用性强,工件采用液压定位夹紧,快速方便。定位采用一面一心轴的定位方式,夹紧采用液压加紧,采用这种方式完全能够满足精度要求。而且简易方便,制造成本低,通用性好。由于气门摇杆轴支座的生产量比较大,为了保证产品质量,提高加工效率,需要对其加工工艺进行优化设计,并在关键工序使用组合机床或专用机床进行加工。通过设计,综合运用了大学期间的多数基础和专业知识,加深所学知识体系,掌握了运用各项绘图软件进行设计的方法和技巧,熟悉了工程应用设计。关键词 气门摇杆轴支座 零件分析 工艺路线 夹具设计 机床AbstractThe axile bush is one of the key parts of an enterprise products, this text expounds mainly the machining technology and the design of clamping device of the connecting rod and modular machine tool of the axile bush.The precision of size, the precision of profile and the precision of position , of the connecting rod is demanded highly , and the rigidity of the connecting rod is not enough, easy to deform,so arranging the craft course, need to separate the each main and superficial thick finish machining process. Reduce the function of processing the surplus , cutting force and internal stress progressively , revise the deformation after processing, can reach the specification requirement for the part finally .As the output of the axile bush is very large ,it is need to make optimal design for the machining technology and use modular machine tool for pivotal machining process ,to ensure product quality and to improve the processing efficiency.Through this design,the knowledge of more basic and specialty was synthetically applited.The system of knowledge we learned was intensified.Controlled to make use of various method and techniques that the painting software carry on a design,the design of engineering application was known well.Keywords Axile Bush Precision Processing Technology Design of Clamping Device Modular Machine Tool目 录摘 要IIAbstract1目 录21 引言41.1 机械制造业及其现状41.2 机械制造业的发展趋势51.3 设计目的52 零件工艺性分析72.1 零件的作用72.2 零件的工艺分析73 毛坯的选择83.1 毛坯的种类83.2 确定毛坯是应考虑到的因素83.3 确定毛坯时的几项工艺措施83.4 毛坯的确定84 工艺规程设计104.1 工艺规程的作用104.2 定位基准的选择104.3 制定工艺路线114.4 毛坯尺寸的确定与机械加工余量124.5 确定切削用量及基本工时124.6定位误差分析165 夹具的设计166 镗20孔夹具设计196.1 研究原始质料196.2 定位、夹紧方案的选择196.3切削力及夹紧力的计算196.4 误差分析与计算216.5定位销选用226.6 夹具设计及操作的简要说明227 铣32外圆端面夹具设计227.1问题的提出237.2夹具的设计237.2.1 