机械工艺夹具毕业设计233移动手柄的工艺工装设计说明书.docx
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机械工艺夹具毕业设计233移动手柄的工艺工装设计说明书
毕业设计
移动手柄的工艺工装设计
Thedesignoftheconnectingrodcap‘s
technicalfrock
系名:
机械系
专业班级:
学生姓名:
学号:
指导教师姓名:
指导教师职称:
讲师
目录
引言…………………………………………………………………………………3
第一章零件的分析……………………………………………………………3
1.1零件的作用………………………………………………………………3
1.2零件的工艺分析…………………………………………………………3
第二章确定毛坯,画毛坯图………………………………………………4
第三章工艺规程设计………………………………………………………5
3.1定位基准的选择…………………………………………………………5
3.2加工工艺路线……………………………………………………………6
3.3选择加工设备及刀具,夹具,量具…………………………………………7
3.4加工工序设计………………………………………………………………7
第四章夹具设计……………………………………………………………114.1第30道工序的夹具设计………………………………………………11
4.1.1确定设计方案…………………………………………………………11
4.1.2计算夹紧力并确定螺杆的直径………………………………………12
4.1.3定位精度分析…………………………………………………………12
4.2第50道工序的夹具设计………………………………………………13
4.2.1确定设计方案…………………………………………………………13
4.2.2定位精度分析…………………………………………………………13
结论…………………………………………………………………………………14
致谢…………………………………………………………………………………15
参考文献……………………………………………………………………………16
移动手柄的工艺工装设计
摘要现代机械加工行业发生着深刻的结构性变化,工艺工装的设计与改良已成为企业生存和发展的必要条件。
工艺工装的设计与改良直接影响着连杆盖的质量与性能。
连杆盖行业作为一个传统而富有活力的行业,近十几年取得了突飞猛进的发展。
在新经济时代,连杆盖行业呈现了新的发展趋势,由此对其连杆盖质量、性能产生了新的变化。
本文首先介绍了连杆盖的作用和工艺分析,其次确定毛坯尺寸,然后进行了工艺规程设计,最后对第30道工序和第50道工序进行了夹具设计
关键词:
工艺分析工艺规程设计夹具设计
Thedesignoftheconnectingrodcap‘stechnicalfrock
AbstractAprofoundstructuralmovementistakingplaceinthemodernmachineprocessindustry,sothedesignandimprovementofthetechnicalfrockhavebecomethenecessaryconditionforthecorporationtoliveanddevelop.thedesignandimprovementofthetechnicalfrockdirectlyaffectthequalityandperformanceoftheconnectingrodcap.Theconnectingrodcapindustrywhichistraditionalandvividhasmuchdevelopedinrecenttenyears.Inneweconomytimes,Thecapindustrypresentsanewdevelopingtrend.Sothereisanewrequirementtoitsqualityandperformance.
ThispaperintroducestheeffectandtechnicalanalyseoftheConnectingrodcapatfirst,thenmakessuretherough’ssize,planningthetechnicalrules,atlastdesignsthemodularforthe30thand50thworkingprocedure.
Keywordstechnicalanalysethetechnicalrulesplanmodulardesign
引言
这次设计使我能综合运用机械制造工艺学中的基本理论,并结合生产实习中学到的实践经验知识,独立的分析和解决工艺问题,初步具备了设计一个中等复杂程度零件(手柄)的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法,拟订夹具设计方案,完成夹具结构设计的能力,为未来从事的工作打下良好的基础。
由于能力所限,经验不足,设计中还有许多不足之处,希望各位老师多加指教。
第一章零件的分析
1.1零件的作用
该零件为手柄。
φ42H7的孔和φ35H7,φ20H7的孔是用来装入轴类零件由动力源提供动力通过手柄,有孔和轴的配合传递动力。
宽为35+0.34的槽也是套入且有一定配合关系的零件来传递动力。
1.2零件的工艺分析
1.2.1分析、审查产品的零件图和装配图
制定工艺规程时,首先应分析零件图及该件所在部件的装配图。
了解该零件在件中的作用及零件的技术要求,找出其主要技术关键,以便在拟定工艺规程时采取适当的措施加以保证。
1.2.2.零件的结构工艺分析
所谓零件的结构工艺性是指设计的零件在满足使用要求的前提下,其制造。
的可行性和经济性
由附图零件图得知,其材料为HT200,该材料具有较高的强度,耐磨性,耐热性及减振性.适用于承受较大应力,要求耐磨的零件.
