撥叉零件的鉆擴(kuò)鉸Φ15孔夾具設(shè)計(jì)及加工工藝含4張CAD圖
撥叉零件的鉆擴(kuò)鉸Φ15孔夾具設(shè)計(jì)及加工工藝含4張CAD圖,零件,鉆擴(kuò)鉸,15,夾具,設(shè)計(jì),加工,工藝,cad
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)
課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書
學(xué) 院:
專 業(yè):
姓 名:
學(xué) 號(hào):
20XX年6月
目 錄
一、課程設(shè)計(jì)的題目···································1
二、課程設(shè)計(jì)時(shí)間·····································1
三、課程設(shè)計(jì)的目的及其要求···························1
3.1 課程設(shè)計(jì)的目地·······························1
3.2 課程設(shè)計(jì)的要求······························1
四、設(shè)計(jì)內(nèi)容·········································2
4.1 零件的工藝分析·······························2
4.2零件的工藝要求································3
4.3毛坯設(shè)計(jì)······································3
4.4選擇加工方法,擬定工藝路線····················4
4.5切削用量的選擇及基本工時(shí)······················5
五、鉆擴(kuò)鉸?15孔夾具設(shè)計(jì)·····························14
5.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置·····················14
5.2 切削力及夾緊力的計(jì)算·························15
5.3 夾具的導(dǎo)向···································17
5.4 定位方案分析與比較···························18
5.5鉆孔與工件之間的切屑間隙······················20
5.6 鉆模板········································21
5.7定位誤差的分析 ······························21
5.8 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用··················21
5.9確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu)·······················23
5.10 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明·····················24
六、心得體會(huì)··········································24
七、參考文獻(xiàn)··········································24
1、 課程設(shè)計(jì)的題目
撥叉零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程制訂及鉆擴(kuò)鉸Φ15孔夾具設(shè)計(jì)
二、課程設(shè)計(jì)時(shí)間
2016年6月6日—2016年6月18日
三、課程設(shè)計(jì)的目的及其要求
3.1 課程設(shè)計(jì)的目地
機(jī)械加工工藝課程設(shè)計(jì)是機(jī)械類學(xué)生在學(xué)完了機(jī)械制造技術(shù),進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)之后的一項(xiàng)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。本課程設(shè)計(jì)主要培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)來(lái)分析處理生產(chǎn)工藝問(wèn)題的能力,使學(xué)生進(jìn)一步鞏固有關(guān)理論知識(shí),掌握機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的方法,提高獨(dú)立工作的能力,為將來(lái)從事專業(yè)技術(shù)工作打好基礎(chǔ)。
另外,這次課程設(shè)計(jì)也為以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了一次綜合訓(xùn)練和準(zhǔn)備。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì),應(yīng)使學(xué)生在下述各方面得到鍛煉:
① 熟練的運(yùn)用機(jī)械制造基礎(chǔ)、機(jī)械制造技術(shù)和其他有關(guān)先修課程中的基本理論,以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中所學(xué)到的實(shí)踐知識(shí),正確的分析和解決某一個(gè)零件在加工中基準(zhǔn)的選擇、工藝路線的擬訂以及工件的定位、夾緊,工藝尺寸確定等問(wèn)題,從而保證零件制造的質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。從而培養(yǎng)制定零件機(jī)械加工工藝規(guī)程和分析工藝問(wèn)題的能力。
② 通過(guò)夾具設(shè)計(jì)的訓(xùn)練,進(jìn)一步提高夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(包括設(shè)計(jì)計(jì)算、工程制圖等方面)的能力。
③ 熟悉有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)資料,學(xué)會(huì)使用有關(guān)手冊(cè)和數(shù)據(jù)庫(kù)。
④ 在設(shè)計(jì)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和獨(dú)立工作的能力。