定位基准的选择237.2.2夹紧装置的设计237.2.3切削力及夹紧力的计算237.2.4定位误差分析257.2.5 定向键与对刀装置设计257.3夹具装配图的绘制27结束语28参 考 文 献29致 谢301 引言机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法,是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益,生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现,因此工艺规程编制的好坏是生产该产品的重要保证和重要依据。夹具结构设计在加深对课程基本理论的理解和加强对解决工程实际问题能力的培养方面发挥极其重要的作用1。利用更好的夹具可以保证加工质量,机床夹具的首要任务是保证加工精度,特别是保证被加工工件的加工面与定位面以及被加工表面相互之间的位置精度;提高生产率、降低成本,使用夹具后可以减少划线、找正等辅助时间,且易于实现多工位加工2。扩大机床工艺范围,在机床上使用夹具可使加工变得方便,并可扩大机床工艺范围。减轻工人劳动强度,保证安全生产。为了让夹具有更好的发展,夹具行业应加强产、学、研协作的力度,加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐,创建夹具专业技术网站,充分利用现代信息和网络技术,与时俱进地创新和发展夹具技术。1.1 机械制造业及其现状在国民经济的各条战线上广泛使用着大量的机械、机床、工具、仪器、仪表等工艺装备。这些工艺装备的制造过程总称为机械制造,生产这些工艺装备的工业即是机械制造业3。机械制造业的主要任务就是围绕各种工程材料的加工技术,研究其工艺,并设计和制造各种工艺装备。机械制造业是国民经济的基础和支柱,是向其他各部门提供工具、仪器和各种机械设备的技术装备部。据西方工业国家统计,机械制造业创造了60%的社会财富,完成45%的国民经济收入。如果没有机械制造业提供质量优良、技术先进的技术装备,那么信息技术、新材料技术、海洋工程技术、生物工程技术、以及空间技术等新技术群的发展将会受到严重的制约。因此,一个国家的经济竞争归根结底是机械制造业的竞争,机械制造业的发展水平是衡量一个国家经济实力和科学技术水平的重要标志之一。机械制造业是一个历史悠久的产业,经历了一个漫长发展过程。蒸汽机和电力的两次工业革命使机械制造业发生了巨大变革,世界各国都逐渐充分重视、发展和应用机械制造技术。经过建国五十多年的发展,机械工业已经成为我国工业中产品门类比较齐全,具有相当规模和一定技术基础的支柱产业之一。改革开放以来,机械工业引进了大量的国外先进技术,加上国内自行研究开发的成果,使机械产品的结构正向合理化方向发展,对市场的适应能力日益明显增强。但是,与工业发达国家相比,我国的机械制造仍存在阶段性的差距。集中表现为制造技术的落后在设计方法和手段、制造工艺、制造过程自动化及管理技术诸方面都明显落后于工业发达国家。制造技术的落后严重制约了机械工业的进一步发展,使我国机械传动工业的技术来源大部分依赖引进国外技术,全员劳动生产率低,机械产品质量差,可靠性低,缺乏竞争力4。1.2 机械制造业的发展趋势1.2.1 常规工艺的不断优化常规工艺优化的方向是实现高效化、精密化、强韧化、轻量化,以形成优质高效、低耗、少(无)污染的先进实用工艺为主要目标,同时实现工艺设备、辅助工艺、工艺材料、检测控制系统的成套工艺服务,使优化工艺易于为企业采用5。1.2.2 新型加工方法的不断出现和发展包括精密加工和超精密加工、微细加工、特种加工及高密度能加工、新硬材料加工技术、表面功能性覆盖技术和复合加工,以适应机械产品更新换代对制造工艺提出的更高、更新的制造模式。1.2.3 自动化等高新技术与工艺的精密结合微电子、计算机和自动化技术与工艺及设备的相结合,使传统工艺面貌产生显著、本质的变化,如生产线自动控制、在线检测自适应控制、计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助夹具设计、计算机辅助装备工艺设计和智能制造系统等。中国的机械制造工业任重而道远,我们必须不断开拓进取,改进制造技术,使制造业达到一个新的高度。1.3 设计目的现代机械制造工艺设计是机械类专业学生在学完了机械制造技术基础等技术基础和专业课理论之后进行的一个实践教学环节。其目的是巩固和加深理论教学内容,培养学生综合运用所学理论,解决现代实际工艺设计问题的能力。