軸套零件法蘭盤加工工藝及鉆6-Φ7孔夾具設計【含CAD圖紙、說明書、工藝工序卡片】

1 法蘭盤加工工藝及鉆 6 7 孔夾具設計 摘 要 本文是對法蘭盤零件加工應用及加工的工藝性分析 主要包括對零件圖的分析 毛坯的選擇 零件的裝夾 工藝路線的制訂 刀具的選擇 切削用量的確定 加工工 藝文件的填寫 選擇正確的加工方法 設計合理的加工工藝過程 此外還對填料箱蓋 零件的兩道工序的加工設計了專用夾具 機床夾具的種類很多 其中 使用范圍最廣的通用夾具 規(guī)格尺寸多已標準化 并且有專業(yè)的工廠進行生產(chǎn) 而廣泛用于批量生產(chǎn) 專為某工件加工工序服務的專用 夾具 則需要各制造廠根據(jù)工件加工工藝自行設計制造 本論文夾具設計的主要內(nèi)容 是設計鉆孔夾具 關鍵詞 法蘭盤 加工工藝 加工方法 工藝文件 夾具 Abstract This paper is on the bracket parts processing application and processing technology and analysis including the parts of the plan the choice of blank the clamping the craft route making tool selection the determination of cutting conditions processing documents Choose the correct processing methods design the reasonable process In addition to the stuffing box cover part two process designing special fixture Machine tool fixture of many kinds among them the most widely used common fixture size specifications have been standardized and a professional production plant While widely used in batch production specially for a workpiece processing services for the fixture it needs each factory according to workpiece machining technology to design and manufacture In this paper fixture design are the main contents of design of fixture for grinding center Key words scaffold processing technology processing method process documentation fixture 目 錄 摘 要 2 ABSTRACT 3 目 錄 4 1 緒 論 6 2 零件的分析 5 2 1 零件的工藝分析 5 2 2 零件的工藝要求 5 3 工藝規(guī)程設計 6 3 1 加工工藝過程 6 3 2 確定各表面加工方案 6 3 2 1 考慮因素 7 3 2 2 加工方案的選擇 7 3 3 確定定位基準 7 3 3 1 粗基準的選擇 7 3 3 2 精基準選擇的原則 8 3 4 工藝路線的擬訂 8 3 4 1 工序的合理組合 8 3 4 2 工序的集中與分散 9 3 4 3 加工階段的劃分 10 3 4 4 加工工藝路線方案的比較 11 3 5 零件的偏差 加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的確定 13 3 5 1 毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求 13 3 5 2 零件的偏差計算 13 3 6 確定切削用量及基本工時 機動時間 14 4 鉆 6 7 孔專用夾具設計 23 4 1 問題的指出 23 4 2 定位基準的選擇 23 4 3 夾具方案的設計 23 4 4 切削力和夾緊力計算 24 4 4 5 夾緊力的計算 24 4 6 定位誤差分析 25 4 7 零 部件的設計與選用 26 4 8 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 28 總 結(jié) 29 參考文獻 31 致謝 32 1 緒 論 機械加工工藝是規(guī)定產(chǎn)品或零件機械加工工藝過程和操作方法 是指導生 產(chǎn)的重要的技術性文件 它直接關系到產(chǎn)品的質(zhì)量 生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng) 濟效益 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) 在編制工藝時須保證其合理性 科學性 完善性 而機床夾具是為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量的同時提高生產(chǎn)的效率 改善工人的勞 動強度 降低生產(chǎn)成本而在機床上用以裝夾工件的一種裝置 其作用是使工件 相對于機床或刀具有個正確的位置 并在加工過程中保持這個位置不變 它們 的研究對機械工業(yè)有著很重要的意義 因此在大批量生產(chǎn)中 常采用專用夾具 而本次對于零件加工工藝及夾具設計的主要任務是 完成零件零件加工工藝規(guī)程的制定 完成專用夾具的設計 通過對零件的初步分析 了解其零件的主要特點 加工難易程度 主要加 工面和加工粗 精基準 從而制定出零件加工工藝規(guī)程 對于專用夾具的設計 首先分析零件的加工工藝 選取定位基準 然后再根據(jù)切銷力的大小 批量生 產(chǎn)情況來選取夾緊方式 從而設計專用夾具 2 零件的分析 2 1 零件的工藝分析 圖 2 1 法蘭盤 法蘭盤是一個很重要的零件 因為其零件尺寸比較小 結(jié)構(gòu)形狀較復雜 但其加工孔和底面的精度要求較高 