车床转盘零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计（含全套CAD图纸） .pdf

i i 目 录 摘要 1 绪论 2 第一章 车床转盘零件机械加工工艺规程的编制 4 第一节 计算生产纲领确定生产类型 4 第二节 零件的分析 5 一 零件的分析 5 二 选择毛坯及毛坯制造方法 5 第三节 工艺规程设计 7 一 定位基面的选择 7 二 车床转盘零件表面加工方法的选择 7 三 制定工艺路线 8 四 选择加工设备及工艺装备 9 五 加工工序设计 工序尺寸及切削用量的计算 10 六 时间定额计算 14 七 填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡 15 第二章 车床转盘零件专用夹具的设计 17 第一节 机床夹具设计的基本要求和一般步骤 17 一 机床夹具设计的基本要求 17 二 专用夹具的设计步骤 17 第二节 车床转盘零件的夹具设计 19 一 零件本工序加工要求的分析 19 二 确定夹具类型 19 三 拟订定位方案和选择定位元件 19 四 确定夹紧方案 21 五 绘制夹具总装图 21 六 夹具精度分析与计算 21 附录 22 附图 1 铣床夹具总装配图 钻床夹具总装配图 附表 车床转盘零件机械加工工艺过程卡 车床转盘零件机械加工工序卡 总结 33 致谢 34 参考文献 35 1 1 摘要 能通过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实践 知识 正确的解决一个零件在加工过程中的定位 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 学会使用图表资料以及手册 掌握与本本设计有关的各种资料的名称 出处 能够做到熟练运用 因此 它在我们的大学生活中占有重要的地位 就我个人而 言 我希望能通过这次课程设计对自己未来从事的工作进行一次适应性训练 从 中锻炼自己分析问题 解决问题的能力 为今后参加工作打下一个良好的基础 由于能力有限 设计当中可能会有不足之处 恳请各位老师给予批评指正 2 2 a b s t r a c t c a n t h r o u g h t h e u t i l i z a t i o n m a c h i n e m a n u f a c t u r e t e c h n o l o g y c u r r i c u l u m i n e l e m e n t a r y t h e o r y a s w e l l a s i n t h e p r o d u c t i v e p r a c t i c e m i d d l e s c h o o l t o t h e p r a c t i c e k n o w l e d g e a c o r r e c t s o l u t i o n c o m p o n e n t s i n p r o c e s s i n g p r o c e s s l o c a l i z a t i o n c l a m p a s w e l l a s c r a f t r o u t e a r r a n g e m e n t q u e s t i o n s a n d s o o n c r a f t s i z e d e t e r m i n a t i o n g u a r a n t e e c o m p o n e n t s p r o c e s s i n g q u a l i t y t h e a c a d e m i c s o c i e t y u s e s t h e g r a p h d a t a a s w e l l a s t h e h a n d b o o k g r a s p s d e s i g n s t h e r e l a t e d e a c h k i n d o f m a t e r i a l w i t h t h e n o t e b o o k t h e n a m e t h e s o u r c e c a n a c h i e v e t h e s k i l l e d u t i l i z a t i o n t h e r e f o r e i t h o l d s t h e i m p o r t a n t s t a t u s i n o u r s u n i v e r s i t y l i f e t o m y o w n o p i n i o n i h o p e d t h a t c a n t h e w o r k w h i c h w i l l b e e n g a g e d t o o w n f u t u r e c a r r y o n a n a d a p t a b i l i t y t r a i n i n g t h r o u g h t h i s c u r r i c u l u m p r o j e c t w i l l e x e r c i s e i t s e l f t o a n a l y z e t h e q u e s t i o n w i l l s