转向臂机械加工工艺规程及专用夹具设计

目目 录录 一 生产类型的确定 1 二 零件的分析 1 1 零件的作用 2 2 零件的工艺分析 2 2 1 以 16mm 孔的中心线加工表面 2 2 2 以 9 3mm 孔的中心线加工表面 2 2 3 转向臂技术零件要求表 2 三 选择毛坯 确定毛坯尺寸 设计毛坯图 2 1 求最大轮廓尺寸 3 2 选取公差等级 CT 3 3 求铸件尺寸公差 3 4 求机械加工余量等级 3 5 求 RMA 要求的机械加工余量 3 6 求毛坯基本尺寸 3 7 画毛坯图 见 A3 图纸 4 四 工艺路线拟定 4 1 定位基准的选择 4 2 拟定加工方法和加工方案 4 2 1 工艺路线 4 五 选择加工设备及刀具 量具 5 1 选择加工设备与工艺设备 5 1 1 选择机床 根据不同的工序选择机床 5 1 2 选择刀具 根据不同的工序选择刀具 5 1 3 选择量具 5 2 确定工序尺寸 7 2 1 面的加工 所有面 7 2 2 孔的加工 7 六 确定切削用量及基本时间 7 工序号 04 7 七 夹具设计 11 7 1 夹具设计的基本要求和步骤 11 7 1 1 基本要求 11 7 1 2 设计步骤 12 7 2 夹具设计 12 7 2 1 选择夹具 12 7 2 2 问题的提出 12 7 2 3 定位基准的选择 13 7 2 4 定位元件的选择 13 7 2 5 导向元件 14 7 2 6 夹紧装置 14 7 2 7 定位误差分析 15 2 7 2 8 夹具设计及操作的简要说明 15 7 2 9 夹具体图 15 7 3 0 夹具体装配图 17 八 鸣谢 17 九 参考文献 17 3 一 零件生产类型的确定 由原始资料可知 年产量 Q 5000 台 年 零件数量 n 1 件 台 备品率 3 废品率 0 5 N Qn 1 1 5000 1 1 3 1 0 5 5176 件 年 所以是大批量生产 二 零件的分析 1 零件的作用 据资料所示 该转向臂的作用和方向盘 转向拉杆一起配合使用 从而达 到控制转向轮的转向角度 2 零件的工艺分析 由零件图可知 16 9 3 的孔中心线是主要的设计基准和加工基准 该零件的主要加工面可分为两组 4 2 1 以 16mm 孔的中心线加工表面 这一组加工表面包括 铣 26mm 单侧端面 钻 16mm 的孔 倒角 1 45 钻 8 5mm 的孔 2 2 以 9 3mm 孔的中心线加工表面 这一组加工表面包括 铣 20mm 两端面 钻 9 3mm 的孔 锪 16mm 的 头 概括 由于 16 9 3 的孔中心线位置精度不高 又 16mm 内孔的精度 比 9 3mm 内孔的精度较高 所以由以上分析可知 对这两组加工表面而言 先加工第一组 再加工第二组 由参考文献中有关面和孔加工精度及机床所能 达到的位置精度可知 上述技术要求是可以达到的 零件的结构工艺性也是可 行的 2 3 转向臂技术零件要求表 加工表面尺寸及偏差 mm公差及精度表面粗糙度 Ra um形位公差 mm 尺寸 32mm 中 A 端面 32IT1212 5 尺寸 26mm 中前端面 B 26IT1212 5 尺寸 26mm 中后端面 C 26IT1212 5 16mm 孔 IT71 6 9 3mm 孔 9 3 0 1IT1212 5 8 5mm 孔 8 5IT1425 三 选择毛坯 确定毛坯尺寸 设计毛坯图 根据零件材料确定毛坯为可锻铸铁 KT35 10 大批量生产 按 机械制 造技术基础课程设计指南 第五章第一节可确定 1 求最大轮廓尺寸 长 133 5mm 宽 48 9mm 高 49 15mm 故最大轮廓尺寸为 133 5mm 5 2 选取公差等级 CT 由P27 表 2 1 铸造方法按机械造型 铸件材料按 铸铁 得 CT 范围 8 12 级 取为 10 级 3 求铸件尺寸公差 根据加工表面的基本尺寸和逐渐公差等级 CT 10 级 查表 2 3 得 公差 