3.2 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容要求
1.對(duì)零件圖進(jìn)行工藝分析。
2.對(duì)零件進(jìn)行分析后,初步擬定工藝路線、確定切削余量、繪制零件的毛坯圖,填寫機(jī)械加工工藝過(guò)程卡。
3.進(jìn)行切削用量、機(jī)械加工時(shí)間等的計(jì)算和查表。
4.填寫機(jī)械加工工序卡片。
5.對(duì)指定工序提出工裝設(shè)計(jì)任務(wù)書。
6.根據(jù)工裝設(shè)計(jì)任務(wù)書進(jìn)行機(jī)床專用夾具設(shè)計(jì),包括設(shè)計(jì)方案的確定、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、定位誤差和夾緊力的計(jì)算,繪制夾具裝配圖、零件圖等等。
7.編寫課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書。
四、設(shè)計(jì)內(nèi)容
4.1 撥叉的工藝分析
其小頭孔與底平面有垂直度的公差要求,撥叉底面與大頭孔上平面有平行度公差要求,所要加工的,在其邊有平行度公差和對(duì)稱度公差要求相等。因?yàn)槠涑叽缇?、幾何形狀精度和相互位置精度,以及各表面的表面質(zhì)量均影響機(jī)器或部件的裝配質(zhì)量,進(jìn)而影響其性能與工作壽命,因此它們的加工是非常關(guān)鍵和重要的。
撥叉是一個(gè)很重要的零件,因?yàn)槠淞慵叽绫容^小,結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜,但其加工孔和底面的精度要求較高,此外還有小頭孔端要求加工,對(duì)精度要求也很高。撥叉的底面、大頭孔上平面和小頭孔粗糙度要求都是Ra1.6,所以都要求精加工。
4.2撥叉的工藝要求
設(shè)計(jì)和工藝是密切相關(guān)的,又是相輔相成的。設(shè)計(jì)者要考慮加工工藝問(wèn)題。工藝師要考慮如何從工藝上保證設(shè)計(jì)的要求。一個(gè)好的結(jié)構(gòu)不但要應(yīng)該達(dá)到設(shè)計(jì)要求,而且要有好的機(jī)械加工工藝性,也就是要有加工的可能性,要便于加工,要能夠保證加工質(zhì)量,同時(shí)使加工的勞動(dòng)量最小。
該加工有七個(gè)加工表面,平面加工包括:撥叉底面、大頭孔上平面;孔系加工包括:大、小頭孔、?5小孔,小頭孔端的加工以及大頭孔的銑斷加工。
⑴ 以平面為主有:
① 撥叉底面的粗、精銑加工,其粗糙度要求是Ra=1.6;
② 大頭孔端面的粗、精銑加工,其粗糙度要求是Ra=1.6。
⑵ 孔系加工有:
① ?27的大頭孔粗、精鏜加工,其表面粗糙度為Ra=6.3;
② ?15H7的小頭孔鉆、擴(kuò)和鉸加工,其表面粗糙度要求Ra=1.6;
③ ?5的小孔鉆加工?5小孔表面粗糙度要求Ra=12.5。
(3)大頭孔的銑斷加工,要求斷口粗糙度Ra=6.3。
撥叉毛坯的選擇鑄造,因?yàn)樯a(chǎn)率很高,所以可以免去每次造型。單邊余量一般在1~3mm,結(jié)構(gòu)細(xì)密,能承受較大的壓力,占用生產(chǎn)的面積較小。因其年產(chǎn)量是5000件,由表可知是中批量生產(chǎn)。
上面主要是對(duì)撥叉零件的結(jié)構(gòu)、加工精度和主要加工表面進(jìn)行了分析,選擇了其毛坯的的制造方法為鑄造和中批的批量生產(chǎn)方式,從而為工藝規(guī)程設(shè)計(jì)提供了必要的準(zhǔn)備。
4.3毛坯的設(shè)計(jì)
撥叉的鑄造采用的是HT200鋼鑄造制造,其材料是HT200,生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn),采用鑄造毛坯。
撥叉為鑄造件,對(duì)毛坯的結(jié)構(gòu)工藝性有一定要求:
⑴ 由于鑄造件尺寸精度較高和表面粗糙度值低,因此零件上只有與其它機(jī)件配合的表面才需要進(jìn)行機(jī)械加工,其表面均應(yīng)設(shè)計(jì)為非加工表面。
⑵ 為了使金屬容易充滿模膛和減少工序,鑄造件外形應(yīng)力求簡(jiǎn)單、平直的對(duì)稱,盡量避免鑄造件截面間差別過(guò)大,或具有薄壁、高筋、高臺(tái)等結(jié)構(gòu)。
⑶ 鑄造件的結(jié)構(gòu)中應(yīng)避免深孔或多孔結(jié)構(gòu)。
⑷ 鑄造件的整體結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單。
⑸ 工藝基準(zhǔn)以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相一致。
⑹ 便于裝夾、加工和檢查。
⑺ 結(jié)構(gòu)要素統(tǒng)一,盡量使用普通設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)刀具進(jìn)行加工。
在確定毛坯時(shí),要考慮經(jīng)濟(jì)性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近,可以減少加工余量,提高材料的利用率,降低加工成本,但這樣可能導(dǎo)致毛坯制造困難,需要采用昂貴的毛坯制造設(shè)備,增加毛坯的制造成本。因此,毛坯的種類形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問(wèn)題但要保證零件的使用性能。在毛坯的種類
形狀及尺寸確定后,必要時(shí)可據(jù)此繪出毛坯圖。
4.4選擇加工方法,擬定工藝路線
4.4.1加工方法的選擇
⑴ 由參考文獻(xiàn)[3]表2.1可以確定,平面的加工方案為:粗銑—精銑(IT7~I(xiàn)T9),粗糙度為6.3~0.8,一般淬硬的平面,精銑的粗糙度可以較小。
⑵ 由參考文獻(xiàn)[3]表2.1確定,?27孔的表面粗糙度要求為Ra6.3,則選擇孔的加工方案順序?yàn)椋捍昼M—精鏜。
⑶ 小頭孔?15H7加工方法:加零件毛坯不能直接鑄出孔,只能鑄出一個(gè)小坑,以便在以后加工時(shí)找正其中心,但其表面粗糙度的要求為Ra=1.6,所以選擇加工的方法是鉆—擴(kuò)—鉸。
⑷ ?5的孔加工方法:
因?yàn)榭椎谋砻娲植诙鹊囊蠖疾桓?,是Ra=12.5,所以我們采用一次鉆孔的加工方法。
⑸ 小頭端面的加工方法是:因兩側(cè)面表面粗糙度的要求較高,為Ra=1.6,所以我們采用粗銑—精銑。
4.4.2擬定工藝路線
對(duì)于中批量生產(chǎn)的零件,一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準(zhǔn)。撥叉2的加工的第一個(gè)工序也就是加工統(tǒng)一的基準(zhǔn)。具體安排是先以孔和面定位粗、精加工撥叉底面大頭孔上平面。后續(xù)工序安排應(yīng)當(dāng)遵循粗精分開和先面后孔的原則。