此外還有法蘭盤端面要求加工 對精度要求 也很高 零件的底面 中心孔 23 孔粗糙度要求是 所以都要求精加工 6 1Ra 其中心孔有同軸度公差要求因為其尺寸精度 幾何形狀精度和相互位置精度 以及各表面的表面質(zhì)量均影響機器或部件的裝配質(zhì)量 進而影響其性能與工作 壽命 因此它們的加工是非常關鍵和重要的 2 2 零件的工藝要求 一個好的結(jié)構(gòu)不但要應該達到設計要求 而且要有好的機械加工工藝性 也就是要有加工的可能性 要便于加工 要能夠保證加工質(zhì)量 同時使加工的 勞動量最小 而設計和工藝是密切相關的 又是相輔相成的 設計者要考慮加 1 工工藝問題 工藝師要考慮如何從工藝上保證設計的要求 1 以左右端面為主要加工表面的加工面 這一組加工表面包括 左右端面的加工 其中表面粗糙度要求為 6 3Ram 2 以外圓為主要加工表面的加工面 這一組加工表面包括 外圓端面的加工 其中表面粗糙度要求為 3 以 6 4 6 7 孔為主要加工表面的加工孔 4 以 4 M5 為主要加工孔 上面主要是對零件零件的結(jié)構(gòu) 加工精度和主要加工表面進行了分析 選 擇了其毛坯的的制造方法為型材和中批的批量生產(chǎn)方式 從而為工藝規(guī)程設計 提供了必要的準備 3 工藝規(guī)程設計 3 1 加工工藝過程 由以上分析可知 該零件零件的主要加工表面是平面 孔系 一般來說 保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易 因此 對于零件來說 加 工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度 處理好孔和平面之間的 相互關系以各尺寸精度 由上面的一些技術條件分析得知 零件的尺寸精度 形狀精度以及位置關 系精度要求都不是很高 這樣對加工要求也就不是很高 3 2 確定各表面加工方案 一個好的結(jié)構(gòu)不但應該達到設計要求 而且要有好的機械加工工藝性 也 就是要有加工的可能性 要便于加工 要能保證加工的質(zhì)量 同時使加工的勞 動量最小 設計和工藝是密切相關的 又是相輔相成的 對于我們設計零件的 加工工藝來說 應選擇能夠滿足平面孔系和孔加工精度要求的加工方法及設備 除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外 也要適當考慮經(jīng)濟因素 在滿足 2 精度要求及生產(chǎn)率的條件下 應選擇價格較低的機床 3 2 1 考慮因素 要考慮加工表面的精度和表面質(zhì)量要求 根據(jù)各加工表面的技術要求 選擇加工方法及分幾次加工 根據(jù)生產(chǎn)類型選擇 在大批量生產(chǎn)中可專用的高效率的設備 在單件小 批量生產(chǎn)中則常用通用設備和一般的加工方法 如 柴油機連桿小頭孔的加工 在小批量生產(chǎn)時 采用鉆 擴 鉸加工方法 而在大批量生產(chǎn)時采用拉削加工 要考慮被加工材料的性質(zhì) 例如 淬火鋼必須采用磨削或電加工 而有 色金屬由于磨削時容易堵塞砂輪 一般都采用精細車削 高速精銑等 要考慮工廠或車間的實際情況 同時也應考慮不斷改進現(xiàn)有加工方法和 設備 推廣新技術 提高工藝水平 此外 還要考慮一些其它因素 如加工表面物理機械性能的特殊要求 工件形狀和重量等 選擇加工方法一般先按這個零件主要表面的技術要求來選定最終加工方法 3 2 2 加工方案的選擇 由參考文獻 3 表 2 1 12 可以確定 平面的加工方案為 粗車 半 精車 粗糙度為 6 3 0 8 一般不淬硬的平面 精銑的粗糙度79IT aR 可以較小 2 孔加工方法 因為孔的表面粗糙度的要求 所以我們采用鉆 擴的加工方法 6 1 a 3 3 確定定位基準 3 3 1 粗基準的選擇 選擇粗基準時 考慮的重點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 3 要從保證孔與孔 孔與平面 平面與平面之間的位置 能保證零件在整個 加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位 從零件零件圖分析可知 主要是選 擇加工零件底面的裝夾定位面為其加工粗基準 3 3 2 精基準選擇的原則 要從保證孔與孔 孔與平面 平面與平面之間的位置 能保證零件在整個 加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位 從零件零件圖分析可知 它的底平 面 適于作精基準使用 但用一個平面和一個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 則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng) 一的基準定位的要求 至于兩側(cè)面 因為是非加工表面 所以也可以用 的4 孔為加工基準 選擇精基準的原則時 考慮的重點是有利于保證工件的加工精度并使裝夾 準 3 4 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 零件的加工的 第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準 具體安排是先以孔和面定位粗 精加工零 件底面底部平面 后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則 3 4 1 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 技術要求和機床設 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 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 便于采用通用設備 簡單的 機床工藝裝備 生產(chǎn)準備工作量少 產(chǎn)品更換容易 對工人的技術要求水平不 高 但需要設備和工人數(shù)量多 生產(chǎn)面積大 工藝路線長 生產(chǎn)管理復雜 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 