o l v e t h e q u e s t i o n a b i l i t y w i l l s t a r t t h e w o r k f o r t h e p r e s e n t t o b u i l d a g o o d f o u n d a t i o n b e c a u s e a b i l i t y i s l i m i t e d m i d d l e t h e d e s i g n w i l l p o s s i b l y h a v e t h e d e f i c i e n c y w i l l r e q u e s t e a r n e s t l y f e l l o w t e a c h e r s t o g i v e t h e c r i t i c i s m t o p o i n t o u t m i s t a k e s 3 3 绪 论 毕业实践工作对于每一位即将毕业的毕业生来说都是非常重要的 它对我们 以后走上工作岗位很有帮助 对于我们机电专业来说 在以后的工作中经常要做 关于夹具的设计工作 在这里 我以连杆零件为例 对它的工艺过程和夹具进行 设计 做毕业设计可以把以前所学的知识加以综合运用 起到巩固学到的知识的 作用 从而提高分析 解决问题的能力 因此 认真的完成毕业设计是很有必要 的 机械制造工艺规程的制定需选择机械加工余量 机械加工余量的大小 不仅 影响机械零件的毛坯尺寸 而且也影响工艺装备的尺寸 设备的调整 材料的消 耗 切削用量的选择 加工工时的多少 因此 正确的确定机械加工余量 对于 节约金属材料 降低刀具损耗 减少工时 从而降低产品制造成本 保证加工质 量具有十分重要的意义 在这次设计过程中 广泛的收集各种资料及标准 课程设计中另一个重要的 设计为专用夹具的设计 专用夹具的设计是为了特殊加工工序的技术要求的加 工 夹具是机械制造厂使用的一种工艺装备 分为机床夹具 焊接夹具 装配夹 具及检验夹具等 各种金属切削机床上用于装夹工件的工艺装备 称机床夹具 如车床上使用 的三爪自定心卡盘 铣床上使用的平口虎钳等 一 机床夹具在机械加工中的作用 对工件进行加工时 为了保证加工要求 首先要使工件相对于刀具及机床有 正确的位置 并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动 为此 在进行 机械加工前 首先要将工件装夹好 工件的装夹方法有两种 一种是工件直接装夹在机床的工作台或花盘上 另 一种是工件装夹在夹具上 采用第一种方法夹工件时 一般要先按图样要求在工件表面划线 划出加工 表面的尺寸和位置 装夹时用划针或百分表找正后再夹紧 这种方法无需专用装 备 但效率低 一般用于小批生产 批量较大时 大都用夹具装夹工件 用夹具装夹工件有下列优点 1 能稳定地保证工件的加工精度 用夹具装夹工件时 工件相对于刀具及 机床的位置精度由夹具保证 不受工人技术水平的影响 使一批工件的加 工精度趋于一致 2 能提高劳动生产率 使用夹具装夹工件方便 快速 工件不需要划线找 正 可显著地减少辅助工时 提高劳动生产率 工件在夹具中装夹后提高 了工件的刚性 因此可加大切削用量 提高劳动生产率 可使用多件 多 工位装夹工件的夹具 并可采用高效夹紧机构 进一步提高生产率 3 能扩大机床的使用范围 4 能降低成本 在批量生产中使用夹具后 由于劳动生产率的提高 使用 技术等级较低的工人以及废品率下降等原因 明显地降低了生产成本 夹 具制造成本分摊在一批工件上 每个工件增加的成本是极少的 远远小于 由于提高劳动生产率而降低的成本 工件批量愈大 使用夹具所取得的经 济效益就愈显著 二 机床夹具的分类 4 4 机床夹具的种类繁多 可以从不同的角度对机床夹具进行分类 常用的分类 方法有以下几种 1 按夹具的使用特点分类 1 通用夹具 已经标准化的 可加工一定范围内不同工件的夹具 称为通 用夹具 如三爪定心卡盘 机床用平口虎钳 万能分度头 磁力工作台 等 这些夹具已作为机床附件的专门工厂制造供应 只需选购即可 2 专用夹具 专门为某一工件的某道工序设计制造的夹具 称为专用夹具 专用夹具一般在批量生产中使用 3 可调夹具 夹具的某些元件可调整或可更换 以适应多种工件加工的夹 具 称为可调夹具 它还分为通用可调夹具和成组夹具两类 4 组合夹具 采用标准的组合夹具元件 部件 专为某一工件的某道工序 组装的夹具 称为组合夹具 5 拼装夹具 用专门的标准化 系列化的拼装夹具而成的夹具 称为拼装 夹具 它具有组合夹具的优点 但比组合夹具精度高 效能高 结构紧 凑 它的基础板和夹紧部件中常带有小型液压缸 此类夹具更适合在数 控机床上使用 2 按使用机床分类 夹具按使用机床可分为车床夹具 铣床夹具 钻床夹具 镗床夹具 齿轮机 床夹具 数控机床夹具 自动机床夹具 自动线随行夹具以及其它机床夹具等 3 按夹紧的动力源分类 夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具 气动夹具 液压夹具 气液增力夹具 电磁夹具以及真空夹具等 三 机床夹具的组成 机床夹具的种类和结构虽然繁多 但它们的组成均可概括为下面几个部分 1 定位装置 定位装置的作用是使工件在夹具中占据正确的位置 2 夹紧装置 夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢 保证工件在加工过程中受到外力 作用是不离开已经占据的正确位置 3 对刀或导向装置 对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置 4 连接元件 连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件 5 夹具体 夹具体是机床夹具的基础件 6 其它装置或元件 它们是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件 如需加工按一定规律分 布的多个表面时 常设置分度装置 为能方便 准确地定位 常设置预定位装置 对于大型夹具 常设置吊装元件等 四 本设计的任务 本设计的任务是 设计零件的工艺规程以及对典型夹具进行结构分析与精度 分析 通过本课程的设计使学生具有一定的设计专用夹具的能力和分析生产中与 夹具有关的技术问题的能力 5 5 第一章 车床转盘零件机械加工工艺规程的编制 第一节 计算生产纲领 确定生产类型 一 计算生产纲领 确定生产类型 生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用 它决定了 各工序所需专业化和自动化的程度 以及所选用的工艺方法和工艺装备 零件生产纲领可按下式计算 n qn 1 a 1 b 根据教材中生产纲领与生产类型及产品大小和复杂程度的关系 确定其生产 类型 如某产品上的一个连杆零件 该产品年产量为 5000 台 设其备品率为 25 机械加工废品率为 0 2 每台产品中该零件的数量为 1 件 现制定该连杆零件 的机械加工工艺规程 n qn 1 a 1 b 5000 1 1 25 1 0 2 6262 5 件 年 车床转盘零件的年产量为 6262 5 件 现已知该产品属于轻型机械 根据生 产类型与生产纲领的关系查阅参考文献 确定其生产类型为大量生产 6 6 7 7 车床转盘零件工件图 大量生产的工艺特征 1 零件的互换性 具有广泛的互换性 少数装配精度较高处 采用分 组装配法和调整法 2 毛坯的制造方法和加工余 广泛采用金属模机器造型 铸或其他商 效方法 毛坯精度高 加工余量小 3 机床设备及其布置形式 广泛采用商效专用机床及自动机床 按流 水线和自动排列设备 4 工艺装备 广泛采用高效夹具 复合刀具 专用量具或自动检验装 置 靠调整法达到精度要求 5 对工人的技术要求 对调整工的技术水平要求高 对操作工的技术 水平要求较低 6 工艺文件 有工艺过程卡或工序卡 关键工序要调整卡和检验卡 7 成本 较低 8 8 8 生产率 高 9 工人劳动条件 较好 第二节 零件的分析 一 零件的分析 1 首先在对加工零件进行充分的工艺分析 确定钻孔或扩孔 铰孔的结构形 式 2 其次零件加工工艺路线或加工顺序 根据零件图 零件的制造材料 零件 的质量要求确定主运动的启动 停止 方向 变速 进给运动的速度大小 选择 刀具的参数及冷却液开 关等辅助装置的动作 3 根据零件的形状和加工位置设计制造其专用夹具 适合于工件的大批量生 产 4 零件的图形 尺寸及公差 形位公差 表面粗糙度 材料 热处理及其他 技术要求要表示的清晰明了 5 要做到加工效率高 加工质量符合要求 加工费用低等要求 基本尺寸 考虑材料力学性能 强度 塑性 硬度 冲击韧性 疲劳强度 内外表面质量 题目所给的零件是普通车床上的转盘零件 主要起调整角度作用 零件底平 面6196h 外圆与机床连接 上平面燕槽起导向作用 两边 2 13 与机床连接 使转盘转动达到平稳 所以对韧性和强度耐磨度有一定的要求 如零件图所示该零件主要加工表 面及技术要求分析如下 1 零件整体在未注尺寸公差为i t 1 4 级 这对一般的铣削加工都不难达到 2 零件的形位公差要求也不高 它是g b i t 1 1 8 4 1 9 9 6 k 级也较容易达到 3 t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 表面 二 选择毛坯及毛坯制造方法 根据零件材料确定毛坯为铸件 根据其结构形状 尺寸大小和材料性能毛 坯的铸造方法选用 低压铸造毛坯公差等级 i t 8 级 球墨铸铁 在铁水 球墨生铁 浇注前加一定量的球化剂 硅 镁 使铸铁 9 9 中石墨球化 由于碳以球状存在于铸件基体中 改善其对基体的割裂作用 球墨 铸铁的抗拉强度 屈服强度 塑性 冲击韧性大大提高 并且有耐磨 减震 工 艺性能好 成本低等优点因为零件要求无砂眼 所以在毛坯铸造时要注意气孔的 产生气孔原因 1 空气夾杂在熔汤中 2 气体的来源 熔解时 在料管中 在模具中 离型剂 改善方法 1 适当的慢速 2 检查流道转弯是否圆滑 截面积是否渐減 3 检查逃气道面积是否够大 是否有被阻塞 位置是否位於最后充填的地方 4 检查离型剂是否噴太多 模温是否太低 5 使用真空 第三节 工艺规程设计 一 定位基面的选择 定位基面的选择是拟定零件的机械加工路线 确定加工方案中首先要做的重 要工作 基面选择得正确 合理与否 将直接影响工件的加工质量和生产率 在选择定位基面时 需要同时考虑以下三个问题 1 以哪一个表面作为加工时的精基面或统一基准 才能保证加工精度 使 整个机械加工工艺过程顺利地进行 2 为加工上述精基面或统一基准 应采用哪一个表面作为粗基面 3 是否有个别工序为了特殊的加工要求 需要采用统一基准以外的精基面 精基面的选择 根据精基面的选择原则 