毕业设计（论文）-支架壳体工艺规程及工艺装备设计

毕业设计 论文 支架壳体工艺规程及工艺装备设计 学 院 机械与车辆学院 机械工程及自动化 专 业 姓 名 指导老师 学 号 职 称 中国 珠海 二 一二年五月 毕业设计诚信承诺书毕业设计诚信承诺书 本人郑重承诺 本人郑重承诺 本人承诺呈交的毕业设计 论文 支架壳体工 艺规程及工艺装备设计 是在指导教师的指导下 独立开展研究 取得的成果 文中引用他人的观点和材料 均在文后按顺序列出 其参考文献 设计 论文 使用的数据真实可靠 本人签名 日期 年 月 日 I 支架壳体工艺规程及工艺装备设计 摘摘 要要 支架壳体工艺规程及工艺装备设计是包括零件分析 零件工艺规程设计以及专用 夹具的设计三部分 首先 通过对支架壳体的分析 了解支架壳体的作用 其次依据 支架壳体毛坯件和生产纲领的要求及各加工方案的比较 制定出切实可行的支架壳体 加工工艺规程路线 再运用机械制造技术基础等相关课程的知识 确定支架壳体在加 工中的定位 夹紧以及工艺路线的安排 并确定了加工面的工艺尺寸和选择合适的机 床和刀具 保证零件的加工质量 最后 根据被加工零件的加工要求 参考机床夹具 设计手册及相关书籍的基本原理和方法 拟定夹具设计的方案 设计出高效 省力 经济合理并且能保证加工质量的夹具 在整个毕业设计过程中完成了零件图 毛坯图 工艺规程卡片一套 夹具体装配图 夹具体零件图和三维仿真演示 本毕业设计内容综合利用工程制图 互换性与技术测量 机械制造装备设计 机 械制造技术 材料力学等知识 使用 AutoCAD CAXA 等软件绘制二维零件图 装配图 使用用 Solidworks 等软件进行三维造型和加工仿真 关键词 关键词 支架壳体 工艺规程 夹具 定位 夹紧 全套图 纸加扣 3346389411 或 3012250582 II II BRACKET SHELL PROCESS PLANNING AND PROCESS EQUIPMENT DESIGN ABSTRACT The bracket shell process planning and process equipment design including the three parts of part analysis part process planning and the design of special fixtures First the analysis of the bracket shell to understand the role of the bracket shell Secondly based on the comparison of the bracket shell rough pieces and production requirements of the program and the processing program to develop a practical bracket shell process planning routes Use knowledge of the machinery manufacturing technology foundation courses to determine the bracket shell in the processing of positioning clamping and process route arrangements and to determine the size of the machined surface of the craft and choose the right machine tools and tool to ensure that the processing of parts quality Finally according to the machining of parts to be processed the basic principles and methods of the machine tool fixture design manuals and books to develop fixture design program to design efficient labor saving economical and reasonable and to ensure processing quality of the fixture Parts drawing rough diagrams process specification card set to complete the graduation design process specific folder assembly drawing folder specific parts drawing and three dimensional simulation demonstration Throughout the course of graduation design specification for finished parts stock chart process card set of assemblies fixtures fixture body parts and three dimensional simulation The