制动器杠杆的铣φ26两端面夹具设计及加工工艺装备说明书.doc
制动器杠杆的铣φ26两端面夹具设计及加工工艺装备含4张CAD图
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制动器
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制动器杠杆的铣φ26两端面夹具设计及加工工艺装备含4张CAD图,制动器,杠杆,26,端面,夹具,设计,加工,工艺,装备,CAD
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摘要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。制动器杠杆的加工工艺规程和工艺设计、工序设计以及铣26端面的铣床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：制动器杠杆；加工工艺；工序；铣26端面；专用夹具；切削用量目 录第1章 绪论11.1课题背景11.2目的11.3夹具设计中的特点11.4夹具设计需保证的条件11.5夹具的发展趋势2第2章 零件的分析32.1零件的作用32.2零件的工艺分析3第3章 工艺规程设计43.1确定毛坯的制造形式43.2基面的选择43.2.1粗基准的选择43.2.2精基准的选择43.3制订工艺路线53.4机械加工余量的确定53.5 确定切削用量及基本工时7第4章 专用夹具设计134.1 问题的提出144.2 定位基准的选择144.3 定位误差分析144.4 切削力的计算与夹紧力分析154.5 导向元件的设计16参考文献19总 结20第1章 绪论1.1课题背景制定制动器杠杆的加工工艺，设计铣26端面的铣床夹具，运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，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，保证零件的加工质量。提高结构设计能力。通过设计夹具的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效，省力，经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。学会使用手册以及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称，出处，能够做到熟练的运用。 1.2目的课程设计是我们对所学课程的深入综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们的大学生活中占有重要的地位。另外在做完这次课程设计之后，我得到一次综合性训练，我在想我能在多个方面得到锻炼。就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己发现问题、分析问题和解决问题的能力，为今后参加祖国建设打一个良好的基础。由于个人能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教，本人将表示真诚的感谢！1.3夹具设计中的特点1.夹具的设计周期较短，一般不用进行强度和刚度的计算。2.专用夹具的设计对产品零件有很强的针对性。3.“确保产品加工质量，提高劳动生产率”是夹具设计工作的主要任务，加工质量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夹具来保证。夹紧装置的设计对整个夹具的结局有具定性的影响。设计一个好的夹具可以减少废品率。1.4夹具设计需保证的条件 1.夹具的结构应与其用途及生产规模相适应。 2.保证工件的精度。 3.保证使用方便与安全。 4.正确处理作用力的平衡问题。 5.注意结构的工艺性，便于制造和维修。注意夹具与机床、辅助工具、刀具、量具之间的联系。1.5夹具的发展趋势 1.发展通用夹具的新品种，由于机械产品的加工精度日益提高，因此需要发展高精度通用夹具。广泛的采用高效率夹具，可以压缩辅助时间，提高生产效率。 2.发展调整式夹具。 3.推广和发展组合夹具及拼拆夹具。4.加强专用夹具的标准化和规范化。 5.大力推广和使用机械化及自动化夹具。 6.采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具。第2章 零件的分析2.1零件的作用题目所给的零件是制动器杠杆。制动器杠杆是制动器重要的组成部分。制动器是具有使运动部件（或运动机械）减速、停止或保持停止状态等功能的装置。是使机械中的运动件停止或减速的机械零件。俗称刹车、闸。制动器主要由制架、制动件和操纵装置等组成。有些制动器还装有制动件间隙的自动调整装置。为了减小制动力矩和结构尺寸，制动器通常装在设备的高速轴上，但对安全性要求较高的大型设备（如矿井提升机、电梯等）则应装在靠近设备工作部分的低速轴上。2.2零件的工艺分析零件的材料为45钢，锻件生产工艺简单，锻造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是需要加工的表面： 1.26两端面 2.12H11孔3. 152外圆4. 30外圆5. 24p9外圆6. 24p9端面7. 宽3退刀槽8. 32宽6槽9. 4孔 第3章 工艺规程设计3.1确定毛坯的制造形式零件材料为45钢。考虑到零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。选用铸件尺寸公差等级CT9级，已知此拨叉零件的生产纲领中批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程工序划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。