叉架工艺过程及夹具设计（课程设计附叉架、夹具装配、夹具零件cad图）.doc

XX 课程设计课程设计 论文论文 叉架工艺及加工孔夹具设计叉架工艺及加工孔夹具设计 班 级 专 业 教学学院 指导老师 0 摘 要 本文主要讲述叉架零件的加工工艺 通过开篇对其零件图纸进行工艺分析 然后设计 出毛坯 制定出加工工艺路线 分析工序尺寸与确定公差 选择加工设备 再到夹具 刀 具 量具的设计 设计的重点是选定零件钻孔夹具 通过 CAD 设计软件对钻床夹具进行绘 制设计 然后将各零件进行装配 完成设计 以及利用对夹具进行虚拟制造 因此本文要 全面的多方位的介绍 cad 软件 并详细对各个零件的设计与绘制的过程 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 叉架与机床 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 关键词 工艺分析 加工方案 切削用量 孔夹具 1 ABSTRACT The processing technology of this paper describes the main crotch parts through the opening on the drawing process are analyzed and then design a blank formulate the process route process dimension and tolerance analysis to determine selection of machining equipment and then to the design of fixture cutting tool measuring tool the design focuses on selected parts of drilling fixture drilling fixture drawing design through the CAD design software and then the part assembly complete the design and the use of virtual manufacturing fixture This paper introduces the multidimensional should fully CAD software and the detailed design of each part and drawing process Special fixture design fixture for the various components of the design such as the connecting part positioning device clamping device a guide element clamp and the machine tool and other components calculate fixture positioning errors when positioning reasonableness and shortcomings of fixture structure pay attention to improving and will design in Keywords process analysis process plan cutting parameters drilling fixture 2 目 录 摘 要 1 1 绪论 1 2 零件的图样分析 3 2 1 零件的结构特点分析 3 2 2 零件的技术要求分析 3 3 零件的工艺规程设计 4 3 1 毛坯的选择 4 3 2 定位基准的选择 4 3 3 装夹方式的选择 5 3 4 加工顺序的安排 5 4 设备及其工艺装备的确定 6 4 1 机床的选择 6 4 2 刀具的选择 7 5 确定切削用量 9 6 工时计算 15 7 镗 70H7 78H7 的中心大孔夹具设计 17 7 1 研究原始质料 17 7 2 设计要求 17 7 3 夹具的组成 18 7 4 夹具的分类和作用 18 7 5 定位 夹紧方案的选择 20 7 6 夹具的导向 21 7 7 孔与工件之间的切屑间隙 22 7 8 镗模板 23 7 9 定位误差的分析 23 7 10 确定叉架结构和总体结构 24 7 11 夹具设计及操作的简要说明 25 总 结 26 3 致 谢 27 参 考 文 献 28 0 1 绪论 在机械加工工艺教学中 我们很多专业的学生都要学习机床操作技术 让 我们了解相关工种的先进技术 同时培养我们在工作岗位的积极性 老师在给 我们在讲授数控知识的同时 要求我们必须掌握基本的机械加工工艺 增强系 统意识 理解手动操作与自动操作之间的联系 力争把我们真正培养成为适应 各种工作环境和岗位的多面手 数控车工基础工艺理论及技能有机融合 包括 夹具的使用 量具的识读和使用 刃具的刃磨及使用 基准定位等 分类叙述 了机床操作 机床自动编程仿真操作 机床编程与操作的初 中级内容 以机 械加工中车工工艺学与机床技能训练密切结合为主线 常用量具识读及工件测 量 刀具及安装 工件定位与安装 金属切削过程及精加工 较清晰地展示了 数控加工必须掌握的知识和技能的训练途径 对涉及与数控专业相关的基础知 