护罩的加工工艺及钻4-Ф18孔夹具设计说明书.doc
护罩的钻4-Ф18孔夹具设计及加工工艺装备含4张CAD图
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护罩
18
夹具
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护罩加工工艺与工装设计【摘要】国内经济快速发展的今天，产业结构以及机械加工制造业，其结构性变化明显。企业完成工装、夹具的优化以及改良是迫在眉睫。夹具这个传统的行业，在制造业飞速发展的今天，又被赋予了新是使命。因现在产品种类繁多，零件结构万万千千。专用夹具的设计在不可取代的基础上，变的越来越重要。本次设计的主要内容有护罩加工工艺与工装设计。考虑到零件结构，采用Q235-A型材进行备料作为其毛坯。该零件要能够承受一定的载荷。零件加工工艺的分析不仅完成了工件结构分析、基准选择、制造和加工方式选择，还根据加工工序卡完成了相应是切削数据的计算。本次专用夹具设计是为钻削4-18孔进行的。根据零件的特点需要对其进行分度，完成了定位、夹紧方案以及元件的选择与确定，还对夹具上其他零部件进行了设计和确定，完成设计图纸量的要求等。关键词：护罩；加工工艺；4-18孔；专用夹具Abstract:With the rapid development of the domestic economy, the structural changes of the industrial structure and mechanical processing manufacturing industry are obvious. It is imminent for enterprises to complete the optimization and improvement of tooling and fixtures. With the rapid development of the manufacturing industry, the traditional industry of jigs has been given a new mission. Due to the wide variety of products available today, there are thousands of parts in the structure. The design of special fixtures is becoming increasingly important on an irreplaceable basis.The main content of this design is the processing technology and tooling design of the shield. In consideration of the part structure, Q235-A profile is used as the raw material for its stock preparation. The part must be able to withstand a certain load.The analysis of the part processing technology not only completed the analysis of the workpiece structure, the selection of the benchmark, the selection of the manufacturing and processing methods, but also the calculation of the corresponding cutting data according to the processing procedure card. This special fixture is designed for drilling 4-18 holes. According to the characteristics of the parts, they need to be indexed, the positioning and clamping schemes, and the selection and determination