齿轮泵体工艺设计和夹具设计说明书.doc

齿轮泵体机械加工工艺及3套工装夹具设计【镗大连孔+钻2杠孔+铣45端面】【14张CAD图纸+PDF图】

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齿轮泵体机械加工工艺及3套工装夹具设计镗大连孔钻2杠孔铣45端面14张CAD图纸PDF图.zip
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内容简介:
1. 用一面双孔定位2. 钻和镗要用钻套,钻模板,镗模板,镗套3. 定位已加工了的面用支持板定位4. 图要刨的地方要刨出来5. 压紧要可靠6. V型块要按标准来设计7. 钻磨板要用定位销和链接螺栓(镗模板一样)8. 支座上要有安装凸台机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 齿轮油泵泵体零件名称齿轮油泵泵体共13页第 1 页车间工段工序号材料牌号机加工二30HT200毛坯种类毛坯外形每毛坯制件每台件数铸造11设备名称设备型号设备牌号同时加工件铣床X52K1夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速/r/min切削速度/m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数公步工时机动辅助1粗铣左端面硬质合金端铣刀,专用夹具,游标卡尺5002.670.2310.1123机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 齿轮油泵泵体零件名称齿轮油泵泵体共13页第 2 页车间工段工序号材料牌号机加工二40HT200毛坯种类毛坯外形每毛坯制件每台件数铸造11设备名称设备型号设备牌号同时加工件铣床X52K1夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速/r/min切削速度/m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数公步工时机动辅助1粗铣底面专用夹具,硬质合金面铣刀,游标卡尺1000.330.0330.310. 22机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 齿轮油泵泵体零件名称齿轮油泵泵体共13页第 3 页车间工段工序号材料牌号机加工二50HT200毛坯种类毛坯外形每毛坯制件每台件数铸造11设备名称设备型号设备牌号同时加工件铣床X52K1夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速/r/min切削速度/m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数公步工时机动辅助1粗铣45端面专用夹具,硬质合金面铣刀,游标卡尺2000.320.80.110.17机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 齿轮油泵泵体零件名称齿轮油泵泵体共13页第 4 页车间工段工序号材料牌号机加工二60HT200毛坯种类毛坯外形每毛坯制件每台件数铸造11设备名称设备型号设备牌号同时加工件铣床X52K1夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速/r/min切削速度/m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数公步工时机动辅助1精铣左端面专用夹具,硬质合金面铣刀,游标卡尺4001.270.5310.723机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 齿轮油泵泵体零件名称齿轮油泵泵体共13页第 5 页车间工段工序号材料牌号机加工二70HT200毛坯种类毛坯外形每毛坯制件每台件数铸造11设备名称设备型号设备牌号同时加工件铣床X52K1夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速/r/min切削速度/m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数公步工时机动辅助1精铣底面专用夹具,硬质合金面铣刀,游标卡尺1500.490.015210.452机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 齿轮油泵泵体零件名称齿轮油泵泵体共13页第 6 页车间工段工序号材料牌号机加工二80HT200毛坯种类毛坯外形每毛坯制件每台件数铸造11设备名称设备型号设备牌号同时加工件铣床X52K1夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速/r/min切削速度/m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数公步工时机动辅助1精铣45端面专用夹具,硬质合金面铣刀,游标卡尺7500.20.1110.22机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 齿轮油泵泵体零件名称齿轮油泵泵体共13页第 7 页车间工段工序号材料牌号机加工二90HT200毛坯种类毛坯外形每毛坯制件每台件数铸造11设备名称设备型号设备牌号同时加工件钻床Z5251夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速/r/min切削速度/m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数公步工时机动辅助1钻铰2-11孔钻头,铰刀,专用夹具8002.720.3310.38机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 齿轮油泵泵体零件名称齿轮油泵泵体共13页第 8 页车间工段工序号材料牌号机加工二100HT200毛坯种类毛坯外形每毛坯制件每台件数铸造11设备名称设备型号设备牌号同时加工件镗床T681夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速/r/min切削速度/m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数公步工时机动辅助1粗镗、精镗3-48mm内孔镗刀、顶尖,鸡心夹,游标卡尺10000.20.2110.38机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 齿轮油泵泵体零件名称齿轮油泵泵体共13页第9页车间工段工序号材料牌号机加工二110HT200毛坯种类毛坯外形每毛坯制件每台件数铸造11设备名称设备型号设备牌号同时加工件钻床Z5251夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速/r/min切削速度/m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数公步工时机动辅助1钻铰2-18孔钻头,铰刀,专用夹具10000.20.2110.38机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 齿轮油泵泵体零件名称齿轮油泵泵体共13页第 10 