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杠杆臂加工工艺及夹具设计【钻Φ10孔夹具】【中心距65】【含CAD图纸、文档所见即所得】

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钻Φ10孔夹具 中心距65 含CAD图纸、文档所见即所得 杠杆 加工 工艺 夹具 设计 10 中心 65 CAD 图纸 文档 所见即所得
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文件编号产品型号零(部)图号共 1 页 机械加工工艺过程卡产品名称摆杆零(部)名称摆杆第 1 页材料牌号HT200毛坯种类铸件毛坯外形尺寸每毛坯件数1每台件数1备注工 艺 装 备工 时工序号工序名称工 序 内 容车 间设 备刀具检具准终单件1铸造木模,手工造型2冷作清砂,浇冒口3热处理人工时效4油漆非加工表面涂红色底漆5车(1) 夹 20 外圆,找正不加工表面。钻扩铰、孔至图纸要求021. 0012(2) 翻面车总长 28mm,倒角至图纸要求机加工车床CA6140YG6 硬质合金端面车刀、划针盘,麻花钻,扩孔钻,铰刀,翻面心轴钢板尺,光滑极限量规,游标卡尺6min7min6铣以 mm 孔和端面定位铣 20 台阶加工到图021. 0012纸要求机加工铣床X52KYG6 硬质合金三面刃铣刀游标卡尺5min6min7钻以 mm 孔和端面定位,钻铰 mm 孔021. 001201机加工钻床Z525麻花钻,铰刀光滑极限量规5min6min8铣以 mm 孔、孔端面和 mm 孔定位铣将尺021. 001201寸 13.5mm 加工到图纸要求机加工铣床X52KYG6 硬质合金三面刃铣刀游标卡尺5min6min9铣以 mm 孔、孔端面和 mm 孔定位铣宽为021. 00120116 的槽,将尺寸 9mm 加工到图纸要求机加工铣床X52KYG6 硬质合金三面刃铣刀游标卡尺5min6min10检验按图纸要求检验各部尺寸及形位公差描图11入库清洗,加工表面涂防锈油,入库 描校 底图号 装订号编制(日期)校对(日期)标准化(日期) 审核(日期)会签(日期)标记处号更改文件签字日期标记处号更改文件签字日期XX 学院课程设计(论文)说明书作 者: 学 号: 系 部: 专 业: 题 目: 杠杆臂加工工艺及夹具设计 指导者:评阅者: 2014 年 11 月 课程设计 (论文)中文摘要 杠杆臂零件加工工艺及钻床夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析,了解零件的工艺再设计出毛坯的结构,并选择好零件的加工基准,设计出零件的工艺路线;接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算,关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量;然后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、夹具体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 工艺,工序,切削用量,夹紧,定位,误差I课程设计 (论文)外文摘要TitleTitle: The deflector rod and the fixture design process AbstractAbstract:The deflector rod parts processing technology and drilling fixture design is the design of process design, including machining process design and fixture three. In process design should first of all parts for analysis, to understand part of the process to design blank structure, and choose the good parts machining datum, design the process routes of the parts; then the parts of each step in the process to the size calculation, the key is to determine the craft equipment and the cutting dosage of each working procedure design; then the special fixture, the fixture for the various components of the design, such as the connecting part positioning devices, clamping element, a guide element, fixture and machine tools and other components; positioning error calculated by the analysis of fixture, jig structure the rationality and the deficiency, pay attention to improving and will design in.KeywordsKeywords:process, cutting dosage, clamping, positioningII目 录目 录.II1 1 序序 言言.42 2 零件的分析零件的分析.52.1 零件的形状零件的形状.52.2 零件的工艺分析零件的工艺分析.53 3 工艺规程设计工艺规程设计.63.