在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證 這些表面間的相互位置精度 使用設備少 大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床 4 以提高生產(chǎn)率 但采用復雜的專用設備和工藝裝備 使成本增高 調(diào)整維修費 事 生產(chǎn)準備工作量大 一般情況下 單件小批生產(chǎn)中 為簡化生產(chǎn)管理 多將工序適當集中 但 由于不采用專用設備 工序集中程序受到限制 結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工夾具 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 809c 蘇打及 0 25 0 5 亞硝酸鈉溶液中進行的 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 mg2 3 4 2 工序的集中與分散 制訂工藝路線時 應考慮工序的數(shù)目 采用工序集中或工序分散是其兩個 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 工序集中的特點 工序數(shù)目少 工件裝夾次數(shù)少 縮短了工藝路線 相應減少了操作工人數(shù) 和生產(chǎn)面積 也簡化了生產(chǎn)管理 在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這 些表面間的相互位置精度 使用設備少 大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床 以提高生產(chǎn)率 但采用復雜的專用設備和工藝裝備 使成本增高 調(diào)整維修費 事 生產(chǎn)準備工作量大 工序分散的特點 工序內(nèi)容簡單 有利選擇最合理的切削用量 便于采用通用設備 簡單的 機床工藝裝備 生產(chǎn)準備工作量少 產(chǎn)品更換容易 對工人的技術水平要求不 高 但需要設備和工人數(shù)量多 生產(chǎn)面積大 工藝路線長 生產(chǎn)管理復雜 工序集中與工序分散各有特點 必須根據(jù)生產(chǎn)類型 加工要求和工廠的具 體情況進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 多將工序適當集中 但 由于不采用專用設備 工序集中程序受到限制 結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工夾具 組織流水線生產(chǎn) 由于近代計算機控制機床及加工中心的出現(xiàn) 使得工序集中的優(yōu)點更為突 出 即使在單件小批生產(chǎn)中仍可將工序集中而不致花費過多的生產(chǎn)準備工作量 5 從而可取的良好的經(jīng)濟效果 3 4 3 加工階段的劃分 零件的加工質(zhì)量要求較高時 常把整個加工過程劃分為幾個階段 粗加工階段 粗加工的目的是切去絕大部分多雨的金屬 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 粗加工時能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷 予以報廢或修補 以免浪費工時 粗加工可采用功率大 剛性好 精度低的機床 選用大的切前用量 以提 高生產(chǎn)率 粗加工時 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)應力和變形大 所以加工精度低 粗糙度值大 一般粗加工的公差等級為 IT11 IT12 粗糙度為 Ra80 100 m 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備 保證合適的加工余量 半精加工的公差等級為 IT9 IT10 表面粗糙度為 Ra10 1 25 m 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 精加工應采用高精度的機床小的切前用量 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 IT7 表面粗糙度為 Ra10 1 25 m 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 以及運輸裝夾費事的重型零件往往不嚴格劃分階 段 在滿足加工質(zhì)量要求的前提下 通常只分為粗 精加工兩個階段 甚至不 把粗精加工分開 必須明確劃分階段是指整個加工過程而言的 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面 在粗加工階段就 要加工的很準確 而在精加工階段可以安排鉆小空之類的粗加工 6 3 4 4 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條件下 成批量生產(chǎn) 可以考慮采用專用機床 以便提高生產(chǎn)率 但同時考慮到經(jīng)濟效果 降低生產(chǎn) 成本 擬訂二個加工工藝路線方案 4 5 1 工藝路線方案一 10 鑄造出毛坯 20 毛坯熱處理 時效處理 30 粗車右端面 粗車外圓 41 粗車各外圓臺階 注意各外圓留 1mm 的半精車余量 40 掉頭 粗車左端面 粗車外圓 65 粗車外圓 40 粗車各外圓臺階 注意各外圓留 1mm 的半精車余量 50 半精車右端面 半精車外圓 41 半精車各外圓臺階 60 掉頭 半精車左端面 半精車外圓 65 半精車外圓 40 半精車各外圓臺階 70 鉆中心孔通孔 先鉆底孔 20 擴 23 中心孔到規(guī)定尺寸 80 半精車 28 內(nèi)孔 90 鉆圓周鉆 6 4 孔 6 7 孔 100 鉆 4 M5 底孔 并進行攻絲 110 去毛刺 清洗 120 終檢入庫 4 5 2 工藝路線方案二 10 鑄造出毛坯 20 毛坯熱處理 時效處理 30 粗車右端面 粗車外圓 41 粗車各外圓臺階 注意各外圓留 1mm 