页车间工段工序号材料牌号机加工二120HT200毛坯种类毛坯外形每毛坯制件每台件数铸造11设备名称设备型号设备牌号同时加工件钻床Z5251夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速/r/min切削速度/m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数公步工时机动辅助1钻孔攻丝M30X2-7H钻头,丝锥,专用夹具10000.20.2110.38机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 齿轮油泵泵体零件名称齿轮油泵泵体共13页第 11 页车间工段工序号材料牌号机加工二130HT200毛坯种类毛坯外形每毛坯制件每台件数铸造11设备名称设备型号设备牌号同时加工件钻床Z5251夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速/r/min切削速度/m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数公步工时机动辅助1钻孔攻丝侧面Rc1/2螺纹孔麻花钻,丝锥,游标卡尺10000.20.2110.38机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 齿轮油泵泵体零件名称齿轮油泵泵体共13页第 12页车间工段工序号材料牌号机加工二140HT200毛坯种类毛坯外形每毛坯制件每台件数铸造11设备名称设备型号设备牌号同时加工件钻床Z5251夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速/r/min切削速度/m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数公步工时机动辅助1钻孔攻丝4-M8螺纹孔钻头,丝锥,专用夹具10000.20.2110.38机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 齿轮油泵泵体零件名称齿轮油泵泵体共13页第 13 页车间工段工序号材料牌号机加工二150HT200毛坯种类毛坯外形每毛坯制件每台件数铸造11设备名称设备型号设备牌号同时加工件钻床Z5251夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速/r/min切削速度/m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数公步工时机动辅助1钻铰2-5.5孔钻头,铰刀,专用夹具5002.670.2310.1123机械加工工艺过程卡片产品代号零件图号零件名称01变变齿轮油泵泵体材料HT200供应状态毛坯种类毛坯重量(kg)每一毛坯可制零件数零件重量(kg)成批中量铸造1部门工序号工序名称设备主要工艺装备名称及规格名称型号夹具刀具量具辅具10铸造毛坯20时效处理,去应力30粗铣左端面铣床X52K专用夹具铣刀,游标卡尺游标卡尺40粗铣底面铣床X52K专用夹具铣刀,游标卡尺游标卡尺50粗铣45端面铣床X52K专用夹具铣刀,游标卡尺游标卡尺60精铣左端面铣床X52K专用夹具铣刀,游标卡尺游标卡尺70精铣底面铣床X52K专用夹具铣刀,游标卡尺游标卡尺80精铣45端面铣床X52K专用夹具铣刀,游标卡尺游标卡尺90钻铰2-11孔钻床Z525专用夹具钻头,铰刀,专用夹具游标卡尺100粗镗、精镗3-48mm内孔镗床T68专用夹具镗刀、顶尖,鸡心夹,游标卡尺游标卡尺110钻铰2-18孔钻床Z525专用夹具钻头,铰刀,专用夹具游标卡尺120钻孔攻丝M30X2-7H钻床Z525专用夹具钻头,丝锥,专用夹具游标卡尺130钻孔攻丝侧面Rc1/2螺纹孔钻床Z525专用夹具钻头,丝锥,专用夹具游标卡尺140钻孔攻丝4-M8螺纹孔钻床Z525专用夹具钻头,丝锥,专用夹具游标卡尺150钻铰2-5.5孔钻床Z525专用夹具钻头,铰刀,专用夹具游标卡尺160去毛刺170清洗检验油封、入库设计共1页校核第1页标记处数文件号签字日期标记处数文件号签字日期毕业设计课 题:齿轮泵体工艺设计和夹具设计专 题:专 业: 机械制造及自动化学 生 姓 名: 班 级: 学 号:指 导 教 师:完 成 时 间: 摘 要本设计是基于齿轮泵体零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。齿轮泵体零件的主要加工表面是端面及孔系。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,本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。夹具选用专用夹具,夹紧方式多选用手动夹紧,夹紧可靠,机构可以不必自锁。因此生产效率较高。适用于大批量、流水线上加工。能够满足设计要求。关键词:齿轮泵体类零件;工艺;夹具;ABSTRACTThe design is based on the body parts of the processing order of the processes and some special fixture design. Body parts of the main plane of the surface and pore system. In general, the plane guarantee processing precision than that of holes machining precision easy. Therefore, this design follows the surface after the first hole principle. Plane with holes and the processing clearly divided into roughing and finishing stages of holes to ensure machining accuracy. Datum selection box input shaft and the output shaft of the supporting hole as a rough benchmark, with top with two holes as a precision technology reference. Main processes arrangements to support holes for positioning and processing the top plane, and then the top plane and the supporting hole location hole processing technology. In addition to the follow-up processes individual processes are made of the top plane and technological hole location hole and plane processing. Supported hole processing using the method of coordinate boring. The whole process of processing machine combinations were selected. Selection of special fixture fixture, clamping means more