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式.63.2 基面的选择基面的选择.63.3 制定工艺路线制定工艺路线.73.3.1 工艺路线方案一.73.3.2 工艺路线方案二.73.3.3 工艺方案的比较与分析.83.4 选择加工设备和工艺装备选择加工设备和工艺装备.93.4.1 机床选用.93.4.2 选择刀具.93.4.3 选择量具.93.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.93.6 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时.114 4 钻孔专用夹具设计钻孔专用夹具设计.174.1 问题的指出问题的指出.174.2 定位基准的选择定位基准的选择.174.3 夹具方案的设计夹具方案的设计.174.4.切削力和夹紧力计算切削力和夹紧力计算.184.5 夹紧力的计算夹紧力的计算.184.6 定位误差分析定位误差分析.195 5 零、部件的设计与选用零、部件的设计与选用.206 6 确定夹具体结构尺寸和总体结构确定夹具体结构尺寸和总体结构.22总总 结结.24致致 谢谢.25参参 考考 文文 献献.264 1 1 序序 言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。杠杆臂零件加工工艺及钻床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、机械工程材料等的基础下,进行的一个全面的考核。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,保证尺寸证零件的加工质量。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。本次设计水平有限,其中难免有缺点错误,敬请老师们批评指正。2 2 零件的分析零件的分析2.12.1 零件的形状零件的形状题目给的零件是杠杆臂零件,主要作用是起传动连接作用。零件的实际形状如上图所示, 从零件图上看,该零件是典型的零件,结构比较简单。具体尺寸,公差如下图所示。2.22.2 零件的工艺分析零件的工艺分析由零件图可知,其材料为 HT200,该材料为灰铸铁,具有较高强度,耐磨性,耐热性及减振性,适用于承受较大应力和要求耐磨零件。杠杆臂零件主要加工表面为:1.车端面,表面粗糙度值为 3.2。2.车端面,aRm表面粗糙度值 3.2。3.车配合面,表面粗糙度值 3.2。4.两侧面粗糙度aRmaRm6aR值、12.5,法兰面粗糙度值 6.3。maRm杠杆臂共有两组加工表面,他们之间有一定的位置要求。现分述如下:(1)左端的加工表面: 这一组加工表面包括:左端面。这一部份只有端面有 6.3 的粗糙度要求。其要求并不高,粗车后半精车就可以达到精度要求。(2).右端面的加工表面: 这一组加工表面包括:右端面;粗糙度为 12.5;其要求也不高,粗车可以达到精度要求。3 3 工艺规程设计工艺规程设计本杠杆臂来自假设年产量为 12000 台,每台需要该零件 1 个,备品率为 19%,废品率为 0.25%,每日工作班次为 1 班。该零件材料为 HT200,考虑到零件在工作时要有高的耐磨性,所以选择铸铁铸造。依据设计要求 Q=12000 件/年,n=1 件/台;结合生产实际,备品率 和 废品率 分别取 19%和 0.25%代入公式得该工件的生产纲领 N=Qn(1+)(1+)=17850 件/年3.13.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式零件材料为 HT200,铸件的特点是液态成形,其主要优点是适应性强,即适用于不同重量、不同壁厚的铸件,也适用于不同的金属,还特别适应制造形状复杂的铸件。考虑到零件在使用过程中起连接作用,分析其在工作过程中所受载荷,最后选用铸件,以便使金属纤维尽量不被切断,保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平,而且零件轮廓尺寸不大,可以采用砂型铸造,这从提高生产效率,保证加工精度,减少生产成本上考虑,也是应该的。3.23.2 基面的选择基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一,基面选择的正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产效率得以提高。否则,不但使加工工艺过程中的问题百出,更有甚者,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。粗基准的选择,对像杠杆臂这样的零件来说,选好粗基准是至关重要的。