加工工藝過(guò)程表
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
車
工
10
鑄件
鑄件
鍛
20
時(shí)效
時(shí)效處理
熱加工
30
銑
粗、精銑底面
金工
二
40
銑
粗、精銑上斷面
金工
二
50
鉆、擴(kuò)、鉸
鉆、擴(kuò)、鉸?15孔
金工
二
60
鏜
粗、精鏜?27孔
金工
二
70
銑
銑斷?27孔
金工
二
80
銑
銑斷?27孔
金工
二
90
鉆
鉆?15 ?11孔
金工
二
100
檢驗(yàn)
檢查各部分尺寸及精度
金工
二
110
入庫(kù)
組裝入庫(kù)
金工
二
4.5確定切削用量及基本工時(shí)
工序30:粗、精銑底面。
機(jī)床:銑床 X52K
刀具:硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀(面銑刀),材料:YT15 ,D=100mm ,齒數(shù)Z=5 ,此為粗齒銑刀。因其單邊余量:Z=2.2mm所以銑削深度ap :ap=2.2mm。精銑該平面的單邊余量:Z=1.0mm,銑削深度ap :ap=1.0mm 。每齒進(jìn)給量af:根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4~73,取af=0.15mm/Z:根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4~81,取銑削速度V=2.8m/s
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n:n=1000Vπd=1000×2.47×603.14×100≈471.97r/min
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1~74,取n=475r/min
實(shí)際銑削速度: v=πdn1000=3.14×100×4751000×60≈2.49m/s
進(jìn)給量Vf:Vf=afZn=0.18×5×475/60≈7.12mm/s
工作臺(tái)每分進(jìn)給量fm:fm=Vf=7.12mm/s=427.5mm/min
aε:根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4~81,取aε=60mm
切削工時(shí),被切削層長(zhǎng)度l:由毛坯尺寸可知l=141mm, l'=68mm
刀具切入長(zhǎng)度l1:l1=0.5(D-D2-aε2)+(1~3)
=0.5(100-1002-602)+(1~3)=12mm
刀具切出長(zhǎng)度l2:取l2=2mm
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間tj1:tj1=l+l1+l2fm=141+12+2427.5≈0.36min
機(jī)動(dòng)時(shí)間tj1':tj1'=l+l1+l2fm=68+12+2427.5≈0.19min
所以該工序總機(jī)動(dòng)時(shí)間tj=tj1+tj1'=0.55min
工序40:粗、精銑上端面。
機(jī)床:銑床 X52K
刀具:硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀(面銑刀),材料:YT15,D=100mm ,齒數(shù)Z=8,此為細(xì)齒銑刀。因其單邊余量:Z=2.2mm。所以銑削深度ap:ap=2.2mm,精銑該平面的單邊余量:Z=1.0mm銑削深度ap:ap=1.0mm
每齒進(jìn)給量af:根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4~73,取af=0.18mm/Z根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4~81,取銑削速度V=2.47m/s
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n:n=1000Vπd=1000×2.8×603.14×100≈535r/min
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1~31,取n=600r/min
實(shí)際銑削速度v:v=πdn1000=3.14×100×6001000×60=3.14m/s
進(jìn)給量Vf:Vf=afZn=0.15×8×600/60=12mm/s
工作臺(tái)每分進(jìn)給量fm: fm=Vf=12mm/s=720mm/min
被切削層長(zhǎng)度l:由毛坯尺寸可知l=141mm,l'=68mm
刀具切入長(zhǎng)度l1:精銑時(shí)l1=D=100mm
刀具切出長(zhǎng)度l2:取l2=2mm
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間tj2:tj2=l+l1+l2fm=141+100+2720≈0.34min
機(jī)動(dòng)時(shí)間tj2:tj2'=l+l1+l2fm=68+100+2720≈0.24min
所以該工序總機(jī)動(dòng)時(shí)間tj=tj2+tj2'=0.58min
工序50:鉆、擴(kuò)、鉸?15孔。
機(jī)床:立式鉆床Z525
刀具:根據(jù)參照參考文獻(xiàn)[3]表4.3~9選高速鋼錐柄麻花鉆頭。
⑴ 鉆孔?15孔
鉆孔?15時(shí)先采取的是鉆?12孔,再擴(kuò)到?14.7,所以D=12mm。
切削深度ap:ap=6mm。進(jìn)給量f:根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4~38,取f=0.33mm/r。切削速度V:參照參考文獻(xiàn)[3]表2.4~41,取V=0.48m/s。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n:n=1000vπd=1000×0.48×603.14×12≈539.53r/min,
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1~31,取n=630r/min
所以實(shí)際切削速度v:v=πdn1000=3.14×12×6301000×60≈0.56m/s
切削工時(shí) ,被切削層長(zhǎng)度l:l=42mm
刀具切入長(zhǎng)度l1:l1=D2ctgkr+(1~2)=172ctg120°+1=5.9mm≈6mm
刀具切出長(zhǎng)度l2:l2=1~4mm 取l2=3mm
