机床夹具工艺设计说明书正.doc

目录 1 序言 2 1 1 课题背景及发展趋势 2 1 2 夹具的基本结构及夹具设计的内容 2 2 万向节滑动叉工艺规程设计 4 2 1 零件的分析 4 2 1 1 万向节滑动叉的用途 4 2 1 2 零件的工艺分析 4 2 2 工艺规程的设计 5 2 2 1 确定毛坯的制造形式 5 2 2 2 基面的选择 5 2 2 3 确定工艺路线 5 2 2 4 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 8 2 2 5 确定切削用量及基本工时 11 3 专用夹具设计 26 3 1 夹具分析 26 3 2 夹具设计 27 3 2 1 定位基准的选择 27 3 2 2 切削力及夹紧力的计算 27 3 2 3 定位误差分析 28 3 2 4 夹具设计及操作的简明说明 29 4 结束语 30 参考文献 32 序言 机械加工工艺及夹具课程设计是对所学专业知识的一次巩固 是在进行社会实践之 前对所学各课程 尤其是 机械制造工艺学 课程的一次深入的综合性的总复习 也是 理论联系实际的训练 机床夹具已成为机械加工中的重要装备 机床夹具的设计和使用是促进生产发展的 重要工艺措施之一 随着我国机械工业生产的不断发展 机床夹具的改进和创造已成为广 大机械工人和技术人员在技术革新中的一项重要任务 1 1 课题背景及发展趋势 材料 结构 工艺是产品设计的物质技术基础 一方面 技术制约着设计 另一方 面 技术也推动着设计 从设计美学的观点看 技术不仅仅是物质基础还具有其本身的 功能 作用 只要善于应用材料的特性 予以相应的结构形式和适当的加工工艺 就 能够创造出实用 美观 经济的产品 即在产品中发挥技术潜在的 功能 技术是产品形态发展的先导 新材料 新工艺的出现 必然给产品带来新的结构 新的形态和新的造型风格 材料 加工工艺 结构 产品形象有机地联系在一起的 某 个环节的变革 便会引起整个机体的变化 工业的迅速发展 对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求 使多品种 对中 小批生产作为机械生产的主流 为了适应机械生产的这种发展趋势 必然对机床夹具提 出更高的要求 1 2 夹具的基本结构及夹具设计的内容 按在夹具中的作用 地位结构特点 组成夹具的元件可以划分为以下几类 1 定位元件及定位装置 2 夹紧元件及定位装置 或者称夹紧机构 3 夹具体 4 对刀 引导元件及装置 包括刀具导向元件 对刀装置及靠模装置等 5 动力装置 6 分度 对定装置 7 其它的元件及装置 包括夹具各部分相互连接用的以及夹具与机床相连接用的紧 固螺钉 销钉 键和各种手柄等 每个夹具不一定所有的各类元件都具备 如手动夹具就没有动力装置 一般的车床夹 具不一定有刀具导向元件及分度装置 同样 按照加工等方面的要求 有些夹具上还需要 设有其它装置及机构 例如在有的自动化夹具中必须有上下料装置 专用夹具的设计主要是对以下几项内容进行设计 1 定位装置的设计 2 夹 紧装置的设计 3 对刀 引导装置的设计 4 夹具体的设计 5 其他元件及装 置的设计 2 万向节滑动叉工艺规程设计 2 1 零件的分析 2 1 1 万向节滑动叉的用途 题目所给的零件是万向节滑动叉 主要作用 一是传递扭矩 二是由本零件可以调 整传动轴的长短及其位置 零件的两个叉部有两个 的孔 用以安装滚针轴承m39027 1 并与十字轴相连 起万向联轴节的作用 零件 外圆内与 花键孔 传动轴端6539 部的花键轴相配合 用于传递动力 2 1 2 零件的工艺分析 万向节滑动叉 共有两组加工表面 它们之间有一定的位置精度要求 现分述如 下 1 以 孔为中心的加工表面 这一组表面包括 两个 的孔及其m39 m39027 1 倒角 尺寸以 与两个孔 相垂直的平面 还有在平面上的四个 M8 螺807 m39027 1 孔 其中 主要加工表面为 的两个孔 0 2 以 花键孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括 十六50 5039 矩形花键孔 55mm 阶梯孔 以及 62mm 的外圆表面和 M60 1mm 的外螺纹表面 这两组加工表面之间有一定的位置精度要求 主要是 1 花键孔与 二孔中心连线的垂直度公差为 100 0 2 m5039 m39027 1 2 二孔外端面对 孔垂直度公差为 0 1mm 3 花键槽宽中心线与 中心线偏转角度公差为 5039 39 2 由以上分析可知 对于这两组加工表面而言 可以先加工其中一组表面 然后借助 于专用夹具加工另一组表面 并且保证它们之间的位置精度要求 2 2 工艺规程的设计 2 2 1 确定毛坯的制造形式 零件的材料为 45 钢 由于该零件在工作过程中经常承受交变载荷和冲击性载荷 因 此使用锻件 保证工作可靠 由于年产量为 10000 件 结合生产实际 取备品率和废品率 分别为 10 和 2 则该零件生产量为 N 10000 1 10 1 2 