of components have been completed. The other parts on the fixture have also been designed and determined, and the requirements of the design drawings have been completed.Key words: shield; processing technology; 4-18 hole; special fixtureI目 录1 零件分析和毛坯设计11.1 零件工艺分析及生产类型确定11.1.1 零件的组成表面分析21.1.2 零件的技术要求分析21.1.3 零件生产类型的确定21.2 毛坯类型及毛坯图设计32 机械加工工艺规程设计52.1 零件基准的选择52.2 零件加工工艺方案的选择，比较与确定62.3 零件加工设备及装备的选择72.4 机械加工余量的确定72.5 加工工序切削用量及时间定额的计算73 专用夹具设计103.1 工序内容及加工要求103.2 定位基准103.3 夹具结构设计及工作流程103.4 设计定位方案应满足的要求103.5 定位方案的确定103.6 定位元件的确定103.7 夹紧方案的确定103.8 夹紧元件的确定113.9 夹具体的设计113.10 确定导向装置钻套123.11 计算钻削力123.12 计算夹紧力12结 束 语14谢 辞15参考文献16II1 零件分析和毛坯设计1.1 零件工艺分析及生产类型确定 图1.1 护罩零件图护罩用途使机器或者机构在有灰尘、雨水、高低温等复杂情况下都能正常使用。护罩一般分为室内型和室外型两种。室内用防护罩的特点：结构简单，价格便宜。其主要功能是防尘，并有一定的安全防护作用，如防盗、防破坏等；室外用防护罩的特点：结构复杂，具有降温、加温、防雨、防雪等功能，这种护罩一般为全天候防护罩，即无论刮风、下雨、下雪、高温、低温等恶劣情况，都能使安装在护罩内的机器或机构正常工作。本次设计的护罩其材料：Q235-A。Q235表示钢筋屈服点为235N/MM2，A表示耐气候的温度。Q235普通碳素结构钢又称作A3板。普通碳素结构钢普板是一种钢材的材质。Q代表的是这种材质的屈服极限，后面的235，就是指这种材质的屈服值，在235MPa左右。并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小（板厚/直径16mm，屈服强度为235MPa；16mm板厚/直径40mm，屈服强度为225MPa；40mm板厚/直径60mm，屈服强度为215MPa；60mm板厚/直径100mm，屈服强度为205MPa；100mm板厚/直径150mm，屈服强度为195MPa；150mm板厚/直径200mm，屈服强度为185MPa）。由于含碳较低，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛。由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以”Q“，代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，单位是MPa例如Q235表示屈服应力（s)为235 MPa的碳素结构钢。必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号分别为A、B、C、D。脱氧方法符号：F表示沸腾钢；b表示半镇静钢：Z表示镇静钢；TZ表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即Z和TZ都可不标。例如Q235-AF表示A级沸腾钢。专门用途的碳素钢，例如桥梁钢、船用钢等，基本上采用碳素结构钢的表示方法，但在钢号最后附加表示用途的字母。1.1.1 零件的组成表面分析1、尺寸65下端面，R32.5圆弧、2-R8圆弧所在的表面及端面；2、尺寸8、65及155所在的表面及端面；3、尺寸150前后两端面；4-18孔所在的表面及端面。1.1.2 零件的技术要求分析1、4-18孔，其表面粗糙度公差为Ra12.5um；2、零件图上其余表面、端面及圆弧，均采用不去除材料的方法获得。1.1.3 零件生产类型的确定企业在计划期内生产的产品的数量和进度计划称为生产纲领。零件的年生产纲领。