机械制造技术课程设计-前刹车调整臂外壳工艺及铣大端面夹具设计.doc

全套图纸加 153893706 河北农业大学现代科技学院 机械制造工艺学课程设计 题目 题目 前刹车调整臂外壳的机械加工工艺规程制订及前刹车调整臂外壳的机械加工工艺规程制订及 专用机床夹具设计专用机床夹具设计 学 部 工程技术学部 专业班级 学 号 学生姓名 指导教师 全套图纸加 153893706 1 目目 录录 一 绪论 1 一 设计的课题 一 设计的课题 1 二 课题的意义和目的 二 课题的意义和目的 1 三 课题研究范围 三 课题研究范围 1 四 国内外的发展概况 四 国内外的发展概况 1 五 设计课题的指导思想 五 设计课题的指导思想 2 六 本课题应解决的主要问题 六 本课题应解决的主要问题 3 二 工艺规程设计 3 一 零件的作用 一 零件的作用 3 二 零件的工艺分析 二 零件的工艺分析 3 三 前刹车调整臂外壳的选材 三 前刹车调整臂外壳的选材 3 四 基面的选择 四 基面的选择 4 五 制订工艺路线 五 制订工艺路线 5 三 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 7 四 确定切削用量及基本工时 12 第五章 夹具设计 22 5 1 研究原始质料 22 5 2 定位基准的选择 22 5 3 切削力及夹紧分析计算 22 5 4 误差分析与计算 24 5 5 夹具设计及操作的简要说明 25 六 总结 26 七 参考文献 27 全套图纸加 153893706 1 一 绪论 一 设计的课题 前刹车调整臂外壳的工艺过程及工装设计 二 课题的意义和目的 随着各行各业的迅速发展 数控机床在生产中的地位越来越重要 其设备要求不断提高 和改进 通过合理的科学设计和改造解决机械制造中结构复杂 精密 批量大 多变零件的 加工问题 以便能稳定产品的加工质量 大幅度地提高生产效率 它被广泛应用到各个领域 三 课题研究范围 课题的研究范围包括 技术要求 工艺分析 给课题设计专门的夹具 提高课题的生产 效率 尽可能的减少零件的成本 提高经济效率 四 国内外的发展概况 数控机床是综合应用微电子 计算机自动控制 自动检测等先进技术的新型机床 它适 宜加工小批量 高精度 形状复杂 生产周期要求短的零件 具有高柔性 高精度 高效率 等特点 随着现代工业的飞速发展 社会生产力取得了巨大的发展 要求制造技术向自动化 及精密化前进 普通机床已越来越不能满足现代加工工艺及提高生产率的要求 数控机床成 为机械工业重要的基础装备 其水平和拥有量已经成为衡量国家制造能力和综合国力强盛的 重要标志之一 数控机床的发展态势相当不错 目前我国数控机床的数量和品种 尚不能完 2 全满足国内市场需求 我国目前机床总量380余万台 而其中数控机床总数只有11 34万台 即我国机床数控化率不到3 近10年来 我国数控机床年产量约为0 6 0 8万台 年产值约 为18亿元 机床的年产量数控化率为6 我过机床年龄10年以上的占60 以上 10年以下的 机床中 自动 半自动机床不到20 FMC FMS等自动化生产线更屈指可数 美国和日本自动 和半自动机床占60 以上 自2000年以来 我国数控机床年产量以平均37 的速度增长 2003年国产数控金属切屑机床年产量达到36000多台 但是 由于进口机床的大量涌入 国 产金属切屑数控机床在国内市场的占有率却明显下降 2003年 我国国内机床总消费为67 3 亿美元 其中进口机床41 3亿美元 已经连续3年成为世界最大的机床进口国 要是我们能 改进自己的机床的技术含量 发展数控机床改造 可见节省不小的一笔消费 所以我国的数 控机床的市场前景很乐观 面临着前所未有的发展机遇 首先 世界制造业开始向中国转移 中国已经成为吸引外资最多的国家 据有关报道 截至2004年10月底 全国累计引进外资合同金额101亿美元 实际使用外资5553亿美元 机 床行业三资企业已有300多家 约占全行业企业总数的14 2004年 中国外贸总额可达 11000亿美元 在全球贸易座次排定中直超日本 成为仅次于美国 德国的全球第三贸易国 其中机电产品进出口可望达6000亿美元 前年1 11月 金属加工机床出口4 8亿美元 同比 增长41 47 其次 国内金属加工机床市场需求持续高速增长 由于受固定资产投资连续几年快速上 升的拉动 国内机电装备市场需求持续以30 左右的速度增长 振兴装备制造业带动了机床 市场需求30 以上的增长 我国汽车工业 高新技术产业 国防军工 民营企业成为机床的 需求大户 中西部开发 东北等老工业基地振兴 东南沿海的快速发展 为机床工业打开新 的市场 自2002年以来 我国已经成为世界第一机床消费大国 第三 经济全球化为我国机床工业发展提供了国际合作 引进技术 资源重组的机遇 当前 我国有实力的机床集团已走出国门 进入世界机床产业舞台 大连 沈阳 秦川 上 海等机床集团已经兼并收购了7家美国 德国世界一流的机床企业 壮大了中国机床工业的 实力 第四 中国机床工业经过多年发展 特别是近几年快速发展 