11200 达到了大批生产 的水平 而且零件的轮廓尺寸不大 故可以采用模锻成形 这对提高生产率 保证加工 质量也是有利的 2 2 2 基面的选择 1 粗基准的选择 对于一般的轴类零件而言 以外圆作为粗基准是完全合理的 但对本零件来说 如果以 65mm 外圆表面做基准 则可能造成这一组内外圆柱表面与零 件的叉部外形不对称 按照有关粗基准的选择原则 选取叉部两个 孔的不加m39027 1 工外轮廓表面作为粗基准 利用一对 短 V 型块支承这两个的外轮廓做主要定m39027 1 位面 以消除 四个自由度 再用一对自动定心的窄口卡爪夹持在 65mm 的外yx 圆柱面上 用以消除 两个自由度 达到完全定位 z 2 精基准的选择 主要考虑到基准重合的问题 当设计基准与工序基准不重合 时 应该进行尺寸换算 2 2 3 确定工艺路线 表 2 1 工艺路线方案一 工序 1 车外圆 62mm 60mm 车螺纹 M60 1mm 工序 2 两次钻孔并扩钻花键底孔 42mm 锪沉 头孔 55mm 工序 3 倒角 305 工序 4 钻 Rc1 8 底孔 工序 5 拉花键孔 工序 6 粗铣 39mm 二孔端面 工序 7 精铣 39mm 二孔端面 工序 8 钻扩铣两个 39mm 孔至图样尺寸并锪倒 角 452 工序 9 钻 M8mm 底孔 6 8mm 倒角 120 工序 10 攻螺纹 mm Rc1 88M 工序 11 冲箭头 表 2 2 工艺路线方案二 工序 1 粗铣 39mm 二孔端面 工序 2 精铣 39mm 二孔端面 工序 3 钻 39mm 二孔 工序 4 镗 39mm 二孔 工序 5 精镗 39mm 二孔 倒角 452 工序 6 车外圆 62mm 60mm 车螺纹 M60 1mm 工序 7 钻镗孔 43mm 并锪沉头孔 m 工序 8 倒角 305 工序 9 钻 底 孔8 1cR 工序 10 拉花键孔 工序 11 钻 底孔 倒角Mm 6 120 工序 12 攻螺纹 8 c 工序 13 冲箭头 工序 14 终检 工艺路线的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于 方案一是先加工以花键孔为中心的一组表面然后以 此为基面加工 二孔 而方案二与其相反 先加工 孔 然后再以此二孔为基m39 m39 准加工花键孔及其外表面 仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段后 发现 仍有问题 主要表现在 两个孔及其端面加工要求上 照顾原有加工路线中装夹较m39 方便的特点和修正由于基准不重合造成的加工误差 最后确定的加工路线如下 表 2 3 工艺路线方案三 工序 1 车端面及外圆 并车螺纹 M60m62 0 1mm 以两个叉耳外轮廓及 外圆为粗基准 5 选用 CA6140 卧式车床和专用夹具 工序 2 钻 扩花键底孔 并锪沉头孔 43m5 以 外圆为基准 选用 C365L 转塔机床 62 工序 3 内花键孔 倒角 选用 CA6140 车床和专用 05 夹具 工序 4 钻锥螺纹 Rc1 8 底孔 选用 Z525 立式钻床及专 用钻模 工序 5 拉花键孔 工序 6 粗铣 二孔端面 以花键孔定位 选用 X62m39 卧式铣床加工 工序 7 钻 扩 二孔及倒角 以花键孔及端面定位 选用 Z535 立式钻床加工 工序 8 粗 精镗 二孔 选用 T740 型卧式金刚躺39 床及专用夹具加工 以花键内孔及端面定位 工序 9 磨 二孔端面 保证尺寸 mm 以m39 07 18 孔及花键孔定位 选用 M7130 平面磨床及专用 夹具 工序 10 钻叉部四个 螺纹底孔并倒角 选用 Z525M8 立式钻床及专用刀具 以花键孔及 孔定位 m39 工序 11 攻螺纹 及 4 1cR 工序 12 冲箭头 工序 13 终检 2 2 4 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 万向节滑动叉的材料是 45 钢 硬度 207 241HB 毛坯质量约为 5 3kg 生产类型为大 批生产 采用在锻锤上合模模锻毛坯 根据参考文献 2 表 12 11 选取起模斜度为 7 表 12 12 选取各处圆角 详细数值见毛坯图 根据上述原始资料及加工工艺 分别确定各加工表面的机械加工余量 工序尺寸及 毛坯尺寸如下 1 外圆表面 m1602 M及 Rz 20 考虑其加工长度为 90mm 预期连接的非外圆加工表面直径为 为简化模锻m65 毛坯的外形 现直接取其外圆表面直径为 表面为自由尺寸公差 表面粗65 2 糙度值为 只要求粗加工 此时直径余量 2Z 3mm 已能满足加工要求 mRz 20 2 外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差 M60 1mm 端面 经计算 锻件质量 mf 约为 3 4kg 锻件质量与锻件外轮廓包容体质量 mN 相同 则 S mf mN 1 由参考文献 1 表 2 10 得锻件形状复杂系数为 45 号钢含碳 