張緊輪支架的鉆φ18孔夾具設(shè)計(jì)及加工工藝裝備含非標(biāo)7張CAD圖

張緊輪支架的鉆φ18孔夾具設(shè)計(jì)及加工工藝裝備含非標(biāo)7張CAD圖,張緊輪,支架,18,夾具,設(shè)計(jì),加工,工藝,裝備,設(shè)備,非標(biāo),cad II 摘 要 本次設(shè)計(jì)內(nèi)容涉及了機(jī)械制造工藝及機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、金屬切削機(jī)床、公差配合與測量 等多方面的知識(shí)。 張緊輪支架加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)是包括零件加工的工藝設(shè)計(jì)、工序設(shè)計(jì)以及專用 夾具的設(shè)計(jì)三部分。在工藝設(shè)計(jì)中要首先對零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再設(shè)計(jì)出毛坯 的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出零件的工藝路線；接著對零件各個(gè)工步的工序 進(jìn)行尺寸計(jì)算，關(guān)鍵是決定出各個(gè)工序的工藝裝備及切削用量；然后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì)， 選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個(gè)組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機(jī)床的連 接部件以及其它部件；計(jì)算出夾具定位時(shí)產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足 之處，并在以后設(shè)計(jì)中注意改進(jìn)。 關(guān)鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。 II ABSTRCT This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge. The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement. Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error II 目 錄 摘 要 ............................................................................................................................1 ABSTRCT..........................................................................................................................2 1 緒 論 ..........................................................................................................................1 2 張緊輪支架的分析 ................................................................................................2 2.1 張緊輪支架的工藝分析 .........................................................................................................2 2.2 生產(chǎn)類型的確定 .....................................................................................................................2 3 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) ..........................................................................................................4 3.2 確定定位基準(zhǔn) ........................................................................................................................4 3.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇 .................................................................................................................4 3.2.2 精基準(zhǔn)選擇的原則 .........................................................................................................5 3.3 工序的合理組合 .................................................................................................................5 3.4 工序的集中與分散 .............................................................................................................6 3.5 加工階段的劃分 .................................................................................................................6 3.6 工藝路線的擬訂 .....................................................................................................................7 3.7 加工工藝路線方案的比較 .................................................................................................7 3.8 張緊輪支架的偏差計(jì)算 .....................................................................................................9 4.