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机械毕业设计全套
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GY02-141@手表条夹板加工工艺,机械毕业设计全套
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1 毕业设计 (论文 ) 题 目： 手表条夹板加工工艺 学 院： 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 完成日期： nts 2 目 录 摘要 6 前言 8 1 夹板加工工艺的技术要求及材料 9 1.1 夹板在手表中的作用及技术要求 5 1.2 夹板材料及其对加工性能影 5 1.3 产品简介 2 方案设计与分析 7 2.1 分析论证 7 2.2 拟订工艺方案 7 2.3 方案比较 8 3 夹板加工工艺的编排 10 3.1 粗加工前准备工序 3.1.1 落料 10 3.1.2 粗落外形及及基准孔 3.1.3 磨上下两平面 3.2 粗加工 3.2.1 精修基准孔，压 11 孔样冲 3.2.2 修外形，钻上平面 11 孔 3.3 精加工 3.3.1 精磨两平面，基准孔划倒角 3.3.2 加工下平面各凹槽 3.3.3 下表面 精修 9 孔 nts 3 3.4 后续加工 3.4.1 各孔划倒角及攻丝、镶钉 3.4.2 上表面加工凹槽 3.4.3 上表面各孔划倒角 3.4.4 机加工检验 4 加工机床及加工用量的选择 4.1 冲床的选择 4.2 铣床及切削速度的选择 4.2.1 钻孔的刀具及速度的选择 4.2.2 铣削的刀具及速度的选择 4.3 倒角工序 5 检查及检查用具 结论 51 附录 52 致谢 55 参考文献 58 nts 4 摘 要 人类究竟从何时开始，有了 “ 时间 ” 的概念？ 人类的远祖最早从天明天暗知道时间的流逝。大约六千年前，“ 时钟 ” 第一次登上人类历史的舞台：日晷在巴比伦王国诞生了。古人使用日晷，根据太阳影子的长短和方位变化掌握时间。距今四千年前，漏刻问世，使人们不分昼夜均可知道时间。而钟表的出现，则是十三世纪中叶以后的事。 一二七 零 年前后在意大利北部和南德一带出现的早期机械式时钟，以秤锤作动力，每一小时鸣响附带的钟，自动报时。一三三六年，第一座公共时钟被安装于米兰一教堂内，在接下来的半个世纪里，时钟传至欧洲各国，法国、德国、意 大利的教堂纷纷建起钟塔。 不久，发条技术发明了，时钟的体积大为缩小。一五一 O 年，德国的锁匠首次制出了怀表。当年，钟表的制作似乎仅限于锁匠的副业，直到后来，对钟表精度的要求越来越高，钟表技艺也日益复杂，才出现了专业的钟表匠。 一八 O 六年，拿破仑之妻、皇后 J.约琵芬为王妃特制的一块手表，是目前知道的关于手表的最早记录。这是一块注重装饰、被制成手镯状的手表。当时，男人世界里凤行的是作为身分、地位象征的怀表，手表则被视作是女性的饰物。 一八八五年，德国海军向瑞士的钟表商定制大量手表，手表的实用性获得世人的肯定，逐渐 普及开来。 本世纪初。 ROLEX（劳力士）的前身 WILSDORF&DAVIS公司推出银制绅士表和淑女表，大获成功，带动了各家钟表厂商竞相研制开发手表。当年就以怀表技艺闻名世界的瑞士，在手表制作方面也一马当先， ROLEX 在一九二六年就开发出完全防水型的手表 “ROLEX OYSTER” ，一九三一年又率先将自动上发条的手表 “OYSTER PERPETUAL” 推向市场。 LONGINES（浪琴）公司也不甘示弱，其研制的精密航空钟与美国飞行家林德伯格一起飞渡大西洋，名声大振。一九二九年，推出带秒表功能的手表 “CHR ONOGRAPH” ，翌年又在此基础上开发出飞行用精密手表 “CHRONOMETER” 。 