识 专业计算 都进行了有针对性的论述 目的在于塑造理论充实 技能扎实 的专业技能型人才 在机械加工工艺教学中 我们很多专业的学生都要学习机床操作技术 让 我们了解相关工种的先进技术 同时培养我们在工作岗位的积极性 老师在给 我们在讲授数控知识的同时 要求我们必须掌握基本的机械加工工艺 增强系 统意识 理解手动操作与自动操作之间的联系 力争把我们真正培养成为适应 各种工作环境和岗位的多面手 数控车工基础工艺理论及技能有机融合 包括 夹具的使用 量具的识读和使用 刃具的刃磨及使用 基准定位等 分类叙述 了机床操作 机床自动编程仿真操作 机床编程与操作的初 中级内容 以机 械加工中车工工艺学与机床技能训练密切结合为主线 常用量具识读及工件测 量 刀具及安装 工件定位与安装 金属切削过程及精加工 较清晰地展示了 数控加工必须掌握的知识和技能的训练途径 对涉及与数控专业相关的基础知 识 专业计算 都进行了有针对性的论述 目的在于塑造理论充实 技能扎实 的专业技能型人才 本论文以切削用量的选择 工件的定位装夹 加工顺序和典型零件为例 结合数控加工的特点 分别进行工艺方案分析 机床的选择 刀具加工路线的 确定 数控程序的编制 最终形成可以指导生产的工艺文件 在整个工艺过程 的设计过程中 要通过分析 确定最佳的工艺方案 使得零件的加工成本最低 1 合理的选用定位夹紧方式 使得零件加工方便 定位精准 刚性好 合理选用 刀具和切削用量 使得零件的加工在保证零件精度的情况下 尽可能达到加工 效率最高 刀具消耗最低的目的 最终形成完整的工艺文件 并能指导实际生 产 本次课题的主要任务 1 运用制图软件绘制零件二维图纸 2 分析零件的技术要求 确定零件的加工方案 3 合理的选择刀具 切削参数 4 制定相应的工艺卡片 5 设计镗孔夹具设计 2 2 零件的图样分析 2 1 零件的结构特点分析 如图 2 1 所示零件图 图中有不清晰之处请查看附图 其毛坯材料为 Q235 批量生产 试 运用所学知识对零件进行工艺分析 图图 2 12 1 零件图零件图 从图 2 1 中可以看出 该零件的总体结构为一叉架类零件 零件主要由平 面 凹槽 孔等特征组成 其轮廓较简单 主要由直线组成 无复杂曲面 2 2 零件的技术要求分析 零件的技术要求主要包括尺寸精度 形状精度 位置精度 表面粗糙度要 求等 这些技术要求应当是能够保证零件使用性能前提下的极限值 进行零件 技术要求分析 主要是分析这些技术要求的合理性 以及实现的可能性 重点 分析重要表面和部位的加工精度和技术要求 为制定合理的加工方案做好准备 同时通过分析以确定技术要求是否过于严格 因为过高的精度和过小的表面粗 糙度要求会使工艺过程变得复杂 加工难度大 增加不必要的成本 从图 2 1 分析得知 该零件的尺寸精度要求有 1 外轮廓尺寸 410 和 330 的精度等级为未注尺寸公差按 IT12 控制 厚度尺寸 375 的未尺寸公差按 IT12 控制 表面粗糙度为 Ra1 6um 2 内孔 尺寸精度等级为 IT7 级 表面粗糙度要求为 Ra3 2um 其余未注尺寸公差按 IT12 控制 未注表面粗糙度为 Ra3 2um 3 综上所述 该零件的加工精度要求一般 在机床加工中比较容易保证 为满足零件设计要求 设定各面尺寸 加工精度以及表面粗糙度如表 1 表 1 各表面各面尺寸 加工精度以及表面粗糙度 表面尺寸精度表面粗糙度 上端面IT10Ra1 6 m 下端面IT10Ra3 2 m 内孔 727H IT7Ra1 6 m 内孔 787H IT7Ra1 6 m 内孔4 22 IT10Ra3 2 m 3 零件的工艺规程设计 3 1 毛坯的选择 毛坯是用来加工各种工件的坯料 毛坯的生产方法主要有 铸造 锻造 焊接 冲压件 以及各种型材也可以用作毛坯 该零件的毛坯类型可选择焊接毛坯 毛坯图的尺寸都是在零件图尺寸的基础上 加减总加工余量得到毛坯尺寸 毛坯各面的设计基准一般同零件图一致 笔者认为这种设计方法并不合理 这 是因为从毛坯尺寸的作用来讲并不要求它和零件图一致 对它提出的要求是 1 保证它在机械加工时有最均匀合理的粗加工余量 2 保证非加工面与加工面有 最准确的位置及尺寸 该零件毛坯选择为焊接 毛坯材料为 Q235 3 2 定位基准的选择 定位基准有粗基准和精基准两种 用未加工过的毛坯表面作为定位基准称 为粗基准 用己加工过的表面作为定位基准称为精加工 除第一道工序用粗基 准外 其余工序都应使用精基准 选择定位基准要遵循基准重合原则 即力求没计基准 工艺基准和编程基 准统一 这样做可以减少基准不重合产生的误差和数控编程中的计算量 并且 4 能有效地减少装夹次数 经分析 确定该零件的粗基准为毛坯底面及毛坯外轮廓 精基准以设计基 准为精基准 即底面及零件外轮廓侧面 3 3 装夹方式的选择 经分析 该零件需要进行两次装夹方能完成零件的加工 在第一次装夹时 为铣削零件的底面 采用平口虎钳进行装夹 第二次装夹时加工零件的上表面 此次装夹可以以加工好的底面及外边进行定位 用虎钳压紧即可 3 4 加工顺序的安排 工件的机械加工工艺路线中要经过切削加工 热处理和辅助工序 因此 当拟定工艺路线时要合理 全面安排好切削加工 热处理和辅助工序的顺序 加工顺序的安排原则 先粗后精 先面后孔 基面先行 根据该以上原则 确定该零件的加工顺序为 10焊接焊接成型 20热处理时效处理 30粗铣 粗铣叉架零件宽度为端面 2 0 1 0 380 40精铣 精铣叉架零件宽度为端面 