3.2基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成大批报废，使生产无法正常进行。3.2.1粗基准的选择粗基准选择应当满足以下要求：1.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。2. 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。3. 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。4. 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。5. 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非常重要的。3.2.2精基准的选择精基准的选择应满足以下原则：1.“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。2.“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。3.“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。4.“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。5.所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。3.3制订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。在生产纲领一确定为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性的机床配以专用工夹具，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。工序01：型材工序02：调质处理HB207255工序03：铣26两端面工序04：钻12H11孔工序05：粗车30外圆、车35端面工序06：粗车、半精车24p9外圆、粗车24p9端面工序07：半精车、精车30外圆，车宽3退刀槽、车15倒角工序08：精车24p9外圆、车宽3退刀槽、车15倒角工序09：铣32宽6槽工序10：钻4孔工序11：去毛刺工序12：检验至图纸要求并入库3.4机械加工余量的确定 工件毛坯为锻件，查相关资料知，采用金属模机械砂型锻造，锻造精度等级IT9，加工余量等级MA-G。1、 26两端面的加工余量 由上述知，锻造等级IT9，加工余量等级MA-G，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4知，单边加工余量Z=2.0mm，再由零件图知，零件表面粗糙度Ra12.5，根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，一步铣削(即粗铣)可满足其精度要求。2、 12H11孔的加工余量 因孔的尺寸不大，故采用实心锻造，由零件图知，零件的表面粗糙度Ra6.3，根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，一步钻削可满足其精度要求。3、 30外圆的加工余量 由上述知，锻造等级IT9，加工余量等级MA-G，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4知，单边加工余量Z=1.5mm，再由零件图知，零件表面粗糙度Ra0.8，根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，三步车削(即粗车、半精车、精车)可满足其精度要求。4、 35端面的加工余量 由上述知，锻造等级IT9，加工余量等级MA-G，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4知，单边加工余量Z=2.0mm，再由零件图知，零件表面粗糙度Ra12.5，根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，一步车削(即粗车)可满足其精度要求。5、 24p9外圆的加工余量 由上述知，锻造等级IT9，加工余量等级MA-G，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4知，单边加工余量Z=1.5mm，再由零件图知，零件表面粗糙度Ra0.8，根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，三步车削(即粗车、半精车、精车)可满足其精度要求。6、24p9端面的加工余量由上述知，锻造等级IT9，加工余量等级MA-G，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4知，单边加工余量Z=2.0mm，再由零件图知，零件表面粗糙度Ra12.5，根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，一步车削(即粗车)可满足其精度要求。7、宽3退刀槽的加工余量 因槽的尺寸不大，故采用实心锻造，由零件图知，宽3退刀槽的表面粗糙度Ra12.5，根据机械制造工艺设计简明手册表2.3-9知，一步车削可满足其精度要求。8、32宽6槽的加工余量因槽的尺寸不大，故采用实心锻造，由零件图知，宽3退刀槽的表面粗糙度Ra12.5，根据机械制造工艺设计简明手册表2.3-9知，一步车削可满足其精度要求。9、4孔的加工余量因孔的尺寸不大，故采用实心锻造，由零件图知，4孔的表面粗糙度Ra612.5，根据机械制造工艺设计简明手册表2.3-9知，一步钻削可满足其精度要求。 