尾架体加工工艺及关键工序工装夹具设计【钻φ14mm孔】【说明书+CAD】
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钻φ14mm孔
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14
mm
说明书
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尾架体加工工艺及关键工序工装夹具设计【钻φ14mm孔】【说明书+CAD】,钻φ14mm孔,尾架体,加工,工艺,关键,工序,工装,夹具,设计,14,mm,说明书,CAD
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尾架体加工工艺及关键工序工装设计机械工程及自动化 张春雨指导老师 王栓虎 副教授摘要 尾架体是企业产品的关键零件之一，它在机床上起到了关键作用。本文介绍了尾架体加工工艺及关键工序工装设计的目的、尾架体的结构及作用、加工工艺规程、机床夹具等。在设计中采用先设计尾座体的加工工艺再根据加工工艺来选取夹具和组合机床的设计，而最主要的部分就是尾架体的加工工艺及各加工工序的设计。关键词 尾架体 加工工艺 夹具 夹紧装置1 绪论1.1 尾架体的作用尾架体的主要作用包括三种：其一：当加工轴向尺寸和径向尺寸比较大的时候可以使用车床尾架后坐顶针防止工件因长而夹不住要车加工吃到刀的横向力后掉下来。其二：可以安装各种钻具，对工件进行钻孔、铰孔等功能。其三：当尾架偏移时，还可用来车削圆锥体1。1.2 尾架体的结构分析尾架体主要是由三部分组成。底板与床身的内侧导轨配合，并可以在导轨上做纵向移动2。底板上一个可以使整个尾架体夹紧在任意位置上的装置。尾架体安装在底板上，可以沿某种类型的键槽在底板上横向移动，使尾架能与主轴箱中的主轴对正3。尾架体的第三个组成部分是尾架套筒，它是一个钢制空心圆体。通过手轮和螺杆，可以使尾架套筒在尾架体中纵向移入和移出几英尺。2 加工工艺规程2.1 机械加工工艺规程的概念在生产过程中，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使之成为成品或半成品的过程，称为工艺过程4。它包括：毛坯制造、零件加工、部件或产品装配、检验和涂装包装等5。其中，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸、表面质量和性能等，使其成为零件的过程，称为机械加工工艺过程6。2.2 尾架体的工艺分析由零件图可知，其中以17H6mm的孔和导轨面加工要求最高。对于象机床尾架座这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要的，能够保证零件的各种加工余量的选择。对于一般零件而言，以加工面互为基准完全合理；但对于本零件来说，如果以17的孔为粗基准可能造成位置精度不达标，按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工面作为粗基准）现在选择不加工35的外圆表面和外表不加工面作为粗基准，利用一组两个锥套夹持两端作为主要定位面以消除五个不定度，再用一个支承板、支承在前面用以消除一个不定度，达到完全定位。用来加工工件的底面7。对于精基准而言，主要应考虑基准的重合问题。这里主要以已加工的底面为加工的精基准。2.3 工艺路线的制定工序1 毛胚工序2 人工时效工序3 粗刨导轨面工序4 铣削17H6两端面工序5 孔加工（钻、扩、粗绞17H6的孔）工序6 铣削14mm两端面工序7 铣削M6的端面工序8 粗刨燕尾面工序9 铣22 退刀槽 工序10 精刨（导轨面、燕尾面）工序11 磨（导轨面、燕尾面）工序12 铣削（导轨面工艺面、燕尾底面）工序13 精绞17H6mm的孔工序14 钻M6的孔、攻丝 工序15 钻孔（14mm、26mm）工序16 导轨面配刮工序17 研配17H6mm的孔 工序18 终检2.3 机械加工余量、工序尺寸及毛坯的确定 “尾座体”零件的材料为HT200，生产类型为大批量生产。采用自由的砂型，3级精度（成批生产）。根据上述原始质料及加工工艺，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如下。2.3.1 孔17的两端面 表面粗糙度为Ra6.3，经济精度为IT12，不平度：Rz=240m，缺陷度：T缺=250m ，加工方案确定为：铣削。