nts 5 六十年代末，机械手表史掀开了新的一页：一九六九年，日本精工手表公司开发出世界上第一块石英电子手表，日误差缩小到零点二秒以内。一九七二年，美国的汉密尔顿公司发明了数字显示手表，马达和齿轮从手表中消失了。 手表制造业新技术层出不穷，机械手表却并未寿终正寝，产量虽然大减，制造技艺却得以保存。特别是瑞士的钟表厂家，在石英手表独占鳌头的今日，仍对机械手表情有独钟，坚持生产高档机械手表，并源源不断地输往世界各地。 关键词：时间 计 时 手表 nts 6 前 言 现在，手表已不仅仅是计时工具，随着经济它又被赋予了新的意义。饰品，收藏品，精密而复杂的仪器乃至工艺品。其中，手表中夹板类零件是对其他各种零件起支撑作用的。孔与孔的距离对传动零部件是否准确的传递动能起到决定性的作用。同时，凹槽的深度又对齿轮轴向位置进行保证。加班的精度好坏直接决定了一支手表的成败。 手表零件中夹板的加工难度最大。其中，孔的位置度要求为0.06mm，高精度孔直径公差要求 0.006mm，凹槽深度公差 0.025mm，有配合关系 孔之间的距离公差要求 0.02。孔加工还是依赖模具，通过冲压对毛坯进行加工。而凹槽则是由多工位铣床进行加工。加工过程中为了保证精度和避免加工过程中毛坯的内部应力的释放所导致的变形，所以人们通过复杂繁琐的工艺达到合格成品的要求。以加工一个公差为 0.006mm 的孔为例，点窝 预钻 初冲 精修。 在现代加工技术和高精度设备的发展，手表的制造也更上了一层楼。在传统的工艺基础上，大量使用数控设备进行加工。尤其是瑞士，其采用现代的加工技术对夹板的加工工艺已是非常成熟的了。所生产的高档手表价格不菲，并占领了世界大部分市场。 而我国的手表工业大部分处于对瑞士手表模仿的阶段。在现代的加工技术上也不是十分发达。作为一个机械专业的大学生应该通过所学的知识，将传统的加工工艺和现代加工技术结合起来，打造在世界处于领先的地位技术工艺。 nts 7 1 夹板加工工艺的技术要求及材料 1.1 夹板在手表中的作用及技术要求 夹板是表机的基础构件，作为表机的装配支撑件，通过夹板上的孔和轴承把原动系，传动系，禽纵调速系及上条拨针等各零部件系统紧密而正确地配合在一起，组成手表“机心”。因此，为了使这些零件履行正常的工作机能，夹板必须具有足够的强 度和定位精度，主要是要保证各孔中心距的位置精度和装配时轴的垂直度，以及夹板各轮座槽形的尺寸精度从而保证各轮系的轴向间隙。 中心距的偏差，轴的歪斜及不正确的轴向间隙将使齿轮啮合失常，影响传动力矩及啮合角的变化，产生噪音，对传递运动的连续性和手表走时精度都有严重影响。特别在很薄的机心中，装在轴上的轮的半径可达轴长的 7 8 倍，轴的歪斜可使轮片端面产生较大的偏移，以致会造成个零件相互摩擦的可能，而使表机停止工作。 典型的手表机心中都包括有主夹板、条夹板、中夹板、上夹板、叉夹板和摆夹板等六块夹板。其中以主夹板结构最为 复杂，上面有将近 40个孔和各种不同形状及深度的凹槽。 基准孔是主夹板制造过程中的定位基准，轴承孔是各主要传动件的定位、轴承孔。位钉孔是小夹板与主夹板装配时的定位基准孔，它对轴承孔的装配同心度有很大影响。上述三孔从表中可看出它们的精度最高。夹板上各凹槽的径向尺寸公差为 0.1mm 左右、轴向公差为0.015 0.03mm。轴向公差按各轮座要求有所不同，以条轴处及中心轮座凸台处要求最高，加工中须特殊考虑。 nts 8 1.2 夹板材料及其对加工性能影响 由于主夹板结构复杂，精度要求高，工序多样，因而从 结构到工艺都具有一系列要求。对主夹板材料主要要求是：良好的冲压性能、易于切削，在切削过程中毛刺少、切削瘤少，屑细而碎、良好的热稳定性及尺寸稳定性，具有抗腐蚀性、无磁性、易于抛光电镀等。此外 ，还必须具备一定的机械强度以保证表机结构强度要求及工序间定位、装夹、加工的工艺强度要求。