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間tj1:tj1=Lfn=42+6+30.33×630≈0.25min
⑵ 擴(kuò)孔?15孔
刀具:根據(jù)參照參考文獻(xiàn)[3]表4.3~31選擇硬質(zhì)合金錐柄麻花擴(kuò)孔鉆頭。
片型號(hào):E403。切削深度ap:ap=1.35mm。進(jìn)給量f:根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4~52,取f=0.6mm/r。切削速度V:參照參考文獻(xiàn)[3]表2.4~53,取V=0.44m/s。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:n=1000vπD=1000×0.44×603.14×14.7≈426.78r/min
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1~31,取n=500r/min
所以實(shí)際切削速度:v=πdn1000=3.14×14.7×5001000×60≈0.52m/s
切削工時(shí),被切削層長(zhǎng)度:刀具切入長(zhǎng)度l1有:l1=D-d12ctgkr+(1~2)=19.7-172ctg120°+2=2.86mm≈3mm。
刀具切出長(zhǎng)度l2:l2=1~4mm ,取l2=3mm 。走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間tj2:tj2=Lfn=42+3+30.6×500≈0.16min
⑶ 鉸孔?15孔
刀具:根據(jù)參照參考文獻(xiàn)[3]表4.3~54,選擇硬質(zhì)合金錐柄機(jī)用鉸刀。
切削深度ap:ap=0.15mm,且D=20mm。進(jìn)給量f:根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4 f=1.0~2.0mm/r取f=2.0mm/r。
切削速度V:參照參考文獻(xiàn)[3]表2.4~60,取V=0.32m/s。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:n=1000VπD=1000×0.32×603.14×20≈305.73r/min
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1~31取
實(shí)際切削速度:v=πDn1000=3.14×20×6001000×60≈0.63m/s
切削工時(shí),被切削層長(zhǎng)度:
刀具切入長(zhǎng)度,l1=D-d02ctgkr+(1~2)=20-19.72ctg120°+2≈2.09mm
刀具切出長(zhǎng)度l2:l2=1~4mm 取l2=3mm
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間tj3:tj3=Lnf=42+2.09+32×315≈0.07min
該工序的加工機(jī)動(dòng)時(shí)間的總和是tj:tj=0.25+0.16+0.07=0.48min
工序60 :粗、精鏜?27孔。
機(jī)床:鏜床 T68
刀具:硬質(zhì)合金鏜刀,鏜刀材料:YT5
⑴ 粗鏜?27孔
單邊余量Z=1.1mm,一次鏜去全部余量ap=1.1mm。進(jìn)給量f:根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4,刀桿伸出長(zhǎng)度取200mm,切削深度為。因此確定進(jìn)給量f=0.2mm/r。切削速度V:參照參考文獻(xiàn)[3]表2.4~HT200,取V=2.0m/s=120m/min機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n:n=1000Vπd=1000×1203.14×43.2≈912.11r/min,
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1~41,取n=1000r/min
實(shí)際切削速度:v=πdn1000=3.14×43.2×10001000×60≈2.24m/s
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量fm:fm=fn=0.2×1000=200mm/min
被切削層長(zhǎng)度l:l=15mm
刀具切入長(zhǎng)度l1:l1=aptgkr+(2~3)=2.2tg30°+2≈3.27mm
刀具切出長(zhǎng)度l2:l2=3~5mm 取l2=4mm
行程次數(shù)i:i=1
機(jī)動(dòng)時(shí)間tj1:tj1=l+l1+l2fm=15+3.27+4200×1≈0.11min
⑵ 精鏜?27孔
粗加工后單邊余量Z=0.4mm,一次鏜去全部余量, ap=0.4mm,精鏜后孔徑d=44mm。進(jìn)給量f:根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4~66,刀桿伸出長(zhǎng)度取200mm,切削深度為0.4mm。因此確定進(jìn)給量f=0.15mm/r
切削速度:參照參考文獻(xiàn)[3]表2.4~HT200,取V=2.1m/s=126m/min
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n:n=1000Vπd=1000×1263.14×44≈948.17r/min,
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.14—41,取n=1000r/min
實(shí)際切削速度v:v=πdn1000=3.14×44×10001000×60≈2.64m/s
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量fm:fm=fn=0.15×1000=150mm/min
被切削層長(zhǎng)度l:l=15mm
刀具切入長(zhǎng)度l1:l1=aptgkr+(2~3)=0.8tg30°+2≈3.5mm
刀具切出長(zhǎng)度l2:l2=3~5mm 取l2=4mm
行程次數(shù)i:i=1
機(jī)動(dòng)時(shí)間tj2:tj2=l+l1+l2fm=15+3.5+4217.5×1≈0.104min
所以該工序總機(jī)動(dòng)工時(shí)tj=0.11+0.15=0.26min
工序70:銑寬度為44的兩側(cè)面
機(jī)床:雙立軸圓工作臺(tái)銑床X52K
刀具:錯(cuò)齒三面刃銑刀
⑴ 粗銑
