转向臂加工工艺及钻Φ9.3孔气动夹具设计【气缸】【含CAD高清图纸和说明书】
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气缸
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设计说明书题目：转向臂工艺规程及钻夹具设计目录摘 要1ABSTRCT2第1章 绪论4第2章 设计的目的5第3章 零件的分析63.1 零件的作用63.2 零件的工艺分析6第4章 工艺规程的设计74.1 确定毛坯的制造形式。74.2 基面的选择74.3 确定工艺路线8431、工艺路线8432、确定工艺过程方案84.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定94.5 确定切削用量和基本工时12第5章 夹具设计235.1问题提出。235.2定位基准的选择235.3切削力和夹紧力的计算235.4定位误差分析245.5夹具设计及操作的简要说明25总 结25致 谢27参 考 文 献28摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。转向臂加工工艺规程及钻孔的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。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。ABSTRCTThis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error第 2 页 共 31 页说明书第1章 绪论通过机床工艺及夹具设计，汇总所学专业知识如一体(如公差于配合、机械零件设计、金属切削机床、机械制造工艺等)。让我们对所学的专业课得以巩固、复习及实用，在理论与实践上有机结合；使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解，并为以后的实际工作奠定坚实的基础！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进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学的各课程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。因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。因此，它在我们的大学生活中占有重要的地位。另外在做完这次毕业设计之后，我得到一次在毕业工作前的综合性训练，我在想我能在下面几方面得到锻炼： （1）运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，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，保证零件的加工质量。（2）提高结构设计能力。通过设计夹具的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效，省力，经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。（3）学会使用手册以及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称，出处，能够做到熟练的运用。 在些次设计中我们主要是设计转向臂的钻床夹具。在此次课程设计过程中，我小组成员齐心协力、共同努力完成了此项设计。在此期间查阅了大量的书籍，并且得到了有关老师的指点，尤其是我系郑陪文老师的大力帮助，在此表示感谢！第2章 设计的目的机械制造工艺学课程设计,是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程，经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。同时，也为以后搞好毕业设计打下良好基础。通过课程设计达到以下目的：1、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。通过学生亲手设计夹具（或量具）的训练，提高结构设计的能力。3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。第3章 零件的分析3.1 零件的作用据资料所示，该转向臂的作用和方向盘、转向拉杆一起配合使用，从而达到控制转向轮的转向角度。3.2 零件的工艺分析由零件图可知：16、9.3的孔中心线是主要的设计基准和加工基准。该零件的主要加工面可分为两组：21、 以16mm孔的中心线加工表面 这一组加工表面包括：铣26mm单侧端面、钻16mm的孔、倒角145、钻8.5mm的孔。22、 以9.3mm孔的中心线加工表面 这一组加工表面包括：铣20mm两端面、钻9.3mm的孔、锪16mm的沉头。概括：由于16、9.3的孔中心线位置精度不高，又16mm内孔的精度比9.3mm内孔的精度较高。所以由以上分析可知，对这两组加工表面而言，先加工第一组，再加工第二组。由参考文献中有关面和孔加工精度及机床所能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。第4章 工艺规程的设计4.1 确定毛坯的制造形式。零件的材料可锻铸铁（KT35-10），中批量生产。