機床夾具工藝設計說明書正.doc

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目錄 1 序言 2 1 1 課題背景及發(fā)展趨勢 2 1 2 夾具的基本結(jié)構(gòu)及夾具設計的內(nèi)容 2 2 萬向節(jié)滑動叉工藝規(guī)程設計 4 2 1 零件的分析 4 2 1 1 萬向節(jié)滑動叉的用途 4 2 1 2 零件的工藝分析 4 2 2 工藝規(guī)程的設計 5 2 2 1 確定毛坯的制造形式 5 2 2 2 基面的選擇 5 2 2 3 確定工藝路線 5 2 2 4 機械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的確定 8 2 2 5 確定切削用量及基本工時 11 3 專用夾具設計 26 3 1 夾具分析 26 3 2 夾具設計 27 3 2 1 定位基準的選擇 27 3 2 2 切削力及夾緊力的計算 27 3 2 3 定位誤差分析 28 3 2 4 夾具設計及操作的簡明說明 29 4 結(jié)束語 30 參考文獻 32 序言 機械加工工藝及夾具課程設計是對所學專業(yè)知識的一次鞏固 是在進行社會實踐之 前對所學各課程 尤其是 機械制造工藝學 課程的一次深入的綜合性的總復習 也是 理論聯(lián)系實際的訓練 機床夾具已成為機械加工中的重要裝備 機床夾具的設計和使用是促進生產(chǎn)發(fā)展的 重要工藝措施之一 隨著我國機械工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展 機床夾具的改進和創(chuàng)造已成為廣 大機械工人和技術(shù)人員在技術(shù)革新中的一項重要任務 1 1 課題背景及發(fā)展趨勢 材料 結(jié)構(gòu) 工藝是產(chǎn)品設計的物質(zhì)技術(shù)基礎 一方面 技術(shù)制約著設計 另一方 面 技術(shù)也推動著設計 從設計美學的觀點看 技術(shù)不僅僅是物質(zhì)基礎還具有其本身的 功能 作用 只要善于應用材料的特性 予以相應的結(jié)構(gòu)形式和適當?shù)募庸すに?就 能夠創(chuàng)造出實用 美觀 經(jīng)濟的產(chǎn)品 即在產(chǎn)品中發(fā)揮技術(shù)潛在的 功能 技術(shù)是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導 新材料 新工藝的出現(xiàn) 必然給產(chǎn)品帶來新的結(jié)構(gòu) 新的形態(tài)和新的造型風格 材料 加工工藝 結(jié)構(gòu) 產(chǎn)品形象有機地聯(lián)系在一起的 某 個環(huán)節(jié)的變革 便會引起整個機體的變化 工業(yè)的迅速發(fā)展 對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求 使多品種 對中 小批生產(chǎn)作為機械生產(chǎn)的主流 為了適應機械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢 必然對機床夾具提 出更高的要求 1 2 夾具的基本結(jié)構(gòu)及夾具設計的內(nèi)容 按在夾具中的作用 地位結(jié)構(gòu)特點 組成夾具的元件可以劃分為以下幾類 1 定位元件及定位裝置 2 夾緊元件及定位裝置 或者稱夾緊機構(gòu) 3 夾具體 4 對刀 引導元件及裝置 包括刀具導向元件 對刀裝置及靠模裝置等 5 動力裝置 6 分度 對定裝置 7 其它的元件及裝置 包括夾具各部分相互連接用的以及夾具與機床相連接用的緊 固螺釘 銷釘 鍵和各種手柄等 每個夾具不一定所有的各類元件都具備 如手動夾具就沒有動力裝置 一般的車床夾 具不一定有刀具導向元件及分度裝置 同樣 按照加工等方面的要求 有些夾具上還需要 設有其它裝置及機構(gòu) 例如在有的自動化夾具中必須有上下料裝置 專用夾具的設計主要是對以下幾項內(nèi)容進行設計 1 定位裝置的設計 2 夾 緊裝置的設計 3 對刀 引導裝置的設計 4 夾具體的設計 5 其他元件及裝 置的設計 2 萬向節(jié)滑動叉工藝規(guī)程設計 2 1 零件的分析 2 1 1 萬向節(jié)滑動叉的用途 題目所給的零件是萬向節(jié)滑動叉 主要作用 一是傳遞扭矩 二是由本零件可以調(diào) 整傳動軸的長短及其位置 零件的兩個叉部有兩個 的孔 用以安裝滾針軸承m39027 1 并與十字軸相連 起萬向聯(lián)軸節(jié)的作用 零件 外圓內(nèi)與 花鍵孔 傳動軸端6539 部的花鍵軸相配合 用于傳遞動力 2 1 2 零件的工藝分析 萬向節(jié)滑動叉 共有兩組加工表面 它們之間有一定的位置精度要求 現(xiàn)分述如 下 1 以 孔為中心的加工表面 這一組表面包括 兩個 的孔及其m39 m39027 1 倒角 尺寸以 與兩個孔 相垂直的平面 還有在平面上的四個 M8 螺807 m39027 1 孔 其中 主要加工表面為 的兩個孔 0 2 以 花鍵孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括 十六50 5039 矩形花鍵孔 55mm 階梯孔 以及 62mm 的外圓表面和 M60 1mm 的外螺紋表面 