切削深度ap:ap=9.5mm。根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-76查得:進(jìn)給量af=0.06mm/z,根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表30-32查得切削速度V=24m/min。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n:n=1000Vπd=1000×243.14×125≈62.1r/min,
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1~74,取n=75r/min
實(shí)際切削速度v:v=πdn1000=3.14×125×751000×60≈0.50m/s
進(jìn)給量Vf:Vf=afZn=0.06×18×75/60=1.35mm/s
工作臺(tái)每分進(jìn)給量fm: fm=Vf=1.35mm/s=81mm/min
被切削層長(zhǎng)度l:由毛坯尺寸可知l=20mm,
刀具切入長(zhǎng)度l1:l1=0.5D+(1~2)=63mm
刀具切出長(zhǎng)度l2:取l2=2mm
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間tj1:tj1=l+l1+l2fm=20+63+281≈1.05min
⑵ 精銑
切削深度ap:ap=2.0mm。根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-76查得:進(jìn)給量af=0.08mm/z,根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表30-32查得切削速度V=23m/min,
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n:n=1000Vπd=1000×233.14×160≈45.8r/min,
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1~74,取n=47.5r/min。
實(shí)際切削速度v:v=πdn1000=3.14×160×47.51000×60≈0.40m/s
進(jìn)給量Vf:Vf=afZn=0.08×22×47.5/60=1.39mm/s
工作臺(tái)每分進(jìn)給量fm: fm=Vf=1.39mm/s=83.6mm/min
被切削層長(zhǎng)度l:由毛坯尺寸可知l=20mm,
刀具切入長(zhǎng)度l1:l1=0.5D+(1~2)=81mm
刀具切出長(zhǎng)度l2:取l2=2mm
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間tj2:tj2=l+l1+l2fm=20+81+283.6≈1.23min
本工序機(jī)動(dòng)時(shí)間:tj=tj1+tj2=1.05+1.23=2.28min
工序80:銑斷?27孔
機(jī)床:雙立軸圓工作臺(tái)銑床X52K
刀具:根據(jù)參照參考文獻(xiàn)[1]表21~7,選細(xì)齒鋸片銑刀。切削深度ap:ap=4mm。根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-76查得:進(jìn)給量af=0.03mm/z,根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表30-23查得切削速度V=55m/min。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n:n=1000Vπd=1000×553.14×125≈140.12r/min,
按照參考文獻(xiàn)取n=150r/min。
實(shí)際切削速度v:v=πdn1000=3.14×125×1501000×60≈0.98m/s
進(jìn)給量Vf:Vf=afZn=0.03×48×150/60=3.6mm/s
工作臺(tái)每分進(jìn)給量fm: fm=Vf=3.6mm/s=216mm/min
被切削層長(zhǎng)度l:由毛坯尺寸可知l=68mm,
刀具切入長(zhǎng)度l1:l1=0.5D+(1~2)=63mm
刀具切出長(zhǎng)度l2:取l2=2mm
走刀次數(shù)為1,機(jī)動(dòng)時(shí)間tj:tj=l+l1+l2fm=68+63+2216≈0.616min
工序90:鉆?5孔、?11孔
機(jī)床:鉆床Z525
刀具:根據(jù)參照參考文獻(xiàn)[3]表4.3~9,選硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆頭
切削深度ap:ap=2.5mm
根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-39查得:進(jìn)給量f=0.22mm/r,切削速度V=0.36m/s。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n:n=1000Vπd=1000×0.36×603.14×5≈1147r/min,
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1~31,取n=1600r/min。
實(shí)際切削速度v:v=πDn1000=3.14×5×16001000×60≈0.50m/s
切削工時(shí),被切削層長(zhǎng)度l:l=30mm
刀具切入長(zhǎng)度l1:l1=D2ctgkr+(1~2)=62ctg120°+2≈4mm
刀具切出長(zhǎng)度l2:l2=1~4mm 取l2=3mm。
加工基本時(shí)間tj:
五、鉆擴(kuò)鉸?15孔夾具設(shè)計(jì)
5.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置
夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個(gè)過(guò)程緊密聯(lián)系在一起的。定位問(wèn)題已在前面研究過(guò),其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。僅僅定好位在大多數(shù)場(chǎng)合下,還無(wú)法進(jìn)行加工。只有進(jìn)而在夾具上設(shè)置相應(yīng)的夾緊裝置對(duì)工件進(jìn)行夾緊,才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務(wù)。
