右轴承座组件加工工艺及夹具设计

大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 毕业设计 论文 任务书 2015 届 机械工程及自动化 专业 题 目 右轴承座组件加工工艺及夹具设计 子 题 学生姓名 班级学号 指导教师 职 称 所在系 教研室 机电与信息工程系 下达日期 2014 年 7 月 4 日 完成日期 2015 年 6 月 12 日 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 I 摘 要 本文首先对右轴承座组件零件进行分析 通过对右轴承座组件进行的研究和分析 描述了它的毛坯制造形式 机械加工余量 基准选择 工序尺寸和毛坯尺寸的确定 以 及切削用量和工时的计算等相关内容 为了提高劳动生产率 降低劳动强度 保证加工 质量 与指导老协商后 觉得用夹具比较合适 在这次毕业设计中 根据课题所给的零件图 技术要求 通过查阅相关资料和书籍 了解和掌握了的机械加工工艺和编程的一般方法和步骤 并运用这些方法和步骤进行了 右轴承座组件的机械加工工艺及夹具设计 整个设计的指导思想 简便 高效 经济 力求生产处符合要求的产品 关键词 右轴承座组件 加工工艺 夹紧 夹具 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 II Abstract This design is a lather to become soon an appropriation for inside pulling out fork spare parts processing craft rules distance and some work prefaces tongs design This pull out the construction of the fork spare parts than for complicacy its the place that process is a peaceful in bore primarily This design processes after processing first the bore Process with flat surface the clear and definite dividing the line the bore the coarseness processes to process with the nicety the stage to guarantee their process the precise degree The basis choice to pull out rough basis of conduct and actions of the biggest flat surface of the right in fork process the in the center in general use bore then be used as the precise basis with the bore that processed Processing primarily work preface arrangement is first to process a flat surface with the center bore fixed position with the right side flat surface and below big bore of two flat surface again with center bore the fixed position processes the big bore that carry down While processing is to use the boring machine boring bore Regard these two bores as the basis finally process the right hand slot respectively with the thread bottom bore of the a Whole processes the process chose to use to the drill machine miller with the boring machine The tongs chooses to use the appropriation tongs clipping tight way as to move to clip tight clip tight and dependable operation convenience Therefore produce the efficiency higher be applicable to the large quantity measures the flowing water is on line to process Can satisfy the design request Key words Process the craft Fixed position turede tapd Appropriation tongs 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 III 目 录 第一章 绪论 6 1 1课题背景 7 1 2夹具的发展史 8 1 3小结 9 第二章 右轴承座组件的加工工艺规程设计 10 2 1零件的分析 11 2 1 1零件的作用 12 2 1 2零件的工艺分析 13 2 2确定生产类型 13 2 3确定毛坯 13 2 3 1确定毛坯种类 13 2 3 2确定铸件加工余量及形状 14 2 3 3绘制铸件零件图 14 2 4工艺规程设计 14 2 4 1选择定位基准 14 2 4 2制定工艺路线 15 2 4 3选择加工设备和工艺设备 16 2 4 4机械加工余量 工序尺寸及公差的确定 17 2 5确定切削用量及基本工时 18 2 5 1工序 1 粗铣 精铣底部大端面 