的半精車余量 40 掉頭 粗車左端面 粗車外圓 65 粗車外圓 40 粗車各外圓臺階 注意各外圓留 1mm 的半精車余量 50 鉆中心孔通孔 先鉆底孔 20 擴 23 中心孔到規(guī)定尺寸 60 半精車 28 內(nèi)孔 7 70 半精車右端面 半精車外圓 41 半精車各外圓臺階 80 掉頭 半精車左端面 半精車外圓 65 半精車外圓 40 半精車各外圓臺階 90 鉆圓周鉆 6 4 孔 6 7 孔 100 鉆 4 M5 底孔 并進行攻絲 110 去毛刺 清洗 120 終檢入庫 因左右兩端面均對 23mm 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 左右端面上 23mm 孔 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 它們慣性力較大 平衡困難 通過以上的兩工藝路線的優(yōu) 缺點分析 最后確定工藝路線方案一為該零 件的加工路線 機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片 10 鑄造出毛坯 20 毛坯熱處理 時效處理 30 粗車右端面 粗車外圓 41 粗車各外圓臺階 注意各外圓留 1mm 的半精車余量 40 掉頭 粗車左端面 粗車外圓 65 粗車外圓 40 粗車各外圓臺階 注意各外圓留 1mm 的半精車余量 50 半精車右端面 半精車外圓 41 半精車各外圓臺階 60 掉頭 半精車左端面 半精車外圓 65 半精車外圓 40 半精車各外圓臺階 70 鉆中心孔通孔 先鉆底孔 20 擴 23 中心孔到規(guī)定尺寸 80 半精車 28 內(nèi)孔 90 鉆圓周鉆 6 4 孔 6 7 孔 100 鉆 4 M5 底孔 并進行攻絲 8 110 去毛刺 清洗 120 終檢入庫 3 5 零件的偏差 加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的確定 零件采用的是 HT200 制造 其材料是 HT200 生產(chǎn)類型為小批生產(chǎn) 采用 型材毛坯 3 5 1 毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求 零件為鍛造件 對毛坯的結(jié)構(gòu)工藝性有一定要求 由于型材件尺寸精度較高和表面粗糙度值低 因此零件上只有與其它機 件配合的表面才需要進行機械加工 其表面均應設計為非加工表面 為了使金屬容易充滿模膛和減少工序 型材件外形應力求簡單 平直的 對稱 盡量避免型材件截面間差別過大 或具有薄壁 高筋 高臺等結(jié)構(gòu) 型材件的結(jié)構(gòu)中應避免深孔或多孔結(jié)構(gòu) 型材件的整體結(jié)構(gòu)應力求簡單 工藝基準以設計基準相一致 便于裝夾 加工和檢查 結(jié)構(gòu)要素統(tǒng)一 盡量使用普通設備和標準刀具進行加工 在確定毛坯時 要考慮經(jīng)濟性 雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近 可以減 少加工余量 提高材料的利用率 降低加工成本 但這樣可能導致毛坯制造困 難 需要采用昂貴的毛坯制造設備 增加毛坯的制造成本 因此 毛坯的種類 形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能 在毛 坯的種類 3 5 2 零件的偏差計算 法蘭盤零件 零件材料采用 HT200 制造 材料為 HT200 硬度 HB 為 170 241 生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn) 采用型材毛坯 1 下端面的加工余量 9 根據(jù)工序要求 各工步余量如下 粗車 參照 機械加工工藝手冊第 1 卷 表 3 2 23 其余量值規(guī)定為 m4 3 72 現(xiàn)取 表 3 2 27 粗銑平面時厚度偏差取 m0 3 m28 0 半精車 參照 機械加工工藝手冊 表 2 3 59 其余量值規(guī)定為 5 1 3 孔 毛坯為實心 不沖孔 3 6 確定切削用量及基本工時 機動時間 3 6 1 工序 30 粗車右端面 粗車外圓 41 粗車各外圓臺階 注意各外圓留 1mm 的半精車余量 所選刀具為 YG6 硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀 根據(jù) 切削用量簡明手冊 表 1 1 由于 CA6140 機床的中心高為 200 表 1 30 故選刀桿尺寸 刀片mHB m2516 厚度為 選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面 前角 后角5 4 0V 主偏角 副偏角 刃傾角 刀尖圓弧半徑 0 6vK09 v01s 0sr8 確定切削深度 pa 由于單邊余量為 可在一次走刀內(nèi)完成 故3 3 1 pm 確定進給量 f 根據(jù) 切削加工簡明實用手冊 可知 表 1 4 刀桿尺寸為 工件直徑 400 之間時 1625 pa4 10 進給量 0 5 1 0frm 按 CA6140 機床進給量 表 4 2 9 在 機械制造工藝設計手冊 可知 0 7f 確定的進給量尚需滿足機床進給機構(gòu)強度的要求 故需進行校驗根據(jù)表 1 30 CA6140 機床進給機構(gòu)允許進給力 3530 maxFN 根據(jù)表 1 21 當強度在 174 207 時 HBSp4 f75 0rmK 時 徑向進給力 950 045R 切削時 的修正系數(shù)為 1 0 1 0 1 17 表 1 29 2 故實際fFroFfKsFf krFfK 進給力為 950 1111 5 3 2 f17 N 由于切削時進給力小于機床進給機構(gòu)允許的進給力 故所選 可用 frm7 0 10 選擇刀具磨鈍標準及耐用度 根據(jù) 切削用量簡明使用手冊 表 1 9 車刀后刀面最大磨損量取為 車刀壽m5 1 命 Tmin60 確定切削速度 0V 切削速度可根據(jù)公式計算 也可直接有表中查出 根據(jù) 切削用量簡明使用手冊 表 1 11 當 硬質(zhì)合金刀加工硬度 200 