通过工艺规程及工艺装备设计,学生应达到:(1) 掌握零件机械加工工艺规程设计的能力;(2) 掌握加工方法及其机床、刀具及切削用量等的选择应用能力;(3) 掌握机床专用夹具等工艺装备的设计能力;(4) 学会使用、查阅各种设计资料、手册和国家标准等,以及学会绘制工序图、夹具总装图,标注必要的技术条件等。2 零件工艺性分析2.1 零件的作用气门摇杆轴支座是柴油机一个主要零件。是柴油机摇杆座的结合部,20孔装摇杆轴,轴上两端各装一进气门摇杆,摇杆座通过两个13mm孔用M12螺杆与汽缸盖相连,3mm轴向槽用于锁紧摇杆轴,使之不转动。2.2 零件的工艺分析由附图1得知,其材料为HT200。该材料具有较高的强度,耐磨性,耐热性及减振性,适用于承受较大应力,要求耐磨的零件。该零件上主要加工面为上端面、下端面,左、右端面,2-13mm孔和20mm以及3mm轴向槽的加工。20mm孔的尺寸精度与下端面0.05mm的平行度与左右两端面孔的尺寸精度,直接影响到进气门与排气门的传动精度及密封,213mm孔的尺寸精度,以上下两端面的平行度0.05mm。因此,需要先以下端面为粗基准加工上端面,再以上端面为粗基准加工下端面,再把下端面作为精基准,最后加工20mm孔与左右两端面时以下端面为定位基准,以保证孔轴线与两端面相对下端面的位置精度。由参考文献1中有关孔的加工的经济精度机床能达到的位置精度可知上述要求可以达到的零件的结构的工艺性也是可行的。3 毛坯的选择3.1 毛坯的种类毛坯的种类主要有碳钢、合金钢、不锈钢与耐热钢、铸铁与黄铜、青铜、铝合金;在选择毛坯的制造方法时,首先考虑材料的工艺特性,如铸铁不能锻造,这类材料只能选择铸造;高碳钢的铸造性和焊接性都较差,一般都采用锻造。3.2 确定毛坯是应考虑到的因素在确定毛坯时应考虑以下因素:(1)零件的材料及其力学性能当零件的材料选定之后,毛坯的类型就大体确定了。例如,材料为铸铁的零件,自然应选择铸造毛坯;而对于重要的钢质零件,力学性能要求高时,可选择锻造毛坯。(2)零件的结构和尺寸形状复杂的毛坯常采用铸件,但对于形状复杂的薄壁件,一般不能采用砂型铸造;对于一般用途的阶梯轴,如果各段直接相差不大,力学性能要求不高时,可选择棒料做毛坯,倘若各段直径相差较大,为了节省材料,应选者锻件6。(3)生产类型当零件的生产批量较大时,应采用精度和生产率都比较高的毛坯制造方法,这时毛坯制造增加的费用可由材料费减少的费用以及机械加工减少的费用来补偿。(4)现有生产条件选择毛坯类型时,要结合本企业的具体生产条件,如现场毛坯制造的实际水平和能力,外协的可靠性等。(5)充分考虑利用新技术,新工艺和新材料的可靠性为了节约材料和能源,减少机械加工余量,提高经济效益,只要有可能,就必须尽量采用精密锻造,精密铸造,冷挤压。粉末冶金和工程塑料等新工艺,新技术和新材料7。3.3 确定毛坯时的几项工艺措施 实现少切削,无切削加工,是现代机械制造技术的发展趋势。但是,由于毛坯制造技术的限制,加之现代机器对精度和表面质量的要求越来越高,为了保证机械加工能达到质量要求,毛坯的某些表面仍需留有加工余量。加工毛坯时,由于一些零件形状特殊,安装和加工不大方便,必须采取一定的工艺措施才能进行机械加工。3.4 毛坯的确定零件材料是HT15-33。零件年产量是大批量,而且零件加工的轮廓尺寸不大,在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型,采用方法为砂模机器造型。零件形状并不复杂,因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近,内孔不铸出。4 工艺规程设计对于机器中的某一零件,可以采用多种不同的工艺过程完成。在特定条件下,总存在一种相对而言最为合理的工艺规程,将这个工艺规程用工艺文件的形式加以规定,由此得到的工艺文件统称工艺规程8。4.1 工艺规程的作用工艺规程是生产准备、生产组织、计划调度的主要依据,是指导工人操作的主要技术文件,也是工厂和车间进行设计或技术改造的重要原始资料。工艺规程的制订须严格按照规定的程序和格式进行,并随技术进步和企业发展,定期修改完善。(1)根据机械加工工艺规程进行生产准备(包括技术准备)。在产品投入生产以前,需要做大量的生产准备和技术准备工作,例如,关键技术的分析与研究;刀、夹、量具的设计、制造或采购;设备改装与新设备的购置或定做等。这些工作都必须根据机械加工工艺规程来展开。(2)机械加工工艺规程是生产计划、调度、工人的操作、质量检查等的依据。(3)新建或扩建车间(或工段),起原始依据也是机械加工工艺规程,根据机械加工工艺规程确定机床的种类和数量,确定机床的布置和动力配置,确定生产面积的大小和工人的数量。