K553-直角杠桿銑底面夾具設(shè)計(jì)-手柄座

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直角杠桿零件的加工共有二組加工表面，它們相互之間沒有要求。現(xiàn)分述如下：1、以外圓面為中心的加工面，這組面包括：50圓和25外圓的兩端面及F端面。2、以50端面為基準(zhǔn)的加工面，這組面包括：鉆、擴(kuò)、鉸30H7孔和10孔。有以上的分析可知，對(duì)于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于夾具加工另一組表面，并保證它們的精度。由上面分析可知，可以先加工直角杠桿中心孔，然后以此作為基準(zhǔn)采用專用夾具進(jìn)行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，并且此直角杠桿零件沒有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。二、確定生產(chǎn)類型已知此直角杠桿零件的生產(chǎn)類型為大批大量生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序應(yīng)當(dāng)集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專用工裝。三、確定毛坯3.1確定毛坯種類零件材料為HT200?？紤]零件零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，根據(jù)任務(wù)書，故選擇鑄造毛坯。3.2確定鑄造加工余量及形狀機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)325頁表15-7，選用加工余量為MA-G級(jí)，并查表15-8確定各個(gè)加工面的鑄件機(jī)械加工余量，鑄件的分型面的選者及加工余量如表1所示：表1 鑄件的分型面的選擇及加工余量簡(jiǎn)圖加工面代號(hào)基本尺寸加工余量等級(jí)加工余量說明上下端面40mmH3mmF面63mmH2mm30H7孔30mmG15mm鍛造實(shí)體螺紋孔M8M8G3mm鍛造實(shí)體孔1010G10mm鍛造實(shí)體3.3繪制鑄造零件圖圖2.1 零件毛坯圖四、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)4.1選擇定位基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)的選擇以零件的50外圓面和下端面為主要的定位粗基準(zhǔn)。精基準(zhǔn)的選擇考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以加工后的上下端面為主要的定位精基準(zhǔn)，以下端孔為輔助的定位精基準(zhǔn)。4.2制定工藝路線根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用各種機(jī)床配以專用夾具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：表2.1工藝路線方案1鑄造成型2時(shí)效處理3粗銑精銑零件下端面4粗銑精銑零件上端面5鉆擴(kuò)孔29.5，鉆10的孔6鏜孔30H77銑零件F面8鉆螺紋孔M8深209檢驗(yàn)10入庫4.3選擇加工設(shè)備和工藝設(shè)備機(jī)床的選擇 工序3、4、7采用X52K銑床工序5、8采用Z525鉆床 工序6采用鏜床選擇夾具該直角杠桿的生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批生產(chǎn)，所以采用專用夾具。選擇刀具在銑床上加工的各工序，采用硬質(zhì)合金銑刀即可保證加工質(zhì)量。對(duì)于鉆床上加工孔30、10和螺紋孔M8，采用麻花鉆，擴(kuò)孔鉆和絲錐來加工。鏜孔30采用鏜刀。選擇量具加工的孔均采用極限量規(guī)，內(nèi)孔螺紋采用螺紋塞規(guī)來加工，其他的位置尺寸檢測(cè)則采用游標(biāo)卡尺0-100mm，精度0.02mm。其他對(duì)垂直度誤差采用千分表進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)角度尺寸利用專用夾具保證，其他尺寸采用通用量具即可。五、機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定5.1圓柱表面工序尺寸5.2平面工序尺寸根據(jù)前面資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定各表面的各個(gè)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達(dá)到的尺寸、經(jīng)濟(jì)度、粗糙度工序號(hào)工序內(nèi)容加工余量經(jīng)濟(jì)精度表面粗糙度工序余量最小最大3粗銑零件下端面2.5IT1212.5-0.10.1精銑零件下端面0.5IT73.2-0.2+0.24粗銑零件上端面2.5IT1212.5-0.10.1精銑零件上端面0.5IT73.2-0.2+0.25鉆孔2814IT1212.5-0.10.1擴(kuò)孔29.50.75IT106.3-0.10.1鉆孔105IT1212.5-0.10.16鏜孔30H70.25IT71.60+0.0217銑零件F端面3IT116.3-0.2+0.28鉆螺紋孔底孔3IT1212.5-0.10.1錐螺紋M8深201IT1212.5-0.10.15.3確定切削用量及時(shí)間定額工序：粗銑精銑零件下端面工步一：粗銑機(jī)床：X52K銑床刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為80)，材料：， ，齒數(shù)，為粗齒銑刀。因其單邊余量：Z=2.5mm所以銑削深度：每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻(xiàn)3表2.4-81，取機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，按照參考文獻(xiàn)3表3.1-74 實(shí)際銑削速度： 進(jìn)給量： 工作臺(tái)每分進(jìn)給量： ：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表2.4-81,切削工時(shí)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：取走刀次數(shù)為1機(jī)動(dòng)時(shí)間：查參考文獻(xiàn)1，表2.5-45工步輔助時(shí)間為：1.23min工步二：精銑 機(jī)床：X52K銑床刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為80)，材料：， ，齒數(shù)，為精齒銑刀。因其單邊余量：Z=0.5mm所以銑削深度：每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻(xiàn)3表2.4-81，取機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，按照參考文獻(xiàn)3表3.1-74 實(shí)際銑削速度： 進(jìn)給量： 工作臺(tái)每分進(jìn)給量： ：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表2.4-81,切削工時(shí)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：取走刀次數(shù)為1機(jī)動(dòng)時(shí)間：查參考文獻(xiàn)1，表2.5-45工步輔助時(shí)間為：1.23min工序：粗銑精銑零件上端面工步一：粗銑機(jī)床：X52K銑床刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為80)，材料：， ，齒數(shù)，為粗齒銑刀。