支架加工工艺及夹具设计说明书

1 设计 论文 题 目支架零件的机械加工工艺及夹具设计 所属系部机械工程系所属专业机械设计与制造 所属班级学 号 学生姓名指导教师 起讫日期 2 摘 要 本文是对支架零件加工应用及加工的工艺性分析 主要包括对零件图的分析 毛 坯的选择 零件的装夹 工艺路线的制订 刀具的选择 切削用量的确定 加工工艺 文件的填写 选择正确的加工方法 设计合理的加工工艺过程 此外还对填料箱盖零 件的两道工序的加工设计了专用夹具 机床夹具的种类很多 其中 使用范围最广的通用夹具 规格尺寸多已标准化 并且有专业的工厂进行生产 而广泛用于批量生产 专为某工件加工工序服务的专用 夹具 则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造 本论文夹具设计的主要内容 是设计磨中心孔夹具 关键词 支架 加工工艺 加工方法 工艺文件 夹具 Abstract This paper is on the bracket parts processing application and processing technology and analysis including the parts of the plan the choice of blank the clamping the craft route making tool selection the determination of cutting conditions processing documents Choose the correct processing methods design the reasonable process In addition to the stuffing box cover part two process designing special fixture Machine tool fixture of many kinds among them the most widely used common fixture size specifications have been standardized and a professional production plant While widely used in batch production specially for a workpiece processing services for the fixture it needs each factory according to workpiece machining technology to design and manufacture In this paper fixture design are the main contents of design of fixture for grinding center Key words scaffold processing technology processing method process documentation fixture 目 录 摘 要 2 ABSTRACT 3 目 录 4 1 绪 论 6 2 零件的分析 5 2 1 零件的工艺分析 5 2 2 零件的工艺要求 5 3 工艺规程设计 6 3 1 加工工艺过程 6 3 2 确定各表面加工方案 6 3 2 1 考虑因素 6 3 2 2 加工方案的选择 7 3 3 确定定位基准 7 3 3 1 粗基准的选择 7 3 3 2 精基准选择的原则 8 3 4 工艺路线的拟订 9 3 4 1 工序的合理组合 9 3 4 2 工序的集中与分散 9 3 4 3 加工阶段的划分 10 3 4 4 加工工艺路线方案的比较 11 3 5 零件的偏差 加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 13 3 5 1 毛坯的结构工艺要求 13 3 5 2 零件的偏差计算 13 3 6 确定切削用量及基本工时 机动时间 14 3 7 时间定额计算及生产安排 21 4 钻直径 14 的孔夹具设计 24 4 1 概述 24 4 2 方案设计 24 4 3 定位基准的选择 24 5 4 4 切削力和夹紧力的计算 24 4 5 定位误差分析 25 4 6 导向装置设计 26 4 7 夹具设计及操作说明 26 5 铣直径 54 端面设计 27 5 1 设计要求 27 5 2 夹具设计 27 5 2 1 定位基准的选择 27 5 2 2 切削力及夹紧力的计算 27 5 3 定位误差的分析 28 5 4 夹具设计及操作的简要说明 28 总 结 29 参考文献 30 致谢 31 1 绪 论 机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法 是指导生 产的重要的技术性文件 它直接关系到产品的质量 生产率及其加工产品的经 济效益 生产规模的大小 工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手 段都要通过机械加工工艺来体现 