已经积累了一定的产业和 技术基础 目前 机床行业重点企业大都生产任务超负荷 一线工人继续上班 甚至节假日 加班 有的企业用户订货合同已远远超过生产能力 我国机床行业的供销形势反映了加快发 展的紧迫性 目前数控机床改造具有广阔的市场 此项技术在国外已经发展成一个新兴的工业部门 全套图纸加 153893706 3 早在60年代已经开始迅速发展 并有专门企业经营等工业化国家的经验看 机床的数控改造 是必要的 迫切的 用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场 已形成了机床和生产线 数控改造的新行业 此类改造机床所占比例还不小 如日本的大企业中有26 的机床经过数 控改造 中小企业则是74 在美国有许多数控专业化公司为世界各地提供数控改造业务 五 设计课题的指导思想 同一零件有不同的结构形状 不同的结构性质可采用不同的加工方法 形成不同的生产 率 不同的生产成本 零件的结构与工艺有着密切的关系 零件结构工艺性是在保证使用要 求的前提下 是否能以较高的生产率 最低的成本 方便地制造出来的特性 以减少加工劳 动量 简化工艺装备 降低成本为先 六 本课题应解决的主要问题 应解决的主要问题有 分析分离爪的加工工艺 用数控机床加工分离爪的程序编制 专用 夹具的设计 二 工艺规程设计 一 零件的作用 题目所给定的零件是解放牌汽车前刹车调整臂外壳 二 零件的工艺分析 前刹车臂调整外壳共有 3 组加工表面 它们之间有一定的位置要求 现分述如下 1 以 R41mm 中心孔为中心的加工 这一组加工表面包括 1 两个 65mm 的孔及其周围平面 2 个表面之间的垂直距离 32mm 2 这一组加工表面还有 5 个 4 3mm 孔 其中 4 个孔分别相距在 R41 mm 圈上以 90 相距分开 1 孔位于 R41 mm 孔中心正上方 66 mm 处 3 30 两圆表面垂直距离 左边距 R41mm 中心孔 47 mm 右边距 R41mm 中心孔 37mm 2 以 13 8mm 孔为中心孔的加工 这一组加工表面包括 13 8mm 通孔 13 倒角 1 13 8mm 通孔的尺寸公差 0 12 4 2 以 13 8mm 孔为中心直径 13 的圆 深度 0 8mm 3 以 30 右圆表面为基准的加工 这组加工包括 11 倒角 M10 螺纹孔 1 以 30 右圆表面为基准向左偏移 70mm 打钻一个 M10 的螺纹孔与 13 8 的通 孔相通 2 以 M10 为中心基准做 11 深度 0 5mm 的倒角 由以上分析可知 对于这三组加工而言 可以先加工其中一组 然后借助于专用夹具加工另外两 组 并且保证它们之间的位置精度要求 三 前刹车调整臂外壳的选材 一 确定毛坯的制造形式 零件材料为 KT350 考虑到汽车在运行中要经常加速及正 反行驶 刹车减速等 零件在 工作过程中则经常承受交变载荷及冲击性载荷 因此应该选用锻件 以使金属纤维尽量不被切 断 保证零件工作可靠 由于零件生产 2 件 生产数量少 故可采用摸缎成型 这可以节省工步 提 高加工精度 1 零件的使用性能是机械零件 构件等在正常情况下材料应具备的性能 它包括力学 性能和物理化学性能等 对一般机械零件 构件工具来说 则主要考虑力学性能 而力学 性能一般是在分析零件工作条件和失效形式的基础上提出来的 2 材料的工艺性能是指在一定条件下将材料加工成优质零件或毛坯的难易程度 它将 直接影响零件的质量 生产率和成本 绝大多数零件的毛坯要经过切削加工过程 因此 材 料的切削加工性直接影响零件的质量和加工成本 硬度在 170 230HBS 范围内的材料具有良 好的切削加工性 为此 可通过热处理调整硬度 以改善切削加工性 3 材料的经济性 在保证零件使用性能的前提下 应尽量选用价格低廉 加工费用低 资源丰富 质量稳定 购买容易 运输方便 品种规格少 便于采购和管理的材料 四 基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一 基面选择得正确与合理 可以使加工质量得 到保证 生产率提高 1 粗基准的选择 于一般的零件而言 以外面作为粗基准是完全合理的 但对本零件来说 必须以 R41mm 孔为基准才可起到工序集中 基准统一 2 精基准的选择 主要应该考虑基准重合的问题 当设计基准与工序基准不重合时 应该 全套图纸加 153893706 5 进行尺寸换算 这在以后还要专门计算 此处不再重复 工序集中和分散 工序集中是零件的加工工步内容集中在少数工序内完成 整个工艺路线中工序数较少 工序分散是零件的加工工步内容分散在各个工序内完成 整个工艺路线中工序数较多 本零 件的工艺简单 所以选择工序分散的原则 定位基准的选择是工艺规程制定中的一项十分重要的任务 它直接影响到各表面加工顺 序的先后 影响到工序数目的多少 夹具的结构及零件的精度是否易于保证等问题 1 粗基准的选择 采用怎样的毛坯表面来用作定位基准 会影响到各加工表面的加工余量的分配 影 响到加工表面与不加工表面间位置关系 因此粗基准的选择是 所有端面的加工 