銑床等臂杠桿加工工藝和銑φ40的上端面夾具設(shè)計,銑床,杠桿,加工,工藝,以及,40,上端,夾具,設(shè)計 課程設(shè)計與綜合訓(xùn)練 說明書 銑床杠桿的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計 序言 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是在學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課，并進行了生產(chǎn)實習(xí)的基礎(chǔ)上進行的一個教學(xué)環(huán)節(jié)。這是我們在畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系世紀(jì)的訓(xùn)練。這次設(shè)計使我們能綜合運用機械制造工藝學(xué)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識，獨立地分析和解決工藝問題，初步具備了設(shè)計一個中等復(fù)雜零件（杠桿）的工藝規(guī)程的能力和運用夾具設(shè)計的基本原理和方法。在完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計的同時，也是熟悉和運用有關(guān)手冊、圖表等技術(shù)資料及編寫技術(shù)文件等基本技能的一次實踐機會。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性的訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力。為自己未來的職業(yè)生涯打下一個良好的基礎(chǔ)。 目錄 第1章 課程設(shè)計 序言 1.1 零件的分析………………………………………………………… 1 1.1.1 零件的作用 …………………………………………………… 1 1.1.2 零件的工藝分析………………………………………………… 3 1.2 工藝規(guī)程的設(shè)計………………………………………………… 3 1.2.1 確定毛坯的制造形式…………………………………………… 3 1.2.2 基準(zhǔn)的選擇……………………………………………………… 3 1.2.3 工件表面加工方法的選擇………………………………………… 4 1.3 確定工藝路線……………………………………………………… 4 1.3.1 加工余量及毛坯尺寸的確定……………………………………… 6 1.3.2 選擇加工設(shè)備及刀、量、夾具…………………………………… 7 1.4 加工工序設(shè)計……………………………………………………… 19 1.5 夾具的設(shè)計………………………………………………………… 10 1.5.1 定位方案的確定………………………………………………… 10 1.5.2 選擇定位元件…………………………………………………… 11 1.5.3 計算夾緊力……………………………………………………… 11 1.5.4 定位誤差計算…………………………………………………… 12 小結(jié)………………………………………………………………………… 22 參考文獻…………………………………………………………………… 23 銑床杠桿的機械工藝規(guī)程及機械裝備設(shè)計 第1章 課程設(shè)計 1.1零件的分析 設(shè)計的具體要求包括： 1. 零件圖 1張 2. 毛坯圖 1張 3. 機械加工工藝過程卡片 1套 4．機械加工工序卡片 1套 5．夾具總裝圖 1張 6. 夾具體零件圖 1張 7．課程設(shè)計說明書 1份 1.1.1 零件的作用 題目所給定的零件是銑床杠桿。它的主要的作用是用來支承、固要求零件的配合符合要求。 圖1-1為銑床杠桿的零件圖，1-2為三維造型圖。 圖1-1 杠桿的零件圖 圖1-2 杠桿的三維圖 1.1.2 零件的工藝分析 杠桿的Φ25(H9)孔的軸線和兩個端面垂直度的要求,2×Φ8(H7)孔的軸線與Φ25H9孔的軸線有平行度要求.現(xiàn)分述如下: 本夾具用于在立式鉆床上，加工Φ8(H7)孔。工件以Φ25(H9) 孔及端面和水平面底、Φ30的凸臺分別在定位銷10、活動V形塊上實現(xiàn)完全定位。鉆Φ8（H7）mm孔時工件為懸臂，為防止工件加工時變形，采用了螺旋輔助支承7，當(dāng)輔助支承7與工件接觸后，用螺母2鎖緊。要加工的主要工序包括：粗精銑寬度為Φ40mm的上下平臺、粗精銑Φ30凸臺的上下表面、鉆Ф25(H9)的小孔 、鉆2×Ф8(H7)的小孔 、鉆Φ10(H7)孔。