机械制造技术课程设计-锯切主轴加工工艺及夹具设计

目录 第第一一章章 引引 言言 1 1 第第二二章章 零零件件的的工工艺艺分分析析及及生生产产类类型型确确定定 2 2 2 1 零件的作用 2 2 2 零件的工艺分析 2 2 2 1零件分析 2 2 1 2锯切主轴主要技术要求 3 2 1 3审查锯切主轴的工艺性 3 2 1 4确定零件的生产类型 3 第第三三章章 确确定定毛毛坯坯种种类类 4 4 3 1 选择毛坯 4 3 2 确定铸件加工余量及形状 4 第第四四章章 工工艺艺规规程程设设计计 4 4 4 1 定位基准的选择 4 4 2 拟定锯切主轴工艺路线 6 4 3 机械加工余量 工序尺寸及公差的确定 6 4 4 切削用量 时间定额的计算 6 第第五五章章 专专用用 夹夹具具设设计计 1 15 5 5 1 定位误差分析 15 5 2 钻削力与夹紧力计算 15 5 3 夹紧方案 16 5 4 夹具体 16 第第六六章章 总总结结 1 18 8 参参考考文文献献 1 19 9 第第一一章章 引引 言言 中国的机械生产行业是一个生产具备一定外形位置及尺寸的工件和产 品 并且将他们制作成机械行业的设备 机械生产行业的产品不但能直接 给大家使用 又能给别的行业供应生产设备 机械制造行业中有着各种各 样的机械或其他的设备 制造业是人们的生活中所离不了的 所以制造业 是国家对经济发展的至关紧要的一个行业 这也系对国家基础经济发展里 面中 非常主要的重大支撑 所以说从其中一种层面的来说 机构生产的 技能的高和的重要指标是每个国家经济上面整体能力及科技水准的量衡 全套图纸加扣 3012250582 生产上面使用的夹具也是放在各种机器上面把零件重力夹紧 精准定 位 把切削刀具固定引导方向的一种设备 它的最主要的一个功能是将零 件对应与生产设备和加工刀具的一个合理的方位 并在生产折工程中维持 一个不改变位置 是当代工业生中的一个非常明显的特色 现代零件发展 得比较快 对品质的要求比较高 种类上面的不同规格也不少 产品新陈 代谢的时间比较快 体现了在机械制造业上面 多个种类 批量不大生产 的类型比例当中 是占了一个非常大的比例 这是为了顺应了这一系列要 求 一定要做好这种生产技术上面的前序工作 从而机床使用的装夹工具 是加工中非常重要的一部分 当代自动化加工夹具的未来与方向 第第二二章章 零零件件的的工工艺艺分分析析及及生生产产类类型型确确定定 2 1 零件的作用零件的作用 题目所给的是锯切主轴零件 锯切主轴是机器的基础零件 是起 支撑 的作用的构架 而且 承受 非常大 的力 也有 着定位 的作用 使各个 零件之间 能够 持有合理 的位置 彼此协调工作 以传递动力 改变速度 完成机器或部件的预定功能 要求锯切主轴零件要有足够的刚度和强度 因此 锯切主轴零的加工质量直接影响机器的性能 精度和寿命 2 2 零件的工艺分析零件的工艺分析 2 2 1 零零件件分分析析 1 从零件图上可以看出零件的主要加工表面为车 70 外圆 铣 16 槽 铣 8mm 槽 2 工序安排以锯切主轴车 55 外圆和端面定位 装夹工件 达到 了设计基准 工艺基准的统一 3 锯切主轴车 55 外圆和镗 54 孔对端面有垂直度要求 2 1 2 锯锯切切主主轴轴主主要要技技术术要要求求 2 1 3 审审查查锯锯切切主主轴轴的的工工艺艺性性 1 零件材料 40 r 切削加工性良好 2 锯切主轴上孔 60 5510 中心线有平行度要求 为保证加工 精度 工艺安排应粗 精加工分开 3 主要表面虽然加工精度较高 但可以在正常的生产条件下 采用 较经济的方法保证质量地加工出来 2 1 4 确确定定零零件件的的生生产产类类型型 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 它对工艺规程的制定具有决定性的影响 生产类型一般 可分为中批量生产 大批生产和单件生产三种类型 本设计采用了生产类 型为中批量生产 生产批量按年产5000 件 