夹锥套的加工工艺设计钻685孔的钻床夹具Word格式.docx
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(3)加工此零件时,应尽量统一定位基准,减少装夹次数,这样有利于保证零件的加工精度。
1.3零件结构工艺性分析
此零件是由回转面和平面组成,由零件图可知,该零件结构较为简单,但零件精度要求高,零件选用材料HT200,该材料用于强度要求不高的一般铸件,不用人工实效,有良好的减振性,铸造性能好。
对夹锥套的基本要求是高强度、高韧性、高耐磨性和回转平稳性,因而安排零件加工过程应考虑到这些特点。
本次设计的零件图如下:
2毛坯件的选择
2.1毛坯类型
1、根据零件材料HT200确定毛坯为铸件,4-φ11和4-φ9的内孔不铸出,均在钻床上钻出后加工。
2.由于本零件要求生产批量为中批量生产,毛坯铸造方法选用金属型铸造(查机械加工工艺设计资料P4表1.2-1),铸造的毛坯尺寸公差等级为8级(查机械加工工艺设计资料P6表1.2-5),选择错型值为0.7(查机械加工工艺设计资料P6表1.2-4)。
2.2毛坯余量确定
对于批量生产的铸件加工余量(查机械加工工艺设计资料P7表1.2-7),初步将本零件的加工余量定为5mm,毛坯尺寸偏差由表1.2-2查得为
1.8.
3机加工工艺路线确定
3.1加工方法分析确定
该零件中批量生产。
由于此零件较为简单,但精度要求较高,为保证加工精度和表面粗糙度的要求,应尽量减少装夹次数,统一定位基准,由于该夹锥套是由回转面和平面组成,根据具体需要初步确定的加工方法有车、铣、磨、镗、钻等。
3.2加工顺序的安排
本着先粗后精、先主后次、基准先行、先面后孔的原则安排加工顺序,逐步提高加工精度,先以左外圆φ87
为粗基准粗车φ62
的外圆、长度方向为8的右端面、长度方向为8的右端面和φ62
的外圆,调头装夹以右φ87
的外圆、以φ87外圆为基准车端面,以φ62为基准车右端面
3.3定位基准选择
先以φ87
左外圆为基准加工φ62
的右外圆、长度方向为19的右端面和以φ62
为精基准加工φ62
φ87,然后以φ87为基准加工左端面,以φ62为精基准加工右端面。
3.4加工阶段的划分说明
(1)粗基准的选择。
选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准,以便为后续的工序提供精基准。
选择粗基准的出发点是:
一要考虑如何分配各加工表面的余量:
二要考虑怎样保证不加工面与加工面间的尺寸及相互位置要求。
这两个要求常常是不能兼顾的,但对于一般的轴类零件来说,以外圆作为粗基准是完全合理的。
对本零件而言,由于每个表面都要求加工,为保证各表面都有足够的余量,应选加工余量最小的面为粗基准(这就是粗基准选择原则里的余量足够原则)现选取Φ45外圆柱面和端面作为粗基准。
在车床上用带有子口的三爪卡盘夹住工件,消除工件的六个自由度,达到完全定位。
(2)精基准的选择。
主要应该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。
3.5主要机加工工序过程
铸造,清理
铣端面
粗车外圆φ175,φ145,φ100
精车外圆φ175,φ145,φ100
粗镗内孔φ87,锥孔及φ175,φ145,φ75
精镗内孔φ87,锥孔及φ175,φ145,φ75
铣两端面
钻6-φ13的孔、扩3-φ8.5的孔
钻孔φ10
去除机械加工所留下的毛刺
在乳化液中清洗零件保证没有赃物并吹净
检验以上加工尺寸
表面淬火
精铣
精镗60
0.015的内孔
去除所有残余的毛刺
检验
4设备及其工艺装备确定
所用的设备有:
CA6140、立式铣床、摇臂钻床、清洗机、检验台、外圆磨床。
夹具有:
三爪卡盘、虎钳、钻直孔专用夹具、钻斜孔专用夹具、磨床专用夹具。
刀具有:
90度车刀、车用镗刀、铣刀、φ11、φ18、钻头、砂轮、切断刀。
量具有:
千分尺、游标卡尺、专用卡规、专用通规、止规。
5切削用量及工时定额确定
(1)粗车φ175
的外圆、长度方向为15的右端面、长度为60的右端面。
φ87
时:
(T1=T辅T2=T机T3=T工T4=T休)(车刀刀杆尺寸BXH取20X30)
切削用量:
ap=10.85
由表5.3-1得:
f=0.9mm/r
由表5.3-20查得v=46m/min
则n=318x46/57=256.63=257r/mm
工时定额:
由表3.3-1得:
装夹工件时间为0.08min
由表3.3-2得:
松开卸下工件时间为0.06min,
由表3.3-3得:
操作机床时间为:
(0.02+0.03)X18+0.02+0.02+0.01+0.02=0.97min
由表3.3-4得:
测量工件时间为:
0.1+0.15+0.08+0.1=0.43min
T1=0.08+0.06+0.97+0.43=1.54min
由表3.3-33得布置工作地、休息和生理时间分别为:
T3=56min、T4=15min
T基=Ljz/nfap=497.6X5/257X0.9X10.85=1min
则T总=T1+T2+T3+T4+T基=73.84min
(2)粗车φ145