对本零件来说,如果外圆的端面做基准,则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称,按照有关粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时,应以这些不加工表面做粗基准,若零件有若干个不加工表面时,则应以与加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表面做为粗基准)。对于精基准而言,主要应该考虑基准重合的问题,当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算,这在以后还要专门计算,此处不在重复。3.33.3 制定工艺路线制定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得到合理的保证。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。3.3.1 工艺路线方案一3.3.2 工艺路线方案二1铸造木模,手工造型2冷作清砂,浇冒口3热处理人工时效4油漆非加工表面涂红色底漆5车(1)夹 40 外圆,找正不加工表面。钻扩铰 孔至图纸要求,033. 0022保证尺寸 1mm;倒角 C1;(2)翻面车总长 72mm,倒角至图纸要求6铣以 mm 孔和端面定位铣台阶,将尺寸 12mm 加工到图纸要求033. 00227钻以 mm 孔和端面定位,钻铰 10mm 孔至图纸要求033. 00228铣以 mm 孔、孔端面和 mm 孔定位铣 22 凸台,将尺寸 40mm 加033. 002201工到图纸要求9铣以 mm 孔、孔端面和 mm 孔定位铣宽为 8 的槽,将尺寸 32mm033. 002201加工到图纸要求10钻划 5mm 孔位置线,钻孔至图纸要求11检验按图纸要求检验各部尺寸及形位公差12入库清洗,加工表面涂防锈油,入库83.3.3 工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于:方案一的定位和装夹等都比较方便,但是要更换多台设备,加工过程比较繁琐,而且在加工过程中位置精度不易保证。方案二减少了装夹次数,但是要及时更换刀具,因为有些工序在车床上也可以加工等等,需要换上相应的刀具。因此综合两个工艺方案,取优弃劣,具体工艺过程如下:1铸造木模,手工造型2冷作清砂,浇冒口3热处理人工时效4油漆非加工表面涂红色底漆5铣(3)夹 40 外圆,找正不加工表面外圆端面。钻扩铰 孔至图033. 0022纸要求,保证尺寸 1mm;倒角 C1;(4)翻面铣总长 72mm40 外圆端面,倒角至图纸要求6铣以 mm 孔和端面定位铣台阶,将尺寸 12mm 加工到图纸要求033. 00227钻以 mm 孔和端面定位,钻铰 10mm 孔至图纸要求033. 00228铣以 mm 孔、孔端面和 mm 孔定位铣 22 凸台,将尺寸 40mm 加033. 002201工到图纸要求9铣以 mm 孔、孔端面和 mm 孔定位铣宽为 8 的槽,将尺寸 32mm033. 002201加工到图纸要求10钻划 5mm 孔位置线,钻孔至图纸要求11检验按图纸要求检验各部尺寸及形位公差12入库清洗,加工表面涂防锈油,入库1铸造木模,手工造型2冷作清砂,浇冒口3热处理人工时效4油漆非加工表面涂红色底漆5车(5)夹 40 外圆,找正不加工表面。钻扩铰 孔至图纸要求,033. 0022保证尺寸 1mm;倒角 C1;(6)翻面车总长 72mm,倒角至图纸要求6铣以 mm 孔和端面定位铣台阶,将尺寸 12mm 加工到图纸要求033. 00223.43.4 选择加工设备和工艺装备选择加工设备和工艺装备3.4.1 机床选用.工序 30、40、50、60、70 是粗车、精车。各工序的工步数不多,成批量生产,故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大,精度要求属于中等要求,选用最常用的 CA6140型卧式车床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表 4.2-7。.工序 80、90 是钻孔,选用 Z525 摇臂钻床。3.4.2 选择刀具.在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用 YG6 类硬质合金车刀,它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性,可选用可转位车刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。.钻孔时选用高速钢麻花钻,参考机械加工工艺手册 (主编 孟少农) ,第二卷表 10.21-47 及表 10.2-53 可得到所有参数。3.4.3 选择量具本零件属于成批量生产,一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种:一是按计量器具的不确定度选择;二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。3.53.