机械制造技术课程设计-传力杆加工工艺及铣宽12槽夹具设计

目录TOC\o"1-3"\h\u12374第1章计算生产纲领、确定生产类型 第1章计算生产纲领、确定生产类型1.1生产纲领生产纲领：企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品的年产量。零件的生产纲领按下式计算。N=Qn(1+a+)式中：N——零件的生产纲领（件/年）Q——机器产品的年产量（台/年）n——每台产品中该零件的数量（件/台）a——备品百分率——废品百分率1.2生产效率分析

1.标准工时：标准工时=标准作业时间+辅助时间

a\标准工时：标准工时=生产一个良品的作业时间。b\标准工时=正常工时+宽放时间=正常工时×（1+宽放率）c\工厂使用的宽放率一般在10%～20%，对一些特殊的工种，如体力消耗较大的工种，宽放率可适当放宽一些d\正常工时是人工操作单元工时+机器自动作业工时的总和。2生产率＝（产出数量×标准工时）÷（日工作小时×直接人工数）×100%

1.3生产类型根据生产纲领的大小，可分为三种不同的生产类型：1.单件生产：少量地制造不同结构和尺寸的产品，且很少重复。如新产品试制，专用设备和修配件的制造等。2.成批生产：产品数量较大，一年中分批地制造相同的产品，生产呈周期性重复。而小批生产接近于单件生产，大批生产接近于大量生产。3.大量生产：当一种零件或产品数量很大，而在大多数工作地点经常是重复性地进行相同的工序。生产类型的判别要根据零件的生产数量（生产纲领）及其自身特点，具体情况见表1-1。表1-1：生产类型与生产纲领的关系生产类型重型（零件质量大于2000kg）中型（零件质量为100-2000kg）轻型（零件质量小于100kg）单件生产小于等于5小于等于20小于等于100小批生产5-10020-200100-500中批生产100-300200-500500-5000大批生产300-1000500-50005000-50000大量生产大于1000大于5000大于50000连杆是轻型零件，年生产纲领3000~5000件，根据表1-1可知生产类型为中批生产。第2章零件的分析2.1零件的作用传力杆指的是沿水泥混凝土路面板横缝，每隔一定距离在板厚中央布置的圆钢筋。其一端固定在一侧板内，另一端可以在邻侧板内滑动，其作用是在两块路面板之间传递行车荷载和防止错台，增加相邻混凝土块之间的应力传递以防止混凝土路面局部受力较大造成混凝土路面不均匀沉降，传递应力使相邻混凝土块共同受力。图2-1传力杆2.2零件的工艺分析要对该零件的表面进行加工，具体加工要求如下：1.传力杆前端面（即基准A），粗糙度Ra12.52.传力杆后端面，粗糙度Ra12.53.传力杆Ф29H7孔，粗糙度Ra1.64.传力杆Ф19H7孔，粗糙度Ra1.65.传力杆Ф6销孔，粗糙度Ra6.36.传力杆宽12槽，粗糙度Ra6.3第3章传力杆的工艺规程设计3.1确定毛坯的制造形式传力杆材料为45钢，特性为中碳调质结构钢,考虑到中碳调质结构钢的抗缺口敏感性，减震性和耐优良等特点,因此应该选用锻件,以便使开合螺母在使用中耐磨性良好,保证零件工作可靠.由于零件年产量为3000件,已达到成批生产的水平，而且锻造，免除了砂模和制模的设备，以及减少了锻工车间的面积，生产成本就有了降低，这样得来的锻件具有紧密与微细的颗粒结构及较好的机械性能。因此采用锻造,这从提高生产率、保证加工精度来考虑也是应该的。3.2基准面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确、合理，可以保证质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。3.2.1粗基准的选择原则1.如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面，则应以其中与加工面位置精度要求较高的表面作粗基准。2.如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，应选择该表面作精基准。3.如需保证各加工表面都有足够的加工余量，应选加工余量较小的表面作粗基准。4.选作粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口、飞边等缺陷，以便定位可靠。5.粗基准一般只能使用一次，特别是主要定位基准，以免产生较大的位置误差。由粗基准选择及传力杆零件图知，选择后端面、R18圆弧和R14圆弧作为定位粗基准。3.2.2精基准的选择原则1.用设计基准作为定位基准，实现“基准重合”，以免产生基准不重合误差。2.当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面时，应尽可能采用此组精基准定位，实现“基准统一”，以免生产基准转换误差。3.当精加工或光整加工工序要求加工余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位置精度要求由先行工序保证。4.为获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可遵循“互为基准”、反复加工的原则。5.有多种方案可供选择时应选择定位准确、稳定、夹紧可靠，可使夹具结构简单的表面作为精基准。由精基准选择原则及传力杆零件图知，选择前端面（即基准A）、Ф29H7孔和Ф19H7孔作为定位精基准。3.3制定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。在生产纲领以确定为大批生产的条件下，可采用通用机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。除此以外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。工艺路线方案：工序01：锻造工序02：淬火处理工序03：铣前端面（即基准A）工序04：铣后端面工序05：钻、扩、铰Φ29H7孔工序06：钻、扩、铰Φ19H7孔工序07：铣宽12槽工序08：钻Φ6销孔工序09：去毛刺工序10：检验至图纸要求并入库3.4确定各工序的加工余量锻件重约为0.45kg,在1600t热模锻压力机上生产，零件无磨削精加工工序，锻件复杂系数为，长度为75mm时，查出该零件余量是：厚度方向为1.5-2.0mm，水平方向为1.5-2.0mm。现厚度方向与水平方向均取2.0mm。图3-1传力杆毛坯图3.5基本工时的确立工序03：铣前端面（即基准A）1.选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，刀片采用YG8,铣刀直径，，2.决定铣削用量①决定铣削深度前端面粗糙Ra12.5，一步铣削即可完成，故②决定每次进给量及切削速度根据立式铣床X51说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝600按《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-37，立式铣床X52K标准选取3.计算工时由传力杆零件图知，此次铣削为对称铣，立铣刀主偏角为90°，公式如下：=式中为铣削长度，由传力杆知，=75mm，=，取=2mm故=≈0.183min工序04：铣后端面1.选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，刀片采用YG8,铣刀直径，，2.