的外圆、长度方向为45的左端面和长度方向为20的左端面:
(车刀刀杆尺寸BXH取25X25)ap=4.6,由表5.3-1得f=0.8,由表5.3-20查得v=53m/min,则n=318v/d=318x53/85=198.3=198r/min
0.02+0.02X5+0.02+0.03+0.03X3+(0.03+0.02+0.03+0.02)X9=1.16min
0.1+0.09+0.08=0.27min
T1=0.08+0.06+1.16+0.27=1.57min
由表5.4-1得机动时间为:
T2=(0.04+0.03)X3=0.21min
T基=Ljz/nfap=460x5/198x0.8x4.6=3.16min
则T总=T1+T2+T基+T3+T4=75.94
(3)半精车φ175
的外圆和φ120
的外圆、粗镗φ30
的内孔、半精镗φ30
的内孔:
(刀尖圆弧半径取0.5)ap=3
由表5.3-2得:
f=0.15mm/r
由表5.3-20得:
v=100m/min
则n=318v/d=318x100/55=578.2=578r/min
(同上)T1=1.2minT2=0.3minT3=56minT4=15min
T基=135x5/578x0.15x3=2.29min
T总1=T1+T2+T3+T4+T基=74.79min
粗镗φ30
ap=2.1
由表5.3-3得f=0.3mm/r
由表5.3-20得v=110m/min
则n=318v/d=318x110/31=1129r/min
(同上)T1=0.8minT2=0.14minT3=60minT4=15min
T基=lz/nfap=100x5/1129x0.3x2.1=0.7min
T总2=76.64min
半精镗φ30
ap=1.5
由表5.3-3得f=0.15mm/r
由表5.3-20得v=115m/min
则n=318v/d=318x115/33=1108r/min
(同上)T1=0.4minT2=0.07minT3=60minT4=15min
T基=lz/nfap=50x5/1108x0.15x1.5=1min
T总3=76.47min则T总=227.9min
(4)粗镗φ87,φ75半精镗φ87,φ75时:
ap=7
由表5.3-3得f=0.5mm/r
由表5.3-20得v=67m/min
则n=318v/d=318x67/57=374r/min
(同上)T1=2.3minT2=0.5minT3=60minT4=15min
T基=lz/nfap=145x5/374x0.5x7=0.55min
T总1=T1+T2+T3+T4+T基=78.35min
半精镗φ60、φ4x62时:
由表5.3-20得v=115m/min
则n=318v/d=318x115/62=590r/min
(同上)T1=1.2minT2=0.3minT3=60minT4=15min
T基=100x5/590x0.15x1.5=3.77min
T总2=80.27min
(5)钻6-φ13,扩6-φ8.5的孔:
ap=15由表7.3-1得f=0.6mm/r由表7.3-11得v=12m/min
n=318v/d=318x12/11=347r/min
T2=Lw+Lf+Lt/fn=15+9.35+0/0.6X347=0.12min(Lf=dm/2cotkr=11/2cot120=9.35)
T基=15X11/347X0.6X15=0.05min
由表3.3-9得装夹工件的时间为0.17min
由表3.3-10得松卸工件的时间为0.15min
由表3.3-11得操作时间为0.4min
由表3.3-12得测量工件的时间为0.04min
则T1=0.76minT3=47minT4=15min
T总1=62.81min
扩3-φ18的孔:
切削用量:
ap=10由表7.3-2得f=0.6mm/r由表7.3-12得v=25.1m/min
则n=318v/d=318X25.1/16.5=484r/min
由表7.4-1得T2=iw+lf+lt/fn=(10+1.62)/(0.6x484)=0.04min
【lf=(dm-dw)/2cotkr=(16.5-11/2cot120=1.62)】
由表3.3-9得装夹工件时间为0.17min由表3.3-10的松卸工件时间为0.15min
由表3.3-11得操作机床时间为0.42min由表3.3-12得测量工件时间为0.05min
T1=0.79minT3=47minT4=15minT基=10x16.5/484x0.6x10=0.06min
T总2=62.89minT总=125.7min
(6)磨φ70
的左外圆和长度为45和20的左端面:
ap=0.4由表10.2-2得f=0.4mm/rv=22m/min
则n=318v/d=318X22/80=88r/min
由表3.3-13得装夹和松卸时间为0.05min0.03min
由表3.3-15得操作时间为0.35min由表3.3-16得测量工件时间为0.08min
T1=0.51minT3=60minT4=15minT基=108x0.4/88x0.4x0.4=3.09min
T总1=78.6min