保证厚度尺寸 27到位 18 2 5 3工序 3 沿 70X90腰孔中心轴线处铣开工件 一分为二 19 2 5 4工序 4 粗铣 精铣右轴承盖上下端面 保证高度尺寸 98到位 21 2 5 5工序 5 粗 精镗右轴承盖孔 至尺寸 2105 73 2 5 6工序 6 粗 精镗右轴承盖孔 至尺寸 2214 2 5 7工序 7 钻 攻右轴承盖上 3 M10螺纹孔 23 2 5 8工序 8 钻 绞 忽 23525 6孔 沉 孔 深 2 5 9工序 9 钻攻右轴承盖表面 2 M8螺纹孔 深 15 24 2 5 10工序 10 粗铣 精铣右轴承座主体顶面 保证高度尺寸 239到位 24 2 5 11工序 11 粗 精镗右轴承座主体孔 至尺寸 250 73 2 5 12工序 12 粗 精镗右轴承座主体孔 至尺寸 25514 2 5 13工序 13 钻 攻右轴承座主体 2 M16螺纹孔 27 2 5 14工序 14 钻攻右轴承座主体表面 2 M8螺纹孔 深 15 29 2 6本章小结 29 第三章 专用夹具设计 32 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 IV 3 1镗孔夹具设计 34 3 1 1问题的提出 36 3 1 2夹具的设计 38 3 2钻孔夹具设计 40 3 2 1问题的提出 45 3 2 2夹具的设计 46 第四章 结论 47 参 考 文 献 48 致谢 49 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 0 第一章 绪论 1 1 课题背景 随着科学技术的发展 各种新材料 新工艺和新技术不断涌现 机械制造工艺正向 着高质量 高生产率和低成本方向发展 各种新工艺的出现 已突破传统的依靠机械能 切削力进行切削加工的范畴 可以加工各种难加工材料 复杂的型面和某些具有特殊要 求的零件 数控机床的问世 提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生 产率及加工精度 特别是计算方法和计算机技术的迅速发展 极大地推动了机械加工工 艺的进步 使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段 工欲善其事 必先利其器 工具是人类文明进步的标志 自 20 世纪末期以来 现代制造技术与机械制造工艺自 动化都有了长足的发展 但工具 含夹具 刀具 量具与辅具等 在不断的革新中 其 功能仍然十分显著 机床夹具对零件加工的质量 生产率和产品成本都有着直接的影响 因此 无论在传统制造还是现代制造系统中 夹具都是重要的工艺装备 1 2 夹具的发展史 夹具在其发展的 200 多年历史中 大致经历了三个阶段 第一阶段 夹具在工件加 工 制造的各工序中作为基本的夹持装置 发挥着夹固工件的最基本功用 随着军工生 产及内燃机 汽车工业的不断发展 夹具逐渐在规模生产中发挥出其高效率及稳定加工 质量的优越性 各类定位 夹紧装置的结构也日趋完善 夹具逐步发展成为机床 工件 工艺装备工艺系统中相当重要的组成部分 这是夹具发展的第二阶段 这一阶段 夹 具发展的主要特点是高效率 在现代化生产的今天 各类高效率 自动化夹具在高效 高精度及适应性方面 已有了相当大的提高 随着电子技术 数控技术的发展 现代夹 具的自动化和高适应性 已经使夹具与机床逐渐融为一体 使得中 小批量生产的生产 效率逐步趋近于专业化的大批量生产的水平 这是夹具发展的第三个阶段 这一阶段 夹具的主要特点是高精度 高适应性 可以预见 夹具在不一个阶段的主要发展趋势将 是逐步提高智能化水平 1 3 小结 一项优秀的夹具结构设计 往往可以使得生产效率大幅度提高 并使产品的加工质 量得到极大地稳定 尤其是那些外形轮廓结构较复杂的 不规则的轴承座类 杆类工件 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 1 几乎各道工序都离不开专门设计的高效率夹具 目前 中等生产规模的机械加工生产企 业 其夹具的设计 制造工作量 占新产品工艺准备工作量的 50 80 生产设计阶段 对夹具的选择和设计工作的重视程度 丝毫也不压于对机床设备及各类工艺参数的慎重 选择 夹具的设计 制造和生产过程中对夹具的正确使用 维护和调整 对产品生产的 优劣起着举足轻重的作用 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 2 第二章 右轴承座组件的加工工艺规程设计 2 1 零件的分析 2 1 1 零件的作用 题目所给的零件是右轴承座组件 它一般用于与传动轴通过轴承连接的场合 主要 起到支撑的作用 2 1 2 零件的工艺分析 零件的材料为 HT150 灰铸铁属于脆性材料 故不能锻造和冲压 但灰铸铁的铸造性 能和切削加工性能优良 以下是右轴承座组件需要加工的表面以及加工表面之间的位置 要求 1 中心圆孔 的镗削加工 05 73 14 2 右轴承座组件的顶面和底面的铣削加工 3 2 16 2 25 孔的钻 绞 忽削加工 4 25X93 顶面台的铣削加工 其与由轴承盖底面有一定的平行度要求 5 4 M8 螺纹孔的加工以及 3 M10 螺纹孔的加工等等 由上面分析可知 可以先加工右轴承座组件的顶面和底面 然后以此作为基准采用 专用夹具进行加工 并且保证位置精度要求 再根据各加工方法的经济精度及机床所能 达到的位置精度 并且此右轴承座组件零件没有复杂的加工曲面 所以根据上述技术要 求采用常规的加工工艺均可保证 具体的右轴承座组件右轴承盖的零件图以及右轴承座 主体零件图如下 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 3 2 2 确定生产类型 已知此右轴承座组件零件的生产类型为大批量生产 所以初步确定工艺安排为 加 工过程划分阶段 工序应当集中 加工设备以通用设备为主 大量采用专用工装 2 3 确定毛坯 2 3 1 确定毛坯种类 零件材料为 HT150 考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大 零件结构不是太复杂 生产类型为大批生产 故选择金属型铸造毛坯 