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“杠杆臂” 零件材料为 HT200,查机械加工工艺手册 (以后简称工艺手册 ) ,表 2.2-17 各种铸铁的性能比较,灰铸铁的硬度 HB 为 143269,表 2.2-23 灰铸铁的物理性能,HT200 密度 =7.27.3() ,计算零件毛坯的重量约为 2。3cmgkg表 3-1 机械加工车间的生产性质7钻以 mm 孔和端面定位,钻铰 10mm 孔至图纸要求033. 00228铣以 mm 孔、孔端面和 mm 孔定位铣 22 凸台,将尺寸 40mm 加033. 002201工到图纸要求9铣以 mm 孔、孔端面和 mm 孔定位铣宽为 8 的槽,将尺寸 32mm033. 002201加工到图纸要求10钻划 5mm 孔位置线,钻孔至图纸要求11检验按图纸要求检验各部尺寸及形位公差12入库清洗,加工表面涂防锈油,入库10同类零件的年产量件生产类别重型(零件重2000kg)中型(零件重1002000kg)轻型(零件重100kg)单件生产5 以下10 以下100 以下小批生产510010200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产1000 以上5000 以上50000 以上根据所发的任务书上的数据,该零件的月工序数不低于 3050,毛坯重量21202506.04.0顶、侧面底 面铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于顶面的机械加工余量选择。根据上述原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。3.63.6 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先是确定切削深度、进给量,再确定切削速度。现根据切削用量简明手册 (第三版,艾兴、肖诗纲编,1993 年机械工业出版社出版)确定本零件各工序的切削用量所选用的表格均加以*号,与机械制造设计工工艺简明手册的表区别。3.6.1 工序 5夹 40 外圆,找正不加工表面 B。钻扩铰、孔至图纸要求,保证尺寸033. 00221mm;倒角 C1;翻面车总长 45mm,倒角至图纸要求所选刀具为 YG6 硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表 1.1,由于CA6140 机床的中心高为 200(表 1.30) ,故选刀杆尺寸=,刀片mmHBmmmm2516厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面,前角=,后角=mm5 . 40V0120,主偏角=,副偏角=,刃倾角=,刀尖圆弧半径=。06vK090vK010s00srmm8 . 0.确定切削深度pa由于单边余量可在一次走刀内完成.确定进给量 f根据切削加工简明实用手册可知:表 1.4刀杆尺寸为,工件直径400 之间时,mm16mm25pamm4100 进给量=0.51.0frmm按 CA6140 机床进给量(表 4.29)在机械制造工艺设计手册可知: =0.7frmm确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求,故需进行校验根据表 130,CA6140 机床进给机构允许进给力=3530。maxFN根据表 1.21,当强度在 174207时,=HBSpamm4f75. 0rmmrK时,径向进给力:=950。045RFN12切削时的修正系数为=1.0,=1.0,=1.17(表 1.292) ,故实际fFroFfKsFfKkrFfK进给力为: =950=1111.5 (3-fF17. 1N2)由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力,故所选=可用。frmm7 . 0.选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表 1.9,车刀后刀面最大磨损量取为,车刀mm5 . 1寿命=。Tmin60.确定切削速度0V切削速度可根据公式计算,也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表 1.11,当硬质合金刀加工硬度 2002196YG的铸件,切削速度=。HBSpamm4frmm75. 0Vmin63m切削速度的修正系数为=1.0,=0.92,0.8,=1.0,=1.0(见表tvKmvKsvKTvKKvK1.28) ,故: =tVvK =63 (3-0V0 . 10 . 184. 092. 00 . 10 . 13) min48m =120 (3-nDVc1000127481000minr4)根据 CA6140 车床说明书选择 =1250nminr这时实际切削速度为:cV = (3-cV1000cDn1000125127min50m5).校验机床功率切削时的功率可由表查出,也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表 1.25,=,HBS 160245pamm3f ,切削速度时,rmm75. 0min50mV =CPKW7 . 1切削功率的修正系数=0.73,=0.9,故实际切削时间的功率为:krPckPcrK0 =1.7=1.2 (3-CP73. 0KW6)根据表 1.30,当=时,机床主轴允许功率为=,故所nmin125rEPKW9 . 