现选取有 R41mm 的孔的不加工外轮廓表面作为粗基准 利用一个 V 形块支承这 R41mm 的外轮廓作主要定位面 以消除 xz 四个自由度 再用紧固螺钉 顶 住底面 挡销 定住底面 用以消除 yy 两个自由度 达到完全定位 5 个小孔的加工 现选取有个 R41mm 的孔的不加工外轮廓表面作为粗基准 利用一 个 V 形块支承这个 R41mm 的外轮廓作主要定位面 以消除 yyzz 四个自由度 再用四个紧 固螺钉 顶住支承肋的四面 用以消除 xx 两个自由度 达到完全定位 2 精基准的选择 主要应该考虑基准重合问题 当设计基准与工序基准不重合时 应该进行尺寸换算 此零 件不使用 五 制订工艺路线 制订工艺路线的出发点 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 在生产纲领已确定为小批量产的条件下 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尺寸精度和位置精度 除此之外 还应当考虑经济效果 以便使生产成 本尽量下降 1 工艺路线方案一 工序 铣左侧端面 以 62mm 孔 12mm 孔外轮廓为基准 工序 扩 镗 62mm 孔 以左侧端面为定位基准 工序 粗铣 精铣上下端面 以左侧端面和 62mm 中心孔为基准 工序 钻 12mm 孔 钻 4 3mm 孔 6 工序 铣 30mm 的右端面 工序 钻 扩 13 8mm 孔 13mm 孔 16mm 孔 钻 M10 螺纹孔 钻 Rc1 8 孔 工序 修整 R11 的端面 工序 粗铣 精铣键槽 工序 攻 M10 螺纹孔 攻 Rc1 8 孔 工序 检查 2 工艺路线方案二 工序 粗铣 精铣 62mm 孔 12mm 二孔的两个端面 工序 钻 扩 精扩 62mm 孔 12mm 工序 钻 4 3mm 孔 工序 粗铣 13 8mm 孔和 13mm 孔的端面 工序 钻 扩 13 8mm 孔 13mm 孔 16mm 孔 工序 修整 R11 端面 工序 钳工去毛刺 倒角 工序 钻 M10 螺纹内孔 工序 粗铣 精铣 26 0 28 0 14 键槽 工序 攻 M10 螺纹孔 攻 Rc1 8 孔 工序 XI 检查 3 工艺路线的分析和比较 方案一以 62mm 孔的外轮廓为粗基准加工左侧端面 再以左侧端面为精基准加工 62mm 中心孔 再以 62mm 中心孔和端面为定位基准加工其它表面 选择这种基准定位方式考虑 的是互为基准的原则 这种加工方法容易保证加工表面之间的位置精度 但是由于左侧端面面积小 铸造时可能也 会存在缺陷 造成支撑面积不够 工件定位不稳 夹紧不可靠等问题 因此我们废除了这个 方案 方案二基本是合理的 基准的选择和加工顺序也基本能达到生产的要求 但也有些地 方要改正 如工序 加工以 62mm 孔的外轮廓为粗基准 不符合粗基准一般不重复使用的 原则 因此端面的粗 精铣应分开 以保证端面和其它表面之间的位置要求 工序 将加工 两个孔的工位分开 分别成为一个工序 对设备要求就会降低而且生产效率也会提高 经过以上的分析和讨论确定的最优方案为 工序 粗铣 62mm 12mm 二孔上下两个端面 以 62mm 12mm 二孔的外轮廓为基准 全套图纸加 153893706 7 选用 X53 型立式铣床 工序 钻 扩 精扩 62mm 孔 以 62mm 孔的外轮廓和端面为基准 以端面为主要定 位基准 限制三个自由度 X Y Z 有以 62mm 孔外轮廓为定位基准 限制两个自 由度 X Y 加上用 V 型块配合夹紧 12mm 孔外轮廓限制一个自由度 Z 从而实现完全 定位 选用 Z575 立式钻床钻床 工序 钻 扩 精扩 12mm 孔和钻 4 3mm 孔 以 62mm 孔的外轮廓和端面为基准 Z2518 立式钻床 工序 半精铣上下两端面 以 62mm 12mm 二孔和端面 一面两销 为基准 以 62mm 中心孔和端面为定位基准 短销和大支撑端面组合 定位以大支撑端面为主 限制 三个自由度 X Y Z 短销限制两个自由度 X Y 而挡销装在 12mm 孔内限制 一个自由度 Z 达到完全定位 选用 X53 型立式铣床 工序 铣左右两个端面 以 62mm 12mm 二孔为基准 保证两端面的对称度 选用 X63 型卧式铣床 工序 钻 扩 精扩通孔 13 8mm 13mm 和台阶孔 16mm 孔 钻锥螺纹 Rc1 8 底孔 以 62mm 12mm 二孔和端面 一面两销 为基准 选用 Z3025 摇臂钻床 工序 修整 R11 端面 以 13 8mm 13mm 二孔为基准 端面磨床 工序 钳工去毛刺 倒角 工序 钻 M10 螺纹内孔 以右端面和 62mm 孔端面为基准 选用 Z525 立式钻床及专用 夹具加工 工序 粗铣 精铣 26 0 28 0 14 键槽 以 62mm 12mm 二孔及端面和 13 8 孔为 基准 选用 X53 型立式铣床 工序 XI 攻 M10 螺纹孔 攻 Rc1 8 孔 工序 X 检查 三 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 