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 4 2 3 2 确定铸件加工余量及形状 查 机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册 125 页表 1 4 7 选用各个加工面 的铸件机械加工余量均为 2 5mm 2 3 3 绘制铸件零件图 图 2 1 零件毛坯图 2 4 工艺规程设计 2 4 1 选择定位基准 粗基准的选择 以零件的下端面为主要的定位粗基准 以底座上表面为辅助粗基准 精基准的选择 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 5 考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便 依据 基准重合 原则和 基准统一 原则 以加工后的通孔为主要的定位精基准 以下端孔为辅助的定位精基准 2 4 2 制定工艺路线 根据零件的几何形状 尺寸精度及位置精度等技术要求 以及加工方法所能达到的 经济精度 在生产纲领已确定的情况下 可以考虑采用各种机床配以专用夹具 并尽量使 工序集中来提高生产率 除此之外 还应当考虑经济效果 以便使生产成本尽量下降 选择零件的加工方法及工艺路线方案如下 表 2 1 工艺路线方案一 工序号 工序内容 工序一 粗铣 精铣底部大端面 保证厚度尺寸 27 到位 工序二 沿 70X90 腰孔中心轴线处铣开工件 一分为二 工序三 粗铣 精铣右轴承盖上下端面 保证高度尺寸 98 到位 工序四 粗 精镗右轴承盖孔 至尺寸05 73 工序五 粗 精镗右轴承盖孔 至尺寸14 工序六 钻 攻右轴承盖上 3 M10 螺纹孔 工序七 钻 绞 忽 525 6孔 沉 孔 深 工序八 钻攻右轴承盖表面 2 M8 螺纹孔 深 15 工序九 粗铣 精铣右轴承座主体顶面 保证高度尺寸 239 到位 工序十 粗 精镗右轴承座主体孔 至尺寸05 73 工序十一 粗 精镗右轴承座主体孔 至尺寸14 工序十二 钻 攻右轴承座主体 2 M16 螺纹孔 工序十三 钻攻右轴承座主体表面 2 M8 螺纹孔 深 15 表 2 2 工艺路线方案二 工序号 工序内容 工序一 粗铣 精铣底部大端面 保证厚度尺寸 27 到位 工序二 沿 70X90 腰孔中心轴线处铣开工件 一分为二 工序三 粗铣 精铣右轴承盖上下端面 保证高度尺寸 98 到位 工序四 粗 精镗右轴承盖孔 至尺寸0 73 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 6 工序五 粗 精镗右轴承盖孔 至尺寸05 14 工序六 钻 攻右轴承盖上 3 M10 螺纹孔 工序七 钻攻右轴承盖表面 2 M8 螺纹孔 深 15 工序八 钻 绞 忽 525 16孔 沉 孔 深 工序九 粗铣 精铣右轴承座主体顶面 保证高度尺寸 239 到位 工序十 粗 精镗右轴承座主体孔 至尺寸0 73 工序十一 粗 精镗右轴承座主体孔 至尺寸514 工序十二 钻 攻右轴承座主体 2 M16 螺纹孔 工序十三 钻攻右轴承座主体表面 2 M8 螺纹孔 深 15 工艺立方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于 方案一是加工工序分散 适合流水线生产 缩短装 换刀具的时间 加工完前次的又可成为下次加工的基准 这样使工序非常清晰易提高加 工精度 是对大批量生产是很合适的 方案二把工件加工工序分得很紊乱并且很集中 基准得不到保证 加工出来的精度低 不符合现代化的生产要求 两种方案的装夹比较 多 但是考虑到加工零件的方便性 及加工精度 且还是大批生产 所以采用方案一比 较合适 2 4 3 选择加工设备和工艺设备 机床的选择 工序 1 2 3 9 采用 X5032 立式铣床 工序 4 5 10 11 采用 T6113 卧式镗床 工序 6 7 8 12 13 采用 Z535 摇臂钻床 选择夹具 该右轴承座组件的生产纲领为大批生产 所以采用专用夹具 选择刀具 在铣床上加工的各工序 采用硬质合金铣刀即可保证加工质量 在铰孔 由257H 于精度不高 可采用硬质合金铰刀 选择量具 加工的孔均采用极限量规 其他 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 7 对垂直度误差采用千分表进行检测 对角度尺寸利用专用夹具保证 其他尺寸采用 通用量具即可 2 4 4 机械加工余量 工序尺寸及公差的确定 根据前面资料已初步确定工件各面的总加工余量 现在确定各表面的各个加工工序 的加工余量如下 表 2 3 各加工工序的加工余量及达到的尺寸 经济度 粗糙度 工序余量 工序 号 工序内容 加 工 余 量 经济精 度 工序尺寸 表面粗 糙度 最小 最大 1 粗铣 精铣底部大 端面 3 IT11 300 1 6 0 1 0 1 2 沿 70X90 腰孔中心 轴线处铣开工件 一分为二 3 IT11 20 6 3 0 1 0 1 3 粗铣 精铣右轴承 盖上下端面 IT12 98 1 6 1 1 4 粗 精镗右轴承盖 孔 05 7 2 5 IT8 05 73 1 6 0 05 0 05 5 粗 精镗右轴承盖 孔 142 5 IT8 141 6 0 006 0 006 6 钻 攻右轴承盖上 3 M10 螺纹孔 2 5 IT11 M10 12 5 0 1 0 1 7 钻 绞 忽 525 16孔 沉 孔 深 2 5 IT11 525 16孔 沉 孔 深 12 5 0 05 0 05 8 钻攻右轴承盖表面 2 M8 螺纹孔 深 2 5 IT11 M8 12 5 0 2 0 2 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 8 15 9 粗铣 精铣右轴承 座主体顶面 2 5 IT8 200X116 1 6 0 02 0 02 续表 2 3 10 粗 精镗右轴承座 主体孔 05 73 2 5 IT9 05 73 1 6 0 1 0 1 11 粗 精镗右轴承座 主体孔 142 5 IT9 141 6 0 02 0 02 12 钻 攻右轴承座主 体 2 M16 螺纹孔 2 5 IT13 