2 0 1 0 380 50钻钻 4 22 孔 60粗镗粗镗叉架上 70H7 78H7 的中心大孔 70半精镗半精镗叉架上 70H7 78H7 的中心大孔 80精镗精镗叉架上 70H7 78H7 的中心大孔 90去毛刺钳工去毛刺 100终检入库按图样要求检验 5 4 设备及其工艺装备的确定 4 1 机床的选择 由于该零件属于中批量生产 因此用考虑生产效率等问题 只要在能够保 证其精度要求的前提下选择相应的设备进行加工即可 但为了减少人为的换刀 量 根据现有的数控机床 确定选择由 X52K 铣床 其主要技术参数如下 主轴端面至工作台距离mm45 415 主轴中心线到床身垂直 导轨的距离 mm350 主轴孔锥度 7 24 主轴孔径mm29 主轴转速rpm18 级 30 1500rpm 立铣头最大回转角度 0 主轴轴转向移动距离mm85 工作台工作面 宽度 X 长度 mm320 x1250 工作台行程 纵向 手动 机动 mm700 680 横向 手动 机动 mm255 240 垂向 手动 机动 mm370 350 工作台进给范围 18 级 纵向mm min23 5 1180 横向mm min23 5 1180 垂向mm min8 394 工作台快速移动速度 纵向mm min2300 横向mm min2300 垂向mm min770 T 形槽 槽数 3 槽宽mm18 槽距mm70 主电动机KW7 5 进给电动机KW1 5 冷却泵电动机KW0 125 外形尺寸 长 X 宽 X 高 MM2280 x1890 x2380 重量kg2900 6 4 2 刀具的选择 合理的选择数控加工的刀具 夹具 是工艺处理工作中的重要内容 在数 控加工中产品的加工质量和劳动生产率在很大程度上将受到刀具 夹具的制约 虽其大多数刀具 夹具与普通加工中所用的刀具 夹具基本相同 但对一些工 艺难度较大或其轮廓 形状等方面较特殊的零件加工 所选用的刀具 夹具必 须具有较高要求 或需做进一步的特殊处理 以满足数控加工的需求 一般优先采用标准刀具 必要的时候可以采用各种提高生产率的复合刀具 及其他一些专用刀具 此外 应结合实际情况 尽可能选用各种先进刀具 如 可转位刀具 整体硬质合金刀具 陶瓷涂层刀具等 刀具的类型 规格和精度 等级应符合加工需求 刀具材料应与工件材料相适应 数控加工所用的刀具在 刀具性能上应高于普通加工中所用的刀具 所以选择数控加工刀具时 还应考 虑以下几个方面 切削性能好 数控加工能采用大的背吃刀量和高进给速度 刀具必须要 有能够承受高速切削和强力切削的性能 同时 同一批刀具在切削性能和刀具 寿命方面一定要稳定 以便实现按刀具寿命换刀或由数控系统对刀具寿命进行 管理 精度高 为适应数控加工的高精度和自动换刀等要求 刀具必须具有较 高的精度 如有的整体式立铣刀的径向尺寸精度达到 0 005mm 等 可靠性高 要保证数控加工中不会发生刀具意外损伤及潜在缺陷而影响 到加工的顺利进行 要求刀具及与之组合的附件必须具有很好的可靠性及较强 的适应性 耐用度高 数控加工的刀具 不论在粗加工或精加工中 都应具有比普 通机床加工所用刀具更高的耐用度 以尽量减少更换或修磨刀具及对刀次数 从而提高数控机床的加工效率及保证加工质量 断屑及排屑性能好 数控加工中 断屑和排屑不像普通机床加工那样 能及时由人工处理 切屑易缠在刀具和工件上 会损坏刀具和划上工件上已加 工表面 甚至会发生伤人和设备事故 影响加工质量和机床的顺利 安全 所 以要求刀具应具有较好的断屑和排屑性能 综上所述 零件上 下表面加工时采用端铣刀加工 根据工件的宽度选择 7 端铣刀直径 使得铣刀工作时有合理的切入 切出角 切铣刀直径应尽量包容整 个工件加工宽度 以提高加工精度和效率 并减少相邻两次进给之间的接刀痕 8 5确定切削用量 加工时 操作人员必须确定每道工序的切削用量 切削用量包括主轴转速 背吃刀量及进给速度等 对于不同的加工方法 需要选用不同的切削用量 切 削用量的选择原则是 保证零件加工精度和表面粗糙度 充分发挥刀具切削性 能 保证合理的刀具耐用度 并充分发挥机床的性能 最大限度提高生产率 降低成本 切削用量 三要素 是指刀具在切削过程中的运动参数 三要素 是指 切削速度 进给量 背吃刀量 选择切削用量时考虑的因素 1 切削加工生产率 在切削加工中 金属切除率与切削用量三要素 ap f v 均保持线性关系 即其中任一参数增大一倍 都可使生产率提高一倍 然而由于刀具寿命的制约 当任一参数增大时 其它二参数必须减小 因此 在制订切削用量时 三要素 获得最佳组合 此时的高生产率才是合理的 2 刀具寿命 切削用量三要素对刀具寿命影响的大小 按顺序为 v f ap 因此 从保 证合理的刀具寿命出发 在确定切削用量时 首先应采用尽可能大的背吃刀量 然后再选用大的进给量 最后求出切削速度 3 加工表面粗糙度 精加工时 增大进给量将增大加工表面粗糙度值 因此 它是精加工时抑 制生产率提高的主要因素 在切削加工中 金属切除率与切削用量三要素 ap f v 均保持线性关系 即其中任一参数增大一倍 都可使生产率提高一倍 然而由于刀具寿命的制约 当任一参数增大时 其它二参数必须减小 因此 在制订切削用量时 三要素 获得最佳组合 此时的高生产率才是合理的 4 刀具寿命 切削用量三要素对刀具寿命影响的大小 按顺序为 v f ap 因此 从保 9 证合理的刀具寿命出发 在确定切削用量时 首先应采用尽可能大的背吃刀量 然后再选用大的进给量 最后求出切削速度 