0 45 由1S 参考文献 1 表 2 11 得锻件材质复杂系数取 锻件轮廓尺寸为 120 180mm 由参考文献1M 1 表 2 12 得长度方向公差值及其极限偏差为 由参考文献 1 表 2 15 水平方向单7 8052 边加工余量为 2 0 2 5mm 取为 2 5mm 3 两内孔 mm 叉部 027 19 毛坯为实心 不冲孔 两内孔精度要求介于 IT7 IT8 之间 由参考文献 8 表 2 3 9 及表 2 3 12 可确定工序尺寸及加工余量为 钻孔 m25 钻孔 2Z 12mm 37 扩孔 2Z 1 7mm 8 粗镗 mZ2 09 3 精镗 mm 2Z 0 1mm 027 1 4 花键孔 m54356048 16 0039 要求花键孔外径定心 故采用拉削加工 内孔尺寸为 mm 根据参考文献 8 表 2 3 8 确定孔的加工余量分配 16 04 钻孔 m25 钻孔 41 扩孔 m43 拉花键孔 花键孔要求外径定心 拉削时m5435016048 16 039 的加工余量 2Z 7mm 即 Z 3 5mm 5 mm 二孔外端面的加工余量 计算长度为 mm 027 139 07 1 经计算 锻件质量 mf 约为 1 9kg 锻件外轮廓包容体质量 mN约为 5 7kg 则 S mf mN 1 3 由参考文献 1 表 2 10 得锻件形状复杂系数为 但由于锻件冲孔深度2S 较大 故提高一级为 45 号钢含碳 0 45 由参考文献 1 表 2 11 得锻件材质复杂系数3S 取 锻件轮廓尺寸为 30 80mm 由参考文献 1 表 2 12 得加工方向公差值及其极限偏差1M 为 mm 由参考文献 1 表 2 15 厚度方向单边加工余量为 1 7 2 2mm 取为7 302 2 2mm 由参考文献 2 表 5 11 取磨削余量单边为 0 2mm 磨削公差即零件公差为 0 07mm 铣削的公称余量 单边 为 Z 2 0 0 2 mm 1 8mm 由参考文献 2 表 5 13 取本工序的加工精度为 IT12 级 因此可知本工序的铣削加工尺寸偏差为 0 35mm 入体 方向 由于毛坯及以后各道工序的加工都有加工误差 因此所规定的加工余量其实只是名 义上的加工余量 实际上加工余量有最大最小之分 由于本设计规定的零件为大批生产 应该采用调整法加工 因此在计算最大 最小 加工余量时 应按调整法加工方式予以确定 极限尺寸的计算 毛坯名义尺寸 m4 12 218 毛坯最大尺寸 534 毛坯最小尺寸 70 粗铣后的最大尺寸 4 182 18 粗铣后的最小尺寸 118 4 0 35 mm 118 05mm 磨后尺寸与零件图尺寸相同 即 m07 最后将上述计算的工序间尺寸及公差整理成表 2 4 如下所示 表 2 4 加工余量计算表 2 2 5 确定切削用量及基本工时 1 工序 1 车削端面 外圆及螺纹 本工序采用计算法确定切削用量 1 加工条件 工件材料 45 钢正火 模锻 GPaRm60 加工要求 粗车 端面及 外圆 表面粗糙度值 Rz 为60 m2 200 车螺纹 M60 m 1 机床 CA6140 卧式车床 加工尺寸及工序 公差 锻件毛坯 二端面 39 零件尺寸 07 18 粗铣二端面 磨二端 面 最大 125 118 4加工前 尺寸 最小 121 118 05 最大 125 118 4 118加工后 尺寸 最小 121 118 05 117 93 最 大 3 0 2加工余量 单边 2 最 小 1 21 0 085 加工公差 单边 1 3 0 7 0 3 2 0 07 2 vyxpmucKfaTC min 97 081 4 804 15 03602431 uc 刀具 刀具材料为 P10 由参考文献 8 表 3 1 1 选刀杆尺寸为 主偏m2516 角 削角 后角 刀尖圆弧半径 90r 150 120 5 0r R 螺纹车刀 刀片材料为 W18Cr4V 6 2 计算切削用量 1 粗车 M60 端面m1 确定端面最大加工余量 已知毛坯长度方向的加工余量为 mm 考虑到 的7 18052 7 模锻起模斜度 则毛坯长度方向的最大加工余量 mm 但实际上 4zmax 由于以后还要钻花键底孔 因此端面不必全部加工 而可留出一个 心部 待以后m4 加工钻孔时去掉 故此时实际端面的最大的加工余量可 计算 分两次加工 8 5zmax 背吃刀量 3mm 由参考文献 2 表 5 17 查得长度加工公差为 IT12 级 取 0 46mm 入pa 体方向 确定进给量 根据参考文献 5 表 3 32 知 当刀杆尺寸为 m2516 工件直径为 60mm 时 进给量为m3ap 05 0 7mm rf 由参考文献 8 表 4 2 9 取 0 5mm r 计算切削速度 由参考文献 2 表 14 1 14 2 可得 切削速度的计算公式为 式中 242 0 15 修正系数 vCv bvkrsvm 4 97k8 1k8 0bvkrsv 108 6m min 确定机床主轴转速 机床主轴转速为 r min532r i6 108d10w csun 根据参考文献 8 