零件的轮廓尺寸不大，铸造表面质量的要求较高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造，可以提高生产率。4.2 基面的选择1、定位基准的选择 粗基准：为保证工件重要表面的余量均匀，应选重要表面为粗基准。为互为基准，以20mm端面为粗基准。即B、C面。 精基准：精基准的选择主要考虑基准重合的问题。选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。为使两孔互为基准，选16的孔作为精基准。4.3 确定工艺路线431、工艺路线：、铣16mm孔的端面，即26mm圆柱A面、铣9.3mm孔的两端面，即20mm圆柱B、C面、钻、扩、粗铰、精铰孔16mm，倒角145、钻8.5mm孔、钻9.3mm孔、刮平B、C面16mm，两端入体1mm432、确定工艺过程方案见下表（4-1）表（4-1）工序号工序内容简要说明01正货处理145204HBS改善材料加工性能02铣26mm圆柱A面先加工面03铣20mm圆柱B、C面04钻、扩、粗铰、精铰孔16mm，倒角145后加工孔05钻孔8.5mm06钻孔9.3mm07刮平B、C面16mm，两端入体1mm08去毛刺09终检4.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定转向臂的材料是KT35-10，生产类型为中批生产，。由于毛坯用采用金属模铸造, 毛坯尺寸的确定；由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。由于本设计规定有零件为中批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定。根据零件材料确定毛坯为可锻铸铁（KT35-10）,中批量生产。按机械制造技术基础课程设计指南第五章第一节可确定：1、求最大轮廓尺寸 长133.6mm、宽47mm、高46mm 故最大轮廓尺寸为133.6mm。2、选取公差等级CT 由表5-1，铸造方法按机械造型、铸件材料按可锻铸铁，得CT范围812级。取为10级。3、求铸件尺寸公差 根据加工表面的基本尺寸和逐渐公差等级CT=10级，查表5-3得：公差带相对于基本尺寸对称分布。4、求机械加工余量等级 查表5-5，得机械加工余量等级范围为EG，取为F级。5、求RMA（要求的机械加工余量） 对所有加工表面取同一个数值，由表5-4查最大轮廓尺寸为133.6mm，机械加工余量等级为F级，得RMA数值为1.5mm。6、求毛坯基本尺寸依零件图可知：16、9.3、8.5孔径较小，铸成实心。 A面属单侧加工，由式（5-1）得 R=F+RMA+CT/2=32+1.5+2.8/2=34.9mm B、C面属两侧加工，由式（5-2）得 R=F+2RMA+CT/2=26+21.5+2.6/2=30.3mm 根据数据可得：转向臂铸件毛坯尺寸公差与加工余量见下表（3-1）表（3-1）项目A面B、C面16孔9.3孔8.5孔公差等级CT1010加工面基本尺寸3226铸件尺寸公差2.82.6机械加工余量等级FFRMA1.51.5毛坯基本尺寸34.930.30007、画毛坯图（见A3图纸）4.5 确定切削用量和基本工时1、工序号02： 本工序为铣26mm端面。已知工件材料为可锻铸铁（KT35-10），选择硬质合金镶齿套式端面铣刀。铣刀直径：d=80mm,齿数Z=10mm，Kr=60。且已知铣削宽度a=26mm。铣削深度a=2.9mm，选用机床X62卧式铣床。、确定每齿进给量f根据已知资料所知：X62卧式铣床功率为7.5KW。查表5-146得：硬质合金牌号YG8的每齿进给量为0.20.29mm/z。取f=0.2、选择铣刀磨损标准及耐用度查表5-148得：铣刀后刀面的最大磨损量为1.5mm。铣刀直径d=80mm、耐用度T=180 min、确定切削速度Vc和每齿进给量f根据资料所知：取f=0.20mm/z 0.18mm/z、 Z=10、 d=80mm、a=26mm、a=2.9mm、T=180 min查表2-17.有C=548、q=0.22、x=0.17、y=0.32、u=0.22、p=0、m=0.33、k=1.0则由表2-17的公式算得Vc=173.930 m/minnc=173.931000/3.1480=692.4 r/min根据查表5-75选取X62卧式铣床的主轴转速n=750r/min=12.5r/s V=3.148012.5/1000=3.14 m/s 工作台每分钟进给量为f=0.201060=120 mm/min 查表5-76，选f=118 mm/min 则实际的每齿进给量f=118/1060=0.197 mm/z、检查机床功率 根据资料所知：f=0.197mm、c=491、 x=1.0、y=0.75、u=1.1、Z=10、a=26mm、a=2.9mm、d=80mm、n=750 r/min、q=1.3、w=0.2、K=1.0 计算F=135.5 N P=135.53.14/1000=0.425 KW 7.5 KW可知机床功率能够满足要求、基本时间 查表2-28：(d对称铣削) T=(l+l+l)/ f Kr=60 0.18mm/z、 Z=10、 d=80mm、a=26mm、a=2.9mm、T=180 min查表2-17.