comprehensive utilization of graduation design of engineering drawing interchange machinery manufacturing and technology measurement equipment design manufacturing materials mechanical and other knowledge using AutoCAD CAXA software draws a two dimensional diagram Assembly diagram parts the use of three dimensional modeling and simulation with Solidworks software Keywords bracket shell process planning fixture positioning clamping III 目目 录录 摘 要 I ABSTRACT II 1 前言 1 1 1 本设计的目的 意义及应达到的技术要求 1 1 2 本设计在国内外的发展概况及存在的问题 1 1 3 本设计应解决的主要问题 1 1 3 1 保证加工精度 1 1 3 2 提高生产率 降低成本 2 1 3 3 扩大机床的工艺范围 2 1 3 3 减轻工人的劳动强度 2 2 零件分析 2 2 1 零件的作用 2 2 2 零件的主要技术条件分析 3 3 工艺规程设计 4 3 1 确定零件的生产类型 4 3 2 确定毛坯的制造形式 4 3 3 拟定工艺路线 5 3 3 1 工艺过程的安排 5 3 3 2 定位基准的选择 5 3 3 3 加工顺序的安排 5 3 3 4 各工序加工余量的确定 7 3 3 5 确定切削用量及基本工时 9 4 支架壳体两镗孔镗床夹具设计 16 4 1 夹具方案选定 17 4 2 夹具的总体设计和特征 17 4 3 定位与夹紧方案 18 IV 4 3 1 定位 18 4 3 2 夹紧 19 4 3 3 夹紧力计算 20 4 4 镗床夹具的设计 22 4 5 夹具设计总结 25 4 3 镗床夹具的误差分析 26 5 SOLIDWORKS 软件仿真过程 27 5 1 零件的三维绘制 28 5 2 装配体的三维仿真 29 5 3 加工过程动画制作 30 5 4 SOLIDWORKS高级渲染功能 30 6 结论 31 参考文献 32 谢 辞 33 1 1 前言前言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品 并把它们装备成机械 装备的行业 机械制造业的产品既可以直接供人们使用 也可以为其它行业的生产提 供装备 社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品 我们的生活离不开制造业 因此制造业是国民经济发展的重要行业 是一个国家或地区发展的重要基础及有力支 柱 从某中意义上讲 机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学 技术水平的重要指标 1 11 1 本设计的目的 意义及应达到的技术要求本设计的目的 意义及应达到的技术要求 支架壳体的加工工艺规程及其夹具设计是在学完了机械制图 机械制造技术基础 机械设计 机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节 正确地解决一个零 件在加工中的定位 夹紧以及工艺路线安排 工艺尺寸确定等问题 并设计出专用夹 具 保证零件的加工质量 本次设计也要培养自己的自学与创新能力 因此本次设计 综合性和实践性强 涉及知识面广 所以在设计中既要注意基本概念 基本理论 又 要注意生产实践的需要 只有将各种理论与生产实践相结合 才能很好的完成本次设 计 本设计应达到的技术要求是设计出来的产品能够应用在实际的生产过程中 1 21 2 本设计在国内外的发展概况及存在的问题本设计在国内外的发展概况及存在的问题 研究协会的统计表明 国内中 小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的 85 左右 现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代 以适应市场的需求与 竞争 然而 一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具 一般在具有中等生产能 力的工厂 里约拥有数千甚至近万套专用夹具 另一方面 在多品种生产的企业中 每隔 3 4 年就要更新 50 80 左右专用夹具 而夹具的实际磨损量仅为 10 20 左 右 国外机械制造行业 特别是在发达国家中 专用夹具的设计与生产已经达到了世 界领先的水平 1 31 3 本设计应解决的主要问题本设计应解决的主要问题 1 3 11 3 1 保证加工精度保证加工精度 采用夹具安装 可以准确地确定工件与机床 刀具之间的相互位置 工件的位置 精度由夹具保证 不受工人技术水平的影响 其加工精度高而且稳定 2 1 3 21 3 2 提高生产率 降低成本提高生产率 降低成本 用夹具装夹工件 无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧 显著地减少了辅助工 时 用夹具装夹工件提高了工件的刚性 