拨叉831002 设计说明书(钻扩铰Φ25H7).doc
K002-拨叉831002工艺及钻φ25孔-气动夹具
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K002
831002
工艺
25
气动
夹具
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K002-拨叉831002工艺及钻φ25孔-气动夹具,K002,831002,工艺,25,气动,夹具
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毕业设计（论文）说明书一、 绪论7二、 机床夹具概述 72.1夹具的现状几生产对其提出新的要求8 2.2现代夹具的发展发向92.3机床夹具及其功用102.3.1机床夹具102.3.2机床夹具的功能102.4机床夹具在机械加工中的作用112.5机床夹具组成和分类122.6机床夹具的分类121、按夹具的通用特性分类132、按夹具使用的机床分类1427机床夹具设计特点152.8机床夹具的设计要求16三、零件分析163、1 零件的作用和装配关系163、2 的材料、结构特点和主要工艺问题17四、明确生产类型和工厂条件 194.1:确定工艺的基本特征19五、工艺方案的拟定195、1 制造方法和毛坯余量的确定195、2 基准选择205、3 工艺路线的制定20六、机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定24七、 夹具设计427、1问题的提出427、2夹具设计427.3:切削力及夹紧力的计算437、4定位误差分析437、5夹具设计及简要操作说明40总结46致谢47参考文献482.3机床夹具及其功用2.3.1机床夹具 夹具是一种装夹工件的一种工艺装备，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。在金属切削机床工件是使用的夹具称为机床夹具，在现代生产过程中，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，故机床夹具的设计在企业产品设计和制造以及生产技术装备中占有极其主要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工件。2.3.2机床夹具的功能在机床上应用夹具装夹工件时，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夹工件，使工件装夹中的定位和夹紧。（1）、定位 确定工件在夹具中占有正确的位置的过程，定位是通过工件定位基准而与夹具定位元件的定位面接触成配合实现的正的定位可以保证加工面的尺寸和位置的精度要求。（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错的操作。由于工件在加工时，受到各种力的作用若不将其固定，则工件会松动、脱离，因此夹紧为工件提高了安全和可靠的加工条件。2机床夹具的特殊功能 机床夹具的特殊功能主要是对刀与导向。1）、对刀 调整刀具切削相对工件或夹具的正确位置如铣床夹具中饿对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。2）、导向 如铣床夹具中的钻模板与钻套，能迅速的确定钻头的位置，并引导其进行钻削，导向元件制成模板形成故钻床夹具长称为钻模、镗床夹具（镗模）也是具有导向的功能的。2.4机床夹具在机械加工中的作用 在机械加工中，使用机床夹具的目的主要有一些六个方面，然而在不同的生产条件下，应该有不同的侧重点。夹具设计时应该综合考虑加工的技术要求，生产成本个工人操作方面的要求以达到预期的效果。（1）、保证加工精度 用夹具装夹工件时，能稳定的保证加工精度，并减少对其他工作条件的依赖性，故在精密加工中广泛的使用该夹具，并且它还是全面质量管理的一个重要环节。（2）、提高劳动生产率 使用夹具是否能使工件迅速的定位很夹紧并能够显著的缩短辅助时间和基本时间，提高劳动生产率。（3）、改善工人的劳动条件 用夹具装夹工件方便、省力、安全。当采用气压、液压等装夹工件时，可家少工人的劳动强度保证生产安全。（4）、保证工艺纪律 在生产过程中使用夹具可确保生产周期，生产强度等工艺秩序。例如：夹具设计也是工程技术人员解决高难度零件的主要手段之一。（5）、降低生产成本 在批量生产中使用夹具时，由于劳动生产率的提高和允许使用技术等级较低的工人操作，故可明显降低生产成本。（6）、扩大机床工艺范围这是生产条件有限的企业中常用的一种技术改造措施，如车床上的拉削，钻孔加工等，也可用夹具装夹的加工较复杂的成型面。