有C=548、q=0.22、x=0.17、y=0.32、u=0.22、p=0、m=0.33、k=1.0则由表2-17的公式算得Vc=194.379 m/minnc=194.3791000/3.1480=773.80 r/min根据查表5-75选取X62卧式铣床的主轴转速n=750r/min=12.5r/s V=3.148012.5/1000=3.14 m/s 工作台每分钟进给量为f=0.201060=120 mm/min 查表5-76，选f=118 mm/min 则实际的每齿进给量f=118/1060=0.197 mm/z、检查机床功率 根据资料所知：f=0.197mm、c=491、 x=1.0、y=0.75、u=1.1、Z=10、a=20mm、a=2.15mm、d=80mm、n=750 r/min、q=1.3、w=0.2、K=1.0 计算F=75.4 N P=75.43.14/1000=0.237 KW 7.5 KW可知机床功率能够满足要求、基本时间（两端加工） 查表2-28：(d对称铣削) T=2(l+l+l)/ f Kr=6090 且式中l=20mm、l=13mm、l=2mm、f=118 mm/min T=2（20+13+2）/118=0.59 min=35.4 s 取T=36 s 每端走刀2次：T=236=72 s 3、工序号04： 本工序为钻16mm深32mm的孔。包括：钻、扩、粗铰、精铰孔、倒角145。根据资料选用Z535立式钻床加工，选标准高速钢直柄机用铰刀：r=0、=15、Kr=45。 、钻孔：确定进给量f 因为深度为32mm较大，宜采用自动进给。查表5-127得：f=0.610.75 mm/r 由表5-66取得f=0.72 mm/r 选择钻头磨损标准及耐用度 查表5-130：钻头后刀面的最大磨损量为0.8mm。钻头直径d=15mm、则T=60min。确定切削速度V 查表2-13得：C=16.4、z=0.22、x=0、y=0.4、m=0.125、取k=1.0 且d=15mm a=7.5mm 按公式计算： Vc =22.061 m/min nc=22.0611000/3.1415=468.4 r/min根据查表5-65选取Z535立式钻床的主轴转速n=400 r/min=6.67 r/s 则V=3.14156.67/1000=0.314 m/s钻孔基本时间 T=(l+l+l)/ fn 式中l=32mm、取l= l=5mm,f=0.72 mm/r、n=6.67r/s 则T=（32+5+5）/0.726.67=8.75s 取T=9s、扩孔：确定进给量f 因为深度为32mm较大，宜采用自动进给。查表5-128得：f=0.91.1 mm/r 由表5-66取得f=0.96 mm/r 选择扩孔钻磨损标准及耐用度 查表5-130：扩孔钻后刀面的最大磨损量为0.8mm。钻头直径d=15mm、则T=30min。确定切削速度V 查表2-13得：C=27.9、z=0.2、x=0.1、y=0.4、m=0.125、取k=1.0 且d=15.85mm a=0.425mm 按公式计算： Vc =34.964 m/min nc=34.9641000/3.1415.85=702.5 r/min根据查表5-65选取Z535立式钻床的主轴转速n=750 r/min=12.5 r/s 则V=3.1415.8512.5/1000=0.622 m/s钻孔基本时间 T=(l+l+l)/ fn 式中l=32mm、取l= 2mm、l=3mm,f=0.96 mm/r、n=12.5r/s 则T=（32+2+3）/0.9612.5=3.1 s 取T=4s、粗铰：确定进给量f 因为深度为32mm较大，宜采用自动进给。查表5-129得：f=1.53.0 mm/r 由表5-66取得f=1.60 mm/r 选择铰刀磨损标准及耐用度 查表5-130：铰刀后刀面的最大磨损量为0.8mm。钻头直径d=15mm、则T=60min。确定切削速度V 查表2-13得：C=23.2、z=0.2、x=0.1、y=0.5、m=0.3、取k=1.0 且d=15.95mm a=0.05mm按公式计算： Vc =12.611 m/min nc=12.6111000/3.1415.95=251.8 r/min根据查表5-65选取Z535立式钻床的主轴转速n=275 r/min=4.58 r/s 则V=3.1415.954.58/1000=0.229 m/s钻孔基本时间 T=(l+l+l)/ fn 式中l=32mm、l= 2mm、查表2-27取l=13mm,f=1.60 mm/r、n=4.58r/s 则T=（32+2+13）/1.604.58=6.4 s 取T=7s、精铰：确定进给量f 因为深度为32mm较大，宜采用自动进给。查表5-129得：f=1.53.0 mm/r 由表5-66取得f=1.60 mm/r 选择铰刀磨损标准及耐用度 查表5-130：铰刀后刀面的最大磨损量为0.8mm。钻头直径d=15mm、则T=60min。确定切削速度V 查表2-13得：C=23.2、z=0.2、x=0.1、y=0.5、m=0.3、取k=1.0 且d=16mm a=0.025mm按公式计算： Vc =13.491 m/min nc=13.4911000/3.1416=268.5 r/min根据查表5-65选取Z535立式钻床的主轴转速n=275 r/min=4.58 r/s 则V=3.14164.58/1000=0.230 m/s钻孔基本时间 T=(l+l+l)/ fn 式中l=32mm、取l= 2mm、l=4mm,f=1.60 mm/r、n=4.58r/s 则T=（32+2+4）/1.604.58=5.2 s 取T=6s 、倒角145 4、工序号05： 本工序为钻8.5mm深8mm的孔。根据资料选用Z525立式钻床加工，选标准高速钢直柄麻花钻：d=8.5mm、Kr=45。