因此可加大切削用量 可以使用多件 多工 位夹具装夹工件 并采用高效夹紧机构 这些因素均有利于提高劳动生产率 另外 采用夹具后 产品质量稳定 废品率下降 可以安排技术等级较低的工人 明显地降 低了生产成本 1 3 31 3 3 扩大机床的工艺范围扩大机床的工艺范围 使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围 实现一机多能 1 3 31 3 3 减轻工人的劳动强度减轻工人的劳动强度 用专用夹具装夹工件方便 快速 当采用气动 液压等夹紧装置时 可减轻工人的 劳动强度 2 零件分析零件分析 2 12 1 零件的作用零件的作用 支架壳体 图 2 1 图 2 2 是机械中常见的一种零件 通常起支承作用 是整体 装置的重要零件 它支撑中心部分 承受着部分静载荷 因为阀体与整个机体连接 并且中心部分与该零件是孔连接 因而该零件的孔承受着一定载荷 以及一定的冲击 力 3 图 2 1 支架壳体零件图 图 2 2 支架壳体仿真实物图 2 22 2 零件的主要技术条件分析零件的主要技术条件分析 由零件图可知 该零件形状较为复杂 外形尺寸不大 可以采用铸造毛坯 该零件 主要的工作的部分为上部分的孔 35 和孔 40 它们起到与轴类零件配合连接的作用 而下部分的两个孔 20 则起固定连接的作用 一个好的结构不但要应该达到设计要求 而且要有好的机械加工工艺性 也就是 要有加工的可能性 要便于加工 要能够保证加工质量 同时使加工的劳动量最小 而设计和工艺是密切相关的 又是相辅相成的 设计者要考虑加工工艺问题 工艺师 要考虑如何从工艺上保证设计的要求 本零件的主要技术要求 1 孔径精度 孔径的尺寸误差和形状误差会造成轴承与孔的配合不良 因此对支架 壳体孔径要求较高 其孔的尺寸公差均为 IT7 而形状精度一般控制在尺寸公差范围内 即可 2 孔的位置精度 同一轴线上各孔的同轴度误差和孔端面对轴线的垂直度误差会使 孔轴配合出现歪斜 从而造成径向跳动和轴向跳动 加剧了轴类零件的磨损 为此一 般同轴上各孔的同轴度有一定的要求 本零件的两对同轴孔的同轴度公差均为 0 01 3 两轴线的位置精度 支架壳体两对孔的轴线的平行度误差为 0 02 4 主要平面的粗糙度 根据零件的各部分的工作要求 设定其表面粗糙度 内孔承 受着较高工作力 因而它的内孔配合度较高 要求有较高的粗糙度 只有这样的粗糙 4 度才能满足零件工作时的需要 各孔面的粗糙度为 Ra1 6 各端面的粗糙度为 Ra3 2 3 工艺规程设计工艺规程设计 3 13 1 确定零件的生产类型确定零件的生产类型 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 它对工艺规程的制订具有决定性的影响 生产类型一般可分为大量生产 成批 生产和单件生产三种类型 不同的生产类型有着完全不同的工艺特性 零件的生产类 型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的 生产纲领是指企业在计划期内应当生 产的产品产量和进度计划 年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品的年产量 零 件的年生产纲领 N 可按下式计算 式 1 1 baQmN 1 1 其中 N 是零件的生产纲领 件 年 Q 产品的年产量 台 辆 年 m 每台 辆 产品中该零件的数量 件 台 辆 a 备品率 一般取 2 3 b 废品率 一般取 0 3 0 7 根据上式结合题目给定数据 即可算出支架壳体的生产纲领 进而确定出其生产 类型 Q 8000 台 年 m 1 件 台 取 a 3 取 b 0 5 由公式 1 1 有 件 年 按照设计计划要求 生产类型定为大批大量 8000 1 1 3 1 0 5 8281 2N 生产 3 23 2 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 影响毛坯选择的因素通常包括 1 零件材料的工艺性及对材料组织的要求 2 零件的结构形状和外形尺寸 3 零件对毛坯精度 表面粗糙度和表面层性能的要求 4 零件生产纲领的大小 5 现有生产能力和发展前途 由于支架壳体要求有较高的强度和刚度 以及良好的耐磨性和疲劳强度 材料选 择 HT200 因为支架壳体在工作中承受静载荷以及小量的动载荷 为了使金属纤维尽量不被 切断 非加工表面对称均匀 使零件工作可靠 并且铸件的铸造性能较好 由于该零 5 件的轮廓尺寸不大 生产类型为大量生产 又考虑零件的加工条件要求较高 为了保 证加工质量 提高生产率 降低成本 减少工人的劳动强度 确定采用铸造成型 又 因为支架壳体结构较复杂 要求大批量生产 为提高生产效率降低制造成本 因此采 用机器造型 机器造型铸件尺寸精确 表面光洁 加工余量小 机械性能好完全满足 支架壳体的生产要求 3 33 3 拟定工艺路线拟定工艺路线 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 考虑到实际经验的缺乏 加之时间的限 制 主要进行了定位基准的选择 各表面加工方法的确定和工序顺序的安排工作 3 3 13 3 1 工艺过程的安排工艺过程的安排 在壳体加工中 影响加工精度的主要因素有 1 支架壳体本身的刚度小 在外力 切削力 夹紧力 的作用下 容易变形 2 支架壳体是铸造件 孔的加工余量大 切削时将产生的残余内应力 