5 加工表面粗糙度 精加工时 增大进给量将增大加工表面粗糙度值 因此 它是精加工时抑 制生产率提高的主要因素 根据以上因素 确定该零件的切削用量如数控加工工序卡所示 工序 30 粗铣叉架零件宽度为端面 2 0 1 0 380 机床 X52K 铣床 刀具 硬质合金可转位端铣刀 面铣刀 材料 齿15YT100Dmm 数 此为粗齿铣刀 5Z 因其单边余量 Z 4mm 所以铣削深度 p a4 p amm 精铣该平面的单边余量 Z 1 0mm 铣削深度 p a1 0 p amm 每齿进给量 根据参考文献 3 表 2 4 73 取 根据参 f a0 15 f amm Z 考文献 3 表 2 4 81 取铣削速度2 8 Vm s 每齿进给量 根据参考文献 3 表 2 4 73 取根据参考 f aZmmaf 18 0 文献 3 表 2 4 81 取铣削速度2 47 Vm s 机床主轴转速 n 10001000 2 47 60 471 97 min 3 14 100 V nr d 按照参考文献 3 表 3 1 74 取 475 minnr 实际铣削速度 v 3 14 100 475 2 49 10001000 60 dn vm s 进给量 f V0 18 5 475 607 12 ff Va Znmm s 工作台每分进给量 m f7 12 427 5 min mf fVmm smm 根据参考文献 3 表 2 4 81 取 amma60 切削工时 被切削层长度 由毛坯尺寸可知 l141lmm 68lmm 刀具切入长度 1 l 10 22 1 0 5 1 3 lDDa 22 0 5 10010060 1 3 12mm 刀具切出长度 取 2 lmml2 2 走刀次数为 1 机动时间 1j t 12 1 141 122 0 36min 427 5 j m lll t f 机动时间 1j t 12 1 68 122 0 19min 427 5 j m lll t f 所以该工序总机动时间 11 0 55min jjj ttt 工序 40 精铣叉架零件宽度为端面 2 0 1 0 380 机床 X52K 铣床 刀具 硬质合金可转位端铣刀 面铣刀 材料 齿15YT100Dmm 数 8 此为细齿铣刀 精铣该平面的单边余量 Z 1 0mm 铣削深度 p a1 0 p amm 每齿进给量 根据参考文献 3 表 2 4 73 取根据参考 f aZmmaf 18 0 文献 3 表 2 4 81 取铣削速度2 47 Vm s 每齿进给量 根据参考文献 3 表 2 4 73 取 根据参 f a0 15 f amm Z 考文献 3 表 2 4 81 取铣削速度2 8 Vm s 机床主轴转速 n 10001000 2 8 60 535 min 3 14 100 V nr d 按照参考文献 3 表 3 1 31 取 600 minnr 实际铣削速度 v 3 14 100 600 3 14 10001000 60 dn vm s 进给量 f V0 15 8 600 6012 ff Va Znmm s 工作台每分进给量 m f12 720 min mf fVmm smm 被切削层长度 由毛坯尺寸可知 l141lmm 68lmm 刀具切入长度 精铣时 1 l 1 100lDmm 刀具切出长度 取 2 lmml2 2 11 走刀次数为 1 机动时间 2j t 12 2 141 1002 0 34min 720 j m lll t f 机动时间 2j t 12 2 68 1002 0 24min 720 j m lll t f 所以该工序总机动时间 22 0 58min jjj ttt 工序 160 钻 4 22 孔 机床 Z525 钻床 刀具 根据参照参考文献 3 表 7 3 9 选高速钢锥柄麻花钻头 钻孔 4 22 孔 钻孔 4 22 时先采取的是钻孔 再扩到 22 所以 17 17Dmm 切削深度 p a8 5 p amm 进给量 根据参考文献 3 表 2 4 38 取 frmmf 33 0 切削速度 参照参考文献 3 表 2 4 41 取 V0 48 Vm s 机床主轴转速 n 10001000 0 48 60 539 53 min 3 14 17 v nr d 按照参考文献 3 表 3 1 31 取630 minnr 所以实际切削速度 v 3 14 17 630 0 56 10001000 60 dn vm s 切削工时 被切削层长度 l42lmm 刀具切入长度 1 l 1 17 1 2 12015 96 22 r D lctgkctgmmmm 刀具切出长度 取 2 lmml4 1 2 mml3 2 走刀次数为 1 机动时间 1 j t 1 4263 0 25min 0 33 630 j L t fn 扩孔 22 刀具 根据参照参考文献 3 表 7 3 31 选择硬质合金锥柄麻花扩孔钻头 片型号 E403 因钻孔 20H9时先采取的是先钻到孔再扩到 所以 17 19 7 19 7Dmm 12 1 17d 切削深度 p a1 35 p amm 进给量 根据参考文献 3 表 2 4 52 取 f0 6 fmm r 切削速度 参照参考文献 3 表 2 4 53 取 V0 44 Vm s 机床主轴转速 n 10001000 0 44 60 426 78 min 3 14 19 7 v nr D 按照参考文献 3 表 3 1 31 取500 minnr 所以实际切削速度 v 3 14 19 7 500 