加工要求有：Φ40mm的平臺的表面粗糙度各為Ra6.3um（上平臺）、Ra3.2（下平臺）、Φ25（H9）和Φ8（H7）孔表面粗糙度都為Ra1.6um。2×Φ8（H7）孔有平行度分別為0.1um（A）、0.15um(A)。Φ10(H7)孔的平行度為0.1um（A）、Φ10(H7)孔為Ra3.6um。杠桿有過渡圓角為R5，則其他的過渡圓角則為R3。其中主要的加工表面是孔Ф8(H7),要用Ф8(H7)鋼球檢查。 1.2 工藝規(guī)程的設(shè)計 1.2.1 確定毛坯的制造形式 零件的材料HT200。考慮到零件在工作中處于潤滑狀態(tài)，因此采用潤滑效果較好的鑄鐵。由于零件年產(chǎn)量為5000件，達到大批量生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，鑄造表面質(zhì)量的要求高，故可采用鑄造質(zhì)量穩(wěn)定的，適合大批生產(chǎn)的金屬模鑄造。又由于零件的對稱特性，故采取兩件鑄造在一起的方法，便于鑄造和加工工藝過程，而且還可以提高生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量。 1.2.2 基準(zhǔn)的選擇 （1）粗基準(zhǔn)的選擇。對于本零件而言，按照粗基準(zhǔn)的選擇原則，選擇本零件的加工表面就是寬度為Ф40mm的肩面表面作為加工的粗基準(zhǔn)，可用壓板對肩臺進行加緊，利用一組V形塊支承Φ40mm的外輪廓作主要定位，以消除z、z、y、y四個自由度。再以一面定位消除x、x兩個自由度，達到完全定位,就可加工Φ25（H9）的孔。 （2）精基準(zhǔn)的選擇。精基準(zhǔn)的選擇主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題，當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時,應(yīng)該進行尺寸換算。本工序中為了便于裝夾，采用Φ25(H7)的孔作為精基準(zhǔn)。 1.2.3 工件表面加工方法的選擇 本零件的加工表面有：粗精銑寬度為Φ40mm的上下平臺、鉆Φ10(H7)孔、鉆2×Ф8+0.015的小孔 、粗精銑Φ30凸臺的平臺。材料為HT200，加工方法選擇如下： 1、 Φ40mm圓柱的上平臺：公差等級為IT8～IT10,表面粗糙度為Ra6.3，采用粗銑→精銑的加工方法。 2、 Φ40mm圓柱的下平臺：公差等級為IT8～IT10,表面粗糙度為Ra3.2，采用采用粗銑→精銑的加工方法。 3、 ?30mm的凸臺上下表面：公差等級為IT13，表面粗糙度為Ra6.3，采用粗銑→精銑的加工方法。 4、 鉆Φ25（H9）內(nèi)孔：公差等級為IT6～IT8，表面粗糙度為Ra1.6，采用鉆孔→擴孔鉆鉆孔→精鉸的加工方法，并倒1×45°內(nèi)角。 5、 鉆Φ8（H7）內(nèi)孔：公差等級為IT6～IT8,表面粗糙度為Ra1.6，采用鉆孔→粗鉸→精鉸的加工方法。 6、 鉆Φ10(H7)內(nèi)孔：公差等級為IT7～IT8，表面粗糙度為Ra3.2，平行度為0.1μm（A），采用鉆孔→粗鉸→精鉸的加工方法。 1.3 確定工藝路線 由于該零件生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn),所以應(yīng)盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率,除此之外,還應(yīng)降低生產(chǎn)成本。 1、 工藝路線方案一： 鑄造 時效 涂底漆 工序Ⅰ：粗精銑寬度為Ф40mm的上下平臺和寬度為30mm的平臺 工序Ⅱ：鉆孔Ф25（H9）使尺寸達到Ф23mm 工序Ⅲ：擴孔鉆鉆孔Ф25(H9)使尺寸達到Ф24.8mm 工序Ⅳ：鉸孔Ф25（H9）使尺寸達到Ф25(H9) 工序Ⅴ：鉆、粗、精鉸2×Φ8（H7）小孔使尺寸達到Φ8（H7） 工序Ⅵ ：鉆Φ10（H7）的內(nèi)孔使尺寸達到9.8mm。 工序Ⅶ：粗鉸Φ10(H7)內(nèi)孔使尺寸達到9.96mm。 工序Ⅷ：精鉸Φ10（H7）內(nèi)孔使尺寸達到Φ10（H7）mm。 工序Ⅸ：檢驗入庫。 2、工藝路線方案二： 鑄造 時效 涂底漆 工序Ⅰ：粗精銑寬度為Ф40mm的上下平臺和寬度為30mm的平臺。 工序Ⅱ：鉆孔Ф25（H9）使尺寸達到Ф23mm。 工序Ⅲ：鉆2×Ф8(H7)的小孔使尺寸達到Ф8(H7) 工序Ⅳ：擴孔鉆鉆孔Ф25(H9)使尺寸達到Ф24.8mm 工序Ⅴ：鉸孔Ф25（H9）使尺寸達到Ф25(H9) 工序Ⅵ：鉆Φ10（H7）的內(nèi)孔使尺寸達到9.8mm 工序Ⅶ ：粗鉸Φ10(H7)內(nèi)孔使尺寸達到9.96mm 工序Ⅷ：精鉸Φ10（H7）內(nèi)孔使尺寸達到Φ10（H7）mm。 