2196YG 的鑄件 切削速度 HBSpa4 frm75 Vmin3 切削速度的修正系數(shù)為 1 0 0 92 0 8 1 0 1 0 見表tvKvsvKTvKv 1 28 故 tVv 63 3 0 0 184 920 1 3 min48 120 3 nDc 10127 ir 4 根據(jù) CA6140 車床說明書選擇 1250nmir 這時實際切削速度 為 cV 1cD 01257 min 3 5 校驗機床功率 切削時的功率可由表查出 也可按公式進行計算 由 切削用量簡明使用手冊 表 1 25 HBS160245pam3 f 切削速度 時 rm75 0min50V CPKW7 1 切削功率的修正系數(shù) 0 73 0 9 故實際切削時間的功率為 krcPcr0 1 7 1 2 3 3 6 根據(jù)表 1 30 當 時 機床主軸允許功率為 故nmi125r EPKW9 5C EP 所選切削用量可在 CA6140 機床上進行 最后決定的切削用量為 3 pamf7 0inrsr08 2Vmin0 11 計算基本工時 3 7 nflt 式中 81Lly l 由 切削用量簡明使用手冊 表 1 26 車削時的入切量及超切量 y 則 m1 81 3 8 mt7 01258 in46 3 6 2 工序 40 掉頭 粗車左端面 粗車外圓 65 粗車外圓 40 粗車各外圓臺階 注意各外圓留 1mm 的半精車余量 本工序仍為粗車 已知條件與工序相同 車端面及倒角 可采用工序 相同的可轉(zhuǎn)位 車刀 采用工序 確定切削用量的方法 得本工序的切削用量及基本時間如下 a 2 5 f 0 65 n 3 8 v 50 4 T 56pmrsminis 3 6 3 工序 50 半精車 半精車右端面 半精車外圓 41 半精車各外圓臺階 所選刀具為 YG6 硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀 根據(jù) 切削用量簡明手冊 表 1 1 由于 C602 1 機床的中心高為 200 表 1 30 故選刀桿尺寸 刀HB m2516 片厚度為 選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面 前角 后角 m5 4 0V0 主偏角 副偏角 刃傾角 刀尖圓弧半徑 06vK09 v01s 0sr8 確定切削深度 pa 由于單邊余量為 可在一次走刀內(nèi)完成 故 2 p5 m2 確定進給量 f 根據(jù) 切削加工簡明實用手冊 可知 表 1 4 刀桿尺寸為 工件直徑 400 之間時 m1625 pa4 10 進給量 0 5 1 0frm 按 CA6140 機床進給量 表 4 2 9 在 機械制造工藝設計手冊 可知 0 7f 確定的進給量尚需滿足機床進給機構(gòu)強度的要求 故需進行校驗根據(jù)表 1 12 30 CA6140 機床進給機構(gòu)允許進給力 3530 maxFN 根據(jù)表 1 21 當強度在 174 207 時 HBSp4 f75 0rmK 時 徑向進給力 950 045R 切削時 的修正系數(shù)為 1 0 1 0 1 17 表 1 29 2 故實際fFroFfKsFf krFfK 進給力為 950 1111 5 由于f17 N 切削時進給力小于機床進給機構(gòu)允許的進給力 故所選 可用 frm7 0 選擇刀具磨鈍標準及耐用度 根據(jù) 切削用量簡明使用手冊 表 1 9 車刀后刀面最大磨損量取為 車刀壽5 1 命 Tmin60 確定切削速度 0V 切削速度可根據(jù)公式計算 也可直接有表中查出 根據(jù) 切削用量簡明使用手冊 表 1 11 當 硬質(zhì)合金刀加工硬度 200 21915YT 的鑄件 切削速度 HBSpa4 frm75 Vmin63 切削速度的修正系數(shù)為 1 0 0 92 0 8 1 0 1 0 見表tvKvsvKTvKv 1 28 故 tVv 63 3 0 0 184 920 1 12 min48 120 3 nDc 1027 ir 13 根據(jù) CA6140 車床說明書選擇 1250nmir 這時實際切削速度 為 cV 3 1cD 01257 min 14 校驗機床功率 切削時的功率可由表查出 也可按公式進行計算 由 切削用量簡明使用手冊 表 1 25 HBS160245pam3 f 切削速度 時 rm75 0min50V 13 CPkw7 1 切削功率的修正系數(shù) 0 73 0 9 故實際切削時間的功率為 rcPcrK0 1 7 1 2 3 根據(jù)表 1 30 當 時 機床主軸允許功率為 故所nmi125EPkw9 5C EP 選切削用量可在 CA6140 機床上進行 最后決定的切削用量為 1 25 pafr7 0ni125rsr08 Vmin0 計算基本工時 3 15 flt 式中 由 切削用量簡明使用手冊 表 1 26 車削時的入切量及超切量 y Lly 則 126 m11m28 t7 05 in41 6 4 工序 60 掉頭 半精車左端面 半精車外圓 65 半精車外圓 40 半精車各外圓臺階 本工序仍半精車 已知條件與工序 50 相同 車可采用工序 50 相同的可轉(zhuǎn)位車刀 3 6 5 工序 70 鉆中心孔通孔 先鉆底孔 20 擴 23 中心孔到規(guī)定尺寸 本工序采用計算法 表 3 5 高速鋼麻花鉆的類型和用途 標準號 類型 直徑范圍 mm 用途 GB1436 60 直柄麻花鉆 2 0 20 0 在各種機床上 用鉆?；虿?用鉆模鉆孔 GB1437 60 直柄長麻花鉆 1 0 31 5 在各種機床上 用鉆?；虿?用鉆模鉆孔 GB1438 60 錐柄麻花鉆 3 0 100 0 在各種機床上 用鉆?；虿?用鉆模鉆孔 GB1439 60 錐柄長麻花鉆 5 0 50 0 在各種機床上 用鉆?；虿?