可按下式计算N=Qn(1+a%+b%)式中N零件的年生产纲领，件/年；Q产品的年生产纲领，台/年；n每台产品中该零件的数量，件/台；a%-备品的百分率；b%-废品的百分率。生产纲领的大小对生产组织形式和零件加工过程起着重要的作用，它决定了各工序所需专业化和自动化的程度，决定了所应选用的工艺方法和工艺装备。生产类型是指企业(或车间、工段、班组、工作地)生产专业化程度的分类，一般分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型。通过对设计任务的分析，本次加工的零件，确定批量生产。1.2 毛坯类型及毛坯图设计1、毛坯类型：毛坯的种类很多，同一种毛坯又有多种制造方法，机械制造中常用的毛坯有以下几种：（1）铸件形状复杂的零件毛坯，宜采用铸造方法制造。目前铸件大多用砂型铸造，它又分为木模手工造型和金属模机器造型。木模手工造型铸件精度低，加工表面余量大，生产率低，适用于单件小批生产或大型零件的铸造。金属模机器造型生产率高，铸件精度高，但设备费用高，铸件的重量也受到限制，适用于大批量生产的中小铸件。其次，少量质量要求较高的小型铸件可采用特种铸造。（2）锻件机械强度要求高的钢制件，一般要用锻件毛坯。锻件有自由锻造锻件和模锻件两种。自由锻造锻件可用手工锻打、机械锤锻或压力机压锻等方法获得。这种锻件的精度低，生产率不高，加工余量较大，而且零件的结构必须简单；适用于单件和小批生产，以及制造大型锻件。模锻件的精度和表面质量都比自由锻件好，而且锻件的形状也可较为复杂，因而能减少机械加工余量。模锻的生产率比自由锻高得多，但需要特殊的设备和锻模，故适用于批量较大的中小型锻件。（3）型材型材按截面形状可分为：圆钢、方钢、六角钢、扁钢、角钢、槽钢及其它特殊截面的型材。型材有热轧和冷拉两类。热轧的型材精度低，但价格便宜，用于一般零件的毛坯；冷拉的型材尺寸较小、精度高，易于实现自动送料，但价格较高，多用于批量较大的生产，适用于自动机床加工。（4）焊接件焊接件是用焊接方法而获得的结合件，焊接件的优点是制造简单、周期短、节省材料，缺点是抗振性差，变形大，需经时效处理后才能进行机械加工。除此之外，还有冲压件、冷挤压件、粉末冶金等其它毛坯。本次设计的零件，其零件材料是35钢。该零件铸造性及切削性能较好。考虑到零件外形简单，通过分析，决定选择60X70圆钢棒料。2、毛坯图设计完成零件图分析的基础上，决定采用厚度为8mm的Q235-A型材，而后对其进行压弯及钻孔等，经过相应的计算其备料尺寸为308.3X150X8。具体见下图1.2毛坯图。图1.2 护罩毛坯图162 机械加工工艺规程设计2.1 零件基准的选择机械加工过程中，定位基准的选择合理与否决定零件质量的好坏，对能否保证零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及对零件各表面间的加工顺序安排都有很大影响，当用夹具安装工件时，定位基准的选择还会影响到夹具结构的复杂程度。因此，定位基准的选择是一个很重要的工艺问题。1、粗基准的选择原则选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样要求，并注意要尽快获得精基面。具体选择时应考虑下列原则：（1）选择重要表面为粗基准为保证工件上重要表面的加工余量小而均匀，则应选择该表面为粗基准。所谓重要表面一般是工件上加工精度以及表面质量要求较高的表面，如床身的导轨面，车床主轴箱的主轴孔，都是各自的重要表面。因此，加工床身和主轴箱时，应以导轨面或主轴孔为粗基准。（2）选择不加工表面为粗基准 为了保证加工面与不加工面间的位置要求，一般应选择不加工面为粗基准。如果工件上有多个不加工面，则应选其中与加工面位置要求较高的不加工面为粗基准，以便保证要求，使外形对称等。（3）选择加工余量最小的表面为粗基准在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，如果零件上每个表面都要加工，则应选择其中加工余量最小的表面为粗基准，以避免该表面在加工时因余量不足而留下部分毛坯面，造成工件废品。（4）选择较为平整光洁、加工面积较大的表面为粗基准以便工件定位可靠、夹紧方便。（5）粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次因为粗基准本身都是未经机械加工的毛坯面，其表面粗糙且精度低，若重复使用将产生较大的误差。