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1、【優(yōu)秀設(shè)計】基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計 畢 業(yè) 設(shè) 計論 文 任 務(wù) 書 一、題目及專題: 1、題目 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計 2、專題 ??支架零件的工藝工裝設(shè)計 二、課題來源及選題依據(jù) 課題來源為無錫某機械有限公司。該課題主要是為了培養(yǎng)學(xué)生開發(fā)、設(shè)計和創(chuàng)新機械產(chǎn)品的能力,要求學(xué)生能夠結(jié)合常規(guī)機床與零件加工工藝,針對實際使用過程中存在的金屬加工中所需要的三維造型、機床的驅(qū)動及工件夾緊問題,綜合所學(xué)的機械三維造型、機械理論設(shè)計與方法、機械加工工藝及裝備、液壓與氣動傳動等知識,對高效、快速夾緊裝置進行改進設(shè)

2、計,從而實現(xiàn)金屬加工機床驅(qū)動與夾緊的半自動控制。 在設(shè)計液壓系統(tǒng)裝置時,在滿足產(chǎn)品工作要求的情況下,應(yīng)盡可能多的采用標準件,提高其互換性要求,以減少產(chǎn)品的設(shè)計生產(chǎn)成本。 三、本設(shè)計(論文或其他)應(yīng)達到的要求: ① 該部件工作時,能運轉(zhuǎn)正常; ② 熟悉有關(guān)標準、規(guī)格、手冊和資料的應(yīng)用; ③ 擬定零件的機械加工工藝方案,并進行多方案對比分析,進行優(yōu)化設(shè)計; ④ 對現(xiàn)代加工機床所需的快速夾緊系統(tǒng)具有初步分析能力和改進設(shè)計的能力; ⑤ 理論聯(lián)系實際的工作方法和獨立工作能力深化和提高; ⑥ 設(shè)計繪制零件工作圖若干; ⑦編制設(shè)計說明書1份。 四、接受任務(wù)學(xué)生:機械97 班

3、 姓名 孫 皓 五、開始及完成日期: 自2012年11月12日 至7>2013年5月25日 六、設(shè)計(論文)指導(dǎo)(或顧問): 指導(dǎo)教師 簽名 簽名 簽名 教研室主任 〔學(xué)科組組長研究所所長〕 簽名 系主任 簽名 2012年11月12日 摘 要 本文是對支架零件的加工工藝規(guī)程進行設(shè)計,并針對其中某一道工序進行基于液壓的專用夾具設(shè)計,并進行了

4、另一工序的普通夾具設(shè)計。支架零件作為叉架類零件,其主要加工表面是平面及孔。按照機械加工工藝要求,遵循先面后孔的原則,并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證加工精度?；鶞蔬x擇以支架大外圓端面作為粗基準,以支架大外圓端面與兩個工藝孔作為精基準,確定了其加工的工藝路線和加工中所需要的各種工藝參數(shù)。并按要求對其中一道工序進行了基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計,在設(shè)計中計算了此道工序所受的切削力及切削力矩,進而確定了液壓缸的負載,選定整個液壓系統(tǒng)的壓力,從而確定了液壓缸的各參數(shù),繪制了液壓夾緊的專用夾具總圖。整個加工過程均選用萬能機床。 關(guān)鍵詞 支架;加工工藝;液壓;專用夾具 A

5、bstract This article is carries on the design of the bracket components machine process, and the clamp designed based on the hydraulic pressure which aimed at some working process, and has carried on another working procedure ordinary jig design. The bracket components take the boom trestle clas

6、s components, its main processing surface is the plane and the hole. According to the machine-finishing technological requirement, after following the first surface, the hole principle, and is clear about the hole and the plane processing divides the rough machining and the precision work stage guar

7、antees the working accuracy. The datum choice takes the thick datum by the support big outer annulus end surface, takes the fine datum by the support big outer annulus end surface with two craft holes, had determined in its processings craft route and the processing needs each technological paramete

8、r. And according to request to a working procedure has carried on based on the hydraulic pressure clamp unit clamp design. Entire processing process chooses all-purpose machine tool Key words: bracket; processing technic ;special fixture; hydraulic pressure 目 錄 摘 要 III Abstract IV 目 錄 V

9、 1 緒論 1 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 1 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 1 1.3 本課題應(yīng)達到的要求 2 2 支架零件的三維造型 3 3 零件的分析 10 3.1 零件的作用 10 3.2 零件的工藝分析 10 4 工藝規(guī)程設(shè)計 11 4.1 確定毛坯的制造形式 11 4.2 工藝過程設(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)措施 11 4.3 定位基準面的選擇 11 4.3.1 粗基準的選擇 11 4.3.2 精基準的選擇 12 4.4 制定工藝路線 12 4.4.1 工藝路線方案一: 12 4.4.2 工藝路線方案二: 12 4.4.3 工藝方案的比較與分析 13 4

10、.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 13 4.6 確定切削用量及基本工時 15 4.6.1 工序三:銑的端面,銑的端面,銑2的端面。 16 4.6.2 工序四:鉆-擴-鉸-精鉸的孔。 18 4.6.3 工序五:鉆-擴-鉸-精鉸的孔。 20 4.6.4 工序六:鉆孔,锪孔,倒角。 22 4.6.5 工序七:銑端面。 23 4.6.6 工序八:粗鏜-半精鏜-精鏜的孔。 23 5 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計 26 5.1 設(shè)計主旨 26 5.2 夾具設(shè)計 26 5.2.1 定位基準的選擇 26 5.2.2 定位誤差分析 26 5.2.3 銑夾具設(shè)計的基本要求 27