5CPEP选切削用量可在 CA6140 机床上进行,最后决定的切削用量为:=3.75,=,=,=pammfrmm7 . 0nmin125rsr08. 2Vmin50m.倒角 为了缩短辅助时间,取倒角时的主轴转速与钻孔相同 srn28. 3换车刀手动进给。. 计算基本工时 (3-nflt 7)式中= +, =mm127Llyl由切削用量简明使用手册表 1.26,车削时的入切量及超切量y+=,则mm1=+ =L1271mm128 = (3-8)mt7 . 0125128min46. 1工序 6 以 mm 孔和端面定位铣台阶,将尺寸 12mm 加工到图纸要求033. 0022已知工件材料为 HT200,选择高速钢圆柱铣刀直径 d=60mm,齿数 z=10。根据资料选择铣刀的基本形状,r =10,a =12,=45已知铣削宽度 a =2.5mm,铣削深度 an0e=50mm 故机床选用 X52K 立式铣床。P1.确定每齿进给量 fZ根据资料所知,X52K 立式卧式铣床的功率为 7.5kw,工艺系统刚性为中等。查得每齿进给量 f =0.160.24mm/z、现取 f =0.16mm/z。ZZ2.选择铣刀磨损标准及耐用度 根据资料所知,铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为 1.5mm,铣刀直径d=60mm,耐用度 T=180min。3.确定切削速度 根据资料所知,依据铣刀直径 d=60mm,齿数 z=10,铣削宽度a =2.5mm,铣削深度 a =50mm,耐用度 T=180min 时查取eP14Vc98mm/s,n=439r/min,Vf=490mm/s。 根据 X52K 立式铣床主轴转速表查取,nc=300r/min,Vfc=475mm/s。则实际切削:Vc =10000cndVc=56.52m/min10003006014. 3 实际进给量: f=zcznvccff=0.16mm/zzc103004753.校验机床功率 根据资料所知,铣削时的功率(单位 kw)为:当 f =0.16mm/z, a =50mm,ZP a =2.5mm, Vf=490mm/s 时由切削功率的修正系数 k=1,则 P= empccc3.5kw,P =0.8 kw。ct 根据 X52K 型立式铣床说明书可知:机床主轴主电动机允许的功率 P= cmPPcmct P=7.50.8=6P= 3.5kwcmcc 因此机床功率能满足要求。基本时间 根据资料所知高速钢圆柱铣刀铣面基本时间为: t =mzcfnl2 t =3.6minm16. 0300)6050(2工序 7 以 mm 孔和端面定位,钻铰 10mm 孔至图纸要求033. 0022钻孔选用机床为 Z525 摇臂机床,刀具选用 GB1436-85 直柄短麻花钻, 机械加工工艺手册第 2 卷。根据机械加工工艺手册第 2 卷表 10.4-2 查得钻头直径小于 10的钻孔进给mm量为 0.200.35。rmm 则取rmmf30. 0确定切削速度,根据机械加工工艺手册第 2 卷表 10.4-9切削速度计算公式为 (3-min0mkfaTdcvvyxpmzvvvv20)查得参数为,刀具耐用度 T=35125. 0,55. 0, 0,25. 0, 1 . 8myxzcvvvvmin则 =1.6v55. 00125. 025. 03 . 053571 . 8minm所以 =72n714. 36 . 11000minr选取 min120rn 所以实际切削速度为=2.641000714. 3120vminm确定切削时间(一个孔) =ts203 . 02228工序 10 划 5mm 孔位置线,钻孔至图纸要求本工序采用计算法。表 3-5 高速钢麻花钻的类型和用途标准号类型直径范围(mm)用途GB1436-85直柄麻花钻2.020.0在各种机床上,用钻模或不用钻模钻孔GB1437-85直柄长麻花钻1.031.5在各种机床上,用钻模或不用钻模钻孔GB1438-85锥柄麻花钻3.0100.0在各种机床上,用钻模或不用钻模钻孔GB1439-85锥柄长麻花钻5.050.0在各种机床上,用钻模或不用钻模钻孔选用 Z525 摇臂钻床,查机械加工工艺手册 孟少农 主编,查机表 2.4-37 钻头的磨钝标准及耐用度可得,耐用度为 4500,表 10.2-5 标准高速钢麻花钻的直径系列选择锥柄长,麻花钻,则螺旋角=30 ,锋交 2=118 ,后角 a =10 ,横2500f0刃斜角=50 ,L=197mm,l =116mm。01表 3-6 标准高速钢麻花钻的全长和沟槽长度(摘自 GB6137-85) mm16直柄麻花钻直径范围ll111.8013.20151101表 3-7 通用型麻花钻的主要几何参数的推存值(根据 GB6137-85) ()d (mm)2f8.618.0030118124060表 3-8 钻头、扩孔钻和铰刀的磨钝标准及耐用度(1)后刀面最大磨损限度 mm钻头直径 d0(mm)刀具材料加工材料20高速钢铸铁0.50.8(2)单刃加工刀具耐用度 T min刀具直径d0(mm)刀具类型加工材料刀具材料1120钻头(钻孔及扩孔)铸铁、铜合金及合金高速钢60钻头后刀面最大磨损限度为 0.50.8mm 刀具耐用度 T = 60 min.确定进给量查机械加工工艺手册 孟少农 主编,第二卷表 10.4 高速钢钻头钻孔的进给量为 f=0.250.65,根据表 4.13 中可知,进给量取 f=0.60。