杠杆夹具设计.docx
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杠杆夹具设计
杠杆夹具设计
一、零件的分析1
1.1零件的作用3
1.2零件的工艺分析3
1.3生产类型4
二、选择加工方法,制定工艺路线4
2.1基面的选择3
2.2粗基准的选择4
2.3精基准的选择4
2.4零件表面加工方法的选择4
三、机械加工余量、毛坯尺寸、工序尺寸的确定..…6
3.1机械加工余量及毛坯尺寸的确定6
3.2确定工序尺寸7
四、确定切削用量及基本时间8
五、夹具设计18
5.1提出问题18
5.2夹具设计22
六、机械加工工艺过程卡22
、零件的分析
1、1零件的作用
夹具课程设计给定的零件是CA1640自动车床杠杆,它位于自动车床的自动机构中,与灵活器配合使用,起制动的作用。
经查资料得知,此零件用于机床当中,并且还承受着冲击载荷,因此就要求该零件的材料具有足够的刚度和强度同时还要有足够的塑性和韧性。
1、2零件的工艺分析
分析图1可知,该杠杆的左,右端面及上下端面精度要求并不太高,其粗糙
度在Ra3.2以上,故可用铣削加工。
①20H7mm勺孔的粗糙度为Ra1.6,所以采用钻-扩-粗铰-精铰的工艺过程在钻床上加工。
30mn内孔对精度要求较高,由于端面为平面,可防止钻头钻偏以保证加工精度。
该零件除了内孔之外,其他加工表面精度要求均不高,因此以车床和铣床的粗加工就可达到要求。
30mm内孑L
较长,需以多步骤加工实现。
杠杆共有四组加工表面,它们之间有一定的位置要求,现分述如下:
1、以①8H7mm勺孔,粗糙度为Ra1.6;尺寸为26mn且与两个孔①8H7mn|f
垂直的两个平面,尺寸为30mm且与两个孔①8H7mn相g垂直的两个平面,粗糙度
为Ra6.3,7mn孔为中心的加工表面
这一组加工表面包括:
两个孔;还有一M4的螺纹孔,其孔轴线与①8H7mm
的孔轴线垂直。
其中,主要加工表面为两个①8H7mm勺孔和尺寸为26mm且与两个孔①8H7mrg目垂直的两个平面。
2、以①20H7mrfL为中心的加工表面
这一组加工表面包括:
一个①20H7mm的孔及其倒角,粗糙度为Ra1.6;两个与①20H7mmfL垂直的两个平面,粗糙度为Ra3.2;一个中心轴线与①20H7mm孔中心轴线平行且相距11.5mm的圆弧油槽;还有一个与①20H7mm的孔轴线成45°的油孔①3mm并锪沉头孔。
其中,①20H7mnfL及两端面为主要加工面,并且①20H7mr的孔粗糙度为Ra1.6、两平面的粗糙度为Ra3.2。
3、以①8H8mrTL为中心的加工表面
这一组加工表面包括:
一个①8H8mrf!
勺孔;以①8H8mr的孔轴线为轴线的①20mm
的圆;M5的螺纹孔的轴线与①8H8mr的孔轴线相互垂直;还有一个是与①8H8mm的孔轴线相互垂直的下端面,其粗糙度为Ra6.3。
其中,下端面为主要加工表面。
M10的螺纹孔及与其轴线相互垂直的左右端面,其中左端面的粗糙度为Ra6.3。
其中左端面为主要加工表面。
1、3生产类型
拟定生产类型为小批量生产。
二、选择加工方法,制定工艺路线
2.1基面的选择
基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
基面选择得正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产率得以提高。
否则,加工工艺过程中会问题百出,更有甚者,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。
2.2粗基准的选择
粗基准的选择:
按有关基准的选择原则,即当零件有不加工表面时,应以这些不加工表面作粗基准;若零件有若干不加工表面时,则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准。
现以零件的侧面为主要的定位粗基准。
2.3精基准的选择
精基准的选择:
精基准选择的原则有基准重合原则、基准统一原则、互为基准原则和自为基准原则。
在选择时,主要应考虑基准重合的问题。
当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算,这在以后还要专门计算,此处不再重复。
(1)左右下及四周端面铣。
(2)①8H7mr孔
扩、粗铰、精铰。
(3)①8H8mn孔
扩、粗铰、精铰。
(4)①20mn孔
粗铰、精铰。