工序Ⅸ：粗鉸2×Φ8（H7）小孔使尺寸達到7.96mm。 工序Ⅹ：精鉸2×Φ8(H7)小孔使尺寸達到Φ8（H7）。 工序Ⅺ：檢驗入庫。 3、工藝方案的比較和分析： 上述兩種工藝方案的特點是：方案一是根據(jù)寬度為40mm的上下肩面作為粗基準(zhǔn)，Ф25（H9）孔作為精基準(zhǔn)，所以就要加工Ф25孔時期尺寸達到要求的尺寸，那樣就保證了2×Ф8小孔的圓跳動誤差精度等。而方案二則先粗加工孔Ф25，而不進一步加工就鉆Ф8（H7），那樣就很難保證2×Ф8的圓度跳動誤差精度。所以決定選擇方案一作為加工工藝路線比較合理。具體工藝過程如下: 1、工藝路線方案一： 鑄造 時效 涂底漆 工序Ⅰ：粗精銑寬度為Ф40mm的上下平臺和寬度為30mm的平臺(粗基準(zhǔn)的選擇如前所述) 工序Ⅱ：鉆孔Ф25（H9）使尺寸達到Ф23mm 工序Ⅲ：擴孔鉆鉆孔Ф25(H9)使尺寸達到Ф24.8mm 工序Ⅳ：鉸孔Ф25（H9）使尺寸達到Ф25(H9) 工序Ⅴ：鉆、粗、精鉸2×Φ8（H7）小孔使尺寸達到Φ8（H7）(以Ф25定位) 工序Ⅵ ：鉆Φ10（H7）的內(nèi)孔使尺寸達到9.8mm 工序Ⅶ：粗鉸Φ10(H7)內(nèi)孔使尺寸達到9.96mm 工序Ⅷ：精鉸Φ10（H7）內(nèi)孔使尺寸達到Φ10（H7）mm 工序Ⅸ：檢驗入庫 1.3.1 加工余量及毛坯尺寸的確定 根據(jù)工件的原始資料及加工工藝,分別確定各加工表面的加工余量及毛坯尺寸: 查參考文獻（機械加工工藝簡明手冊）得： 各加工表面表面總余量 加工表面 基本尺寸 加工余量等級 加工余量數(shù)值(mm) 說明 Ф40mm的上下平臺 寬度30mm的平臺 40 30 G H 4 3 加工上下底面 加工上表面 ?30mm的凸臺上下面 30 H 3 凸臺上下面 Φ10(H7)孔 10 H 3 加工內(nèi)孔 Φ8（H7）孔 8 H 3 加工內(nèi)孔 Φ25（H9）孔 25 G 4 加工內(nèi)孔 又由參考文獻得出： 主要毛坯尺寸及公差 主要尺寸 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差CT 2×Φ8（H7）之間的中心距離 168 — 168 4 Φ10（H7）孔尺寸 10 2.0 10 3 Φ25（H9）孔尺寸 25 3.0 25 4 Φ8（H7）孔尺寸 8 2.0 8 3 圖1-3 零件的毛坯圖 1.3.2 選擇加工設(shè)備及刀、量、夾具 由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故加工設(shè)備宜以采用通用機床為主，輔以少量專用機床。其生產(chǎn)方式為以通用機床加專用夾具為主，輔以少量專用機床的流水生產(chǎn)線。工件在各級床上的裝卸及各機床間的傳送均由人工完成。 粗精銑寬度為Ф40mm的上下平臺和寬度為30mm的平臺?？紤]到工件的定位 夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計等問題，采用立銑，選擇X5012立式銑床（參考文獻：機械工藝設(shè)計手冊，主編：李益民，機械工業(yè)出版社出版社），刀具選D=2mm的削平型立銑刀（參考文獻：機械工藝設(shè)計手冊，主編：李益民，機械工業(yè)出版社出版）、專用夾具、專用量具和游標(biāo)卡尺。 粗精銑寬度為Φ30mm的凸臺表面。采用X5021立式銑床，刀具選D=2mm的削平型銑刀，專用夾具、專用量檢具和游標(biāo)卡尺。 鉆孔Ф25（H9）使尺寸達到Ф23mm。采用Z535型鉆床，刀具選莫氏錐柄麻花鉆（莫氏錐柄2號刀）D=23mm，專用鉆夾具，專用檢具。 擴孔鉆鉆孔Ф25(H9)使尺寸達到Ф24.8mm。采用立式Z535型鉆床，刀具選D=24.7mm的錐柄擴孔鉆（莫氏錐度3號刀），專用鉆夾具和專用檢具。 鉸孔Ф25（H9）使尺寸達到Ф25(H9)。采用立式Z535型鉆床，刀具選D=25mm的錐柄機用鉸刀，并倒1×45°的倒角鉆用鉸夾具和專用檢量具。 鉆2×Ф8(H7)的小孔使尺寸達到7.8mm。采用立式Z518型鉆床，刀具選用D=7.8mm的直柄麻花鉆，專用鉆夾具和專用檢量具。 粗鉸2×Φ8(H7)小孔使尺寸達到Φ7.96mm。采用立式Z518型鉆床，選擇刀具為D=8mm直柄機用鉸刀，使用專用夾具和專用量檢具。 精鉸2×Φ8(H7)小孔使尺寸達到Φ8（H7）。采用立式Z518型鉆床，選擇刀具為D=8mm的直柄機用鉸刀，使用專用的夾具和專用的量檢具。 鉆Φ10（H7）的內(nèi)孔使尺寸達到Φ9.8mm。采用立式Z518型鉆床，刀具選用D=9.8mm的直柄麻花鉆，專用的鉆夾具和量檢具。 粗鉸Φ10(H7)內(nèi)孔使尺寸達到Φ9.96mm。