這兩組加工表面之間有一定的位置精度要求 主要是 1 花鍵孔與 二孔中心連線的垂直度公差為 100 0 2 m5039 m39027 1 2 二孔外端面對 孔垂直度公差為 0 1mm 3 花鍵槽寬中心線與 中心線偏轉(zhuǎn)角度公差為 5039 39 2 由以上分析可知 對于這兩組加工表面而言 可以先加工其中一組表面 然后借助 于專用夾具加工另一組表面 并且保證它們之間的位置精度要求 2 2 工藝規(guī)程的設計 2 2 1 確定毛坯的制造形式 零件的材料為 45 鋼 由于該零件在工作過程中經(jīng)常承受交變載荷和沖擊性載荷 因 此使用鍛件 保證工作可靠 由于年產(chǎn)量為 10000 件 結(jié)合生產(chǎn)實際 取備品率和廢品率 分別為 10 和 2 則該零件生產(chǎn)量為 N 10000 1 10 1 2 11200 達到了大批生產(chǎn) 的水平 而且零件的輪廓尺寸不大 故可以采用模鍛成形 這對提高生產(chǎn)率 保證加工 質(zhì)量也是有利的 2 2 2 基面的選擇 1 粗基準的選擇 對于一般的軸類零件而言 以外圓作為粗基準是完全合理的 但對本零件來說 如果以 65mm 外圓表面做基準 則可能造成這一組內(nèi)外圓柱表面與零 件的叉部外形不對稱 按照有關(guān)粗基準的選擇原則 選取叉部兩個 孔的不加m39027 1 工外輪廓表面作為粗基準 利用一對 短 V 型塊支承這兩個的外輪廓做主要定m39027 1 位面 以消除 四個自由度 再用一對自動定心的窄口卡爪夾持在 65mm 的外yx 圓柱面上 用以消除 兩個自由度 達到完全定位 z 2 精基準的選擇 主要考慮到基準重合的問題 當設計基準與工序基準不重合 時 應該進行尺寸換算 2 2 3 確定工藝路線 表 2 1 工藝路線方案一 工序 1 車外圓 62mm 60mm 車螺紋 M60 1mm 工序 2 兩次鉆孔并擴鉆花鍵底孔 42mm 锪沉 頭孔 55mm 工序 3 倒角 305 工序 4 鉆 Rc1 8 底孔 工序 5 拉花鍵孔 工序 6 粗銑 39mm 二孔端面 工序 7 精銑 39mm 二孔端面 工序 8 鉆擴銑兩個 39mm 孔至圖樣尺寸并锪倒 角 452 工序 9 鉆 M8mm 底孔 6 8mm 倒角 120 工序 10 攻螺紋 mm Rc1 88M 工序 11 沖箭頭 表 2 2 工藝路線方案二 工序 1 粗銑 39mm 二孔端面 工序 2 精銑 39mm 二孔端面 工序 3 鉆 39mm 二孔 工序 4 鏜 39mm 二孔 工序 5 精鏜 39mm 二孔 倒角 452 工序 6 車外圓 62mm 60mm 車螺紋 M60 1mm 工序 7 鉆鏜孔 43mm 并锪沉頭孔 m 工序 8 倒角 305 工序 9 鉆 底 孔8 1cR 工序 10 拉花鍵孔 工序 11 鉆 底孔 倒角Mm 6 120 工序 12 攻螺紋 8 c 工序 13 沖箭頭 工序 14 終檢 工藝路線的比較與分析 上述兩個工藝方案的特點在于 方案一是先加工以花鍵孔為中心的一組表面然后以 此為基面加工 二孔 而方案二與其相反 先加工 孔 然后再以此二孔為基m39 m39 準加工花鍵孔及其外表面 仔細考慮零件的技術(shù)要求以及可能采取的加工手段后 發(fā)現(xiàn) 仍有問題 主要表現(xiàn)在 兩個孔及其端面加工要求上 照顧原有加工路線中裝夾較m39 方便的特點和修正由于基準不重合造成的加工誤差 最后確定的加工路線如下 表 2 3 工藝路線方案三 工序 1 車端面及外圓 并車螺紋 M60m62 0 1mm 以兩個叉耳外輪廓及 外圓為粗基準 5 選用 CA6140 臥式車床和專用夾具 工序 2 鉆 擴花鍵底孔 并锪沉頭孔 43m5 以 外圓為基準 選用 C365L 轉(zhuǎn)塔機床 62 工序 3 內(nèi)花鍵孔 倒角 選用 CA6140 車床和專用 05 夾具 工序 4 鉆錐螺紋 Rc1 8 底孔 選用 Z525 立式鉆床及專 用鉆模 工序 5 拉花鍵孔 工序 6 粗銑 二孔端面 以花鍵孔定位 選用 X62m39 臥式銑床加工 工序 7 鉆 擴 二孔及倒角 以花鍵孔及端面定位 選用 Z535 立式鉆床加工 工序 8 粗 精鏜 二孔 選用 T740 型臥式金剛躺39 床及專用夾具加工 以花鍵內(nèi)孔及端面定位 工序 9 磨 二孔端面 保證尺寸 mm 以m39 07 18 孔及花鍵孔定位 選用 M7130 平面磨床及專用 夾具 工序 10 鉆叉部四個 螺紋底孔并倒角 選用 Z525M8 立式鉆床及專用刀具 以花鍵孔及 孔定位 m39 工序 11 攻螺紋 及 4 1cR 工序 12 沖箭頭 工序 13 終檢 2 2 4 機械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的確定 萬向節(jié)滑動叉的材料是 45 鋼 硬度 207 241HB 毛坯質(zhì)量約為 5 3kg 生產(chǎn)類型為大 批生產(chǎn) 采用在鍛錘上合模模鍛毛坯 根據(jù)參考文獻 2 表 12 11 選取起模斜度為 7 表 12 12 選取各處圓角 詳細數(shù)值見毛坯圖 根據(jù)上述原始資料及加工工藝 分別確定各加工表面的機械加工余量 工序尺寸及 毛坯尺寸如下 1 外圓表面 m1602 M及 Rz 20 考慮其加工長度為 90mm 預期連接的非外圓加工表面直徑為 為簡化模鍛m65 毛坯的外形 現(xiàn)直接取其外圓表面直徑為 表面為自由尺寸公差 