前刹车调整臂外壳 的零件材料为 KT350 硬度小于 150HB 毛坯重量为 2 5KG 生产类型为大批量生产 采用金属型浇铸方法铸造该毛坯 根据上述原始资料和加工工艺分别确定各加工表面的机械加工余量 工序 尺寸及毛坯尺寸如下 8 1 加工 62mm mm 二个孔的上下两个端面 0 18 0 06 12 加工余量的计算长度为mm mm 表面粗糙度要求为 Ra6 3 0 0 17 32 0 0 24 12 1 按照 机械加工余量手册 表 4 1 的铸件尺寸公差等级为 0 0 17 32 IT7 IT9 取加工余量等级为 F 级 公差等级为 IT9 则 62mm 孔的外端面加工 余量为 2 0 2 5mm 取 Z 2mm mm 的铸件尺寸公差等级为 IT7 IT9 按照 0 0 24 12 机械加工余量手册 表 4 1 取加工余量等级为 F 级 公差等级为 IT9 则 mm 孔的外端面单边加工余量为 2 0 2 5mm 取 Z 2mm 0 18 0 06 12 铣削余量 半精铣单边余量查 金属切削手册 Z 0 5 1 0 mm 取 Z 0 5mm 公差即为零件公差 0 17mm 或 0 24mm 粗铣余量 粗铣的单边公称余量为 Z 2 0 5 1 5mm 粗铣公差 现规定本工序的精度等级为 IT13 因此可知本工序的加工公差为 0 39mm mm 端面 和 0 27mm mm 端面 0 0 17 32 0 0 24 12 由于本设计规定的零件为大批量生产应该采用调整加工 因此在计算最大 最小 加工余量时 应调整加工方式予以确定 62mm 12mm 二孔的外端面加工余量工序间余量和公差分布如下 12孔外端面工序 间尺寸公差分布图 图1 精 铣 粗 铣 全套图纸加 153893706 9 由图 孔外端面工序间尺寸公差 分布图 图2 粗 铣 精 铣 1 可知 12mm 孔的部分 毛坯名义尺寸为 12 2 2 16mm 毛坯最大尺寸为mm 1 6 16217 6 2 毛坯最小尺寸为mm 1 6 16214 4 2 粗铣后最大尺寸 12 0 5 2 13mm 粗铣后最小尺寸 0 27 13212 73 2 mm 半精铣后尺寸为mm 0 0 24 12 由图 2 可知 62mm 孔台阶端面部分 毛坯名义尺寸 322 236mm 毛坯最大尺寸 1 8 36237 8 2 mm 毛坯最小尺寸 1 8 36234 2 2 mm 粗铣后最大尺寸 32 0 5 2 33mm 粗铣后最小尺寸 0 39 33232 61 2 mm 半精铣后尺寸为mm 0 0 17 32 10 最后将上述计算的工序间尺寸和公差整理成下表 62mm 孔外端面 12mm 孔外端面 工序 加工尺寸及公差 毛坯粗铣半精铣毛坯粗铣半精铣 最大37 83317 613加工前尺寸 最小34 232 6114 412 73 最大37 8333217 61312加工后尺寸 最小34 232 6131 83144 412 7311 76 最 大 2 40 52 30 5加 工 余 量 单边 mm 2 最 小 0 7950 39 2 0 8050 485 加工公差 单边 mm 0 9 0 9 0 39 2 0 17 2 0 8 0 8 0 27 2 0 24 2 该 前刹车调整臂外壳 零件的铸件毛坯图见后面附图 3 2 62mm 孔 62mm 孔公差虽无标出 而由表面粗糙度为 Ra6 3 可考虑其精度等级为 IT8 IT9 取 IT9 则其尺寸为 毛坯中 62mm 孔铸出 由金属型铸造铸件 0 074 0 62 查 简明机械加工工艺手册 简称 工艺手册 可知该铸件精度界于 IT7 IT9 之间 查 机械加工余量与公差手册 表 10 8 得铸件机械加工余量为 5 0 7 0mm 取 2Z 5 0mm 确定工序尺寸及余量为 扩钻孔 60mm 2Z 60mm 62 5 mm 3mm 扩孔 61 5mm 2Z 1 5mm 精扩孔 2Z 0 5mm 0 074 0 62 3 12mm 孔 12mm 孔不铸出 毛坯为实心 精度等级界于 IT11 IT12 之间 参照 机 全套图纸加 153893706 11 械加工余量与公差手册 表 4 23 确定工序尺寸及余量为 钻孔 11 0 扩孔 11 85mm 2Z 0 85mm 精扩孔 2Z 0 15mm 0 18 0 06 12 4 13 8mm 和 13mm 两通孔的端面 由两端面的表面粗糙度为 25 设其精度等级为 IT10 查 机械加工余量与 公差手册 表 5 47 知 两通孔端面的单边加工余量为 Z 1mm 因此铣削余量 2Z 2mm 一次铣削 即可满足要求 5 13 8mm 孔 13mm 孔和 16mm 孔 毛坯为实心 通孔 13 8mm 孔 13mm 孔不铸出 精度等级介于 IT11 IT12 之间 参照 机械加工余量与公差手册 表 4 23 确定工序尺寸和余量为 钻孔 13mm 扩钻孔 13 5mm 2Z 0 5mm 精扩 2Z 0 3mm 0 12 0 13 8 钻孔 12mm 扩钻孔 12 85mm 2Z 0 