并引起应 力重新分布 因此 在安排工艺过程中 就需要把各主要表面的粗精加工工序分开 即把粗加 工安排在前 精加工安排在后面 这是由于粗加工工序的切削余量大 因此 切削力 夹紧力必然大 加工后容易 变形 粗精加工分开后 粗加工产生的变形 可以在精加工中修正 这样逐步减少加 工余量 切削力及内应力作用 逐步修正加工的变形就能最后达到零件的技术要求 3 3 23 3 2 定位基准的选择定位基准的选择 拟定工艺路线的第一步是选择定位基准 为使所选的定位基准能保证整个机械加 工工艺过程顺利进行 通常应先考虑如何选择精基准来加工各个表面 然后考虑如何 选择粗基准把作为精基准的表面先加工出来 精基准 作为支架壳体加工精基准的表面是 A 面 B 面和 C 面 而作为精基准的表 面应该提前加工完 粗基准 在选择粗基准时考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量 使不 加工表面的尺寸 位置符合图纸要求 因此按照粗基准选择原则 以端面为粗基准来 加工底平面 精基准 在支架壳体的加工过程中定位基准满足基准重合原则 简化 了工艺过程的制定 使夹具的设计 制造简单 降低成本 3 3 33 3 3 加工顺序的安排加工顺序的安排 支架壳体的加工过程中 各加工工序的组合基本上是按照工序分散的原则进行的 由于支架壳体的形状特殊 要加工表面不便于集中加工 为了适应大批量生产的快节 6 奏 必须在各工序采用高效率的专用机床和夹具 以提高生产率 保证加工质量 使 各工序的时间趋于平衡 按一定的节拍组织流水生产 虽然现代生产的发展多趋向于 工序集中 但工序分散在大批量生产中仍应用很广泛 图 3 1 加工特征示意图 各主要表面的工序安排如下表 表 3 1 方案一 工序号内容装备 工序 1铸造 工序 2时效处理 工序 3粗铣 精铣 C 面 专用夹具 卧式铣床 X6120 工序 4粗铣 精铣 A 面 专用夹具 立式铣床 X52 工序 5粗铣 精铣 B 面 专用夹具 卧式铣床 X6120 工序 6钻 扩 铰 2 20 孔 专用夹具 卧式镗床 T612A 工序 7粗镗 精镗 35 孔和 40 孔 专用夹具 卧式镗床 T612A 工序 8去毛刺 工序 9检验入库入库 C 面 A 面 B 面 孔 35 孔 20 孔 40 7 表 3 2 方案二 工序号内容装备 工序 1 铸造 工序 2 时效处理 工序 3 粗铣 精铣 C 面 专用夹具 卧式铣床 X6120 工序 4 钻 扩 铰 2 20 孔 专用夹具 卧式镗床 T612A 工序 5 粗镗 精镗 35 孔和 40 孔 专用夹具 卧式镗床 T612A 工序 6 粗铣 精铣 A 面 专用夹具 卧式铣床 X6120 工序 7 粗铣 精铣 B 面 专用夹具 卧式铣床 X6120 工序 8 去毛刺 工序 9 检验入库入库 由于底面和侧面为精基准面 关系到其他孔面的形位误差 基准面必须要先加工 出来 所以选用方案一 方案一具有如下特点 加工阶段划分得较合理 1 支架壳体本身的刚度比较地 在外力 切削力 夹紧力 的作用下 容易变形 2 支架壳体是铸造件 孔的加工余量大 切削时将产生的残余内应力 并引起应 力重新分布 此外 内应力引起的变形 夹紧力较大引起的变形 切削温度过高引起的变形 工艺系统的热变形等的影响 粗 精加工分开后 粗加工产生的变形可以在半精及精 加工中得到修正 就能最后达到零件的技术要求 同时 还能合理地使用设备 保证 加工质量 8 3 3 43 3 4 各工序加工余量的确定各工序加工余量的确定 为保证加工精度和工件尺寸 在工艺设计时预先增加而在加工时去除的一部分工 件尺寸量 加工余量是指加工过程中在工件表面所切去的金属层厚度 加工余量一般 指的是公称余量 公称余量即公称尺寸之差 表 3 3 各工序加工余量 加工表 面 工步名 称 工步余 量 基本尺 寸 公差等 级 粗糙度 m 工序尺寸及偏差 精铣 146IT83 246 0 1 粗铣 247IT116 347 0 34 C 面 毛坯 34949 0 8 精铣 153IT83 253 0 1 粗铣 254IT116 354 0 34 A 面 毛坯 35656 0 8 精铣 13IT83 253 0 1 粗铣 24IT116 354 0 34 B 面 毛坯 3656 0 8 精镗 10 35IT73 2 0 025 0 35 粗镗 1 25IT96 3 0 062 0 25 35 孔 毛坯 11 24 24 0 1 精镗 15 40IT73 2 0 025 0 40 粗镗 1 25IT96 3 0 062 0 25 40 孔 毛坯 16 24 24 0 1 9 铰 0 2 20IT73 2 0 021 0 20 扩 1 8 19 8IT96 3 0 052 0 19 8 2 20 孔 钻 2 18IT1112 5 0 052 0 18 3 3 53 3 5 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 3 3 5 13 3 5 1 工序工序 3 粗铣 精铣 粗铣 精铣 C 面面 图 3 2 工序 3 加工特征 粗铣平面 C 加工的切削用量及工时定额 由资料 13 机械加工工艺手册 得 取 Zmmaf 25 0 mmap0 2 由铣刀直径 铣刀齿数 则 smvc 5 2 mmD63 8 Z 主轴转速 则取 min 78 1000rDvn min 80rn 实际铣削速度 sm Dn vc 