夾緊裝置的基本任務(wù)是保持工件在定位中所獲得的即定位置,以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下,不發(fā)生移動(dòng)和震動(dòng),確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時(shí)工件的定位是在夾緊過(guò)程中實(shí)現(xiàn)的,正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。
一般夾緊裝置由動(dòng)源(即產(chǎn)生原始作用力的部分),夾緊機(jī)構(gòu)(即接受和傳遞原始作用力,使之變?yōu)閵A緊力,并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分)。他包括中間遞力機(jī)構(gòu)和夾緊元件。
考慮到機(jī)床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時(shí)的具體切削量決定采用手動(dòng)夾緊。
螺旋夾緊機(jī)構(gòu)是斜契夾緊的另一種形式,利用螺旋桿直接夾緊元件,或者與其他元件或機(jī)構(gòu)組成復(fù)合夾緊機(jī)構(gòu)來(lái)夾緊工件。是應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機(jī)構(gòu)。
螺旋夾緊機(jī)構(gòu)中所用的螺旋,實(shí)際上相當(dāng)于把契繞在圓柱體上,因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力來(lái)夾緊工件的。不過(guò)這里上是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋,使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來(lái)夾緊的。
典型的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn):
(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;
(2)擴(kuò)力比大;
(3)自瑣性能好;
(4)行程不受限制;
(5)夾緊動(dòng)作慢。
夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動(dòng)裝置和夾緊裝置,在此套夾具中,中間傳動(dòng)裝置和夾緊元件合二為一。力源為機(jī)動(dòng)夾緊,通過(guò)螺栓夾緊移動(dòng)壓板。達(dá)到夾緊和定心作用。
工件通過(guò)定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn),通過(guò)螺栓夾緊移動(dòng)壓板,實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的夾緊。并且移動(dòng)壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動(dòng)壓板,通過(guò)精確的圓弧定位,實(shí)現(xiàn)定心。此套移動(dòng)壓板制作簡(jiǎn)單,便于手動(dòng)調(diào)整。通過(guò)松緊螺栓實(shí)現(xiàn)壓板的前后移動(dòng),以達(dá)到壓緊的目的。壓緊的同時(shí),實(shí)現(xiàn)工件的定心,使其定位基準(zhǔn)的對(duì)稱中心在規(guī)定位置上。
5.2 切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具:鉆頭φ15。則軸向力:見《工藝師手冊(cè)》表28-4,F(xiàn)=Cdfk
式中:CF =420, ZF =1.0, yF =0.8, f=0.35。kF =(HB190)nF=(200190)1.3=1.07
F=420×151.0×0.350.8×1.07=2123(N)
轉(zhuǎn)矩T=CTdZTfyTkT式中:CT =0.206, ZT =2.0, yT =0.8
T=0.206×13.52.0×0.350.8×1.07=17.34(N?M)
功率 Pm =TV30d0=17.34×16.9530×8=0.726KW
在計(jì)算切削力時(shí),必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù) K=KKKK
式中 K—基本安全系數(shù),1.5;
K—加工性質(zhì)系數(shù),1.1;
K—刀具鈍化系數(shù), 1.1;
K—斷續(xù)切削系數(shù), 1.1
則F=KF=1.5×1.1×1.1×1.1×2123=4239(N)
鉆削時(shí)
轉(zhuǎn)矩T=17.34 N?M
切向方向所受力: F=TL=17.3465×10-3=267N
取f=0.1
F=4416×0.1=441.6(N) F> F 所以,時(shí)工件不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),故本夾具可安全工作。
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況,找出在加工過(guò)程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài),按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠,再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。即:WK=K?F
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算有:K=K0K1K2K3K4K5K6
式中:K0~K6為各種因素的安全系數(shù),查參考文獻(xiàn)[5]表1-2-1可得:
KC=1.2×1.0×1.0×1.0×1.3×1.0×1.0=1.56
KP=1.2×1.2×1.05×1.2×1.3×1.0×1.0=2.36
Kf=1.2×1.2×1.0×1.2×1.3×1.0×1.0=2.25
所以有: WK=KC?FC=1193.08(N)
WK=KP?FP=766.37(N)
WK=Kf?Ff=1359.90(N)
該孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為中心軸,故以回轉(zhuǎn)面做定位基準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”原則; 參考文獻(xiàn),因夾具的夾緊力與切削力方向相反,實(shí)際所需夾緊力F夾與切削力F之間的關(guān)系F夾=KF
軸向力:F夾=KF (N)
扭矩:M=CMd0XFfYFKM10-3=333.54×10.51.9×0.2340.8×1.33×10-3=11.93Nm