2.5机床夹具组成和分类（1）、系统元件（2）、夹紧元件（3）、夹具体（4）、连接元件（5）、对刀与导向装置（6）、其他元件或装置一机床夹具的基本组成部分 虽然各类机床夹具的结构有所不同但按主要功能加以分析。机床夹具的基本组成部分是定位元件，夹紧装置和夹具体三个部分，这也好似夹具体的主要内容。1.定位元件 定位元件是夹具的主要功能元件之一 ，通常当工件定位基准面的形状确定后，定位元件的结构也就确定了。2.夹紧装置也是夹具的主要元件之一，一般铰链压板、螺钉、夹紧装置等。3.夹具体 通常夹具作为铸件的结构、锻件结构、焊接结构，形状有回转体形和底座等多种定位元件，夹紧装置等分布在夹具体不同的位置上。二、几夹具的其他组成部分 为满足夹具的饿其他功能要求，各种夹具好要设计其他的元件个装置。1.连接元件根据机床的工作特点，夹具在机床上的安装。连接常有的两种方式：一种是安装在机床工作台上，另一种是安装在机床主轴上，连接元件用于确定夹具本身在机床上的位置。2.对刀与导向装置对刀装置常见在铣床夹具中，用以对刀块调铣刀对刀前的位置，对刀时，铣刀不能与对刀块直接相连，以免碰伤铣刀的切削刃和对刀块工作表面。导向装置钻模板、钻套、镗模的镗模支架。镗套，它们能确定刀具的位置，并引导刀具进行切削。3.其他元件和装置 根据加工的需要，有些夹具分别采用分度装夹，靠模装置上下料加工工艺机器人等。3、2 的材料、结构特点和主要工艺问题 零件为HT200铸钢件，无热处理要求。 从结构上看，左部呈圆筒状，右部为厚12mm的半圆叉爪。两部分上下都不在同一平面上，工件安装有一定困难。 零件的主要加工表面和主要的技术要求也分两个部分一个是以25H7孔为中心的加工表面，这一组加工表面包括：25H7mm的孔，以及42mm的圆柱两端面，其中主要加工表面为25H7mm通孔。一个是以半圆叉爪为中心的加工表面,即以60mm孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：60H12的孔，以及60H12的两个端面。主要是60H12的孔。铣16H11的槽这一组加工表面包括：此槽的端面，16H11mm的槽的底面，16H11mm的槽两侧面。以M221.5螺纹孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：M221.5的螺纹孔，长32mm的端面。主要加工表面为M221.5螺纹孔。这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：1、60孔端面与25H7孔垂直度公差为0.1mm.。2、16H11mm的槽与25H7的孔垂直度公差为0.08mm。 由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。这些加工表面和技术要求，用一般的工艺方法都能做到，唯有叉爪的内半圆面较难车和镗。5、1 制造方法和毛坯余量的确定 本零件形状不复杂，可大批生产。若选砂型手工造型，生产效率低、铸件质量差。也不宜采用费用高、生产周期长的铸造复杂形状毛坯的熔模铸造。最后确定采用砂型机器造型，它有较高的生产效率，也能满足毛坯质量要求。 查机械设计手册，按二级精度铸钢件查得毛坯余量如下：顶面7mm；侧面、底面5mm；孔取顶面余量7mm。由此得到图？所示的毛坯尺寸。5、2 基准选择 精基准选择：按照一般规则，定位精基准应是精度较高、粗糙度较小的表面。即应选择25H7孔及其一端面为基准。但用25H7孔作精基准，两零件分切开后可能不对称，而且225H7孔的端面横向尺寸小，定位稳定性也差。若选叉爪的及其一端面为精基准，又因60H12孔精度太低，用一般圆柱心轴作定位元件，定位误差太大。最后考虑仍选60H12孔为纵向定位基准，目的是希望工件分切开后左右两件较为对称。但所设计的夹具，必须采用弹簧心轴或轴向可移式锥心轴作定位元件，以消除精基准尺寸公差大造成的定位误差。垂直方向则选叉爪上端面为精基准，从尺寸关系看，以它作定位精基准便于加工其余各平面。 粗基准选择：对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取25H7孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个42作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。既能加工出已选各精基准面，又能保证加工面对不加工毛面的位置和尺寸。七、确立切削用量及基本工时工序一 以42外圆为粗基准，粗铣25孔上下端面。