choice of pneumatic clamping, clamping reliable, institutions can not be locked, so the production efficiency is high, suitable for large batch, line processing, can meet the design requirements.Key words: parts; fixture;V目 录摘 要IIABSTRACTIII第1章 绪论11.1 机械加工工艺概述11.2机械加工工艺流程11.3夹具概述21.4机床夹具的功能31.5机床夹具的发展趋势31.5.1机床夹具的现状31.5.2现代机床夹具的发展方向4第2章 加工工艺规程设计62.1 零件的分析62.1.1 零件的作用62.1.2 零件的工艺分析62.2 齿轮泵体加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施72.2.1 孔和平面的加工顺序72.2.2加工方案选择72.3 齿轮泵体加工定位基准的选择82.3.1 粗基准的选择82.3.2 精基准的选择82.4 齿轮泵体加工主要工序安排82.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定112.6选择加工设备及刀、量具112.7确定切削用量及基本工时(机动时间)12第3章 铣45端面夹具设计213.1 研究原始质料213.2 定位、夹紧方案的选择223.3 切削力及夹紧力的计算223.4 误差分析与计算233. 5 定向键与对刀装置设计243.6 确定夹具体结构和总体结构263.7夹具设计及操作的简要说明27第4章 镗48孔夹具设计284.1 研究原始质料284.2 定位、夹紧方案的选择284.3 切削力及夹紧力的计算284.4 误差分析与计算304.5 定位销选用314.6 夹具设计及操作的简要说明31第5章 钻2-18孔夹具设计325.1 夹具的夹紧装置和定位装置325.2 夹具的导向335.3 钻孔与工件之间的切屑间隙345.4 钻模板345.5 切削力及夹紧力的计算355.6 误差分析与计算365.7 钻套、衬套、钻模板设计与选用365.8 确定夹具体结构和总体结构385.9 夹具设计及操作的简要说明39结 论40参考文献41致谢43第1章 绪论1.1 机械加工工艺概述机械加工工艺是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全过程,加工工艺是工人进行加工的一个依据。机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤,采用机械加工的方法,直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等,使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。比如一个普通零件的加工工艺流程是粗加工-精加工-装配-检验-包装,就是个加工的笼统的流程。 机械加工工艺就是在流程的基础上,改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等,使其成为成品 或半成品,是每个步骤,每个流程的详细说明,比如,上面说的,粗加工可能包括毛坯制造,打磨等等,精加工可能分为车,钳工,铣床,等等,每个步骤就要有详 细的数据了,比如粗糙度要达到多少,公差要达到多少。 技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情况,确定采用的工艺过程,并将有关内容写成工艺文件,这种文件就称工艺规程。这个就比较有针对性了。每个厂都可能不太一样,因为实际情况都不一样。 总的来说,工艺流程是纲领,加工工艺是每个步骤的详细参数,工艺规程是某个厂根据实际情况编写的特定的加工工艺。1.2机械加工工艺流程机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一,它是在具体的生产条件下,把较为合理的工艺过程和操作方法,按照规定的形式书写 成工艺文件,经审批后用来指导生产。机械加工工艺规程一般包括以下内容:工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及 检验方法、切削用量、时间定额等。 制订工艺规程的步骤 1) 计算年生产纲领,确定生产类型。 2) 分析零件图及产品装配图,对零件进行工艺分析。 3) 选择毛坯。 4) 拟订工艺路线。 5) 确定各工序的加工余量,计算工序尺寸及公差。 6) 确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。 7) 确定切削用量及工时定额。 8) 确定各主要工序的技术要求及检验方法。 9) 填写工艺文件。 在制订工艺规程的过程中,往往要对前面已初步确定的内容进行调整,以提高经济效益。在执行工艺规程过程中,可能会出现前所未料的情况,如生产条件的变化,新技术、新工艺的引进,新材料、先进设备的应用等,都要求及时对工艺规程进行修订和完善。1.3夹具概述夹具是一种装夹工件的工艺装备,它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中,机床夹具是一种不可缺少的工艺装备,它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等,帮机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工作。随着科学技术的发展,各种新材料、新工艺和新技术不断涌现,机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现,已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴,可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世,提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展,极大地推动了机械加工工艺的进步,使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。“工欲善其事,必先利其器。”工具是人类文明进步的标志。自20世纪末期以来,现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具(含夹具、刀具、量具与辅具等)在不断的革新中,其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此,无论在传统制造还是现代制造系统中,夹具都是重要的工艺装备。1.4机床夹具的功能在机床上用夹具装夹工件时,其主要功能是使工件定位和夹紧。1机床夹具的主要功能机床夹具的主要功能是装工件,使工件在夹具中定位和夹紧。(1)定位 确定工件在夹具中占有正确位置的过程。定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件面接触或配合实现的。正确的定位可以保证工件加工的尺寸和位置精度要求。(2)夹紧 工件定位后将其固定,使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。由于工件在加工时,受到各种力的作用,若不将工件固定,则工件会松动、脱落。