查参考资料机械制造工艺与夹具设计指导。铸造公差：T=2200m 查参考资料机械制造工艺与夹具设计指导，按铸件宽度b=12mm。 (1)铣削余量加工精度：IT12公差：T=350m加工表面粗糙度：Ra6.3 铸件的加工余量为：Y1=2.6mm所以总的加工为 Ma=22Y1 （2.1） =22.6 =5.2 mm 2.6.2 内孔17H6mm毛坯为实心，不冲出孔。内孔精度要求为，查参考资料机械制造工艺与夹具设计指导确定工序尺寸及加工余量为：钻孔：15mm；扩孔：16mm； 2Z2 =2m 粗铰：16.5mm； 2Z3 =1m 精绞：17mm； 2Z4 =1m 总的加工余量为： Z = Z1 + Z2 + Z3 + Z4 = 4mm （2.2）2.6.3 燕尾面加工 考虑其加工长度为90mm，与其联结的为导轨面，其精度相对较高，要进行粗刨燕尾面、精刨燕尾面和精刨燕尾面。 (1)粗刨燕尾面：加工精度IT12铸件粗加工的余量Z1 =6m(2)精刨燕尾面：加工长度B=90mm、加工宽度100mm，因此半精加工的余量选择Z2=1.0mm (3)精刨燕尾面：加工长度B=90mm、加工宽度28mm，因此精加工的余量选择Z3=0.02m 总的加工余量为：Z = Z1 + Z2 + Z3 =7.02mm 2.6.4 导轨面刨削加工考虑其加工长度为152mm，同时还要和导轨配合，其加工精度要求非常高，因此需要进行粗刨，精刨和磨。(1)粗刨导轨面：加工精度选择IT12选择加工余量Z=5.5mm(2)精刨导轨面：加工长度B=138mm、加工宽度k=100mm，因此加工余量选择Z=1.0mm。(3)磨导轨面：加工长度B=138mm、加工宽度k=90mm，因此精加工的余量选择Z3 =0.022m。总的加工余量由式2.2得：Z总=6.522mm。 2.6.5 孔14的内径表面毛坯为实心，不冲出孔。内孔精度要求不太高，加工方案确定为：钻。参考资料机械加工工艺手册确定工序加工尺寸及余量为：钻孔：14mm。(查参考资料机械加工工艺手册表2.3-48)2.6.6 M6的孔加工公称直径6mm，加工前的钻孔直径5mm。(查参考资料机械加工工艺手册表2.3-71)。因此钻孔的加工余量为：Z=1mm3.1 夹具的组成（1）定位元件及定位装置：用于确定工件正确位置的元件和装置；（2）夹紧元件及夹紧装置：用于固定工件已获得的正确元件或位置，本设计中采用法兰式夹紧油缸；（3）导向及对刀元件：用于确定工件与刀具相互位置的元件，本设计中采用可换钻套；（4）动力装置：为了减轻工人劳动强度，提高生产率，常采用气动、液动等动力装置；（5）夹具体：用于将各种元件、装置联接在一体，并通过它将整个夹具安装在机床上；（6）其它元件及装置：根据加工需要来设置的元件或装置。以上是夹具机床的基本组成。对于一个具体的夹具，略有不同，但定位、夹紧和夹具体一般是不可缺少的8。3.2 定位元件分析在钻14mm孔的夹具设计中，虽然该孔为通孔，位置尺寸精度要求不高，但是，加工孔14的夹具其实同样以底面和75度面作为基准,也就是在加工17的孔的上做一个45度斜角度。定位时，采用楔形块在导轨面定位限制三个自由度，支撑钉在燕尾面的后端面限制1个自由度，油缸夹紧时零件右端后限制2个自由度，这样就达到了完全定位9。 3.3 夹紧元件分析工件在夹具中正确定位后，由夹紧装置将工件夹紧。夹紧装置的组成有：（1）动力装置：产生夹紧动力的装置。（2）夹紧元件：直接用于夹紧工件的元件。（3）中间传力机构：将原动力以一定的大小和方向传递给夹紧元件的机构。在有些夹具中，夹紧元件往往就是中间传力机构的一部分，难以区分，统称为夹紧机构10。本设计中，夹具采用液压夹紧。通过计算，采用T5033型号的法兰式夹紧油缸。在零件的右端先用移动压板，压紧弹簧、螺母，压紧螺栓压紧，然后通过压紧油缸进行压紧，这样就固定了尾架体，限制了它在加工过程中的移动11。夹具如图3.1所示图3.1 夹具图4 组合机床本次毕业设计中对钻14的孔进行单工位组合机床设计。该零件总体轮廓尺寸较小，属于小型零件加工，零件的定位夹紧元件也不会太大，设计的时候考虑到各方面的因素后，决定选用立式钻床12。4.1 被加工零件工序图绘制由于是单工位加工，再加上零件结构简单，工序图可以直接在零件图上作必要的说明。工序图见图4.1被加工零件工序图。