第第三三章章 确确定定毛毛坯坯种种类类 3 1 选择毛坯选择毛坯 锯切主轴的材质选用40 r 因为锯切主轴为中批量每年的生产 的水平 并且锯切主轴的轮廓的尺寸并不是太大 铸造件表面的质量要达 到的要求比较高 因此可以选择铸造件质量比较平稳的机器砂模铸造 不 仅实用批量生产 也方便了铸造的加工程序 并而且还能够增加劳动的生 产校率 3 2 确定铸件加工余量及形状确定铸件加工余量及形状 根据前面资料已初步确定工件各面的总加工余量 现在确定各表面的 各个加工工序的加工余量下面毛胚图 第第四四章章 工工艺艺规规程程设设计计 4 1 定位基准的选择定位基准的选择 1 选择粗加工基准 非加工表面作为粗基准可以保证要加工的面与不要加工的面之间 的位置关联精度 若零件上有许多不用加工的表面此时选取粗基准需要选 用高的位置精度要求的面 遵循使用的关联表面要达到加工余量要求均衡这一原则 这样就 能确保平均地去除少量的剩余量 使零件表面构造更加精细 在耐磨性方 面得到极大的提高 遵循使用加工的剩余量达到最小的表面这一原则 不可 如果不 按照这一原则选择则会导致无法对这个面所拥加工量剩余进行保证的危险 情况 最终威胁到设计本身 遵循尽力选用平整 光滑洁净 拥有足够面积的表面这一原则 否则将无法对加工定位的精确性进行测定 夹具对工件的固定是否成功 选择粗基准时必须考虑到表面的冒口 毛刺 浇口等 有时还需要对其加 工 由于粗基准大多有无规则的表面 应当防止反复运用 多次运用 无法确保表面间位置精确 对于本锯切主轴零件而言 参照互为基准加工选择的原则 选取此锯 切主轴的两端中心孔来作为此零件加工的粗加工基准 利用定位支承以及 端面来作为主要定位加工基准 来限制z z y y 几个的自由度 然后以一面来定位来消除x 方向的自由度 从而达到定位的目的 2 选择精加工基准 让零件拥有相同或者类似的设计基准与定位基准可以大范围的避 免定位基准与设计基准的偏差所引起的基准偏差 否则要花很长的时间去 消除这些偏差 这便是基准重合原则 尽可能采用不要采取不同的定位基准 如此一来便益于我们轻松 快捷的选定每个表面间的位置精度 将本来需要进行的基准转换间的错误 将小至最低 且选用统一夹具的各工序 可缩小工作量 这便是基准统一 原则 精基准的选取时 有些被频繁加工的两个被加工面之间能够以彼 此作自己的加工基准 这便是互为基准的原则 4 一些需要剩余量少且均匀的精加工或光整加工工序能够选用被加 工表面自身作基准 这便是自为基准原则 主要考虑到锯切主轴零件基准重合的问题以及便于装夹 选择已加工 完孔孔平面来作为精加工基准 4 2 拟定锯切主轴工艺路线拟定锯切主轴工艺路线 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 精度等技术要求能用工装夹具 并尽量使工序集中来提高生产效率 以便 使生产成本尽量下降 工艺路线的拟定包括 定位基准的选择 各表面加 工方法的确定 加工阶段的划分 工序集中程度的确定 工序顺序的安排 采用互为基准的原则 先加工平面 然后以平面为精基准再加工平 面上的各孔 这样便保证了 平面的平行度要求同时为加平面上各孔保证 了垂直度要求 符合先加工面再钻孔的原则 先加各平面 然后以这些已 加工的孔为精基准 加工其它各孔便能保证各孔的形位公差要求 从提高效率和保证精度这两个前提下 发现第二个方案比较合理 所 以我决定以第二个方案进行生产 具体的工艺过程见工艺卡片所示 4 3 机械加工余量 工序尺寸及公差的确定机械加工余量 工序尺寸及公差的确定 铣 16mm 键槽加余量为mm 公差 0 1 加工余量 1mm 公差根据文 献查阅得 0 2mm 外圆余量 4mm 4 4 切削用量 时间定额的计算切削用量 时间定额的计算 工序 铸造 工序 热处理 正火 工序 钻 6 孔 粗糙度 3 2 刀具 锥柄麻花钻 选择刀具前角后角 5o 8o 副后角 刀齿斜角 主刃 过渡刃 副刃 8o 10s 60Kr 30Kr 过渡刃宽 