在計(jì)算切削力時(shí)必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi),安全系數(shù)K=K1K2K3
由資料《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》查表1-2-7可得:
切削力公式:Ff=412D1.2f0.75KP
式中 D=20mm f=0.3mm/r
查表1-2-8得:Kp=(HB190)0.6=0.95
即:Ff=1980.69(N)
實(shí)際所需夾緊力:由參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-2-11得:WK=Ff×K
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算,由式(2.5)有::K=K0K1K2K3K4K5K6式中:K0~K6為各種因素的安全系數(shù),見參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-2可得:
K=1.2×1.2×1.0×1.2×1.3×1.0×1.0=2.25
所以 WK=K?Ff=1980.69×2.25=4456.55(N)
由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大,為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便,決定選用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
5.3 夾具的導(dǎo)向
在鉆床上加工孔時(shí),大都采用導(dǎo)向元件或?qū)蜓b置,用以引導(dǎo)刀具進(jìn)入正確的加工位置,并在加工過(guò)程中防止或減少由于切削力等因素引起的偏移,提高刀具的剛性,從而保證零件上孔的精度,在鉆床上加工的過(guò)程中,導(dǎo)向裝置保證同軸各孔的同軸度、各孔孔距精度、各軸線間的平行度等,因此,導(dǎo)向裝置如同定位元件一樣,對(duì)于保證工件的加工精度有這十分重要的作用。
導(dǎo)向元件包括刀桿的導(dǎo)向部分和導(dǎo)向套。在這套鉆床夾具上用的導(dǎo)向套是鉆套。
鉆套按其結(jié)構(gòu)可分為固定鉆套,可換鉆套,快換鉆套及特殊鉆套。
因此套鉆夾具加工量不大,磨損較小,孔距離精度要求較高,則選用固定鉆套。如圖4.2。直接壓入鉆模板或夾具體的孔中。
圖4.2 鉆套
鉆模板與固定鉆套外圓一般采用H7/h6的配合。且必須有很高的耐磨性,材料選擇20Mn2。淬火HRC60。我選擇的鉆套:12.5F7*22K6*35 GB2264-1980。
相同的,為了防止定位銷與模板之間的磨損,在模板定位孔之間套上兩個(gè)固定襯套。選取的標(biāo)準(zhǔn)件代號(hào)為12*18 GB2263-1980。材料仍選取T10A, 淬火HRC60。公差采用H7/p6的配合。
5.4 定位方案分析與比較(列舉了3種方案)
方案Ⅰ:
首先必須明確其加工時(shí)應(yīng)如圖所示,這樣水平放置,便于鉆床加工。那么要使其完全定位,可以采用:一面加固定V型塊和滑動(dòng)V型塊定位,這樣既簡(jiǎn)單又方便。如上圖所示,一底面限制的自由度有3個(gè),一個(gè)固定V型塊限制兩個(gè)自由度,一個(gè)滑動(dòng)V型塊限制限制一個(gè)自由度,為使定位可靠,加工穩(wěn)定,我所設(shè)計(jì)的定位方案,總共限制了工件的全部6個(gè)自由度,屬于完全定位。
方案2:
選底平面一面、V型塊定位,夾緊方式選用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)夾緊。
方案3:
一面加固定V型塊和固定V型塊定位,這樣既簡(jiǎn)單。如上圖所示,一底面限制的自由度有3個(gè),一個(gè)固定V型塊限制兩個(gè)自由度,一個(gè)固定V型塊限制限制一個(gè)自由度,為使定位可靠,加工穩(wěn)定,我所設(shè)計(jì)的定位方案,總共限制了工件的全部6個(gè)自由度,屬于完全定位。可是這種方案無(wú)法調(diào)節(jié)。如果毛坯超差還得通過(guò)螺絲調(diào)節(jié)。
在該定位方案中,一個(gè)支撐面頂住,限制了z軸的移動(dòng),z軸的旋轉(zhuǎn),y軸的旋轉(zhuǎn)三個(gè)移動(dòng)自由度。一個(gè)固定V型塊限制了y軸的移動(dòng),x軸的移動(dòng),一個(gè)滑動(dòng)V型塊限制了z軸的旋轉(zhuǎn),這樣6個(gè)自由度全部被限制
綜合上面所述,方案是根據(jù)外圓輪廓進(jìn)行的定位,方案一和方案三不如方案二方便操作,根據(jù)上面敘述選擇方案二。
5.5鉆孔與工件之間的切屑間隙
鉆套的類型和特點(diǎn):
1、固定鉆套:鉆套直接壓入鉆模板或夾具體的孔中,鉆模板或夾具體的孔與鉆套外圓一般采用H7/n6配合,主要用于加工量不大,磨損教小的中小批生產(chǎn)或加工孔徑甚小,孔距離精度要求較高的小孔。
2、可換鉆套:主要用在大批量生產(chǎn)中,由于鉆套磨損大,因此在可換鉆套和鉆模板之間加一個(gè)襯套,襯套直接壓入鉆模板的孔內(nèi),鉆套以F7/m6或F7/k6配合裝入襯套中。
3、快換鉆套:當(dāng)對(duì)孔進(jìn)行鉆鉸等加工時(shí),由于刀徑不斷增大,需要不同的導(dǎo)套引導(dǎo)刀具,為便于快速更換采用快換鉆套。
4、特殊鉆套:尺寸或形狀與標(biāo)準(zhǔn)鉆套不同的鉆套統(tǒng)稱特殊鉆套。
鉆套下端面與工件表面之間應(yīng)留一定的空隙C,使開始鉆孔時(shí),鉆頭切屑刃不位于鉆套的孔中,以免刮傷鉆套內(nèi)孔,如圖4.3。
圖4.3
切屑間隙 C=(0.3~1.2)d。
在本次夾具鉆模設(shè)計(jì)中考慮了多方面的因素,確定了設(shè)計(jì)方案后,選擇了C=8。因?yàn)榇算@的材料是鑄件,所以C可以取較小的值。
5.6 鉆模板
在導(dǎo)向裝置中,導(dǎo)套通常是安裝在鉆模板上,因此鉆模板必須具有足夠的剛度和強(qiáng)度,以防變形而影響鉆孔精度。鉆模板按其與夾具體連接的方式,可分為固定式鉆模板、鉸鏈?zhǔn)姐@模板、可卸式鉆模板、滑柱式鉆模板和活動(dòng)鉆模板等。
在此套鉆模夾具中選用的是可卸式鉆模板,在裝卸工件時(shí)需從夾具體上裝上或卸下,鉆模板在夾具體上采用定位銷一面雙孔定位,螺栓緊固,鉆模精度較高。
5.7定位誤差的分析
制造誤差ΔZZ
(1)中心線對(duì)定位件中心線位置精度
Δ2=0.03~0.05mm. 取Δ2=0.04mm.
(2)V型塊同軸度誤差(查表P297)Δ3=0.008mm
ΔDW2+Δ22+Δ32+Δ42+Δ52=0.1252+0.042+0.082+0.052+0.162=0.142mm.
則0.142<23δ=0.533.