11、 5.3 液壓缸的設(shè)計計算 27 5.3.1 切削力及切削力矩的計算與分析 27 5.3.2 確定系統(tǒng)的工作壓力 29 5.3.3 確定液壓缸的幾何參數(shù) 30 5.4 確定液壓泵規(guī)格和電動機功率及型號 32 5.4.1 確定液壓泵規(guī)格 32 5.5 確定各類控制閥 33 5.6 管道通徑與材料及管接頭的選用 33 6 專用普通夾具設(shè)計 35 6.1 設(shè)計主旨 35 6.2 夾具設(shè)計 35 6.2.1 定位基準的選擇 35 6.2.2 切削力及夾緊力計算 35 6.2.3 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計 36 6.2.4 活動V形塊的設(shè)計 36 6.2.5 夾具體的設(shè)計

12、36 6.2.6 夾具精度分析 36 6.2.7 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 37 7 結(jié)論與展望 38 7.1 結(jié)論 38 7.2 不足之處及未來展望 38 畢業(yè)設(shè)計小結(jié) 39 致謝 41 參考文獻 42 1 緒論 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 機械的加工工藝及夾具設(shè)計是在完成大學(xué)的全部課程之后,進行的一次理論聯(lián)系實際的綜合運用,使我對專業(yè)知識、技能有了進一步的提高,為以后從事專業(yè)技術(shù)的工作打下基礎(chǔ)。機械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計,保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段,合理的機械加工工藝過程是企業(yè)進行生產(chǎn)準備、計劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術(shù)檢測和健全勞動組織

13、的重要依據(jù),也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平,加速產(chǎn)品更新,提高經(jīng)濟效益的技術(shù)保證。 合理的機械加工工藝文件不僅能提高一個企業(yè)的技術(shù)革新能力,而且可以較大程度地提高企業(yè)的利潤,因而合理地編制零件的加工工藝文件就顯得時常重要。機械加工工藝文件的合理性也會受到企業(yè)各方面因素的制約,比如企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備、工人的技術(shù)水平及夾具的設(shè)計水平等,其中比較重要的是夾具的設(shè)計和生產(chǎn)。夾具是機械加工系統(tǒng)的重要組成部分,無論是傳統(tǒng)的制造,或是現(xiàn)代制造系統(tǒng),夾具設(shè)計都非常重要。優(yōu)化夾具設(shè)計可以使產(chǎn)品勞動生產(chǎn)率得到提高,降低生產(chǎn)成本,使加工精度得到提高和保證,同時可以拓寬機床的使用范圍,而且在保證精度的前提下可使產(chǎn)

14、品效率提高、成本降低。在企業(yè)信息化和激烈的市場競爭的要求下,企業(yè)對夾具的設(shè)計及制造要求更高。所以對機械的加工工藝及夾具設(shè)計具有十分重要的意義。 因而不僅要合理結(jié)合企業(yè)的生產(chǎn)實際來進行零件加工工藝文件的編制,而且還要根據(jù)零件的加工要求和先進的加工機床來設(shè)計先進高效的夾具。 該課題主要是為了培養(yǎng)學(xué)生開發(fā)、設(shè)計和創(chuàng)新機械產(chǎn)品的能力,要求學(xué)生能夠結(jié)合常規(guī)機床與零件加工工藝,針對實際使用過程中存在的金屬加工中所需要的三維造型、機床的驅(qū)動及工件夾緊問題,綜合所學(xué)的機械三維造型、機械理論設(shè)計與方法、機械加工工藝及裝備、液壓與氣動傳動等知識,對高效、快速夾緊裝置進行改進設(shè)計,從而實現(xiàn)金屬加工機

15、床驅(qū)動與夾緊的半自動控制。 在設(shè)計液壓系統(tǒng)裝置時,在滿足產(chǎn)品工作要求的情況下,應(yīng)盡可能多的采用標準件,提高其互換性要求,以減少產(chǎn)品的設(shè)計生產(chǎn)成本。 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在,大約可以分為三個階段:第一個階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結(jié)合上,這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具,是加工過程加速和趨于完善;第二階段,夾具成為人與機床之間的橋梁,夾具的機能發(fā)生變化,它主要用于工件的定位和夾緊。人們越來越認識到,夾具與操作人員改進工作及機床性能的提高有著密切的關(guān)系,所以對夾具引起了重視;第三階段表現(xiàn)為夾具與機床的結(jié)合,夾具作為機床的一部分,成為機械加工中不可缺少的工藝裝備

16、。 在夾具設(shè)計過程中,對于被加工零件的定位、夾緊等主要問題,設(shè)計人員考慮的一般都會比較周全,但夾具設(shè)計還是會遇到一些小的問題,這些問題要是處理不好,不僅給夾具的使用造成很多不便,還會影響工件的加工精度。 由于現(xiàn)代加工的高速發(fā)展,對傳統(tǒng)的夾具提出了較高要求,如快速、高效、安全等?；谝簤簥A緊的專用夾具設(shè)計,必須計算加工工序所受的切削力及切削力矩,按照夾緊方式進行夾緊力的計算,進而可以確定液壓缸的負載,通過選定整個液壓系統(tǒng)的壓力,最終可以確定液壓缸的各參數(shù)。 隨著機械工業(yè)的迅速發(fā)展,對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求,使多品種,中小批生產(chǎn)作為機械生產(chǎn)的主流,為了適應(yīng)機