黄铜是特别适用的夹板材料，能基本满足上述各项要求。 目前国内外主要使用铅黄铜 HPb63-3 和 HPb59-2 两种。通过增添不同的微量合金元素可进一步改进合金的易切削性和稳定性。 HPb59-2和 HPb63-3 主要是含铅量不同，后者切削性能较好 ，但综合性能不如前者。国外多用 HPb59-2.着两种材料的化学成分。可以看出， HPb59-2 含铜量处在 58 59.5%之间，含铜量高，机械性能下降，但增加了材料抗腐蚀性及稳定性能。一些实验研究了56 61%Cu， 2.0 3.5%Pb， Zn 余量的铅黄铜，发现 58.9%Cu（ 58.559.3%Cu）具有最好的切削性能，当含 Cu57%时，切削性能大约下降48%。 铅的主要作用是使合金具有良好的切削性能，好的板面平整度。但铅必须是以自由粒子弥散均匀的分布与合金中，否则不利于抛光，抛光时易带出铅而留下下坑。铅降 低了合金的冲压性能，一般控制在nts 9 2.5%以 下。 镍的少量加入，可提高机械强度和抗腐蚀性能。铁可以细化晶粒，提高合金的融化温度和热轧性能及抗腐蚀性能。锡在合金中有利于切削加工。 目前国内多数工厂仍使用 HPb63-3 铅黄铜板，抗拉强度 44 54千克 /平方毫米，延伸率不小于 6%，硬度 Hv135 155.板厚 3.10 3.50毫米，厚度允许偏差为 -0.12 -0.16。同时，要求金相组织细密，铅在纵横方向上 分布均匀。 1.3 产品简介 机械手表用条夹板 加工有关数据： 夹板厚度： 1.45mm 公差 -0.014 0mm 夹板长度： 21.215mm 夹板宽度： 15.187mm 基准孔数量： 2个 基准孔尺寸： 2.5mm 公差 0 0.010mm 轴承孔数量 ： 4个 轴承孔尺寸： B1= 1.4mm 公差 -0.010 -0.004mm B2= 1.0mm 公差 -0.010 -0.004mm B13= 0.6mm 公差 -0.016 -0.010mm 位钉孔数量： 2个 位钉孔尺寸 ： 0.8mm 公差 -0.016 -0.010mm nts 10 螺钉孔 数量： 5个 螺钉孔尺寸： 0.9mm 公差 0 0.04mm 拨针系孔数量： 4 个 拨针系孔尺寸： F1= 0.8mm 公差 0 0.04mm F8= 0.6mm 公差 -0.016 -0.010mm 观察孔数量： 1个 观察孔尺寸： G= 1.4mm 2 方案设计与分析 2.1 分析论证 在加工数量和时间上，应采用多工位 和冲床进行加工。这使 生产成本大大降低，减轻了工人的劳动强度 ， 并且 大幅度提高了生产效率。 从技术及工艺方面分析 ， 多工位铣床 加工稳定，在大批量生产中可以达到凹槽的深度精度。孔加工中，在冲床上安装“小孔模”、“精修模”可以达到孔公差带要求。 2.2 拟订 工艺 方案 方案一： 首先对毛坯进行一次时效， 精加工基准孔。粗加工各孔 ，去毛刺，双面磨使板材厚度达到要求。 再次时效，然后精加工各凹槽。精修各孔，划倒角，去毛刺，镶嵌宝石。 方案 二： 对毛坯进行一次时效，精加工基准孔。粗加工各孔，去毛刺，双面磨使板材厚度达到要求。 精加工各孔，划倒角。后精加工各凹槽。去 毛刺，镶nts 11 嵌宝石。 2.3 方案比较 方案二对比方案一，只进行一次时效，可能在精加工过程中使工件发生变形。方案二先孔加工后槽型加工，在加工凹槽时会将毛刺反到孔内 ，同时会破坏孔径，并且毛刺不易清除。故以上几点选择方案一为工艺编排方案。 3 夹板加工工艺的编排 3.1 粗加工前准备工序 3.1.1 落料 用剪板机将板材剪成宽为 32mm条形板材。 3.1.2 粗落外形 及及基准孔 使用 25T冲床，通过复合模具 对长条形板材进行冲压。加工出外形及基准孔。 要求：以 A1、 A2 为基准，外形任意点允偏 0.03mm。 