带相对于基本尺寸对称分布 4 求机械加工余量等级 查表 2 5 得机械加工余量等级范围为 E G 取为 F 级 5 求 RMA 要求的机械加工余量 对所有加工表面取同一个数值 由表 2 4 查最大轮廓尺寸为 133 5mm 机械加工余量等级为 F 级 得 RMA 数值为 1 5mm 6 求毛坯基本尺寸 依零件图可知 16 9 3 8 5 孔径较小 铸成实心 A 面属单侧加工 由式 2 1 得 R F RMA CT 2 32 1 5 2 8 2 34 9mm B C 面属两侧加工 由式 2 2 得 R F 2RMA CT 2 26 2 1 5 2 6 2 30 3mm 根据数据可得 转向臂铸件毛坯尺寸公差与加工余量见下表 3 1 表 3 1 项目A 面B C 面 16 孔 9 3 孔 8 5 孔 公差等级 CT 1010 加工面基 本尺寸 3226 铸件尺寸2 82 6 6 公差 机械加工 余量等级 FF RMA1 51 5 毛坯基本 尺寸 34 930 3000 画毛坯图 见 A3 图纸 四 工艺路线拟定 1 定位基准的选择 粗基准 为保证工件重要表面的余量均匀 应选重要表面为粗基准 为互 为基准 以 20mm 端面为粗基准 即 B C 面 精基准 精基准的选择主要考虑基准重合的问题 选择加工表面的设计基 准为定位基准 称为基准重合的原则 采用基准重合原则可以避免由定位基准 与设计基准不重合引起的基准不重合误差 零件的尺寸精度和位置精度能可靠 的得以保证 为使两孔互为基准 选 16 的孔作为精基准 2 2 拟定加工方法和加工方案 2 1 工艺路线 铣 16mm 孔的端面 即 26mm 圆柱 A 面 铣 9 3mm 孔的两端面 即 20mm 圆柱 B C 面 钻 扩 粗铰 精铰孔 16mm 倒角 1 45 钻 8 5mm 孔 钻 9 3mm 孔 刮平 B C 面 16mm 两端入体 1mm 五 选择加工设备及刀具 量具 由于生产类型为大批量 故加工设备以通用机床为主 辅以少量专用机床 其生产方式以通用机床专用夹具为主 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 7 1 选择加工设备与工艺设备 1 1 选择机床 根据不同的工序选择机床 工序号 02 铣 26mm 圆柱 A 面 因为工序的工步数不多 成批生产要求 不高的生产效率 故选用卧铣 选择 X62 卧铣铣床 工序号 03 铣 20mm 圆柱 B C 面 因为互为基准 工序的工步数不多 成批生产要求不高的生产效率 故选用卧铣 选择 X62 卧铣铣床 工序号 04 钻 扩 粗铰 精铰孔 16mm 倒角 1 45 选用 Z535 立 式钻床 工序号 05 06 钻孔 8 5mm 9 3mm 由于内孔的粗糙度 精度要求不 高 可以一次性钻通孔达到加工要求 故选 Z525 立式钻床 工序号 07 刮平 B C 面 16mm 两端入体 1mm 粗糙度要求不高 宜采 用 Z525 立式钻床 1 2 选择刀具 根据不同的工序选择刀具 铣刀 根据资料查 机械制造技术课程设计指导教程 表 3 31 选 择硬质合金 镶齿套式端面铣刀 铣刀直径 d 80mm 齿数 Z 10mm 查 金属机 械加工手册 得铣刀几何参数 Kr 60 12 15 钻 扩 粗 精铰孔 16mm 倒角 1 45 选用麻花钻等专用刀具 刮平面 16mm 选用专用锪刀 1 3 选择量具 本零件属于成批生产 一般情况下尽量采用通用量具 根据零件的表面的 精度要求 尺寸和形状特点 参考相关资料 选择如下 选择加工面的量具 根据资料 查表 3 48 得 用分度值为 0 02mm 的三用游标长尺测量 测量 范围 0mm 150mm 公称规格为 150 0 02 选择加工孔的量具 根据资料 由于孔的加工精度要求不同 分别有 IT7 IT8 IT12 IT13 大于 IT13 所以选择分度值 0 