图4.1 被加工零件图 4.2 被加工零件加工示意图绘制4.2.1 加工示意图的作用加工示意图是组合机床设计的主要图纸之一，在总体设计中占据重要的地位，它是刀具、辅具、夹具、主轴箱、液压电气装置设计及通用部件选择的主要原始资料，也是整台组合机床布局和性能的原始要求，同时还是调整机床、刀具及试车的依据。加工示意图要反应机床的加工过程和加工方法，并决定浮动头或接杆的尺寸，钻杆长度、主轴、刀具、导向与工件间的联系尺寸等，根据机床要求的生产率及刀具特点，合理的选择切削用量和动力头13。4.2.2 加工示意图的编制(1)刀具的选择、工序余量、切削用量参见工艺卡片上的相应内容。(2)动力头工作循环及行程确定。动力头工作循环一般包括快进、工作进给、快退等动作。钻孔的工作循环为：快进工进快退。快进长度确定 200mm；工进长度确定 36mm；快退长度确定 236mm。4.3 组合机床联系尺寸图的绘制机床联系尺寸图是决定各部件的轮廓尺寸及相互间联系关系的，是开展各专用部件设计和确定机床最大占地面积的指导图纸。组合机床是由一些通用部件和专用部件组成的。为了使所设计的组合机床既能满足预期的性能要求，又能做到配置上的匀称合理，符合多快好省的精神，必须对所设计的组合机床各个部件之间的关系进行全面的分析研究。组合机床联系尺寸图是在被加工零件工序图与加工示意图绘制之后，根据初步选定的通用部件，以及确定的专用部件的结构原理而绘制的14。(1)机床装料高度的确定确定机床装料高度要考虑车间运送工件的滚道高度、工件最低孔的位置、主轴箱最低高度和通用部件高度尺寸的限制。根据我国具体情况，为了便于操作和省力，考虑道自动排削，装料高度可采用935mm。 (2)夹具外形轮廓尺寸的确定夹具的外形尺寸参考前一章的夹具总体图上的尺寸。(3)机床同用部件的选择此次设计的专用组合机床所用的同用部件有；一个动力头、一个液压滑台、一个立柱、一个侧底座、一个底座、一个垫台和一个电机。根据手册上各通用部件的尺寸绘制组合机床联系尺寸图。机床的联系尺寸图主要应针对各部件之间的联系尺寸进行标注，各部件只画出必要的轮廓形状即可，尽量减少不必要的线条和尺寸，各部件应严格按同一比例绘制。在图上应标明工件、夹具及动力头的中心线之间的关系15。组合机床设计总图见图4.2 。图4.2 组合机床联系尺寸图5 总结由本文的论述，我们了解到，通过对尾架体工艺的研究与应用，在机床、夹具、刀具、工艺流程等方面进行合理设计和选择，有效提高了加工效率和产品质量，扩大了加工适应范围，提高了可靠性，具备一定的先进性，取得了良好的经济效益和社会效益，为解决此类多孔同时加工问题举了一件实例。本成果设计制造的机床为组合机床。我们将钻削主轴设为机械传动，而进给系统为液压控制，使在满足使用要求的前提下降低了成本。作为关键部件的液压滑台采用国产通用部件。以比较简单的方式完成旋转运动和直线运动的同步进行，非常实用。本机床所用夹具的通用性强，工件采用液压定位夹紧，快速方便。定位采用两面一销的定位方式，夹紧采用液压加紧，采用这种方式完全能够满足精度要求。而且简易方便，制造成本低，通用性好。在刀具方面，由于所加工孔的尺寸精度和表面粗糙度要求都不算高，采用麻花钻。这种钻头采购比较方便，而且价格比深孔钻头也要便宜。通过本成果的实施，深孔加工质量和生产效率得到较大幅度提高，经济和社会效益显著。而且加工精度也完全能够满足设计要求。则在直接经济效益方面，节省了大量加工工时。这次设计是对四年所学的一个总结，也为今后的工作做了铺垫。虽然我设计的是尾架体的加工工艺及关键工序工装设计，但是对机床的了解也处类旁通，收益非浅。当然，由于我们的经验和知识有限，难免出现不足之处，望指导教师和其他关心我们的人给予批评指正。 参 考 文 献1 王先逵.机械制造工艺学M.北京：机械工业出版社，2006.2 陈德生.机械制造工艺学M.浙江：浙江大学出版社，2006.3 李庆余，张佳，赵志超，孟广耀.机械制造装备设计M.北京：机械工业出版社， 2007. 4 杨丰骅.夹具的概念及作用EB/OL.(2008-6-19).5 沈延山.生产实习与组合机床设计D.第一版.大连：大连理工大学出版社， 1989.6 上海市大专院校机械制造工艺学协作组编著.机械制造工艺学M（修订版）. 北京：科学技术出版社，1996. 7 王华坤，范元勋.机械设计基础M.北京：兵器工业出版社，2000.8 冯辛安.机械制造装备设计M.北京：机械工业出版社，1998. 9 陈日曜.金
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