落料后外形不得有明显的塌边和撕裂。 A1、 A2 孔及外形要留有修正余量。 3.1.3 磨上下两平面 使用双面磨床，对毛坯两面同时磨削加工。 是之达到夹板要求厚度，并去除落料时产生的毛刺。 要求：夹板两面平行度 0.01mm。 夹板两面磨削均匀。 3.2 粗加工 3.2.1 精修基准孔，压 11 孔样冲 nts 12 用 4T 冲床，精修模对 A1、 A2 两基准孔 进行精修。为后续加工作为基准及定位。 同样用 4T 冲床，通过复合模具对下道序为钻孔孔打样冲。对钻头进行导向作用。 要求：以 A1、 A2 为基准，通过 10X 反射样 板 样板检查，个样冲点允偏 0.02mm。 3.2.2 修外形，钻上平面 11 孔 用外形修正模具通过 6.3T 冲床，对工件外形进行修整。 用多工位铣床预钻上平面 11 孔。 要求：以 A1、 A2 为基准，用样板检查，各孔允偏 0.02mm。除D17 孔外，各孔必须留有修正余量。 3.3 精加工 3.3.1 精磨两平面，基准孔划倒角 用双面磨精磨两平面，使之达到公差要求。 使用台钻对 A1、 A2 孔倒角去除毛刺。 要求：两平面平行度 0.01mm，磨削均匀。 倒角均匀 3.3.2 加工下平面各凹槽 加工原则：先浅后深，先面 后孔，分成加工。 要求：以 A1、 A2 为基准，用样板检查，凹槽外形允偏 0.05mm。并且不得小于样板线。 凹槽底平行度允偏 0.02mm。 nts 13 3.3.3 下表面精修 9 孔 用 4T 冲床通过精修模，对下表面 9 孔进行精修。 要求：以 C1、 C2 为基准，用 P324 坐标显微镜检查， B1、 B2、B13、 F8 位置度 0.012mm。 D1、 D2、 D3、 D17 位置度 0.04mm。 C1、 C2 中心距极限偏差 0.012mm。 以 C1、 C2 为基准，外形轮廓度 0.06mm。 不应有影响配合部 位有撕裂和缺修现象。 3.4 后续加工 3.4.1 各孔划倒角 及攻丝、镶钉 下 表面精修后孔，台钻倒角。攻丝机攻丝。手压床进行镶钉。 要求：倒角均匀不得在平面和孔内产生毛刺。 攻丝要攻透，不得有乱扣和脱扣。 用螺纹规检查能顺利旋入孔内，光规能止住。 位钉应垂直压入，不得压偏和碰伤。 3.4.2 上表面加工凹槽 加工原则：先浅后深，先面后孔，分成加工。 要求：以 A1、 A2 为基准，用样板检查，凹槽外形允偏 0.05mm。并且不得小于样板线。 凹槽底平行度允偏 0.02mm。 3.4.3 上表面各孔划倒角 用台钻对上表面个孔及槽肩倒角。 要求：倒角均匀不得在平面和孔内产生毛刺。 nts 14 3.4.4 机加工检验 检验凹槽深度，检测孔径，各孔位置度及凹槽底平行度。 4 加工机床及加工用量的选择 4.1 冲床的选择 对于孔所在部位工件的厚度与孔径之比小于 1.5 的情况下，可用冲孔的初加工。若孔精度不高（公差 0.02mm 以上），则可以一次冲成。 孔的精修是孔加工的最后工序，在冲床的一次行程中精修出夹板上所有需要精修的孔 。精修后孔的坐标公差可达 0.005 0.01mm、孔径公差 0.005 0.007mm。 工序 2 下表面落料冲两孔。 材料厚度 /孔径 =1.8/2.351.5 故可以冲孔。 由于，落料外形大所以选用 25T 压力冲床。 工序 8 上表面上表面精修 2 孔 。 A1、 A2 孔处，厚度比直径=1.65/2.51.5,可以精修。 同时，打样冲故选用 4T 冲床即可。 工序 9a 下表面修外形， 由于外形切削量小但外形轮廓打所以选择 6.3T 冲床。 工序 22 下表面精修 9 孔 C1、 C2、 D1、 D2、 D3、 B1、 B2、 B13、 F8。 9 孔在工序 10 中预钻，直径方向留有 0.15mm 的精修余量。 冲削量较小故选用 4T 冲床即可。 