2.4零件表面加工方法的选择
公差等级为IT7,表面粗糙度为Ra3.2,需进行半精
公差等级为IT7,表面粗糙度为Ra1.6,需要进行钻、
公差等级为IT8,表面粗糙度为Ra3.2,需进行钻、
公差等级为IT7,表面粗糙度为Ra1.6,需进行钻、扩、
(5)①3mn孔公差等级为IT9,表面粗糙度为Ra6.3,需钻和扩。
(6)攻螺纹M4M5与攻螺纹M10深18
(7)铣8002mm槽公差等级为IT9,表面粗糙度为Ra6.3。
2.5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,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。
除此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。
1、工艺路线方案一
工序1粗铣①20H7mrfL端面A、B,粗铣、半精铣①8H7mr8L的四个端面。
工序2同时钻①20H7mm①8H8mm①8H7mrLL。
工序3半精铣①20H7mnLL端面A、B,粗铣、半精铣①8H7mnLL的四个端面。
工序4同时扩、粗铰①20H7mm①8H8mm①8H7mrtL。
工序5粗铰①8H8mm①8H7mm①20H7mn三孔。
工序6车①20H7mn孔两端倒角。
工序7粗铣、精铣槽。
工序8钻M4、M5螺纹底孔。
工序9攻M10螺纹孔。
工序10精铰①8H8mm①8H7mm①20H7mn三孔。
工序11终检。
2、工艺路线方案二
工序1粗铣、半精铣①20H7mnL左端面。
工序2粗铣、半精铣①8H7mnLL的四个端面及①20H7mnLL的右端面。
工序3钻R3mrlB弧油槽。
工序4同时钻①8H7mn①8H8mr两孔和①20H7mr孔。
工序5粗铰①8H7mn①8H8mn①20H7nn三孔。
工序6精铰①8H7mn①8H8mn①20H7nn三孔。
工序7车①20H7nnJL两端倒角。
工序8钻①3mn由孔。
工序9钻M4、M5螺纹底孔。
工序10攻M10mr螺纹孔。
工序11粗铣、精铣槽。
工序12终检。
3、工艺方案的比较与分析
由先基准的原则,先加工平面;先重要的原则,先加工直径20mm勺孔以此
为基准加工底面。
由于10mm勺孔和©8H7mm孔方向相同所以安排在同一道工序。
考虑到铣油槽时不应该出现卡刀的现象,因此加工油槽后再加工3mm的
斜孔。
由于M5M10孔与M4孔方向不同因此在攻螺纹时需要调整因此安排在两道工序中。
因此才用以下工序:
工序一:
粗铣©20H7孔两端面,©30mm右端面,©M10左端面
工序二:
钻、扩、铰©20mm孔
工序三:
钻、铰©8H7mm孔和M10螺纹孔底孔。
工序四:
钻、铰©8H8mm孔。
工序五:
粗精铣8q0。
2mm槽
工序六:
钻M4螺纹孔底孔。
工序七:
钻M5螺纹孔底孔
工序八:
拉R2X1.5油槽
工序九:
钻©3沉孔60。
深3孔
工序十:
攻螺纹M4,M5,M10
工序十一:
去毛刺,倒圆角
工序十二:
终检
三、机械加工余量、毛坯尺寸、工序尺寸的确定
“CA1340自动车床杠杆”零件材料为QT50-1.5,生产类型为中批生产,采用砂型铸造机器造型。
根据上述原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的公差等级、机械加工余量及毛坯尺寸。
3.1机械加工余量及毛坯尺寸的确定
(1)公差等级
《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-1,铸件公差有16级,代号为CT1〜CT16常用的为CT4〜CT13该零件采用砂型机器铸造,材料是球墨铸铁,查表2.2-3得,公差为CTACT10
(2)确定机械加工余量
根据表2.2-4和2.2-5查得,铸件的机械加工余量为2〜4mm取2mm
(3)确定毛坯尺寸
分析本零件,除①20H7mm①8H7mnffi孔为Ra1.6um以外,其余各加工表面为Ra>3.2um,因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可。
综上所述,确定毛坯尺寸见表2。
表2
零件尺
寸
单边余
量
毛坯尺
寸
零件尺
寸
单边余
量
毛坯尺
寸
①20H7m
m
实心
66mm
2
72
①8H7mm
实心
12mm
2
15
①8H8mm
实心
62mm
2
65
M10螺纹
实心
80°°2mm