85mm 精扩 2Z 0 15mm 0 12 0 13 钻孔 15mm 扩钻孔 15 85mm 2Z 0 85mm 精扩 2Z 0 15mm 0 12 0 16 6 键槽 0 28 0 14 26mm 键槽的精度等级介于 IT11 IT12 之间 查 机械加工余量与公 0 28 0 14 26mm 12 差手册 表 4 19 得键槽宽加工余量为 2Z 2 0mm 1 精铣余量 单边 0 1mm 公差为 0 28 0 14 0mm 2 粗铣余量 2Z 2mm 2x0 1mm 1 8mm 四 确定切削用量及基本工时 工序 粗铣 62mm 12mm 二孔的两个端面 保证尺寸和 0 0 39 33mm 0 0 27 13mm 加工条件 毛坯材料是 KT350 硬度小于 150HB 350 b Mpa 铣床 X53 型立式铣床 刀具 采用高速钢镶齿三面刃铣刀 查 金属切削手册 表 9 12 得进给量 0 08mm 齿 铣削深度 t 1 5mm 2 f 查 金属切削手册 表 9 14 得切削速度 V 45m min 铣刀外径 dw 225mm 齿 数 Z 20 一次铣削即可达到尺寸要求 则铣刀每分钟转速 10001000 45 225 63 7 min v sdw nr 现采用 X53 型立式铣床 根据 机械制造工艺设计手册 附表 4 16 1 取 则实际切削速度为60 min w nr 60225 42 4 min 10001000 ww n dX Vm 工作台每分钟进给量 2 0 08 20 6096 min mw ff znmm 由附表 4 16 2 得 100 min m fmm 切削工时 因为铣刀的行程为 所为机动切削工时 12 100 1641157lllmm 由于铣削两个端面故 12 1 157 min1 57min 100 m lll t f 1 23 14min m tt 工序 钻 扩 精扩mm 孔 62mm 铸出 根据有关资料介绍 利用 0 074 0 62 钻头进行扩钻时 其进给量与切削量与切 速度与钻同样尺寸的实心孔时的关 系为 进给量 f 1 2 1 8 切削速度 V f钻 11 fV 23 钻钻 1 扩钻孔 60mm 全套图纸加 153893706 13 利用 60mm 的钻头对铸件孔进行扩钻 因加工本孔时属于低刚度零件 故进给量要乘以系数 0 75 根据 机械制造工艺设计手册 简称 设计手册 表 3 38 查得 1 0 1 2mm r 取 1 0mm r 由 设计手册 表 3 4 查得f钻f钻 0 7m s 42m min V钻 则 f 1 2 1 8 1 2 1 8 x1 0 x0 75 0 9 1 35 mm r f钻 V x42 21 14 m min 11 23 根据 设计手册 附表 4 5 2 取 f 1 09mm r 根据机床说明书取 64r min 故实际切削速度为 w n 60 64 12 1 min 10001000 ww n d Vm 切削工时 L 32mm 32 0 46 min 64 1 09 l t nwf 2 扩孔 61 5mm 用套式扩孔钻来加工 61 5mm 孔 查 简明机械加工工艺手册 简称 工艺手册 表 11 15 得 f 2 2 2 4 查 切削用量简明手册 表 2 10 得 2 0 2 4mm r f钻f钻 取 2 0 mm r 故 f 4 4 4 8mm 根据 设计手册 附表 4 5 2 取f钻 f 4 8mm r 由上步骤知 V 21 14mm min 根据机床说明书取主轴转速 n 122r min 则实际转速为 23 6 min 1000 ww n d Vm 切削工时 l 32mm 3mm 3mm 1 l 2 l 323338 0 065min 122 4 8 m f t n 3 精扩孔 孔 0 074 0 62mm 同步骤 2 取 f 4 8mm r 取 n 172r min 则转速为33 5 min 1000 ww n d Vm 14 切削工时 12 38 0 046 min 172 4 8 m lll t nf 工序工序 钻 扩 精扩 钻 扩 精扩mm 孔 0 18 0 06 12 mm 孔不铸出 0 18 0 06 12 1 钻 11mm 孔 进给量 查 设计手册 表 3 38 得 f 0 52 0 64mm r 查 设计手册 表 4 5 Z2018 机床说明书 取 f 0 2mm r 切削速度 由 设计手册 表 3 42 查得 V 0 7m s 42m min 所以 10001000 42 1216 min 11 s w v nr d 根据机床说明书表 4 5 取 1200r min w n 故实际切削速度为 11 1200 41 4 min 10001000 ww n d Vm 切削工时 l 12 4 12 l l t 12 w lll n f 12 0 07 min 1200 0 2 2 扩钻孔 11 85mm 查 设计手册 表 4 5 机床说明书得 f 0 2mm r 由上工序步骤 2 知 42m minV钻 V 21 14m min 11 