0 52 10001000 60 dn vm s 切削工时 被切削层长度 l42lmm 刀具切入长度有 1 l 1 1 19 7 17 1 2 12022 863 22 r Dd lctgkctgmmmm 刀具切出长度 取 2 lmml4 1 2 mml3 2 走刀次数为 1 机动时间 2j t 2 4233 0 16min 0 6 500 j L t fn 工序 60 70 80 粗镗 半精镗 精镗镗孔 70H7 78H7 的中心大孔 机床 T68 镗床 刀具 硬质合金镗刀 镗刀材料 5YT 粗镗 72H7 进给量 根据参考文献 3 表 2 4 66 刀杆伸出长度取 切削深fmm200 度为 因此确定进给量 1 1mm0 2 fmm r 切削速度 参照参考文献 3 表 2 4 45 取 V2 0 120 minVm sm 机床主轴转速 n 10001000 120 912 11 min 3 14 43 2 V nr d 按照参考文献 3 表 3 1 41 取1000 minnr 实际切削速度 v 3 14 43 2 1000 2 24 10001000 60 dn vm s 13 工作台每分钟进给量 m f0 2 1000200 min m ffnmm 被切削层长度 l15lmm 刀具切入长度 1 l 1 2 2 2 3 23 27 30 p r a lmm tgktg 刀具切出长度 取 2 lmml5 3 2 mml4 2 行程次数 i1 i 机动时间 1j t 12 1 153 274 10 11min 200 j m lll t f 精镗 70H7 78H7 孔 粗加工后单边余量 Z 0 4mm 一次镗去全部余量 精镗后孔0 4 p amm 径44dmm 进给量 根据参考文献 3 表 2 4 66 刀杆伸出长度取 切削深fmm200 度为 因此确定进给量0 4mm0 15 fmm r 切削速度 参照参考文献 3 表 2 4 45 取V2 1 126 minVm sm 机床主轴转速 n 10001000 126 948 17 min 3 14 44 V nr d 按照参考文献 3 表 3 14 41 取1000 minnr 实际切削速度 v 3 14 44 1000 2 64 10001000 60 dn vm s 工作台每分钟进给量 m f0 15 1000150 min m ffnmm 被切削层长度 l15lmm 刀具切入长度 1 lmm tgtgk a l r p 5 32 30 8 0 3 2 1 刀具切出长度 取 2 lmml5 3 2 mml4 2 行程次数 i1 i 机动时间 2j t 12 2 153 54 10 104min 217 5 j m lll t f 所以该工序总机动工时0 11 0 150 26min j t 14 6 工时计算 根据设计任务要求 该叉架的年产量为 5000 件 一年以 240 个工作日计算 每天的产量应不低于 21 件 设每天的产量为 21 件 再以每天 8 小时工作时间 计算 则每个工件的生产时间应不大于 22 8min 参照参考文献 3 表 2 5 2 机械加工单件 生产类型 中批以上 时间 定额的计算公式为 大量生产时 Ntkttt zzfjd 1 0 Ntzz 因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为 1 kttt fjd 其中 单件时间定额 基本时间 机动时间 d t j t 辅助时间 用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动 f t 作所消耗的时间 包括装卸工件时间和有关工步辅助时间 布置工作地 休息和生理需要时间占操作时间的百分比值k 粗 精铣面 粗加工机动时间 j t0 55min j t 粗 精加工机动时间 j t0 58min j t 精 辅助时间 参照参考文献 3 表 2 5 45 取工步辅助时间为 f tmin41 0 由于在生产线上装卸工件时间很短 所以取装卸工件时间为 min1 则 min41 1 141 0 f t 根据参考文献 3 表 2 5 48 k 13 k 单间时间定额有 d t 1 0 55 1 41 1 13 2 21min22 8min fdj tttk 粗粗 1 0 58 1 41 1 13 2 25min22 8min fdj tttk 精精 因此应布置二台粗 精机床即可以完成此二道工序的加工 达到生产要求 钻 扩孔 机动时间 j t0 250 160 070 48min j t 辅助时间 参照参考文献 3 表 2 5 41 取工步辅助时间为 f tmin775 1 15 由于在生产线上装卸工件时间很短 所以取装卸工件时间为 min1 则 min775 1 1775 1 f t 根据参考文献 3 表 2 5 43 k14 12 k 单间时间定额 d t 1 0 48 1 775 1 12 14 2 04min22 8min djf tttk 因此应布置一台机床即可完成本工序的加工 达到生产要求 粗 精镗并倒角 粗镗孔 机动时间 j t0 11min j t 粗 辅助时间 参照参考文献 3 表 2 5 37 取工步辅助时间为 f tmin81 0 由于在生产线上装卸工件时间很短 所以取装卸工件时间为 min3 则 min81 3 381 0 f t 根据参考文献 3 表 2 5 39 k 83 14 k 