4.2 定位基准的选择定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一,定位基准选择得正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产率得以提高,否则,加工工艺过程中会问题百出,更有甚者,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。粗基准的选择:考虑到以下几点要求,选择零件的重要面和重要孔做基准。在保证各加工面均有加工余量的前提下,使重要孔或面的加工余量尽量均匀,此外,还要保证定位夹紧的可靠性,装夹的方便性,减少辅助时间,所以粗基准为上端面。加工左右两端平面时,为了保证位置度求,采用一面两孔定位,限制六个自由度,用下端面与两13孔作为定位基准。镗削20mm孔的定位夹紧方案为:用一菱形销加一圆柱销定位两个13mm的孔,再加上底面定位实现,两孔一面完全定位,这种方案适合于大批生产类型中。精基准的选择:主要考虑基准重合问题,气门摇杆轴支座的下端面既是装配基准又是设计基准,用它作为精基准,能使加工遵循基准重合的原则。20孔及左右两端面都采用底面做基准,这使得工艺路线又遵循“基准统一”的原则,下端面的面积比较大,定位比较稳定,夹紧方案也比较简单,可靠,操作方便。4.3 制定工艺路线制定工艺路线应该使零件的加工精度(尺寸精度、形状精度、位置精度)和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批生产的条件下,可以考虑采用通用机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。还有,应当考虑经济效果,以便降低生产成本9。4.3.1 工艺路线方案一工序 铸造工序 涂漆工序 车上端面工序 钻两13通孔工序 精铣下端面工序 铣右端面工序 钻通孔18mm工序 镗孔20mm,孔口角145度工序 铣左端面工序 铣轴向槽工序 检验工序 入库4.3.2 工艺路线方案二工序 铸造工序 时效工序 涂漆工序 铣上端面工序 粗,精铣下端面工序 钻两13通孔工序 铣右端面工序 钻通孔18工序 镗孔到20,孔口倒角145度工序 铣左端面工序 铣轴向槽工序 检验工序 入库4.3.3 工艺方案的比较与分析因左右两端面均对20mm孔有较高的位置要求,故它们的加工宜采用工序集中原则,减少装次数,提高加工精度。根据先面后孔,先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则,将端面的精铣和下端面的粗铣放在前面,下端面的精铣放在后面,每一阶段要首先加工上端面后钻孔,左右端面上20mm孔放后面加工。初步拟订加工路线方案一。方案一遵循了工艺路线拟订的一般原则,但某些工序还有一些问题还值得进一步讨论。如车上端面,因工件和夹具的尺寸较大,在卧式车床上加工时,它们惯性力较大,平衡困难;又由上端面不是连续的圆环面,车削中出现断续切削容易引起工艺系统的震动,故改动铣削加工。工序05应在工序06前完成,使上端面在加工后有较多的时间进行自然时效,减少受力变形和受热变形对213mm通孔加工精度的影响。通过以上的两工艺路线的优、缺点分析,最后确定工艺路线方案一为该零件的加工路线。该工艺过程详见附表和附表2,机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。4.4 毛坯尺寸的确定与机械加工余量由于本零件材料为灰铸铁,由工艺手册得,毛坯为双侧加工,MA为G,加工精度为8到10级,这里选取9级。则,由机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得:零件延轴线方向的加工余量为:2x2.5mm=5mm100径向加工余量为6mm,轴向加工余量为2x2.5mm=5mm90径向加工余量为2x2.5mm=5mm,轴向加工余量为2x2.5mm=5mm45径向加工余量为2x2.5mm=5mm由机械零件工艺性手册表:2-64得:100,90柱体圆角为:R=2mm;右端45的圆角为:R=4mm;铸件上的过渡部分尺寸确定为:R=5mm,C=3mm,H=15mm。由以上资料得出毛坯尺寸图。4.5 确定切削用量及基本工时在工艺文件中还要确定每一工步的切削用量。(1)切削用量指:背吃刀量asp(即切削深度ap、进给量f及切削速度Vc 。(2)确定方法是:确定切削深度确定进给量确定切削速度(3)具体要求是:由工序或工步余量确定切削深度:精、半精加工全部余量在一次走刀中去除在中等功率机床上一次走刀ap可达8mm10mm。按本工序或工步加工表面粗糙度确定进给量:对粗加工工序或工步按加工表面粗糙度初选进给量后还要校验机床进给机构强度。