01mm 测量范围分别为 25mm 50mm 25mm 50mm 5mm 30mm 的内径千分尺 确定工艺过程方案见下表 4 1 8 表 4 1 工序号工序内容机床设备刀具量具 01正货处理 145 204HBS 02铣 26mm 圆柱 A 面 X62 卧铣铣床端面铣刀三用游标长尺 03铣 20mm 圆柱 B C 面 X62 卧铣铣床端面铣刀三用游标长尺 04钻 扩 粗铰 精 铰孔 16mm 倒角 1 45 Z535 立式钻床钻头扩孔铰 刀 内径千分尺 05钻孔 8 5mmZ525 立式钻床麻花钻等专 用刀具 内径千分尺 06钻孔 9 3mmZ525 立式钻床麻花钻等专 用刀具 内径千分尺 07刮平 B C 面 16mm 两端入体 1mm Z525 立式钻床平底锪钻三用游标长尺 08去毛刺钳工台锉刀 09终检四面组合机床扩孔钻 铰 刀 卡尺 塞规 2 确定工序尺寸 2 1 面的加工 所有面 A 面 根据加工长度为 34 9mm 毛坯余量为 2 9mm 查表 得 单侧 加工的量为 1 9mm 经粗加工后的加工余量为 1 0mm 再加工的量为 1 0mm 即可 9 B C 面 根据加工长度为 30 3mm 毛坯余量为 4 3mm 查表 得 两侧加工的量为 1 65mm 经粗加工后的加工余量为 1 0mm 两侧再加工的量为 0 5mm 即可 2 2 孔的加工 16mm 的孔 毛坯为实心 孔内粗糙度要求介于 IT7 IT8 之间 查表 2 20 得 钻孔 15mm 2Z 0 95mm 扩孔 15 85mm 2Z 0 1mm 粗铰 15 95mm 2Z 0 05mm 精铰 16mm 8 5mm 的孔 毛坯为实心 孔内粗糙度要求介于 IT12 IT13 之间 查表 得 钻孔 8 5mm 即可 9 3mm 的孔 毛坯为实心 孔内粗糙度要求大于 IT13 查表 得 钻孔 9 3mm 即可 六 确定切削用量及基本时间 工序号 04 本工序为钻 16mm 深 32mm 的孔 包括 钻 扩 粗铰 精铰孔 倒 角 1 45 根据资料选用 Z535 立式钻床加工 选标准高速钢直柄机用 铰刀 r 0 15 Kr 45 00 钻孔 确定进给量 f 因为深度为 32mm 较大 宜采用自动进给 查 机械制造技术课程 设计指导教程 表 5 25 得 f 0 61 0 75 mm r 由表 5 27 取得 f 0 72 mm r 选择钻头磨损标准及耐用度 查表 5 130 钻头后刀面的最大磨损量为 0 8mm 钻头直径 d 15mm 则 T 60min 10 确定切削速度 V 查表 5 27 得 C 16 4 z 0 22 x 0 y 0 4 m 0 125 vvvv 取 k 1 0 且 d 15mm a 7 5mmv P 按公式计算 V 22 061 m min c n 22 061 1000 3 14 15 468 4 r min c 根据查表 4 10 选取 Z535 立式钻床的主轴转速 n 400 r min 6 67 r s 则 V 3 14 15 6 67 1000 0 314 m s 钻孔基本时间 T l l l f j 12 n 式中 l 32mm 取 l l 5mm f 0 72 mm r n 6 67r s 12 则 T 32 5 5 0 72 6 67 8 75s 取 T 9s jj 5 钻孔的辅助时间 根据 课程设计指导教程 第五章第二节所诉 辅助时间 T 与基本时间 T 的关系为 T 0 15 0 2 T 取 T 0 15T 得 f j f j f j T 0 15 9s 1 35s f 6 钻孔其他时间的计算 T T T m 9 9 1 35 s 0 93s bxz 7 单间时间定额的计算 T 9 1 35 0 93 s 11 28s 钻bj 扩孔 确定进给量 f 因为深度为 32mm 较大 宜采用自动进给 查表 5 25 得 f 0 9 1 1 mm r 由表 