因其單邊余量：Z=2.5mm所以銑削深度：每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻(xiàn)3表2.4-81，取機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，按照參考文獻(xiàn)3表3.1-74 實(shí)際銑削速度： 進(jìn)給量： 工作臺(tái)每分進(jìn)給量： ：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表2.4-81,切削工時(shí)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：取走刀次數(shù)為1機(jī)動(dòng)時(shí)間：查參考文獻(xiàn)1，表2.5-45工步輔助時(shí)間為：1.23min工步二：精銑 機(jī)床：X52K銑床刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為80)，材料：， ，齒數(shù)，為精齒銑刀。因其單邊余量：Z=0.5mm所以銑削深度：每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻(xiàn)3表2.4-81，取機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，按照參考文獻(xiàn)3表3.1-74 實(shí)際銑削速度： 進(jìn)給量： 工作臺(tái)每分進(jìn)給量： ：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表2.4-81,切削工時(shí)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：取走刀次數(shù)為1機(jī)動(dòng)時(shí)間：查參考文獻(xiàn)1，表2.5-45工步輔助時(shí)間為：1.23min工序：鉆擴(kuò)孔29.5，鉆10的孔工步一：鉆孔28機(jī)床：Z525鉆床進(jìn)給量查機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)P47表2-23鉆孔進(jìn)給量f為0.390.47 mm/r，由于零件在加工28mm孔時(shí)屬于低剛度零件，故進(jìn)給量應(yīng)乘系數(shù)0.75，則f=(0.390.47)0.75=0.290.35mm/r，查表得出，現(xiàn)取f=0.25mm/r。此工序采用28的麻花鉆。所以進(jìn)給量f= 0.25mm/z鉆削速度切削速度：根據(jù)手冊(cè)表2.13及表2.14，查得切削速度V=10m/min。根據(jù)手冊(cè)nw=110r/min,故切削速度為切削工時(shí)l=40mm，查工藝手冊(cè)P9-143表9.4-31，切削工時(shí)計(jì)算公式： 工步二：擴(kuò)孔鉆29.5擴(kuò)孔的進(jìn)給量查切削用量手冊(cè)表2.10規(guī)定,查得擴(kuò)孔鉆擴(kuò)39.8的孔時(shí)的進(jìn)給量,并根據(jù)機(jī)床規(guī)格選取 F=0.3 mm/z切削速度擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔的切削速度,根據(jù)工藝手冊(cè)表28-2確定為 V=0.4V 鉆其中V 鉆為用鉆頭鉆同樣尺寸的實(shí)心孔時(shí)的切削速度.故 V=0.49.98=3.992m/min按機(jī)床選取nw=45r/min.切削工時(shí) 工步三：鉆孔10機(jī)床：Z525鉆床進(jìn)給量查機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)P47表2-23鉆孔進(jìn)給量f為0.390.47 mm/r，由于零件在加工10mm孔時(shí)屬于低剛度零件，故進(jìn)給量應(yīng)乘系數(shù)0.75，則f=(0.390.47)0.75=0.290.35mm/r，查表得出，現(xiàn)取f=0.25mm/r。此工序采用10的麻花鉆。所以進(jìn)給量f= 0.25mm/z鉆削速度切削速度：根據(jù)手冊(cè)表2.13及表2.14，查得切削速度V=10m/min。根據(jù)手冊(cè)nw=320r/min,故切削速度為切削工時(shí)l=40mm查工藝手冊(cè)P9-143表9.4-31，切削工時(shí)計(jì)算公式： 工序：鏜孔30H7加工條件：機(jī)床: CA6125臥式車床刀具：YG6硬質(zhì)合金剛鏜刀 d30mm r0.25mm計(jì)算切削用量：=0.25mm 由切削用量手冊(cè)表1.6可知： f0.080.14mm/r 取f0.12mm/r由切削用量手冊(cè)表1.11可知：當(dāng)HBS =200 =0.25mm f0.12mm/r時(shí)Vc50m/min n=由CA6140機(jī)床取 n=550r/min實(shí)際的切削速度：Vc=計(jì)算基本工時(shí)：Tj=工序：銑零件的F端面機(jī)床：X52K銑床刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為80)，材料：， ，齒數(shù)，為粗齒銑刀。因其單邊余量：Z=2.5mm所以銑削深度：每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻(xiàn)3表2.4-81，取機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，按照參考文獻(xiàn)3表3.1-74 實(shí)際銑削速度： 進(jìn)給量： 工作臺(tái)每分進(jìn)給量： ：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表2.4-81,切削工時(shí)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：取走刀次數(shù)為1機(jī)動(dòng)時(shí)間：查參考文獻(xiàn)1，表2.5-45工步輔助時(shí)間為：1.23min工序：鉆孔攻絲M8機(jī)床：立式鉆床Z525刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)3表4.39選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 鉆孔切削深度： 進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表2.438，取。切削速度：參照參考文獻(xiàn)3表2.441，取。