决定铣削用量①决定铣削深度前端面粗糙Ra12.5，一步铣削即可完成，故②决定每次进给量及切削速度根据立式铣床X51说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝600按《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-37，立式铣床X52K标准选取3.计算工时由传力杆零件图知，此次铣削为对称铣，立铣刀主偏角为90°，公式如下：=式中为铣削长度，由传力杆知，=75mm，=，取=2mm故=≈0.183min工序05：钻、扩、铰Φ29H7孔工步一：钻孔至Ф27确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取故实际切削速度为切削工时：，，，走刀次数i=1则机动工时为 工步二：扩Ф27孔至Ф28.8利用扩孔钻将Ф27孔至Ф28.8，根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 ，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴转速为，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取 故实际切削速度为 切削工时：，，，走刀次数i=1则机动工时为工步三：铰Ф28.8孔至Ф29H7确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取故实际切削速度为切削工时：，，，走刀次数i=1则机动工时为工序06：钻、扩、铰Φ19H7孔工步一：钻孔至Ф18确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取故实际切削速度为切削工时：，，，走刀次数i=1则机动工时为 工步二：扩Ф18孔至Ф18.85利用扩孔钻将Ф18孔至Ф18.85，根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 ，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴转速为，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取 故实际切削速度为 切削工时：，，，走刀次数i=1则机动工时为工步三：铰Ф18.85孔至Ф19H7确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取故实际切削速度为切削工时：，，，走刀次数i=1则机动工时为工序07：铣宽12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①决定铣削深度表面粗糙Ra6.3，一步铣削即可完成，故②决定每次进给量及切削速度根据X61卧式铣床说明书，其功率为为4.0kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝380按《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-37，卧式铣床X61标准选取3.计算工时三面刃铣刀铣宽12槽的基本时间为：式中=32mm，取，=工序08：钻Ф6销孔确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取故实际切削速度为切削工时：，，，走刀次数i=2则机动工时为 第4章铣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，决定设计铣宽12槽的铣床夹具。4.1问题的提出本夹具主要用铣宽12槽，表面粗糙度Ra6.3，精度要求不高，故设计夹具时主发考虑如何提高生产效率。4.2定位分析选择已加工好的前端面（即基准A）、Φ28H7孔和Φ18H7孔来定位，所以相应的夹具上的定位元件应是心轴和B型固定式定位销。因此进行定位元件的设计主要是对心轴和B型固定式定位销，夹紧则是用心轴、六角螺母和快换垫圈等组成的夹紧机构来完成。传力杆前端面（即基准A）与心轴Φ35端面相配合，限制三个自由度，即X轴移动、Y轴转动和Z轴转动。传力杆Φ28H7孔与心轴Φ28f6外圆相配合，限制两个自由度，即Y轴移动和Z轴移动。传力杆Φ18H7孔与B型固定式定位销相配合，限制一个自由度，即X轴转动。工件六个自由度被完全定位，属于完全定位，故设计合理。4.3定位误差分析1、移动时基准位移误差（式4-1）式中：——心轴孔的最大偏差——心轴孔的最小偏差——心轴孔与心轴最小配合间隙代入（式4-1）得：=0.021mm+0+0.02mm=0.041mm2、转角误差（式4-2）式中：——心轴孔的最大偏差——心轴孔的最小偏差——心轴孔与心轴最小配合间隙——B型固定式定位销孔的最大偏差——B型固定式定位销孔的最小偏差——B型固定式定位销孔与B型固定式定位销最小配合间隙其中：则代入（式4-2）得：则：≈0.0491°4.4切削力的计算与夹紧力分析查表4得切削力计算公式：式中，f=1mm/r,查表得=736MPa,即==1547N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K<2.5时，取K=2.5孔轴部分由M10螺母锁紧，查表得夹紧力为3550N==8875N由上计算得》，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。4.5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。根据GB2207—80定向键结构如图所示：图4-1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D14-0.013-0.03320105105.514+0.0774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。对刀块选用直角对刀块，其结构如下图所示：图4-2直角对刀块塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示：图4-3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dC30/-0.0180.54.6夹具设计及操作简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择用心轴、六角螺母和快换垫圈等组成的夹紧机构进行夹紧工件。本工序为铣削余量小，铣削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。结论这次课程设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了课程设计。这次课程设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下她的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，她不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。