5 27 取得 f 0 96 mm r 选择扩孔钻磨损标准及耐用度 查表 5 130 扩孔钻后刀面的最大磨损量为 0 8mm 钻头直径 d 15mm 则 T 30min 确定切削速度 V 查表 5 27 得 C 27 9 z 0 2 x 0 1 y 0 4 m 0 125 取 k 1 0 且vvvvv d 15 85mm a 0 425mm P 按公式计算 11 V 34 964 m min c n 34 964 1000 3 14 15 85 702 5 r min c 根据查表 4 10 选取 Z535 立式钻床的主轴转速 n 750 r min 12 5 r s 则 V 3 14 15 85 12 5 1000 0 622 m s 钻孔基本时间 T l l l f j 12 n 式中 l 32mm 取 l 2mm l 3mm f 0 96 mm r n 12 5r s 12 则 T 32 2 3 0 96 12 5 3 1 s 取 T 4s jj 5 钻孔的辅助时间 根据 课程设计指导教程 第五章第二节所诉 辅助时间 T 与基本时间 T 的关系为 T 0 15 0 2 T 取 T 0 15T 得 f j f j f j T 0 15 4s 0 60s f 6 钻孔其他时间的计算 T T T m 9 4 0 60 s 0 42s bxz 7 单间时间定额的计算 T 4 0 6 0 42 s 5 02s 扩bj 粗铰 确定进给量 f 因为深度为 32mm 较大 宜采用自动进给 查表 5 32 得 f 1 5 3 0 mm r 由表取得 f 1 60 mm r 选择铰刀磨损标准及耐用度 查表 5 130 铰刀后刀面的最大磨损量为 0 8mm 钻头直径 d 15mm 则 T 60min 确定切削速度 V 查表 5 29 得 C 23 2 z 0 2 x 0 1 y 0 5 m 0 3 取 k 1 0 且vvvvv d 15 95mm a 0 05mm P 按公式计算 V 12 611 m min c n 12 611 1000 3 14 15 95 251 8 r min c 根据查表 4 10 选取 Z535 立式钻床的主轴转速 n 275 r min 4 58 r s 12 则 V 3 14 15 95 4 58 1000 0 229 m s 钻孔基本时间 T l l l f j 12 n 式中 l 32mm l 2mm 查表 取 l 13mm f 1 60 12 mm r n 4 58r s 则 T 32 2 13 1 60 4 58 6 4 s 取 T 7s jj 5 钻孔的辅助时间 根据 课程设计指导教程 第五章第二节所诉 辅助时间 T 与基本时间 T 的关系为 T 0 15 0 2 T 取 T 0 15T 得 f j f j f j T 0 15 7s 1 05s f 6 钻孔其他时间的计算 T T T m 9 7 1 05 s 0 72s bxz 7 单间时间定额的计算 T 7 1 05 0 72 s 8 77s 粗铰bj 精铰 确定进给量 f 因为深度为 32mm 较大 宜采用自动进给 查表 5 32 得 f 1 5 3 0 mm r 查表 取得 f 1 60 mm r 选择铰刀磨损标准及耐用度 查表 5 130 铰刀后刀面的最大磨损量为 0 8mm 钻头直径 d 15mm 则 T 60min 确定切削速度 V 查表 5 30 得 C 23 2 z 0 2 x 0 1 y 0 5 m 0 3 取 k 1 0 且 d 16mm vvvvv a 0 025mm P 按公式计算 V 13 491 m min c n 13 491 1000 3 14 16 268 5 r min c 根据查表 4 10 选取 Z535 立式钻床的主轴转速 n 275 r min 4 58 r s 则 V 3 14 16 4 58 1000 0 230 m s 