工序 29b 冲压 F1 孔处厚度与最大长度之比 =1.12/0.8=1.4 可以冲nts 15 压加工， F1 孔公差为 0.04mm 精度较低可以 4T 冲床一次冲压即可。 工序 29b 冲压异形孔 孔处厚度与最大长度之比 =1.12/1.4=0.8。同时此孔要求精度较低，所以，选用 4T 冲床并一次冲压即可。 4.2 铣床及切削速度的选择 在夹板类零件的凹槽加工中，一般采用成形刀对零件进行加工。在圆形 凹槽的加工 时，选择相同直径的铣刀，通过轴向进给方式对凹槽进行铣削加工。对于直线凹槽的加工，同样使用成形刀进行加工。使刀具直径等于凹槽的宽度，用直线进给方式完 成加工。 多工位铣床不同型号的其别是主轴的数量不同。根据不同的工序先则相应的机床。如，八工位、十四工位。 主轴转速为 3000 转、 5000 转、 9000 转。按要求选择 。 切削速度公式 ： V=3.14*D*N/1000 4.2.1 钻孔的刀具及速度的选择 工序 10 钻头转速 、进给速度及材料 的选择： 钻头转速： 钻头 0.75： V=3.14*D*N/1000=3.14*0.75*9000/1000=21.195m/min 钻头 1.0 V=3.14*D*N/1000=3.14*1.0*9000/1000=28.26m/min 钻头 0.5 V=3.14*D*N/1000=3.14*0.5*9000/1000=14.13m/min nts 16 进给速度的选择： 100mm/min 刀具材料： 说明：由于加工夹板类零件，孔与凹槽的直径都很小，所以刀具直径也很小。 由上面的计算可以判断，对主轴转速的选择只有选择机床所能承受的最高转速。 4.2.2 铣削的刀具及速度的选择 工序 16、 17、 18、 28 铣刀 转速、进给速度及材料的选择： 铣刀转速 的选择 ： 主轴转速选择 9000 r/min： 立铣刀 2.0： V=3.14xDxN/1000=3.14x2.0x9000/1000=56.52mm/min 立铣刀 4.0： V=3.14xDxN/1000=3.14x4.0x9000/1000=113.04mm/min 立铣刀 7.0： V=3.14xDxN/1000=3.14x7.0x9000/1000=197.82mm/min 立铣刀 12.2： V=3.14xDxN/1000=3.14x12.2x9000/1000=344.772mm/min 主轴转速为 5000r/min 立铣刀 2.0： V=3.14xDxN/1000=3.14x2.0x5000/1000=31.4mm/min 立铣刀 4.0： V=3.14xDxN/1000=3.14x4.0x5000/1000=62.8mm/min nts 17 立铣刀 7.0： V=3.14xDxN/1000=3.14x7.0x5000/1000=109.9mm/min 立铣刀 12.2： V=3.14xDxN/1000=3.14x12.2x5000/1000=191.54mm/min 进给速度： 100mm/min 刀具材料： 方案对比 ： 当主轴转速为 5000 r/min， 2.0 立铣刀切削 速度较低。由于刀具对工件的铣削加工只有轴向进给，所以有凸轮控制的进给装置的进给速度为固定值 100mm/min（此值为多年加工过程的经验值，既能满足工件的各种技术要求，又能最大限度提高生产效率）。因此，刀具转速较低会在孔壁上留下螺旋状刀纹 。这样在后续加工中会影响孔与孔之间距离关系，从而导致传动原件的传动效果。故，铣削加工选用 9000 转的主轴转速。 复合铣刀的说明：复合铣刀为同轴台阶式凹槽制作，属于成形 铣刀 ，既刀具的切削刃的回转面为工件加工后表面。加工参数与普通铣刀相同。 根据
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