用鉆模鉆孔 選用 X30100 25 搖臂鉆床 查 機械加工工藝手冊 孟少農(nóng) 主編 查 機 表 2 4 37 鉆頭的磨鈍標準及耐用度可得 耐用度為 4500 表 10 2 5 標準高速鋼麻花鉆的直 徑系列選擇錐柄長 麻花鉆 則螺旋角 30 鋒交 2 118 后角 a 10 橫刃23 0 0f0 斜角 50 L 197mm l 116mm 01 表 3 6 標準高速鋼麻花鉆的全長和溝槽長度 摘自 GB6137 60 mm 直柄麻花鉆直徑范圍 l l1 14 11 100 13 20 151 101 表 3 7 通用型麻花鉆的主要幾何參數(shù)的推存值 根據(jù) GB6137 60 d mm 2 f 8 6 18 00 30 118 12 40 60 表 3 8 鉆頭 擴孔鉆和鉸刀的磨鈍標準及耐用度 1 后刀面最大磨損限度 mm 鉆頭 直徑 d0 mm 刀具材料 加工材料 20 高速鋼 鑄鐵 0 5 0 8 2 單刃加工刀具耐用度 T min 刀具直徑 d0 mm 刀具類型 加工材料 刀具材料 11 20 鉆頭 鉆孔及擴孔 鑄鐵 銅合金及合金 高速鋼 60 鉆頭后刀面最大磨損限度為 0 5 0 8mm 刀具耐用度 T 60 min 確定進給量 查 機械加工工藝手冊 孟少農(nóng) 主編 第二卷表 10 4 高速鋼鉆頭鉆孔的進給量為 f 0 25 0 65 根據(jù)表 4 13 中可知 進給量取 f 0 60 zm rm 確定切削速度 查 機械加工工藝手冊 孟少農(nóng) 主編 表 10 4 17 高速鋼鉆頭在灰口鑄鐵 190HBS 上鉆孔的切削速度軸向力 扭矩及功率得 V 12 參考 機械加工工in 藝手冊 孟少農(nóng) 主編 表 10 4 10 鉆擴鉸孔條件改變時切削速度修正系數(shù) K 1 0 Rmv 0 60 tv V 12 10 32 3 17 85 0 min 則 131 3 18 nr 查表 4 2 12 可知 取 n 150 i 則實際切削速度 11 8v實 n 確定切削時間 查 機械加工工藝手冊 孟少農(nóng) 主編 表 10 4 43 鉆孔時加工機動時間計算公式 T 3 19 ifn llw1 其中 l l 5 l 2 3f2mdRKcot wm1m 則 t 9 13 s 工序 80 半精車 28 內(nèi)孔 23 1 0d054 6 0573 15 確定切削深度 pa 25m 確定進給量 f 根據(jù) 切削用量簡明使用手冊 表 1 5 可知 當粗鏜鑄件時 鏜刀直徑 m20pa 鏜刀伸出長度為 時 m3 125 0 15 0 40frm 按 CA6140 機床的進給量 表 4 2 9 選擇 0 25f 確定切削速度 V 3 9 VyvxpmKfaTC 式中 0 2 0 20 0 15Cv8 19vin60 x 3 65 089 25 60819 2 10 37 min 3 DV 1974 3 min12r 11 按 CA6140 機床的轉(zhuǎn)速 選擇 160 2 6nirsr 計算基本工時 選鏜刀的主偏角 則 rK0451Lm 369 mL4203 則 mf25 0 s26 i 117 iT 49 s 工序 90 鉆圓周鉆 6 4 孔 6 7 孔 確定鉆孔的切削用量 鉆孔選用機床為 Z525 搖臂機床 刀具選用 GB1436 60 直柄短麻花鉆 機械加工工藝 手冊 第 2 卷 根據(jù) 機械加工工藝手冊 第 2 卷表 10 4 2 查得鉆頭直徑小于 10 的鉆孔進給量m 為 0 20 0 35 rm 16 則取 rmf30 確定切削速度 根據(jù) 機械加工工藝手冊 第 2 卷表 10 4 9 切削速度計算公式為 3 inkfaTdcvvyxpzv 20 查得參數(shù)為 刀具耐用度 T 35125 0 0 25 1 8 myxzcvvvv min 則 1 65 0125 0 337 in 所以 72n4 6ir 選取 mi120 所以實際切削速度為 2 64 7 3 vin 確定切削時間 一個孔 t s20 8 工序 100 鉆 4 M5 底孔 并進行攻絲 1 加工 M5 底孔 工件材料為 HT200 鐵 硬度 200HBS 孔的直徑為 5mm 加工機床為 Z525 立式 鉆床 加工工序為鉆孔至 4 選用 4 的麻花鉆頭 攻 M5 螺紋 選用 M5 細柄機 用絲錐攻螺紋 切削深度 pa2m 進給量 根據(jù)參考文獻 5 表 2 4 39 取f rmf 25 0 切削速度 參照參考文獻 5 表 2 4 41 取V sV43 由式 2 1 機床主軸轉(zhuǎn)速 n 取01 436017 innrd 90 inr 17 實際切削速度 V 03 14790 3 6dnms 被切削層長度 l12 5m 刀具切入長度 2 1024 rDctgkctg 刀具切出長度 2l0 走刀次數(shù)為 1 攻 M5 的螺紋 機床 Z525 立式鉆床 刀具 細柄機用絲錐 進給量 由于其螺距 因此進給量f mp5 1 rmf 5 1 切削速度 參照參考文獻 5 表 2 4 105 取V in 8 40sV 由式 2 1 機床主軸轉(zhuǎn)速 n 取018 35 in4nrd 36 ir 絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速 取 6 minr 實際切削速度 V 0 160 15 ms 18 4 鉆 6 7 孔專用夾具設計 4 1 問題的指出 由于生產(chǎn)類型為成批 大批生產(chǎn) 要考慮生產(chǎn)效率 降低勞動強度 保證加工質(zhì)量 故需設 計專用夾具 由于對加工精度要求不是很高 所以在本道工序加工時 主要考慮如何降低降低生產(chǎn)成本和 降低勞動強度 本次設計選擇設計是針對 鉆 6 7 孔 它將用于 Z525 鉆床 4 2 定位基準的選擇 該工序要求中心線與端面 有位置要求 因此可以得出該孔在兩個側(cè)面的正中心上 并且還 要求其孔為通孔 由于端面經(jīng)過精銑 精度比較高 因而工序基準為端面 A 為了便于加工 選取 適當?shù)亩ㄎ换鶞?