17、械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢,必然對機床夾具提出更高的要求。特別像后鋼板彈簧吊耳類不規(guī)則零件的加工還處于落后階段。在今后的發(fā)展過程中,應(yīng)大力推廣使用組合夾具、半組合夾具、可調(diào)夾具,尤其是成組夾具。在機床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下,夾具技術(shù)正朝著高精高效模塊組合通用經(jīng)濟方向發(fā)展。 1.3 本課題應(yīng)達到的要求 通過實際調(diào)研和采集相應(yīng)的設(shè)計數(shù)據(jù)、閱讀相關(guān)資料相結(jié)合,在對金屬切削加工、金屬切削機床、機械設(shè)計與理論及液壓與氣動傳動等相關(guān)知識充分掌握后,分析金屬切削加工過程中的機床工作臺驅(qū)動、工件夾緊等方面的相關(guān)數(shù)據(jù),結(jié)合液壓與氣動傳動的相關(guān)理論知識,完成液壓傳動方案分析及

18、液壓原理圖的擬定,設(shè)計液壓專用夾具的驅(qū)動、夾緊裝置,并進行主要液壓元件的設(shè)計與選擇及傳動系統(tǒng)的驗算校核等,來達到產(chǎn)品的最優(yōu)化設(shè)計。 針對實際使用過程中存在的金屬加工工藝文件編制、工件夾緊及工藝參數(shù)確定及計算問題,綜合所學(xué)的機械理論設(shè)計與方法、機械加工工藝文件編制及實施等方面的知識,設(shè)計出一套適合于實際的零件加工工藝路線,從而實現(xiàn)適合于現(xiàn)代加工制造業(yè)、夾緊裝置的優(yōu)化設(shè)計。 2 支架零件的三維造型 打開AutoCAD,單擊“視圖”工具欄上的主視圖標,畫一條垂直的中心線,再畫六條與垂直相交的水平中心線,上下間距上邊為45mm下邊為43mm。如圖2.1所示:

19、 由圖2.1所確定的交點,以最下面第三個交點作為圓心分別作、的同心圓,再將所作兩圓選中,并進行拉伸,拉伸高度為39mm。其作圖過程如圖2.2所示,拉伸結(jié)果如圖2.3所示:(拉伸命令ext)。 選中所做的兩個柱體,單擊復(fù)制,以端面圓心為基點,移動39mm。分別如圖2.4、2.5所示: 再按圖2.1所確定的

20、交點,以最上邊第一個交點作為圓心分別作、的同心圓,再將兩圓選中,進行拉伸,拉伸高度為72mm。其過程和結(jié)果分別如圖2.6、2.7所示: 繼續(xù)按圖2.1所確定的第一個交點為圓心分別作、的同心圓,并選中所做的兩圓,反向拉伸,高度為18mm。其結(jié)果分別如圖2.8、2.9所示: 在剛剛拉伸的實體前端面確定為作圖面,并確定圓心作圓,再選中的圓,進行拉伸,高度為18mm。其作圖過程結(jié)果分別如圖

21、2.10、2.11所示: 選中剛剛拉伸的柱體,單擊復(fù)制,以外端面圓心為基點,移動18mm,其作圖過程結(jié)果分別如圖2.12、2.13所示: 按圖2.1所確定交點,以中間的交點為圓心作的圓,再選中的圓,進行拉伸,高度為36mm。其作圖過程和結(jié)果分別如圖2.14、2.15所示 。 以實體圓高度的對稱位置作為基面,畫出8846mm長方形的作為連接肋板的基面,再選中長方形進行拉伸,高度為6mm。其作圖過程與結(jié)果分別如圖2.

22、16、2.17所示: 選中8846mm長方體,單擊復(fù)制,以圖2.1中最底下交點作為基點,移動6mm,其過程與結(jié)果分別如圖2.18、2.19所示: 再以剛剛拉伸出的肋板背面作為基面,以中心線為中心確定8812mm的長方形作為另一個十字肋板的基面,選中此長方形,進行拉伸,高度為16mm,其作圖過程與結(jié)果分別如圖2.20、2.21所示。 接著選中剛拉伸出的8812mm長方體,單擊復(fù)制,圖2.1中最底下第三個交點作為基點,向前移動16mm,其作圖過程與結(jié)果分別如圖2.22、2.23所示。

23、 在以圖2.2中拉伸出的的圓柱實體作為基面,按坐標確定圓心分別作兩個、的同心圓,并將此兩圓選中,進行拉伸,其高度為32mm。作圖過程與結(jié)果如圖2.24、2.25所示。 再按坐標確定圓心作的圓,選中的圓進行拉伸,高度為23mm。其作圖過程與結(jié)果分別如圖2.26、2.27所示。 對拉抻好的實體進行孔的差集處理,再點合集,將所有外圓

24、選中,然后右擊,再點差集,選中外圓,按Enter鍵, 在選中所要除去的部分,按 Enter鍵。其作圖結(jié)果分別如圖2.28所示。 對造型好的零件進行倒角,點倒角,選擇第一條直線,指定基面的倒角距離為1,與其他基面的倒角距離為1,選擇倒角的邊,按Enter鍵。結(jié)果如圖2.29所示: 確定位置,作一直角三角形,單擊面域,選中三角形的三條邊,右擊確定;單擊旋轉(zhuǎn),選中三角形,右擊確定,選中圍繞旋轉(zhuǎn)的軸,按Enter鍵,旋轉(zhuǎn)角度,按Enter鍵。作圖過程與結(jié)果分別如圖2.30、2.31所示:

25、 點差集,選中外圓,右擊確定, 在選中所要除去的部分,按 Enter鍵。如圖2.32、所示: 進行圓角的處理,選中所要倒的角的邊,按Enter鍵,輸入半徑,按Enter鍵,再選中所要倒的角的邊,按Enter鍵。如圖2.33所示: 支架的最終造型如圖2.34和2.35所示。 3 零件的分析 3.1 零件的作用 課題所給的零件屬于叉架類零件,叉架類零件在機器中一般都是組成傳力構(gòu)件的,在工作中也是大部分承受較大的沖擊載荷,受力情況比較復(fù)雜,由于這些零件在機器中起不同

26、作用,其形狀和結(jié)構(gòu)有較大的差異,其共同點是:不易定位,外形復(fù)雜;大、小頭是由細長的桿身連接的,所以彎曲剛性差,極易變形。 支架零件圖如圖3.1所示。 3.2 零件的工藝分析 支架由零件圖可知共有兩個加工表面,他們有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下: 1、孔為中心的加工表面。 這一組加工表面包括:的端面和的端面銑削,尺寸為的孔,孔表面粗糙度要求為,尺寸為孔,倒角。其中,主要加工表面為的孔。 2、兩個的孔為加工中心的加工表面

27、。 這一組加工表面包括:的兩個端面的銑削,尺寸為二孔。其中主要加工表面為二孔。 這兩組加工表面之間并沒有一定的位置要求,但對于這兩組加工表面而言,可以先加工其中一組表面,然后借助于專用夾具加工另一組表面,這樣就可以很好的進行加工。 4 工藝規(guī)程設(shè)計 4.1 確定毛坯的制造形式 根據(jù)零件的功用分析,可以確定零件的材料為HT200?？紤]到零件在運行過程中所受沖擊不大,零件結(jié)構(gòu)比較簡單,生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn),故采用鑄造毛坯。 考慮到零件在工作過程中有沖擊載荷,并為了改善零件的切削加工性,故零件毛坯熱處理采用正火。 4.2 工藝過程設(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)措施

28、由以上分析可知。該零件的主要加工表面是平面及孔系。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,對于該零件來說,加工過程中的主要問題是保證平面的尺寸精度以及孔的尺寸精度及位置精度,處理好孔和平面之間的相互關(guān)系。 該類零件的加工應(yīng)遵循先面后孔的原則:即先加工零件的基準平面,以基準平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。換擋撥叉的加工自然應(yīng)遵循這個原則。這是因為平面的面積大,用平面定位可以確保定位可靠夾緊牢固,因而容易保證孔的加工精度。其次,先加工平面可以先切去鑄件表面的凹凸不平。為提高孔的加工精度創(chuàng)造條件,便于對刀及調(diào)整,也有利于保護刀具。 換擋撥叉零件的加工工藝應(yīng)

29、遵循粗精加工分開的原則,將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。 4.3 定位基準面的選擇 定位基準的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。定位基準選擇得正確、合理,可以保證零件的加工質(zhì)量,提升生產(chǎn)率。否則,就會使加工工藝過程問題百出,嚴重的還會造成零件大批報廢,使生產(chǎn)無法進行。 4.3.1 粗基準的選擇 粗基準選擇應(yīng)當滿足以下要求: (1) 粗基準的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面,則應(yīng)選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、

30、外形對稱、少裝夾等。 (2) 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如:機床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導(dǎo)軌面作為粗基準,加工床身的底面,再以底面作為精基準加工導(dǎo)軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量,使表層保留而細致的組織,以增加耐磨性。 (3) 應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 (4) 應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準,以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準,必要時需經(jīng)初加工。 (5) 粗基準應(yīng)避免重復(fù)使用,因為粗基準的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則

31、的。多次使用難以保證表面間的位置精度。 所以對于本零件來說,加工和兩個的三孔時,采用兩夾兩頂?shù)姆椒▉砑庸?即利用一組共兩個長V形塊分別夾和的外輪廓面作主要定位,并在的外輪廓面和的端面用兩個輔助支撐,達到完全定位。 4.3.2 精基準的選擇 精基準的選擇主要應(yīng)該考慮基準重合問題。如果設(shè)計基準和工序基準不重合,那么應(yīng)進行尺寸換算。 4.4 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點是使零件的尺寸精度、位置精度和幾何形狀等技術(shù)要求能得到合理的保證。在確定生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批生產(chǎn)的情況下,可采用萬能機床配用專用工夾具,并盡量用工序集中以使生產(chǎn)率得到提高。除此以外,還應(yīng)考慮經(jīng)濟效果,以

32、便降低生產(chǎn)成本。 初選的零件加工工藝路線如下: 4.4.1 工藝路線方案一: 工序一:鑄造 工序二:熱處理,正火。 工序三:粗銑-精銑兩孔的端面。 工序四:鉆-擴兩孔.。 工序五:銑的端面。 工序六:粗銑-精銑兩孔的端面。 工序七:鉆、擴、鉸孔.。 工序八:鉆孔,锪孔,倒角。 工序九:鉗工。 工序十:終檢。 4.4.2 工藝路線方案二: 工序一:鑄造。 工序二:熱處理,正火。 工序三:銑的兩端面。 工序四:銑的兩端面。 工序五:鉆的孔,2的孔。