实心
3.2确定工序尺寸
1、外圆表面沿轴线方向的长度加工余量
查《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-2,取①20H7mm孔两端面、中心线与
①20H7mr|L中心线平行的①20mm外圆端面、中心线与①20H7mr5L中心线垂直的①20mm外圆端面长度单边余量均为2mm
粗铣:
单边加工量为1mm
半精铣:
单边加工量为0.7mm零件偏差为红3mm
精铣:
单边加工量为0.3mm,零件偏差为二mm
2、①20H7mmL的加工余量,孔的精度要求为IT7,《金属机械加工工艺人员手册》表13-14,确定工序尺寸及余量为
钻孔:
①18mm
扩孔:
①19.8mmZ=1.8mm
粗铰:
①19.94mmZ=0.14mm
精铰:
①2000021mmZ=0.06mm
3、①8H7mr5L的加工余量,孔的精度要求为IT7,《金属机械加工工艺人员手册》表13-14,确定工序尺寸及余量为
钻孔:
①7.8mm
粗铰:
①7.96mmZ=0.16mm
精铰:
①800015mmZ=0.04mm
4、①8H8mrW孔的加工余量,孔的精度要求为IT8,《金属机械加工工艺人员手册》表13-14,确定工序尺寸及余量为
钻孔:
①7.8mm
粗铰:
①7.96mmZ=0.16mm
精铰:
①800022mmZ=0.04mm
5、螺纹孔的加工余量
M10钻孑L①8.5mm
M5钻孑L①4.2mm
M4:
钻孔①3.3mm
&通槽的加工余量
半精铣可达到零件图样的要求,则该工序尺寸:
槽宽为8°°2mm槽深为26mm粗铣时,为半精铣留有加工余量:
槽宽双边余量为0.6mm槽深余量为0.5mn。
则粗铣工序尺寸:
槽宽为7.4mm槽深25.5mm
7、其他外形尺寸直接铸造得到
四、确定切削用量及基本时间
工序1:
粗铣©20H7孔两端面,©30mm两端面,©铣M10左端面
1、粗铣①20mn外圆端面
零件材料为球墨铸铁QT50-1.5,故可用硬质合金直齿三面刃圆盘铣刀。
查《机械制造工艺设计简明手册》表11-21和表12-22,取铣刀直径d=80mm粗齿,z=16齿。
由于粗铣加工单边余量为1mm小于5mm故铣削宽度ap=1mm
查《金属机械加工工艺人员手册》表11-69可知,fz=0.06〜0.12mm/z
取fz=0.1mm/齿
查《金属机械加工工艺人员手册》表14-77,取u=38m/min,贝
ns=1000u/dn=1000X38/(80Xn)=151.3(r/min)
查表3.29,取主轴实际转速nw=160r/min,则实际切削速度
uc=ndnw/1000=nX80X160/1000=40.19(r/min)
当nw=160r/min时,刀具每分钟进给量fm应为
fm=fzZnw=0.1X16X160=256(mm/min)
取实际进给速度fm=260mm/min,则实际进给量
fz=fm/Znw=260/(16X160)=0.102(mm/Z)
切削工时:
查《金属机械加工工艺人员手册》表15-14,切入长度L1=1.7mm超
出长度L2=3mm于是行程长度为L0+L1+L2,则机动工时为
Tm=(L0+L1+L2)/fm=(20+1.7+3)/260=0.095(min)
2、半精铣①20mn外卜圆端面
选用硬质合金直齿三面刃圆盘铣刀,细齿,d=80mm,z=16齿。
由于加工余量0.7mm经查手册,只需一次半精铣,故铣削宽度ap=0.7mm
查《金属机械加工工艺人员手册》表14-69,f=0.06〜0.12mm齿,取f=0.08mm/z
查《金属机械加工工艺人员手册》表14-77,取u=45m/min,则
ns=1000u/nd=1000X45/(80Xn)=179.14(r/min)
查表3.29,取主轴转速nw=180r/min,则实际切削速度
uc=ndnw/1000=nX80X180/1000=45.2(m/min)
当nw=180r/min时,工作合每分钟进给量fm为
fm=fnwz=0.08X180X16=230.4(mm/min)
取刀具实际进给速度为fm=240mm/min,则实际进给量为
f=fm/znw=240/(16X180)=0.083(mm/z)
切削工时:
由粗铣加工可知,刀具行程为L0+L1+L2,则机动工时
tm=(L0+L1+L2)/fm=(20+1.7+3)/240=0.103(min)
3、铣M10左端面
选用硬质合金直齿三面刃圆盘铣刀,细齿,d=125mm,z=20齿。