2、精基准的选择原则（1）基准重合原则即选用设计基准作为定位基准，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。（2）基准统一原则应采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面，这就是基准统一原则。这样做可以简化工艺规程的制订工作，减少夹具设计、制造工作量和成本，缩短生产准备周期；由于减少了基准转换，便于保证各加工表面的相互位置精度。例如加工轴类零件时，采用两中心孔定位加工各外圆表面，就符合基准统一原则。箱体零件采用一面两孔定位，齿轮的齿坯和齿形加工多采用齿轮的内孔及一端面为定位基准，均属于基准统一原则。（3）自为基准原则某些要求加工余量小而均匀的精加工工序，选择加工表面本身作为定位基准，称为自为基准原则。（4）互为基准原则当对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行加工时，需要用两个表面互相作为基准，反复进行加工，以保证位置精度要求。例如要保证精密齿轮的齿圈跳动精度，在齿面淬硬后，先以齿面定位磨内孔，再以内孔定位磨齿面，从而保证位置精度。再如车床主轴的前锥孔与主轴支承轴颈间有严格的同轴度要求，加工时就是先以轴颈外圆为定位基准加工锥孔，再以锥孔为定位基准加工外圆，如此反复多次，最终达到加工要求。这都是互为基准的典型实例。（5）便于装夹原则所选精基准应保证工件安装可靠，夹具设计简单、操作方便。实际上，无论精基准还是粗基准的选择，上述原则都不可能同时满足，有时还是互相矛盾的。因此，在选择时应根据具体情况进行分析，权衡利弊，保证其主要的要求。本零件将选择尺寸8上端面作为粗基准；选择尺寸8上端面作为精基准。2.2 零件加工工艺方案的选择，比较与确定加工工艺方案1：工序10、备料；工序20、压弯；工序30、钻4-18孔；工序40、清洗；工序50、终检；工序60、入库。加工工艺方案2：工序10、锻造；工序20、钻4-18孔；工序30、压弯；工序40、清洗；工序50、终检；工序60、入库。加工工艺路线方案2通过先钻孔，而后对其他工序进行加工。该方案没能够满足先面后孔的原则。加工工艺路线方案1做到了压弯而后钻孔。很好的保证了零件的尺寸要求。另外通过对零件图的分析，方案2采用锻造的制造方式不合适，该毛坯采用型材进行备料即可。经过比较选择加工工艺路线方案1加工本工件。2.3 零件加工设备及装备的选择通过上面对加工工艺路线的确定，其加工需完成备料、压弯和钻削。下面对钻孔使用的加工装备及装备进行1、加工设备：Z3040摇臂钻床；2、装夹夹具：专用夹具；3、加工刀具：麻花钻；4、测量工具：游标卡尺；2.4 机械加工余量的确定工序10、备料；工序20、压弯；工序30、钻4-18孔；工步1：钻4-18孔的底孔；通过对加工工艺手册的查阅，确定其单边加工余量为5mm；工步2：钻4-18孔；通过对加工工艺手册的查阅，确定其单边加工余量为4mm；工序40、清洗；工序50、终检；工序60、入库。2.5 加工工序切削用量及时间定额的计算工序10、备料；工序20、压弯；工序30、钻4-18孔；工步1：钻4-18孔；1、加工设备：摇臂钻床，型号Z3040；2、加工刀具：麻花钻；3、测量工具：游标卡尺；4、背吃刀量5mm；5、进给量。6、切削速度=15m/min。7、主轴转速及实际切削速度，查Z3040摇臂钻床转速图，取n=525r/min；取实际切削速度8、基本时间 式中：l=8，则9、辅助时间 式中：，则工步2：钻4-18孔；1、加工设备：摇臂钻床。2、加工刀具：麻花钻；3、测量工具：游标卡尺；4、背吃刀量4mm；5、进给量。6、切削速度=25m/min。7、主轴转速及实际切削速度，查Z3040摇臂钻床转速图，取n=423r/min；取实际切削速度8、基本时间 式中：l=8，则9、辅助时间 式中：，则工序40、清洗；工序50、终检；工序60、入库。3 专用夹具设计3.1 工序内容及加工要求本专用夹具加工的工序内容为设计钻4-18孔钻床专用夹具，钻孔的表面粗糙度公差为12.5um。3.2 定位基准对其进行钻削之前，已完成板材的压弯加工。现对其定位基准确定为：尺寸8上端面、155右端面及150前端面。3.3 夹具结构设计及工作流程1、夹具结构设计应满足的要求工艺性好；使用性好；生产效率高；满足工件的加工精度要求；性价比高。2、工作流程了解和掌握夹具工作原理及特性；分析零件图及工艺路线，确定零件的定位基准；专用夹具定位方案、夹紧方案的设计及定位元件和夹紧元件选择；完成导向装置；切削力和夹紧力；定位误差等。