M16 12 5 1 1 13 钻攻右轴承座主体表面 2 M8 螺纹孔 2 5 IT13 M8 12 5 1 1 2 5 确定切削用量及基本工时 2 5 1 工序 1 粗铣 精铣底部大端面 保证厚度尺寸 27 到位 本工序为粗铣 精铣底部大端面的工序 在这里 我们选择铣床 X5032 作为铣削设 备 加工刀具选择硬质合金端铣刀 面铣刀 齿数mdw40 14 Z 1 粗铣 铣削深度 pam5 2 每齿进给量 根据实际工况 我们通过 实用机械工艺简明手册中 取fZaf 25 0 铣削速度 参照 实用机械工艺简明手册中 表 取V smV 4 机床主轴转速 取n in 1940 3610rdV in 20r 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 9 实际铣削速度 V smnd 19 460124 30 进给量 fZaff 7 25 工作台每分进给量 m in2 sf 即 70 2 in3 rr 根据实际工况 我们通过 实用机械工艺简明手册中 2 4 81 a ma240 被切削层长度 由毛坯尺寸可知l ml341 刀具切入长度 1 aD42 5 02 刀具切出长度 取2l 走刀次数为 1 机动时间 jt min5 02 743121 mjfl 2 5 2 工序 2 沿 70X90 腰孔中心轴线处铣开工件 一分为二 机床 X5032 刀具 硬质合金端铣刀 面铣刀 齿数mdw40 14 Z 铣开右轴承座组件 一分为二 铣削深度 ap16 每齿进给量 根据 机械加工工艺手册 表 2 4 73 取fa 0 5 fam 铣削速度 参照 机械加工工艺手册 表 2 4 81 取V Vs 机床主轴转速 取n010287 in3 4Vrd 3inr 实际铣削速度 6 10nms 进给量 fV0 543 1 5 ffaZ 工作台每分进给量 m 3infVs 根据 机械加工工艺手册 表 2 4 81 a a240 被切削层长度 由毛坯尺寸可知l 6lm 刀具切入长度 1D 1 5 02 刀具切出长度 取2l 走刀次数为 1 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 10 机动时间 1jt12640 95min3jmlf 查参考文献 1 表 2 5 45 工步辅助时间为 1 52min 2 5 3 工序 3 粗铣 精铣右轴承盖上下端面 保证高度尺寸 98 到位 本工序为粗粗铣 精铣右轴承盖上下端面 在这里 我们选择机床 数控铣床型号 为 XK7132 功率 P 13kw 刀具 选用高速钢圆镶齿三面刃铣刀 查 机械制造工艺设计简明手册 3 1 39 刀具数据如下 d 16 20z 25wd 1 铣削进宽度的选择 根据实际工况 我们通过 机械制造工艺设计简明手册 3 1 27 可知 1 2 这里取 1 5ea 2 铣削每齿进给量的选择 查 机械制造工艺设计手册 表 3 28 3 29 可知 0 25 fa0 5pa 3 铣削速度的选择 查 机械制造工艺设计手册 表 3 30 可知0 6 3 minvs 所以 10619 in 4vnrd 4 计算切削时间 查 机械制造工艺 金属切削机床设计指导 表 1 4 15 可知 122 0 51926037580zmfppLTanlDlL 所以 190 65minzmTf 5 计算铣削力 根据实际工况 我们通过 机械制造工艺设计简明手册 有 0 83 650 839 1zzefpFCadaz 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 11 式中 031 526zefCFad 5pza 所以 0 83 650 8391zzefpFCadz 0 83 252N 6 校核机床功率 查 切削用量简明手册 表 3 28 有 93 6 81310FvPkw 所以 机床的功率足够 2 5 4 工序 4 粗 精镗右轴承盖孔 至尺寸05 7 机床 T6113 卧式镗床 刀具 硬质合金钢刀具 YG3X 1 粗 精镗 孔05 73 粗镗 孔 切削深度 pam2 进给量 根据实际工况 我们通过 实用机械工艺简明手册中 2 4 66 刀杆伸出f 长度取 切削深度为 因此确定进给量20 rmf 6 0 切削速度 由 实用机械工艺简明手册中 可以知道 4 66 取Vmin 15 s 机床主轴转速 取in 5 607914 30rdV in 60r m5 实际切削速度 smn 2 0 即 36 min 6 0rr 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 12 工作台每分钟进给量 mf min 360 fn 被切削层长度 l19 刀具切入长度 tgtgkarp 4 5230 2 刀具切出长度 取2lm53 ml2 行程次数 i1 机动时间 jt in79 01364 192 mjfl 精镗 孔05 73 切削深度 pa1 进给量 根据切削深度 再由 实用机械工艺简明手册中 可以知道 4 fap 66 因此确定进给量 rmf 4 0 切削速度 由 实用机械工艺简明手册中 可以知道 4 66 取Vin 21 35 0sm 机床主轴转速 取min 6 83014 20rdV in 84r 实际切削速度 sn 5 0 工作台每分钟进给量 mf in 6 384 f 被切削层长度 l19 刀具切入长度 mtgtgkarp 5230 2 刀具切出长度 取2lm53 l42 行程次数 i1 机动时间 jt min85 016 3192 mjfl 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 13 2 5 5 工序 5 粗 精镗右轴承盖孔 至尺寸05 14 机床 T6113 卧式镗床 刀具 硬质合金钢刀具 YG3X 1 粗 精镗 孔05 14 粗镗 孔 切削深度 pam2 进给量 根据实际工况 我们通过 实用机械工艺简明手册中 2 4 66 刀杆伸出f 长度取 切削深度为 因此确定进给量20 rmf 6 0 切削速度 由 实用机械工艺简明手册中 可以知道 4 66 取Vmin 15 s 机床主轴转速 取in 5 607914 