单间时间定额有 d t 1 0 11 3 81 1 14 83 4 50min22 8min dfj tttk 粗 因此应布置一台机床即可以完成本工序的加工 达到生产要求 精镗孔到要求尺 机动时间 j t0 104min j t 精 辅助时间 参照参考文献 3 表 2 5 37 取工步辅助时间为 f tmin81 0 由于在生产线上装卸工件时间很短 所以取装卸工件时间为 min3 则 min81 3 381 0 f t 根据参考文献 3 表 2 5 39 k 83 14 k 单间时间定额 1 0 1043 81 1 14 83 4 49min22 8min dfj tttk 精 因此应布置一台机床即可以完成本工序的加工 达到生产要求 钻孔 机动时间 j t0 11min j t 辅助时间 参照参考文献 3 表 2 5 41 取工步辅助时间为 f tmin775 1 由于在生产线上装卸工件时间很短 所以取装卸工件时间为 min1 则 min775 1 1775 1 f t 根据参考文献 3 表 2 5 43 k14 12 k 单间时间定额 由式 1 11 有 d t 16 1 0 11 1 775 1 12 14 2 11min22 8min djf tttk 因此应布置一台机床即可完成本工序的加工 达到生产要求 7 镗 70H7 78H7 的中心大孔夹具设计夹具设计 7 1 研究原始质料 利用本夹具主要用来加工镗 70H7 78H7 的中心大孔夹具设计 加工时除了 要满足粗糙度要求外 还应满足两孔轴线间公差要求 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 7 2 设计要求 在对工件进行机械加工时 为了保证加工的要求 首先要使工件相对道具及机床有正 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 因此 在进行机械加工前 先要将工件装夹好 机床夹具的组成 1 定位装置 其作用是使工件在夹具中占据正确的位置 2 夹紧装置 其作用是将工件压紧夹牢 保证工件在加工过程中受到外力 切削力 等 作用时不离开已经占据的正确的正确位置 3 对刀或导向装置 其作用是确定刀具相对定位元件的正确位置 4 连接原件 其作用是确定夹具在机床上的正确位置 5 叉架 叉架是机床夹具的基础件 通过它将夹具的所有元件连接成一个整体 6 其他元件或装置 是指家家具中因特殊需要而设置的元件或装置 根据加工需要 有些夹具上设置分度装置 靠模装置 为能方便 准确定位 常设置预定位装置 对于大 型夹具 常设置吊装元件等 以上各组成部分中 定位元件 夹紧装置和叉架是机床夹具的基础组成部分 机床的分类 机床夹具种类繁多 可以从不同的角度对机床夹具进行分类 按夹具的使用特点可分为 通用夹具 专用夹具 可调夹具 组合夹具 17 拼装夹具 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他机床夹具 7 3 夹具的组成 1 定位元件 夹具上的圆柱销 5 菱形销 9 和支承板 4 都是定位元件 通过它们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 切削力等 作用时不离开已经占据的正确位置 图 3 3 中的螺杆 8 与圆柱销合成一个零件 螺母 7 和开口垫圈 6 就起到了上述作用 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 如图 3 3 中钻套 l 和 钻模板 2 组成导向装置 确定了钻头轴线相对定位元件的正确位置 铣床夹具上的对刀块 和塞 尺为对刀装置 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 如图 3 3 中叉架 3 的底面为安装 基面 保证了钻套 1 的轴线垂直于钻床工作台以及圆柱销 5 的轴线平行于钻床工作台 因 此 叉架可兼作连接元件 车床夹具上的过渡盘 铣床夹具上的定位键都是连接元件 5 叉架 叉架是机床夹具的基础件 如图 3 3 中的件 3 通过它将夹具的所有元件连接成 一个整体 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 7 4 夹具的分类和作用 1 按专业程度划分 1 通用夹具 通用夹具是指已经标准化的 在一定范围内可用于加工不同工件的夹具 例如 车床 上三爪卡盘和四爪单动卡盘 铣床上的平口钳 分度头和回转工作台等 这类夹具一般由 专业工厂生产 常作为机床附件提供给用户 其特点是适应性广 生产效率低 主要适用 于单件 小批量的生产中 2 专用夹具 专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具 其特点是结构紧凑 操作迅 速 方便 省力 可以保证较高的加工精度和生产效率 但设计制造周期较长 制造费用 18 也较高 当产品变更时 夹具将由于无法再使用而报废 只适用于产品固定且批量较大的 生产中 3 通用可调夹具和成组夹具 其特点是夹具的部分元件可以更换 部分装置可以调整 以适应不同零件的加工 用于 相似零件的成组加工所用的夹具 称为成组夹具 通用可调夹具与成组夹具相比 加工对 象不很明确 适用范围更广一些 4 组合夹具 组合夹具是指按零件的加工要求 