64 2 601000 8063 1000 smmnZav ff 6 260 80825 0 铣刀切入时取 mmDl320 1 5 05 0 1 铣刀切出时取 mml2 2 被切削层长度 由毛坯尺寸可知147Lmm 根据资料 16 机械制造工艺学 可得 12 147322 269 62 2 6 f Lll Tjis v 精铣平面 C 加工的切削用量及工时定额 10 由资料 13 机械加工工艺手册 得 取 Zmmaf 25 0 mmap4 0 由铣刀直径 铣刀齿数 则 smvc 3 mmD63 8 Z 主轴转速 则取 min 91 1000rDvn min 100rn 实际铣削速度 sm Dn vc 2 601000 10063 1000 smmnZav ff 33 3 60 100825 0 铣刀切入时取 mmDl320 1 5 05 0 1 铣刀切出时取 mml2 2 被切削层长度 由毛坯尺寸可知147Lmm 根据资料 16 机械制造工艺学 可得 12 147322 254 35 3 33 f Lll Tjis v 3 3 5 33 3 5 3 工序工序 4 粗铣 精铣左粗铣 精铣左 A 面面 图 3 3 工序 4 加工特征 粗铣平面 A 加工的切削用量及工时定额 由资料 13 机械加工工艺手册 得 取 Zmmaf 25 0 mmap0 2 由铣刀直径 铣刀齿数 则 smvc 5 2 mmD63 8 Z 主轴转速 则取 min 78 1000rDvn min 80rn 实际铣削速度 sm Dn vc 64 2 601000 8063 1000 smmnZav ff 6 260 80825 0 铣刀切入时取 mmDl320 1 5 05 0 1 11 铣刀切出时取 mml2 2 被切削层长度 由毛坯尺寸可知mmL5 45 根据资料 16 机械制造工艺学 可得 si v llL Tj f 57 30 6 2 232 5 45 21 精铣平面 A 加工的切削用量及工时定额 由资料 13 机械加工工艺手册 得 取 Zmmaf 25 0 mmap4 0 由铣刀直径 铣刀齿数 则 smvc 3 mmD63 8 Z 主轴转速 则取 min 91 1000rDvn min 100rn 实际铣削速度 sm Dn vc 2 601000 10063 1000 smmnZav ff 33 3 60 100825 0 铣刀切入时取 mmDl320 1 5 05 0 1 铣刀切出时取 mml2 2 被切削层长度 由毛坯尺寸可知mmL5 45 根据资料 16 机械制造工艺学 可得 si v llL Tj f 87 23 33 3 232 5 45 21 3 3 5 43 3 5 4 工序工序 5 粗铣 精铣粗铣 精铣 B 面面 图 3 4 工序 5 加工特征 粗铣 B 面加工的切削用量及工时定额 由资料 13 机械加工工艺手册 得 取Zmmaf 25 0 mmap0 2 12 smvc 5 2 由铣刀直径mmD63 铣刀齿数8 Z 则 主轴转速 min 78 1000rDvn 则取min 80rn 实际铣削速度sm Dn vc 64 2 601000 8063 1000 smmnZav ff 6 260 80825 0 铣刀切入时取 mmDl320 1 5 05 0 1 铣刀切出时取 mml2 2 被切削层长度 由毛坯尺寸可知mmL84 根据资料 16 机械制造工艺学 可得 si v llL Tj f 38 45 6 2 23284 21 精铣 B 面加工的切削用量及工时定额 由资料 13 机械加工工艺手册 得 取Zmmaf 25 0 mmap4 0 smvc 3 由铣刀直径mmD63 铣刀齿数8 Z 则 主轴转速 min 91 1000rDvn 则取min 100rn 实际铣削速度sm Dn vc 2 601000 10063 1000 smmnZav ff 33 3 60 100825 0 铣刀切入时取 mmDl320 1 5 05 0 1 铣刀切出时取 mml2 2 被切削层长度 由毛坯尺寸可知mmL84 根据资料 16 机械制造工艺学 可得 si v llL Tj f 43 35 33 3 23284 21 13 3 3 5 53 3 5 5 工序工序 6 钻 扩 铰 钻 扩 铰 20 的孔的孔 图 3 5 工序 6 加工特征 钻 18 孔 由资料 13 机械加工工艺手册 得 f 0 4mm r 当使用高速钢钻头加工碳素结构钢 查出 则根据min 24mvc 10001000 24 424 6 min 18 w v nr d 按卧式铣床 X6120 的转速列表查得相近的转速为 n 400r min 得实际切削速度为 min 62 22 1000 18400 1000 m dn v 确定 f 0 4mm r n 400r min v 22 62m minmmap9 根据资料 16 机械制造工艺学 可得 i fn lll i nf L Tf 21 1 其中 取30l 6 1 21 cot 2 1 r k dD l2 2 l 所以 1 11 87 f L Tis nf 扩孔 8 19 由资料 13 机械加工工艺手册 得 f 0 7mm r 查出 24 min c vm 14 则根据 10001000 24 386 03 min 19 8 w v nr d 按卧式铣床 X6120 的转速列表查得相近的转速为 n 400r min 得实际切削速度为 40019 8 24 87 min 