由于加工余量为2mm只需一次精铣,故铣削宽度ap=2mm
查《金属机械加工工艺人员手册》表14-69,f=0.06〜0.12mm/齿
取f=0.06mm/齿。
查《金属机械加工工艺人员手册》表14-77,取u=54m/min,则
ns=1000u/nd=1000X54/(80Xn)=214.97(r/min)
取主轴转速nw=220r/min,则实际切削速度
uc=ndnw/1000=nX80X220/1000=55.3(m/min)
当nw=220r/min时,刀具每分钟进给量fm为
fm=fz=0.06X16X220=211.2(mm/min)
取实际进给速度为fm=210mm/min则进给量为
f=fm/znw=210/(16X220)=0.060(mm/z)
切削工时:
刀具行程为L0+L1+L2,则机动工时
tm=(L0+L1+L2)/fm=(20+1.7+3)/210=0.12(min)
4、粗铣①30mn两端面
查《简明手册》表11-21和表12-22,选用硬质合金圆柱铣刀,取铣刀直径d=40mmZ=6,粗齿。
由于粗铣加工单边余量为2.8mm,小于5mm故铣削宽度ap=2.8mm
查《工艺手册》表11-69可知,fz=0.08~0.12mm/z,取fz=0.08mm/齿。
查《简明手册》表11-28,U=0.75s1.5m/s,取u=0.75m/s=45m/min,则
ns=1000u/dn=1000X45/(40Xn)=358.1(r/min)
根据机床使用说明书,查表3.29,取主轴实际转速nw=380r/min,则实际切削速度
Uc=ndnw/1000=47.75(r/min)
当nw=380r/min时,刀具每分钟进给量fm应为
fm=fzZnw=0.08n6X380=182.4(mm/min)
查机床使用说明书,取实际进给速度fm=205mm/min则实际进给量
fz=fm/Znw=205/(6X380)=0.09(mm/Z)
切削工时:
查《工艺手册》表15-14,切入长度L仁10.5mm超出长度L2=2mm于是行程长度为L0+L1+L2,则粗铣端面的机动工时为
Tm=4(L0+L1+L2)/fm=4X(20+10.5+2)/205=0.64(min)
5、半精铣①30的两端面
查《简明手册》表11-21和表12-22,选用硬质合金圆柱铣刀,取铣刀直径d=40mmZ=8,细齿。
由于半精铣加工单边余量为0.7mm故铣削宽度ap=0.7mm
查《工艺手册》表11-69可知,f=1.0~1.6mm/r,取f=1.0mm/r。
查《简明手册》表11-28,U=0.75s1.5m/s,取u=1m/s=60m/min,则
ns=1000u/dn=1000X60/(40Xn)=477.46(r/min)
根据机床使用说明书,查表3.29,取主轴实际转速nw=490r/min,则实际切削速度
uc=n4^/1000=61.58(r/min)
当nw=490r/min时,刀具每分钟进给量fm应为
fm=fnw=1.0X380=490(mm/min)
查机床使用说明书,取实际进给速度fm=510mm/min则实际进给量
f=fm/nw=510/490=1.04(mm/r)
切削工时:
查《工艺手册》表15-14,切入长度L仁10.5mm超出长度L2=2mm于是行程长度为L0+L1+L2,则半精铣端面的机动工时为
Tm=4(L0+L1+L2)/fm=4X(20+10.5+2)/510=0.26(min)
工序2:
钻、扩、铰©20mm孔
1、钻©19.8mm孑L,选高速钢长麻花钻,d=19.8mm.
单边切削深度ap=d/2=19.8/2=9.9mm。
查《简明手册》表11-10,f=0.18s0.22mm/r,按机床试用说明书取
f=0.22mm/r.I
查《简明手册》表11-12,取U=0.2m/s=12m/min,则
ns=1000u/nd=1000X12/(nX9.9)=424.41(r/min)
按机床使用说明书取nw=490r/min,所以实际切削速度为:
v=ndnw/1000=nX9.9X490/1000=15.23(m/min)
切削工时:
查《工艺手册》得L1=2.4mm,L2=1.0mm则钻©20mm孔的机动工时为:
Tm=(L+L1+L2)/fnw=(80+2.4+1.0)/(0.22X490)=0.774(min)
2、扩①19.8mm孔,选用高速钢扩钻,d=19.8mm.