表面粗65 2 糙度值為 只要求粗加工 此時直徑余量 2Z 3mm 已能滿足加工要求 mRz 20 2 外圓表面沿軸線長度方向的加工余量及公差 M60 1mm 端面 經(jīng)計算 鍛件質(zhì)量 mf 約為 3 4kg 鍛件質(zhì)量與鍛件外輪廓包容體質(zhì)量 mN 相同 則 S mf mN 1 由參考文獻 1 表 2 10 得鍛件形狀復雜系數(shù)為 45 號鋼含碳 0 45 由1S 參考文獻 1 表 2 11 得鍛件材質(zhì)復雜系數(shù)取 鍛件輪廓尺寸為 120 180mm 由參考文獻1M 1 表 2 12 得長度方向公差值及其極限偏差為 由參考文獻 1 表 2 15 水平方向單7 8052 邊加工余量為 2 0 2 5mm 取為 2 5mm 3 兩內(nèi)孔 mm 叉部 027 19 毛坯為實心 不沖孔 兩內(nèi)孔精度要求介于 IT7 IT8 之間 由參考文獻 8 表 2 3 9 及表 2 3 12 可確定工序尺寸及加工余量為 鉆孔 m25 鉆孔 2Z 12mm 37 擴孔 2Z 1 7mm 8 粗鏜 mZ2 09 3 精鏜 mm 2Z 0 1mm 027 1 4 花鍵孔 m54356048 16 0039 要求花鍵孔外徑定心 故采用拉削加工 內(nèi)孔尺寸為 mm 根據(jù)參考文獻 8 表 2 3 8 確定孔的加工余量分配 16 04 鉆孔 m25 鉆孔 41 擴孔 m43 拉花鍵孔 花鍵孔要求外徑定心 拉削時m5435016048 16 039 的加工余量 2Z 7mm 即 Z 3 5mm 5 mm 二孔外端面的加工余量 計算長度為 mm 027 139 07 1 經(jīng)計算 鍛件質(zhì)量 mf 約為 1 9kg 鍛件外輪廓包容體質(zhì)量 mN約為 5 7kg 則 S mf mN 1 3 由參考文獻 1 表 2 10 得鍛件形狀復雜系數(shù)為 但由于鍛件沖孔深度2S 較大 故提高一級為 45 號鋼含碳 0 45 由參考文獻 1 表 2 11 得鍛件材質(zhì)復雜系數(shù)3S 取 鍛件輪廓尺寸為 30 80mm 由參考文獻 1 表 2 12 得加工方向公差值及其極限偏差1M 為 mm 由參考文獻 1 表 2 15 厚度方向單邊加工余量為 1 7 2 2mm 取為7 302 2 2mm 由參考文獻 2 表 5 11 取磨削余量單邊為 0 2mm 磨削公差即零件公差為 0 07mm 銑削的公稱余量 單邊 為 Z 2 0 0 2 mm 1 8mm 由參考文獻 2 表 5 13 取本工序的加工精度為 IT12 級 因此可知本工序的銑削加工尺寸偏差為 0 35mm 入體 方向 由于毛坯及以后各道工序的加工都有加工誤差 因此所規(guī)定的加工余量其實只是名 義上的加工余量 實際上加工余量有最大最小之分 由于本設計規(guī)定的零件為大批生產(chǎn) 應該采用調(diào)整法加工 因此在計算最大 最小 加工余量時 應按調(diào)整法加工方式予以確定 極限尺寸的計算 毛坯名義尺寸 m4 12 218 毛坯最大尺寸 534 毛坯最小尺寸 70 粗銑后的最大尺寸 4 182 18 粗銑后的最小尺寸 118 4 0 35 mm 118 05mm 磨后尺寸與零件圖尺寸相同 即 m07 最后將上述計算的工序間尺寸及公差整理成表 2 4 如下所示 表 2 4 加工余量計算表 2 2 5 確定切削用量及基本工時 1 工序 1 車削端面 外圓及螺紋 本工序采用計算法確定切削用量 1 加工條件 工件材料 45 鋼正火 模鍛 GPaRm60 加工要求 粗車 端面及 外圓 表面粗糙度值 Rz 為60 m2 200 車螺紋 M60 m 1 機床 CA6140 臥式車床 加工尺寸及工序 公差 鍛件毛坯 二端面 39 零件尺寸 07 18 粗銑二端面 磨二端 面 最大 125 118 4加工前 尺寸 最小 121 118 05 最大 125 118 4 118加工后 尺寸 最小 121 118 05 117 93 最 大 3 0 2加工余量 單邊 2 最 小 1 21 0 085 加工公差 單邊 1 3 0 7 0 3 2 0 07 2 vyxpmucKfaTC min 97 081 4 804 15 03602431 uc 刀具 刀具材料為 P10 由參考文獻 8 表 3 1 1 選刀桿尺寸為 主偏m2516 角 削角 后角 刀尖圓弧半徑 90r 150 120 5 0r R 螺紋車刀 刀片材料為 W18Cr4V 6 2 計算切削用量 1 粗車 M60 端面m1 確定端面最大加工余量 已知毛坯長度方向的加工余量為 mm 考慮到 的7 18052 7 模鍛起模斜度 則毛坯長度方向的最大加工余量 mm 但實際上 4zmax 由于以后還要鉆花鍵底孔 因此端面不必全部加工 而可留出一個 心部 待以后m4 加工鉆孔時去掉 故此時實際端面的最大的加工余量可 計算 分兩次加工 8 5zmax 背吃刀量 3mm 由參考文獻 2 表 5 17 查得長度加工公差為 IT12 級 取 0 46mm 入pa 體方向 確定進給量 根據(jù)參考文獻 5 表 3 32 知 當?shù)稐U尺寸為 m2516 工件直徑為 60mm 時 進給量為m3ap 05 0 7mm rf 由參考文獻 8 表 4 2 9 取 0 5mm r 計算切削速度 由參考文獻 2 表 14 1 14 2 可得 切削速度的計算公式為 式中 242 0 15 修正系數(shù) vCv bvkrsvm 