表 4 2 8 与 532r min 相近的机床转速为 480r min 及 560r min 现选 min 16i 97 081 415 0 16243 0vxpvKfaTCumc ml5 124065 68r min5r i610d1w csun 560r min 如果选取 480r min 则速度损失较大 所以实际切削速度wn r in3 1 实cu 计算切削工时 参考参考文献 8 表 6 2 1 取 切端面时 2 3mm 取为 2mm 有台阶 0 1l 2l0 sl 2 粗车 外圆 同时校验机床功率及进给机构强度m6 背吃刀量 单边余量 Z 1 5mm 可一次切除 故 1 5mm ap 进给量 参考文献 5 表 3 32 得进给量为 0 5 0 7 选用 rf 5 0 计算切削速度 将上述有关数据代入切削速度计算公式 得 机床主轴转速 由上述计算可知主轴转速为 按参考文献 8 表 4 2 8 选取 n 560r min 所以实际切削速度 in 12i 10mvc 实 校验机床功率 主切削力 FKcpFCCCvfzyxa 查参考文献 2 表 14 3 14 5 可知 15 0 7 0 1 2795 zyxFCCCC min136 in5 061t21 fnllws 89 0 4 650 7 krnFmpkrmRFKC 所以 N 1289 4125 01435 07 切削时消耗功率为 KWvcCcP056 16 1044 由参考文献 8 表 4 2 7 可知 机床主电动机功率为 7 8KW 当主轴转速为 560r min 时 主轴传递的最大功率为 5 3KW 所以机床功率足够 校验机床进给强度 已知主切削力 1012 5N 由参考文献 2 表 14 3 14 4 可FC 得 径向切削力为 aKcpPPPvfzyx krmpFP 3 06 9 0 14 zFP 5 897 5 6 3 1 krnmpkrmRFKC 所以 NP 0 125 0 1943 09 而轴向切削力为 at FKctFttttvfzyx krmp f 4 05 0 1 28f Cfff 1 7 923 6 5 krnFmpRk 轴向切削力 N480 01 0284 2f 取机床导轨与床鞍之间的摩擦因数 0 1 则切削力在纵向进给方向对进给机构的 作用力为 fFPC 60 195 02 48 而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力为 3530N 故可正常工作 计算切削工时 由参考文献 8 表 6 2 1 可得 min 591i 8 04 15 0 16243 0vxpvKfaTCumc min36 0564921t fnlwm3 车 60mm 外圆柱面 43n659 5 0r 3 6 9 8 3 1a rrdvn Rfcsc ap 为 则 切 削 速 度刀 尖 圆 弧 半 径 表 面 粗 糙 度 为取 进 给 量表及 参 考 文 献表由 参 考 文 献 按参考文献 8 表 4 2 8 取 i mi 9mrncw实则 此 时 切削工时 in053 421t flm 4 车螺纹 M60 1mm 由于螺距 P 1mm 且为单头螺纹 所以工件转一转 刀具应走过一个螺距即进给量 rfw 1 计算切削速度 取刀具寿命 T 60min 采用高速钢螺纹车刀 规定粗车螺纹式 走到次数 i 4 精车螺纹时 走到次数 则m7 0av mav08 2 i 式中 查参考文献 7 表 21 23 24 2 1 1 2 1 4 及表 2 1 6 得 krmpvpxvckTCu m 0 11 0 70 0 3 螺距 p 1 1 11 0 75 8 1vvxvmpkkr 所以粗车螺纹时的切削速度为 m min 21 57m min75 0117 0683 0 粗cu 精车螺纹时的切削速度为 m min 36 8m min 8 3 071 0细c 确定主轴转速 粗车螺纹时主要转速 r min 114 4r min 65 211 Duncs粗 按参考文献 8 表 4 2 8 取 min 1rw 实际切削速度 23 56r min实 粗cn 粗车螺纹时的主轴转速 195r minr min608 3102 Duncs精 按参考文献 8 表 4 2 8 r min2w 实际切削速度 m min7 3实 精cn 计算切削加工工时 查参考文献 8 表 6 2 14 取切入长度2 1 1 pl 粗车螺纹工时ml21 ml2 5 2取 为 min64 012531 ifnltw 精车螺纹工时 in2 0i125321 ifnltwm 所以车削螺纹的总工时为 min84 021 mtt 2 工序 2 钻扩花键底孔 及锪沉头孔43 5 本工序选用转塔车床 C365L 1 钻孔中 m5 由参考文献 5 表 3 38 选择 I 组为 由参考文献 8 表 4 2 3 取41 0 39 0 41mm r wf 由参考文献 5 表 3 39 得 min 25 1uc i i 25 10rrdunwcs 查参考文献 8 