选择精基面时 首先应考虑基准 重合的问题 即在可能的情况下 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基 准 在车床转盘机械加工工艺过程中 大部分工序选用车床转盘的一个指定的端 面和孔作为主要基面 并用指定一侧的外圆面作为另一基面 这是由于 端面的 面积大 定位比较稳定 用孔定位可直接控制大小头孔的中心距 这样就使各工 序的定位基准统一起来 减少定位误差 再深入研究一下 1 根据零件图 车床转盘零件的大小孔有一端面在一个平面上 因此 10 10 可以同时加工出来 但另一端面不在一个平面上 这对作为定位基准面来说是不 利的 因此 在加工时需主意其定位方案的合理性 2 孔内孔作为基面 所以小头孔内孔表面的加工安排得比较早 在小 头孔与大头孔作为定位基面前的加工工序且钻孔 扩孔 铰孔 这些工序对于加 工后的孔与孔的平行度不易保证 有时会影响到后续工序的加工精度 因此 在 加工时应注意 选用合理的定位方案 3 在第一道工序中 工件的各个表面都是毛坯表面 定位和夹紧的条 件都较差 而加工余量和切削力都较大 如果再遇上工件本身的刚性差 则对加 工精度会有很大影响 因此第一道工序的定位和夹紧方法的选择 对于整个工艺 过程的加工精度常有深远的影响 十字头接头加工就是如此 在粗铣中工件如何 定位呢 一个方法是以毛坯端面定位 在侧面和端部夹紧 粗铣一个端面后 翻 身 以铣好的面定位 铣另一个毛坯面 但是由于毛坯表面 不平整 刚性差 定位夹紧时工件可能变形 粗铣后端面似乎平整了 一放松 工件又恢复变形 影响后续工序的定位精度 二 车床转盘零件表面加工方法的选择 零件各表面加工方法和方案的选择 首先要保证加工表面的加工精度和表面 粗糙度的要求 还须考虑生产率和经济性方面的要求 在选择时 应根据各种加 工方法的特点及其经济加工精度和表面粗糙度 结合零件的特点和技术要求 慎 重决定 1 大部分外表面可达到要求 其经济精度i t 1 2 1 4 表面粗糙度r a 1 2 5 6 3 都可以达到零件设计要求 2 孔 1 3 钻 铰 其经济精度i t 8 1 0 表面粗糙度r a 3 2 1 6 3 孔 3 0 0 0 3 3 3 5 0 0 3 9 其他公差为i t 8 级 其经济精度i t 1 1 1 3 表 面 粗糙r a 1 2 5 6 3 有r a 1 2 5 的粗糙度要求 4 在孔 1 3 的内壁粗糙度要求为r a 1 6 其它孔壁都在r a 6 3 4 0 的上偏差 为0 0 3 9 3 0 的上偏差为0 0 3 3 公差等级都为i t 8 所以对现代机加工不难 零件各表面加工顺序的确定 机械加工顺序安排 根据机械加工顺序安排时应遵循的原则 考虑到该工件的具体特点 先 安排两端面的加工 接着安排加工大小两孔 再就是铣槽 再加工大小 3 0 mm 35mm 的孔铣槽 最后钻 13mm 的孔 11 11 热处理工序的安排 由于毛坯为铸件 在机械加工之前 首先安排正火处理 以消除锻造应 力 改善金属组织 细化晶粒 改善切削性能 辅助工序的安排 检验工序 在热处理工序后安排中间检验工序 最后安排终结检验 三 制定工艺路线 制定工艺路线主要是确定加工方法和划分加工阶段 1 选择加工方法应以零件加工表面的技术条件为依据 主要是加工面的尺 寸精度 形状精度 表面粗糙度 并综合考虑各个方面工艺因素的影响 一般是 根据主要表面的技术条件先确定终加工方法 接着再确定一系列准备工序的加工 方法 然后再确定其他次要表面的加工方法 2 在各表面加工方法选定以后 就需进一步考虑这些加工方法在工艺路线 中的大致顺序 以定位基准面的加工为主线 妥善安排热处理工序及其他辅助工 序 3 排加工路线图表 当生产批量不同时零件的工艺路线也会有较大的差别 先在列出零件大量生 产时的工艺路线 见附表 四 选择加工设备及工艺装备 1 根据零件加工精度 轮廓尺寸和批量等因素 合理确定机床种类及规格 2 根据质量 效率和经济性选择夹具种类和数量 3 根据工件材料和切削用量以及生产率的要求 选择刀具 应注意尽量选 择标准刀具 4 根据批量及加工精度选择量具 由于生产类型为大批生产 故加工设备宜以通用机床为主 辅以少量专用机 床的流水生产线 工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成 选择机床 a 工序 10 20 30 是粗铣和半精铣 本零件外轮廓尺寸大 精度要求不 是很高 选用 x5025 b 工序 40 50 70 可以在立式钻床上加工 可选用 z5140 立式钻床 选择夹具 本车床转盘零件除加工钻 2 1 3 mm孔设计专用夹具外 还有铣平面夹具也 需要一套夹具 其他各工序使用通用夹具即可 选择刀具 a 零件要求槽深度为 21mm 因此 所选铣刀 槽时 铣刀规格为 d 16mm 12 12 d 50mm l 2mm b 铣上下两端面时 铣刀选 a 类可转位面铣刀直径为 50mm c 钻 3 0 mm的小头端孔至尺寸 3 0 h 8 mm 选用锥柄麻花钻 锥柄扩孔 复合钻 扩孔时倒角 选用锥柄机用绞刀 d 钻扩 3 5 h 1 1 mm 的大端孔 选用锥柄扩孔复合钻 扩孔时倒角 e 钻 1 3 mm 的孔 选用锥柄麻花钻 选择量具 本零件属大量生产 一般均采用量具 选择量具的方法有两种 一是按计量 器具的不确定度选择 二是按计量具的测量方法极限误差选择 a 选择加工孔用量具 