可用查表法或计算法得出切削速度Vc查,用公式 换算出查或计算法所得的转速nc查,根据Vc查在选择机床实有的主轴转速表中选取接近的主轴转速n机作为实际的转速,再用 换算出实际的切削速度Vc机填入工艺文件中。对粗加工,选取实际切削速度Vc机实际进给量f机和背吃刀量asp之后,还要校验机床功率是否足够等,才能作为最后的切削用量填入工艺文件中。工序1 钻2个13mm孔(1)加工条件工件材料:HT200正火,b=220MPa,190220HBS加工要求:钻扩孔13mm机床选择:选用立式钻床Z525(见工艺手册表4.2-14)(2)确定切削用量及基本工时选择13mm高速钢锥柄标准麻花钻(见工艺手册P84)d=13 L=238mm L1=140mmf机=0.48mm/r (见切削手册表2.7和工艺手册表4.2-16)Vc查=13m/min (见切削手册表2.15)按机床选取n机=195r/min(按工艺手册表4.2-15)所以实际切削速度: m/min.基本工时:l=80mm l2=1mm4mm(取4mm)按工艺手册表6.2-5公式计算1.24(min)工序2 粗、精铣左右端面(1) 粗铣(a) 选择刀具:根据工艺手册表3.1-27,选择用一把YG6硬质合金端铣刀,其参数为:铣刀外径d0=100mm,铣刀齿数Z=10。(b)确定铣削深度a p:单边加工余量Z=20.27,余量不大,一次走刀内切完,则:a =mm(C)确定每齿进给量fz:根据切削手册表3.5,用硬质合金铣刀在功率为4.5kw的X51铣床加工时,选择每齿进给量fz=0.140.24mm/z,由于是粗铣,取较大的值。现取:fz=0.18mm/z(d) 选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度:根据切削手册表3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.0mmm1.5mm,现取1.2mm,根据切削手册表3.8铣刀直径d0=100mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=180min。(e) 确定切削速度Vc:根据切削手册表3.16可以查Vc:由 ap=mm fz=0.18mm/z,查得Vc=77mm/z n=245mm/z V=385mm/z根据X1632型立铣床说明书(表4.2-35)nc=255 r/min Vc=400 mm/min (横向)(f) 计算基本工时:l=47mm l2=2 T=0.14min (2)精铣(a) 选择刀具:根据工艺手册表3.1-27,选择用一把YG6硬质合金端铣刀,铣刀外径d0=100mm,铣刀齿数Z=10(b) 确定铣削深度ap:由于单边加工余量Z=1,故一次走刀内切完,则:a p= 1 mm(c) 确定每齿进给量fz:由切削手册表3.5,用硬质合金铣刀在功率为4.5kw的X51铣床加工时,选择每齿进给量fz=0.14 mm/z0.24mm/z,半精铣取较小的值。现取:fz=0.14mm/z(d) 选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度:根据切削手册表3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.0mm1.5mm,现取1.2mm,根据切削手册表3.8铣刀直径d0=100mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=180min。(e) 确定切削速度Vc:根据切削手册表3.16可以查Vc:由 ap4mm z=0.14mm/z,查得:Vc=110mm/z n=352mm/z V=394mm/z根据X1632型立铣床说明书(表4.2-35)nc=380 r/min Vc=400 mm/min (横向)(f) 计算基本工时:l=40 mm l2 =2mm 所以本工序的基本时间为:T=t1+t2=0.14+0.12=0.26min工序3 粗镗18工序18粗镗余量参考文献1表383取粗镗为1.8mm,粗镗切削余量为0.2mm,铰孔后尺寸为20H8。孔轴线到底面位置尺寸为60mm,精镗后工序尺寸为20.020.08mm,与下底面的位置精度为0.05mm,与左右端面的位置精度为0.06mm,且定位夹紧时基准重合,故不需保证。0.06mm跳动公差由机床保证。