10001000 n d vm 确定 f 0 7mm r n 140r min v 24 8m minmmap9 0 根据资料 16 机械制造工艺学 可得 i fn lll i nf L Tf 21 1 其中 取93 l6 1 21 cot 2 1 r k dD l2 2 l 所以 1 7 2 f L Tis nf 铰孔 20 由资料 13 机械加工工艺手册 得 取 f 1 0mm r 转速为 n 140r min 与扩孔相同 得实际切削速度为 14020 25 12 min 10001000 n d vm 确定 f 1 0mm r n 400r min v 25 12m min0 2 p amm 根据资料 16 机械制造工艺学 可得 i fn lll i nf L Tf 21 1 其中 取93 l 6 1 21 cot 2 1 r k dD l 15 2 l 所以 1 6 99 f L Tis nf 15 3 3 5 63 3 5 6 工序工序 7 粗镗 精镗 粗镗 精镗 35 孔和孔和 40 孔孔 图 3 6 工序 7 加工特征 粗镗 35 孔和 40 孔 由资料 13 机械加工工艺手册 得切削用量 ap 3 毛坯孔径 d 24 f 0 5 m r v 80 m r 则 n 318V D 1817 1m r 取 D 1800r min 实际切削速度sm nd V 826 2 601000 18003014 3 1000 0 工作台每分钟进给量 min 90018005 0mmfnfm 被切削层长度 mml60 刀具切入长度 mm tgtgk a l r p 2 72 30 3 3 2 1 刀具切出长度 取mml5 3 2 mml4 2 行程次数 i1 i 根据资料 16 机械制造工艺学 可得 min079 0 1 900 214 21 1 m j f lll t 精镗 35 孔 由资料 13 机械加工工艺手册 得切削用量 ap 3 毛坯孔径 d 30 f 0 3 m r v 80 m r 则 n 318V D 1817 1m r 取 D 1200r min 16 实际切削速度 sm nd V 6782 601000 12003014 3 1000 0 工作台每分钟进给量 min 60012005 0mmfnfm 被切削层长度 mml60 刀具切入长度 mm tgtgk a l r p 2 72 30 3 3 2 1 刀具切出长度 取mml5 3 2 mml4 2 行程次数 i1 i 根据资料 16 机械制造工艺学 可得 min025 0 1 600 2112 21 1 m j f lll t 精镗 40 孔 由资料 13 机械加工工艺手册 得 f 0 4mm r 切削用量 ap 3 毛坯孔径 d 30 得 f 0 3 m r v 80 m r 则 n 318V D 1817 1m r 取 D 1200r min 实际切削速度sm nd V 6782 601000 12003014 3 1000 0 工作台每分钟进给量 min 60012005 0mmfnfm 被切削层长度 mml60 刀具切入长度 mm tgtgk a l r p 2 72 30 3 3 2 1 刀具切出长度 取mml5 3 2 mml4 2 行程次数 i1 i 17 根据资料 16 机械制造工艺学 可得 min025 0 1 600 2112 21 1 m j f lll t 由以上计算可得总的基本时间 min9497 sTj 技术时间定额除了基本时间以外 还包括辅助时间Tf 服务时间Tfw 休息及自 然需要时间Txz 准备终结时间Tzz所组成 辅助时间Tf 辅助时间主要包括卸载工件 开停机床 改变切削用量和测量工件等所用的时间 min13 Tf 将上述所列的各项时间组合起来 可得到各种定额时间 工序时间 min22 TfTjTg 4 支架壳体两镗孔镗床夹具设计支架壳体两镗孔镗床夹具设计 机床夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分 在整个加工构成中 夹具 不仅仅是为了夹紧 固定被加工零件 设计合理的夹具 还要求保证加工零件的位置 精度 提高加工生产率 各种专用夹具的设计质量 将直接影响被加工零件的精度要 求 在机械加工工艺过程中起到重要的作用 在设计的过程当中 应深入生产实际 进行调查研究 吸取国内外先进技术 制 定出合理的设计方案 在进行具体设计 传统的机床夹具设计需要检索许多资料 并花费许多绘图时间 设计的效率低且 成本高 机床夹具设计往往还需借助于设计者的经验 基于夹具设计软件的开发和应 用 既可缩短设计周期 又能促进机床夹具的标准化和系列化 为了提高劳动生产率 保证加工质量 降低劳动强度 在加工支架壳体零件时 需要设计专用夹具 4 14 1 夹具方案选定夹具方案选定 根据任务要求中的设计内容 需要设计加工 35H7 40H7 两个孔工序 7 的夹 具一套 两个孔的加工将在卧式镗床上加工 刀具为硬质合镗刀对支架壳体的孔进行 镗孔加工 18 图 4 1 工序 7 加工示意图 如图所示为支架壳体镗孔工序图 该支架的装配基准 A 面 B 面及 C 面均已精加 工 本工序采用粗精镗加工 35H7 和 40H7 两个孔 除应保证各孔尺寸精度外 还 需满足 35H7 孔与 40H7 孔同轴度公差为 0 01mm 4 24 2 夹具的总体设计和特征夹具的总体设计和特征 图 4 2 为加工支架壳体两孔的镗床夹具装配图 