23 V钻 取 V 18m min 则 10001000 18 484 min 11 85 w v nr d 12 m l l l1233 t 0 19 min 484 0 2 f n 3 精扩孔 0 18 0 06 12 根据机床说明书取 f 0 2mm r n 484r min V 18 2 min 1000 w d n m 全套图纸加 153893706 15 12 m l l l1233 t 0 19 min 484 0 2 f n 4 钻 5 4mm 孔 同本工序步骤 1 取进给量 f 0 2mm r n 1200r min V 41 4m min 12 m l l l1233 t 50 8 min 1200 0 2 f n 5 扩钻 5 mm 孔 0 16 0 查 工艺手册 表 11 15 得 f 1 2 1 8 V 根据机床说明书f钻 11 23 V钻 0 2mm r V 42m minf钻 故 f 0 24 0 36 mm r V 21 14 m min 取 f 0 3mm r 取 n 1200r min 故实际切削速度 16 2m min 1000 w d n V 12 1 l l l38 t 0 106 min 0 3 1200 f n 0 53 min m1 t 5t 工序 半精铣 62mm 12mm 二孔的两个端面 保证尺寸mm 和 0 0 17 32 mm 0 0 24 12 1 切削深度 半精铣的的单边切削余量等于切削深度为 t 0 5mm 一次走 刀即可满足要求 2 进给量 查 金属切削手册 表 9 12 取进给量 0 10mm 齿 查 金 2 f 属切削手册 表 9 14 铣削速度推荐范围得 取铣刀外径为42 minVm 100mm 齿数 Z 14 则每分钟转速 w d 10001000 42 133 8 min 100 s w v nr d 根据 X53 型立式铣床说明书 取150 min w nr 故实际切削速度47 1 min 1000 ww n d Vm 工作台每分钟进给量 0 1 14 150 210 mm min mzw ff zn 16 查 设计手册 附表 4 16 2 取 200mm min m f 3 切削工时 157 221 57 min 200 mm tf 工序 铣左右两端面 1 切削深度 两端的单边切削深度 t 1mm 采用高速钢镶齿三面刃铣刀 2 进给量和切削速度 查 金属切削手册 表 9 12 取进给量 0 10mm 2 f 齿 查 金属切削手册 表 3 30 取铣削速度 V 18m min 查 金属 切削手册 表 9 7 取 32mm Z 8 则 w d 10001000 18 179 1 min 32 s w v nr d 根据 X63 型卧式铣床说明书取 190r min w n 故实际切削速度 m min 1000 ww d n V 1000 18 19 1 32 工作台每分钟进给量 Z 0 10 8 190 152 mm min 查 m f 2 f w n 设计手册 附表 4 17 2 取 150mm min m f 3 切削工时 l 30 12 6ll 12 2 m m lll t f 306 20 48 min 150 工序 钻 扩 精扩通孔 和台阶孔 孔 0 12 0 13 8mm 0 12 0 13mm 0 12 0 16mm 钻 Rc1 8 孔 采用 Z3025 摇臂钻床 高速钢钻头钻孔 1 加工 孔 0 12 0 13 8mm 1 钻 13mm 孔 采用 Z3025 摇臂钻床 高速钢钻头钻孔 查 设计手册 表 3 38 得 f 0 52 0 64mm r 因孔深与孔径之比小于 3 因 此不用乘于修正系数 查 设计手册 附表 4 4 2 Z3052 摇臂钻床说明书取 f 0 63mm min 查 设计手册 表 3 42 得 V 42m min 故 1028 9 r min 1000 42 13 s n 根据 Z3025 摇臂钻床说明书 设计手册 附表 4 4 1 取 1000r min w n 全套图纸加 153893706 17 故实际切削速度 1000 ww d n V 1000 13 40 82 min 1000 m 切削加工时 l 3mm 26 2 47 68 2 mm 1 l 0 112 min m t 1 w ll n f 71 1000 0 63 2 扩钻 13 5mm 孔 查 工艺手册 表 11 15 得 f 1 2 1 8 切削速度 V f钻 查 设计手册 表 3 117 得0 2 0 4mm r 取 11 fV 23 钻钻 f钻 0 3mm r 0 266 0 4m s 15 96 24 m min 故f钻V钻 f 1 2 1 8 0 3 0 36 0 54 mm r 取 18m min V V钻 9 6m min 查 设计手册 附表 4 4 2 取 f 0 4mm r 11 V 23 钻 故 666 7 444 4 r min 1000 s v n dw 100096 13 5 查 Z3025 摇臂钻床说明书 附表 4 