3.5 确定切削用量及基本工时工序01：型材工序02：调质处理HB207255工序03：铣26两端面1、选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，刀片采用YG8,，。 2. 决定铣削用量决定铣削深度 因为加工余量不大，且表面粗糙Ra12.5，要求不高，故可在一次走刀内铣完， 则决定每次进给量及切削速度 根据X52K型立式铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取4753.计算工时切削工时： ，则机动工时为 工序04：钻12H11孔选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 531r/min 按机床选取n=545r/min 切削工时： ，则机动工时为工序05：粗车30外圆、车35端面工步一：粗车33外圆至31外圆1.切削用量机床为C620-1型卧式车床， 所选刀具为YT5硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册第一部分表1.1，由于C620-1型卧式车床的中心高度为200mm（表1.30），故选刀杆尺寸BH=16mm25mm，刀片厚度为4.5mm。根据表1.3，选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃倾角，刀尖圆弧半径。确定切削深度由于单边余量为1.0mm，可在1次走刀内切完。确定进给量根据表1.4，在粗车QT500-7、刀杆尺寸为16mm25mm、3mm、工件直径为0100mm时，=0.10.6mm/r按C620-1型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.27mm/r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机床进给机构允许的进给力=3530N。根据表1.21，当2mm,0.35mm/r，=100m/min(预计)时，进给力=760N。的修正系数为=0.1，=1.17（表1.29-2），故实际进给力为 =7601.17N=889.2N 由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=0.27mm/r可用。选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，端面车刀耐用度T=30min。确定切削速度切削速度可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。根据表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工铸件，3mm，0.27mm/r，切削速度=100m/min。切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,=1.0(均见表1.28），故=1000.80.650.811.15m/min48.5/min 514/min 按C620-1机床的转速(表4.2-8），选择=480r/min 则实际切削速度=48.5m/min校验机床功率由表1.24，3mm，0.27mm/r，46m/min时，=1.7KW。切削功率的修正系数=1.17，=1.13，=0.8，=0.65（表1.28），故实际切削时的功率为=0.72KW根据表1.30，当=480r/min时，机床主轴允许功率=5.9KW。，故所选的切削用量可在C620-1机床上进行。最后决定的切削用量为=1.0mm，=0.27mm/r，=480r/min，=48.5m/min2.确定粗车31外圆的基本时间 ， 式中 =23mm，=1.0mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=460r/min,=1 则 工步二：车35端面确定基本工时 ， 式中 =2mm，=2.0m，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=480r/min,=1 则 工序06：粗车、半精车24p9外圆、粗车24p9端面工步一：粗车27外圆至25外圆确定基本工时 ， 式中 =92mm，=1.0m，=4mm，=0mm，=0.25mm/r，=480r/min,=1 则 工步二：半精车25外圆至24.2外圆1. =0.4mm2. =0.17mm/r3. =1200.80.650.811.15m/min58.2m/min =600r/min4.确定基本工时 ， 式中 =92m，=0.4mm，=0mm，=0mm，=0.17mm/r，=600r/min,=1 则 工步三：粗车24p9端面确定基本工时 ， 式中 =12.1mm，=2.0m，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=480r/min,=1 则 工序07：半精车、精车30外圆，车宽3退刀槽、车15倒角工步一：半精车31外圆至30.2外圆确定基本工时 ， 式中 =23mm，=0.4m，=4mm，=0mm，=0.17mm/r，600r/min,=1 则 工步二：精车30.2外圆至30外圆1. =0.1mm2.=0.1mm/r3. =1500.80.650.811.15m/min72.7m/min =760r/min4.