为了保证加工精度 对本镗模制订了多项技术要求 详见图附录夹具装配图 19 图 4 2 夹具装配图 4 34 3 定位与夹紧方案定位与夹紧方案 4 3 14 3 1 定位定位 工件的定位就是确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程 定位方案不确 定 其他有关问题就无法进行设计 定位方案一经确定 则夹具的总体配置基本形成 因此 无论设计夹具 还是分析现场夹具 都是从工件在夹具中的定位着手来解决问 题 图 4 3 支承板 20 图 4 4 定位方案示意图 支承板 GB T 2236 91 工件以较大的精基准定位时 可采用支承板 支承板 的结构简单 制造方便 安装时固定的头部比支承板的定位表面低 1 2mm 孔边切削 不易清除干净 故适用于侧面和顶面定位 本零件定位方案 遵循基准重合原则 选择 A B C 面作为定位基准 其中 A 面为主要定位基准 定位元件选用两块带侧立面的支承板限制工件的五个自由度 挡销 5 限制一个自由度 从而达到完全定位 4 3 24 3 2 夹紧夹紧 工件定位后讲其位置固定下来 称为夹紧 在机械加工过程中 工件会受到切削 力 离心力 惯性力和重力等的作用 为了保证在这些外力作用下 工件仍能在夹具 中由定位元件确定加工位置 而不至于发生振动和位移 因此 夹具结构中必须设置 一定的夹紧装置讲工件可靠夹牢 本零件夹紧方案 夹紧力的方向主要定位基准面 A 为装卸工件方便 采用四块开槽压板 用螺栓 螺母手动夹紧 夹紧装置 螺旋夹紧机构 由螺钉 螺母 垫圈 压板等元件组成的夹紧机构 称为螺旋夹 紧机构 21 图 4 5 螺旋夹紧机构 图 4 6 夹紧方案工程图 螺旋夹紧机构结构特点 1 螺旋夹紧机构结构简单 容易制造 2 螺旋夹紧机构有很大的增力作用 夹紧力和夹紧行程都较大 3 由于缠绕在螺钉表面的螺旋线很长 升角又小 所以自锁性能好 4 螺旋夹紧不足之处是夹紧速度慢 工件装卸费时 增加辅助时间 本零件夹紧装置采用移动压板 又称开槽压板 用螺栓螺母手动夹紧 这种设计 的优点是简单容易操作 缺点是操作时间比较慢 4 3 34 3 3 夹紧力计算夹紧力计算 夹紧力大小应适当 夹紧力过小 在加工过程中会发生位移或偏转 夹紧力过大 会使工件变形 因此夹紧力大小应适当 镗孔时选用镗床 T620 刀具用高速钢刀具 由参考 22 机床夹具设计手册 P41 查表 1 2 12 可得 切削力公式 0 7 667tpFDfK 式 4 1 22 式中 D 5mm f 0 13mm r 查表得 0 75 736 b pK 其中 0 6b 0 0048pK 即 Ff 383 8 N 实际所需夹紧力 由参考文献表得 11 k FK W 式 4 2 有 1 0 7 1 0 16 安全系数 K 可按下式计算有 06 KK 式中 06 KK 为各种因素的安全系数 见 22 机床夹具设计手册 P26 表 1 2 1 可得 1 2 1 0 1 0 1 0 1 3 1 0 1 01 56K 所以 11 383 8 1 56 696 2 0 70 16 k FK WN 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 查参 22 机床夹具设计手册 P138 表 1 2 8 可知压板螺旋夹紧时产生的夹紧力按 以下公式计算 0 12 tantan z QL W r 式 4 3 式中参数由参考文献 5 机床夹具设计手册 可查得 45QN L 120mm r 7 78mm 1 45 2 30 rz 4 513mm 3 1 螺旋夹紧力 W0 2350 2 N 由上述计算易得 0k WW 因此采用该夹紧机构工作是可靠的 23 4 44 4 镗床夹具的设计镗床夹具的设计 镗床夹具又称镗模 主要用于加工箱体 支座等零件上的孔或孔系 采用镗模 可以不受镗床精度的影响而加工出有较高精度要求的孔系 镗模不仅广泛用于镗床和 组合机床上 也可以在一般通用机床 如车床 铣床和摇臂钻床等 上用于加工有较 高精度要求的孔及孔系 镗床夹具的类型 镗床夹具具有钻床钻床夹具的特点 由镗套引导镗刀或镗杆进行镗孔 工件上孔 或孔系的位置精度主要由镗床夹具的精度保证 由于箱体孔系的加工精度要求比较高 因此镗床夹具的制造精度比钻床夹具高得多 按镗套布置方式的不同 可讲镗模结构分为以下四种类型 1 单支承前引导镗模 2 单支承后引导镗模 3 双支承后引导镗模 4 前后支承引导镗模 镗床夹具的设计要点 设计镗床夹具时 除合理确定其类型并处理好工件的定位机夹紧外 还必须解决 镗套 镗杆 支架和底座等设计问题 图 4 7 右镗模 镗套的结构形式 镗套的结构和精度对被镗孔的精度及表面粗糙度有直接影响 一般将镗套分为如下两种 1 固定式镗套 其结构与钻模中的可换或快换钻套基本相似 它紧固在镗模的支 架上 镗孔时不随镗杆转动 估镗杆在镗套内既有相对转动 又有相对移动 这种镗 套的结构已经标准化 它有两种类型 A 型不带油杯和油槽 镗套易磨损 只适宜在低 俗情况下工作 B 型带有压配式油杯 内孔开有油槽 以便在加油中滴油润滑 镗孔时 可适当提高切削速度 24 固定式镗套外形尺寸太小 结构简单 精度高 但镗杆在镗套内一面回转 一面 做轴向移动 镗套容易磨损 故只适用于低速 2 回转式镗套 在镗孔过程中随镗杆一起转动 镗杆相对镗套只有相对移动而无 转动 从而减少了镗套的磨损 不会因摩擦发热出现 卡死 现象 因此 这种镗套 适用于高速镗孔 