4 97k8 1k8 0bvkrsv 108 6m min 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 機床主軸轉(zhuǎn)速為 r min532r i6 108d10w csun 根據(jù)參考文獻 8 表 4 2 8 與 532r min 相近的機床轉(zhuǎn)速為 480r min 及 560r min 現(xiàn)選 min 16i 97 081 415 0 16243 0vxpvKfaTCumc ml5 124065 68r min5r i610d1w csun 560r min 如果選取 480r min 則速度損失較大 所以實際切削速度wn r in3 1 實cu 計算切削工時 參考參考文獻 8 表 6 2 1 取 切端面時 2 3mm 取為 2mm 有臺階 0 1l 2l0 sl 2 粗車 外圓 同時校驗機床功率及進給機構(gòu)強度m6 背吃刀量 單邊余量 Z 1 5mm 可一次切除 故 1 5mm ap 進給量 參考文獻 5 表 3 32 得進給量為 0 5 0 7 選用 rf 5 0 計算切削速度 將上述有關(guān)數(shù)據(jù)代入切削速度計算公式 得 機床主軸轉(zhuǎn)速 由上述計算可知主軸轉(zhuǎn)速為 按參考文獻 8 表 4 2 8 選取 n 560r min 所以實際切削速度 in 12i 10mvc 實 校驗機床功率 主切削力 FKcpFCCCvfzyxa 查參考文獻 2 表 14 3 14 5 可知 15 0 7 0 1 2795 zyxFCCCC min136 in5 061t21 fnllws 89 0 4 650 7 krnFmpkrmRFKC 所以 N 1289 4125 01435 07 切削時消耗功率為 KWvcCcP056 16 1044 由參考文獻 8 表 4 2 7 可知 機床主電動機功率為 7 8KW 當主軸轉(zhuǎn)速為 560r min 時 主軸傳遞的最大功率為 5 3KW 所以機床功率足夠 校驗機床進給強度 已知主切削力 1012 5N 由參考文獻 2 表 14 3 14 4 可FC 得 徑向切削力為 aKcpPPPvfzyx krmpFP 3 06 9 0 14 zFP 5 897 5 6 3 1 krnmpkrmRFKC 所以 NP 0 125 0 1943 09 而軸向切削力為 at FKctFttttvfzyx krmp f 4 05 0 1 28f Cfff 1 7 923 6 5 krnFmpRk 軸向切削力 N480 01 0284 2f 取機床導軌與床鞍之間的摩擦因數(shù) 0 1 則切削力在縱向進給方向?qū)M給機構(gòu)的 作用力為 fFPC 60 195 02 48 而機床縱向進給機構(gòu)可承受的最大縱向力為 3530N 故可正常工作 計算切削工時 由參考文獻 8 表 6 2 1 可得 min 591i 8 04 15 0 16243 0vxpvKfaTCumc min36 0564921t fnlwm3 車 60mm 外圓柱面 43n659 5 0r 3 6 9 8 3 1a rrdvn Rfcsc ap 為 則 切 削 速 度刀 尖 圓 弧 半 徑 表 面 粗 糙 度 為取 進 給 量表及 參 考 文 獻表由 參 考 文 獻 按參考文獻 8 表 4 2 8 取 i mi 9mrncw實則 此 時 切削工時 in053 421t flm 4 車螺紋 M60 1mm 由于螺距 P 1mm 且為單頭螺紋 所以工件轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn) 刀具應走過一個螺距即進給量 rfw 1 計算切削速度 取刀具壽命 T 60min 采用高速鋼螺紋車刀 規(guī)定粗車螺紋式 走到次數(shù) i 4 精車螺紋時 走到次數(shù) 則m7 0av mav08 2 i 式中 查參考文獻 7 表 21 23 24 2 1 1 2 1 4 及表 2 1 6 得 krmpvpxvckTCu m 0 11 0 70 0 3 螺距 p 1 1 11 0 75 8 1vvxvmpkkr 所以粗車螺紋時的切削速度為 m min 21 57m min75 0117 0683 0 粗cu 精車螺紋時的切削速度為 m min 36 8m min 8 3 071 0細c 確定主軸轉(zhuǎn)速 粗車螺紋時主要轉(zhuǎn)速 r min 114 4r min 65 211 Duncs粗 按參考文獻 8 表 4 2 8 取 min 1rw 實際切削速度 23 56r min實 粗cn 粗車螺紋時的主軸轉(zhuǎn)速 195r minr min608 3102 Duncs精 按參考文獻 8 表 4 2 8 r min2w 實際切削速度 m min7 3實 精cn 計算切削加工工時 查參考文獻 8 表 6 2 14 取切入長度2 1 1 pl 粗車螺紋工時ml21 ml2 5 2取 為 min64 012531 ifnltw 精車螺紋工時 in2 0i125321 ifnltwm 所以車削螺紋的總工時為 min84 021 mtt 2 工序 2 鉆擴花鍵底孔 及锪沉頭孔43 5 本工序選用轉(zhuǎn)塔車床 C365L 1 鉆孔中 m5 由參考文獻 5 表 3 38 選擇 I 組為 由參考文獻 8 表 4 2 3 取41 0 39 0 41mm r wf 