4 1 取 500r min 则实际切削速度为 w n 21 2m min 1000 ww d n V 500 13 5 1000 机动工时 0 355min 1 m w ll t n f 71 500 0 4 3 精扩 孔 0 12 0 13 8mm 同上取进给量 f 0 4mm r n 630r min 则 1000 ww d n V 630 13 8 27 3 min 1000 m 机动工时 1 71 0 282min 630 0 4 m w ll t n f 2 加工 孔 0 12 0 13mm 1 钻孔 12mm 步骤同本工序 1 1 取 f 0 63mm r V 42m min 18 故 s n 1000v dw 1000 42 1114 6 min 12 r 取 1000r min w n 故实际切削速度 1000 ww d n V 100012 1000 37 68 min m 切削工时 l 2 37 26 2 48mm 3mm 1 l 1 483 0 081min 1000 0 63 m w ll t n f 2 扩钻 12 85mm 孔 步骤同本工序 1 2 取 f 0 4mm r V 9 6m min 故 取 200r min 则实际切削速 10001000 9 6 223 1 148 7 min 12 85 s w v nr d w n 度为 12 85 200 8 07 min 10001000 ww d n Vm 机动工时 1 51 0 64min 200 0 4 m w ll t n f 3 精扩 0 12 0 13mm 同上取 f 0 4mm r n 200r min 故8 16 min 1000 ww d n Vm 机动工时 1 51 0 64 min 200 0 4 m w ll t n f 3 加工 的孔 0 12 0 16mm 1 扩钻 15mm 孔 由本工序 1 2 得 f 1 2 1 8 f钻 11 V 23 钻 V 取 0 3mm r 18m minf钻V钻 故 f 1 2 1 8 0 3 0 36 0 54mm r 9 6m min 11 V 23 钻 V 取 f 0 5mm r 10001000 9 6 191 1 127 4 min 15 s w v nr d 全套图纸加 153893706 19 查 Z3025 摇臂钻床说明书取 200r min w n 故实际切削速度 15 200 9 42 min 10001000 ww d n Vm 机动工时 l 2 2 4mm 3mm 1 l 1 43 0 07min 200 0 5 m w ll t n f 2 扩钻 15 85mm 孔 步骤同上取 f 0 5mm r n 200r min 15 200 9 95 min 10001000 ww d n Vm 1 43 0 07min 200 0 5 m ll t n f 3 精扩 孔 0 12 0 16mm 步骤同上 取 f 0 25mm r n 200r min 16 200 10 05 min 10001000 w d n Vm 1 7 0 14 min 200 0 25 m w ll t n f 4 钻 Re1 8 孔 8 8mm 用 Z3025 摇臂钻床及专用钻模 查 设计手册 表 3 38 得 f 0 47 0 57mm r 查 Z3025 摇臂钻床说明书 设计手册 表 4 4 2 取 f 0 5mm r 查 切削用量简明手册 表 2 17 取 V 20m min 故 10001000 20 723 8 min 8 8 s w v nr d 查机床说明书取 630r min 故实际切削速度 w n 8 8 630 17 4 min 10001000 ww d n Vm 切削工时 12 41 31 1 1 0 038min 630 0 5 m w lll t n f 20 工序 去毛刺 倒角 手动进给取与扩孔时转速相同 n 200r min 工序 钻螺纹内孔 8 8mm 选用 Z525 立式钻床及专用夹具加工 步骤同上 取 f 0 5mm r 630r min w n V 17 4m min 切削工时 31 7 1 1 0 083min 630 0 5 m t 工序 粗铣 精铣mm 键槽 0 28 0 14 26 1 粗铣 26mm 键槽保证尺寸 25 8mm 切削余量为 2Z 1 8mm 选用粗齿 圆柱立式铣刀 分两次走刀完成 可减少夹具的夹紧力减少载荷 对夹 具设计有利 查 金属切削手册 表 9 12 取每齿进给量为 0 25mm 2 f 齿 查 工艺手册 表 11 28 取 V 0 3m s 18m min 取铣刀外径 20mm 查 工艺手册 表 9 7 取 Z 3mm 则 w d 10001000 18 286 6 min 20 s w v nr d 根据 X53 型立式铣床说明书 机械制造工艺设计手册 附表 4 16 1 取 300r min w n 故实际切削速度 20 300 18 84 min 10001000 ww d n Vm 每分钟进给量0 