確定切削用量及基本工時(shí)（機(jī)動(dòng)時(shí)間） ..............................................................................10 5 鉆 Φ18 孔夾具設(shè)計(jì) .................................................................................................17 5.1 定位基準(zhǔn)的選擇 ...................................................................................................................17 5.2 定位元件的設(shè)計(jì) ...................................................................................................................17 5.3 定位誤差分析 .......................................................................................................................17 5.4 鉆削力與夾緊力的計(jì)算 .......................................................................................................18 5.5 鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設(shè)計(jì) ...................................................................................19 5.6 夾緊裝置的設(shè)計(jì) ...................................................................................................................21 5.7 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 ...............................................................................................21 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................22 致謝 ..............................................................................................................................22 1 1 緒 論 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其夾具設(shè)計(jì)是我們?nèi)跁?huì)貫通所學(xué)的知識(shí)，將理論與實(shí)踐相 結(jié)合，對專業(yè)知識(shí)的綜合運(yùn)用訓(xùn)練，為我們即將走向自己的工作崗位打下良好 的基礎(chǔ)。 機(jī)械加工工藝是規(guī)定產(chǎn)品或零件機(jī)械加工工藝過程和操作方法，是指導(dǎo)生 產(chǎn)的重要的技術(shù)性文件。它直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng) 濟(jì)效益，生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手 段都要通過機(jī)械加工工藝來體現(xiàn)，因此工藝規(guī)程的編制的好壞是生產(chǎn)該產(chǎn)品的 質(zhì)量的重要保證的重要依據(jù)。在編制工藝時(shí)須保證其合理性、科學(xué)性、完善性。 而機(jī)床夾具是為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量的同時(shí)提高生產(chǎn)的效率、改善工人的勞 動(dòng)強(qiáng)度、降低生產(chǎn)成本而在機(jī)床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件 相對于機(jī)床或刀具有個(gè)正確的位置，并在加工過程中保持這個(gè)位置不變。 而本次對于張緊輪支架加工工藝及夾具設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是： 完成張緊輪支架零件加工工藝規(guī)程的制定 2 2 張緊輪支架的分析 2.1 張緊輪支架的工藝分析 張緊輪支架是一個(gè)很重要的零件，該 張 緊 輪 支 架 屬 于 支 撐 零 件 ， 結(jié) 構(gòu) 較 復(fù) 雜 。 其 加 工 精 度 ， 粗 糙 度 已 給 出 其 上 下 兩端面精度要求較高，其他表面直接采用鑄造就能滿足其表 面粗糙度要求。其小頭孔與底平面有垂直度的公差要求，張緊輪支架底面與大頭孔上 平面有平行度公差要求，所要加工的槽，在其槽邊有平行度公差和對稱度公差要求等。 因?yàn)槠涑叽缇?、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質(zhì)量均影響機(jī)器 或部件的裝配質(zhì)量，進(jìn)而影響其性能與工作壽命，因此它們的加工是非常關(guān)鍵和重要 的。 2.2 生產(chǎn)類型的確定 依題目可知，Q=5000 臺(tái)/年，n-每臺(tái)產(chǎn)品中該零件的數(shù)量，件/臺(tái)；α-備件的百分率， %； β-廢品的百分率，%。N=Qn（1+α）(1+β)； n=1，α=0.1，β=0.1，所以 N=6050 臺(tái)，根據(jù)產(chǎn)品的大小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度，生產(chǎn)綱領(lǐng)查表【2】2-1 可知生產(chǎn)類型為 中批或大批生產(chǎn)。 圖 2.1 張緊輪支架零件圖 2.3 毛坯的選擇 毛坯種類的選擇決定與零件的實(shí)際作用，材料、形狀、生產(chǎn)性質(zhì)以及在生產(chǎn)中獲得可 能性，毛坯的制造方法主要有以下幾種： 3 a、型材 b、鍛造 c、 鑄 造 d、焊接 e、 其 他 毛 坯 。 