工序4 钻孔18mm选择18mm高速钢锥柄标准麻花钻(见工艺手册P84)d=18 L=238mm L1=140mmf机=0.48mm/r (见切削手册表2.7和工艺手册表4.2-16)Vc查=13m/min (见切削手册表2.15)按机床选取n机=195r/min(按工艺手册表4.2-15)所以实际切削速度:基本工时:l=80mm l2=1mm4mm(取4mm)按工艺手册表6.2-5公式计算 1.10min粗镗孔时因余量为1mm,故ap=1mm,查文献1表2.4-8取V=0.4m/s=24m/min取进给量为f=002mm/rn=1000V/d=100024/3.1420=380r/min查文献1得pm=FzV10-3CF2=180, XFz=1Yfz=0.75nFz=0Rfz=9.81601802.750.20.750.41=1452 NP=0.58 kw取机床效率为0.850.780.85=0.89kw0.58kw故机床的功率足够。下面计算工序09的时间定额粗镗时:L/(fn)=45/0.2380=7.5s精镗时:f取0.1mm/sL/(fn)=45/0.1380=15s 总机动时间:T=7.5+15=0.38min4.6定位误差分析本夹具选用的定位元件为一面两V型块定位。其定位误差主要为:(1)移动时基准位移误差 (2)转角误差 其中: 5 夹具的设计5.1 机床夹具的基本组成部分(1)定位元件及定位装置,它与工件的定位基准相接处,用于确定工件在夹具中的正确位置,从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动之间的相对正确位置。(2)对刀及引导元件,这些元件的作用是保证工件与刀具之间的正确位置,用于确定刀具在加工前正确位置的元件,称为对刀元件。用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件,称为引导元件10。(a)夹紧装置,用于加紧工作,在切削时使使工件在夹具中保持既定位置。(b)联接元件,用以确定夹具在机床上的位置并于机床相连接(c)夹具体,用以联接夹具各元件或装置,使之成为一个整体,并通过它将夹具安装在机床上。(d)其他联接或装置,除上述元件或装置以外的元件或装置。如某些夹具上的分度装置、防错装置、安全保护装置、为便于拆下工件而设置的顶出器等。5.1.2 机床夹具的作用(1)保障加工质量使用机床夹具的首要任务是保证加工精度,特别是保证被加工工件加工面与定位面之间以及被加工表面互相之间的位置精度。使用机床夹具后,这种精度主要是靠夹具和机床来保证,不再依赖于工人的技术水平。(a)提高生产效率,降低生产成本使用夹具后可以减少划线、找正等辅助时间,而且易实现多件、多工位加工。现代机床夹具中广泛采用气动、液压等机动夹紧装置,可使辅助时间进一步减少。(b)扩大机床工艺范围在机床上使用可使加工变得方便,并可扩大机床的工艺范围。例如,在车床或钻床上使用镗膜,可以代替镗床镗孔。又如,使用靠模夹具,可在车床或铣床上进行仿形加工。(c)减轻工人劳动强度,保证安全生产。5.2 机床夹具的分类按机床夹具的使用范围,可划分为5种类型(1)通用夹具,如车床上常用的三爪自定心卡盘、顶尖,铣床上常用的平口钳、分度头、回转工作台等均属此类夹具。该类夹具由于具有较大的通用性,故得其名。通用夹具一般以标准化,并有专门的专业工厂生产,常作为机床的标准附件提供给用户。(2)专用夹具,这类夹具是针对某一工件的某一工序而专门设计的,因其用途专一而得名。专用夹具广泛用于批量生产中。(3)可调整夹具和成组夹具,这类夹具的特点是夹具的部分元件可以更换,部分装置可以调整,以适应不同的零件的加工。用于相似零件成组加工的夹具,通常称为成组夹具。与成组夹具相比,可调整夹具的加工对象不很明显,适用范围更广一些。(4)组合夹具,这类家具有一套标准化的元件,根据零件的加工要求拼装而成,不同元件的不同组合和联接可构成不同结构和用途的夹具。夹具用完以后,元件可以拆卸重复使用。这类夹具特别适合于新产品试制和小批生产。(5) 随行夹具,这是一种在自动线或柔线制造系统中使用的夹具。工件安装在随行夹具上,除完成对工件的定位和夹紧外,还装载着工件随输送装置送往各机床,并在机床上被定位夹紧。为提高生产效率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用的夹具。根据我们所需加工的零件,由于其结构较为特殊,一般机床的通用夹具较难以定位及夹紧,因此每道工序都运用专用夹具来加工,加工本零件所需的专用夹具为四个。5.1.4 夹具设计的基本要求一台优良的机床必须满足下列基本要求:(1)保证工件的加工精度,保证加工精度的关键,首先在于正确的选定定位基准,定位方法和定位元件,必要时还需要进行定位误差分析,还要注意夹具中其他零件的结构对加工精度的影响,确保夹具能满足工件的加工精度要求。