（1）. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,铸造。加工要求：粗铣25孔上下端面。机床： X53立式铣床。刀具： W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=10,故据切削用量简明手册（后简称切削手册）取刀具直径do=80mm。选择刀具前角o0后角o15，副后角o=10，刀齿斜角s=15,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1.5mm。（2）： 切削用量1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.3mm，两次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量 机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.15mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.08 mm/z。3）计算切削速度 按工艺手册，确定v=0.45m/s，即27m/min。所以： （7-1）根据（工艺手册表4.2-39）取=120（r/min）所以，实际切削速度为：所以，工作台每分钟进给量应该为：=0.08*10*120=96m/min （7-2）4）计算切削工时=0.20（min） （7-3）工序二 精铣25孔上下端面。1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,铸造。加工要求：精铣25上下端面。机床： X6140卧式铣床。刀具： W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度ap1.8mm/r由于所选择的进给量远远小于和，故可以使用。（2）确定切削速度v、轴向力F、转矩T以及切削功率用不同的刀具材料进行钻、扩、铰孔的v、F、T、均可以按照表3.4-8以及表3.4-10进行计算。根据所给条件，可以直接在表3.4-15中用插入法计算得：V=17m/min,F=4732N,T=51.69N.m, =1.25kw由于实际条件与上表所给条件不完全相同，故应该对结果进行修正。由表3.4-9可知，切削速度的修正系数=0.88，=0.75，故：=17m/min*0.88*0.75=11.22m/min=162r/min （7-7）查z535型机床说明书，取n=195r/min，实际切削速度为： （7-8）由表3.4-11，切削力以及转矩的修正系数=1.06，故：F=4732N*1.06=5016NT=51.69N.m*1.06=54.8N.m3)校验机床功率 切削功率为=1.05kw机床有效功率为：效率=4.5kg*0.81=3.65kg由于故选择的切削用量可以使用，即/min相应的：F=5016N,T=54.5N.m，=1.05kw4）计算工时： （7-9）2扩孔（1）选用标准高速钢扩孔钻（2）确定扩孔切削用量1）确定进给量f 根据表3.4-5，取f=（0.70.8）*0.7mm/r=0.490.56mm/r。根据z535型机床说明书，取f=0.57mm/r2)确定切削速度v及n根据表3.4-34，取v=25m/min由于切削条件与上表不同，故应该乘以以下修正系数：故所以：根据z535型机床说明书，取n=275r/min。实际扩孔速度：min （7-10）3)计算工时: （7-11）3铰、精铰孔（1）选用mm标准高速钢铰刀。（2）确定铰孔切削用量1）确定进给量f，根据表3.4-6查出，f=1.32.6mm，按该表注4，进给量取较小值。按z535型机床说明书，取f=1.6mm/r。2）切削速度v及n 根据表3.4-40，去v=8.2m/min切削速度的修正系数由表3.4-9查出故：n （7-12）根据z535型机床说明书，取n=100r/min，实际铰孔速度in （7-13）3)计算工时： （7-14）同理，精铰同上所以，工序四： 以25孔为精基准，粗铣60孔上下端面。1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,铸造。加工要求：粗铣60上下端面。取=0.08mm/z （参考切削手册表3-3）切削速度：参考有关手册，确定v=0.45m/s，即27m/min机床： X63卧式铣床。刀具： 采用高速钢镶齿三面刃铣刀,铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=20,故据切削用量简明手册取=225mm。