表 4 2 2 选取 in 136nw 所以实际切削速度 min 68 10i 025duc 实 切削工时 in3mi41 36821 wmfnlt 式中查参考文献 4 附表 22 得 取2 1 8cot 25 l 5 98 mllml 152 4 821 2 钻孔 由参考文献 5 表 3 44 得 利用钻头进行扩孔时 其进给量与切削速度与钻同样尺 寸的实心孔时的进给量与切削速度之关系是 钻ff 8 1 2 钻uc3 式中 加工实心孔时的进给量与切削速度 钻f钻u 查参考文献 5 表 3 39 知 r m7 0 6 钻f in251钻u 并令 按参考文献 8 表 4 2 3 取r 76 02 1w 钻ff rmf 76 0 r in7 4 0 钻uc i 9 511Dns 按参考文献 8 表 4 2 2 选取 min 58rw 所以实际切削速度为 in47 104 实cu 由参考文献 8 表 6 2 5 知 取8 6 521 8cot 2 dl 则切削工时为 mllml 152 621 3 57minmin5976 01 t 3 扩花键底孔 43 由参考文献 5 表 3 44 知扩孔钻孔 孔时的进给量43 并由参考文献 8 表 4 2 3 根据机床规格选rmf 68 1 2 2 7 0 6 rm 8 1 由参考文献 5 表 3 49 知 扩孔 钻扩孔时的切削速度为 钻uc4 0 其中 为用钻头钻同样尺寸实心孔的切削速度 故钻u m in7 i25 1940 cu3 7rrns 查参考文献 8 表 4 2 2 选取为 in 58w 则切削工时为mll5 1321 min61 i8 1532 mt 4 锪圆柱式 查参考文献 5 表 3 44 知 锪沉头孔时进给量及切削速度约为钻孔时的 故3 1 2rmrf 2 0 6 31 钻 查参考文献 8 表 4 2 3 选取 w20 in3 8 i531钻uc 4 rrDns 查参考文献 8 表 4 2 2 取 所以实际切削速度min 4rw min 29 8i 105uc实 由于 则切削工时为ll8 02ml1 in08 1i2 421 wmfnlt 本工步中 加工 沉头孔的测量长度由于工艺基准与设计基准不重合 故需要5 进行尺寸换算 加工完毕后应保证尺寸 45mm 尺寸链如下图 1 所示 尺寸 45mm 为封闭环 给定尺寸 185mm 及 45mm 由于基准 不重合 加工时应保证尺寸 A 图 1 尺寸链 m4058A 因封闭环公差等于各组成环公差之和 即 140 85 4 T 现由于尺寸链比较简单 故分配公差采用等公差法 尺寸 45mm 按自有尺寸取公差 等级 IT16 其公差 并 令m6 145 Tm 14085 T 3 43mm 内孔 工 序 3倒 角 30 本工序采用卧式车床 CA6140 由于最后的切削宽度很大 故按成型车削确定进给量 按参考文献 6 表 7 1 知进给量为 0 04 0 09 取 rmfv 08 当采用高速车刀时 切削速度为 in16c 则 i 84310rDnvcs 查参考文献 8 表 4 2 8 选取mi 125rw为则 此 时 的 实 际 切 削 速 度 min 875 16in 10mwcv 实 由于 则 切 削 工 时 为 3 51ll in865 0 1253wt fnlm 4 工序 4 钻锥螺纹 Rc1 8 底孔 8 8mm 根据参考文献 5 表 3 38 与参考文献 8 表 4 2 15 选取in 25 10 vrmfdw 所以钻床主轴转速 min 9048 2510rDnvcs 按参考文献 8 表 4 2 16 选取 min 680rw 实际切削速度 min 8 1i 10 Dnvc 实 由于 则 切 削 工 时 为 3 4 12lmll in24 0 168321t fnlw 5 拉 花 键 孔工 序 5 本工序采用卧式拉床 L6120 查参考文献 3 表 4 34 4 35 得 拉花键孔氏花键拉刀的单面齿升量为 0 06mm 拉 削速度 smvc 06 切削工时 zkltfvcbm10 式中 单面余量 3 5mm Zb 拉削表面长度 140mm l 考虑校准部分的长度系数 取 1 2 考虑机床返回行程系数 取 1 4 k 拉削速度 m min vc 拉刀单面齿升量 fz 拉刀同时工作齿数 z p1 由于拉刀齿距 ml184035 1 2 51 p 所以 拉刀同时工作齿数 z 8640 则 min37 0i96 0314125 t 6 m 2 8396二 孔 端 面 保 证 尺 寸 粗 铣工 序 本工序采用卧式铣床 X62 由参考文献 5 表 3 37 知铣削每齿进给量为 0 04 0 06 取 06 zf 由参考文献 5 表 3 36 知切削速度为 20 35m s 27m s取 为 采用高速钢镶齿三面刃铣刀 则 主 轴 转 速齿 数 0 25 zdwin 3810rnmsv 现采用 X62 卧式铣床 根据参考文献 8 表 4 2 39 取故 实 际 切 削 速 度 为min 37 5rw min 5 26in 