25 3 300 225 mm min 2mw ff Zn 查 设计手册 附表 4 16 2 取 200mm min m f 切削工时 12 25 822 220 298 min 200 m m lll t f 2 精铣键槽 保证尺寸mm 0 28 0 14 26 单边切削深度 0 1mm 选用细齿圆柱立式铣刀 p a 步骤同上取 0 1mm 齿 r 0 35m s 21m min 2 f 20mm Z 6 w d 全套图纸加 153893706 21 故 10001000 21 334 4 min 20 s w v nr d 根据 X53 型铣床说明书取 300r min w n 故实际切削速度为 20 300 18 84 min 10001000 ww d n Vm 每分钟进给量0 1x6x300 180 mm min 2mw ff Zn 切削工时 12 26 220 26 min 200 m m lll t f 工序 攻 M10mm 螺纹孔及 Rc1 8 孔 经查资料知钻孔后攻螺纹要乘以系数 0 5 查 设计手册 表 3 38 得 f 0 47 0 57 0 5 0 235 0 114 mm r 查机床说明书取 f 0 2mm r 0 25mm r 查机床说明书 取 1 8Rc f V 20mm min 故 10001000 20 636 9 min 10 s w v nr d 查机床说明书 取 630r min w n 故实际切削速度 10 630 19 8 min 10001000 ww d n Vm 机动工时 攻 M10mm 螺纹 12 1 31 7 1 1 220 41 min 630 0 2 m lll t nf 攻 Rc1 8 孔 12 2 41 31 1 1 220 15 min 630 0 25 m lll t nf 最后将以上各工序切削用量 工时定额的计算结果连同其它加工数据一并 填入机械加工工艺过程综合卡片中 22 第五章 夹具设计 5 1 研究原始质料研究原始质料 利用本夹具主要用来铣大端面夹具 保证 32mm 端面 要满足对称度要求以及其两边 的要求 在铣此面时 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 5 2 定位基准的选择定位基准的选择 首先必须明确其加工时应如图所示 这样水平放置 便于加工 那么要使其完全定位 可以采用 一个固定 V 型块和一个滑动 V 型块定位 这样既简单又方便 一底面限制的自由 度有 3 个 限制两个自由度 一个滑动 V 型块限制限制一个自由度 为使定位可靠 加工稳 定 我所设计的定位方案 总共限制了工件的全部 6 个自由度 属于完全定位 在该定位方案中 一个支撑面顶住 限制了 z 轴的移动 z 轴的旋转 y 轴的旋转三个 移动自由度 一个固定 V 型块限制了 y 轴的移动 x 轴的移动 一个滑动 V 型块限制了 z 轴 的旋转 这样 6 个自由度全部被限制 根据上面叙述选择方案 5 3 切削力及夹紧分析计算切削力及夹紧分析计算 刀具 错齿三面刃铣刀 硬质合金 刀具有关几何参数 0 0 15 0 0 10 顶刃 0 n 侧刃6 00 10 15 30 r K 40Dmm 160dmm 20 5Lmm 22Z 0 08 f amm z mmap0 2 由参考文献 5 5 表 1 2 9 可得铣削切削力的计算公式 0 90 801 11 10 1 2335 pz FafDB zn 有 0 900 801 11 10 1 2335 2 00 082820 522 2 4836 24 FN 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 FKWK 全套图纸加 153893706 23 安全系数 K 可按下式计算 6543210 KKKKKKKK 式中 为各种因素的安全系数 查参考文献 5 1 2 1 可知其公式参数 60 KK 123 456 1 0 1 0 1 0 1 3 1 0 1 0 KKK KKK 由此可得 1 2 1 0 1 0 1 0 1 3 1 0 1 01 56K 所以 836 24 1 561304 53 K WK FN 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 选用夹紧螺钉夹紧机 由 FKffN 21 其中 f 为夹紧面上的摩擦系数 取25 0 21 ff F G G 为工件自重 z P N ff F N 4 3551 21 夹紧螺钉 公称直径 d 20mm 材料铝合金钢 性能级数为 6 8 级 MPa B 1006 MPa B s 480 10 8 螺钉疲劳极限 MPa B 19260032 0 32 0 1 极限应力幅 MPa k kkm a 76 51 1lim 许用应力幅 MPa Sa a a 3 17 lim 螺钉的强度校核 螺钉的许用切应力为 s s s 2 5 4 取 s 4 得 MPa120 满足要求 8 2 2 4 2 c H d F 24 MP