因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的 质量的重要保证的重要依据 在编制工艺时须保证其合理性 科学性 完善性 而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率 改善工人的劳 动强度 降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置 其作用是使工件 相对于机床或刀具有个正确的位置 并在加工过程中保持这个位置不变 它们 的研究对机械工业有着很重要的意义 因此在大批量生产中 常采用专用夹具 而本次对于零件加工工艺及夹具设计的主要任务是 完成零件零件加工工艺规程的制定 完成专用夹具的设计 通过对零件零件的初步分析 了解其零件的主要特点 加工难易程度 主 要加工面和加工粗 精基准 从而制定出零件加工工艺规程 对于专用夹具的 设计 首先分析零件的加工工艺 选取定位基准 然后再根据切销力的大小 批量生产情况来选取夹紧方式 从而设计专用夹具 2 零件的分析 2 1 零件的工艺分析 支架是一个很重要的零件 因为其零件尺寸比较小 结构形状较复杂 但 其加工孔和底面的精度要求较高 此外还有支架端面要求加工 对精度要求也很 高 零件的底面 中心孔 38孔粗糙度要求都是 所以都要求精加工 6 1Ra 其中心孔有同轴度公差要求因为其尺寸精度 几何形状精度和相互位置精度 以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量 进而影响其性能与工作 寿命 因此它们的加工是非常关键和重要的 2 2 零件的工艺要求 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 图 2 1 零件零件图 该加工有七个加工表面 平面加工包括零件底面 底部平面 孔系加工包 括大 小头孔 小孔 以平面为主有 零件底面的粗 精铣加工 其粗糙度要求是 6 2 3 Ra 支架小端面的粗 精铣加工 其粗糙度要求是 2 3 Ra 孔系加工有 38粗 精镗加工 其表面粗糙度为 2 3 Ra 小孔钻铰加工2 3 Ra 零件毛坯的选择铸造 因为生产率很高 所以可以免去每次造型 单边余 量一般在 结构细密 能承受较大的压力 占用生产的面积较小 因其1 3mm 年产量是中批量生产 上面主要是对零件零件的结构 加工精度和主要加工表面进行了分析 选 择了其毛坯的的制造方法为铸造和中批的批量生产方式 从而为工艺规程设计 提供了必要的准备 3 工艺规程设计 3 1 加工工艺过程 由以上分析可知 该零件零件的主要加工表面是平面 孔系 一般来说 保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易 因此 对于零件来说 加 工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度 处理好孔和平面之间的 相互关系以各尺寸精度 由上面的一些技术条件分析得知 零件的尺寸精度 形状精度以及位置关 系精度要求都不是很高 这样对加工要求也就不是很高 3 2 确定各表面加工方案 一个好的结构不但应该达到设计要求 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 要能保证加工的质量 同时使加工的劳 动量最小 设计和工艺是密切相关的 又是相辅相成的 对于我们设计零件的 加工工艺来说 应选择能够满足平面孔系和孔加工精度要求的加工方法及设备 除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外 也要适当考虑经济因素 在满足 精度要求及生产率的条件下 应选择价格较低的机床 3 2 1 考虑因素 要考虑加工表面的精度和表面质量要求 根据各加工表面的技术要求 选择加工方法及分几次加工 根据生产类型选择 在大批量生产中可专用的高效率的设备 在单件小 7 批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法 如 柴油机连杆小头孔的加工 在小批量生产时 采用钻 扩 铰加工方法 而在大批量生产时采用拉削加工 要考虑被加工材料的性质 例如 淬火钢必须采用磨削或电加工 而有 色金属由于磨削时容易堵塞砂轮 一般都采用精细车削 高速精铣等 要考虑工厂或车间的实际情况 同时也应考虑不断改进现有加工方法和 设备 推广新技术 提高工艺水平 此外 还要考虑一些其它因素 如加工表面物理机械性能的特殊要求 工件形状和重量等 选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求来选定最终加工方法 再选择前面各工序的加工方法 如加工某一轴的主要外圆面 要求公差为 IT6 表面粗糙度为 Ra0 63 m 并要求淬硬时 其最终工序选用精度 前面准 备工序可为粗车 半精车 淬火 粗磨 3 2 2 加工方案的选择 由参考文献 3 表 2 1 12 可以确定 平面的加工方案为 粗铣 精 铣 粗糙度为6 3 0 8 一般不淬硬的平面 精铣的粗糙度可79ITIT a R 