回转式镗套又分为滑动式和滚动式两种 镗套的尺寸 镗套的内径取决于镗杆引导部分的直径 d 镗套的长度 H 则与镗套的 类型和不知方式有关 一般取 固定式镗套 H 1 5 2 d 滑动回转式镗套 1 5 3 d 滚动回转式镗套 H 0 75d 镗模支架与底座的设计 支架 支架是组成镗模 供安装镗套并承受切削力的重要元件 因此 它必须具 有足够的刚度和精度的稳定性 所以 在结构上应保证支架有足够大的安装基面和设 置必要的加强筋 支架和底座的连接要牢固 一般用锥销和螺钉紧固 避免采用焊接 结构 结构上要注意不允许镗模支架承受夹紧反力 以免支架产生变形而影响导向精度 夹具体 底座要承受安装在其上的各种装置 元件 工件的重量以及切削力和夹 紧力的作用 因此 底座必须具有足够的强度和刚度 通常在结构上可采取合理的形 状 图 4 8 右支架 适当的壁厚及内腔设置十字形加强筋等措施来满足上述要求 底座的上平面 应按连接需要做出高度约 3 5mm 的凸台面 加工后经过刮研 使 有关元件安装时接触紧贴 为了镗模在镗床上安装方便 底座上加工出找正基面 镗模底座下部采用多条 十字加强筋 以增强起吊镗模 底座上还设计了四个起吊螺栓 25 图 4 9 夹具体 图 4 10 夹具体剖视图 镗模的结构尺寸一般较大 为在机床上安装牢固 底座上应设置设当数目的耳座 另外 还必须在适当位置起重吊环 以便镗模的搬运 支架和底座常采用铸铁 HT200 毛坯 为保证其尺寸精度的稳定不变 铸件毛坯 应进行实效处理 必要时在精加工后要进行二次时效 找正基面 D 26 4 54 5 夹具设计总结夹具设计总结 图 4 11 支架壳体两镗孔夹具仿真图 图 4 12 夹具爆炸二维图 定位原件选用两块带侧立面的支承板限制工件的五个自由度 档销限制一个自由 度 从而达到完全定位 27 夹紧力的方向指向主要定位定位基准面 A 为装卸工件方便 采用四块开槽压板 用螺栓螺母手动夹紧 由于切削速度不大 同时为了易于保证加工技术要求 加工孔采用固定式镗套 并采用双支撑引导 以增强镗杆刚度 为了镗模在镗床上安装方便 底座上加工出找正基面 镗模底座下部采用多条 十字加强筋 以增强起吊镗模 底座上还设计了四个起吊螺栓 4 34 3 镗床夹具的误差分析镗床夹具的误差分析 以图支架壳体两孔镗床夹具为例 分析影响 35H7 与 40H7 两孔同轴度的加工 误差 定位误差 D 由于两孔同轴度与定位方式无关 故 0 D 导向误差 T 它包括镗套和镗杆的配合间隙所产生的导向误差和两镗套位置误差所产生的导向 误差 镗套和镗杆的配合为 25 其最大间隙为 0 013 0 009 0 022 max X 两镗套间最大距离为 440mm 故 tan 0 022 440 0 00005mm 被加工孔的长度为 40mm 这样 由于镗套与镗杆的配合间隙所产生的导向误差 为 T1 2 40 0 000050 004mm 又因前后两镗孔套孔轴线的同轴度公差为 0 005mm 故由于两套镗套位置误差所 产生的导向误差为 T2 0 005mm 总的导向误差 T 0 004 0 005 0 009mm T 安装误差 A 因两孔同时镗削 且镗杆由两镗套支承 则两孔同轴度与夹具位置误差无关 故 28 0 A 加工方法误差 G 使用该夹具时容易产生变形的环节在镗杆 但由于采用了双支承结构 且加工面 离镗套较近 故可认为 0 G 支架壳体镗孔加工精度计算列于表中 表 4 1 支架壳体镗孔加工精度计算 加工要求 误差名称 35H7 与 40H7 两孔同轴度 0 01 定位误差0 导向误差0 009 夹具误差0 加工方法误差0 加工总误差22222 0 0090 009 DTAG 夹具精度储备 0 01 0 009 0 001 0 C J 经计算 该夹具有一定的精度储备 能满足 35H7 与 40H7 两孔同轴度的精度 要求 5 SOLIDWORKS 软件仿真过程软件仿真过程 Solidworks 功能强大 易学易用和技术创新是 SolidWorks 的三大特点 使得 SolidWorks 成为领先的 主流的三维 CAD 解决方案 SolidWorks 能够提供不同的设 计方案 减少设计过程中的错误以及提高产品质量 SolidWorks 不仅提供如此强大的 功能 同时对每个工程师和设计者来说 操作简单方便 易学易用 本次设计的所有三维仿真及二维图导出均在 Solidworks premium 2009 软件中进 行 29 图 5 1 solidworks premium 2009 5 15 1零件的三维绘制零件的三维绘制 Solidworks 与 Pro E 都是尺寸驱动三维软件 Solidworks 的优势在于交互性比较 强 界面更直观 更容易入门和操作 零件的绘制方法比较人性化 首先打开 solidworks 软件在文件菜单选择新建一个 零件 单一设计零部件的 3D 展示 然后通过一系列的草图绘制命令和三维特征命令 如拉伸凸台 拉伸切除等 就可以得到所需零件的三维图 图 5 2 特征命令 图 5 1 支架壳体三维绘制 30 图 5 2 夹具体三维绘制 图 5 3 右支架三维绘制 图 5 4 压板三维绘制 5 25 2装配体的三维仿真装配体的三维仿真 通过夹具所有零件的三维绘制 就可以进行夹具的装配仿真 打开 solidworks 选择文件菜单 新建装配体 然后倒入零件 通过各种配合和约束 把他们组装起来 Solidworks 的装配比 Pro E 灵活很多 配合方式直观 容易