由參考文獻 5 表 3 39 得 min 25 1uc i i 25 10rrdunwcs 查參考文獻 8 表 4 2 2 選取 in 136nw 所以實際切削速度 min 68 10i 025duc 實 切削工時 in3mi41 36821 wmfnlt 式中查參考文獻 4 附表 22 得 取2 1 8cot 25 l 5 98 mllml 152 4 821 2 鉆孔 由參考文獻 5 表 3 44 得 利用鉆頭進行擴孔時 其進給量與切削速度與鉆同樣尺 寸的實心孔時的進給量與切削速度之關(guān)系是 鉆ff 8 1 2 鉆uc3 式中 加工實心孔時的進給量與切削速度 鉆f鉆u 查參考文獻 5 表 3 39 知 r m7 0 6 鉆f in251鉆u 并令 按參考文獻 8 表 4 2 3 取r 76 02 1w 鉆ff rmf 76 0 r in7 4 0 鉆uc i 9 511Dns 按參考文獻 8 表 4 2 2 選取 min 58rw 所以實際切削速度為 in47 104 實cu 由參考文獻 8 表 6 2 5 知 取8 6 521 8cot 2 dl 則切削工時為 mllml 152 621 3 57minmin5976 01 t 3 擴花鍵底孔 43 由參考文獻 5 表 3 44 知擴孔鉆孔 孔時的進給量43 并由參考文獻 8 表 4 2 3 根據(jù)機床規(guī)格選rmf 68 1 2 2 7 0 6 rm 8 1 由參考文獻 5 表 3 49 知 擴孔 鉆擴孔時的切削速度為 鉆uc4 0 其中 為用鉆頭鉆同樣尺寸實心孔的切削速度 故鉆u m in7 i25 1940 cu3 7rrns 查參考文獻 8 表 4 2 2 選取為 in 58w 則切削工時為mll5 1321 min61 i8 1532 mt 4 锪圓柱式 查參考文獻 5 表 3 44 知 锪沉頭孔時進給量及切削速度約為鉆孔時的 故3 1 2rmrf 2 0 6 31 鉆 查參考文獻 8 表 4 2 3 選取 w20 in3 8 i531鉆uc 4 rrDns 查參考文獻 8 表 4 2 2 取 所以實際切削速度min 4rw min 29 8i 105uc實 由于 則切削工時為ll8 02ml1 in08 1i2 421 wmfnlt 本工步中 加工 沉頭孔的測量長度由于工藝基準與設計基準不重合 故需要5 進行尺寸換算 加工完畢后應保證尺寸 45mm 尺寸鏈如下圖 1 所示 尺寸 45mm 為封閉環(huán) 給定尺寸 185mm 及 45mm 由于基準 不重合 加工時應保證尺寸 A 圖 1 尺寸鏈 m4058A 因封閉環(huán)公差等于各組成環(huán)公差之和 即 140 85 4 T 現(xiàn)由于尺寸鏈比較簡單 故分配公差采用等公差法 尺寸 45mm 按自有尺寸取公差 等級 IT16 其公差 并 令m6 145 Tm 14085 T 3 43mm 內(nèi)孔 工 序 3倒 角 30 本工序采用臥式車床 CA6140 由于最后的切削寬度很大 故按成型車削確定進給量 按參考文獻 6 表 7 1 知進給量為 0 04 0 09 取 rmfv 08 當采用高速車刀時 切削速度為 in16c 則 i 84310rDnvcs 查參考文獻 8 表 4 2 8 選取mi 125rw為則 此 時 的 實 際 切 削 速 度 min 875 16in 10mwcv 實 由于 則 切 削 工 時 為 3 51ll in865 0 1253wt fnlm 4 工序 4 鉆錐螺紋 Rc1 8 底孔 8 8mm 根據(jù)參考文獻 5 表 3 38 與參考文獻 8 表 4 2 15 選取in 25 10 vrmfdw 所以鉆床主軸轉(zhuǎn)速 min 9048 2510rDnvcs 按參考文獻 8 表 4 2 16 選取 min 680rw 實際切削速度 min 8 1i 10 Dnvc 實 由于 則 切 削 工 時 為 3 4 12lmll in24 0 168321t fnlw 5 拉 花 鍵 孔工 序 5 本工序采用臥式拉床 L6120 查參考文獻 3 表 4 34 4 35 得 拉花鍵孔氏花鍵拉刀的單面齒升量為 0 06mm 拉 削速度 smvc 06 切削工時 zkltfvcbm10 式中 單面余量 3 5mm Zb 拉削表面長度 140mm l 考慮校準部分的長度系數(shù) 取 1 2 考慮機床返回行程系數(shù) 取 1 4 k 拉削速度 m min vc 拉刀單面齒升量 fz 拉刀同時工作齒數(shù) z p1 由于拉刀齒距 ml184035 1 2 51 p 所以 拉刀同時工作齒數(shù) z 8640 則 min37 0i96 0314125 t 6 m 2 8396二 孔 端 面 保 證 尺 寸 粗 銑工 序 本工序采用臥式銑床 X62 由參考文獻 5 表 3 37 知銑削每齒進給量為 0 04 0 06 取 06 zf 由參考文獻 5 表 3 36 知切削速度為 20 35m s 27m s取 為 采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀 則 主 軸 轉(zhuǎn) 速齒 數(shù) 0 25 zdwin 3810rnmsv 現(xiàn)采用 X62 臥式銑床 根據(jù)參考文獻 8 表 4 2 39 取故 實 際 切 削 速 度 為min 37 5rw min 5 26in 105 372ndwcv 實 當 時 