保證其加工要求 夾具設計應首先滿足這些要求 在保證較高的生產(chǎn)效率的前提 下 還應考慮夾具體制造工藝性和生產(chǎn)經(jīng)濟性 加工過程中夾具的操作應方便 定位夾緊穩(wěn)定可靠 并且夾具體應具有較好的剛性 據(jù) 夾具手冊 知定位基準應盡可能與工序基準重合 在同一工件的各道工序中 應盡量采 用同一定位基準進行加工 擬定加工路線的第一步是選擇定位基準 定位基準的選擇必須合理 否 則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量 基準選擇不當往往會增加工序 或使工藝路線不合理 或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的加工精度 特別是位置精度 要 求 因此我們應該根據(jù)零件圖的技術要求 從保證零件的加工精度要求出發(fā) 合理選擇定位基準 此零件圖沒有較高的技術要求 也沒有較高的平行度和對稱度要求 所以我們應考慮如何提高勞動 效率 降低勞動強度 提高加工精度 圓臺外圓及兩端面都已加工好 為了使定位誤差減小 選擇 已加工好的端面作為定位精基準 來設計本道工序的夾具 以已加工好的端面作為定位夾具 4 3 夾具方案的設計 如圖所示 為了加工通孔 必須使其完全定位 首先必須明確其加工時應如圖所示 這樣水平放置 便于鉆床加工 那么要使其完全定位 可 以采用 一面加固定 V 型塊和滑動 V 型塊定位 這樣既簡單又方便 如上圖所示 一底面限制的自 由度有 3 個 一個固定 V 型塊限制兩個自由度 一個滑動 V 型塊限制限制一個自由度 為使定位 可靠 加工穩(wěn)定 我所設計的定位方案 總共限制了工件的全部 6 個自由度 屬于完全定位 19 在該定位方案中 一個支撐面頂住 限制了 z 軸的移動 z 軸的旋轉(zhuǎn) y 軸的旋轉(zhuǎn)三個移動自 由度 一個固定 V 型塊限制了 y 軸的移動 x 軸的移動 一個滑動 V 型塊限制了 z 軸的旋轉(zhuǎn) 這樣 6 個自由度全部被限制 根據(jù)上面敘述選擇方案 4 4 切削力和夾緊力計算 1 刀具 刀具用高速鋼刀具鉆頭 機床 Z525 機床 切削力公式 1 2076f PFDfK 式中 7m r 查表 得 821 0 75 36bp 其中 0 b 48K 即 95 fFN 實際所需夾緊力 由參考文獻 5 表 得 12 12KW 有 10 7 6 安全系數(shù) K 可按下式計算有 6543210K 式中 為各種因素的安全系數(shù) 見參考文獻 5 表 可得 6 12 10 56 所以 958492 KfWFN 4 5 夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 FKfN 21 其中 f 為夾緊面上的摩擦系數(shù) 取 5 0 F G G 為工件自重zP Nf4 3121 20 夾緊螺釘 公稱直徑 d 20mm 材料 45 鋼 性能級數(shù)為 6 8 級 MPaB106 MPaBs4801 螺釘疲勞極限 B9263 2 極限應力幅 kma7 51li 許用應力幅 PaSa3 li 螺釘?shù)膹姸刃：?螺釘?shù)脑S用切應力為 s s 2 5 4 取 s 4 得 MPa120 滿足要求 8 42cHdF aNc153 經(jīng)校核 滿足強度要求 夾具安全可靠 使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工夾緊 調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置 即可指定可靠的夾緊力 4 6 定位誤差分析 1 定位元件尺寸及公差確定 夾具的主要定位元件為一平面和 2 個 V 型塊間隙配合 2 工件的工序基準為孔心 當工件孔徑為最大 定位銷的孔徑為最小時 孔心在任意方向 上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量 本夾具是用來在臥式鏜床上加工 所以工件 上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸 此時可求出孔心在接觸點與銷中心連線方向上的最大 變動量為孔徑公差多一半 工件的定位基準為孔心 工序尺寸方向與固定接觸點和銷中心連 線方向相同 則其定位誤差為 Td Dmax Dmin 為了滿足工序的加工要求 必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差 gwj 與機床夾具有關的加工誤差 一般可用下式表示 j MjjWDAZWj 由參考文獻 5 可得 21 定位誤差 11minDWd 1 2min2i dJWarctgL 其中 10 52D 20D d 3d min min4 得 0 6DW 32Jm 夾緊誤差 cos inmaxyj 其中接觸變形位移值 1 9 62nHBZyRaZkNl 查 5 表 1 2 15 有 10 4 0 4 0 7zKC cos8jym 磨損造成的加工誤差 通常不超過Mj 5 夾具相對刀具位置誤差 取AD01 誤差總和 0 853jw 從以上的分析可見 所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求 4 7 零 部件的設計與選用 鉆套 襯套 鉆模板設計與選用 工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求 故選用可換鉆套 其結(jié)構(gòu)如下圖所示 以減少 更換鉆套的輔助時間 22 尺寸表 d D D 1 H t 基 本尺寸 極限 偏差 F7 基 本尺寸 極限 偏差 D6 0 1 3 0 010 0 004 6 1 1 8 4 7 1 8 2 6 5 8 6 9 2 6 3 0 016 0 006 3 3 3 6 0 016 0 008 9 3 3 4 7 10 4 5 8 11 8 12 16 5 6 0 022 0 010 1 0 0 019 0 010 13 6 8 0 028 0 013 1 2 0 023 0 012 15 10 16 20 0 008 23 8 10 1 5 18 10 12 1 8 22 12 20 25 12 15 2 2 26 15 18 0 034 0 016 26 30 16 28 36 18 22 3 0 0 028 0 015 34 22 26 35 39 2 0 3 6 4 5 26 30 0 041 0 020 42 46 30 35 48 0 033 0 017 52 2 5 4 5 5 6 35 42 5 5 59 42 48 6 2 66 0 01 2 48 50 0 050 0 025 7 0 0 039 0 020 74 3 0 5 6 6 7 0 04 0 鉆模板選用固定鉆模板 