根 據(jù) 零 件 的 材 料 ， 推 薦 用 型 材 或 鑄 件 ， 但 從 經(jīng) 濟(jì) 方 面 著 想 ， 如 用 型 材 中 的 棒 料 ， 加 工 余 量 太 大 ， 這 樣 不 僅 浪 費(fèi) 材 料 ， 而 且 還 增 加 機(jī) 床 ， 刀 具 及 能 源 等 消 耗 ， 而 鑄 件 具 有 較 高 的 抗 拉 抗 彎 和 抗 扭 強(qiáng) 度 ， 沖 擊 韌 性 常 用 于 大 載 荷 或 沖 擊 載 荷 下 的 工 作 零 件 。 該 零 件 材 料 為 HT200， 考 慮 到 零 件 在 工 作 時(shí) 要 有 高 的 耐 磨 性 ， 所 以 選 擇 鑄 鐵 鑄 造 。 按 參 考 文 獻(xiàn) 【 2】 第 五 章 第 一 節(jié) 《 鑄 件 尺 寸 公 差 與 機(jī) 械 加 工 余 量 》 確 定 ， 步 驟 如 下 。 ① 求 最 大 輪 廓 尺 寸 根 據(jù) 零 件 圖 計(jì) 算 輪 廓 尺 寸 ， 最 大 直 徑 φ18mm，長 172mm，高 60mm。 ②選擇鑄件公差等級 【2】表 5-1 鑄造方法按機(jī)器造型，鑄件材料按灰鑄鐵，得 鑄件公差等級為 8-12 級，取為 10 級。 ③求鑄件尺寸公差 根據(jù)加工表面的基本尺寸和鑄件公差等級 CT，有表 5-3 查的公 差帶相對于基本尺寸對稱分布。 ④求機(jī)械加工余量等級 鑄造方法按機(jī)器造型、鑄件材料為 HT200，得機(jī)械加工余 量等級 E-G 選擇 F 級 ⑤求 RMA（要求的機(jī)械加工余量）對所有加工表面取同一數(shù)值，由 表 5-4 查 最 大 輪 廓 尺 寸 為 172mm， 機(jī) 械 加 工 余 量 等 級 為 F 級 ， 得 RAM 數(shù) 值 為 2mm ⑥ 求 毛 坯 基 本 尺 寸 ， 內(nèi) 腔 加 工 ： 2*φ1 3 孔 ， R=F-2RMA-CT/2=13-2*2-2.2/2=7.9mm， φ18 孔， R=F-2RMA-CT/2=18-2*2-2.4/2=11.6mm， 其 他 表 面 為 單 側(cè) 面 加 工 略 4 3 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3.1 加工方法的選擇 該零件需要加工的部分主要為： 1. 張緊輪支架頂部平面，精度要求較高為 Ra6.3。關(guān)于經(jīng)濟(jì)加工精度部分取為 IT8，查 表知需粗銑、半精銑 2. 張緊輪底部表面粗糙度要求為 Ra12.5。公差取 IT11，需粗銑 3. 右端面的調(diào)緊孔已經(jīng)直接在毛胚中鑄造出來，表面粗糙度要求為 Ra25。公差 IT10， 需鉆床擴(kuò)孔即可。 4. 兩固定孔無表面粗糙度要求，直接鉆孔。 5. 右端面修整。 3.2 確定定位基準(zhǔn) 3.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇 選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，考慮的重點(diǎn)是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面 與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。 粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求： ⑴ 保證相互位置要求。粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以不加工表面為粗基準(zhǔn)。目的是為了保證 加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個(gè)不需加工的表面， 則應(yīng)選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。以求壁厚均勻、 外形對稱、少裝夾等。 ⑵ 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。例如：機(jī)床床身導(dǎo)軌面是其余 量要求均勻的重要表面。因而在加工時(shí)選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床身的底面，再 以底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而 細(xì)致的組織，以增加耐磨性。 ⑶ 應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 ⑷ 應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確夾 緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn)，必要時(shí)需經(jīng)初加工。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證張緊輪支架在整個(gè) 加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從張緊輪支架零件圖分析可知，主要是選 5 擇加工張緊輪支架底面的裝夾定位面為其加工粗基準(zhǔn)。 3.2.2 精基準(zhǔn)選擇的原則 ⑴ 基準(zhǔn)重合原則。即盡可能選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。這樣可以避免定位基準(zhǔn) 與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差。 ⑵ 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，應(yīng)盡可能選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)的統(tǒng)一有利于保證各表面 間的位置精度，避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從 而可減少夾具設(shè)計(jì)和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準(zhǔn)。車削、磨 削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面，而且保證了各外圓表 面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。 ⑶ 互為基準(zhǔn)的原則。選擇精基準(zhǔn)時(shí)，有時(shí)兩個(gè)被加工面，可以互為基準(zhǔn)反復(fù)加工。 例如：對淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準(zhǔn)磨內(nèi)孔，再以孔為基準(zhǔn)磨齒面，這樣能 保證齒面余量均勻。 