33、工序六:擴的孔,2的孔。 工序七:鉆孔,并锪孔,并倒角。 工序八:粗鏜-精鏜的孔。 工序九:粗磨-精磨的孔。 工序十:鉗工。 工序十一:終檢。 4.4.3 工藝方案的比較與分析 上述兩個工藝方案的特點在于:方案一是先粗銑-精銑兩孔端面,鉆-擴二孔,然后再銑的端面,粗銑-精銑二孔端面,鉆、擴、鉸孔.,最后鉆孔,锪孔,倒角。而方案二先銑的兩端面,銑的兩端面,鉆的孔,2的孔,擴的孔,2的孔,鉆孔,并锪孔,并倒角,最后粗鏜-精鏜的孔,粗磨-精磨的孔。方案二比方案一在操作時減少裝夾,節(jié)省時間,提高效率,但在鏜孔前先銑的端面,而方案二又粗磨-精

34、磨的孔,而沒有在銑2的端面后,銑的端面再裝夾粗鏜-半精鏜-精鏜的孔,從而造成基準不重合的加工誤差。故將鉆-擴-鉸-精鉸的孔放在銑的端面前面。 因此最后的加工路線確定如下: 工序一:鑄造。 工序二:熱處理,正火。 工序三:銑的端面,銑的端面,銑2的端面。粗銑的端面,以的端面為基準,銑銑的端面,銑2的端面,選用X51立式銑床和專用夾具。 工序四:鉆-擴-鉸-精鉸的孔。選用Z525立式鉆床和和專用夾具。 工序五:鉆-擴-鉸-精鉸的孔。選用Z525立式鉆床和和專用夾具。 工序六:鉆孔,锪孔,倒角。 工序七:銑的端面。以的端面為基準,選用X51立

35、式銑床和專用夾具。 工序八:粗鏜-半精鏜-精鏜的孔。選用Z525立式鉆床和和專用夾具。 工序九:鉗工。 工序十:終檢。 以上工藝過程詳見機械加工工藝過程卡和機械加工工序卡片。 4.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “支架”零件材料HT200,硬度為148~222HBS,生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn),采用鑄造毛坯。 選擇工序間加工余量的主要原則: 1、應(yīng)采用最小的加工余量,以求縮短加工時間,并降低零件的制作費用; 2、加工余量應(yīng)能保證圖紙上所規(guī)定的表面粗糙度及精度; 3、決定加工余量時應(yīng)考慮零件熱處理時引起的變形,否則可能產(chǎn)生報廢; 4、決定加工余

36、量時應(yīng)考慮所采用的加工方法和設(shè)備,以及加工過程中零件可能發(fā)生的變形; 5、考慮零件的大小,零件越大,則加工余量也越大; 各種毛坯的表層厚度如表4-1所示。 表4-1 各種毛坯的表層厚度單位:mm 自由鍛件 模鍛件 鑄件 磁 鋼 ≤1.5 磁 鋼 ≤1 灰口鑄鐵 1~4 合金鋼 2~4 合金鋼 ≤0.5 鑄鋼 2~5 根據(jù)上述原始資料及加工工藝,分別確定各加工表面的機械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸如下: 1、銑、和2的端面 考慮其表面粗糙度要求為,只要求粗加工,根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.3-5,取2Z3mm已

37、能滿足要求。 2、加工的孔 考慮到其表面粗糙度的要求為,其加工方式可以分為鉆,擴,鉸三個步驟,根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.3-48,確定工序尺寸及余量為: 鉆孔: 擴孔: 2z1.5 mm 鉸孔:2z0.5 mm 3、加工Φ22mm的孔 其表面粗糙度的要求較高為,其加工方式可以分為鉆,擴,鉸三個步驟,根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.3-48,確定工序尺寸及余量為: 鉆孔: 擴孔: 2z1.5 mm 鉸孔:2z0.5 mm 4、銑的端面 考慮到其表面粗糙度要求為,只要求粗加工即可,根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.3-5,取2Z3mm已能滿足要求。 5、加工的孔 其表面粗

38、糙度要求較高為,其加工方式可以分為鉆,擴,鉸三步,根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.3-48,確定工序尺寸及余量為: 粗鏜孔: 2z3 mm 半精鏜孔: 2z1.5 mm 精鏜孔: 2z0.5 mm 按以上原則確定的零件毛坯圖如圖4.1所示。

39、4.6 確定切削用量及基本工時 由第二章中分析可知,支架類零件主要由平面和孔所組成,而由肋板來進行孔與平面的連接,故從零件結(jié)構(gòu)分析中可知:支架類零件的加工主要也是由銑削和鉆削組成。 對于銑削加工,為了提高勞動生產(chǎn)率,常采用多齒銑刀進行加工,并且由《切削設(shè)計手冊》可以查得各種銑削情況下每齒的進給量及銑削加工時的推薦銑削速度。 銑削時每齒進給量和銑削速度推薦表分別如表4-2和表4-3所示。 表4-2 銑削每齒進給量f的推薦值 刀具 材料 推薦進給量/(mm/z) 高速鋼 圓柱銑刀 鋼 0.10~0.15 鑄鐵 0.12~0.20 端銑刀 鋼 0.04~0.06

40、 鑄鐵 0.15~0.20 三面刃銑刀 鋼 0.04~0.06 鑄鐵 0.15~0.25 硬質(zhì)合金銑刀 鋼 0.10~0.20 鑄鐵 0.15~0.30 表4-3 銑削速度V的推薦值 工件材料 銑削深度 說 明 高速鋼銑刀 硬質(zhì)合金銑刀 20 20~45 150~190 1、粗銑時取小值,精銑時取大值 2、工件材料強度和硬度高時取小值,反之取大值 3、刀具材料耐熱性能好取大值,耐熱性能差取小值 45 20~35 120~150 40Cr 15~25 60~90 HT150 14~22 70~100 黃銅 30~60 120~200 鋁合金 112~30