zmm*rmm.确定切削速度 查机械加工工艺手册 孟少农 主编,表 10.4-17 高速钢钻头在灰铸铁(190HBS)上钻孔的切削速度轴向力,扭矩及功率得,V=12,参考机械加工minm工艺手册 孟少农 主编,表 10.4-10 钻扩铰孔条件改变时切削速度修正系数K=1.0,R =0.85。mvtv V=12=10.32 (3-85. 0minm17)则 = =131 (3-nminr2532.10100018) 查表 4.2-12 可知, 取 n = 150*minr则实际切削速度 = = =11.8v实minm.确定切削时间查机械加工工艺手册 孟少农 主编,表 10.4-43,钻孔时加工机动时间计算公式: T = (3-ifnlllfw119)其中 l = l =5 l =23f2mdRKcotwmm1mm则: t= =9.13s4 4 钻孔专用夹具设计钻孔专用夹具设计4.14.1 问题的指出问题的指出由于生产类型为成批,大批生产,要考虑生产效率,降低劳动强度,保证加工质量,故需设计专用夹具。由于对加工精度要求不是很高,所以在本道工序加工时,主要考虑如何降低降低生产成本和降低劳动强度。本次设计选择设计是针对钻 10 孔,它将用于 Z525 钻床。4.24.2 定位基准的选择定位基准的选择该工序要求中心线与端面(有位置要求,因此可以得出该孔在两个侧面的正中心上,并且还要求其孔为通孔,由于端面经过精铣,精度比较高,因而工序基准为端面A,为了便于加工,选取适当的定位基准,保证其加工要求。夹具设计应首先满足这些要求,在保证较高的生产效率的前提下,还应考虑夹具体制造工艺性和生产经济性。加工过程中夹具的操作应方便,定位夹紧稳定可靠,并且夹具体应具有较好的刚性。据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合,在同一工件的各道工序中,应尽量采用同一定位基准进行加工。拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理,否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理,或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度(特别是位置精度)要求。因此我们应该根据零件图的技术要求,从保证零件的加工精度要求出发,合理选择定位基准。此零件图没有较高的1000dn10002514. 31506 . 05 . 27 . 53518技术要求,也没有较高的平行度和对称度要求,所以我们应考虑如何提高劳动效率,降低劳动强度,提高加工精度。圆台外圆及两端面都已加工好,为了使定位误差减小,选择已加工好的端面作为定位精基准,来设计本道工序的夹具,以已加工好的端面作为定位夹具。4.34.3 夹具方案的设计夹具方案的设计如图所示,为了加工通孔,必须使其完全定位。因此初步的设计方案如下,方案:方案:首先必须明确其加工时应如图所示,这样水平放置,便于钻床加工。那么要使其完全定位,可以采用:一面加固定 V 型块和滑动 V 型块定位,这样既简单又方便。如上图所示,一底面限制的自由度有 3 个,一个固定 V 型块限制两个自由度,一个滑动 V 型块限制限制一个自由度,为使定位可靠,加工稳定,我所设计的定位方案,总共限制了工件的全部 6 个自由度,属于完全定位。在该定位方案中,一个支撑面顶住,限制了 z 轴的移动,z 轴的旋转,y 轴的旋转三个移动自由度。一个固定 V 型块限制了 y 轴的移动,x 轴的移动,一个滑动 V 型块限制了 z 轴的旋转,这样 6 个自由度全部被限制根据上面叙述选择方案。4.4.4.4.切削力和夹紧力计算切削力和夹紧力计算(1)刀具:刀具用高速钢刀具钻头机床: Z525 机床切削力公式: 1.20.7667fPFDfK式中 D=10 0.22/fmm r查表得: 8210.75()736bpK其中:,0.6b0.0048pK 即:955.08()fFN实际所需夹紧力:由参考文献5表得:1 2 12 12KFKW 有:120.7,0.16安全系数 K 可按下式计算有:6543210KKKKKKKK 式中:为各种因素的安全系数,见参考文献5表 可得: 60 KK1211.2 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.01.56K 所以 955.08 1.561489.92()KfWK FN4.54.5 夹紧力的计算夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由FKffN21 其中 f 为夹紧面上的摩擦系数,取25. 021 ff F=+G G 为工件自重zP NffFN4 .355121夹紧螺钉: 公称直径 d=20mm,材料铝合金钢 性能级数为 6.8 级 MPaB1006MPaBs480108螺钉疲劳极限: MPaB19260032. 032. 01极限应力幅:MPakkkma76.511lim许用应力幅: MPaSaaa3 .17lim螺钉的强度校核:螺钉的许用切应力为 ss s=2.54 取s=4 得 MPa120 满足要求 8 . 2242cHdF MPadNc1543 . 12经校核: 满足强度要求,夹具安全可靠, 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧,调节夹紧力调节装置,即可指定可靠的夹紧力4.64.6 定位误差分析定位误差分析(1)定位元件尺寸及公差确定。