磨φ70
的右外圆、长度方向为20的右端面并切出2X0.5的槽然后倒角
则n=318v/d=318X22/52=135r/min
由表3.3-15得操作时间为0.35min由表3.3-16得测量工件时间为0.21min
T1=0.64minT3=60minT4=15minT基=103x0.4/135x0.4x0.4=1.91min
T总2=77.55minT总=156.15min
(7)精镗φ87
的孔:
ap=0.5
T基=70x5/590x0.15x0.5=7.9min
T总=84.4min
(8)精镗φ75
ap=1
由表5.3-20得v=123m/min
则n=318v/d=318x123/36=1087r/min
T基=lz/nfap=50x5/1087x0.15x1=1.53min
T总=77min
(9)铣两端面,保证与轴线垂直度0.1
(10)调整车床角度粗镗,保证加工要求。
第二部夹具设计
为了提高劳动生产率,保证加工质量降低劳动强度,需设计专用夹具。
1研究原始质料
利用本夹具主要用来钻、铰加工顶面的四孔,其中包括钻顶面四孔(其中包括钻孔
和扩孔
,铰孔
,以及锪孔
,
)。
加工时除了要满足粗糙度要求外,还应满足孔轴线对底平面的平行度公差要求。
为了保证技术要求,最关键是找到定位基准。
同时,应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。
2定位基准的选择
由零件图可知:
顶面四孔的轴线与左侧面和后侧面的尺寸要求要求,在对孔进行加工前,底平面进行了铣加工,后侧面也是一直都不加工的侧面,因此,选后侧面和做侧面面为定位精基准(设计基准)来满足CA6140机床后托架顶面四孔加工的尺寸要求。
由零件图可以知道,图中对孔的的加工没有位置公差要求,所以我们选择左侧面和后侧面为定位基准来设计钻模,从而满足孔轴线和两个侧面的尺寸要求。
工件定位用底面和两个侧面来限制5个自由度。
3各数值的计算
3.1切削力及夹紧力的计算
由资料《机床夹具设计手册》可得:
切削力公式:
式中
查得:
即:
实际所需夹紧力:
由《机床夹具设计手册》得:
安全系数K可按下式计算有:
:
式中:
为各种因素的安全系数,见《机床夹具设计手册》可得:
所以
由计算可知所需实际夹紧力不是很大,为了使其夹具结构简单、操作方便,决定选用手动螺旋夹紧机构。
取
螺旋夹紧时产生的夹紧力有:
该夹具采用螺旋夹紧机构,用螺栓通过弧形压块压紧工件。
受力简图如下:
由表
得:
原动力计算由式
由上述计算易得:
因此采用该夹紧机构工作是可靠的。
3.2误差分析与计算
该夹具以底面、两侧面为定位基准,要求保证孔轴线与左侧面间的尺寸公差。
为了满足工序的加工要求,必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。
孔与左侧面为线性尺寸一般公差。
根据国家标准的规定,由《互换性与技术测量》可知:
(中等级)即:
尺寸偏差为
、
由《机床夹具设计手册》可得:
⑴、定位误差:
定位尺寸公差
,在加工尺寸方向上的投影,这里的方向与加工方向一致。
故
⑵、夹紧安装误差,对工序尺寸的影响均小。
⑶、磨损造成的加工误差:
通常不超过
⑷、夹具相对刀具位置误差:
钻套孔之间的距离公差,按工件相应尺寸公差的五分之一取。
即
误差总和:
从以上的分析可见,所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。
3.3夹具设计及操作的简要说明
本夹具用于在钻床上加工后托架的底孔、锥孔。
工件以底平面、两侧面为定位基准,在支承钉和支承板上实现完全定位。
采用手动螺旋压板机构夹紧工件。
该夹紧机构操作简单、夹紧可靠。
心得体会
为期两周的夹具课程设计已经接近尾声,回顾整个过程,在老师的指导下,取得了可喜的成绩,课程设计作为《机械制造工艺学》、《机床夹具设计》课程的重要环节,使理论与实践更加接近,加深了理论知识的理解,强化了生产实习中的感性认识。
本次课程设计主要经历了两个阶段:
第一阶段是机械加工工艺规程设计,第二阶段是专用夹具设计。
第一阶段我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识;
夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。
通过此次设计,使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。
学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。
总的来说,这次设计,使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。
提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力,为以后的设计工作打下了较好的基础。
参考文献
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