(2)提高生产效率,专用夹具的复杂程度应与生产纲领相对应,应尽量采用各种快速高效的装夹机构,保证操作方便,缩短辅助时间,提高生产效率11。(3)工艺性能好,专用夹具的结构应力求简单、合理,便于操作、装配、调整、检验、维修等。(4)使用性能好,专用夹具的操作应简便,省力,安全可靠。在客观条件允许且又经济适用的前提下,应尽可能采用气动、液压等机械化夹具装置,以减轻操作者的劳动强度。5.1.5 夹具设计规范化的意义研究夹具设计规范化程序的主要目的在于:(1)保证设计质量,提高生产效率,夹具设计质量主要表现在(a)设计方案与生产纲领的适应性;(b)高位设计与定位副设置的相容性;(c)夹具设计技术经济指标的先进性;(d)精度控制项目的完备性以及各种控制项目公差数值规定的合理性;(e)夹具结构设计的工艺性;(f)家具制造成本低经济型。有了规范的设计程序,可以指导设计人员有步骤、有计划、有条理的进行工作,提高设计效率,缩短设计周期。(2)有利于计算机辅助设计,有了规范化的设计程序,就可以利用计算机进行辅助设计,实现优化设计,减轻设计人员的负担。有利于计算机进行辅助设计,除了进行精度设计之外,还可以寻找最佳夹紧状态,利用有限对零件的强度、刚度进行设计计算,实现包括绘图在内的设计过程的全部计算机控制。(3)有利于初学者尽快掌握夹具设计的方法。近年来,关于夹具设计的理论、研究和实践经验总结已日渐完备,在此基础上总结出来的夹具规范化设计程序,使初级夹具设计人员的设计工作提高到了一个新的科学化水平12。6 镗20孔夹具设计6.1 研究原始质料利用本夹具主要用来加工镗孔20孔,加工时除了要满足粗糙度要求外,还应满足两孔轴线间公差要求。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。6.2 定位、夹紧方案的选择由零件图可知:在对镗孔20孔行加工前,底平面进行了粗、精铣加工,底面孔进行了钻、扩加工。因此,定位、夹紧方案有: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。镗孔20孔时为了使定位误差达到要求的范围之内,采用一面两销的定位方式,这种定位在结构上简单易操作。一面即底平面。6.3切削力及夹紧力的计算镗刀材料:(硬质合金镗刀)刀具的几何参数: 由参考文献5查表可得:圆周切削分力公式: 式中 查5表得: 查5表 取 由表可得参数: 即:同理:径向切削分力公式 : 式中参数: 即:轴向切削分力公式 : 式中参数: 即: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: 该孔的设计基准为中心轴,故以回转面做定位基准,实现“基准重合”原则;参考文献,因夹具的夹紧力与切削力方向相反,实际所需夹紧力F夹与切削力之间的关系F夹KF轴向力:F夹KF (N)扭距:Nm在计算切削力时必须把安全系数考虑在内,安全系数实际所需夹紧力:由参考文献16机床夹具设计手册表得: 安全系数K可按下式计算,由式(2.5)有:式中:为各种因素的安全系数,见参考文献16机床夹具设计手册表 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,决定选用螺旋夹紧机构。6.4 误差分析与计算该夹具以一面两销定位,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。与机床夹具有关的加工误差,一般可用下式表示: 由参考文献5可得: 两定位销的定位误差 : 其中:, 夹紧误差 : 其中接触变形位移值: 查5表1215有。 磨损造成的加工误差:通常不超过 夹具相对刀具位置误差:取误差总和: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。6.5定位销选用本夹具选用一可换定位销和棱形销来定位,其参数如下表:表3.1 定位销dHD公称尺寸允差816150.01122514M1246.6 夹具设计及操作的简要说明为提高生产率,经过方案的认真分析和比较,选用了手动夹紧方式(螺旋机构)。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。7 铣32外圆端面夹具设计由于生产类型为成批,大批生产,要考虑生产效率,降低劳动强度,保证加工质量,故需要设计专用夹具。7.1问题的提出本次设计选择设计铣32外圆端面夹具。该工序加工的精度要求较高。工夹具设计应首先满足这些要求,并保证较高的生产效率,还应考虑夹具零件制造的工艺性和生产经济性,加工过程中夹具的操作应方便,定位夹紧稳定可靠,夹具体应具有较好的刚性。