5Kr 1bmm 一次铣去全部余量 mmap25 0 进给量 mm r 切削速度 见文献0 13f 70 vm min 10 表 3 17 r min s n D 10001000 70 6 159 23 根据机床使用说明书 取r min 见文献 12 表 4 2 160 w n 39 故实际切削速度为 V 1000 n ww d 11 160 70 34 min 1000 m 当时 工作台的每分钟进给量应为min 160rnw m f mm min wzm Znff 0 13 8 160166 4 查机床说明书 mm min150 m f 切削工时 m m f lll t 21 min 41 2 150 55352 其中 mmlmml55 21 工序 车左端成型 机床选择 CK6140 车床 刀具选择刀具材料为YT15 刀杆的尺寸 2 16 25mm 0 90 15 r kr 0 5 0 5 s armm 根据参考资料 机床加工工艺设计实用手册 附表 12 8 粗车 采用合金车刀 同时还应该校验机床的功率以及进给机构的 强度 35lmm 切削加工的深度 单边的余量 1 p amm 进给量 根据参考资料 机械加工工艺手册 附表 15 19 可知 选择 0 6 fmm r 切削加工的速度计算 机械加工工艺手册 附表 8 7 9 vv v c xym p c v T af 0 20 150 35 242 604 650 6 101 26 minm 主轴转动速度的确定 1000100 101 26 323 5 min 14 s w nr d 按按机床来选择 故实际切削加工的速度 430 minnr 14 430 135 min 10001000 w d n vm 检验机床的功率 主切削力根据参考资料 机械加工工艺手册 c F 附表 8 4 11 所示公式的计算得 ccc cc xFyFnF cFpcF Fc afvk 公式当中 2650 1 0 0 75 0 15 ccc FFFc CxynF 0 75 600 0 94 650650 nf b mp k 0 89 kr k 故 10 750 15 2650 4 650 61350 94 0 892902 24 C FN 切削加工时所消耗的功率 4 6 53 6 10 c c F v pKW 根据参考资料 机床加工工艺设计实用手册 主电动机的功620C 率是 故机床的主轴功率达到要求 可以正常的加工 7 5KW 校验机床进给系统的强度 已经知道主切削力 径向的2902 24 c FN 切削力根据参考资料 机械加工工艺手册 附表 8 3 10 公式计算 P F FpFpFp xyn pfppcFp Fc afvk 公式当中 1950 0 9 0 6 0 3 FpFpFpFp cxyn 1 35 600 0 879 650650 nf b mp k 故 0 90 60 3 1950 4 650 61350 879 0 5528 2 p FN 而轴向的切削力 主切削力根据参考资料 机械加工工艺手册 c F 附表 8 4 19 所见公式的计算 FfFfFf xyn FFfpcFf Fc afvk 公式当中 2880 1 0 0 5 0 4 FfFfFfFf cxyn 1 0 600 0 923 1 17 650650 nf b mk kk 轴向的切削力 10 50 4 2880 4 650 61350 923 1 171437 3 f FN 选取机床导轨以及床鞍之间的摩擦的系数 所以切削力在纵0 1 向进给的方向对进给机构的作用力是 1437 30 1 2902 24528 21780 fcp FFFFN 因机床纵向的进给机构可以承受的最大的纵向力是 根据参3500N 考资料 机械加工工艺手册 附表3 1 19 机床的进给的系统能够正常的工作 切削加工工时 根据参考资料 机械加工工艺手册 附 12 lll t nf 表2 53 公式当中 12 30 2 0lll 所以 32 30 