该零件的主要加工面为N面R面Q面D面及宽为35的两槽面和φ42H7,φ35H7,φ42,φ20H7的孔.
N面R面的粗糙度为Ra12.5um,Q面D面的粗糙度为Ra3.2um.φ42H7,φ35H7的孔的同轴度为0.03且两孔的粗糙度Ra为3.2um,φ42的孔内壁粗糙度为12.5um,2-φ20H7的孔内壁粗糙度Ra为1.6um,宽度为35+0.34的槽两侧壁的粗糙度Ra为3.2um,在前部φ42H7的孔与2-φ20H7的孔圆心距为46.37mm加工这些时最好能在一次装夹下同时加工出来,同时也可以采用互为基准的原则进行互定位.
由参考文献
(1)中的有关方面和孔加工,面槽铣的经济精度及机床所能达到的位置精度可知,上述技术要求是可以达到的,零件的结构工艺性也是可行的.
第二章.确定毛坯,画毛坯-零件合图
在拟订机械加工工艺规程时,毛坯选择得是否正确,不仅直接影响毛坯的制造工艺及费用,而且对零件的机械加工工艺、设备、工具以及工时的消耗都有很大影响。
毛坯的形状和尺寸越接近成品零件,机械加工的劳动量就越少,但毛坯制造的成本可能会越高。
由于原材料消耗的减少,会抵消或部分抵消毛坯成本的增加。
所以,应根据生产纲领、零件的材料、形状、尺寸、精度、表面质量及具体的生产条件等作综合考虑,以选择毛坯。
在毛坯选择时,应充分注意到采用新工艺、新技术、新材料的可能性,以降低成本、提高质量和生产率。
毛坯的种类包括:
铸件、锻件、型材、冲压件、冷或热压制件、焊接件等。
合理的选择毛坯,通常从下面几个方面综合考虑:
1、零件材料的工艺特性;2、生产纲领的大小;3、零件的形状和尺寸;4、现有的生产条件。
根据毛坯材料确定毛坯为铸件,又由题目已知零件的生产纲领一2000件/年
由文献
(1)P139表4-2可知其生产类型为成批生产中的中批生产,毛坯的铸造方法选用砂型手工造型.又由于手柄中有内腔,均铸出,故还应放型心,此外为消除应力,铸造后应安排人工时效.
参考文献[1]表2.3-6,该种铸件的尺寸公差等级CT为11-13级,加工余量等级MA为H级。
故取CT为12级,MA为H级。
铸件的分型面选择通过正视图铸造内腔中心平面,且与N面(或Q面)平行的面。
浇口位置位于分型面上。
本零件主要加工面为R面N面Q面D面和槽以及φ42H7,φ35H7,φ42,φ20H7,2-φ20H7的孔。
由于槽和孔是后序加工出来的,因此只在R面N面Q面D面上在铸造时留有余量。
参考文献[1]表2.3-5,用查表法确定各表面的总余量如表2-1所示。
各加工表面的总余量表2-1
加工表面
基本尺寸
(mm)
加工余量等级(mm)
加工余量数值(mm)
说明
R面
85
H
3.5
底面双侧加工(取下行据)
N面
85
J
4.5
顶面降一级
双侧加工
D面
35
H
3.5
底面双侧加工(取下行据)
Q面
35
J
4.5
顶面降一级
双侧加工
由参考文献[1]表2.3-9可得,铸件主要尺寸的公差如表2-1所示。
主要毛坯尺寸及公差(mm)
主要面尺寸
零件尺寸
总余量
毛坯尺寸
公差CT
R面N面间轮廓尺寸
85
8
93
6
D面Q面间轮廓尺寸
35
8
43
5.6
第三章工艺规程设计
3.1定位基准的选择:
粗基准的选择:
考虑到以下几点要求,选择零件的重要孔的毛坯孔和轴面作粗基准:
1、在保证各加工余量的前提下,使重要孔的加工余量尽量均匀;2保证定位准确、夹紧可靠。
因此选择铸造孔的轴线作为粗基准
选择精基准的出发点是保证加工精度,特别是加工表面的相互位置精度,以及安装的方便可靠。
其选择的原则如下:
1、基准重合原则;2、基准统一原则;3、自为基准原则;4、互为基准原则;5、所选精基准应能保证工件定位准确稳定,装夹方便可靠,夹具结构简单适用。
R面是装配基准又是设计基准,用它们作精基准能使加工遵循“基准重合”的原则,其余各表面也能用它们定位。
这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则。
此外R面的面积相比较大,定位比较稳定,夹紧方案相对简单可靠,操作方便。
最先进行机械加工的表面是精基准R面,此时的定位夹紧方案1为:
R面用铣床夹紧,对工件进行定位,夹紧。
方案2,用磁力工作台把N面牢牢吸住,消除三个自由度,在用V型块消除另外三个自由度。
3.2制定工艺路线
根据各表面加工要求和各加工方法所能达到的经济精度,确定各表面的加工方法如下:
R面N面:
粗铣;D面Q面:
粗铣—精铣;φ42H7,φ35H7,φ42,:
钻—粗镗—精镗;φ20H7,2-φ20H7:
钻—扩—铰;宽35+0.34的槽:
粗铣—精铣。
因为42H7的孔与φ35H7的孔有较高同轴度要求,故它们的加工宜采用工序集中的原则,即在一次装夹下将两孔同时加工出来,以保证其位置精度。
根据先面后孔、先主要面后次要面和先粗后精的原则,将N面R面Q面D面及宽为35mm的两槽面和φ42H7,φ35H7,φ42,φ20H7的孔的粗加工防在前面,精加工放在后面。
每一阶段中首先加工R面再加工孔,在特殊情况如铣槽和铣面不在同一工序中,故在面、孔.加工后在加工。
工艺路线如下:
铸造
时效(消除内应力)
10粗铣R面及N面先加工基准面
20粗铣D面及Q面先加工面
30钻扩铰φ20H7的孔至φ19H9和钻φ35H7的孔至φ30留工序余量
40粗镗φ42H7,φ35H7的孔留精镗余量
50粗铣35+0.34/0的槽至宽为32留精铣余量
60精铣D面及Q面
70精镗φ42H7,φ35H7的孔
80精铣宽35+0.34/0的槽
90检验
100入库
3.3选择加工设备及,刀,夹,量具
由于生产类型大批生产,故加工设备宜以通用机床为主,辅以少量专用机床,其生产方式为以通用机床及专用夹具为主,辅以少量专用机床的流水生产线,工件在各机床的的装卸及各机床间的传送均由工人完成。
粗铣R面N面。
考虑到工件的定位夹紧及夹具结构设计等问题,采用立铣,选择X52K立式铣床(参考文献[1]表3.1-73)。
选择直径D为φ100mm的A类可转位面铣刀(参考文献[1]表4.4-40)、专用夹具和游标卡尺。
粗铣D面Q面。
采用立式铣床,因切削功率较大,故采用功率为5.5KW的1Tx32型铣削头(参考文献[1]表3.2-43)。
选择直径为φ80mm的A类可转位面铣刀(参考文献[1]表4.4-40)、专用夹具和游标卡尺。
精铣D面Q面。
采用功率为1.5KW的1TXb20M的型铣削头的立式铣床。
精铣刀具类型与粗铣的相同。
采用专用夹具。
粗镗φ42H7,φ35H7的孔。
采用卧式双面组合镗床。
选择功率为2.2KW的TA25镗削头(参考文献[1]表3.2-44)。
分别选择镗盲孔和通孔的镗刀、专用夹具和游标卡尺。
精镗φ42H7,φ35H7的孔。
也采用卧式双面组合镗床。
选择功率为2.2KW的TA25镗削头,分别选择镗盲孔和通孔的镗刀、专用夹具。
在N面上钻扩铰2-φ20H7的孔,在Q面钻扩铰φ20H7的孔。
选用摇臂钻床Z3063x20
(1)(参考文献[1]表3.1-30)。
选用锥柄麻花钻(参考文献[1]表4.3-9),选用锥柄扩孔钻(参考文献[1]表4.3-31),锥柄长刃机用铰刀(参考文献[1]表4.3-50),专用夹具和游标卡尺。
粗铣宽为35+0.34的槽。
考虑到工件的定位夹紧及夹具结构设计等问题,采用卧铣,选择X52K卧式铣床(参考文献[1]表3.1-73)。
选择直径为φ200mm,宽为32mm的错齿三面刃铣刀(参考文献[1]表4.4-8),专用夹具和游标卡尺。
精铣宽为35+0.34的槽。
仍采用卧铣,选择X52K卧式铣床,选择粗铣槽的刀具,只是调整刀具达到宽为35mm,专用夹具和游标卡尺。
3.4加工工序设计
3.4.1工序30钻扩铰φ20H7的孔和钻φ35H7的孔至φ30。
φ20H7的扩铰余量参考文献[1]表2.3-48取Z扩=1.6mm,Z铰=0.15mm。
由此可算出Z钻=19.9/2-1.6-0.15=8.2mm。
φ35H7的孔因一次钻出,故其钻削余量为Z钻=30/2=15mm。
各工步的余量和工序尺寸及公差列于下表:
各工步的余量和工序尺寸及公差(mm)
加工表面
加工方法
余量
公差等级
工序尺寸及公差
φ20H7
钻孔
8.2
—
φ16.5
φ20H7
扩孔
1.6
J10
φ19.7+0.042/-0.042
φ20H7
粗铰孔
0.15
H9
φ19.9+0.052/0
φ20H7
精铰孔
0.05
H7
φ20+0.021/0
φ35H7
钻孔
15
—
φ30
孔与孔之间的位置尺寸如46.37+0.25/0.17mm由钻模保证。
参考文献[1]表2.4-38,并参考Z3063×20(I)机床说明书,取钻φ30mm孔的进给量f=1mm/r,取钻φ16.5mm的孔的进给量f=0.63mm/r.