以较小 由参考文献 3 表 2 1 11 确定 40H7孔的表面粗糙度要求为 6 3 则选择孔的加方案序为 粗镗 精镗 小孔钻铰孔加工方法 因为孔的表面粗糙度的要求 所以我们采用钻 扩 铰的加6 1 Ra 工方法 小头端面的加工方法是 因孔两侧面表面粗糙度的要求较高 为 所以我们采用粗铣 6 1 Ra 精铣 3 3 确定定位基准 3 3 1 粗基准的选择 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 工表面与加工表面间的尺寸 位子符合图纸要求 粗基准选择应当满足以下要求 粗基准的选择应以加工表面为粗基准 目的是为了保证加工面与不加工 面的相互位置关系精度 如果工件上表面上有好几个不需加工的表面 则应选 8 择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准 以求壁厚均匀 外形对称 少装夹等 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准 例如 机床床身导轨面 是其余量要求均匀的重要表面 因而在加工时选择导轨面作为粗基准 加工床 身的底面 再以底面作为精基准加工导轨面 这样就能保证均匀地去掉较少的 余量 使表层保留而细致的组织 以增加耐磨性 应选择加工余量最小的表面作为粗基准 这样可以保证该面有足够的加 工余量 应尽可能选择平整 光洁 面积足够大的表面作为粗基准 以保证定位 准确夹紧可靠 有浇口 冒口 飞边 毛刺的表面不宜选作粗基准 必要时需 经初加工 要从保证孔与孔 孔与平面 平面与平面之间的位置 能保证零件在整个 加工过程中基本上都能用统一的基准定位 从零件零件图分析可知 主要是选 择加工零件底面的装夹定位面为其加工粗基准 3 3 2 精基准选择的原则 基准重合原则 即尽可能选择设计基准作为定位基准 这样可以避免定 位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差 基准统一原则 应尽可能选用统一的定位基准 基准的统一有利于保证 各表面间的位置精度 避免基准转换所带来的误差 并且各工序所采用的夹具 比较统一 从而可减少夹具设计和制造工作 例如 轴类零件常用顶针孔作为 定位基准 车削 磨削都以顶针孔定位 这样不但在一次装夹中能加工大多书 表面 而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度 互为基准的原则 选择精基准时 有时两个被加工面 可以互为基准反 复加工 例如 对淬火后的齿轮磨齿 是以齿面为基准磨内孔 再以孔为基准 磨齿面 这样能保证齿面余量均匀 自为基准原则 有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀 可以选择 加工表面本身为基准 例如 磨削机床导轨面时 是以导轨面找正定位的 此 外 像拉孔在无心磨床上磨外圆等 都是自为基准的例子 此外 还应选择工件上精度高 尺寸较大的表面为精基准 以保证定位稳 固可靠 并考虑工件装夹和加工方便 夹具设计简单等 要从保证孔与孔 孔与平面 平面与平面之间的位置 能保证零件在整个 加工过程中基本上都能用统一的基准定位 从零件零件图分析可知 它的底平 面 适于作精基准使用 但用一个平面和一个孔定位限制工件自由度不够 如 9 果使用典型的一面两孔定位方法 则可以满足整个加工过程中基本上都采用统 一的基准定位的要求 至于两侧面 因为是非加工表面 所以也可以用的44 孔为加工基准 选择精基准的原则时 考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹 准 3 4 工艺路线的拟订 对于中批量生产的零件 一般总是首先加工出统一的基准 零件的加工的 第一个工序也就是加工统一的基准 具体安排是先以孔和面定位粗 精加工零 件底面底部平面 后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则 3 4 1 工序的合理组合 确定加工方法以后 就按生产类型 零件的结构特点 技术要求和机床设 备等具体生产条件确定工艺过程的工序数 确定工序数的基本原则 工序分散原则 工序内容简单 有利选择最合理的切削用量 便于采用通用设备 简单的 机床工艺装备 生产准备工作量少 产品更换容易 对工人的技术要求水平不 高 但需要设备和工人数量多 生产面积大 工艺路线长 生产管理复杂 工序集中原则 工序数目少 工件装 夹次数少 缩短了工艺路线 相应减少了操作工人 数和生产面积 也简化了生产管理 在一次装夹中同时加工数个表面易于保证 这些表面间的相互位置精度 使用设备少 大量生产可采用高效率的专用机床 以提高生产率 但采用复杂的专用设备和工艺装备 使成本增高 调整维修费 事 生产准备工作量大 一般情况下 单件小批生产中 为简化生产管理 多将工序适当集中 但 由于不采用专用设备 工序集中程序受到限制 结构简单的专用机床和工夹具 组织流水线生产 加工工序完成以后 将工件清洗干净 清洗是在的含 0 4 1 1 8090 c 苏打及 0 25 0 5 亚硝酸钠溶液中进行的 清洗后用压缩空气吹干净 