工作臺的每分鐘進給量 應為i 5 37rw fmi 4i 5 3726 zfwm 查參考文獻 8 表 4 2 40 有 故 直 接 選 用 該 值in 4m 由于是粗銑 故整個銑刀刀盤不必銑過整個工件 利用作圖法 可得出的行程為 則 切 削 工 時 為 1052l min2 1i47 51021t mfl 7 工序 7 鉆 擴 mm 二孔及倒角39 本工序采用立式鉆床 Z535 1 鉆孔 m25 確定進給量 由參考文獻 5 表 3 38 得 當鋼的抗拉強度f 時 由于本零件在加工時 孔時屬dMPaR 800m rmf 47 0 39 m25 于低剛度零件 故進給量應乘系數(shù) 0 75 則 根據(jù)參考文獻 8 表 4 2 16 現(xiàn)取rmrmf 35 0 29 75 0 4 0 39 w 25 切削速度 根據(jù)參考文獻 5 表 3 39 查得 in 18uc 所以 mi 29i 2510rrdunwcs 根據(jù)參考文獻 8 表 4 2 15 中 取 故實際切削速度為in 9n in3 1510w 實cu 切削工時 則mllml 3 9 12 min635 0i 1591 wfnt 以上為鉆一個孔時的切削時間 故本工序的切削工時為 in27 1in63 021mt 2 擴鉆 孔37 利用 的鉆頭對 的孔進行擴鉆 根據(jù)參考文獻 5 表 3 44 的規(guī)定 擴m25 鉆的切削用量可以根據(jù)鉆孔的切削用量選取 則 0585 0 87 mm rm r75 068 1 8 1 鉆ff 根據(jù)參考文獻 8 表 4 2 16 選取 0 57mm r 切削速度為wf 6 4 m min鉆uc 32 in12 主軸轉(zhuǎn)速為 并按參考文獻 8 表 4 2 15 取 68r min min 4 6 51rns wn 實際切削速度為 m i9 7 in106837dw 實cu 由于 則鉆一個孔的切削工時為llml 5 192 in69 0i57 683921 wmfnlt 當擴鉆兩個孔時 切削工時為 min38 12in69 021 mt 3 擴鉆 7 8 采用 專用擴孔鉆 查參考文獻 5 表 3 38 選取 III 組進給量為 0 3 0 35 取為 0 32 可知進給量 rmrmf 7 0 32 04 2 參考文獻 8 表 4 2 16 取 f7 查參考文獻 8 表 4 2 15 取機床主軸轉(zhuǎn)速 其切削速度in 68rw m in26 8 實cu 于 切削工時為 ll3 19 0 49minmin72 06831921 nfltm 當加工兩個孔時 4 02 t 4 倒角 雙面 45 采用 锪鉆 為縮短輔助時間 取倒角時的主軸轉(zhuǎn)速與擴孔是相同 n 68r mi 手 90 動進給 8 精鏜 39 半 精 鏜工 序 8二 孔m0 271 本工序選用 T740 金剛鏜床 1 半精鏜孔至 38 9mm 選擇 P20 鏜刀 單邊余量 Z 0 1mm 一次鏜取全部余量 map1 0 查參考文獻 5 表 3 34 取進給量 則速 度 為 確 定 金 剛 鏜 床 的 切 削根 據(jù) 表 in 254 1 0 rmf vc mi 81639010crDnvs 由于 T740 金剛鏜床進給量 主軸轉(zhuǎn)速為無極調(diào)速 故以上進給量 切削速度 主 軸轉(zhuǎn)速可以作為實際加工時使用的進給量 f nvwc 轉(zhuǎn) 速切 削 速 度 實 由于 則 兩 個 孔 的 加 工 工 時 為 4 3 192mllml min0 64i 186221t nwfl 2 精鏜孔至 39 39 0 271 選擇 P05 鏜刀 由于 與半精鏜孔共用一個鏜桿 利用金剛鏜床同時對工件進行精 鏜 半精 精鏜孔 故切削用量及工時均與精鏜相同 實 min64 0in 10min 816 1 0 0 5 tvfacwwp rrm 9 39mm 二孔端面 保證尺寸 118 mm 磨工 序 9 7 選用 M3170 平面磨床 使用專用磨床夾具 1 選擇砂輪 根據(jù)參考文獻 8 表 3 2 1 3 2 10 選取砂輪型號為 WA046KV6P350 其含義為 砂輪磨料為白剛玉 WA 粒硬度為 46 硬度為中軟 112740 級 K 陶瓷結(jié)合劑 V 6 號組織 平型砂輪 砂輪尺寸為 350 DBdm 2 切削用量的選擇 砂輪轉(zhuǎn)速 按參考文獻 7 則 砂砂 smrvnc 27 5in 150 取得 軸向進給量 5 0 fadB 2 工件速度 min 1vw 徑向進給量 dfr 05 3 計算基本工時 查參考文獻 8 表 6 2 8 得 當加工 2 個表面時 加工工時為 102t rawbfvKLZ 式中 L 加工長度 73 m 68b加 工 寬 度 0 2Z單 邊 加 工 余 量 K 系數(shù) 1 10 代入有關(guān)數(shù)據(jù)得 min28 7i015 2106873 t 10 工序 10 鉆螺紋底孔 6 8mm 并倒角 120 4 本工序采用立式鉆床 Z525 根據(jù)參考文獻 5 表 3 38 第 II 組為 0 11 0 13 由參考文獻 8 表 4 2 16 選取為 0 11mm r 根據(jù)參考文獻 5 表 3 39 得 min 20vc 所以 i 95i 7 610rrDncs 根據(jù)參考文獻 8 表 4 2 15 取 故 實 min 20 in 0vcw 由于 個 螺 紋 孔 切 削 工 