372min 430 0 6 t 精车 此时还应该校验机床的功率以及进给机构的强度 切削加工的深度 单边的余量 进行 2 次走刀 2 5 p amm 进给量 根据参考资料 机械加工工艺手册 附表 15 18 可知 选择 0 6 fmm r 切削加工的速度计算 0 20 150 35 242 602 50 6 119 minm 主轴转动速度的确定 1000100 119 380 min 27 c s w v nr d 根据机床来选择 故实际切削加工的速度 430 minnr 27 430 135 min 10001000 w d n vm 校验机床的功率 主切削的力根据参考资料 机械加工工艺手 c F 册 附表 8 3 10 的公式计算得 ccc cc xFyFnF cFpcF Fc afvk 公式当中 2650 1 0 0 75 0 15 ccc FFFc CxynF 0 75 600 0 94 650650 nf b mp k 0 89 kr k 故 10 750 15 2650 2 50 61350 94 0 891560 3 C FN 切削加工时消耗的功率 4 3 6 6 10 cc c F v pKW 根据参考资料 机床加工工艺设计实用手册 车床主电动机的的功 率是 故机床的主轴的功率足够使用 能够正常的加工 7 5KW 校验验机床进给系统的强度 已经知道主切削力 径向的1560 3 c FN 切削力根据参考资料 机械加工工艺手册 附表 8 3 17 所见的公式 P F 计算得 FpFpFp xyn pfppcFp Fc afvk 公式当中 1950 0 9 0 6 0 3 FpFpFpFp cxyn 1 35 600 0 879 650650 nf b mp k 0 5 kr k 故 0 90 60 3 1950 4 650 61350 879 0 5528 2 p FN 因轴向的切削力 主的切削力根据参考资料 机械加工工艺手册 c F 附表 8 4 17 所示的公式计算得 FfFfFf xyn FFfpcFf Fc afvk 公式当中 2880 1 0 0 5 0 4 FfFfFfFf cxyn 1 0 600 0 923 1 17 650650 nf b mk kk 轴向的切削力 10 50 4 2880 2 50 61350 923 1 17772 7 f FN 选择机床导轨以及床鞍之间的摩擦的系数 因切削力在纵向0 1 的进给方向所对进给机构的作用力是 772 70 1 1560 3331961 83 fcp FFFFN 因为机床纵向进给机构可以承受的最大的纵向力是 根据参3500N 考资料 机械加工工艺手册 附表3 1 18 机床的进给系统可以正常的工作 切削加工的工时 根据参考资料 机械加工工艺手册 12 lll t nf 附表2 53 当中 12 74 2 0lll 所以 76 51 44min 430 0 6 t 工序 车右端成型 选用 CA6140 车床 来对零件进行加工 刀具选择材质为硬质合金的车刀5YT 进给的量 按照参考资料 5 附表 2 5 39 选择frmmf 25 0 切削加工的速度 根据参考书 5 附表 2 4 46 选择VsmV 43 0 根据公式 2 6 车床主轴的转动速度 n 选择 0 10001000 0 43 60 821 min 3 14 45 V nr d 900 minnr 实际切削加工的速度 V 0 3 14 45 900 0 47 10001000 60 d n Vm s 被切削加工层的长度 l22lmm 车刀切入的长度 1 l 1 7 1 2 12024 1 22 r D lctgkctgmm 车刀切出的长度 2 l0 2 l 走刀的次数是1 按照参考书 5 附表 2 3 46 可以知道车 52 外圆辅助所耗掉的时间 1 1 77 f t 工序 铣 16 键槽 采用 62 铣床 查参考书籍 7 的表 31 35 铣刀的材质选择的三面刃的盘铣刀或者面铣刀 