单边切削深度ap=0.9mm.
根据有关资料介绍,利用扩钻进行扩孔时,其进给量和切削速度与钻同样尺
寸的实心孔时的进给量和切削速度之关系为:
F=(1.2s1.8)f钻
U=(1/2s1/3)U钻
式中,f钻、U钻----加工实心孔的切削用量.
现已知
f钻=0.5mm/r《简明手册》
U钻=0.35m/s=21m/min《简明手册》
并令
f=1.5f钻=1.5X0.5=0.75(mm/r)
U=0.4U钻=0.4X21=8.4(mm/min)
ns=1000u/nd=1000X8.4/(nX19.8)=135.04(r/min)
按机床使用说明书取nw=140r/min,所以实际切削速度为:
U=ndnw/1000=nX19.8X140/1000=8.71(m/min)
切削工时:
查《工艺手册》表15-8可得丄仁11.5mm,L2=3mm则扩钻①19.8mm孔的机动工时为:
Tm=(L+L1+L2)/fnw=(80+11.5+3)/(0.81X140)=0.83(min)
3、粗铰①19.94mm两孔,选用硬质合金铰刀,d=19.94mm。
单边切削深度ap=Z/2=0.14/2=0.07mm。
查《工艺手册》表14-60,f=1s2mm/r,按机床使用说明书取f=1mm/r.
查《工艺手册》表14-60,取U=45m/min,则
ns=100°u/nd=1000X45/(nX19.94)=718(r/min)
按机床使用说明书取nw=680r/min,所以实际切削速度为:
U=ndnw/1000=nX19.94X680/1000=42.60(m/min)
切削工时:
查《工艺手册》得L仁1.10mm,L2=22mn则粗铰①19.94mm孔的机动工时为:
Tm=(L+L1+L2)/fnw=(80+1.10+22)/(1X680)=0.152(min)
4、精铰①20H7mr的孔,选用硬质合金铰刀,d=20H7mm
单边切削深度ap=z/2=0.06/2=0.03mm。
查《工艺手册》表14-60,按机床使用说明书取f=1mm/r.
查《工艺手册》表14-60,取U=60m/min,则
ns=1000u/nd=1000X60/(nX20)=954.9(r/min)
按机床使用说明书取nw=960r/min,所以实际切削速度为:
U=ndnw/1000=nX20X960/1000=60.3(m/min)
切削工时:
查《工艺手册》得L仁1.05mm,L2=22mn则精铰①20H7mr孔L的机动工时为:
Tm=(L+L1+L2)/fnw=(80+1.05+22)/(1.0X960)=0.107(min)
5、车①20H7mr孔两端倒角1X45°,选用Z5125立式钻床,90°锥面锪钻,d=25mm
查《工艺手册》表14-48,f=0.10s0.15mm/r,按机床试用说明书取f=0.13mm/r.
为了缩短辅助时间,取锪沉头孔的主轴转速与铰孔相同,即nw=960r/min
工序3:
钻、粗铰、精铰①8H7mrgL,M10螺纹孔底孔
1、钻d=O7.8mm两孔,选用高速钢麻花钻,d=7.8mm。
单边切削深度ap=d/2=7.8/2=3.9mm。
查《简明手册》表11-10,f=0.22s0.26mm/r,按机床试用说明书取f=0.22mm/r.
查《简明手册》表11-12,取U=0.2m/s=12m/min,则
ns=1000u/nd=1000X12/(nX7.8)=489.7(r/min)
按机床使用说明书取nw=490r/min,所以实际切削速度为:
U=ndnw/1000=nX7.8X490/1000=12.1(m/min)
切削工时:
查《工艺手册》得L1=3.4mm,L2=1.0mm则钻①7.8mm两孔的机
动工时为:
Tm=2X(L+L1+L2)/fnw=2X(11+3.4+1.0)/(0.22X490)=0.29(min)
2、粗铰①7.96mm的两孔,选用高速钢铰刀,d=7.96mmo
单边切削深度ap=z/2=0.16/2=0.08mm。
查《简明手册》,按机床试用说明书取f=0.81mm/r.
查《简明手册》表11-19,取U=0.22m/s=13.2m/min,则
ns=100°u/nd=1000X13.2/(nX7.96)=527.85(r/min)
按机床使用说明书取nw
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