因此,夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。2机床夹具的特殊功能机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向。(1)对刀 调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。如铣床夹具中的对刀块,它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。(2)导向 如钻床夹具中的钻模板的钻套,能迅速地确定钻头的位置,并引导其进行钻削。导向元件制成模板形式,故钻床夹具常称为钻模。镗床夹具(镗模)也具有导向功能。1.5机床夹具的发展趋势随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高,夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。1.5.1机床夹具的现状国际生产研究协会的统计表明,目前中、小批多品种生产的工作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,以适应市场激烈的竞争。然而,一般企业仍习惯于大量采用传统的专用夹具。另一方面,在多品种生产的企业中,约4年就要更新80%左右的专用夹具,而夹具的实际磨损量仅为15%左右。特别是近年来,数控机床(NC)、加工中心(MC)、成组技术(GT)、柔性制造系统(FMS)等新技术的应用,对机床夹具提出了如下新的要求:1)能迅速而方便地装备新产品的投产,以缩短生产准备周期,降低生产成本。2)能装夹一组具有相似性特征的工件。3)适用于精密加工的高精度机床夹具。4)适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。5)采用液压或气压夹紧的高效夹紧装置,以进一步提高劳动生产率。6)提高机床夹具的标准化程度。1.5.2现代机床夹具的发展方向现代机床夹具的发展方向主要表现为精密化、高效化、柔性化、标准化四个方面。精密化随着机械产品精度的日益提高,势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多,例如用于精密分度的多齿盘,其分度精度可达0.1;用于精密车削的高精度三爪卡盘,其定心精度为5m;精密心轴的同轴度公差可控制在1m内;又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具,工件的圆度公差可达0.20.5m。高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间,以提高劳动生产率,减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有:自动化夹具、高速化夹具、具有夹紧动力装置的夹具等。例如,在铣床上使用电动虎钳装夹工件,效率可提高5倍左右;在车床上使用的高速三爪自定心卡盘,可保证卡爪在(试验)转速为2600r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件,从而使切削速度大幅度提高。柔性化机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似,它是指机床夹具通过调整、拼装、组合等方式,以适应可变因素的能力。可变因素主要有:工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有:组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、拼装夹具、数控机床夹具等。在较长时间内,夹具的柔性化将是夹具发展的主要方向。标准化机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。在制订典型夹具结构的基础上,首先进行夹具元件和部件的通用化,建立类型尺寸系列或变型,以减少功能用途相近的夹具元件和部件的型式,屏除一些功能低劣的结构。通用化方法包括夹具、部件、元件、毛坏和材料的通用化。夹具的标准化阶段是通用化的深入,主要是确立夹具零件或部件的尺寸系列,为夹具工作图的审查创造良好的条件。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准:GB/T2148T225991以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化,有利于夹具的商品化生产,有利于缩短生产准备周期,降低生产总成本。第2章 加工工艺规程设计2.1 零件的分析2.1.1 零件的作用题目给出的零件是齿轮泵体。齿轮泵体的主要作用是为内部齿轮啮合提供场所,并保证部件与其他部分正确安装。因此齿轮泵体零件的加工质量,不但直接影响的装配精度和运动精度,而且还会影响工作精度、使用性能和寿命。图1 齿轮泵体2.1.2 零件的工艺分析由齿轮泵体零件图可知。齿轮泵体是一个轴类零件,它的外表面上有平面需要进行加工。此外各表面上还需加工一系列孔。因此可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下:(1)以左端面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括:左端面的加工;,其中表面粗糙度要求为。(2)以右端面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括:右端面的加工;,其中表面粗糙度要求为。(3)以底平面的平面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括:上平面面,粗糙度为。(4)其他各个孔的加工,3-48mm内孔、4XM8内孔、2-18孔内孔、RC1/2螺纹孔、2-11孔2.2 齿轮泵体加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施由以上分析可知。该齿轮泵体零件的主要加工表面是平面及孔系。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,对于齿轮泵体来说,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。由于的生产量很大。怎样满足生产率要求也是加工过程中的主要考虑因素。2.2.1 孔和平面的加工顺序齿轮泵体类零件的加工应遵循先面后孔的原则:即先加工齿轮泵体上的基准平面,以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。齿轮泵体的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大,用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固,因而容易保证孔的加工精度。其次,先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件,便于对刀及调整,也有利于保护刀具。齿轮泵体零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则,将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。2.2.2加工方案选择齿轮泵体孔系加工方案,应选择能够满足孔系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,应选择价格最底的机床。