保证 零件内部杂质 铁屑 毛刺 砂粒等的残留量不大于 mg200 3 4 2 工序的集中与分散 制订工艺路线时 应考虑工序的数目 采用工序集中或工序分散是其两个 不同的原则 所谓工序集中 就是以较少的工序完成零件的加工 反之为工序 分散 工序集中的特点 10 工序数目少 工件装夹次数少 缩短了工艺路线 相应减少了操作工人数 和生产面积 也简化了生产管理 在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这 些表面间的相互位置精度 使用设备少 大量生产可采用高效率的专用机床 以提高生产率 但采用复杂的专用设备和工艺装备 使成本增高 调整维修费 事 生产准备工作量大 工序分散的特点 工序内容简单 有利选择最合理的切削用量 便于采用通用设备 简单的 机床工艺装备 生产准备工作量少 产品更换容易 对工人的技术水平要求不 高 但需要设备和工人数量多 生产面积大 工艺路线长 生产管理复杂 工序集中与工序分散各有特点 必须根据生产类型 加工要求和工厂的具 体情况进行综合分析决定采用那一种原则 一般情况下 单件小批生产中 为简化生产管理 多将工序适当集中 但 由于不采用专用设备 工序集中程序受到限制 结构简单的专用机床和工夹具 组织流水线生产 由于近代计算机控制机床及加工中心的出现 使得工序集中的优点更为突 出 即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量 从而可取的良好的经济效果 3 4 3 加工阶段的划分 零件的加工质量要求较高时 常把整个加工过程划分为几个阶段 粗加工阶段 粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属 为以后的精加工创造较好的条 件 并为半精加工 精加工提供定位基准 粗加工时能及早发现毛坯的缺陷 予以报废或修补 以免浪费工时 粗加工可采用功率大 刚性好 精度低的机床 选用大的切前用量 以提 高生产率 粗加工时 切削力大 切削热量多 所需夹紧力大 使得工件产生 的内应力和变形大 所以加工精度低 粗糙度值大 一般粗加工的公差等级为 IT11 IT12 粗糙度为 Ra80 100 m 半精加工阶段 半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备 保证合适的加工余量 半精加工的公差等级为 IT9 IT10 表面粗糙度为 Ra10 1 25 m 精加工阶段 精加工阶段切除剩余的少量加工余量 主要目的是保证零件的形状位置几精 度 尺寸精度及表面粗糙度 使各主要表面达到图纸要求 另外精加工工序安排在 11 最后 可防止或减少工件精加工表面损伤 精加工应采用高精度的机床小的切前用量 工序变形小 有利于提高加工 精度 精加工的加工精度一般为 IT6 IT7 表面粗糙度为Ra10 1 25 m 此外 加工阶段划分后 还便于合理的安排热处理工序 由于热处理性质 的不同 有的需安排于粗加工之前 有的需插入粗精加工之间 但须指出加工阶段的划分并不是绝对的 在实际生活中 对于刚性好 精 度要求不高或批量小的工件 以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶 段 在满足加工质量要求的前提下 通常只分为粗 精加工两个阶段 甚至不 把粗精加工分开 必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的 不能以某一表 面的加工或某一工序的性质区分 例如工序的定位精基准面 在粗加工阶段就 要加工的很准确 而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工 3 4 4 加工工艺路线方案的比较 在保证零件尺寸公差 形位公差及表面粗糙度等技术条件下 成批量生产 可以考虑采用专用机床 以便提高生产率 但同时考虑到经济效果 降低生产 成本 拟订三个加工工艺路线方案 方案一 1 铸造 2 时效处理 3 粗镗 38 孔 4 精镗 38 孔 5 车 46 端面 6 车 34 端面 7 铣削 54 左端面 8 铣削 54 右端面 9 铣削左凸台 10 铣削右凸台 11 铣削支架小端顶部凸台 12 钻支架小端顶部孔 6 13 钻沉头孔 14 钻 14 孔 15 倒角 14 孔 16 终检 17 清洗入库 方案二 1 铸造 12 2 时效处理 3 车 46 端面 4 车 34 端面 5 铣削 54 左端面 6 铣削 54 右端面 7 铣削左凸台 8 铣削右凸台 9 铣削支架小端顶部凸台 10 粗镗 38 孔 11 精镗 38 孔 12 钻支架小端顶部孔 6 13 钻沉头孔 14 钻 14 孔 15 倒角 14 孔 16 终检 17 清洗入库 加工工艺路线方案的论证 从前两步工序可以看出 方案把粗 精加工都安排在一个工序中 以便装夹 安装工件 再看后面的镗孔 铣孔工序 方案 把粗 精加工分在两个不同的工序 中 而方案 都在一个工序中 这样不但有利于工件的安装 且在设计专用夹 具时也可以减少工件的安装次数 方案二与方案三区别在于先镗孔后再钻各凸台面小孔 这样钻孔后导致孔 