由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具 由专业厂家制造 其特点是灵活多变 万能性强 制造周期短 元件能反复使用 特别适 用于新产品的试制和单件小批生产 5 随行夹具 随行夹具是一种在自动线上使用的夹具 该夹具既要起到装夹工件的作用 又要与工件 成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位 进行不同工序的加工 2 按使用的机床分类 由于各类机床自身工作特点和结构形式各不相同 对所用夹具的结构也相应地提出了不 同的要求 按所使用的机床不同 夹具又可分为 车床夹具 铣床夹具 钻床夹具 镗床 夹具 磨床夹具 齿轮机床夹具和其他机床夹具等 3 按夹紧动力源分类 根据夹具所采用的夹紧动力源不同 可分为 手动夹具 气动夹具 液压夹具 气液夹 具 电动夹具 磁力夹具 真空夹具等 夹具的作用 1 缩短辅助时间 提高劳动生产率 夹具的使用夹具的使用一般包括两个过程 其一是夹具本身在机床上的安装和调整 这个过程主要 是依靠夹具自身的定向键 对刀块来快速实现 或者通过找正 试切等方法来实现 但速 度稍慢 其二是被加工工件在夹具中的安装 这个过程由于采用了专用的定位装置 如 V 形块等 因此能迅速实现 2 确保并稳定加 I 精度 保证产品质量 加工过程中 工件与刀具的相对位置容易得到保证 并且不受各种主观因素的影响 因而工件的加工精度稳定可靠 3 降低对操作工人的技术要求和工人的劳动强 由于多数专用夹具的夹紧装置只需厂人操纵按钮 手柄即可实现对工件的夹紧 这在 很大程度上减少了工人找正和调整工件的时间与难度 或者根本不需要找正和调整 所以 这些专用夹具的使用降低了对工人的技术要求并减轻了工人的劳动强度 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 工件的装夹方法 工件装夹的方法有两种 将工件直接装夹在机床的工作台或花盘上 19 将工件装夹在家具上 采用第一种方法装夹的效率低 一般要求先按图纸要求在工件的表面上划线 划出加 工表面的尺寸和位置 装夹时 用划针或面分表找正后再夹紧 一般用于单件和小批生产 批量较大时 都采用夹具装夹工件 采用夹具装夹工件有如下优点 a 保证加工精度 稳定加工质量 b 缩短辅助时间 提高劳动生产率 c 扩大机床的使用范围 实现 一机多能 d 改善工人的劳动条件 降低生产成本 本夹具无严格的技术要求 因此 应主要考虑如何提高劳动生产率 降低劳动强度 精度不是主要考虑的问题 7 5 定位 夹紧方案的选择 由零件图可知 在对加工镗 70H7 78H7 的中心大孔夹具设计行加工前 底 平面进行了粗 精铣加工 底面孔进行了钻 扩加工 因此 定位 夹紧方案有 选一面两销定位方式 工艺孔用短圆柱销 用棱形销定位 夹紧方式用操作简单 通 用性较强的移动压板来夹紧 为了使定位误差达到要求的范围之内 采用一面两销的定位方式 这种定位在结构上 简单易操作 一面即底平面 夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的 定位问题已在 前面研究过 其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度 仅仅定好位在大多数场合下 还无法进行加工 只有进而在夹具上设置相 应的夹紧装置对工件进行夹紧 才能完成工件在夹具中装夹的全部任务 夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置 以便在切削 力 重力 惯性力等外力作用下 不发生移动和震动 确保加工质量和生产安 全 有时工件的定位是在夹紧过程中实现的 正确的夹紧还能纠正工件定位的 不正确 一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分 夹紧机构即接受和传递原始作 用力 使之变为夹紧力 并执行夹紧任务的部分 他包括中间递力机构和夹紧 元件 考虑到机床的性能 生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧 螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式 利用螺旋杆直接夹紧元件 或者 与其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件 是应用最广泛的一种夹紧机 20 构 螺旋夹紧机构中所用的螺旋 实际上相当于把契绕在圆柱体上 因此他的 作用原理与斜契是一样的 也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的 不过这里上是通过转动螺旋 使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的 典型的螺旋夹紧机构的特点 1 结构简单 2 扩力比大 3 自琐性能好 4 行程不受限制 5 夹紧动作慢 夹紧装置可以分为力源装置 中间传动装置和夹紧装置 在此套夹具中 中间传动装置和夹紧元件合二为一 力源为机动夹紧 通过螺栓夹紧移动压板 达到夹紧和定心作用 工件通过定位销的定位限制了绕Z轴旋转 通过螺栓夹紧移动压板 实现对 工件的夹紧 并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板 