根据齿轮泵体零件图所示的齿轮泵体的精度要求和生产率要求,当前应选用在组合机床上用镗模法镗孔较为适宜。(1)用坐标法镗孔在现代生产中,不仅要求产品的生产率高,而且要求能够实现大批量、多品种以及产品更新换代所需要的时间短等要求。镗模法由于镗模生产成本高,生产周期长,不大能适应这种要求,而坐标法镗孔却能适应这种要求。此外,在采用镗模法镗孔时,镗模板的加工也需要采用坐标法镗孔。用坐标法镗孔,需要将齿轮泵体孔系尺寸及公差换算成直角坐标系中的尺寸及公差,然后选用能够在直角坐标系中作精密运动的机床进行镗孔。2.3 齿轮泵体加工定位基准的选择2.3.1 粗基准的选择粗基准选择应当满足以下要求:(1)保证各重要孔的加工余量均匀;(2)保证装入齿轮泵体的零件与箱壁有一定的间隙。为了满足上述要求,应选择的主要支承孔作为主要基准。即以齿轮泵体的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准。也就是以前后端面上距顶平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度,再以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基准面。因此,以后再用精基准定位加工主要支承孔时,孔加工余量一定是均匀的。由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。因此,孔的余量均匀也就间接保证了孔与箱壁的相对位置。2.3.2 精基准的选择从保证齿轮泵体孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证齿轮泵体在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从齿轮泵体零件图分析可知,它的顶平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大,适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度,如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。至于前后端面,虽然它是齿轮泵体的装配基准,但因为它与齿轮泵体的主要支承孔系垂直。如果用来作精基准加工孔系,在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难,所以不予采用。2.4 齿轮泵体加工主要工序安排对于大批量生产的零件,一般总是首先加工出统一的基准。齿轮泵体加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工顶平面。第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。由于顶平面加工完成后一直到齿轮泵体加工完成为止,除了个别工序外,都要用作定位基准。因此,结合面上的螺孔也应在加工两工艺孔的工序中同时加工出来。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。先粗加工平面,再粗加工孔系。螺纹底孔在多轴组合钻床上钻出,因切削力较大,也应该在粗加工阶段完成。对于齿轮泵体,需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原则亦应先精加工平面再加工孔系,但在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直。因此,实际采用的工艺方案是先精加工支承孔系,然后以支承孔用可胀心轴定位来加工端面,这样容易保证零件图纸上规定的端面全跳动公差要求。各螺纹孔的攻丝,由于切削力较小,可以安排在粗、精加工阶段中分散进行。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%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。根据以上分析过程,现将齿轮泵体加工工艺路线确定如下:工艺路线一:10铸造毛坯20时效处理,去应力30粗铣左端面40粗铣底面50粗铣45端面60精铣左端面70精铣底面80精铣45端面90钻铰2-11孔100粗镗、精镗3-48mm内孔110钻铰2-18孔120钻孔攻丝M30X2-7H130钻孔攻丝侧面Rc1/2螺纹孔140钻孔攻丝4-M8螺纹孔150钻铰2-5.5孔160去毛刺170清洗工艺路线二:10铸造毛坯20时效处理,去应力30粗铣左端面40粗铣底面50粗铣45端面60精铣左端面70精铣底面80精铣45端面90粗镗、精镗3-48mm内孔100钻铰2-11孔110钻铰2-18孔120钻孔攻丝M30X2-7H130钻孔攻丝侧面Rc1/2螺纹孔140钻孔攻丝4-M8螺纹孔150钻铰2-5.5孔160去毛刺170清洗以上加工方案大致看来合理,但通过仔细考虑,零件的技术要求及可能采取的加工手段之后,就会发现仍有问题,采用互为基准的原则,先加工上、下两平面,然后以下、下平面为精基准再加工两平面上的各孔,这样便保证了,上、下两平面的平行度要求同时为加两平面上各孔保证了垂直度要求。从提高效率和保证精度这两个前提下,发现该方案一比较合理。综合选择方案一:10铸造毛坯20时效处理,去应力30粗铣左端面40粗铣底面50粗铣45端面60精铣左端面70精铣底面80精铣45端面90钻铰2-11孔100粗镗、精镗3-48mm内孔110钻铰2-18孔120钻孔攻丝M30X2-7H130钻孔攻丝侧面Rc1/2螺纹孔140钻孔攻丝4-M8螺纹孔150钻铰2-5.5孔160去毛刺170清洗2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (1)毛坯种类的选择零件机械加工的工序数量、材料消耗和劳动量等在很大程度上与毛坯的选择有关,因此,正确选择毛坯具有重要的技术和经济意义。根据该零件的材料为HT200、生产类型为批量生产、结构形状很复杂、尺寸大小中等大小、技术要求不高等因素,在此毛坯选择铸造成型。(2)确定毛坯的加工余量根据毛坯制造方法采用的铸造造型,查取机械制造工艺设计简明手册表2.2-5,“齿轮泵体”零件材料采用灰铸铁制造。材料为HT200,硬度HB为170241,生产类型为大批量生产,采用铸造毛坯。(1)结合面的加工余量。根据工序要求,结合面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下:粗铣:参照机械加工工艺手册第1卷表3.2.23。其余量值规定为,现取。表3.2.27粗铣平面时厚度偏差取。精铣:参照机械加工工艺手册表2.3.59,其余量值规定为。(2)面的加工余量。根据工序要求,结合面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下:粗铣:参照机械加工工艺手册第1卷表3.2.23。其余量值规定为,现取。表3.2.27粗铣平面时厚度偏差取。精铣:参照机械加工工艺手册表2.3.59,其余量值规定为。差等级选用CT7。再查表2.3.9可得铸件尺寸公差为。2.6选择加工设备及刀、量具 由于生产类型为大批量生产,所以所选设备宜以通用机床为主,辅以少量专用机车。起生产方式为以通用机床加专用夹具为主,辅以少量专用机床加工生产。工件在各机床上的装卸及各机床间的传递,由于工件质量较大,故需要辅助工具来完成。平端面确定工件的总长度。可选用量具为多用游标卡尺(mm),测量范围01000mm(参考文献2表67)。