可选内径百分尺 选分度植为 0 01mm b 选择加工槽所用量具 选用分度植为 0 02mm 测量范围为 0 150mm 游标 尺进行测量 五 加工工序设计 工序尺寸及切削用量的计算 1 用查表法确定工序余量 2 当无基准转换时 工序尺寸及其公差的确定应首先明确工序的加工精 度 3 当有基准转换时的工序尺寸及其公差应由解算工艺尺寸链获得 4 确定工序尺寸一般的方法是 由加工表面的最后工序往前推算 最后 工序的工序尺寸按零件图样的要求标注 当无基准转换时 同一表面多次加工的 工序尺寸只与工序 或工步 的加工余量有关 有基准转换时 工序尺寸应用工 艺尺寸链解算 切削用量的选择 单件小批生产时 一般可由操作工人自定 大批生产条件下 工艺规程必须 给定切削用量的详细数值 选择的原则是确保质量的前提下具有较高的生产率和 经济性 具有选用可参考各类工艺人员手册 工序粗铣及半精铣 q 面尺寸 234mm 两端面 查有关手册平面加工余量表 得半精加工余量 z 为 1 mm 已知端面总余量 z 总为 3 mm 故粗加工余量 z 粗 3 1 mm 2 mm 如图 1 4 a 所示 半精铣右端面以左端面定位 工序尺寸为 13 13 则粗精铣左端面工序尺寸 x 粗 238 mm x 精 234mm 则粗铣右端面工序尺寸 x 粗为 235mm x精为 234mm 查教材表 3 16 平面加工方法 得粗铣加工公差等级为 it11 13 取 it11 其公差 t 精 0 13mm 所以 x 精 112 0 065 mm 加工端面的工步余量和工序尺寸及公差 mm 加工表面 工序边余量 mm 工序尺寸及公差 mm 表面粗糙度 um 粗 半精 粗 半精 粗 半精 右端面 2 1 235 0 065 234 0 037 6 3 3 2 左端面 2 1 238 0 095 237 0 026 6 3 3 2 上端面 2 1 48 0 065 46 0 026 6 3 3 2 下端面 2 1 45 0 095 44 0 026 6 3 3 2 查阅有关资料手册 取粗铣的每齿进给量 fz 0 2mm z 半精铣的每转进给量 f 0 0 5 m m z 粗铣走刀 1 次 a p 2 m m 半精铣走刀 1 次 a p 1 m m 取粗铣的主轴转速为 1 5 0 r m i n 取半精铣的主轴转速为 3 0 0 r m i n 又前面 已选定铣刀直径 d 为 5 0 m m 故相应的切削速度分别为 粗加工 v c pd n 粗 1 0 0 0 3 1 4 5 0 1 5 0 1 0 0 0 m m i n 2 3 5 5 m m i n 半精加工 v c pd n 粗 1 0 0 0 3 1 4 5 0 3 0 0 1 0 0 0 m m i n 4 7 1 m m i n 工序钻 扩 铰通孔到 1 3 h 8 1 3 h 8 的孔钻 扩 铰余量参考有关资料手册 z 扩 0 9mm z 铰 0 1 mm 由此可推算出 z 钻 4 2 0 9 0 1 1mm 钻 扩 铰 26 的孔到 3 0 h 8 的加工余量 加工表面 加工方法 余量 公差等级 工序尺寸 深度 3 0 钻孔 1 i t 1 1 1 2 4 3 0 h 8 扩孔 0 9 单边 i t 1 0 5 8 m 2 6 0 0 5 8 2 4 3 0 h 8 铰孔 0 1 单边 i t 8 2 7 m 3 0 0 0 2 7 2 4 14 14 参考 z25140 机床技术参数表 取钻孔 1 3 h 8 的进给量 f 0 3 mm r 参考 有关资料得钻孔 1 3 的 v 0 4 3 5 m s 2 6 1 m m i n 由此算出转速为 n 1 0 0 0 v d 1 0 0 0 2 6 1 3 1 4 1 2 r m i n 6 9 2 6 8 r m i n 按机床实际转速取 n 6 3 0 r m i n 则实际切削速度为 v c d n 1 0 0 0 3 1 4 1 2 6 3 0 1 0 0 0 m m i n 23 74m m i n 查有关资料得 ff 9 81 42 7d o f 0 8 k f n m 9 8 1 0 0 2 1 d o f 0 8 k m n m 钻 1 3 mm 的孔 ff 和 m 如下 ff 9 8 1 4 2 7 1 2 0 3 0 8 1 n 1 9 1 8 5 6 n m 9 8 1 0 0 2 1 1 2 2 0 3 0 8 1 n m 1 1 3 2 n m 扩孔 1 3 mm 参考有关资料 并参考机床实际进给量 取 f 0 3 mm r 参考有关资料 扩孔切削速度为钻孔是的 1 2 1 3 故取扩孔时 1 2 2 3 7 4 m m i n 1 1 8 7 m m i n 由此算出转速为 n 1 0 0 0 v d 1 0 0 0 1 1 8 7 3 1 4 1 3 8 r m i n 2 7 3 9 3 r m i n 按机床实际转速取 n 3 0 0 r m i n 参考有关资料 取铰孔的切削速度为 v c 0 3 m s 1 8 m m i n 由此算出转速为 n 1 0 0 0 v d 1 0 0 0 1 8 3 1 4 1 4 r m i n 4 0 9 4 6 r m i n 按机床实际转速取为 n 4 0 0 r m i n 则实际切削速度为 v c d n 1 0 0 0 3 1 4 1 4 4 0 0 1 0 0 0 m m i n 1 7 5 8 m m i