41、0 400~600 不銹鋼 16~25 50~100 4.6.1 工序三:銑的端面,銑的端面,銑2的端面。 加工條件: 工件材料:HT200,鑄造 加工要求:銑的端面,銑的端面,銑2的端面,表面粗糙度值為。 機床:X51立式銑床。 刀具:高速剛圓柱形銑刀 粗齒數(shù),細齒數(shù)。 銑削深度:。 每齒進給量:根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表30-13,取。 銑削速度:參照《機械加工工藝師手冊》表30-23,取。 機床主軸轉(zhuǎn)速n: 式(4-1) 取,代入公式(4-1)得 根據(jù)《機械加

42、工工藝師手冊》表11-4,取 實際銑削速度: 工作臺每分進給量: 式(4-2) 取,,代入公式(4-2)得: 取 (1) 銑的端面 根據(jù)《機械加工工藝手冊》 被切削層長度:由毛坯尺寸可知 刀具切入長度: 刀具切出長度: 走刀次數(shù)為1 機動時間: 式(4-3) 取,,,代入公式(4-3)得: 故銑的端面機動工時為: (2) 銑的端面 根據(jù)《機械加工工藝手冊》 被切削層長度:由毛坯尺寸可知 刀具切入長度: 刀具切出長度: 走刀次數(shù)

43、為1 機動時間為: 取,,,代入公式(4-3)得: 故銑的端面機動工時為: (3) 銑2的的端面 根據(jù)《機械加工工藝手冊》 被切削層長度:由毛坯尺寸可知 刀具切入長度: 刀具切出長度: 走刀次數(shù)為1 機動時間為: 取,,,代入公式(4-3)得: 故銑的端面機動工時為: 故本工序機動工時為: 4.6.2 工序四:鉆-擴-鉸-精鉸的孔。 機床:Z525立式鉆床 刀具:麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀 (1) 鉆孔 切削深度: 進給量:根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表

44、28-10,取。 取切削速度 取,代入公式4-1得 機床主軸轉(zhuǎn)速: , 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表9-3,取 實際切削速度: 被切削層長度: 刀具切入長度: 刀具切出長度: 走刀次數(shù)為1 機動時間: 4-4 取,,,,代入公式(4-4)得: (2) 擴孔 切削深度: 進給量:根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表28-10,取。 取切削速度 取,代入公式得 機床主軸轉(zhuǎn)速: 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表9-3,取 實際切削速度: 被切削層

45、長度: 刀具切入長度: 刀具切出長度: 走刀次數(shù)為1 機動時間為: 取,,,,代入公式(4-4)得: (3) 鉸的孔 切削深度: 進給量:根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表28-10,取。 取切削速度 取,代入公式得 機床主軸轉(zhuǎn)速: 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表9-3,取 實際切削速度: 被切削層長度: 刀具切入長度: 刀具切出長度: 走刀次數(shù)為1 機動時間為: 取,,,,代入公式(4-4)得: 故本工序機動工時為: 4.6.3

46、工序五:鉆-擴-鉸-精鉸的孔。 機床:Z525立式鉆床 刀具:麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀 (1) 鉆孔 切削深度: 進給量:根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表28-10,取。 取切削速度 取,代入公式4-1得 機床主軸轉(zhuǎn)速: , 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表9-3,取 實際切削速度: 被切削層長度: 刀具切入長度: 刀具切出長度: 走刀次數(shù)為1 機動時間: 4-5 取,,,,代入公式(4-5)得: (2) 擴孔 切削深度: 進給量:根據(jù)《機械加工工藝

47、師手冊》表28-10,取。 取切削速度 取,代入公式得 機床主軸轉(zhuǎn)速: 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表9-3,取 實際切削速度: 被切削層長度: 刀具切入長度: 刀具切出長度: 走刀次數(shù)為1 機動時間為: 取,,,,代入公式(4-5)得: (3)鉸的孔 切削深度: 進給量:根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表28-10,取。 取切削速度 取,代入公式得 機床主軸轉(zhuǎn)速: 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表9-3,取 實際切削速度: 被切削層長度:

48、 刀具切入長度: 刀具切出長度: 走刀次數(shù)為1 機動時間為: 取,,,,代入公式(4-4)得: 故本工序機動工時為: 4.6.4 工序六:鉆孔,锪孔,倒角。 機床:Z525立式鉆床 刀具:麻花鉆,锪鉆 (1) 鉆孔 切削深度: 進給量:根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表28-10,取。 取切削速度 取,代入公式4-1得 機床主軸轉(zhuǎn)速: , 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表9-3,取 實際切削速度: 被切削層長度: 刀具切入長度: 刀具切出長度:

49、走刀次數(shù)為1 機動時間: 4-5 取,,,,代入公式(4-5)得: (2) 倒角。采用锪鉆。為縮短輔助時間,取倒角是的主軸轉(zhuǎn)速與擴孔時相同:,手動進給。 4.6.5 工序七:銑端面。 同工序三,故根據(jù)《機械加工工藝手冊》 可得: 被切削層長度:由毛坯尺寸可知 刀具切入長度: 刀具切出長度: 走刀次數(shù)為1 機動時間為: 式(4-3) 取,,,代入公式(4-3)得: 故本工序機動工時為: 4.6.6 工序八:粗鏜-半精鏜-精鏜的孔。 機床:T68臥式鏜床 刀具:鏜刀、鏜刀