30rdV in 60r m5 实际切削速度 smn 2 0 即 36 min 6 0rr 工作台每分钟进给量 mf in 360 fn 被切削层长度 l19 刀具切入长度 mtgtgkarp 4 5230 2 刀具切出长度 取2lm53 l2 行程次数 i1 机动时间 jt min79 01364 192 mjfl 精镗 孔05 14 切削深度 pa1 进给量 根据切削深度 再由 实用机械工艺简明手册中 可以知道 4 fap 66 因此确定进给量 rmf 4 0 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 14 切削速度 由 实用机械工艺简明手册中 可以知道 4 66 取Vmin 21 35 0s 机床主轴转速 取min 6 83014 20rdV in 84r 实际切削速度 sn 5 0 工作台每分钟进给量 mf in 6 384 f 被切削层长度 l19 刀具切入长度 mtgtgkarp 5230 2 刀具切出长度 取2lm53 l42 行程次数 i1 机动时间 jt min85 016 3192 mjfl 2 5 6 工序 6 钻 攻右轴承盖上 3 M10 螺纹孔 本工序为钻 攻右轴承盖上 3 M10 螺纹孔 根据实际工况 我们选择机床 Z3050 组合钻床 刀具我们选择麻花钻 扩孔钻 铰刀 1 钻定位孔 查 机械制造工艺设计手册 表 我们知道 切削深度 pam5 进给量 根据 实用机械工艺简明手册中 表 2 4 39 取 f rmf 25 0 切削速度 参照 实用机械工艺简明手册中 表 2 4 41 取V sV4 机床主轴转速 取n in 78214 360501rdV in r 实际切削速度 smn 9 6010 被切削层长度 lm87 刀具切出长度 2 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 15 走刀次数为 1 根据 切削用量简明手册 可知 有一下公式 机动时间 1jt min20 5 021 fnlj 2 攻 M10 螺纹孔 查 机械制造工艺设计手册 表 我们知道 切削深度 pam425 0 进给量 根据 实用机械工艺简明手册中 表 2 4 52 扩通孔f 取rf 8 0 4 rf 6 切削速度 参照 实用机械工艺简明手册中 表 2 4 53 取V smV 3 0 机床主轴转速 n in 485 1 36010rdV 实际切削速度 sn 31 60410 被切削层长度 lm87 刀具切入长度 1 mctgrctgk dD65 3212 2 刀具切出长度 2l0 走刀次数为 1 根据 切削用量简明手册 可知 有一下公式 机动时间 2jt min2975 056 0 28721 fnlljt 查 机械制造工艺设计手册 表 3 42 有 所以 mrXdvn 85 214 30 1 计算切削深度 paap 28 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 16 4 钻削扭矩的计算 查 机械制造工艺设计手册 表 3 36 有0MCmdxfy 31k 式中 25 6190 8mXy 所以 1 90 8325 6354Nm 5 计算轴向力 查 机械制造工艺设计手册 表 3 36 有 轴向力 fF XYCdK 式中 58610 FY 所以 28 5763 02NX 因零件材料为 HB 150 查 机械制造工艺设计手册 表 3 36 有0 60 61949mFHBK 所以 实际的切削扭矩和轴向力分别为 34 5032 591MNm 6 计算切削功率 因为 304 in5 1 rrs 查 机械制造工艺设计手册 表 3 36 有35 122 460nmPM 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 17 1 2 5kw 所以 机床功率足够 2 5 7 工序 7 钻 绞 忽 525 16孔 沉 孔 深 本工序为钻 绞 忽 根据实际工况 我们选择机床 孔 沉 孔 深 Z3050 组合钻床 刀具我们选择麻花钻 扩孔钻 铰刀 1 钻定位孔 查 机械制造工艺设计手册 表 我们知道 切削深度 pam5 进给量 根据 实用机械工艺简明手册中 表 2 4 39 取 f rmf 25 0 切削速度 参照 实用机械工艺简明手册中 表 2 4 41 取V sV4 机床主轴转速 取n in 78214 360501rdV in r 实际切削速度 smn 9 6010 被切削层长度 lm87 刀具切出长度 2 走刀次数为 1 根据 切削用量简明手册 可知 有一下公式 机动时间 1jt min20 5 021 fnlj 2 绞 孔6 查 机械制造工艺设计手册 表 我们知道 切削深度 pam425 0 进给量 根据 实用机械工艺简明手册中 表 2 4 52 扩通孔f 取rf 8 0 4 rf 6 切削速度 参照 实用机械工艺简明手册中 表 2 4 53 取V smV 3 0 机床主轴转速 n in 485 1 36010rdV 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 18 实际切削速度 V smnd 31 061058 4 30 被切削层长度 lm87 刀具切入长度 1 ctgrctgk dD65 32102 2 刀具切出长度 2l0 走刀次数为 1 根据 切削用量简明手册 可知 有一下公式 机动时间 2jt min2975 056 0 28721 fnlljt 查 机械制造工艺设计手册 表 3 42 有 所以 mrXdvn 85 214 30 1 计算切削深度 paap 28 4 钻削扭矩的计算 查 机械制造工艺设计手册 表 3 36 有0MCmdxfy 31k 式中 25 6190 8mXy 所以 1 90 8325 6354Nm 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 19 5 计算轴向力 查 机械制造工艺设计手册 表 3 36 有 轴向力 fF XYCdK 式中 58610 FY 所以 28 5763 02NX 因零件材料为 HB 150 查 