内的粗糙度受到影响 方案 2 中其工序较为集中 如粗 精加工都安排在一个工序中 以便装夹 安装工件 由以上分析 方案 为合理 经济的加工工艺路线方案 具体的工艺过程 如下表 1 铸造 2 时效处理 3 车 46 端面 4 车 34 端面 5 铣削 54 左端面 6 铣削 54 右端面 13 7 铣削左凸台 8 铣削右凸台 9 铣削支架小端顶部凸台 10 粗镗 38 孔 11 精镗 38 孔 12 钻支架小端顶部孔 6 13 钻沉头孔 14 钻 14 孔 15 倒角 14 孔 16 终检 17 清洗入库 3 5 零件的偏差 加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 零件的锻造采用的是 HT200 铸造制造 其材料是 HT200 生产类型为中批 量生产 采用铸造毛坯 3 5 1 毛坯的结构工艺要求 零件为锻造件 对毛坯的结构工艺性有一定要求 由于铸造件尺寸精度较高和表面粗糙度值低 因此零件上只有与其它机 件配合的表面才需要进行机械加工 其表面均应设计为非加工表面 为了使金属容易充满模膛和减少工序 铸造件外形应力求简单 平直的 对称 尽量避免铸造件截面间差别过大 或具有薄壁 高筋 高台等结构 铸造件的结构中应避免深孔或多孔结构 铸造件的整体结构应力求简单 工艺基准以设计基准相一致 便于装夹 加工和检查 结构要素统一 尽量使用普通设备和标准刀具进行加工 在确定毛坯时 要考虑经济性 虽然毛坯的形状尺寸与零件接近 可以减 少加工余量 提高材料的利用率 降低加工成本 但这样可能导致毛坯制造困 难 需要采用昂贵的毛坯制造设备 增加毛坯的制造成本 因此 毛坯的种类 形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能 在毛 坯的种类 形状及尺寸确定后 必要时可据此绘出毛坯图 3 5 2 零件的偏差计算 零件底平面和底部平面的偏差及加工余量计算 底平面加工余量的计算 根据工序要求 其加工分粗 精铣加工 各工步 14 余量如下 粗铣 由参考文献 4 表 11 19 其余量值规定为 2 3mm 现取 3mm 查 3 可 知其粗铣时精度等级为 IT12 粗铣平面时厚度偏差取0 21mm 精铣 由参考文献 3 表 2 3 59 其余量值规定为 1 0mm 参照参考文献 3 表 3 2 3 25 2 3 13 和参考文献 15 表 1 8 可以 查得 钻孔的精度等级 表面粗糙度 尺寸偏差是 12 IT12 5Raum mm21 0 扩孔的精度等级 表面粗糙度 尺寸偏差是 10 IT3 2Raum mm084 0 铰孔的精度等级 表面粗糙度 尺寸偏差是 8IT 1 6Raum 0 043mm 孔 40H7 粗镗孔的精度等级 表面粗糙度 尺寸偏差是13IT 12 5Raum 0 39mm 精镗孔的精度等级 表面粗糙度 尺寸偏差是8IT umRa6 1 0 039mm 根据工序要求 小头孔加工分为钻 扩 铰三个工序 而大头孔加工分为 粗镗 精镗二个工序完成 各工序余量如下 钻孔 22 参照参考文献 3 表 2 3 47 表 2 3 48 确定工序尺寸及加工余量为 加工该孔的工艺是 钻 扩 铰 3 6 确定切削用量及基本工时 机动时间 工序 1 车 46 端面 机床 车床 CA6140 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 C620 1 机床的中心高为 200 表 1 30 故选刀杆尺寸 刀mmHB mmmm2516 片厚度为 选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面 前角 后角 mm5 4 0 V 0 12 0 主偏角 副偏角 刃倾角 刀尖圆弧半径 0 6 v K 0 90 v K 0 10s 0 0 s rmm8 0 确定切削深度 p a 由于单边余量为 可在一次走刀内完成 故mm5 3 p a 2 69 5 76 mm75 3 1 确定进给量f 15 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 mm16mm25 p amm4 100 进给量 0 5 1 0frmm 按 C620 1 机床进给量 表 4 2 9 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 1 30 C620 1 机床进给机构允许进给力 3530 max FN 根据表 1 21 当强度在 174 207时 HBS p amm4 f75 0 rmm r K 时 径向进给力 950 0 45 R FN 切削时的修正系数为 1 0 1 0 1 17 表 1 29 2 故实际 f F roFf K sFf K krFf K 进给力为 950 1111 5 3 2 f F17 1 N 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 车刀寿mm5 1 命 Tmin60 确定切削速度 0 V 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 