50、 (1) 粗鏜孔 切削深度: 進給量:根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表28-10,取。 切削速度 取,代入公式4-1得 機床主軸轉(zhuǎn)速: , 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表9-3,取 實際切削速度: 被切削層長度: 刀具切入長度: 刀具切出長度: 走刀次數(shù)為1 機動時間: 4-5 取,,,,代入公式(4-5)得: (2) 半精鏜孔 切削深度: 進給量:根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表28-10,取。 切削速度 取,代入公式得 機床主軸轉(zhuǎn)速:

51、 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表9-3,取 實際切削速度: 被切削層長度: 刀具切入長度: 刀具切出長度: 走刀次數(shù)為1 機動時間: 取,,,,代入公式(4-5)得: (3)精鏜的孔 切削深度: 進給量:根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表28-10,取。 取切削速度 取,代入公式得 機床主軸轉(zhuǎn)速: 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表9-3,取 實際切削速度: 被切削層長度: 刀具切入長度: 刀具切出長度: 走刀次數(shù)為1 機動時間: 取,,,

52、,代入公式(4-5)得: 故本工序機動工時為: 5 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量,降低勞動強度,通常需要設(shè)計專用夾具。 經(jīng)過與指導(dǎo)教師協(xié)商,決定設(shè)計出銑外圓和兩個外圓端面的液壓夾緊式銑夾具及鉆和兩個的三孔的鉆床夾具。銑外圓端面的液壓夾緊式銑夾具用于立式銑床,適合于批量生產(chǎn),銑刀采用立銑刀,其主切削刃有四個,也即是其有4個刀齒,其結(jié)構(gòu)圖如圖5.1所示。鉆和兩個孔的鉆床夾具用于立式鉆床,適合于批量生產(chǎn),刀具分別采用麻花鉆、擴孔鉆及鉸刀,加工出來作為后續(xù)加工的工藝孔使用。 5.1 設(shè)計主旨 本夾具主要用來銑外圓和兩個外圓端面,從零件圖中可以知道這兩

53、個端面有一定的粗糙度要求,對于尺寸精度與兩表面間位置精度沒有嚴格的要求。但是在加工本工序時沒有任何孔來定位,也不能利用其端面來進行定位,且是進行過時效處理的毛坯件,為了方便三孔的加工及在以后的工序中孔的端面能起到定位作用,因此,本道工序主要是利用毛坯件的外圓表面來作為粗基準對零件實行定位與夾緊,并考慮通過液壓夾緊來實現(xiàn)提高勞動生產(chǎn)率、降低勞動強度和安全高效等目的。 5.2 夾具設(shè)計 5.2.1 定位基準的選擇 由零件圖可知,有外圓和外圓可以利用,因此采用V型塊進行裝夾,采用一個活動的V型塊和一個固定的、寬V型塊來進行定位裝夾,這樣總共限制6個自由度,并在外圓和外圓的下面采用輔助支承來進

54、行輔助定位,因為從零件圖的結(jié)構(gòu)分析中可以知道,圓弧的壁厚比較薄,剛性比較差,因此輔助支撐可以把剛性差的問題避免了,活動V形塊采用液壓缸來進行驅(qū)動,通過快速油缸和固定V形塊來對工件進行夾緊,實現(xiàn)快速、安全裝夾, 提高勞動生產(chǎn)率。 5.2.2 定位誤差分析 工件在夾具中的位置由定位基準與定位元件相接觸或配合來確定的,然而工件與定位元件均有制造誤差,就會使一批工件在夾具中的位置不一致,從而導(dǎo)致工件工序尺寸的誤差,這就是定位誤差。 該夾具由計算分析知道基準不重合誤差為零,基準位移誤差也為零所以沒有定位誤差。 因此能滿足零件的加工要求。 5.2.3 銑夾具設(shè)計的基本要求 如前所

55、述,在設(shè)計夾具時,為了提高勞動生產(chǎn)率,應(yīng)著眼于機動夾緊,本道工序的銑床夾具就選擇了用液壓缸推動活動V形塊對工件進行夾緊。本道工序由于是粗加工,切削力較大,為了夾緊工件,勢必要增加系統(tǒng)壓力或增大液壓缸直徑,系統(tǒng)壓力增高不利于系統(tǒng)安全,而增大液壓缸直徑會使使整個夾具過于龐大。因此,應(yīng)設(shè)法降低切削力。目前采取的措施有三個:一是提高毛坯的制造精度,使最大背吃刀量降低,以降低切削力;二是選擇比較合適的液壓缸結(jié)構(gòu),增大夾緊時的力臂以降低夾緊力;三是在可能的情況之下,適當提高夾緊力,來滿足夾緊的要求。 夾具上還需要裝有對刀塊,可使夾具在一批零件加工之前與塞尺配合使用很好的對刀;同時,夾具體底面上的一對U型

56、槽可使夾具在機床工作臺上有一正確的安裝位置,以利于銑削加工。 5.3 液壓缸的設(shè)計計算 設(shè)計要求是做任何設(shè)計的依據(jù),液壓與氣動夾具設(shè)計時要明確液壓與氣動傳動系統(tǒng)的動作和性能要求,這里一般要考慮以下幾方面: 1)該設(shè)備中,哪些運動需要液壓或氣壓傳動完成,各執(zhí)行機構(gòu)的運動形式及動作幅度; 2)對液壓或氣壓裝置的空間布置、安裝形式、重量、外形尺寸的限制等; 3)執(zhí)行機構(gòu)載荷形式和大小; 4)執(zhí)行機構(gòu)的運動速度,速度變化范圍以及對運動平穩(wěn)性的要求; 5)各執(zhí)行機構(gòu)的動作順序,彼此之間的聯(lián)鎖關(guān)系,實現(xiàn)這些運動的操作或控制方式; 6)自動化程度、效