采用车床加工,床选用卧式车床CA6140(参考文献2表43),专用夹具。钻孔、扩孔、攻丝所选刀具见(参考文献2第五篇金属切削刀具,第2、3节),采用相匹配的钻头,专用夹具及检具。钻中心孔。选用60中心钻(参考文献4第6章)。2.7确定切削用量及基本工时(机动时间)工序10、20无切削加工,无需计算工序30粗铣左端面机床:铣床X52K刀具:硬质合金可转位端铣刀(面铣刀),材料:, ,齿数,此为粗齿铣刀。因其单边余量:Z=2.2mm所以铣削深度:精铣该平面的单边余量:Z=1.0mm铣削深度:每齿进给量:根据参考文献3表2.473,取:根据参考文献3表2.481,取铣削速度每齿进给量:根据参考文献3表2.473,取根据参考文献3表2.481,取铣削速度机床主轴转速:按照参考文献3表3.174,取 实际铣削速度: 进给量: 工作台每分进给量: :根据参考文献3表2.481,取走刀次数为1机动时间: 机动时间:所以该工序总机动时间工序40:粗铣底面机床:铣床X52K刀具:硬质合金可转位端铣刀(面铣刀),材料:, ,齿数8,此为细齿铣刀。因其单边余量:Z=2.2mm所以铣削深度:精铣该平面的单边余量:Z=1.0mm铣削深度:每齿进给量:根据参考文献3表2.473,取根据参考文献3表2.481,取铣削速度每齿进给量:根据参考文献3表2.473,取:根据参考文献3表2.481,取铣削速度机床主轴转速:按照参考文献3表3.131,取 实际铣削速度:进给量:工作台每分进给量: 走刀次数为1机动时间:机动时间:所以该工序总机动时间工序50:粗铣45端面机床:铣床X52K刀具:硬质合金可转位端铣刀(面铣刀),材料:, ,齿数,此为粗齿铣刀。因其单边余量:Z=3mm所以铣削深度:=3mm精铣该平面的单边余量:Z=1.0mm铣削深度:每齿进给量:根据参考文献3表2.473,取:根据参考文献3表2.481,取铣削速度每齿进给量:根据参考文献3表2.473,取根据参考文献3表2.481,取铣削速度机床主轴转速:按照参考文献3表3.174,取 实际铣削速度: 进给量: 工作台每分进给量: :根据参考文献3表2.481,取走刀次数为1机动时间: 机动时间:所以该工序总机动时间工序60:精铣左端面机床:铣床X52K刀具:硬质合金可转位端铣刀(面铣刀),材料:, ,齿数,此为粗齿铣刀。精铣该平面的单边余量:Z=1.0mm铣削深度:每齿进给量:根据参考文献3表2.473,取:根据参考文献3表2.481,取铣削速度每齿进给量:根据参考文献3表2.473,取根据参考文献3表2.481,取铣削速度机床主轴转速:按照参考文献3表3.174,取 实际铣削速度: 进给量: 工作台每分进给量: :根据参考文献3表2.481,取走刀次数为1机动时间: 机动时间:所以该工序总机动时间工序70:精铣底面机床:铣床X52K刀具:硬质合金可转位端铣刀(面铣刀),材料:, ,齿数,此为粗齿铣刀。精铣该平面的单边余量:Z=1.0mm铣削深度:每齿进给量:根据参考文献3表2.473,取:根据参考文献3表2.481,取铣削速度每齿进给量:根据参考文献3表2.473,取根据参考文献3表2.481,取铣削速度机床主轴转速:按照参考文献3表3.174,取 实际铣削速度: 进给量: 工作台每分进给量: :根据参考文献3表2.481,取走刀次数为1机动时间: 机动时间:所以该工序总机动时间工序80:精铣45端面机床:铣床X52K刀具:硬质合金可转位端铣刀(面铣刀),材料:, ,齿数,此为粗齿铣刀。精铣该平面的单边余量:Z=1.0mm铣削深度:每齿进给量:根据参考文献3表2.473,取:根据参考文献3表2.481,取铣削速度每齿进给量:根据参考文献3表2.473,取根据参考文献3表2.481,取铣削速度机床主轴转速:按照参考文献3表3.174,取 实际铣削速度: 进给量: 工作台每分进给量: :根据参考文献3表2.481,取走刀次数为1机动时间: 机动时间:所以该工序总机动时间工序100:钻铰2-11孔机床:钻床Z525刀具:根据参照参考文献3表4.39,选硬质合金锥柄麻花钻头切削深度:根据参考文献3表查得:进给量,切削速度。机床主轴转速:,按照参考文献3表4.531,取。实际切削速度:切削工时被切削层长度:刀具切入长度:刀具切出长度: 取。加工基本时间: 工序130钻孔攻丝侧面Rc1/2螺纹孔机床:立式钻床Z525刀具:根据参照参考文献3表4.39选高速钢锥柄麻花钻头。切削深度:进给量:根据参考文献3表2.438,取。切削速度:参照参考文献3表2.441,取。机床主轴转速:,按照参考文献3表3.131,取所以实际切削速度:切削工时 刀具切出长度: 取走刀次数为1机动时间: 工序100:粗镗、精镗3-48mm内孔机床:T68刀具:硬质合金镗刀,镗刀材料: 粗镗进给量:刀杆伸出取,切削深度为。因此确定进给量。切削速度:取。机床主轴转速:,按照文献3表3.141,取实际切削速度:工作台每分钟进给量: 被切削层:刀具切入: 刀具切出: 取行程次数:机动时间:精镗孔进给量:确定进给量切削速度:取机床主轴转速:,按照文献3表3.1441,取实际切削速度: 工作台每分钟进给量:被切削层:刀具切入:刀具切出: 取行程次数:机动时间:所以该工序总机动工时工序140:钻孔攻丝4XM8机床:立式钻床Z525刀具:根据参照参考文献3表4.39选高速钢锥柄麻花钻头。切削深度:进给量:根据参考文献3表2.438,取。切削速度:参照参考文献3表2.441,取。机床主轴转速:,按照参考文献3表4.531,取所以实际切削速度:切削工时 刀具切入长度: 刀具切出长度: 取走刀次数为1机动时间:工序150:钻铰2-5.5孔机床:立式钻床Z525刀具:根据参照参考文献3表4.39选高速钢锥柄麻花钻头。切削深度:进给量:根据参考文献3表2.438,取。切削速度:参照参考文献3表2.441,取。机床主轴转速:,按照参考文献3表3.131,取所以实际切削速度:走刀次数为1机动时间: 39第3章 铣45端面夹具设计3.1 研究原始质料利用本夹具主要用来加工铣45端面夹具设计,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。一、机床夹具定位元件工件定位方式不同,夹具定位元件的结构形式也不同,这里只介绍几种常用的基本定位元件。实际生产中使用的定位元件都是这些基本定位元件的组合。(一)工件以平面定位常用定位元件1支承钉 常用支承钉的结构形式如图6-1所示。平头支承钉(图a)用于支承精基准面;球头支承钉(图b)用于支承粗基准面;网纹顶面支承钉(图c)能产生较大的摩擦力,但网槽中的切屑不易清除,常用在工件以粗基准定位且要求产生较大摩擦力的侧面定位场合。一个支承钉相当于一个支承点,限制一个自由度;在一个平面内,两个支承钉限制二个自由度;不在同一直线上的三个支承钉限制三个自由度。图6-1 常用支承钉的结构形式2支承板 常用的支承板结构形式如图6-2所示。平面型支承板(图a)结构简单,但沉头螺钉处清理切屑比较困难,适于作侧面和顶面定位;带斜槽型支承板(图b),在带有螺钉孔的斜槽中允许容纳少许切屑,适于作底面定位。当工件定位平面较大时,常用几块支承板组合成一个平面。一个支承板相当于两个支承点,限制两个自由度;两个(或多个)支承板组合,相当于一个平面,可以限制三个自由度。图6-2 常用支承板的结构形式3可调支承 常用可调支承结构形式如图6-3所示。可调支承多用于支承工件的粗基准面,支承高度可以根据需要进行调整,调整到位后用螺母锁紧。一个可调支承限制一个自由度。图6-3 常用可调支承的结构形式 (二) 工件以孔定位常用定位元件1定位销 图6-6是几种常用固定式定位销的结构形式。