则： （7-15）根据（工艺手册表4.2-39）取=37.5（r/min）所以，实际切削速度为：所以，工作台每分钟进给量应该为：=0.08*20*37.5=60m/min4）计算切削工时=0.56（min） （7-16）工序五 以25孔为精基准，精铣60孔上下端面。1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,铸造。加工要求：精铣60上下端面。取=0.14mm/z （参考切削手册表3-3）切削速度：参考有关手册，确定v=0.45m/s，即27m/min机床： X63卧式铣床。刀具： 采用高速钢镶齿三面刃铣刀,铣削宽度ae=60,深度ap2.4mm/r由于所选择的进给量远远小于和，故可以使用。（2）确定切削速度v、轴向力F、转矩T以及切削功率用不同的刀具材料进行钻、扩、铰孔的v、F、T、均可以按照表3.4-8以及表3.4-10进行计算。根据所给条件，可以直接在表3.4-15中用插入法计算得：V=12m/min,F=27860N,T=686.70N.m, =5.21kw由于实际条件与上表所给条件不完全相同，故应该对结果进行修正。由表3.4-9可知，切削速度的修正系数=0.88，=0.75，故：=12m/min*0.88*0.75=7.92m/min=45.85r/min查z535型机床说明书，取n=60r/min，实际切削速度为：由表3.4-11，切削力以及转矩的修正系数=1.06，故：F=27860N*1.06=29531.6NT=686.7N.m*1.06=727.9N.m3)校验机床功率 切削功率为=7.22kw机床有效功率为：效率=12kg*0.81=9.72kg由于故选择的切削用量可以使用，即/min相应的：F=29531.6N,T=727.9N.m，=7.22kw4）计算工时： （7-19）2扩孔（1）选用标准高速钢扩孔钻（2）确定扩孔切削用量1）确定进给量f 根据表3.4-5，取f=（1.31.5）*0.7mm/r=0.911.05mm/r。根据z535型机床说明书，取f=0.95mm/r2)确定切削速度v及n根据表3.4-34，取v=20.3m/min由于切削条件与上表不同，故应该乘以以下修正系数：故所以：=103.6r/min根据z535型机床说明书，取n=120r/min。实际扩孔速度：min3)计算工时: （7-20）3铰、精铰孔（1）选用mm标准高速钢铰刀。（2）确定铰孔切削用量1）确定进给量f，根据表3.4-6查出，f=1.251.8/mm，按该表注4，进给量取较小值。按z535型机床说明书，取f=1.6mm/r。2）切削速度v及n 根据表3.4-40，去v=8.5m/min切削速度的修正系数由表3.4-9查出故：n根据z535型机床说明书，取n=60r/min，实际铰孔速度in （7-21）3)计算工时： （7-22）同理，精铰同上所以，工序七 铣螺纹孔顶面加工条件 工件材料； HT200，铸造。 机床：X52K。查参考文献工艺师手册表3034刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度：每齿进给量：根据参考文献工艺手册表2.475，取铣削速度：参照参考文献工艺师手册表3034，取机床主轴转速： 式（4.1）式中 V铣削速度； d刀具直径。代入式（4.1）得，按照参考文献工艺手册表3.174 实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量： ：根据参考文献工艺手册表281,切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 式（7-23）刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 工序八： 以25孔为精基准，钻20孔（装配时钻铰锥孔）。 1. 选择钻床及钻头 选择z535型立式钻床，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=20mm，钻头采用双头刃磨法， 2.选择切削用量 （1）决定进给量f 根据表3.4-1可以查出f=0.430.53mm/r由于孔深和孔径之比/=1.8，所以=1.0，故=（0.430.53）*1=0.0.430.53mm/r查z535型立式钻床说明书，取=0.43mm/r根据表3.4-3，钻头强度所允许的进给量=1.6mm/r。机床进给机构允许的轴向力=5880N（由机床说明书查出），根据表3.4-4，允许的进给量1.0mm/r由于所选择的进给量远远小于和，故可以使用。