参考文献[1]表2.4-41,用插入法求得钻φ30mm孔的切削速度v=0.37m/s=22.2m/min,由此算出转速为
n=1000v/πd=1000×22.2/(3.14×30)r/min=235.67r/min
按机床实际转速取250r/min。
则实际切削速度为v=3.14×30×250/1000m/min=23.55m/min
同例可得用插入法求得钻φ16.5mm孔的切削速度v=0.44m/s=26.4m/min,由此算出转速为
n=1000v/πd=1000×26.4/(3.14×16.5)r/min=509.6r/min
按机床实际转速取500r/min。
则实际切削速度为v=3.14×16.5×500/1000m/min=25.905m/min
参考文献[1]表2.4-69得:
Ff=9.81×42.7d0×f^0.8×Kf(N)
M=9.81×0.021×d0^2×f^0.8×Km(Nm)
分别求出钻φ30mm孔的Ff和M及φ15.5mm孔的Ff和M如下:
Ff=9.81×42.7×30×1^0.8×1=12566.6(N)
M=9.81×0.021×30^2×1^0.8×1=185.4(Nm)
Ff=9.81×42.7×16.5×0.63^0.8×1=4775.87(N)
M=9.81×0.021×16.5^2×0.63^0.8×1=38.76(Nm)
它们均小于机床的最大进给力24500N和最大扭转力矩980Nm故机床刚度足够。
扩φ19.7mm孔
参考文献[1]表2.4-50并参考机床实际进给量,取f=0.4mm/r
参考文献[4]表3-54,扩孔的切削速度为—(1/2~1/3)v钻,故取v扩=1/2v钻=1/2×25.91m/min=12.955m/min
由此算出转速n=1000v/πd=1000×2.95/(3.14×19.7)=209r/min
按机床实际转速取n=180r/min
则实际切削速度v=πdn/1000=3.14×19.7×180/1000=11.13m/min
粗铰φ19.9mm的孔
参考文献[1]表2.4-58,粗铰孔的进给量取f=1.6mm/r
参考文献[1]表2.4-60,取粗铰孔的切削速度v=0.15mm/s=9m/min
由此算出转速n=1000v/πd=1000×9/(3.14×19.9)=144r/min
按机床实际转速取n=125r/min
则实际切削速度v=πdn/1000=3.14×19.9×125/1000=7.81m/min
粗铰φ19.9mm的孔
参考文献[1]表2.4-58,粗铰孔的进给量取f=1mm/r
参考文献[1]表2.4-60,取粗铰孔的切削速度v=2mm/s=18m/min
由此算出转速n=1000v/πd=1000×18/(3.14×20)=287r/min
按机床实际转速取n=250r/min
则实际切削速度v=πdn/1000=3.14×20×250/1000=15.7m/s
3.4.2工序40粗镗φ42H7,φ35H7的孔和工序70精镗φ42H7,φ35H7的孔
查文献[1]表2.4-183得粗镗的直径为φ40.5mm,φ34mm,余量为2
故两孔的精镗余量为,Z精=(42-40.5)/2=0.75mmZ精=(35-34)/2=0.5mm
粗镗及精镗工序的余量和工序尺寸及公差列于下表:
镗孔余量和工序尺寸及公差(mm)
加工表面
加工方法
余量
公差等级
工序尺寸及公差
φ42H7
粗镗
3.75
10
φ40.5+0.1/0
φ42H7
精镗
0.75
7
φ42+0.025/0
φ35H7
粗镗
2
10
φ34+0.1/0
φ35H7
精镗
0.5
7
φ35+0.025/0
孔的位置,中心孔的位置精度均由机床、夹具、划线来保证。
粗镗φ42H7,φ35H7的孔