n 工序钻 扩大头端 3 5 h 1 1 mm的孔 4 0 h 1 1 mm 的孔 扩余量参考有关手册取 z 扩 0 9 mm 由此可算出 z 钻 40 2 0 9 19 1 mm 钻 扩 大头端 4 0 h 1 1 mm的孔的加工余量表 加工表面 加工方法 余量 公差等级 工序尺寸 3 5 h 1 1 钻孔 14 1 3 3 2 3 5 h 1 1 扩孔 0 9 单边 h11 3 5 0 1 3 参考z25140机床技术参数表 取钻孔 3 5 h 1 1 mm的进给量取f 0 4 mm r 参考有关资料 得钻孔 3 3 2 mm的切削速度 v c 0 4 4 5 m s 1 2 6 7 m m i n 由此可算出转速为 n 1 0 0 0 v d 1 0 0 0 2 6 7 3 1 4 3 8 2 r m i n 2 2 2 6 r m i n 按机床实际转速取 n 3 0 0 r m i n 则实际切削速度为 15 15 v c d n 1 0 0 0 3 1 4 3 8 2 3 0 0 1 0 0 0 3 5 9 8 m m i n 查有关资料得 ff 9 81 42 7d o f 0 8 k f n m 9 8 1 0 0 2 1 d o f 0 8 k m n m 所以 3 5 的 ff 和 m 如下 ff 9 8 1 4 2 7 2 8 2 0 4 0 8 1 n 5 6 7 5 4 n m 9 8 1 0 0 2 1 3 8 2 2 0 4 0 8 1 n m 7 8 7 1 n m 扩 3 5 h 1 1 mm 的孔 参考机床实际进给量取 f 0 4 mm r 参考有关资料 扩孔切削速度为钻孔时的 1 2 1 3 故取扩孔时 1 2 3 6 5 6 m m i n 13 28m m i n 由此可算出转速为 n 1 0 0 0 v d 1 0 0 0 1 3 2 8 3 1 4 4 0 r m i n 1 0 5 7 2 r m i n 按机床实际转速取 n 4 0 0 r m i n 确定拉槽时的工序尺寸 粗铣就可达到零件图样的要求 则该工序尺寸 槽宽 2 mm 深 2 mm 其工序余量既等于总余量 2 mm 钻小头端 3 mm本工序与加工 3 5 孔相同要求 本工序的切削用量及其余次要工序设计略 六 时间定额计算 一 计算工序的时间定额 机动时间 参考有关资料 得钻孔的计算公式为 t j l l 1 l 2 f n l 1 d 2c o t k r 1 2 对钻 1 3 mm 的孔有 l 1 d 2c o t k r 1 2 12 2c o t 1 1 8 2 1 5 mm 5 1mm l 2 0 mm 将以上数据及前面已选定的 f 及 n 代入公式得 t j 20 5 1 0 0 3 630 m i n 0 2 4 m i n 参考有关资料 得扩孔的计算公式为 t j l l 1 l 2 f n l 1 d d 1 2c o t k r 1 2 扩盲孔和铰盲控时 l 2 0 对扩孔 1 8 mm 有 16 16 l 1 d d 1 2c o t k r 1 2 1 8 1 2c o t 6 0 1 5 mm 2 mm l 2 0 mm 取 l 2 0 mm 将以上数据及前面已选定的 f 及 n 代入公式得 t j 40 2 0 0 3 300 m i n 0 4 7 m i n 对铰孔 4 mm 有 l 1 d d 1 2c o t k r 1 2 4 3 8 2c o t 4 5 1 5 mm 1 6 mm 将以上数据及前面已选定的 f 及 n 代入公式得 t j 4 1 6 0 0 3 400 m i n 0 3 5 m i n 总机动时间 t j 既基本时间 t b 为 t b 0 2 4 0 4 7 0 3 5 1 0 6 m i n 二 计算工序的时间定额 机动时间 参考有关资料得钻孔的计算公式为 t j l l 1 l 2 f n l 1 d 2c o t k r 1 2 对钻 3 3 2 mm 的孔有 l 1 d 2c o t k r 1 2 33 2 2c o t 1 1 8 2 1 5 mm 9 96mm l 2 1 5 mm 取 l 2 3 mm 将以上数据及前面已选定的 f 及 n 代入公式得 t j 21 5 9 96 3 0 4 300 m i n 0 2 9 m i n 参考有关资料 得扩孔的计算公式为 t j l l 1 l 2 f n l 1 d d 1 2c o t k r 1 2 对扩孔 4 0 mm 有 l 1 d d 1 2c o t k r 1 2 40 38 2 2c o t 6 0 1 5 mm 2 mm l 2 1 5 mm 取 l 2 3 mm 将以上数据及前面已选定的 f 及 n 代入公式得 t j 21 5 2 3 0 4 140 m i n 0 4 7 m i n 总机动时间 t j 既基本时间 t b 为 t b 0 2 9 0 4 7 0 7 6 m i n 其余时间定额计算略 七 填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡 工艺过程综合卡片 简要写明各道工序 作为生产管理使用 17 17 工艺卡片 详细说明整个工艺过程 作为指导工人生产和帮助管理人员 技术人员掌 握整个零件加工过程的一种工艺文件 除 写明工序内容外 还应填写工序所采 用的切削用量和工装设备名称 代号等 工序卡片 