7.2夹具的设计7.2.1 定位基准的选择根据图纸要求,为保证加工质量,工序基准应与设计基准相同。选择底面作为基准。工序基准面是底平面,定位面为环行突台面,限制3个自由度,孔采用定位销定位,由于通过孔夹紧,定位销与夹紧件做成整体。限制2个自由度,还有一个绕孔轴线旋转自由度,采用一个可调支承,支承于圆柱端面,除限制自由度达到完全定位外,还能提高夹具系统刚性。7.2.2夹紧装置的设计 根据夹紧力方向的原则(1),夹紧力的作用方向不应破坏工件的既定位置。(2),夹紧力的作用方向应使所需夹紧力尽可能小;(3),夹紧力的作用方向应使工件的夹紧变形最小。根据夹紧力作用点的原则(1),夹紧力的作用点应正对夹具定位支承元件或位于支承元件所形成的稳定受力区域内,以免工件产生位移和偏转;(2),夹紧力的作用点应在工件刚性较好的部位上,以使夹紧变形尽可能少,有时可采用增大工件受力面积或合理布局夹紧点位置等措施来实现;(3),夹紧力的作用点应尽可能靠近工件的加工表面,以保证夹紧力的稳定性和可靠性,减小工件的夹紧力,防止加工过程产生振动。7.2.3切削力及夹紧力的计算刀具:错齿三面刃铣刀(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。查参考文献51226可知移动形式压板螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算: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: 其中: 螺旋夹紧力:该夹具采用螺旋夹紧机构,用螺栓通过弧形压块压紧工件,受力简图如2.1.由表得: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。7.2.4定位误差分析定位误差是指由于定位不准引起的某一工序的尺寸或位置精度要求方面的加工误差。对夹具设计中采用的定位方案,只要可能产生的定位误差小于工件相应尺寸或位置公差的三分之一,或满足装夹+对定+过程T,即可认为定位方案符合加工要求。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。与机床夹具有关的加工误差,一般可用下式表示: 由参考文献5可得:(1) 夹紧误差 : 其中接触变形位移值: 查5表1215有。 磨损造成的加工误差:通常不超过 夹具相对刀具位置误差:取误差总和: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。7.2.5 定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中,一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合,使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩,可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷,加强夹具在加工中的稳固性。根据GB220780定向键结构如图所示: 图5.1 夹具体槽形与螺钉根据T形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如表5.4:表5.4 定向键 BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D180.0120.03525124124.518+0.0195对刀装置由对刀块和塞尺组成,用来确定刀具与夹具的相对位置。塞尺选用平塞尺,其结构如图5.3所示: 图5.3 平塞尺塞尺尺寸参数如表5.5:表5.5 塞尺公称尺寸H允差dC30.0060.257.3夹具装配图的绘制 夹具的具体各部分设计完成后,将夹具装配图画于A0图纸上,部分主要零件也单独画于A3,A1图纸上,见附图。如前所述,应该注意提高生产率,但该夹具设计采用了手动夹紧方式,在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小,经过方案的认真分析和比较,选用了手动夹紧方式(螺旋夹紧机构)。这类夹紧机构结构简单、夹紧
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本文标题:气门摇杆轴支座零件的机械加工工艺和夹具设计【镗20孔及铣32圆端面】【含高清CAD图纸和说明书】
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