机械制造工艺设计手册 表 3 36 有0 60 61949mFHBK 所以 实际的切削扭矩和轴向力分别为 34 5032 591MNm 6 计算切削功率 因为 304 in5 1 rrs 查 机械制造工艺设计手册 表 3 36 有35 122 460nmPM 1 5kw 所以 机床功率足够 2 5 8 工序 8 钻攻右轴承盖表面 2 M8 螺纹孔 深 15 本工序为钻攻右轴承盖表面 2 M8 螺纹孔 根据实际工况 我们选择机床 Z3050 组 合钻床 刀具我们选择麻花钻 扩孔钻 铰刀 1 钻定位孔 查 机械制造工艺设计手册 表 我们知道 切削深度 pam5 进给量 根据 实用机械工艺简明手册中 表 2 4 39 取 f rmf 25 0 切削速度 参照 实用机械工艺简明手册中 表 2 4 41 取V sV4 机床主轴转速 取n in 78214 360501rdV in r 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 20 实际切削速度 V smnd 29 061054 30 被切削层长度 lm87 刀具切出长度 2 走刀次数为 1 根据 切削用量简明手册 可知 有一下公式 机动时间 1jt min20 5 021 fnlj 2 攻 M8 螺纹孔 查 机械制造工艺设计手册 表 我们知道 切削深度 pam425 0 进给量 根据 实用机械工艺简明手册中 表 2 4 52 扩通孔f 取rf 8 0 4 rf 6 切削速度 参照 实用机械工艺简明手册中 表 2 4 53 取V smV 3 0 机床主轴转速 n in 485 1 36010rdV 实际切削速度 sn 31 60410 被切削层长度 lm87 刀具切入长度 1 mctgrctgk dD65 3212 2 刀具切出长度 2l0 走刀次数为 1 根据 切削用量简明手册 可知 有一下公式 机动时间 2jt min2975 056 0 28721 fnlljt 查 机械制造工艺设计手册 表 3 42 有 所以 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 21 mrXdvn 85 2314 0 1 计算切削深度 paap 28 4 钻削扭矩的计算 查 机械制造工艺设计手册 表 3 36 有0MCmdxfy 31k 式中 25 6190 8mXy 所以 1 90 8325 6354Nm 5 计算轴向力 查 机械制造工艺设计手册 表 3 36 有 轴向力 fF XYCdK 式中 58610 FY 所以 28 5763 02NX 因零件材料为 HB 150 查 机械制造工艺设计手册 表 3 36 有0 60 61949mFHBK 所以 实际的切削扭矩和轴向力分别为 34 5032 591MNm 6 计算切削功率 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 22 因为 304 min5 1 rrs 查 机械制造工艺设计手册 表 3 36 有35 122 460nmPM 1 5kw 所以 机床功率足够 2 5 9 工序 9 粗铣 精铣右轴承座主体顶面 保证高度尺寸 239 到位 本工序为粗铣 精铣右轴承座主体顶面的工序 在这里 我们选择铣床 X5032 作为 铣削设备 加工刀具选择硬质合金端铣刀 面铣刀 齿数mdw40 14 Z 1 粗铣 铣削深度 pam5 2 每齿进给量 根据实际工况 我们通过 实用机械工艺简明手册中 取fZaf 25 0 铣削速度 参照 实用机械工艺简明手册中 表 取V smV 4 机床主轴转速 取n in 1940 3610rdV in 20r 实际铣削速度 sn 6210 进给量 fVmZaff 7 10 425 工作台每分进给量 m in2 sVf 即 70 2 in3 rr 根据实际工况 我们通过 实用机械工艺简明手册中 2 4 81 a ma240 被切削层长度 由毛坯尺寸可知l ml341 刀具切入长度 1 aD42 5 02 刀具切出长度 取2l 走刀次数为 1 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 23 机动时间 1jt min5 02 743121 mjfl 2 5 10 工序 10 粗 精镗右轴承座主体孔 至尺寸3 机床 卧式镗床 68T 刀具 硬质合金镗刀 镗刀材料 YT 切削深度 pa0 5 进给量 根据参考文献 3 表 2 4 66 刀杆伸出长度取 切削深度为 f m20Fa 因此确定进给量0 5m 1 fmr 切削速度 参照参考文献 3 表 2 4 9 取V3 18 9 inVs 机床主轴转速 n 取0190 812 in3 45rd 0 ir 实际切削速度 v 93 9 06dnms 工作台每分钟进给量 mf 150 inf 被切削层长度 l12 刀具切入长度 3 2 87pratgktg 刀具切出长度 取2l5ml42 行程次数 i1 机动时间 jt21 870 16injmlf 所以该工序总机动工时 0 23ijt 查参考文献 1 表 2 5 37 工步辅助时间为 1 86min 2 5 11 工序 11 粗 精镗右轴承座主体孔 至尺寸05 14 机床 卧式镗床 618T 刀具 硬质合金镗刀 镗刀材料 YT 切削深度 pa0 5m 进给量 根据参考文献 3 表 2 4 66 刀杆伸出长度取 切削深度为 f m20Fa 因此确定进给量0 5m 1 fr 切削速度 参照参考文献 3 表 2 4 9 取V3 18 9 inVs 机床主轴转速 n 取0190 812 min3 45rd 0 ir 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 24 实际切削速度 v3 145903 9 06dnms 工作台每分钟进给量 mf 1 inf 被切削层长度 l2 刀具切入长度 1 0 5 3 2 87pratgktg 刀具切出长度 取2l5ml42 行程次数 i 机动时间 1jt12 870 16injmlf 所以该工序总机动工时 0 23ijt 查参考文献 1 表 2 5 37 工步辅助时间为 1 86min 2 5 12 