钻孔基本时间 T l l l f j 12 n 13 式中 l 32mm 取 l 2mm l 4mm f 1 60 mm r n 4 58r s 12 则 T 32 2 4 1 60 4 58 5 2 s 取 T 6s jj 5 钻孔的辅助时间 根据 课程设计指导教程 第五章第二节所诉 辅助时间 T 与基本时间 T f 的关系为 T 0 15 0 2 T 取 T 0 15T 得 j f j f j T 0 15 6s 0 90s f 6 钻孔其他时间的计算 T T T m 9 6 0 90 s 0 62s bxz 7 单间时间定额的计算 T 6 0 90 0 62 s 7 52s 精铰bj 倒角 1 45 综上所述 工序 4 的单间计算时间 T T T T T 11 28s 5 02s 8 77s 7 52s 3 bj钻bj扩bj粗铰bj精铰bj 2 59s 七 夹具设计 7 1 夹具设计的基本要求和步骤 7 1 1 基本要求 对机床夹具的基本要求是保证工件加工工序的精度要求 提高劳动 生产率 降低工件的制造成本 保证夹具有良好的工艺性和劳动条件 在 这些基本条件中 有一些是有矛盾的 例如 提高工序的精度 夹具的制 造成本就要提高 随着工件制造精度的不断提高 对夹具本身也提出更高 的精度 那末 工件制造成本也将提高 因此 必须综合考虑零件批量和 制造成本 7 1 2 设计步骤 1 设计准备 首先应分析 研究工件的结构特点 工艺要求 工件 的材料生产批量以及本工序的技术要求 然后 了解所使用机床的规格 性能 精度及使用刀具 量具的规格 了解本厂工人的技术要求等 2 方案的确定 在经过设计准备阶段后 拟定设计方案 1 确定夹具类型 2 确定工件定位方案 选择相应的定位装置 14 3 确定夹紧方式 选择夹紧装置 4 确定刀具调整方案 选择合适的导向元件及对刀元件 5 考虑各种装置 元件的布局 确定夹具的总体结构 在设计时 同时构思几套方案 绘出草图 经过分析 比较选出最佳方 案 3 夹具的精度分析 为保证夹具设计的正确性 必须对夹具精度进 行分析 验证夹具公差 1 3 1 5 工件允许公差 4 绘制夹具总图 夹具总图应遵循国家制图标准来绘图 总图比 例除特殊情况外 一般按 1 1 绘制 以保证良好的直观性 主视图应取操 作者实际工作时的位置 以作为装配夹具时的依据并供使用时参考 总图 中的视图应尽量少 当必须能够清楚地表示出夹具的工作原理和整体结构 表示出各种装置 元件相互位置关系等 绘制总图的顺序一般可采用 1 用双点划线绘出工件轮廓外形 并显示出加工余量 2 把工件轮廓线视为 透明体 按照工件的形状及位置依次绘 出定位 导向 夹紧及其它元件或装置 3 绘出夹具体 形成一个夹具整体 4 确定并标注有关尺寸和夹具技术要求 如标注轮廓尺寸 装置 检验尺寸及公差 主要元件 装置之间的相互位置精度要求等 5 总图上标出夹具名称 零件编号 填写夹具零件明细表和标题 栏 6 绘制夹具零件图 夹具总图中非标准零件都需绘制零件图 零 件图上的尺寸 公差和技术要求都必须满足总图的要求 7 2 夹具设计 7 2 1 选择夹具 本零件除粗铣及钻孔等工序需要专用夹具外 其他各工序使用通用夹具即 可 经过决定 设计第 4 道工序的工装夹具 工序 4 的夹具为钻扩铰 16 孔的 钻夹具 7 2 2 问题的提出 在给定的零件中 对本序加工的主要考虑尺寸 由于公差要求较低 因此 本步的重点应在卡紧的方便与快速性上 7 2 3 定位基准的选择 出于定位简单和快速的考虑 选择孔 20 和其端面为基准定位 加一个辅 助支撑钉来保住其刚度 为使工件完全定位 再使用活动 V 形块配合压紧螺钉 卡 如下图所示 15 7 2 4 定位元件的选择 活动 V 型块固定 22 外圆柱面 限制一个自由度 夹具体加紧 20 夹 紧两端面 定位元件为活动 V 型块 16 7 2 5 导向元件 因为选定的工序 4 是