自為基準(zhǔn)原則，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表 面本身為基準(zhǔn)。例如：磨削機(jī)床導(dǎo)軌面時(shí)，是以導(dǎo)軌面找正定位的。此外，像拉孔在 無心磨床上磨外圓等，都是自為基準(zhǔn)的例子。 此外，還應(yīng)選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準(zhǔn)，以保證定位穩(wěn)固可靠。 并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設(shè)計(jì)簡單等。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證張緊輪支架在整個(gè) 加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。但用一個(gè)平面和一個(gè)孔定位限制工件自由 度不夠，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個(gè)加工過程中基本上都采 用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位的要求。 選擇精基準(zhǔn)的原則時(shí)，考慮的重點(diǎn)是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準(zhǔn)。 3.3 工序的合理組合 確定加工方法以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求和機(jī)床設(shè)備等具 體生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基本原則： ⑴ 工序分散原則 工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備。簡單的機(jī)床工 藝裝備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術(shù)要求水平不高。但需要設(shè) 備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復(fù)雜。 ⑵ 工序集中原則 工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生 產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時(shí)加工數(shù)個(gè)表面易于保證這些表面間的 相互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機(jī)床，以提高生產(chǎn)率。但 采用復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費(fèi)事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。 6 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但由于不 采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的專用機(jī)床和工夾具組織流水線生 產(chǎn)。 加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在 的含 0.4%～1.1%蘇打及809c?: 0.25%～0.5%亞硝酸鈉溶液中進(jìn)行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部雜質(zhì)、 鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于 。mg20 3.4 工序的集中與分散 制訂工藝路線時(shí)，應(yīng)考慮工序的數(shù)目，采用工序集中或工序分散是其兩個(gè)不同的 原則。所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序分散。 ⑴ 工序集中的特點(diǎn) 工序數(shù)目少，工件裝夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn) 面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時(shí)加工數(shù)個(gè)表面易于保證這些表面間的相 互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機(jī)床，以提高生產(chǎn)率。但采 用復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費(fèi)事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。 ⑵ 工序分散的特點(diǎn) 工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備，簡單的機(jī)床工 藝裝備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術(shù)水平要求不高。但需要設(shè) 備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復(fù)雜。 工序集中與工序分散各有特點(diǎn)，必須根據(jù)生產(chǎn)類型。加工要求和工廠的具體情況 進(jìn)行綜合分析決定采用那一種原則。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但由于不 采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的專用機(jī)床和工夾具組織流水線生 產(chǎn)。 由于近代計(jì)算機(jī)控制機(jī)床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點(diǎn)更為突出，即 使在單件小批生產(chǎn)中仍可將工序集中而不致花費(fèi)過多的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量，從而可取的 良好的經(jīng)濟(jì)效果。 3.5 加工階段的劃分 零件的加工質(zhì)量要求較高時(shí)，常把整個(gè)加工過程劃分為幾個(gè)階段： ⑴ 粗加工階段 粗加工的目的是切去絕大部分多余的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并 為半精加工，精加工提供定位基準(zhǔn)，粗加工時(shí)能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報(bào)廢或修 補(bǔ)，以免浪費(fèi)工時(shí)。 粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機(jī)床，選用大的切前用量，以提高生產(chǎn) 率、粗加工時(shí)，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和變 7 形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為 IT11～I(xiàn)T13。粗糙度 為 Ra5-20μm。 ⑵ 半精加工階段 半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備，保證合 適的加工余量。半精加工的公差等級為 IT8～I(xiàn)T11。表面粗糙度為 Ra10～2.5μm。 ⑶ 精加工階段 精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精度,尺 寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達(dá)到圖紙要求.另外精加工工序安排在最后,可防止 或減少工件精加工表面損傷。 精加工應(yīng)采用高精度的機(jī)床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工精 度．精加工的加工精度一般為 IT6～I(xiàn)T8，表面粗糙度為 Ra5-0.63μm。 此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質(zhì)的不同， 有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。 但須指出加工階段的劃分并不是絕對的。在實(shí)際生活中，對于剛性好，精度要求 不高或批量小的工件，以及運(yùn)輸裝夾費(fèi)事的重型零件往往不嚴(yán)格劃分階段，在滿足加 工質(zhì)量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個(gè)階段，甚至不把粗精加工分開。必 須明確劃分階段是指整個(gè)加工過程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性質(zhì) 區(qū)分。例如工序的定位精基準(zhǔn)面，在粗加工階段就要加工的很準(zhǔn)確，而在精加工階段 可以安排鉆小空之類的粗加工。 3.6 工藝路線的擬訂 對于中批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準(zhǔn)。張緊輪支架的加工的 第一個(gè)工序也就是加工統(tǒng)一的基準(zhǔn)。具體安排是先以孔和面定位粗、精加工張緊輪支 架底面大頭孔上平面。 后續(xù)工序安排應(yīng)當(dāng)遵循粗精分開和先面后孔的原則。 3.7 加工工藝路線方案的比較 在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術(shù)條件下，成批量生產(chǎn)可以考 慮采用專用機(jī)床，以便提高生產(chǎn)率。但同時(shí)考慮到經(jīng)濟(jì)效果，降低生產(chǎn)成本，擬訂二 個(gè)加工工藝路線方案。 3.7.1 工藝路線方案一 10 通過鑄造的方式獲得毛坯 20 時(shí)效處理 30 粗銑頂部平面 8 40 粗銑底部平面 50 半精銑頂部平面 60 粗銑兩支腳底面 70 半精銑兩支腳底面 80 鉆 2-Ф13 孔 90 銑削側(cè)面 Ф18 孔凸臺(tái) 100 鉆 Ф18 孔 110 鉗工去毛刺 120 檢驗(yàn)是否合格 3.7.1 工藝路線方案二 10 通過鑄造的方式獲得毛坯 20 時(shí)效處理 30 粗銑頂部平面 40 粗銑底部平面 50 半精銑頂部平面 60 粗銑兩支腳底面 70 半精銑兩支腳底面 80 銑削側(cè)面 Ф18 孔凸臺(tái) 90 鉆 2-Ф13 孔 100 鉆 Ф18 孔 110 鉗工去毛刺 120 檢驗(yàn)是否合格 因 2-Ф13 孔有較高的位置要求，故它們的加工宜采用工序集中原則，減少裝次數(shù)， 提高加工精度。根據(jù)先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原則， 將端面的精銑和下端面的粗銑放在前面，下端面的精銑放在后面，每一階段要首先加 工上端面后鉆孔，端面上放后面加工。初步擬訂加工路線方案一。方案一遵循了工藝 路線擬訂的一般原則，但某些工序還有一些問題還值得進(jìn)一步討論。如車上端面，因 工件和夾具的尺寸較大，在臥式車床上加工時(shí)，它們慣性力較大，平衡困難； 9 通過以上的兩工藝路線的優(yōu)、缺點(diǎn)分析，最后確定工藝路線方案一為該零件的加 工路線。機(jī)械加工工藝過程卡片和機(jī)械加工工序卡片。 10 通過鑄造的方式獲得毛坯 20 時(shí)效處理 30 粗銑頂部平面 40 粗銑底部平面 50 半精銑頂部平面 60 粗銑兩支腳底面 70 半精銑兩支腳底面 80 鉆 2-Ф13 孔 90 銑削側(cè)面 Ф18 孔凸臺(tái) 100 鉆 Ф18 孔 110 鉗工去毛刺 120 檢驗(yàn)是否合格 3.8 張緊輪支架的偏差計(jì)算 毛坯余量參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，端面加工的都留 3mm 的余量，小孔不鑄造 4 確定加工余量和工序尺寸（單位：mm ） 1. 頂部平面，查表 5-49 【2】 工序名稱 基本尺寸 工序間余 量 公差等級 入體標(biāo)注 毛坯 17.5 - - 17.3 粗銑 16.3 1 IT11 16.3 半精銑 16 0.3 IT8 16 2.底部平面 工序名稱 基本尺寸 工序間余量 公差等級 入體標(biāo)注 毛坯 35.8 - - 35.8 10 粗銑 35 0.8 IT11 35 3.兩支腳底面 工序名稱 基本尺寸 工序間余量 公差等級 入體標(biāo)注 毛坯 - - 46.3 46.3 粗銑 45.3 1 IT11 45.3 半精銑 45 0.3 IT8 45 4.右端調(diào)緊孔 φ18， 工序名稱 基本尺寸（被 加工面到軸心 距） 工序間余量 公差等級 入體標(biāo)注 毛坯 - - 17.5 17.5 鉆孔 18 0.5 IT13 18 5.兩固定孔 φ13 工序名稱 基本尺寸 工序間余量 （被加工面到 軸心距） 公差等級 入體標(biāo)注 毛坯 - - - - 鉆孔 13 12 IT10 ?φ 13 注：在鑄鐵上加工直徑小于 15mm 的孔時(shí)，不用擴(kuò)孔鉆和鏜孔 中間凹槽符合要求，無需加工 4.確定切削用量及基本工時(shí)（機(jī)動(dòng)時(shí)間） 工序 30：粗銑頂部平面 機(jī)床：立式銑床 X52K【2】表 5-71 刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀）直柄立銑刀 齒數(shù) 表 5-99mD63?6?Z 銑削深度 ：pam3? 