20夹具的主要定位元件为一平面和 V 型块间隙配合。 (2) 工件的工序基准为孔心,当工件孔径为最大,定位销的孔径为最小时,孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在卧式镗床上加工,所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同,则其定位误差为: Td=Dmax-Dmin 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 V 型块定位误差 :111minD WDd 11221min2min.2DdDdJ WarctgL其中:,10.052Dmm20Dmm,10.011dmm20.023dmm, 1min0mm2min0.034mm且:L=100mm ,得: 0.063D Wmm .0.0032J Wmm 夹紧误差 : cos)(minmaxyyjj其中接触变形位移值: 1()()19.62nHBZyRaZaZkNkRcHBl 查5表 1215 有。 10.004,0.0016,0.412,0.7RazHBKKCn cos0.0028j jymm 磨损造成的加工误差:通常不超过Mjmm005. 0 夹具相对刀具位置误差:取ADmm01. 0误差总和:0.0850.3jwmmmm 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。5 5 零、部件的设计与选用零、部件的设计与选用工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套(其结构如下图所示)以减少更换钻套的辅助时间。.尺寸表dDD1Ht基本基本尺寸尺寸极限极限偏差偏差 F7基基本尺寸本尺寸极限极限偏差偏差 D6013+0.010+0.004611.8471.82.65869-2.63+0.016+0.00633.36+0.016+0.00893.34710458118121656+0.022+0.01010+0.019+0.01013681215101620810+0.028+0.01315181012+0.03418+0.023+0.012221220250.00822121522261518+0.0162630162836182230+0.028+0.01534222635392036铝合金2630+0.041+0.0204246303548+0.033+0.0175225铝合金5635425559424862660.0124850+0.050+0.02570+0.039+0.020743056670.040钻模板选用翻转钻模板,用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。6 6 确定夹具体结构尺寸和总体结构确定夹具体结构尺寸和总体结构夹具体:夹具的定位、引导、夹紧装置装在夹具体上,使其成为一体,并能正确的安装在机床上。夹具体是将夹具上的各种装置和元件连接成一个整体的最大最复杂的基础件。夹具体的形状和尺寸取决于夹具上各种装置的布置以及夹具与机床的连接,而且在零件的加工过程中,夹具还要承受夹紧力、切削力以及由此产生的冲击和振动,因此夹具体必须具有必要的强度和刚度。切削加工过程中产生的切屑有一部分还会落在夹具体上,切屑积聚过多将影响工件的可靠的定位和夹紧,因此设计夹具体时,必须考虑结构应便于排屑。此外,夹具体结构的工艺性、经济性以及操作和装拆的便捷性等,在设计时也应加以考虑。夹具体设计的基本要求(1)应有适当的精度和尺寸稳定性 夹具体上的重要表面,如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表面以及夹具体的安装基面,应有适当的尺寸精度和形状精度,它们之间应有适当的位置精度。 为使夹具体的尺寸保持稳定,铸造夹具体要进行时效处理,焊接和锻造夹具体要进行退火处理。(2)应有足够的强度和刚度 为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变形和振动,夹具体应有足够的壁厚,刚性不足处可适当增设加强筋。(3)应有良好的结构工艺性和使用性夹具体一般外形尺寸较大,结构比较复杂,而且各表面间的相互位置精度要求高,因此应特别注意其结构工艺性,应做到装卸工件方便,夹具维修方便。在满足刚度和强度的前提下,应尽量能减轻重量,缩小体积,力求简单。(4)应便于排除切屑在机械加工过程中,切屑会不断地积聚在夹具体周围,如不及时排除,切削热量的积聚会破坏夹具的定位精度,切屑的抛甩可能缠绕定位元件,也会破坏定位精度,甚至发生安全事故。因此,对于加工过程中切屑产生不多的情况,可适当加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离以增大容屑空间:对于加工过程中切削产生较多的情况,一般应在夹具体上设置排屑槽。(5)在机床上的安装应稳定可靠 夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上的相应表面的接触或配
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