当工件的孔径尺寸较小时,可选用图 a 所示的结构;当孔径尺寸较大时,选用图 b 所示的结构;当工件同时以圆孔和端面组合定位时,则应选用图c所示的带有支承端面的结构。用定位销定位时,短圆柱销限制二个自由度;长圆柱销可以限制四个自由度;短圆锥销(图d)限制三个自由度。图6-6 固定式定位销的结构形式3.2 定位、夹紧方案的选择由零件图可知:在对加工前,平面进行了粗、精铣加工,底面进行了钻、扩加工。因此,定位、夹紧方案有:为了使定位误差达到要求的范围之内,采用一面一销再加上一手动调节的螺丝定位的定位方式,这种定位在结构上简单易操作。一面即底平面。3.3 切削力及夹紧力的计算刀具:铣刀(硬质合金) 刀具有关几何参数: 由参考文献55表129 可得铣削切削力的计算公式: 有:根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况,找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态,按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠,再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值,即: 安全系数K可按下式计算: 式中:为各种因素的安全系数,查参考文献5121可知其公式参数: 由此可得: 所以 根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况,找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态,按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠,再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即:安全系数K可按下式计算有:式中:为各种因素的安全系数,查参考文献5表可得: 所以有: 该孔的设计基准为中心轴,故以回转面做定位基准,实现“基准重合”原则;参考文献,因夹具的夹紧力与切削力方向相反,实际所需夹紧力F夹与切削力之间的关系F夹KF轴向力:F夹KF (N)扭距:Nm3.4 误差分析与计算该夹具以一底面一侧面,一个活动V型块 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。与机床夹具有关的加工误差,一般可用下式表示: 由参考文献5可得:销的定位误差 : 其中:, 夹紧误差 : 其中接触变形位移值: 查5表1215有。 磨损造成的加工误差:通常不超过 夹具相对刀具位置误差:取误差总和:3. 5 定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中,一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合,使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩,可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷,加强夹具在加工中的稳固性。根据GB220780定向键结构如图所示: 图5.1 夹具体槽形与螺钉根据T形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如表5.4:表5.4 定向键 BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D180.0120.03525124124.518+0.0195对刀装置由对刀块和塞尺组成,用来确定刀具与夹具的相对位置。塞尺选用平塞尺,其结构如图5.3所示: 图5.3 平塞尺塞尺尺寸参数如表5.5:表5.5 塞尺公称尺寸H允差dC30.0060.25上的分析可见,所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。3.6 确定夹具体结构和总体结构对夹具体的设计的基本要求(1)应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面,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夹具体,夹具体应该采用铸造,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,一般应在夹具体上面。(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,夹具必承受大的夹紧力切削力,产生冲击和振动,夹具的形状,取决于夹具布局和夹具和连接,在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具,积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠,所以夹具设计,必须考虑结构应便于铁屑。此外,夹点技术,经济的具体结构和操作、安装方便等特点,在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具,切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠,所以夹具设计,必须考虑结构应便排出铁屑。3.7夹具设计及操作的简要说明为提高生产率,经过方案的认真分析和比较,选用了手动夹紧方式(螺旋机构)。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大,在机床夹具中很广泛的应用。此外,当夹具有制造误差,工作过程出现磨损,以及零件尺寸变化时,影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象,选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。第4章 镗48孔夹具设计4.1 研究原始质料利用本夹具主要用来加工镗48孔,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。4.2 定位、夹紧方案的选择由零件图可知:在对镗孔48孔行加工前,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。镗孔48孔时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。4.3 切削力及夹紧力的计算镗刀材料:(硬质合金镗刀)刀具的几何参数: 由参考文献5查表可得:圆周切削分力公式: 式中 查5表得: 查5表 取 由表可得参数: 即:同理:径向切削分力公式 : 式中参数: 即:轴向切削分力公式 : 式中参数: 即:根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况,找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态,按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠,再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即:安全系数K可按下式计算有:式中:为各种因素的安全系数,查参考文献5表可得: 所以有: 该孔的设计基准为中心轴,故以回转面做定位基准,实现“基准重合”原则;参考文献,因夹具的夹紧力与切削力方向相反,实际所需夹紧力F夹与切削力之间的关系F夹KF轴向力:F夹KF (N)扭距:Nm在计算切削力时必须把安全系数考虑在内,安全系数实际所需夹紧力:由参考文献16机床夹具设计手册表得: 安全系数K可按下式计算,由式(2.5)有:式中:为各种因素的安全系数,见参考文献16机床夹具设计手册表 可得: 所以 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,决定选用螺旋夹紧机构。