采用立式Z518型鉆床，刀具選用D=10mm的直柄機用鉸刀，專用夾具和專用量檢具。 精鉸Φ10（H7）內(nèi)孔使尺寸達到Φ10（H7）mm。采用立式Z518型鉆床，選擇刀具D=10mm的精鉸刀，使用專用夾具和量檢具。 （參考資料和文獻均來自：機械工藝設(shè)計手冊，主編：李益民，機械工業(yè)出版社出版） 1.4 加工工序設(shè)計 根據(jù)本次設(shè)計的要求，工序設(shè)計只設(shè)計老師所給出工序的計算。下面是對Φ40上端面的加工設(shè)計。 表 1余量和工序尺寸及公差 （mm） 加工表面 加工方法 余量 公差等級 工序尺寸 Φ40上表面 粗銑 0.215 — 54.27 Φ40上表面 精銑 0.055 — 54 1、 粗銑Φ40平面使尺寸達到54.27mm。 2、 精銑Φ40平面使尺寸達到54.27mm。 這兩道工序全都采用X5023機床來進行加工的，故： （1）參考文獻：機械設(shè)計工藝簡明手冊，并參考X5023機床主要技術(shù)參數(shù)，取粗銑Φ40上表面的進給量f=0.3mm/r,求得Φ40上表面的切削速度為V=0.435m/s=26.1m/min,由此算出轉(zhuǎn)速為: n=1000v/d=1000×26.1/3.14×8r/min≈1039r/min 按機床實際轉(zhuǎn)速取n=1000r/min，則實際切削速度為V=3.14×1000/1000m/min≈22m/min. 從參考文獻得知： =9.81×42.7do(N) M=9.81×0.021(N.m) 求出銑Φ40平面的和M如下： =9.81×42.7×8××1=1279N M=9.81×0.021×××1=5N.m 根據(jù)所得出數(shù)據(jù)，它們均少于機床的最大扭轉(zhuǎn)力矩和最大進給力，故滿足機床剛度需求。 （2）參考文獻：機械設(shè)計工藝簡明手冊，并參考X5023機床主要技術(shù)參數(shù)，取粗銑Φ40平面的進給量f=0.3mm/r,參考文獻得：切削速度為（—）V，故取Va=1/2V=1/2×22m/min=11m/min, 由此算出轉(zhuǎn)速n=1000v/d=1000×11/3.14×8r/min=438r/min,取機床實際轉(zhuǎn)速n=450r/min。 （3）參考文獻：機械設(shè)計工藝簡明手冊，并參考Z5023機床主要技術(shù)參數(shù)，取精銑Φ40平面的進給量f=0.3mm/r,參考文獻得：切削速度為V=0.3m/s=18m/min。由此算出轉(zhuǎn)速： n=1000v/d=1000×18/3.14×8r/min=717r/min 按照機床的實際轉(zhuǎn)速n=720r/min。則實際切削速度為： V=dn/1000=3.14×8×720/1000m/min=18.1m/min 1.5 夾具的設(shè)計 本次的夾具為—工序：銑銑φ40上端面和寬30mm平臺而設(shè)計的。 1.5.2 選擇定位元件 （1）選擇圓形臺階面，以φ 40下端面為定位基準(zhǔn)。 （2）選擇以φ40外圓定位，用一固定一活動雙V型塊定位，完全限制六個自由度，本夾具采用螺旋夾緊對工件進行夾緊。 1.5.3 計算夾緊力 刀具：鑲齒三面刃銑刀 d=Φ50mm 由《機械制造工藝設(shè)計手冊》P 可查得 銑削扭矩 M 切向力 切削功率 Pm=2πM·n·10(kw) 式中：C=558.6 x=1 y=0.8 d=80 k=0.9 f=0.13 n=1450 所以當(dāng)銑距中心軸線24mm和34mm面時有： =19.65(N·m) =491.35(N) Pm=2πx19.65x1450x10=178.97(kw) 因為是對銑加工，故：M=19.65x2=39.3(N·m) F=491.35x2=982.7N Pm=178.97x2=357.94(kw) 如上所述，本設(shè)計采用螺旋夾緊機構(gòu)，即由螺桿、螺母、墊圈、壓板等元件組成的夾緊機構(gòu)。 螺旋夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、容易制造，而且由于纏繞在螺釘表面的螺旋線很長,升角又小，所以螺旋夾緊機構(gòu)的自鎖性能好，夾緊力和夾緊行程都很大，是手動夾緊中用得最多的一種夾緊機構(gòu)。 根據(jù)夾緊狀態(tài)下螺桿的受力情況和力矩平衡條件 FL= F= 式中: F——夾緊力(N) F——作用力(N) L——作用力臂(mm) d——螺桿直徑 α——螺紋升角 ——螺紋處摩擦角. ——螺桿端部與工件間的摩擦角. ——螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑(mm) 所以有F== ==3075.73N 顯然 F=3075.73N>982.7N=F.