機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，按照參考文獻(xiàn)3表3.131，取所以實(shí)際切削速度：切削工時(shí) 被切削層長度：刀具切入長度： 刀具切出長度： 取走刀次數(shù)為1機(jī)動(dòng)時(shí)間： 攻絲M8機(jī)床：組合攻絲機(jī)刀具：釩鋼機(jī)動(dòng)絲錐 進(jìn)給量：由于其螺距,因此進(jìn)給量切削速度：參照機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.4.105，取機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，取絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取實(shí)際切削速度： 由工序2可知： 走刀次數(shù)為1機(jī)動(dòng)時(shí)間：六、夾具設(shè)計(jì)為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。并設(shè)計(jì)工序銑零件的底面。6.1問題的提出本夾具主要用來銑零件下底面，因?yàn)殂娤碌酌媸枪ば蛑械牡谝徊?，因此以提高生產(chǎn)效率為主。在本道工序加工時(shí)，主要應(yīng)考慮如何提高生產(chǎn)率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度。6.2夾具設(shè)計(jì)6.2.1定位基準(zhǔn)選擇擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量。基準(zhǔn)選擇不當(dāng)往往會(huì)增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計(jì)更加困難甚至達(dá)不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準(zhǔn)。此零件圖沒有較高的技術(shù)要求，也沒有較高的平行度和對(duì)稱度要求，所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高加工精度。因?yàn)殂娤碌酌媸堑谝坏拦ば颍虼瞬捎昧慵纳隙嗣?、鑄造的圓柱面25和F面作為主要的定位面其中利用支撐套可以定位零件的下端面，可以限制3個(gè)自由度，然后利用V型塊限制鑄造的圓柱面25，這樣可以限制2個(gè)自由度，最后的一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度利用圓柱銷定位鑄造的F面，這樣就完成了零件的完全定位。6.2.2切削力與夾緊力計(jì)算刀具：銑刀（硬質(zhì)合金） 刀具有關(guān)幾何參數(shù)： 由參考文獻(xiàn)55表129 可得銑削切削力的計(jì)算公式： 有：根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對(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： 安全系數(shù)K可按下式計(jì)算： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)5121可知其公式參數(shù)： 由此可得： 所以 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對(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：安全系數(shù)K可按下式計(jì)算有：式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)5表可得： 所以有： 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夾與切削力之間的關(guān)系F夾KF軸向力：F夾KF （N）扭距：Nm 6.2.3定位誤差分析該夾具以一側(cè)面，F(xiàn)端面、一個(gè)固定V型塊定位，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)定的尺寸公差。與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示： 銷的定位誤差 ： 其中：， 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查5表1215有。 磨損造成的加工誤差：通常不超過 夾具相對(duì)刀具位置誤差：取誤差總和：6.2.4定向鍵與對(duì)刀裝置設(shè)計(jì)定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個(gè)。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過定向鍵與銑床工作臺(tái)T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對(duì)于工作臺(tái)的送進(jìn)方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時(shí)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負(fù)荷，加強(qiáng)夾具在加工中的穩(wěn)固性。根據(jù)GB220780定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖5.1 夾具體槽形與螺釘根據(jù)T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如表5.4：表5.4 定向鍵 BLHhD夾具體槽形尺寸公稱尺寸允差d允差公稱尺寸允差D180.0120.03525124124.518+0.0195對(duì)刀裝置由對(duì)刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對(duì)位置。塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖5.3所示： 圖5.3 平塞尺塞尺尺寸參數(shù)如表5.5：表5.5 塞尺公稱尺寸H允差dC30.0060.25上的分析可見，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。6.2.5夾具工作原理(操作)簡(jiǎn)介：為提高生產(chǎn)率，經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動(dòng)夾緊方式（螺旋機(jī)構(gòu)）。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。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(shí)，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時(shí)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取。七、參考資料：機(jī)械制造工藝學(xué)王先逵主編機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工程專業(yè)課程指導(dǎo)張進(jìn)生房曉東主編機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械制造工藝學(xué)王啟平主編哈工大出版社機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書張龍勛主編機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)機(jī)械工藝師手冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 金屬切削用量手冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社