105 372ndwcv 实 当 时 工作台的每分钟进给量 应为i 5 37rw fmi 4i 5 3726 zfwm 查参考文献 8 表 4 2 40 有 故 直 接 选 用 该 值in 4m 由于是粗铣 故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件 利用作图法 可得出的行程为 则 切 削 工 时 为 1052l min2 1i47 51021t mfl 7 工序 7 钻 扩 mm 二孔及倒角39 本工序采用立式钻床 Z535 1 钻孔 m25 确定进给量 由参考文献 5 表 3 38 得 当钢的抗拉强度f 时 由于本零件在加工时 孔时属dMPaR 800m rmf 47 0 39 m25 于低刚度零件 故进给量应乘系数 0 75 则 根据参考文献 8 表 4 2 16 现取rmrmf 35 0 29 75 0 4 0 39 w 25 切削速度 根据参考文献 5 表 3 39 查得 in 18uc 所以 mi 29i 2510rrdunwcs 根据参考文献 8 表 4 2 15 中 取 故实际切削速度为in 9n in3 1510w 实cu 切削工时 则mllml 3 9 12 min635 0i 1591 wfnt 以上为钻一个孔时的切削时间 故本工序的切削工时为 in27 1in63 021mt 2 扩钻 孔37 利用 的钻头对 的孔进行扩钻 根据参考文献 5 表 3 44 的规定 扩m25 钻的切削用量可以根据钻孔的切削用量选取 则 0585 0 87 mm rm r75 068 1 8 1 钻ff 根据参考文献 8 表 4 2 16 选取 0 57mm r 切削速度为wf 6 4 m min钻uc 32 in12 主轴转速为 并按参考文献 8 表 4 2 15 取 68r min min 4 6 51rns wn 实际切削速度为 m i9 7 in106837dw 实cu 由于 则钻一个孔的切削工时为llml 5 192 in69 0i57 683921 wmfnlt 当扩钻两个孔时 切削工时为 min38 12in69 021 mt 3 扩钻 7 8 采用 专用扩孔钻 查参考文献 5 表 3 38 选取 III 组进给量为 0 3 0 35 取为 0 32 可知进给量 rmrmf 7 0 32 04 2 参考文献 8 表 4 2 16 取 f7 查参考文献 8 表 4 2 15 取机床主轴转速 其切削速度in 68rw m in26 8 实cu 于 切削工时为 ll3 19 0 49minmin72 06831921 nfltm 当加工两个孔时 4 02 t 4 倒角 双面 45 采用 锪钻 为缩短辅助时间 取倒角时的主轴转速与扩孔是相同 n 68r mi 手 90 动进给 8 精镗 39 半 精 镗工 序 8二 孔m0 271 本工序选用 T740 金刚镗床 1 半精镗孔至 38 9mm 选择 P20 镗刀 单边余量 Z 0 1mm 一次镗取全部余量 map1 0 查参考文献 5 表 3 34 取进给量 则速 度 为 确 定 金 刚 镗 床 的 切 削根 据 表 in 254 1 0 rmf vc mi 81639010crDnvs 由于 T740 金刚镗床进给量 主轴转速为无极调速 故以上进给量 切削速度 主 轴转速可以作为实际加工时使用的进给量 f nvwc 转 速切 削 速 度 实 由于 则 两 个 孔 的 加 工 工 时 为 4 3 192mllml min0 64i 186221t nwfl 2 精镗孔至 39 39 0 271 选择 P05 镗刀 由于 与半精镗孔共用一个镗杆 利用金刚镗床同时对工件进行精 镗 半精 精镗孔 故切削用量及工时均与精镗相同 实 min64 0in 10min 816 1 0 0 5 tvfacwwp rrm 9 39mm 二孔端面 保证尺寸 118 mm 磨工 序 9 7 选用 M3170 平面磨床 使用专用磨床夹具 1 选择砂轮 根据参考文献 8 表 3 2 1 3 2 10 选取砂轮型号为 WA046KV6P350 其含义为 砂轮磨料为白刚玉 WA 粒硬度为 46 硬度为中软 112740 级 K 陶瓷结合剂 V 6 号组织 平型砂轮 砂轮尺寸为 350 DBdm 2 切削用量的选择 砂轮转速 按参考文献 7 则 砂砂 smrvnc 27 5in 150 取得 轴向进给量 5 0 fadB 2 工件速度 min 1vw 径向进给量 dfr 05 3 计算基本工时 查参考文献 8 表 6 2 8 得 当加工 2 个表面时 加工工时为 102t rawbfvKLZ 式中 L 加工长度 73 m 68b加 工 宽 度 0 2Z单 边 加 工 余 量 K 系数 1 10 代入有关数据得 min28 7i015 2106873 t 10 工序 10 钻螺纹底孔 6 8mm 并倒角 120 4 本工序采用立式钻床 Z525 根据参考文献 5 表 3 38 第 II 组为 0 11 