每齒進(jìn)給量 ：表 5-144，取 銑削速度 ：參照參考文獻(xiàn)[1 ] 《機(jī)f Zaf/18.0?V 11 械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表 5-30，取 （72m/s）smV/2.1? 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ， 式（1.1）in/97.3614.30210rdVn???? in/370r 【2】表 5-72，X52K 中 n=375r/min 實(shí)際銑削速度 :V? =1.24m/s 式（1.2）V? 進(jìn)給量 ： 式（1.3）f smZnaff /6.0/37618.0??? 工作臺(tái)每分進(jìn)給量 ： m in39.Vf ? ： 【2】5-98,?a? 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知ll76 刀具切入長度 ：1 式（1.4）)3~1((5.021????aDl m98.24603? 取 ml21 刀具切出長度 ：取2ll? 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動(dòng)時(shí)間 ： 式（1.5）jt min26.0.3957621???mjfl 工序 40：粗銑底部平面 機(jī)床：立式銑床 X52K 刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)D6?6?Z 銑削深度 ：pa3? 每齒進(jìn)給量 ：取f Zmf/18.0 銑削速度 ：取Vs2 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ， 式（1.1）in/97.3614.3010rdn???? min/370r? 12 實(shí)際銑削速度 ： 式（1.2）V? smnd/2.1601374.0???? 進(jìn)給量 ： 式（1.3）fZaff ./8.? 工作臺(tái)每分進(jìn)給量 ： m in/39.sf ? ：?a60 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知l ml76 刀具切入長度 ： 【1】表 5-341 式（1.4）)3~((5.021????aDl 98.24603? 取 ml21 刀具切出長度 ：取2lml? 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動(dòng)時(shí)間 ： 式（1.5）jt min26.0.3957621???mjfl 工序 50：半精銑頂部平面 機(jī)床：立式銑床 X52K 刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數(shù)VCWr418D63?6?Z 銑削深度 ：pa5.1? 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊 》表 2.4-73，取f 銑削速度 ：參照參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊 》表 2.4-81，取Zmaf/15.0?VsV 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ，由式（ 1.1）有：n ， min/96.45631.010rd???? in/460r? 實(shí)際銑削速度 ，由式（1.2）有：V? smdV/52.113.0???? 進(jìn)給量 ，由式（1.3）有：f Znaff 9.60/465.? 工作臺(tái)每分進(jìn)給量 ： mf in/9msf 13 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知l ml76? 刀具切入長度 ：精銑時(shí)1Dl31 刀具切出長度 ：取2l 走刀次數(shù)為 1。 機(jī)動(dòng)時(shí)間 ，由式（1.5）有：2jt min3.041267212 ????mjflt 本工序機(jī)動(dòng)時(shí)間 in59.03.6.01??jjjtt 工序 60：粗銑兩支腳底面 機(jī)床：立式銑床 X52K 刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)D6?Z 銑削深度 ：pam3? 每齒進(jìn)給量 取f Zf/18.0 銑削速度 ：取Vs2 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ， 式（1.1）min/97.3614.3010rdn???? in/370r? 實(shí)際銑削速度 ： 式（1.2）V? snd/2.114.0???? 進(jìn)給量 ： 式（1.3）fZaff 6.0/3768.? 工作臺(tái)每分進(jìn)給量 ： m min/39.smf ? ：?a60 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知ll76 刀具切入長度 ：1 式（1.4）)3~1((5.021????aDl m98.24603? 取 ml21 刀具切出長度 ：取2ll? 走刀次數(shù)為 1 14 機(jī)動(dòng)時(shí)間 ： 式（1.5）1jt min26.0.3957621????mjfl 工序 70：半精銑兩支腳底面 機(jī)床：立式銑床 X52K 刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)D63?6?Z 銑削深度 ：pa5.1? 每齒進(jìn)給量 ：取 銑削速度 ：取f Zmf/0Vsm/5.1 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ，由式（ 1.1）有：n ， in/96.45631.10rdV???? in/460r? 實(shí)際銑削速度 ，由式（1.2）有：? sdV/52.113.0???? 進(jìn)給量 ，由式（1.3）有：f mZnaff 9.60/465.? 工作臺(tái)每分進(jìn)給量 ： mf in/9smf 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知ll7 刀具切入長度 ：精銑時(shí)1Dl631? 刀具切出長度 ：取2l 走刀次數(shù)為 1。 機(jī)動(dòng)時(shí)間 ，由式（1.5）有：2jt min3.041267212 ????mjflt 本工序機(jī)動(dòng)時(shí)間 in59.03.6.01??jjjtt 工序 80： 鉆 2-Ф13 孔 機(jī)床：Z525 刀具：錐柄麻花鉆，帶導(dǎo)柱直柄平底忽鉆（倒角） 。 【2】表 5-90 切削深度 ：pa6.5m? 