時 為則 4 1 3 192mlll in0 96i4 196032t wfl 倒角仍取 手 動 進 給 in 960r 11 工序 11 攻螺紋 8 1c4RmM及 12 本工序采用立式鉆床 Z525 攻螺紋 時 進給量 攻 Rc1 8 螺紋時 進給量 8 rPf 1 rmPf 94 02 分別為工件螺距 1P2 由于公制螺紋 與錐螺紋 外徑相差無幾 故切削量一律按加工 選取 mM8 cR 8M 故 in 6 0svc 所以 in 23rs 按參考文獻 8 表 4 2 15 選取 則 實 min 4 9in 195vrcw 由于 孔 的 工 時 為攻 8 3 192Mmllml min1 03i4195234211t nwmfl 由于 孔 的 工 時 為攻 8 c 03 21Rlll in0 15i20 9415321t wmfl 最后 將以上各工序切削用量 工時定額的計算結(jié)果 連同其他加工數(shù)據(jù) 一并填 入機械加工工藝過程卡片及機械加工工序卡片中 另附 3 專用夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率 保證加工質(zhì)量 降低勞動強度 需要設計專用夾具 選取第 6 道工序 粗銑 39mm 兩孔端面 進行銑床夾具的設計 本夾具將用于 X62 臥式銑床 為提高加工效率 刀具采取兩把高速鋼鑲齒三面刃銑刀 對工件的兩個端 面同時進行加工 3 1 夾具分析 本夾具主要用來粗銑 39mm 二孔端面 這兩個端面對 39mm 孔及花鍵孔都有一定 的技術(shù)要求 但加工到本道工序時 39mm 孔尚未加工 而且這兩個端面在工序 9 還要 進行磨削加工 因此 在本道工序加工時 主要應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率 降低勞動 強度 3 2 夾具設計 3 2 1 定位基準的選擇 39mm 二孔端面應對花鍵孔中心線有平行度及對稱度要求 其設計基準為花鍵孔中 心線 為了使定位誤差為零 應該選擇以花鍵孔定位的自動定心夾具 但這種自動定心 夾具在結(jié)構(gòu)上過于復雜 因此這里只選用以花鍵孔為主要定位基面 限制 5 個自由度 實現(xiàn)定位 為夾緊方便 同時不至于過定位 增加一個小平面限制 Z 方向移動自由度 從而 實現(xiàn)了工件的完全定位 為了提高加工效率 現(xiàn)決定用兩把高速鋼鑲齒三面刃銑刀對兩個 39mm 孔端面同 時進行加工 同時 為了縮短輔助時間 降低工人切削工作強度 決定采用氣動夾緊 3 2 2 切削力及夾緊力的計算 刀具 高速鋼鑲齒三面刃銑刀 225mm z 20 則由參考文獻 7 表 22 可得 切削 力為 wFqzeyNZpxdfC0a 式中 mmmCfeZFpF 40 72 8 1 3 650a 所 以 6 25 86 z0 zqdFFF N1456204 8310 6 872 當采用兩把銑刀時 NF92實 水平分力 FH301 實 垂直分力 87 v實 在計算切削力時 必須考慮安全系數(shù) K 由參考文獻 3 表 5 21 4321k 斷 續(xù) 切 削 系 數(shù) 刀 具 鈍 化 系 數(shù) 加 工 性 質(zhì) 系 數(shù) 基 本 安 全 系 數(shù) 1 54321 kk 則 NKFH6395201 5 參考文獻 5 表 4 4 選用氣缸 斜楔夾緊機構(gòu) 楔角 其結(jié)構(gòu)形式選用 IV 1 型 則擴力比 i 3 42 為克服水平切削力 實際夾緊力 應為NFHNKfF 21 所以 21fH 式中 及 為夾具定位面基面夾緊面上的摩擦因數(shù) 取 則1f2 0 251 fNFN7900 563 選用中 100mm 氣缸 當壓縮空氣單位壓力 P 0 5MPa 時 氣缸推力為 3900N 由于 已知斜楔機構(gòu)的擴力比 i 3 42 故由氣缸產(chǎn)生的實際夾緊力為 NiFN13842 390 實 此時 已大于所需的 12790N 的夾緊力 故本夾具可安全工作 實NF 3 2 3 定位誤差分析 1 定位元件尺寸及公差確定 本夾具的主要定位元件為一花鍵軸 該定位花鍵軸的 尺寸與公差規(guī)定為與本零件在工作時與其相配花鍵軸的尺寸與公差相同 即為 mH1058436 2 計算最大轉(zhuǎn)角 零件圖中的 mm 花鍵孔鍵槽寬中心線與 兩孔中心039 5 027 139 線轉(zhuǎn)角公差為 由于 孔中心線應與其外端面垂直 故要求 孔端面之垂線 39 m 應與 花鍵孔鍵槽寬中心線轉(zhuǎn)角公差為 此項技術(shù)要求主要應由花鍵槽寬配合中50 2 的側(cè)向間隙保證 13 0m65 048 bmax 因此而引起的零件最大轉(zhuǎn)角 為 42 25 Rtnbax 所以 258 0 即最大側(cè)隙能滿足零件的精度要求 3 計算 二孔外端面銑加工后與花鍵孔中心線的最大平度誤差 零件花鍵孔m9 與定位心軸外徑的最大間隙為 m19 02 016 bmax 當定位花鍵軸的長度取 100mm 時 則由上述間隙引起的最大傾角為 0 199 100 此即 為由于定位問題而引起的 孔端面對花鍵孔中心線的最大平行度誤差 由于39 孔外端面以后還要進行磨削加工 故上述平行度誤差值可以允許 m39 3 2 4 夾具設計及操作的簡明說明 如前所述 在設計夾具時 為提高勞動生產(chǎn)率 降低工人勞動強度 應著眼于機動加 緊 