工序 12 钻 攻右轴承座主体 2 M16 螺纹孔 本工序为钻攻右轴承盖表面 2 M8 螺纹孔 根据实际工况 我们选择机床 Z3050 组合钻 床 刀具我们选择麻花钻 扩孔钻 铰刀 1 钻定位孔 查 机械制造工艺设计手册 表 我们知道 切削深度 pam5 进给量 根据 实用机械工艺简明手册中 表 2 4 39 取 f rmf 25 0 切削速度 参照 实用机械工艺简明手册中 表 2 4 41 取V sV4 机床主轴转速 取n in 78214 360501rdV in r 实际切削速度 smn 9 6010 被切削层长度 lm87 刀具切出长度 2 走刀次数为 1 根据 切削用量简明手册 可知 有一下公式 机动时间 1jt min20 5 021 fnlj 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 25 2 攻 M16 螺纹孔 查 机械制造工艺设计手册 表 我们知道 切削深度 pam425 0 进给量 根据 实用机械工艺简明手册中 表 2 4 52 扩通孔f 取rf 8 0 4 rf 6 切削速度 参照 实用机械工艺简明手册中 表 2 4 53 取V smV 3 0 机床主轴转速 n in 485 1 36010rdV 实际切削速度 sn 31 60410 被切削层长度 lm87 刀具切入长度 1 mctgrctgk dD65 3212 2 刀具切出长度 2l0 走刀次数为 1 根据 切削用量简明手册 可知 有一下公式 机动时间 2jt min2975 056 0 28721 fnlljt 查 机械制造工艺设计手册 表 3 42 有 所以 mrXdvn 85 214 30 1 计算切削深度 paap 28 4 钻削扭矩的计算 查 机械制造工艺设计手册 表 3 36 有0MCmdxfy 31k 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 26 式中 25 63190 8mCXy 所以 1 90 8325 6354Nm 5 计算轴向力 查 机械制造工艺设计手册 表 3 36 有 轴向力 fF XYCdK 式中 58610 FY 所以 28 5763 02NX 因零件材料为 HB 150 查 机械制造工艺设计手册 表 3 36 有0 60 61949mFHBK 所以 实际的切削扭矩和轴向力分别为 34 5032 591MNm 6 计算切削功率 因为 304 in5 1 rrs 查 机械制造工艺设计手册 表 3 36 有35 122 460nmPM 1 5kw 所以 机床功率足够 2 5 13 工序 13 钻攻右轴承座主体表面 2 M8 螺纹孔 深 15 机床 Z535 立式钻床 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 27 刀具 7 直柄短麻花钻 确定钻削用量 确定进给量 根据参考文献 2 表 28 10 可查出 查 Z535f 0 47 5 fmr 表 立式钻床说明书 取 0 43 fmr 根据参考文献 2 表 28 8 钻头强度所允许是进给量 由于机床进给机 1 f 构允许的轴向力 由机床说明书查出 根据参考文献 2 表 28 9 允许max1569FN 的进给量 8 fr 由于所选进给量 远小于 及 故所选 可用 f f f 确定切削速度 轴向力 F 转矩 T 及切削功率 根据参考文献 2 表 28 15 v mP 由插入法得 17 inm 表 4732N 表 5 69TNM 表 1 5mPkW表 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同 故应对所的结论进行修正 根据参考文献 2 由表 28 3 故0 8v 75lv 17 in0 871 2 in v 表 0 74 3 i 5n rdm 表 查 Z535 机床说明书 取 实际切削速度为1 inr 02 1 26 min10nv 由参考文献 2 表 28 5 故0MFTk 473 651 FN 5 94 8Tm 校验机床功率 切削功率 为mP MPnk表 1 2 5 26 1 05WkW 机床有效功率 4 0 83E mkkP 故选择的钻削用量可用 即 02 5dm fr 175 inr 1 2 minv 相应地 16FN4 8T 0mPkW 切削工时 被切削层长度 l32 刀具切入长度 1 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 28 120 5 1 16 92rDlctgkctgm 刀具切出长度 取lm42l32 走刀次数为 1 机动时间 2jt36 90 5in17jLnf 查参考文献 1 表 2 5 41 工步辅助时间为 1 58min 2 6 本章小结 本章节主要从零件的结构和外型入手分析 从而得出设计毛坯的依据 再查阅有关 资料 设计出零件加工的毛坯 在工艺规程的制定上 将两种方案进行比较 选取一个 最佳方案来 在计算每一步的切削用量时 先选用刀具和机床 再查阅资料找出进给量 由它算出机床所需的转速 翻阅机床手册选一个最接近它的一值 算切削速度 机动时 间等 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 29 第三章 专用夹具设计 为了提高劳动生产率 保证加工质量 降低劳动强度 在加工此轴承座零件时 需 要设计专用夹具 根据任务要求中的设计内容 需要设计镗孔夹具 铣面夹具各一套 3 1 镗孔夹具设计 3 1 1 问题的提出 本夹具是用来镗此轴承座中间 的孔 零件图中此孔与 的孔中心距05 14 05 73 有公差要求 此工序为粗镗 半精镗加工 因此本工序加工时要考虑如何提高劳动生产率 降 低劳动强度 重点是保证加工精度的问题 3 1 2 夹具的设计 1 定位基准的选择 由零件图可知 和 分别在同一轴线上 由于在镗孔之前上平面已经05 14 73 进行了铣削加工 所以选择上下两个侧面作为定位基准面 并且以已经 2 16 孔作为定 位基准来对工件进行定位 限制工件的自由度 这样工件就别限制了自由度 从而达到 了定位的目的 2 定位误差的分析 工件的工序基准为四边四个侧面定位 