進(jìn)給量 ：取fr/3.0 切削速度 ：取Vs 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ，由式（1.1）有：n ，取100.3687.9/in14vrd????min/70r? 15 實(shí)際切削速度 ，由式（1.2）有：V? 03.149570.36/dnVms????? 被切削層長度 ：lm60? 刀具切入長度 ：1 式（1.8）mctgctgkDlr 58.4210)2~(21 ????? 刀具切出長度 ： 取l4?l3 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動(dòng)時(shí)間 ： 式（1.9）2jt in87.070.45618????fnLj 工序 90：銑削側(cè)面 Ф18 孔凸臺(tái) 機(jī)床：立式銑床 X52K 刀具：硬質(zhì)合金端銑刀 齒數(shù)mD63?6?Z 銑削深度 ：pa5.1 每齒進(jìn)給量 ：取ff/0 銑削速度 ：取Vs/.? 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ，由式（ 1.1）有：n ， min/96.45631.010rd??? in/460r? 實(shí)際銑削速度 ，由式（1.2）有：V? smdV/52.113.0???? 進(jìn)給量 ，由式（1.3）有：f Znaff 9.60/465.? 工作臺(tái)每分進(jìn)給量 ： mf in/9msf 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知ll7 刀具切入長度 ：精銑時(shí)1Dl631? 刀具切出長度 ：取2l 走刀次數(shù)為 1。 機(jī)動(dòng)時(shí)間 ，由式（1.5）有：2jt min3.041267212 ????mjflt 本工序機(jī)動(dòng)時(shí)間 in59.03.6.01??jjjtt 16 工序 100 鉆 Ф18 孔 工件材料為 HT200，硬度 200HBS?？椎闹睆綖?18mm，表面粗糙度 25。加工機(jī) 床為 Z525 立式鉆床，加工刀具為：鉆孔——Φ15mm 標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和 修磨橫刃（1 ）確定鉆削用量 1）確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn) [7]表 28-10 可查出 ，由f 0.47~.5/fmr?表 于孔深度比 ， ，故 。0/3/21.6ld?0.9lfk?(.47.5)921f?表 查 Z525 立式鉆床說明書，取 。43/mr 鉆頭強(qiáng)度所允許是進(jìn)給量 。由于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力'.75f? （由機(jī)床說明書查出） ，根據(jù)表 28-9，允許的進(jìn)給量 。max1569FN ".8/fr? 由于所選進(jìn)給量 遠(yuǎn)小于 及 ，故所選 可用。f'f"f 2）確定切削速度 、軸向力 F、轉(zhuǎn)矩 T 及切削功率 得：v mP ，17/inm?表 4732N?表 ，5.69NM?表 1.5kW表 由于實(shí)際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應(yīng)對所的結(jié)論進(jìn)行修正。 ， ，故0.8Mvk?.75lvk'17/in0.87.2(/in)v m???表 ''01/i165n rd??: 查 Z525 機(jī)床說明書，取 。實(shí)際切削速度為：95/mir09/in4/i110rv??? 由表 28-5， ，故.6MFTk4732.65()FN51.904.8m????? 3）校驗(yàn)機(jī)床功率 切削功率 為P'/)Mnk表（.2(261.5kWW 機(jī)床有效功率 ' 4.50.83E mPkP????? 故選擇的鉆削用量可用。即 ， ， ，015dm0.3/fr19/inr14/inv 相應(yīng)地 ， ，6FN?54.8T?.05mkW? 17 32510/min7.8/inr?????? 切削用量如下： 鉆孔： ， ， ，0d.4/fr195/mir14/inv? 5 鉆 Φ18 孔夾具設(shè)計(jì) 5.1 定位基準(zhǔn)的選擇 在加工鉆 Φ18孔工序時(shí)，2-Φ13 通孔端面已經(jīng)加工到要求尺寸。因此選用和 2-Φ13孔 及端面的作為定位基準(zhǔn)。選擇 2-Φ13通孔孔限制了工件的 2 個(gè)自由度，選擇底面定位時(shí)， 限制了 3 個(gè)自由度。即一面 2 銷定位。工件以一面 2 銷定位時(shí)，夾具上的定位元件是： 一面 2 銷。 5.2 定位元件的設(shè)計(jì) 本工序選用的定位基準(zhǔn)為一面 2 銷定位，所以相應(yīng)的夾具上的定位元件應(yīng)是一面 一銷。因此進(jìn)行定位元件的設(shè)計(jì)主要是對短圓柱銷和固定擋銷進(jìn)行設(shè)計(jì) 根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]表 2-1-2 固定定位銷的結(jié)構(gòu)及主要尺寸如圖 4.13 所示。 圖 4.13 固定定位銷 5.3 定位誤差分析 機(jī)械加工過程中，產(chǎn)生加工誤差的因素有很多。在這些因素中，有一項(xiàng)因素于機(jī) 床夾具有關(guān)。使用夾具時(shí)，加工表面的位置誤差與夾具在機(jī)床上的對定及工件在夾具 18 中的定位密切相關(guān)。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中各項(xiàng)加工誤差之總和等 于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。 本夾具選用的定位元件為一面 2 銷定位。其定位誤差主要為： 銷與孔的配合 0.05mm，鉆模與銷的誤差 0.02mm，鉆套與襯套 0.029mm 由公式 e=(H/2+h+b)×△ max/H △ max=(0.052+0.022+0.0292)1/2 =0.06mm e=0.06×30/32=0.05622 可見這種定位方案是可行的。 5.4 鉆削力與夾緊力的計(jì)算 由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、攻螺紋加工，而鉆削力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于攻螺紋切削 力。因此切削力應(yīng)以鉆削力為準(zhǔn)。由參考文獻(xiàn)[9]得： 鉆削力 6.08.2HBDfF? 鉆削力矩 ..91T 式中： 18Dm ????231875323minaxmax ???? 15.0???rf? 0.80.62621.7FN?? 1.9..3T? 本套夾具采用移動(dòng)壓板夾緊，移動(dòng)壓板主要靠移動(dòng)壓板上的螺母來實(shí)現(xiàn)夾緊。 