4.4 误差分析与计算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。与机床夹具有关的加工误差,一般可用下式表示: 由参考文献5可得: 两定位销的定位误差 : 其中:, 夹紧误差 : 其中接触变形位移值: 查5表1215有。 磨损造成的加工误差:通常不超过 夹具相对刀具位置误差:取误差总和: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。4.5 定位销选用本夹具选用一可换定位销和棱形销来定位,其参数如下表:表3.1 定位销dHD公称尺寸允差816150.01122514M1244.6 夹具设计及操作的简要说明为提高生产率,经过方案的认真分析和比较,选用了手动夹紧方式(螺旋机构)。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大,在机床夹具中很广泛的应用。此外,当夹具有制造误差,工作过程出现磨损,以及零件尺寸变化时,影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象,选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。第5章 钻2-18孔夹具设计5.1 夹具的夹紧装置和定位装置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。在这次夹具设计中,定位是采用一根心轴和一个定位插销来定位水平方向的。在垂直方向,用两个同心半圆环来定位。当被加工零件放到夹具体同心圆环上后,用定位插销把夹具上的钻模板和零件通过先加工的孔进行定位,把压板压紧,之后取出定位插销。5.2 夹具的导向在钻床上加工孔时,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,在钻床上加工的过程中,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。在这套钻床夹具上用的导向套是钻套。钻套按其结构可分为固定钻套,可换钻套,快换钻套及特殊钻套。因此套钻夹具加工量不大,磨损较小,孔距离精度要求较高,则选用固定钻套。如图4.2。直接压入钻模板或夹具体的孔中。图4.2 钻套钻模板与固定钻套外圆一般采用H7/h6的配合。且必须有很高的耐磨性,材料选择20Mn2。淬火HRC60。我选择的钻套:12.5F7*22K6*35 GB2264-1985。相同的,为了防止定位销与模板之间的磨损,在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 GB2263-1985。材料仍选取T10A, 淬火HRC60。公差采用H7/p6的配合。5.3 钻孔与工件之间的切屑间隙钻套的类型和特点:1、固定钻套:钻套直接压入钻模板或夹具体的孔中,钻模板或夹具体的孔与钻套外圆一般采用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、可换钻套:主要用在大批量生产中,由于钻套磨损大,因此在可换钻套和钻模板之间加一个衬套,衬套直接压入钻模板的孔内,钻套以F7/m6或F7/k6配合装入衬套中。3、快换钻套:当对孔进行钻铰等加工时,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钻套。4、特殊钻套:尺寸或形状与标准钻套不同的钻套统称特殊钻套。钻套下端面与工件表面之间应留一定的空隙C,使开始钻孔时,钻头切屑刃不位于钻套的孔中,以免刮伤钻套内孔,如图4.3。图4.3 切屑间隙 C=(0.31.2)d。在本次夹具钻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。因为此钻的材料是铸件,所以C可以取较小的值。5.4 钻模板在导向装置中,导套通常是安装在钻模板上,因此钻模板必须具有足够的刚度和强度,以防变形而影响钻孔精度。钻模板按其与夹具体连接的方式,可分为固定式钻模板、铰链式钻模板、可卸式钻模板、滑柱式钻模板和活动钻模板等。在此套钻模夹具中选用的是可卸式钻模板,在装卸工件时需从夹具体上装上或卸下,钻模板在夹具体上采用定位销一面双孔定位,螺栓紧固,钻模精度较高。45.5 切削力及夹紧力的计算钻该孔时选用:台式钻床Z525,刀具用高速钢刀具。由参考文献5查表可得:切削力公式: 式中 查表得: 其中: 即:实际所需夹紧力:由参考文献5表得: 有:安全系数K可按下式计算有:式中:为各种因素的安全系数,见参考文献5表 可得: 所以 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。取,查参考文献51226可知移动形式压板螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算:式中参数由参考文献5可查得: 其中: 螺旋夹紧力:由上述计算易得: 因此采用该夹紧机构工作是可靠的。5.6 误差分析与计算该夹具以底面为定位基准,要求保证被加工和孔粗糙度为12.5。该孔次性加工即可满足要求。由参考文献5可得: 两定位销的定位误差 : 其中:, 且:L=132.8mm(对角距离) ,得 夹紧误差 : 其中接触变形位移值: 查5表1215有。 磨损造成的加工误差:通常不超过 夹具相对刀具位置误差:取误差总和:5.7 钻套、衬套、钻模板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。为了减少辅助时间采用可换钻套,以来满足达到孔的加工的要求。表dDD1Ht基本极限偏差F7基本极限偏差D601+0.016+0.0063+0.010+0.004669-0.00811.84+0.016+0.00871.82.6582.63698121633.3+0.022+0.0103.347+0.019+0.010104581156101310162068+0.028+0.01312+0.023+0.0121581015181220251012+0.034+0.0161822121522+0.028+0.01526162836151826300.0121822+0.041+0.02030342036HT200222635+0.033+0.017392630424625HT200563035+0.050+0.0254852354255+0.039+0.0205930566742486266485070740.040钻模板选用翻转钻模板,用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。5.8 确定夹具体结构和总体结构对夹具体的设计的基本要求(1)应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面,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
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