3.4 设计定位方案应满足的要求工件在夹具中定位的任务是：使同一工序中的一批工件都能在夹具中占据正确的位置，工件位置的正确与否，用加工要求来衡量，能满足加工要求的为正确，不能满足加工要求的为不正确。一批工件逐个在夹具上定位时，各个工件在夹具中占据的位置不可能完全一致，也不必要求它们完全一致，但各个工件的位置变动量必须控制在加工误差所允许的范围之内。3.5 定位方案的确定利用尺寸8上端面和定位座上端面定位，限制3自由度。利用155右端面和2个固定式定位销定位，限制2自由度。利用150前端面和2个支承钉定位，限制1自由度。完成工件的完全定位，其定位方案为“三个面”3.6 定位元件的确定护罩定位元件有：1个定位座、2个固定式定位销和2个支承钉。3.7 夹紧方案的确定本次设计的夹紧装置需要满足下面的设计要求：1、夹紧过程中，不改变工件定位后占据的正确位置。2、夹紧力的大小适当。3、夹紧装置的复杂程度应与工件的生产纲领相适应。工件夹紧采用双头螺栓，六角螺母和夹紧板对工件进行夹紧。分度盘夹紧是在180方向上利用2套六角螺母、双头螺栓、垫圈、连接螺栓、移动压板和弹簧对其进行上下方向的夹紧。3.8 夹紧元件的确定护罩夹紧元件有：2套六角螺母、双头螺栓、垫圈、连接螺栓、移动压板和弹簧。具体结构见图3.1夹具装配图。图3.1 夹具装配图3.9 夹具体的设计夹具体是夹具设计中重要的组成部分。用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。它与机床有关部件进行连接、对定，使夹具相对机床具有确定的位置。通过查阅资料，知晓夹具体的种类有铸造夹具体、锻造夹具体、焊接夹具体以及型材夹具体等。本次夹具体采用HT200铸造夹具体，其结构见图3.2夹具体零件图。图3.2 夹具体零件图3.10 确定导向装置钻套本次设计的要求是要对零件上4-18孔进行钻孔加工，除了夹具装配图上面绘制的夹具体、钻模板之外，还应该有钻头的导向装置。本次选快换钻套作为钻头的导向元件。3.11 计算钻削力1、加工机床：Z3040摇臂钻床；2、加工刀具：麻花钻；3、钻削力公式：其中P钻削力；D钻头直径，18mm；S进给量，0.1mm；HB布氏硬度，取175-220HB。所以3.12 计算夹紧力。为基本安全系数，取1.5；为加工性质系数，取1.1；为刀具钝化系数，取1.1；为继续切削系数，取1.1；为夹紧力稳定系数，取1.3；为手动夹紧手柄位置系数，取1.0。所以=2.6实际夹紧力应为：。其中及为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数，。所以取螺栓预紧力。选材料为45钢，M12双头螺栓。则，小于45钢许用应力。选材料为45钢，M12双头螺栓，合适。结 束 语在学校将基础课都学完之后，又学习了机械制造技术这门学科。这次设计，其实也是一次完整的社会实践，这其实也是给我总结之前学习知识的一次机会，完成这次设计之后，对我所学专业知识进行了全面的温习，将实践跟理论很好的联系起来。所以说，对于我的大学生涯来说，它是非常重要的。对我来说，工装设计其实也是为我将来的工作打一个基础，希望完成这次论文之后，不管是对问题的分析，还是对困难的克服，查找相关资料的能力都提升了不少。因为我自身水平有限，也没有那么长时间，所以设计里还有很多不好的地方，老师们要是发现了帮我指出来，我好改正。谢 辞大学学习生涯马上就要结束了，不过对于我来说，这只是一个阶段，马上我要开始新的生活了。大学时光不算短，在学校里面我认识了新老师和新同学，因为有老师，家长的鼓励，我才能最终将大学的学习完成，论文马上就要写完了，我的心情平复不下来。我有很多崇拜的名人，不过，在这个时候，我还是要将我可以表达出来的所有赞美，都送给我的论文指导老师。我知道，我不是很出色，不过，对于我来说，您确实我最尊敬的。从您的身上，我学到了对待专业的态度，还有做人的道理，对于我来说，专业知识可以为我将来的工作做好准备，但是做人的道理，相信是我受益终生的，现在我的思想观念都发生了很大的改变。一开将论文的题目确定下来，后期对论文进行写作，在这过程中老师都给了我很多的帮助，谢谢老师。谢谢我的父母，你们对我的养育之恩，我是没有办法回报的，希望你们健康快乐。论文马上就要写好了，我心里感受很多，在这个过程
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