200 2196YG 的铸件 切削速度 HBS p amm4 frmm75 0 Vmin63m 切削速度的修正系数为 1 0 0 92 0 8 1 0 1 0 见表 tv K mv K sv K Tv K Kv K 1 28 故 t V v K 63 3 0 V 0 10 184 0 92 0 0 10 1 3 min48m 120 3 n D Vc 1000 127 481000 minr 4 根据 C620 1 车床说明书选择 125 0 nminr 这时实际切削速度为 c V 16 3 c V 1000 c Dn 1000 125127 min50m 5 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 160245 p amm3 f 切削速度时 rmm75 0 min50mV C PKW7 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 krPc k Pcr K 0 1 7 1 2 3 C P73 0 KW 6 根据表 1 30 当 时 机床主轴允许功率为 故nmin125r E PKW9 5 C P E P 所选切削用量可在 C620 1 机床上进行 最后决定的切削用量为 3 75 p ammfrmm7 0nmin125rsr08 2 Vmin50m 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 7 nf l t 式中 mm127Lly l 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 mm1L 1271mm128 3 m t 7 0125 128 min46 1 8 工序 2 车 34 端面 车 34 端面 粗糙度值为 尺寸保持m 3 6mm12 本工序仍为粗车 已知条件与工序相同 车端面及倒角 可采用工序 相同的可转位 车刀 采用工序 确定切削用量的方法 得本工序的切削用量及基本时间如下 17 a 2 5 f 0 65 n 3 8 v 50 4 T 56 p mmrmmsrminm i s 工序 4 铣削 54 左端面 机床 铣床X62W 刀具 硬质合金端铣刀 YG8 硬质合金立铣刀 YT15 1 粗铣两侧面 铣刀直径 齿数mmdw320 12 Z 铣削深度 p ammap3 每齿进给量 根据 机械加工工艺手册 表 2 4 73 取 f aZmmaf 25 0 铣削速度 参照 机械加工工艺手册 表 2 4 81 取VsmV 3 机床主轴转速 取nmin 179 32014 3 60310001000 0 r d V n min 150rn 实际铣削速度 V sm nd V 51 2 601000 15032014 3 1000 0 进给量 f VsmmZnaV ff 5 760 1501225 0 工作台每分进给量 m fmin 450 5 7mmsmmVf fm 根据 机械加工工艺手册 表 2 4 81 amma192 被切削层长度 由毛坯尺寸可知lmml140 刀具切入长度 1 lmmaDDl34 3 1 5 0 22 1 刀具切出长度 取 2 lmml2 2 走刀次数为 1 机动时间 1j tmin39 0 450 234140 21 1 m j f lll t 2 粗铣凸台 铣刀直径 齿数mmdw50 6 Z 铣削深度 p ammap3 每齿进给量 根据 机械加工工艺手册 表 2 4 77 取 f aZmmaf 22 0 铣削速度 参照 机械加工工艺手册 表 2 4 88 取VsmV 33 0 18 机床主轴转速 取nmin 126 5014 3 6033 0 10001000 0 r d V n min 150rn 实际铣削速度 V sm nd V 39 0 601000 1505014 3 1000 0 进给量 f VsmmZnaV ff 360 15062 0 工作台每分进给量 m fmin 180 3mmsmmVf fm 走刀次数为 1 机动时间 其中 2j tmin46 0 180 2614 3 0 2 m j f D t mmD26 0 因为 12jj tt 本工序机动时间 j tmin46 0 2 jj tt 工序 5 粗镗 半精镗 38 孔机床 镗床 T68 刀具 高速钢刀具VCW r418 1 粗镗孔mm38 切削深度 p ammap2 进给量 根据 机械加工工艺手册 表 2 4 66 刀杆伸出长度取 fmm200 切削深度为 因此确定进给量mm2rmmf 6 0 切削速度 参照 机械加工工艺手册 表 2 4 66 取V min 15 25 0 msmV 机床主轴转速 取nmin 5 60 7914 3 1510001000 0 r d V n min 60rn 实际切削速度 V sm nd V 25 0 601000 607914 3 1000 0 工作台每分钟进给量 m fmin 36606 0mmfnfm 被切削层长度 lmml19 刀具切入长度 1 lmm tgtgk a l r p 4 52 30 2 3 2 1 19 刀具切出长度 取 2 lmml5 