通过精确的圆弧定位 实现定心 此套移动压板制作简单 便于手动调整 通 过松紧螺栓实现压板的前后移动 以达到压紧的目的 压紧的同时 实现工件 的定心 使其定位基准的对称中心在规定位置上 7 6 夹具的导向 在床上加工孔时 大都采用导向元件或导向装置 用以引导刀具进入正确 的加工位置 并在加工过程中防止或减少由于切削力等因素引起的偏移 提高 刀具的刚性 从而保证零件上孔的精度 在床上加工的过程中 导向装置保证 同轴各孔的同轴度 各孔孔距精度 各轴线间的平行度等 因此 导向装置如 同定位元件一样 对于保证工件的加工精度有这十分重要的作用 导向元件包括刀杆的导向部分和导向套 在这套床夹具上用的导向套是套 套按其结构可分为固定套 可换套 快换套及特殊套 因此套夹具加工量不大 磨损较小 孔距离精度要求较高 则选用固定套 如图4 2 直接压入镗模板或叉架的孔中 21 图4 2 套 镗模板与固定套外圆一般采用H7 h6的配合 且必须有很高的耐磨性 材料 选择20Mn2 淬火HRC60 我选择的套 12 5F7 22K6 35 GB2264 1980 相同的 为了防止定位销与镗模板之间的磨损 在镗模板定位孔之间套上 两个固定衬套 选取的标准件代号为12 18 GB2263 1980 材料仍选取T10A 淬火HRC60 公差采用H7 p6的配合 7 7孔与工件之间的切屑间隙 镗套的类型和特点 1 固定套 套直接压入镗模板或叉架的孔中 镗模板或叉架的孔与套外 圆一般采用 H7 n6 配合 主要用于加工量不大 磨损教小的中小批生产或加工 孔径甚小 孔距离精度要求较高的小孔 2 可换套 主要用在大批量生产中 由于套磨损大 因此在可换套和镗 模板之间加一个衬套 衬套直接压入镗模板的孔内 套以 F7 m6 或 F7 k6 配合 装入衬套中 3 快换套 当对孔进行铰等加工时 由于刀径不断增大 需要不同的导 套引导刀具 为便于快速更换采用快换套 4 特殊套 尺寸或形状与标准套不同的套统称特殊套 套下端面与工件表面之间应留一定的空隙C 使开始孔时 头切屑刃不位于 套的孔中 以免刮伤套内孔 如图7 3 22 图7 3 切屑间隙 C 0 3 1 2 d 在本次夹具镗模设计中考虑了多方面的因素 确定了设计方案后 选择了 C 8 因为此的材料是铸件 所以C可以取较小的值 7 8 镗模板 在导向装置中 导套通常是安装在镗模板上 因此镗模板必须具有足够的 刚度和强度 以防变形而影响孔精度 镗模板按其与叉架连接的方式 可分为 固定式镗模板 铰链式镗模板 可卸式镗模板 滑柱式镗模板和活动镗模板等 在此套镗模夹具中选用的是可卸式镗模板 在装卸工件时需从叉架上装上或卸 下 镗模板在叉架上采用定位销一面双孔定位 螺栓紧固 镗模精度较高 4 7 9 定位误差的分析 该夹具以一面两销定位 为了满足工序的加工要求 必须使工序中误差总和等于或小 于该工序所规定的尺寸公差 gwj 与机床夹具有关的加工误差 一般可用下式表示 j MjjjWDADZWj 由参考文献 5 可得 两定位销的定位误差 11 1minD WDd 1122 1min2min 2 DdDd J W arctg L 其中 1 0 052 D mm 2 0 D mm 1 0 011 d mm 2 0 023 d mm 1min 0mm 2min 0 034mm 0 063 D W mm 0 0032 J W mm 夹紧误差 cos minmax yy jj 23 其中接触变形位移值 1 19 62 n HBZ yRaZaZ kN kRc HBl 查 5 表 1 2 15 有 1 0 004 0 0016 0 412 0 7 RazHB KKCn cos0 0028 j jy mm 磨损造成的加工误差 通常不超过 Mj mm005 0 夹具相对刀具位置误差 取 AD mm01 0 误差总和 0 0850 3 jw mmmm 从以上的分析可见 所设计的夹具能满足零件的加工精度要求 7 10 确定叉架结构和总体结构 对叉架的设计的基本要求 1 应该保持精度和稳定性 在叉架表面重要的面 如安装接触位置 安装表面的刀块夹紧安装特定的 足够的精 度 之间的位置精度稳定叉架 叉架应该采用铸造 时效处理 退火等处理方式 2 应具有足够的强度和刚度 保证在加工过程中不因夹紧力 切削力等外力变形和振动是不允许的 夹具应有足够的厚 度 刚度可以适当加固 3 结构的方法和使用应该不错 夹较大的工件的外观 更复杂的结构 之间的相互位置精度与每个表面的要求高 所 以应特别注意结构的过程中 应处理的工件 夹具 维修方便 再满足功能性要求 刚度 和强度 前提下 应能减小体积减轻重量 结构应该简单 4 应便于铁屑去除 在加工过程中 该铁屑将继续在夹在积累 如果不及时清除 切削热的积累会破坏夹 具定位精度 铁屑投掷可能绕组定位元件 也会破坏的定位精度 甚至发生事故 因此 在这个过程中的铁屑不多 可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的铁屑空间 对切削过程中产生更多的 一般应在叉架上面 24 5 安装应牢固 可靠 夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的 当夹安装在重力的中心 夹具应尽可能低 支撑面积应足够大 以安装精度要高 以确保稳定和可靠的安装 夹具 底部通常是中空的 识别特定的文件夹结构 然后绘制夹具布局 图中所示的夹具装配 加工过程中 夹具必承受