知此方案可行。
5.8鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用
工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套(其結(jié)構(gòu)如下圖所示)以減少更換鉆套的輔助時(shí)間。
為了減少輔助時(shí)間采用可換鉆套,以來(lái)滿足達(dá)到孔的加工的要求。
d
D
D1
H
t
基本
極限
偏差F7
基本
極限
偏差D6
>0~1
+0.016
+0.006
3
+0.010
+0.004
6
6
9
--
0.008
>1~1.8
4
+0.016
+0.008
7
>1.8~2.6
5
8
>2.6~3
6
9
8
12
16
>3~3.3
+0.022
+0.010
>3.3~4
7
+0.019
+0.010
10
>4~5
8
11
>5~6
10
13
10
16
20
>6~8
+0.028
+0.013
12
+0.023
+0.012
15
>8~10
15
18
12
20
25
>10~12
+0.034
+0.016
18
22
>12~15
22
+0.028
+0.015
26
16
28
36
>15~18
26
30
0.012
>18~22
+0.041
+0.020
30
34
20
36
HT200
>22~26
35
+0.033
+0.017
39
>26~30
42
46
25
HT200
56
>30~35
+0.050
+0.025
48
52
>35~42
55
+0.039
+0.020
59
30
56
67
>42~48
62
66
>48~50
70
74
0.040
鉆模板選用翻轉(zhuǎn)鉆模板,用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。
5.9確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu)
對(duì)夾具體的設(shè)計(jì)的基本要求
(1)應(yīng)該保持精度和穩(wěn)定性
在夾具體表面重要的面,如安裝接觸位置,安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的,足夠的精度,之間的位置精度穩(wěn)定夾具體,夾具體應(yīng)該采用鑄造,時(shí)效處理,退火等處理方式。
(2)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度
保證在加工過(guò)程中不因夾緊力,切削力等外力變形和振動(dòng)是不允許的,夾具應(yīng)有足夠的厚度,剛度可以適當(dāng)加固。
(3)結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯(cuò)
夾較大的工件的外觀,更復(fù)雜的結(jié)構(gòu),之間的相互位置精度與每個(gè)表面的要求高,所以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過(guò)程中,應(yīng)處理的工件,夾具,維修方便。再滿足功能性要求(剛度和強(qiáng)度)前提下,應(yīng)能減小體積減輕重量,結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡(jiǎn)單。
(4)應(yīng)便于鐵屑去除
在加工過(guò)程中,該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累,如果不及時(shí)清除,切削熱的積累會(huì)破壞夾具定位精度,鐵屑投擲可能繞組定位元件,也會(huì)破壞的定位精度,甚至發(fā)生事故。因此,在這個(gè)過(guò)程中的鐵屑不多,可適當(dāng)增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間:對(duì)切削過(guò)程中產(chǎn)生更多的,一般應(yīng)在夾具體上面。
(5)安裝應(yīng)牢固、可靠
夾具安裝在所有通過(guò)夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當(dāng)夾安裝在重力的中心,夾具應(yīng)盡可能低,支撐面積應(yīng)足夠大,以安裝精度要高,以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中空的,識(shí)別特定的文件夾結(jié)構(gòu),然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。
加工過(guò)程中,夾具必承受大的夾緊力切削力,產(chǎn)生沖擊和振動(dòng),夾具的形狀,取決于夾具布局和夾具和連接,在因此夾具必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。在加工過(guò)程中的切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具,積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠,所以?shī)A具設(shè)計(jì),必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑。此外,夾點(diǎn)技術(shù),經(jīng)濟(jì)的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點(diǎn),在設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮。在加工過(guò)程中的切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具,切割積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠,所以?shī)A具設(shè)計(jì),必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑。
5.10夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明
由于是大批大量生產(chǎn),主要考慮提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。因此設(shè)計(jì)時(shí),需要更換零件加工時(shí)速度要求快。本夾具設(shè)計(jì),用底部大平面定位三個(gè)自由度, V型塊定位兩個(gè)自由度,再用一個(gè)壓塊限制最后一個(gè)自由度。
六、心得體會(huì)
在本次設(shè)計(jì)中,考慮到零件的加工難易、材料、成本等問(wèn)題,所選用的零、部件都是操作簡(jiǎn)單,通用性較強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)件,從現(xiàn)時(shí)以最低的成本實(shí)現(xiàn)最先進(jìn)的加工。但也有不足之處:特別是對(duì)于鏜孔夾具,在刀具加工完退出工件孔時(shí),有可能會(huì)劃傷工件內(nèi)孔表面,本可以在夾具體內(nèi)部設(shè)置液壓升降系統(tǒng),使工件孔與定位立臺(tái)可升可降,這樣,在刀具退出時(shí),使定位立臺(tái)連同工件孔一起升起,從而避免劃傷。但考慮到成本問(wèn)題,未采用這種方法。為此,鏜孔的專用夾具還有待改進(jìn)。無(wú)論怎樣,這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)使我獲益良多,是我在學(xué)校的其中的一次答卷,也是我成功邁向社會(huì)的第一步。
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零件
鉆擴(kuò)鉸
15
夾具
設(shè)計(jì)
加工
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撥叉零件的鉆擴(kuò)鉸Φ15孔夾具設(shè)計(jì)及加工工藝含4張CAD圖,零件,鉆擴(kuò)鉸,15,夾具,設(shè)計(jì),加工,工藝,cad
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