用于指导工人进行生产的更为详细的工艺文件 在大批量生产的关键零件 的关键工序才使用 1 简图可按比例缩小 用尽量少的投影视图表达 简图也可以只画出与 加工部位有关的局部视图 除加工面 定位面夹紧面 主要轮廓面 其余线条 可省略 以必需 明了为度 2 被加工表面用粗实线 或红线 表示 其余均用细实线 应标明本工序的工序尺寸 公差及粗糙度要求 3 定位 夹紧表面应以规定的符号标明 工艺文件详见表 第二章 车床转盘零件的夹具设计 铣夹具的设计 钻夹具的设计 第一节 机床夹具设计的基本要求和一般步骤 一 对专用夹具的基本要求 1 保证工件的加工精度 专用夹具应有合理的定位方案 标注合适的尺寸 公差和技术要求 并进行 必要的精度分析 确保夹具能满足工件的加工精度要求 2 提高生产效率 应根据工件生产批量的大小设计不同复杂程度的高效夹具 以缩短辅助时 18 18 间 提高生产效率 3 工艺性好 专用夹具的结构应简单 合理 便于加工 装配 检验和维修 专用夹具的制造属于单件生产 当最终精度由调整或修配保证时 夹具上应 设置调整或修配结构 如设置适当的调整间隙 采用可修磨的垫片等 4 使用性好 专用夹具的操作应简便 省力 安全可靠 排屑应方便 必要时可设置排屑 结构 5 经济性好 除考虑专用夹具本身结构简单 标准化程度高 成本低廉外 还应根据生产 纲领对夹具方案进行必要的经济分析 以提高夹具在生产中的经济效益 二 专用夹具设计步骤 1 明确设计任务与收集设计资料 夹具设计的第一步是在已知生产纲领的前提下 研究被加工零件的零件图 工序图 工艺规程和设计任务书 对工件进行工艺分析 其内容主要是了解工件 的结构特点 材料 确定本工序的加工表面 加工要求 加工余量 定位基准和 夹紧表面及所用的机床 刀具 量具等 其次是根据设计任务收集有关资料 如机床的技术参数 夹具零部件的国家 标准 部颁标准和厂订标准 各类夹具图册 夹具设计手册等 还可收集一些同 类夹具的设计图样 并了解该厂的工装制造水平 以供参考 2 拟订夹具结构方案与绘制夹具草图 1 确定工件的定位方案 设计定位装置 2 确定工件的夹紧方案 设计夹紧装置 3 确定对刀或导向方案 设计对刀或导向装置 4 确定夹具与机床的连接方式 设计连接元件及安装基面 5 确定和设计其它装置及元件的结构形式 如分度装置 预定位装置 及吊装元件等 6 确定夹具体的结构形式及夹具在机床上的安装方式 7 绘制夹具草图 并标注尺寸 公差及技术要求 1 进行必要的分析计算 工件的加工精度较高时 应进行工件加工精度分析 有动力装置的夹具 需 计算夹紧力 当有几种夹具方案时 可进行经济分析 选用经济效益较高的方案 3 审查方案与改进设计 19 19 夹具草图画出后 应征求有关人员的意见 并送有关部门审查 然后根据根 据他们的意见对夹具方案作进一步修改 4 绘制夹具装配总图 夹具的总装配图应按国家制图标准绘制 绘图比例尽量采用 1 1 主视图 按夹具面对操作者的方向绘制 总图应把夹具的工作原理 个种装置的结构及其 相互关系表达清楚 夹具总图绘制次序如下 1 用双点划线将工件的外形轮廓 定位基面 夹紧表面及加工表面绘 制在各个视图的合适位置上 在总图中 工件可看作透明体 不遮挡后面夹具上 的线条 2 依次绘出定位装置 夹紧装置 对刀或导向装置 其它装置 夹具 体及连接元件和安装基面 3 标注必要的尺寸 公差和技术要求 4 编制夹具明细表及标题栏 完整的夹具装配总图的参阅 夹具图册 中的图 5 绘制夹具零件图 夹具中的非标准零件均要画零件图 并按夹具总图的要求 确定零件的尺寸 公差及技术要求 第二节 车床转盘零件的铣床夹具设计 1 铣车床转盘上平面夹具设计 本夹具主要用来铣车床转盘上平面 由于加工本道工序的工序简图可知 粗 精铣车床转盘上平面时 上平面尺寸为 227 78mm 粗糙度要求6 3 a rm 车床转盘上平面与直径 3 0 孔轴线垂直度的要求 本道工序是对直径 3 0 与上平面 进行粗加工 因此在本道工序加工时 主要应考虑提高劳动生产率 降低劳动强 度 同时应保证加工尺寸精度和表面质量 2 定位基准的选择 由零件图可知工艺孔的轴线所在平面有垂直度的要求 从定位和夹紧的角度 来看 本工序中 定位基准是下平面 设计基准也是要求保证上 下两平面的平 行度要求 定位基准与设计基准重合 不需要重新计算上下平面的平行度 便可 保证平行度的要求 在本工序只需保证下平面放平就行 保证下平面与两定位板 正确贴合就行了 为了提高加工效率 现决定用两把铣刀车床转盘的上平面同时进行铣加工 同时 进行采用手动夹紧 20 20 3 定位元件的设计 本工序选用的定位基准为下平面与侧定位 属于不完全定位 所以相应的因 此进行定位元件的设计主要是对固定挡销和带大端面的短圆柱销进行设计 根据参考文献 1 1 带大端面的短圆柱销的结构尺寸参数如图 3 5 所示 21 21 图 3 5 带大端面的短圆柱销 根据参考文献 1 1 固定挡销的结构如图 3 6 所示 图 3 6 固定挡销 4 铣削力与夹紧力计算 本夹具是在铣床上使用的 用于定位螺钉的不但起到定位用 还用于夹紧 为了保证工件在加工工程中不产生振动 必须对 17 六角螺母和 11 螺母螺钉 施加一定的夹紧力 由计算公式 fj fsl d0tg 1 2 r tg 2 式 3 2 fj 沿螺旋轴线作用的夹紧力 fs 作用在六角螺母 l 作用力的力臂 mm d0 螺纹中径 mm 螺纹升角 1 螺纹副的当量摩擦 2 螺杆 或螺母 端部与工件 