3 2 mml4 2 行程次数 i1 i 机动时间 1j tmin79 0 1 36 44 519 21 1 m j f lll t 工序 11 钻小端顶部孔 6 沉头孔 机床 台式钻床 Z525 刀具 根据参照参考文献 3 表 4 3 9 选硬质合金锥柄麻花钻头 切削深度 p ammap3 根据参考文献 3 表查得 进给量 切削速度394 2 0 22 fmm r smV 36 0 机床主轴转速 n min 1147 614 3 6036 010001000 r d V n 按照参考文献 3 表 3 1 31 取 1600 minnr 实际切削速度 v 3 14 6 1600 0 50 10001000 60 Dn vm s 切削工时 被切削层长度 l30lmm 刀具切入长度 1 l 1 6 1 2 12024 22 r D lctgkctgmm 刀具切出长度 取 2 lmml4 1 2 mml3 2 加工基本时间 j t 12 3043 0 11min 0 22 1600 j Lll t f n 工序 12 钻 扩 铰孔 14 机床 立式钻床 Z525 刀具 根据参照参考文献 3 表 4 3 9 选高速钢锥柄麻花钻头 钻孔 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 20 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 刀具 根据参照参考文献 3 表 4 3 31 选择硬质合金锥柄麻花扩孔钻头 片型号 E403 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 21 铰孔14 刀具 根据参照参考文献 3 表 4 3 54 选择硬质合金锥柄机用铰刀 切削深度 且 p a0 15 p amm 20Dmm 进给量 根据参考文献 3 表 2 4 58 取frmmf 0 2 0 1 rmmf 0 2 切削速度 参照参考文献 3 表 2 4 60 取 VsmV 32 0 机床主轴转速 n 10001000 0 32 60 305 73 min 3 14 20 V nr D 按照参考文献 3 表 3 1 31 取315 minnr 实际切削速度 v 3 14 20 600 0 63 10001000 60 Dn vm s 切削工时 被切削层长度 l42lmm 刀具切入长度 1 l 0 1 20 19 7 1 2 12022 09 22 r Dd lctgkctgmm 刀具切出长度 取 2 lmml4 1 2 mml3 2 走刀次数为 1 机动时间 3j t 3 422 093 0 07min 2 315 j L t nf 该工序的加工机动时间的总和是 j t0 250 160 070 48min j t 3 7 时间定额计算及生产安排 根据设计任务要求 该零件的年产量为 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 22 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 1141 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 铰孔209H 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 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 11775 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 精镗孔 粗镗孔 机动时间 43 7 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 3381 0 f t 根据参考文献 3 表 2 5 39 k 83 14 k 23 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 43 9 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 3381 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 钻各小孔 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 11775 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 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 24 4 钻直径 14 的孔夹具设计 4 1 概述 在机床对零件进行机械加工时 为保证工件加工精度 首先要保证工件在机床上 占有正确的位置 然后通过夹紧机构使工件正确位置固定不动 这一任务就是由夹具 来完成 对于单件 小批生产 应尽量使用通用夹具 这样可以降低工件的生产成本 但由 于通用夹具适用各种工件的装夹 所以夹紧时往比较费时间 