0 13 由参考文献 8 表 4 2 16 选取为 0 11mm r 根据参考文献 5 表 3 39 得 min 20vc 所以 i 95i 7 610rrDncs 根据参考文献 8 表 4 2 15 取 故 实 min 20 in 0vcw 由于 个 螺 纹 孔 切 削 工 时 为则 4 1 3 192mlll in0 96i4 196032t wfl 倒角仍取 手 动 进 给 in 960r 11 工序 11 攻螺纹 8 1c4RmM及 12 本工序采用立式钻床 Z525 攻螺纹 时 进给量 攻 Rc1 8 螺纹时 进给量 8 rPf 1 rmPf 94 02 分别为工件螺距 1P2 由于公制螺纹 与锥螺纹 外径相差无几 故切削量一律按加工 选取 mM8 cR 8M 故 in 6 0svc 所以 in 23rs 按参考文献 8 表 4 2 15 选取 则 实 min 4 9in 195vrcw 由于 孔 的 工 时 为攻 8 3 192Mmllml min1 03i4195234211t nwmfl 由于 孔 的 工 时 为攻 8 c 03 21Rlll in0 15i20 9415321t wmfl 最后 将以上各工序切削用量 工时定额的计算结果 连同其他加工数据 一并填 入机械加工工艺过程卡片及机械加工工序卡片中 另附 3 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 需要设计专用夹具 选取第 6 道工序 粗铣 39mm 两孔端面 进行铣床夹具的设计 本夹具将用于 X62 卧式铣床 为提高加工效率 刀具采取两把高速钢镶齿三面刃铣刀 对工件的两个端 面同时进行加工 3 1 夹具分析 本夹具主要用来粗铣 39mm 二孔端面 这两个端面对 39mm 孔及花键孔都有一定 的技术要求 但加工到本道工序时 39mm 孔尚未加工 而且这两个端面在工序 9 还要 进行磨削加工 因此 在本道工序加工时 主要应考虑如何提高劳动生产率 降低劳动 强度 3 2 夹具设计 3 2 1 定位基准的选择 39mm 二孔端面应对花键孔中心线有平行度及对称度要求 其设计基准为花键孔中 心线 为了使定位误差为零 应该选择以花键孔定位的自动定心夹具 但这种自动定心 夹具在结构上过于复杂 因此这里只选用以花键孔为主要定位基面 限制 5 个自由度 实现定位 为夹紧方便 同时不至于过定位 增加一个小平面限制 Z 方向移动自由度 从而 实现了工件的完全定位 为了提高加工效率 现决定用两把高速钢镶齿三面刃铣刀对两个 39mm 孔端面同 时进行加工 同时 为了缩短辅助时间 降低工人切削工作强度 决定采用气动夹紧 3 2 2 切削力及夹紧力的计算 刀具 高速钢镶齿三面刃铣刀 225mm z 20 则由参考文献 7 表 22 可得 切削 力为 wFqzeyNZpxdfC0a 式中 mmmCfeZFpF 40 72 8 1 3 650a 所 以 6 25 86 z0 zqdFFF N1456204 8310 6 872 当采用两把铣刀时 NF92实 水平分力 FH301 实 垂直分力 87 v实 在计算切削力时 必须考虑安全系数 K 由参考文献 3 表 5 21 4321k 断 续 切 削 系 数 刀 具 钝 化 系 数 加 工 性 质 系 数 基 本 安 全 系 数 1 54321 kk 则 NKFH6395201 5 参考文献 5 表 4 4 选用气缸 斜楔夹紧机构 楔角 其结构形式选用 IV 1 型 则扩力比 i 3 42 为克服水平切削力 实际夹紧力 应为NFHNKfF 21 所以 21fH 式中 及 为夹具定位面基面夹紧面上的摩擦因数 取 则1f2 0 251 fNFN7900 563 选用中 100mm 气缸 当压缩空气单位压力 P 0 5MPa 时 气缸推力为 3900N 由于 已知斜楔机构的扩力比 i 3 42 故由气缸产生的实际夹紧力为 NiFN13842 390 实 此时 已大于所需的 12790N 的夹紧力 故本夹具可安全工作 实NF 3 2 3 定位误差分析 1 定位元件尺寸及公差确定 本夹具的主要定位元件为一花键轴 该定位花键轴的 尺寸与公差规定为与本零件在工作时与其相配花键轴的尺寸与公差相同 即为 mH1058436 2 计算最大转角 零件图中的 mm 花键孔键槽宽中心线与 两孔中心039 5 027 139 线转角公差为 由于 孔中心线应与其外端面垂直 故要求 孔端面之垂线 39 m 应与 花键孔键槽宽中心线转角公差为 此项技术要求主要应由花键槽宽配合中50 2 的侧向间隙保证 13 0m65 048 bmax 因此而引起的零件最大转角 为 42 25 Rtnbax 所以 258 0 即最大侧隙能满足零件的精度要求 3 计算 二孔外端面铣加工后与花键孔中心线的最大平度误差 零件花键孔m9 与定位心轴外径的最大间隙为 m19 02 016 bmax 当定位花键轴的长度取 100mm 时 则由上述间隙引起的最大倾角为 0 199 100 此即 