确定基本工时 ， 式中 =23m，=0.1mm，=0mm，=0mm，=0.1mm/r，=760r/min,=1 则 工步三：车宽3退刀槽确定基本工时 ， 式中 =3mm，=1.0m，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=480r/min,=1 则 工步四：车15倒角工序08：精车24p9外圆、车宽3退刀槽、车15倒角工步一：精车24.2外圆至24p9外圆确定基本工时 ， 式中 =92mm，=0.1m，=4mm，=0mm，=0.0.1mm/r，=760r/min,=1 则 工步二：车宽3退刀槽确定基本工时 ， 式中 =3mm，=1.0m，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=480r/min,=1 则 工步三：车15倒角工序09：铣32宽6槽1、选择刀具刀具选取硬质合金三面刃铣刀，刀片采用YG8,，。 2. 决定铣削用量决定铣削深度 因为加工余量不大，且表面粗糙Ra12.5，要求不高，故可在一次走刀内铣完， 则决定每次进给量及切削速度 根据X51型卧式铣床说明书，其功率为为6.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取4753.计算工时切削工时： ，则机动工时为 工序10：钻4孔选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 597r/min 按机床选取n=545r/min 切削工时： ，则机动工时为第4章 专用夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。由指导老师的分配，决定设计铣26端面的夹具。4.1 问题的提出 本夹具主要用于铣26端面，表面粗糙度Ra12.5，精度要求不高，故设计夹具时主要考虑如何提高生产效率，产品质量则不予考虑。4.2 定位基准的选择选择24外圆、24端面和26外圆，所以相应的夹具上的定位元件应是V形块、A型支承钉和定位销。定位分析如下：1.制动器杠杆24外圆与V形块配合定位，限制四个自由度，即Y轴移动、Y轴转动、Z轴移动和Z轴转动。2.制动器杠杆24端面与A型支承钉配合定位，限制一个自由度，即X轴移动。 3.制动器杠杆26外圆与定位销配合定位，限制一个自由度，即X轴转动。工件六个自由度被完全限制，属于完全定位，故设计合理。4.3 定位误差分析定位误差是指采用调整法加工一批工件时，由于定位不准确而造成某一工序在工序尺寸（通常是指加工表面对工序基准的距离尺寸）或位置要求方面的加工误差。当采用夹具加工工件时，由于工件定位基准和定位元件的工作表面均有制造误差使定位基准位置变化，即定位基准的最大变动量，故由此引起的误差称为基准位置误差，而对于一批工件来讲就产生了定位误差。如图1所示 图4-1用V型块定位加工时的定位误差当定位基准与工序基准不重合时，就产生了基准不重合误差。基准不重合误差即工序基准相对定位基准理想位置的最大变动量。定位误差指一批工件采用调整法加工，仅仅由于定位不准而引起工序尺寸或位置要求的最大可能变动范围。定位误差主要由尺寸位置误差和基准不重合误差组成。 根据相关公式和公差确定具体变动量。如图2，两个极端情况：情况1：d1=d1,d2=d2使工序基准尽可能地高得加工尺寸；情况2：d1=d1,d2=d2使工序基准尽可能地低得加工尺寸。且该工序定位误差 图4-2 定位误差 =O1O2+(d2-（d2-Td2)/2 =Td1/(2sina/2)+Td2/2 =0.043/2sin45+0.03/2 0.3924.4 切削力的计算与夹紧力分析计算切削力如下：查参考文献2，表3-3得切削力计算公式：由铣26端面的工时计算知，=0.25mm，由简明机床夹具设计手册表3-3知即 2243N 所需夹紧力，查表5得，安全系数K=式中为各种因素的安全系数，查表得：K=1.872，当计算K2.5时，取K=2.5孔轴部分由M5螺母锁紧，查表得夹紧力为2903N=7257.5N由上计算得，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。4.5 导向元件的设计 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。根据GB220780定向键结构如图所示：图 4-3 夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度 a=14mm 定向键的结构尺寸如下：表 4.1 定向键数据表 BLHhDd1夹具体槽形尺寸 公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D140-0.0272085105.514+0.0184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。对刀块选用圆形对刀块，其结构如下图所 图4-4 圆形对刀块 图4-5 圆形对刀块的规格及主要尺寸塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示： 图4-6 平塞尺图塞尺尺寸为：表 4.2 平塞尺尺寸表公称尺寸H允差dC2-0.0140.5 参考文献1.邹青 主编 机械制造技术基础课程设计指导教程 北京： 机械工业出版社 2004，8 2.赵志修 主编 机械制造工艺学 北京： 机械工业出版社 1984，23.孙丽媛 主编 机械制造工艺及专用夹具设计指导 北京：冶金工业出版社 2002，12 4.李洪 主编 机械加工工艺手册 北京： 北京出版社 1990，125.邓文英 主编 金属工艺学 北京： 高等教育出版社 20006.黄茂林 主编 机械原理 重庆： 重庆大学出版社 2002，77.丘宣怀 主编 机械设计 北京： 高等教育出版社 19978.储凯 许斌 等主编 机械工程材料 重庆： 重庆大学出版社 1997，129.廖念钊 主编 互换性与技术测量 北京： 中国计量出版社 2000，110.乐
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