57、率、溫升、安全保護、制造成本等方面的要求; 7)工作環(huán)境方面的要求,如溫度、濕度、振動、沖擊、防塵、防腐、抗燃性能等; 另外對主機的功能、用途、工藝流程也必須了解清楚,力求設(shè)計的系統(tǒng)更加切合實際。 5.3.1 切削力及切削力矩的計算與分析 對執(zhí)行元件的工況進行分析,就是查明每個執(zhí)行元件在各自工作過程中的速度和負載的變化規(guī)律。通常是求出一個工作循環(huán)內(nèi)各階段的速度和負載值列表表示,必要時還應(yīng)作出速度、負載隨時間(或位移)變化的曲線圖(稱為速度循環(huán)圖、負載循環(huán)圖和功率循環(huán)圖)。 在一般情況下,液壓和氣壓系統(tǒng)中氣缸承受的負載由六部分組成,即工作負載、導(dǎo)軌摩擦負載、

58、功率、慣性負載、重力負載、密封負載和背壓負載,前五項構(gòu)成了液壓缸所要克服的機械總負載。 這里為了方便起見,只是將銑削時產(chǎn)生的銑削力矩作為液壓缸的工作負載,其余的負載這里沒有考慮(只需要按照一定的工作方式進行計算即可)。 根據(jù)加工需要,該系統(tǒng)的工作循環(huán)也較為簡單:快速前進?工進---快速后退?原位停止。 根據(jù)調(diào)查研究和工作系統(tǒng)要求,快速前進和快速后退的速度約為7.5m/min,工進速度約為1.5m/min,不考慮換向及啟動時間、動靜摩擦系數(shù)等因素,液壓缸的機械效率取0.9。 由于本道工序主要完成外圓和兩個外圓端面加工,為后續(xù)孔的加工及工件的定位提供良好的基準,但在

59、銑削過程中由于銑刀所產(chǎn)生的銑削力對工件產(chǎn)生的附加轉(zhuǎn)矩會造成工件的加工誤差,因而必須對工件所受的銑削力和銑削力矩進行計算分析,從而設(shè)計出符合要求的夾緊裝置。 對液壓缸的設(shè)計計算主要是以銑削力矩為主進行理論計算,以工件加工中所需的夾緊力來設(shè)計液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù),以實現(xiàn)工件快速、高效、安全裝夾所需要的行程來確定液壓缸的理論行程,因而需要對工件所受的夾緊力和夾具的結(jié)構(gòu)進行分析。 1) 切削力的計算 切削力的計算可通過試驗的方法,測出各種影響因素變化是的切削力數(shù)據(jù),加以處理得到的反映各因素與切削力關(guān)系的表達式,稱為切削力計算的經(jīng)驗公式。在實際中使用的切削力經(jīng)驗公式有兩種:一是指數(shù)公

60、式;二是單位切削力。這里為了方便起見,以單位切削力進行切削力的計算。單位切削力是指單位切削面積上的主切削力,用Fc表示。 由《切削手冊》得主切削力公式: 式中:、、、、是指切削用量的系數(shù)和指數(shù),可查相關(guān)設(shè)計手冊; ?銑削深度,mm; ?每齒進給量,mm/Z; ?銑削寬度,mm; ?銑刀齒數(shù), ?銑刀每秒轉(zhuǎn)速,m/s; ?銑刀直徑,mm; ?切削條件改變時的修正系數(shù); 代入數(shù)據(jù)可得工件所受的切削力:。 2) 銑削力矩計算 由《切削手冊》得銑削力矩公式:

61、 式中:?銑削力矩,; ?銑削力,; ?銑刀直徑,; ?銑刀齒數(shù), 代入數(shù)據(jù)可得:。 3)液壓缸負載的計算 在夾具設(shè)計時采用了由液壓缸帶動一個固定V形塊及一個活動的V形塊對工件實施夾緊,工件所需要的夾緊力是由這個液壓缸提供的,因此需要計算氣缸所受的負載,液壓缸所應(yīng)提供的夾緊力Q可按如圖5.2所示夾緊情況來進行計算。

62、 由圖5.2可知: 式中:M---銑削力矩,; F---夾緊力,; L?力臂,; 代入數(shù)據(jù)可得:F1025N。 5.3.2 確定系統(tǒng)的工作壓力 工作壓力是確定液壓執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)參數(shù)的主要依據(jù),它的大小直接影響液壓執(zhí)行元件的尺寸和成本,甚至整個系統(tǒng)的功能。工作壓力選得高,執(zhí)行元件和系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)緊湊,但對液壓執(zhí)行元件的強度、剛度及密封要求高,且要采用較高壓力的油液,整個系統(tǒng)消耗的功率也大,也不滿足現(xiàn)在所提倡的綠色加工;反之,如果工作壓力選得低,就會增大液壓執(zhí)行元件及整個系統(tǒng)的尺寸,使結(jié)構(gòu)變得龐大。所以應(yīng)根據(jù)實際情況選取適當?shù)墓ぷ鲏毫ΑＲ簤簣?zhí)行元件的工作壓力可以根據(jù)總負載的大小或主機設(shè)備類型進行選取。 因為夾緊液壓缸的作用力最大,所以可以按其工作負載來選定系統(tǒng)的壓力。 由表5-1可以初定系統(tǒng)的壓力為0.8~1Mpa,為使液壓缸體積緊湊,適當提高系統(tǒng)壓力,可以