为由于定位问题而引起的 孔端面对花键孔中心线的最大平行度误差 由于39 孔外端面以后还要进行磨削加工 故上述平行度误差值可以允许 m39 3 2 4 夹具设计及操作的简明说明 如前所述 在设计夹具时 为提高劳动生产率 降低工人劳动强度 应着眼于机动加 紧 本道工序的铣床夹具就选择了气动夹紧方式 本工序由于是粗加工 切削力极大 为了夹紧工作 势必要增大气缸直径 而这将是使整个夹具过于庞大 因此 应设法降 低切削力 目前采取的措施有三个 一是要提高毛坯的制造精度 使最大切削深度降低 以降低切削力 二是选择一种比较理想的斜楔加紧机构 尽量增加该夹紧机构的扩力比 三是在可能的情况下 适当提高压缩空气的工作压力 由 0 4Mpa 增至 0 5Mpa 以增加 气推力 通过采取上述措施本夹具结构变的比较紧凑 同时 由于叉部承受很大的切削 力 而此处刚性又比较差 切削时极易发生振动和噪声 故需增加一辅助压板 提高加工 的稳定性 保证加工精度 夹具上装有圆形对刀块 使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀 与 2mm 的塞 尺配合使用 夹具采用了移动压板 便于工件快卸 为防止压紧时有阻碍 支撑处采用 了球面垫圈 压紧处底部为弧形 均消除一个旋转自由度 同时 夹具体底面上的一对 定位键可使整个夹具在机床工作台上有一定的正确安装位置 有利于铣削加工 对专用 夹具的设计 可以了解机床夹具在切削加工中的作用 可靠地保证工件的加工精度 提 高加工效率 减轻劳动强度 充分发挥和扩大机床的已有性能 本夹具设计可以反映夹 具设计时应注意的问题 如定位精度 夹紧方式 夹具结构的刚度和强度 结构工艺性 等问题 4 结束语 通过两周的课程设计 使我充分的掌握了一般工艺的设计方法和步骤 不仅是对所 学知识的一个巩固 也从中得到新的启发和感受 同时也提高了自己运用理论知识解决 实际问题的能力 而且比较系统的理解了机械制造工艺设计的整个过程 在整个设计过程中 我本着实事求是的原则 抱着科学 严谨的态度 主要按照课 本的步骤 到图书馆查阅资料 在网上搜索一些相关的资料和相关产品信息 这一次设 计是大学四年来比较系统完整的一次设计 也是时间很紧张的一次 在设计的时候不停 的计算 修改 我也付出了一定的时间和精力 在期间也遇到不少的困难和挫折 幸好 有很多参考资料 才能够在设计中少走一些弯路 顺利的完成了设计 本设计研究过程中仍然存在不足之处 有的问题还待于进一步深入 具体如下 1 缺乏实际工厂经验 对一些参数和元件的选用可能不是非常合理 有一定的 浪费 2 与夹具相关的刀具和量具的了解还不太清楚 3 系统的设计不太完善 在进行误差分析与消除方面做得不尽人意 4 使用有一定的局限 夹具密封性不太好 工艺性也没有设计到最好 零部件 磨损度在实际中尚不明确 5 在夹具设计中 没有考虑到装配工艺性的问题 对装配工艺缺乏一定的了解和认 知 在设计计算的过程中 发现要设计出一份好的工艺方案需要生产经验非常丰富的设 计人员 以这种传统的工艺设计方法十分消耗人力 物力 而且对工艺设计人员的依赖 性很大 由于各种需要查阅的资料过于庞杂 分散 查阅过程很不方便 需要耗费很多 时间和精力 使得工作效率低 而且很容易出错 同时 这期间由很多重复性的工作 设计人员劳动强度大 工作效率低 不能充分发挥人的创造性 还有一个问题就是很多 设计参考资料数据没有统一 造成了不同的人设计的工艺差别很大 不易选出最佳的工 艺方案 因此 发展计算机辅助工艺过程设计 CAPP 很有必要性 通过统一的工艺数 据库 自动生成工艺过程卡和工序卡 还可以将前人丰富的工艺经验传承下来 这将极 大地缩短工艺设计过程 提高设计效率和设计质量 提高企业市场竞争力和应变能力 解放人的劳动力 充分发挥设计人员的创造性 我认为 以后的工艺学课程设计可以采 用这种方法进行 以尽早适应企业实际生产的要求和科技的发展方向 参考文献 1 任家隆 刘志峰 机械制造工艺及专用夹具设计指导书 M 北京 高等教育出版社 2014 2 于大国 机械制造技术基础与工艺学课程设计教程 M 北京 国防工业出版社 2013 3 万宏强 机械制造工程学课程设计指导教程 M 西安 西北工业大学出版社 2013 4 侯德政 机械制造工艺课程设计指导书 M 北京 北京理工大学出版社 2010 5 肖继明 郑建明 机械制造技术基础课程设计指导 M 北京 化学工业出版社 2014 6 杨建伟 刘昭琴 机械零件切削加工 M 北京 北京理工大学出版社 2011 7 艾兴 肖诗钢 切削用量手册 M 北京 机械工业出版社 1966 8 李益民 机械制造工艺设计手册 M 黑龙江 哈尔滨工业大学出版社 2011 9 白海请 机床夹具及量具设计 M 重庆 重庆大学出版社 2013 10 李名望 机床夹具设计实例教程 M 北京 化学工业出版社 2014 11 吴拓 现代机床夹具典型结构图册 M 北京 化学工业出版社 2014 12 吴宗泽 高志等 机械设计课程设计手册 M 北京 高等教育出版社 2012