用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上 4 8 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 夾具體 夾具的定位 引導 夾緊裝置裝在夾具體上 使其成為一體 并能正確的安裝在機 床上 夾具體是將夾具上的各種裝置和元件連接成一個整體的最大最復雜的基礎件 夾具體的形狀 和尺寸取決于夾具上各種裝置的布置以及夾具與機床的連接 而且在零件的加工過程中 夾具還要 承受夾緊力 切削力以及由此產(chǎn)生的沖擊和振動 因此夾具體必須具有必要的強度和剛度 切削加 工過程中產(chǎn)生的切屑有一部分還會落在夾具體上 切屑積聚過多將影響工件的可靠的定位和夾緊 因此設計夾具體時 必須考慮結(jié)構(gòu)應便于排屑 此外 夾具體結(jié)構(gòu)的工藝性 經(jīng)濟性以及操作和裝 拆的便捷性等 在設計時也應加以考慮 夾具體設計的基本要求 24 1 應有適當?shù)木群统叽绶€(wěn)定性 夾具體上的重要表面 如安裝定位元件的表面 安裝對刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體 的安裝基面 應有適當?shù)某叽缇群托螤罹?它們之間應有適當?shù)奈恢镁?為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定 型材夾具體要進行時效處理 焊接和鍛造夾具體要進行退火 處理 2 應有足夠的強度和剛度 為了保證在加工過程中不因夾緊力 切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振動 夾 具體應有足夠的壁厚 剛性不足處可適當增設加強筋 3 應有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性 夾具體一般外形尺寸較大 結(jié)構(gòu)比較復雜 而且各表面間的相互位置精度要求高 因此應特 別注意其結(jié)構(gòu)工藝性 應做到裝卸工件方便 夾具維修方便 在滿足剛度和強度的前提下 應盡量 能減輕重量 縮小體積 力求簡單 4 應便于排除切屑 在機械加工過程中 切屑會不斷地積聚在夾具體周圍 如不及時排除 切削熱量的積聚會破 壞夾具的定位精度 切屑的拋甩可能纏繞定位元件 也會破壞定位精度 甚至發(fā)生安全事故 因此 對于加工過程中切屑產(chǎn)生不多的情況 可適當加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容 屑空間 對于加工過程中切削產(chǎn)生較多的情況 一般應在夾具體上設置排屑槽 5 在機床上的安裝應穩(wěn)定可靠 夾具在機床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機床上的相應表面的接觸或配合實 現(xiàn)的 當夾具在機床工作臺上安裝時 夾具的重心應盡量低 支承面積應足夠大 安裝基面應有較 高的配合精度 保證安裝穩(wěn)定可靠 夾具底部一般應中空 大型夾具還應設置吊環(huán)或起重孔 工件裝夾方案確定以后 根據(jù)定位元件及夾緊機構(gòu)所需要的空間范圍及機床工作臺的尺寸 確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸 然后繪制夾具總圖 詳見繪制的夾具裝配圖 總 結(jié) 加工工藝的編制和專用夾具的設計 使對零件的加工過程和夾具的設計有進一步 的提高 在這次的設計中也遇到了不少的問題 如在編寫加工工藝時 對所需加工面 的先后順序編排 對零件的加工精度和勞動生產(chǎn)率都有相當大的影響 在對某幾個工 序進行專用夾具設計時 對零件的定位面的選擇 采用什么方式定位 夾緊方式及夾 緊力方向的確定等等都存在問題 這些問題都直接影響到零件的加工精度和勞動生產(chǎn) 率 為達到零件能在保證精度的前提下進行加工 而且方便快速 以提高勞動生產(chǎn)率 降低成本的目的 通過不懈努力和指導老師的精心指導下 針對這些問題查閱了大量 25 的相關資料 最后 將這些問題一一解決 并夾緊都采用了手動夾緊 由于工件的尺 寸不大 所需的夾緊力不大 完成了本次設計 通過做這次的設計 使對專業(yè)知識和技能有了進一步的提高 為以后從事本專業(yè)技術的工作打下了堅實的基礎 參考文獻 1 楊叔子 機械加工工藝師手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 2004 2 上海金屬切削技術協(xié)會 金屬切削手冊 M 上海 上?？茖W技術出版社 2004 3 李洪 機械加工工藝手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1990 4 方昆凡 公差與配合手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1999 5 王光斗 王春福 機床夾具設計手冊 M 上海科學技術出版社 2000 6 東北重型機械學院等 機床夾具設計手冊 M 上海 上?？茖W技術出版社 1979 7 吳宗澤 機械設計實用手冊 M 北京 化學工業(yè)出版社 2000 8 劉文劍 曹天河 趙維 夾具工程師手冊 M 哈爾濱 黑龍江科學技術出版社 1987 9 上海金屬切削技術協(xié)會 金屬切削手冊 M 上海 上?？茖W技術出版社 1984 10 周永強 高等學校畢業(yè)設計指導 M 北京 中國建材工業(yè)出版社 2002 11 黃如林 切削加工簡明實用手冊 M 北京 化學工業(yè)出版社 2004 12 余光國 馬俊 張興發(fā) 機床夾具設計 M 重慶 重慶大學出版社 1995 13 東北重型機械學院 洛陽農(nóng)業(yè)機械學院 長春汽車廠工人大學 機床夾具設計手冊 M 上海 上?？茖W技術出版社 1980 14 李慶壽 機械制造工藝裝備設計適用手冊 M 銀州 寧夏人民出版社 1991 15 廖念釗 莫雨松 李碩根 互換性與技術測量 M 中國計量出版社 2000 9 19 16 樂兌謙 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