（2）确定切削速度v、轴向力F、转矩T以及切削功率用不同的刀具材料进行钻、扩、铰孔的v、F、T、均可以按照表3.4-8以及表3.4-10进行计算。根据所给条件，可以直接在表3.4-15中用插入法计算得：V=17.6m/min,F=4340N,T=42.53N.m, =1.184kw由于实际条件与上表所给条件不完全相同，故应该对结果进行修正。由表3.4-9可知，切削速度的修正系数=0.88，=0.75，故：=17.6m/min*0.88*0.75=11.62m/min=185r/min查z535型机床说明书，取n=180r/min，实际切削速度为：由表3.4-11，切削力以及转矩的修正系数=1.06，故：F=4340N*1.06=4600NT=42.53N.m*1.06=45.1N.m3)校验机床功率 切削功率为=0.8kw （7-24）机床有效功率为：效率=4.5kg*0.81=3.65kg由于故选择的切削用量可以使用，即/min相应的：F=4600N,T=45.1N.m，=0.8kw4）计算工时： （7-25）工序九 以25孔为精基准，车床攻M221.5螺纹。1）切削速度的计算：见切削用量手册表21，刀具寿命T=60min，采用高速钢螺纹车刀，规定粗车螺纹时=1.05，走到次数i=3，半精车螺纹时=0.2，走刀次数i=3精车螺纹时=0.1，走刀次数i=2其中，螺距=1所以，粗车螺纹时：半精车螺纹时精车螺纹时：2）确定主轴转速粗车螺纹时按照机床说明书，取n=96r/min实际切削速度 =18m/min半精车螺纹时：实际切削速度 =34m/min精车螺纹时实际切削速度 =34m/min3）切削工时 取切入长度为 粗车螺纹时半精车螺纹时精车螺纹时所以车螺纹的总工时为工序十 以25孔为精基准，铣槽端面1. 选择机床刀具 选择立式铣床X53K硬质合金钢Yab端铣刀2. 切削用量查2表5 f=0.140.24mm/rT=180min 取f=0.15mm/r v=1.84m/min n=7.32r/min 3. 计算工时 半精铣 工序十一 精铣槽16H11 本道工序精铣槽之前已进行了粗铣和半精铣工步，此工序精铣槽须满足各技术要求包括：槽宽16H11，槽深8H12，槽两侧面粗糙度为3.2，槽底面粗糙度为6.3。1、选择机床及刀具机床 x61W型万能铣床刀具 错齿三面刃铣刀铣槽do=16mm查1表8 国家标准 GB1118 D=160mm d=40mm L=16mm 齿数z=242、计算切削用量由工艺手册表9.41和（切削用量手册）查得 走刀量 f=0.67 mm/r铣刀磨钝标准和耐用度由工艺手册表9.46查得 磨钝标准为 0.20.3 表9.47查得 耐用度为 T=150min （1）切削速度 由工艺手册 式3.2 （7-26）查表 9.48 得其中： 修正系数 m=0.5 代入上式，可得 v=49.5m/min=0.82m/s （2）确定机床主轴速度 由工艺手册 按机床选取主轴转速为6.33 r/s所以 实际切削速度为 （3）计算切削工时 （7-27）工序十二 两件铣断加工机动时间：辅助时间：参照参考文献工艺手册表2.545，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据参考文献工艺手册表2.548，单间时间定额，有： （7-28）因此，达到生产要求。七、 夹具设计设计工序钻扩铰25H7夹具。 7、1问题的提出本夹具要用于钻扩铰25H7，钻扩铰25H7之前我们其他孔系都还没有加工，所以定位比较困难，又因为我们的孔和其他面没有位置度要求，因此我们采用已经加工好的底面和侧面定位即可满足要求，在本道工序加工时，我们应首先考虑保证各面的各加工精度，提高生产效率，降低劳动强度。 7、2夹具设计1 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。7.3:切削力及夹紧力的计算切削刀具：高速钢麻花钻头 铰刀，则 式中：1.5mm，50m/min，f0.5mm/r，（）计算结果 = 1459.699N用气动元件作为夹紧元件，活塞杆是气缸传递力的主要零件，它主要承受拉力、压力、弯曲力及振动冲击等多种作用，必须有足够的强度和刚度。其材料取Q235钢。在这取负载约为10000N，初选气缸的设计压力P1=3MPa，为了满足工作这里的气缸课选用单杆式的，并在快进时差动连接，则气缸无杆腔与有杆腔的等效面积A1与A2应满足A1=2A2（即气缸内径D
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