本道工序的銑床夾具就選擇了氣動夾緊方式 本工序由于是粗加工 切削力極大 為了夾緊工作 勢必要增大氣缸直徑 而這將是使整個夾具過于龐大 因此 應設法降 低切削力 目前采取的措施有三個 一是要提高毛坯的制造精度 使最大切削深度降低 以降低切削力 二是選擇一種比較理想的斜楔加緊機構(gòu) 盡量增加該夾緊機構(gòu)的擴力比 三是在可能的情況下 適當提高壓縮空氣的工作壓力 由 0 4Mpa 增至 0 5Mpa 以增加 氣推力 通過采取上述措施本夾具結(jié)構(gòu)變的比較緊湊 同時 由于叉部承受很大的切削 力 而此處剛性又比較差 切削時極易發(fā)生振動和噪聲 故需增加一輔助壓板 提高加工 的穩(wěn)定性 保證加工精度 夾具上裝有圓形對刀塊 使夾具在一批零件的加工之前很好的對刀 與 2mm 的塞 尺配合使用 夾具采用了移動壓板 便于工件快卸 為防止壓緊時有阻礙 支撐處采用 了球面墊圈 壓緊處底部為弧形 均消除一個旋轉(zhuǎn)自由度 同時 夾具體底面上的一對 定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有一定的正確安裝位置 有利于銑削加工 對專用 夾具的設計 可以了解機床夾具在切削加工中的作用 可靠地保證工件的加工精度 提 高加工效率 減輕勞動強度 充分發(fā)揮和擴大機床的已有性能 本夾具設計可以反映夾 具設計時應注意的問題 如定位精度 夾緊方式 夾具結(jié)構(gòu)的剛度和強度 結(jié)構(gòu)工藝性 等問題 4 結(jié)束語 通過兩周的課程設計 使我充分的掌握了一般工藝的設計方法和步驟 不僅是對所 學知識的一個鞏固 也從中得到新的啟發(fā)和感受 同時也提高了自己運用理論知識解決 實際問題的能力 而且比較系統(tǒng)的理解了機械制造工藝設計的整個過程 在整個設計過程中 我本著實事求是的原則 抱著科學 嚴謹?shù)膽B(tài)度 主要按照課 本的步驟 到圖書館查閱資料 在網(wǎng)上搜索一些相關(guān)的資料和相關(guān)產(chǎn)品信息 這一次設 計是大學四年來比較系統(tǒng)完整的一次設計 也是時間很緊張的一次 在設計的時候不停 的計算 修改 我也付出了一定的時間和精力 在期間也遇到不少的困難和挫折 幸好 有很多參考資料 才能夠在設計中少走一些彎路 順利的完成了設計 本設計研究過程中仍然存在不足之處 有的問題還待于進一步深入 具體如下 1 缺乏實際工廠經(jīng)驗 對一些參數(shù)和元件的選用可能不是非常合理 有一定的 浪費 2 與夾具相關(guān)的刀具和量具的了解還不太清楚 3 系統(tǒng)的設計不太完善 在進行誤差分析與消除方面做得不盡人意 4 使用有一定的局限 夾具密封性不太好 工藝性也沒有設計到最好 零部件 磨損度在實際中尚不明確 5 在夾具設計中 沒有考慮到裝配工藝性的問題 對裝配工藝缺乏一定的了解和認 知 在設計計算的過程中 發(fā)現(xiàn)要設計出一份好的工藝方案需要生產(chǎn)經(jīng)驗非常豐富的設 計人員 以這種傳統(tǒng)的工藝設計方法十分消耗人力 物力 而且對工藝設計人員的依賴 性很大 由于各種需要查閱的資料過于龐雜 分散 查閱過程很不方便 需要耗費很多 時間和精力 使得工作效率低 而且很容易出錯 同時 這期間由很多重復性的工作 設計人員勞動強度大 工作效率低 不能充分發(fā)揮人的創(chuàng)造性 還有一個問題就是很多 設計參考資料數(shù)據(jù)沒有統(tǒng)一 造成了不同的人設計的工藝差別很大 不易選出最佳的工 藝方案 因此 發(fā)展計算機輔助工藝過程設計 CAPP 很有必要性 通過統(tǒng)一的工藝數(shù) 據(jù)庫 自動生成工藝過程卡和工序卡 還可以將前人豐富的工藝經(jīng)驗傳承下來 這將極 大地縮短工藝設計過程 提高設計效率和設計質(zhì)量 提高企業(yè)市場競爭力和應變能力 解放人的勞動力 充分發(fā)揮設計人員的創(chuàng)造性 我認為 以后的工藝學課程設計可以采 用這種方法進行 以盡早適應企業(yè)實際生產(chǎn)的要求和科技的發(fā)展方向 參考文獻 1 任家隆 劉志峰 機械制造工藝及專用夾具設計指導書 M 北京 高等教育出版社 2014 2 于大國 機械制造技術(shù)基礎與工藝學課程設計教程 M 北京 國防工業(yè)出版社 2013 3 萬宏強 機械制造工程學課程設計指導教程 M 西安 西北工業(yè)大學出版社 2013 4 侯德政 機械制造工藝課程設計指導書 M 北京 北京理工大學出版社 2010 5 肖繼明 鄭建明 機械制造技術(shù)基礎課程設計指導 M 北京 化學工業(yè)出版社 2014 6 楊建偉 劉昭琴 機械零件切削加工 M 北京 北京理工大學出版社 2011 7 艾興 肖詩鋼 切削用量手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1966 8 李益民 機械制造工藝設計手冊 M 黑龍江 哈爾濱工業(yè)大學出版社 2011 9 白海請 機床夾具及量具設計 M 重慶 重慶大學出版社 2013 10 李名望 機床夾具設計實例教程 M 北京 化學工業(yè)出版社 2014 11 吳拓 現(xiàn)代機床夾具典型結(jié)構(gòu)圖冊 M 北京 化學工業(yè)出版社 2014 12 吳宗澤 高志等 機械設計課程設計手冊 M 北京 高等教育出版社 2012