本夹具是用来在卧式镗床上加工 所以工件上 孔与夹具上的移动压板保持固定接触 此时可求出孔心在接触点与压板中心连线方向上 的最大变动量为孔径公差多一半 工件的定位基准为孔心 工序尺寸方向与固定接触点 和销中心连线方向相同 则其定位误差为 Td Dmax Dmin 本工序采用两个移动压板 一个 V 型块定位 工件始终靠近定位轴的一面 而定位 轴的偏角会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力 因此 工件不在在定位 轴正上方 进而使加工位置有一定转角误差 但是 由于加工是自由公差 故应当能满 足定位要求 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 30 取 中等级 即 尺寸偏差为m3 08 由 16 机床夹具设计手册 可得 1 定位误差 两个垂直平面定位 当 时 侧面定位支承钉离底平面距离 9 为 侧面高度为 且满足 则 hH2h mtgWD068 2 2 夹紧误差 由式 2 11 有 cos minaxyj 其中接触变形位移值 式 2 16 SNcHBKRkmnZaZy 014 8 9 1 yj 02 cos 磨损造成的加工误差 通常不超过Mj 05 夹具相对刀具位置误差 取ADm1 误差总和 wj 30586 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 切削力及夹紧力的计算 由于两种大小的孔切削力各不相同 因此选择最大孔的切削力为标准 镗刀材料 硬质合金镗刀 XYG3 刀具的几何参数 60 K 1 0 s 12 由参考 实用机械工艺简明手册中 查表 可得 3 圆周切削分力公式 式 3 1 PpCKfaF75 09 式中 map2 rf 式 3 2 rpsopkKK 查表 得 取 3 nmHB 150 175 4 0n 由表 可得参数 94 pk opK 1sp 0 rpK 即 4 26NFC 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 31 同理 径向切削分力公式 式 3 3 PpPKfaF75 09 42 式中参数 7 0 pkK 1op s 0 1 rp 即 5 493NFP 轴向切削分力公式 式 3 4 Ppf KfaF4 03 式中参数 1 pkK o 1 sp 0 rp 即 62 73NFf 根据工件受力切削力 夹紧力的作用情况 找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间 状态 按静力平衡原理计算出理论夹紧力 最后为保证夹紧可靠 再乘以安全系数作为 实际所需夹紧力的数值 即 式 3 5 FKj 安全系数 K 可按下式计算 式 3 6 6543210 式中 为各种因素的安全系数 见 简明机床夹具设计手册 表 6 13 可得 23 73 10 12 0 CK 212P 6 5 f 所以 由式 3 5 有 104NFKCj 5 2Pj 69fj 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 32 4 镗套与衬套的设计 根据工艺要求此镗孔夹具为镗孔的 和 60 孔 所以本次采用的镗套为05 14 160 90 镗套用衬套选用 90 80 选用镗套如图所示 图 4 2 镗套 其结构参数如下表 表 4 1 镗套基本结构参数 D d H 公称 尺寸 允差 12Dh1Cm1r 60 45 75 0 012 0 027 90 85 18 2 5 40 40 3 衬套选用镗套用衬套其结构如图所示 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 33 图 4 3 衬套 其机构参数如下表 表 4 2 镗套用衬套结构参数 d D 公称尺寸 允差 H 公称尺寸 允差 C 1 75 0 022 0 45 85 0 039 0 020 3 1 5 夹紧元件及动力装置的确定 根据设计要求保证夹具一定的先进性且夹紧力并不是很大 所以采取螺旋夹紧装置 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 34 工件在夹具体上安装后 通过推动移动压板将工件夹紧 整个压紧装置大致图如下 图 4 4 右轴承座镗孔夹具夹紧装置 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 35 6 夹具设计及操作的简要说明 镗孔的夹具 装卸工件时 通过定位轴将工件的工艺孔放入两个定位销中 保证工 件的定位 然后将移动压板转移到工件上方 通过压板 将工件夹紧 然后镗杆引导可 以对工件进行加工 加工完成后仍然通过将工件取走 图 4 5 镗孔夹具装配图 3 3 铣面夹具设计 3 3 1 问题的提出 本夹具主要用来铣右轴承盖 200X116 顶面的夹具 因为位置精度有一定的要求 需 要注意表面粗糙度要求 故再本道工序加工时主要应考虑如何提高劳动生产率 降低劳 动强度 大连工业大学艺术与信息工程学院 2015 届本科生毕业设计 论文 36 3 2 2 夹具的设计 1 定位基准的选择 由零件图可知 在铣削右轴承盖的底面的时候 顶面已经进行了精铣加工 所以选择 上下两个侧面作为定位基准面 并以右轴承盖的两个下部侧面作为定位基准来对工件进 行定位 限制工件的自由度 这样工件就别限制了自由度 从而达到了定位的目的 2 定位误差的分析 工件的工序基准为四边四个侧面定位 本夹具是用来在卧式镗床上加工 所以工件上 孔与夹具上的移动压板保持固定接触 此时可求出孔心在接触点与压板中心连线方向上 的最大变动量为孔径公差多一半 工件的定位基准为孔心 工序尺寸方向与固定接触点 和销中心连线方向相同 则其定位误差为 Td Dmax Dmin 本工序采用两个移动压板 两个圆柱销定位 工件始终靠近定位轴的一面 而定位 轴的偏角会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力 因此 工件不在在定位 轴正上方 进而使加工位置有一定转角误差 但是 由于加工是自由公差 故应当能满 足定位要