15YT100Dmm 齿的个数为 12 深度加工 p a2 p amm 进给量每齿 查参考书籍 2 的表 32 35 选择 f a0 08 f amm Z 切削的加工的速度 查参考书籍 3 的表 18 32 选择V 0 32 Vm s 铣床主轴的转速 查书籍的公式式 2 2 知道 n 10001000 0 32 60 61 min 3 14 53 V nr d 查参考书籍 8 的表 3 2 37 75 minnr 切削加工的实际的速度 v 3 14 53 75 0 4 10001000 60 dn vm s 加工进给的量 查书籍的表 1 4 得 f V 0 15 12 75 602 25 ff Va Znmm s 工作台 60 秒的进给量 m f2 25 135 min mf fVmm smm 得 加工切削层的长度 由主动轮毛坯的长度得 l396lmm 刀具切入的长度 得 1 l 1 100lDmm 铣刀切出的尺寸长度 得 2 lmml2 2 切削为 1 次 机加工的用时 2j t 12 2 396 1002 1 09min 135 j m lll t f 查参考书籍 3 的表 2 2 47 知道切削的辅助的用时 2 1 05 f t 工序 铣 8mm 健槽 机床 62 铣床 刀具 YG8 硬质合金铣刀 3 6mm4 齿 选择刀具前角后5o 角 副后角 刀齿斜角 主刃 过渡刃8o 8o 10s 60Kr 副刃过渡刃宽 30Kr 5Kr 1bmm 采用套式面铣刀 当为铣平面时 每齿进给量为 齿数为0 20 4 8 刀具耐用度为 6090min 90dmm 82 e amm s 参考文献 1 表 17 69 刀具耐3 p mm 1 z fmm 82 e mm 用度为 根据文献 1 表 19 67 6090tmin 得 v 0 7 0 250 50 60 30 3 28 3 pze d tafaz 37 51 m min 3 14 7 37 51 636 min 10001000 dv nr 由机床转速数列 取600 nr min m m f lll t 21 3 1 5 0 22 1 BDDl mml3 1 2 mmBDDl322 609090 5 02 5 0 2222 1 mml3 2 m m f lll t 21 min53 0 6003 0 33260 工序 铣花键 加工要求 表面粗糙度值 0 2 a Rm 刀具 材料为 刀杆 根据 15YT1625mmmm 0 15 5 0 5 rs kr 机械加工工艺设计实用手册 表127 计算切削用量2 已知毛坯端加工余量为1 5 车时分两次加工 mm 进给量 根据 机械加工工艺设计实用手册 表0 46 p amm f15 19 当刀杆的尺寸为时为时 1625mmmm p a35mm 取0 50 8 fmm r 0 5 fmm r 计算切削速度 按 机械加工工艺手册 表849 当时 其中 vv v xym p c v T af minm0 7f 工序 检验 第第五五章章 专专用用夹夹具具设设计计 本夹具主要用来铣锯切主轴钻 6 孔 由于加工本道工序的工序简 图可知 铣锯切主轴工钻 6 孔时 锯切主轴面钻 6 孔有平行度要 求 并与 70 孔轴线分别垂直度的要求 本道工序是对锯切主轴铣钻 6 孔进行加工 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 采用转动螺旋夹紧 工件 当加工完一件 可松开螺栓来加工另一件 如夹具装配图所示 5 1 定位误差分析定位误差分析 本夹具定位误差主要为 由公式 e H 2 h b max H max 0 052 0 022 0 0292 1 2 0 06mm e 0 06 30 32 0 05625 可见这种定位方案是可行的 5 2 钻削力与夹紧力计算钻削力与夹紧力计算 本夹具是在钻床上使用的 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