并且操作复杂 生产效率 低 本零件属于大量生产 零件外形也不适于使用通用夹具 为了保证工件精度 提高生 产效率 设计专用夹具就显得非常必要 4 2 方案设计 方案设计是夹具设计的第一步 也是夹具设计关键的一步 方案设计的好 坏将直接 影响工件的加工精度 加工效率 稍不注意就会造成不能满足工件加工要求 或加工精度 不能达到设计要求 因此必须慎重考虑 设计方案的拟定必须遵循下列原则 1 定位装置要确保工件定位准确和可靠 符合六位定位原理 2 夹具的定位精度能满足工件精度的要求 3 夹具结构尽量简单 操纵力小而夹紧可靠 力争造价低 4 3 定位基准的选择 我们采用已经加工好的孔及其端面作为定位基准 孔和端面共限制 5 个自由度 这样还有 一个旋转的自由度没有限制 为了保证空间工件定位准确 我们需要限制 6 个自由度 因此 我们采用一挡销来限制旋转方向的自由度 这样空间 6 个自由度就限制完了 4 4 切削力和夹紧力的计算 由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工 钻削力 由 切削手册 得 钻削力 式 5 2 6 08 0 26HBDfF 钻削力矩 式 5 3 6 0 8 09 1 10HBfDT 25 式中 maxmaxmin 11 187187 149174 33 HBHBHBHB 代入公式 5 2 和 5 3 得 1 0 20fmm r 69 1980NFf 0069 0 mNM 本道工序加工工艺孔时 夹紧力方向与钻削力方向相同 因此进行夹紧力计算无 太大意义 只需定位夹紧部件的销钉强度 刚度适当即能满足加工要求 这样能较容易 较稳定地保证加工精度 用夹具装夹工件时 工件相对与刀具的位置 由夹具保证 基本不受工人技术水平的影响 因而能较容易 教稳定地保证工件的加 工精度 能提高劳动生产率 减轻工人的劳动强度 采用夹具后 工件不需划线找正 装夹方便迅速 显著地减少了辅助时间 提高了劳动生产率 夹紧力的计算 因采用的是手动夹具故夹紧力无须计算 4 5 定位误差分析 1 定位元件尺寸及公差确定 夹具的主要定位元件为一平面和两 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 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 本夹具是用来在铣床上 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 本工序采用一平面 两 V 型块定位 工件始终靠近两 V 型块的一面 而定位销 的会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力 因此 工件不在在定 位销正上方 进而使加工位置有一定转角误差 但是 由于加工是自由公差 故应当能满足定位要求 由资料 10 机床夹具设计手册 可得 定位误差 定位尺寸公差 在加工尺寸方向上的投影 这里的方向mm2 0 与加工方向一致 即 故mm WD 2 0 夹紧安装误差 对工序尺寸的影响均小 即 0 jj 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 钻套孔之间的距离公差 按工件相应尺寸公差的五分 26 之一取 即mm AD 06 0 误差总和 mmmm wj 5 0265 0 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 4 6 导向装置设计 因为我们所加工的孔是螺纹孔 因此我们需要先钻螺纹底孔 然后攻丝 且我们 是批量生产 因此用固定和可换钻套难以满足要求 为了能很好的提高生产效率 我 们采用快换钻套 当我们加工完螺纹底孔后 通过压紧螺钉迅速取出钻套 然后开始 攻丝 查机床夹具设计手册知 快换钻套的结构和具体尺寸如下 4 7 夹具设计及操作说明 如前所述 在设计夹具时 为提高生产率 首先想到是怎么样方便的安装和拆卸 本道工序就是采用了星形压紧的方式 由于本夹具是对工件进行钻削加工面 因此工 件的主要受力是钻削力 因为钻削力是向下的 我们采用的是铰链压板压紧 压紧力 也是向下的 钻削力和压紧力方向相同 27 28 5 铣直径 54 端面设计 为了提高劳动生产 保证加工质量 降低劳动强度 需要设计专用夹具 下面即为铣床夹具 铣直径 54 端面的专用夹具 本夹具将用于X52K立式铣床 5 1 设计要求 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 5 2 夹具设计 5 2 1 定位基准的选择 为了提高加工效率及方便加工 决定材料使用高速钢 用于对进行加工 准备采用手动 夹紧 5 2 2 切削力及夹紧力的计算 刀具 铣刀 D 30 面铣刀 则轴向力 见 工艺师手册 表 28 4 F Cdfk 3 1 F 0 F z F y F 式中 C 420 Z 1 0 y 0 8 f 0 35 FFF k F 07 1 190 200 190 3 1 F n HB F 420 212307 1 35 0 5 13 8 00 1 N 转矩 T C dfk T 0 T Z T y