故本夾具可安全工作。 1.5.4 定位誤差計算 該夾具采用雙V型塊，一固定和一活動V型塊。，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)定的工序公差。 與機床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示： 由參考文獻[13]可得： ⑴ V型塊的定位誤差 ： ⑵ 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： ⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過 ⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和： 從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 1.5.5 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 當(dāng)夾具有制造誤差、工作過程出現(xiàn)磨損、以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換V型塊。以便隨時根據(jù)情況進行調(diào)整換取。 應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設(shè)計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費時費力。這類夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應(yīng)用。由于該工件體積小，經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構(gòu)）。 此外，當(dāng)夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換V型塊。以便隨時根據(jù)情況進行調(diào)整換取。 小結(jié) 五個星期的機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計馬上就要劃上句號，經(jīng)過這五個星期的努力，我在老師的指導(dǎo)下，取得了自己滿意的效果，課程設(shè)計作為《機械制造工藝學(xué)》、《機床夾具設(shè)計》課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實踐相結(jié)合，加深了理論知識的理解，強化了在運用中的感性認(rèn)識。 通過此次設(shè)計，使我們基本掌握了零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用夾具設(shè)計的方法和步驟等。學(xué)會了查相關(guān)手冊、選擇使用工藝裝備以及更加熟練的運用三維軟件造型等等。 總的來說，這次設(shè)計，使我們在基本理論的綜合運用及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了我們的思考、解決問題創(chuàng)新設(shè)計的能力，為以后的設(shè)計工作打下了較好的基礎(chǔ)。 同時，廣泛地運用設(shè)計手冊，學(xué)會了在實際中運用工具書，和獨立完成每一步查找工作；在整個零件的加工過程是和其他同學(xué)分工完成，所以在設(shè)計過程中需要和同學(xué)一起討論分析，在夾具設(shè)計過程中也想同學(xué)征求了意見，是設(shè)計更加符合實際要求。 參考文獻 1、李益民，機械加工工藝簡明手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1994 2、李洪，機械加工工藝手冊[M]，北京：北京出版社，1990 3、廖念釗等，互換性與技術(shù)測量（第四版）[M]，北京：中國計量出版社，1990 4、于駿一、鄒青，機械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M]，北京：機械工業(yè)出版社，2004 5、劉華明，刀具設(shè)計手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1999 6、艾興、肖詩鋼,切削用量手冊[M], 北京：機械工業(yè)出版社，1985 7、上海柴油機廠工藝設(shè)備研究所,金屬切削機床夾具設(shè)計手冊[M], 北京：機械工業(yè)出版社，1984 17