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬 間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù) 作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。即： FKW?? 安全系數(shù) K 可按下式計(jì)算有：： 6543210 式中： 6~為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]表 12?可得： ..01.301.56C???? 22.3P 1.2...fK 所以有： 98()CWFN?? 76.3P 150Kf? 螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算有： 19 )(210 ??????tgtQLWz 式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得： 6.2?? .76zr ?90 05??? '29? 其中： 1()Lm )(8N 螺旋夾緊力： 04.? 該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如下： 圖 移動(dòng)壓板受力簡圖 由表 261?得：原動(dòng)力計(jì)算公式 001KLWl??? 即： 0478.23.932.75()KWLNl?? ??? 由上述計(jì)算易得： K?? 由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定 選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 5.5 鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設(shè)計(jì) 選用快換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時(shí)間。 根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]表 2-1-47 可查得鉆套孔徑結(jié)構(gòu)如圖 4.14 所示。 20 圖 4.14 快換鉆套 鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如表 4.9 所示。 表 4.9 Dd H 公稱尺寸 允差 12h1m1r? 6 20 12 +0.018+0.007 22 18 10 4 7 7 16 50° 根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]表 2-1-58 可得襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖 4.15 所示。 圖 4.15 固定襯套 其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表 4.10 所示。 表 4.10 d D 公稱尺寸 允差 H 公稱尺寸 允差 C 1 12 +0.034+0.016 20 18 +0.023+0.012 0.5 2 21 根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]夾具 U 型槽的結(jié)構(gòu)如圖 4.16 所示。 圖 4.16 U 型槽 主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如表 4.11 所示。 表 3.11 螺栓直徑 dD1DL 12 14 30 20 5.6 夾緊裝置的設(shè)計(jì) 夾緊裝置采用移動(dòng)的 A 型壓板來夾緊工件，采用的移動(dòng)壓板的好處就是加工完成 后，可以將壓板松開，然后退后一定距離把工件取出。 根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]移動(dòng)壓板（GB2175-80） ，其結(jié)構(gòu)如圖 4.17 所示。 圖 移動(dòng)壓板 主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如表所示 22 表LBbl1lKHh1m 120 30 11 36 50 8 16 4 1.5 12 5.7 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 本套夾具用于加工 Φ18孔。定位采用常見的一面兩銷定位方案。以 2-Φ13通孔下表 面（一面）及其內(nèi)孔（帶大端面的長圓柱銷） ，下平臺(tái)（固定定位銷）來實(shí)現(xiàn)完全定位。 主要考慮工件便于取出夾緊裝置采用移動(dòng)壓板夾緊。工件加工完成后，移動(dòng)壓板向后 退一定距離，工件就可以很方便的取出。工件裝夾時(shí)，先將工件放到帶大端面的長圓 柱銷，然后將移動(dòng)壓板前移，壓在工件上，將螺栓擰緊就可以進(jìn)行加工了。加工完成 以后將移動(dòng)壓板退出一定距離，就可以把工件直接取出。 參考文獻(xiàn) [1] 李大磊，王棟，機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014。 [2]崇凱，郭娟，李楠，機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006。 [3] 王先逵，機(jī)械機(jī)械制造工藝學(xué)，機(jī)械工業(yè)出版社，2006 。 [4] 王光斗，王春福，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊[M] ，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 2000。 [6] 東北重型機(jī)械學(xué)院等，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊[M] ，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 1979。 致謝 由衷的感謝老師與組長的指導(dǎo)，但由于課程時(shí)間的倉促，很多本來應(yīng)該弄 懂弄透的地方都沒有時(shí)間去細(xì)細(xì)追究來源，比如網(wǎng)格劃分的控制、坐標(biāo)系的理 解、求解器的選擇等，這使我明白了大學(xué)里學(xué)的只是一個(gè)大體上的方向，離實(shí) 際應(yīng)用還有太遠(yuǎn)的距離。但我相信方向才是最重要的，因?yàn)榉较虼_定了，就會(huì) 用最少的精力做好事情，這對于我以后的工作至關(guān)重要。因?yàn)樵趯?shí)際生產(chǎn)生活 中，要從事的工種是千差萬別的，只有從中找到自己最拿手，最有發(fā)展前途的 崗位，個(gè)人才有更多的熱情，也最可能在自己的崗位做出一些貢獻(xiàn)。