或压块 的摩擦角 r 螺杆 或螺母 端部与工件 或压块 的当量摩擦半径 根据参考文献 6 其回归方程为 fj ktts 其中 fj 螺栓夹紧力 n kt 力矩系数 cm 1 ts 作用在螺母上的力矩 n cm fj 5 2000 10000n 22 22 5 夹具体槽形与对刀装置设计 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 u 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 根据参考文献 1 1 定向键的结构如图 3 7 所示 图 3 7 定向键 根据参考文献 1 1 夹具 u 型槽的结构如图 3 8 所示 图 3 8 u 型槽 主要结构尺寸参数如下表 3 5 所示 表 3 5 u 型槽的结构尺寸 23 23 螺栓直径d d 1 d l 1 2 1 4 3 0 2 0 对刀装置由对刀块来实现 用来确定刀具与夹具的相对位置 由于本道工序是完成车床转盘上平面尺寸为 227 78mm的加工 所以选用直角 对刀块 根据 gb2243 80 直角对到刀块的结构和尺寸如图 3 9 所示 1 0 1 47 3 7 8 2 5 图 3 9 直角对刀块 塞尺选用平塞尺 其结构如图 3 10 所示 标记 四周倒圆 图 3 1 0 平塞尺 塞尺尺寸如表 3 6 所示 表 3 6 平塞尺结构尺寸 公称尺寸 h 允差 d c 3 0 0 0 6 0 2 5 24 24 6 夹具设计及操作的简要说明 本夹具用于在立式铣床上加工车床转盘上平面 工件以与此相平行的下平面 为及其侧面和水平面底为定位基准 在短销 支承板和支承钉上实现定位 采用 转动压柱夹紧工件 当加工完一边 可松开螺母来加工另一边 如夹具装配图所 示 第三节 车床转盘零件的钻床夹具设计 3 1 工件的加工工艺性分析 因采用立式钻床 待加工孔处于水平位置 若设平行于待加工孔的面分别为 25 25 顶面和底面 则使多孔那面为底面 即定位基准面 以基准面上的直径为 30 与 35的两孔以及基准面定位 钻模板应垂直与定位基准面 钻套中心线与待加工孔中心线同轴 夹紧件由 工件顶面向定位基准面夹紧 采用螺旋夹紧机构 3 2 定位元件的选择与设计 3 2 1 定位元件的选择 工件在夹具中位置的确定 主要是通过各种类型的定位元件实现的 在机械 加工中 虽然被加工工件的种类繁多和形状各异 但从它们的基本结构来看 不 外乎是由平面 圆柱面 圆锥面及各种成形面所组成 工件在夹具中定位时 可 根据各自的结构特点和工序加工精度要求 选择其上的平面 圆柱面 圆锥面或 它们之间的组合表面作为定位基准 为此 在夹具设计中可根据需要选用各类型 的定位元件 在夹具设计中常用于圆孔表面的定位元件有定位销 刚性心轴和锥度心轴 等 工件以圆孔表面定位时使用定位销定位 套类零件 为了简化定心装置 常 常采用刚性心轴作为定位元件 为消除工件与心轴的配合间隙 提高定心定位精 度 在夹具设计中还可选用小锥度心轴 在此次设计中 根据泵体盖的结构特点 采用一面两孔定位 如图 2 1 为工件在夹具中的定位方式简图 在夹具中 工件以圆孔表面定位时使用的定位销一般有固定式和可换式两 种 在大批量生产中 由于定位销磨损较快 为保证工序加工精度需定期维修更 换 此时常采用便于更换的可换式定位销 图 2 1 所示为常用的固定式定位销的典型结构 9 当被定位工件的圆孔尺寸 较小时 可选图中 a 所示的定位销结构 这种带有小凸肩的定位销结构 与夹 具体连接时稳定牢靠 当被定位工件的圆孔尺寸较大时 选用图中 b 所示的结 构即可 若被定位工件同时以其上的圆柱孔和端面组合定位时 还可选用带有支 撑垫圈的定位销结构 支撑垫圈与定位销可做成整体式的 也可做成组合式的 为保证定位销在夹具上的位置精度 一般与夹具的连接采用过盈配合 可换式定位销如图 2 2 所示 为了便于定期更换 在定位销与夹具体之间装 有衬套 定位销与衬套内径的的配合采用间隙配合 而衬套与夹具体则采用过度 配合 由于这种定位销与衬套之间存在装配间隙 故其位置精度较固定式定位销 26 26 低 为了便于工件的顺利装入 上述定位销的定位端头部均加工成15 的大倒角 各种类型定位销对工件圆孔定位时限制的自由度 应视其与工件定位孔的接触长 度而定 一般选用长定位销时限制四个自由度 短定位销时则限制两个自由度 若采用削边销 则分别限制两个或一个自由度 当采用图 所示的锥面定位销定 位时 则相当于三个支撑点 限制三个自由度 图 2 1 固定式定位销 fig 2 2 stationary positioning pin 图 2 3 可换式定位销及锥面定位销 fig 2 2 the replacing positioning pin and the conical surface positioning pin 在固定式和可换式中 为适应以工件上的两孔一起定位的需要 应在两个定 位销中采用一个削边定位销 直径为 3 50mm 的削边定位销都做成菱形 3 2 2 定位误差的分析 夹具的作用首先是要保证工序加工精度 在设计夹具选择和确定工件的定位 方案时 根据工件定位原理选用相应的定位元件外 还必须对选定的工件定位方 案能否满足工序加工精度要求作出判断 为此 就需对可能产生的定位误差进行 分析和计算 定位误差是指由于定位不准而造成某一工序在工序尺寸 通常指加工表面对 工序基准的距离尺寸 或位置要求方面的加工误差