粗镗φ42孔时因余量为3.75mm,故ap=3.75mm。
查文献[1]表2.4-180,取v=0.6m/s=36m/min,取进给量为f=0.8mm/r
所以n=1000v/πd=1000×36/(3.14×40.5)=283r/min。
粗镗φ35孔时因余量为2mm,故ap=2mm。
查文献[1]表2.4-180,取v=0.6m/s=36m/min,取进给量为f=1mm/r
所以n=1000v/πd=1000×36/(3.14×34)=337r/min。
查文献[1]表2.4-21得:
Fz=9.81×60^nFz×CFz×ap^xFz×f^yFz×v^yFz×kFz(N)
Pm=Fz×v/1000(KW)
取CFz=92,xFz=1,yFz=0.75,nFz=0,kFz=1
则Fz=9.81×60^0×92×3.75^1×0.8^0.75×0.6^0×1=2862.9N
Pm=2862.9×0.6/1000=1.72KW
Fz=9.81×60^0×92×2^1×1^0.75×0.6^0×1=1805N
Pm=1805×0.6/1000=1.08KW
取机床效率为0.85,则2.2×0.85=1.87KW故机床效率足够。
3.4.3工序50粗铣35+0.34/0的槽至宽为32和工序80精铣宽35+0.34/0的槽
参考文献[1]表3.1-74,取粗铣的主轴转速为150r/min,精铣的主轴转
速为300r/min又前面已选定的铣刀直径为φ200mm
故切削速度分别为:
v粗=πdn/1000=3.14×200×150/1000=94.2m/min
v精=πdn/1000=3.14×200×300/1000=188.4m/min
参考文献[1]表2.4-76,取粗铣的每齿进给量为f=0.06mm/z,取精铣的
每转进给量为f=0.3mm/r.粗铣走刀一次,ap=32mm.精铣走刀一次,ap=3mm
参考文献[1]表2.4-85,取粗铣槽切削速度为v=1.58m/s,=94.8m/min.Pm=6.1KW
又由文献[1]表3.1-73得机床功率为7.5kw,若取效率为0.85则7.5×0.85=6.375KW>6.1KW.故机床效率足够。
第四章夹具设计
这次设计的夹具为第30道工序钻扩铰φ20H7的孔和钻φ35H7的孔至φ30该夹具适用于摇臂钻床Z3063×20(I)(参考文献
(1)表3.1-30)和第50道工序铣35+0.34/0的槽,该夹具适用于铣床X52K(参考文献
(1)表4.3-50)
4.1第30道工序钻扩铰φ20H7的孔和钻φ35H7的孔至φ30的夹具设计
4.1.1确定设计方案
这道工序所加工的孔在R面D面上,按照基准重合原则并考虑到目前R面经过加工后,为避免重复使用粗基准,所以以R面定位,又因为φ42H7的孔为后加工的孔,所以φ30应从N面上钻孔,又为避免更换夹具,2-φ20H7的孔在N面上钻,又为避免钻头引偏,φ20H7的孔在D面上钻,这就要求钻孔时N面必须朝上,D面朝外。
这给装夹工具带来了一定的困难。
工件以底面R面在两块支承板上定位,消除三个自由度,以R45mm圆弧面在V形块上定位,消除二个自由度,又以R40mm弧面在上下活动V形块上定位,从而实现六点定位。
工件在支承板及V形块上定位后,先用两块移动压板将工件轻轻压住,再拧螺母,由钩头螺栓使上下活动V形块互相移近,直至将工件R40mm圆弧面抱住,然后将活动支板上推至图示位置,利用滚花螺钉使工件在V形块上可靠地定位,最后再使移动压板及上下活动V形块将工件完全夹紧。
在工件R40mm圆弧面被夹紧的同时,钩头螺栓的钩头沿下活动V形块的斜面上升,迫使活动V形块下部的
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