确定进给量f 由于孔径和深度较小，宜采用手动进给可达到加工要求。参考值取f=0.28 mm/r选择钻头磨损标准及耐用度 查表5-130：钻头后刀面的最大磨损量为0.8mm。钻头直径d=8.5mm、则T=35min。确定切削速度V、n查表2-13、2-14得：C=16.4、z=0.25、x=0、y=0.4、m=0.125、取k=1.0 且d=8.5mm a=4.25mm f=0.28mm/r 按公式计算： Vc =29.9 m/min nc=29.91000/3.148.5=1120 r/min根据查表5-65选取Z525立式钻床的主轴转速n=960 r/min=16 r/s 则V=3.148.516/1000=0.427 m/s基本时间 钻8.5mm深8mm的通孔:T=(l+l+l)/ fn 式中l=8mm、取l= l=4mm,f=0.28 mm/r、n=16r/s T=（8+4+4）/0.2816=3.6s 取T=4s5、工序号06： 本工序为钻9.3mm深26mm的孔。根据资料选用Z525立式钻床加工，选标准高速钢直柄麻花钻,一次加工通孔可以满足加工要求：d=8.5mm、Kr=45。确定进给量f 由于深度较大，宜采用自动进给可达到加工要求。查表5-127：f=0.470.57mm/r 。由表5-66，按Z525选取f=0.48 mm/r选择钻头磨损标准及耐用度 查表5-130：钻头后刀面的最大磨损量为0.8mm。钻头直径d=9.3mm、则T=35min。确定切削速度V、n查表2-13、2-14得：C=16.4、z=0.25、x=0、y=0.4、m=0.125、取k=1.0 且d=9.3mm a=4.65mm f=0.48mm/r 按公式计算： Vc =24.656 m/min nc=24.6561000/3.149.3=844.33 r/min根据查表5-65选取Z525立式钻床的主轴转速n=680 r/min=11.33 r/s 则V=3.149.31.33/1000=0.33 m/s基本时间 钻9.3mm深26mm的通孔:T=(l+l+l)/ fn 式中l=26mm、取l=5mm、 l=4mm,f=0.48 mm/r、n=11.33r/s T=（26+5+4）/0.4811.33=6.4s 取T=7s6、工序号07： 本工序为刮平16mm深1mm的沉头孔。根据资料选用Z525立式钻床加工，选标准高速钢带导柱直柄平底锪钻,一次加工通孔可以满足加工要求：d=8.5mm、Kr=45。确定进给量f由于深度较小，采用手动进给。选择钻头磨损标准及耐用度 查表5-130：钻头后刀面的最大磨损量为0.8mm。钻头直径d=16mm、则T=60 min。确定切削速度V、n查表5-140、5-66：按Z525 暂取f=0.13mm/r 查得Vc =1225 m/min取Vc =18 m/min nc=181000/3.1416=358.28 r/min根据查表5-65选取Z525立式钻床的主轴转速n=272 r/min=4.53 r/s 则V=3.14164.53/1000=0.228 m/s刮平两端基本时间 T=2(l+l)/ fn 式中l=1mm、取l=1mm，f=0.13 mm/r、n=4.53r/s T=2（1+1）/0.134.53=6.8s 取T=7s第5章 夹具设计5.1问题提出。本夹具主要用于钻9.3孔，精度要求不高，和其他面没有任何为主度要求，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。5.2定位基准的选择本道工序加工9.3孔，精度不高，因此我们采用已加工好的16孔定位，因为孔径自身较小，切削力较小，因此不在采用其他的辅助定位，压板的压紧力即可以满足要求5.3切削力和夹紧力的计算由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切削手册得：钻削力 式（5-2）钻削力矩 式（5-3）式中： 代入公式（5-2）和（5-3）得 本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。5.4定位误差分析本工序选用的工件以圆孔在定位销上定位，定位销为水平放置，由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与心轴上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在Z轴方向，且向下，见下图。式中 定位副间的最小配合间隙（mm）； 工件圆孔直径公差（mm）； 定位销外圆直径公差（mm）。5.5夹具设计及操作的简要说明使用心轴定位，采用开口压板快速夹紧，即可指定可靠的卡紧力。同时我们采用快换钻套，当导向的钻套磨损后，我们松开螺钉可以快速地换下钻套。保证导向的精度，这样就大大的提高了生产效率，适合于大批量生产总 结这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。同时也培养了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。所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完成本次设计。这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和
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