法蘭盤加工工藝及端面鉆模(鉆3-11孔)夾具設(shè)計(jì)【含圖紙+文檔全套】
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《機(jī)械制造技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說明書
題目:“法蘭盤零件”機(jī)械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)
學(xué) 號(hào):
班 級(jí): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化X X級(jí)(X)班
姓 名:
指導(dǎo)教師:
臺(tái)州學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院
2016年3月15日
目 錄
第1章 序 言 1
第2章 零件的分析 2
2.1零件的形狀 2
2.2零件的工藝分析 2
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3
3.1 確定毛坯的制造形式 3
3.2定位基準(zhǔn)的選擇零件表面加工方法的選擇 3
3.3 制定工藝路線 4
3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 6
3.4.1 機(jī)床選用 6
3.4.2 選擇刀具 6
3.4.3 選擇量具 6
3.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 6
第4章 確定切削用量及基本時(shí)間 9
第5章 加工3X?11mm孔夾具設(shè)計(jì) 20
5.1 研究原始質(zhì)料 20
5.2 定位、夾緊方案的選擇 21
5.3 切削力及夾緊力的計(jì)算 21
5.4 誤差分析與計(jì)算 23
5.5定位銷選用 24
5.6 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用 25
5.7 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 26
5.8夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 28
總 結(jié) 29
致 謝 30
參 考 文 獻(xiàn) 31
“法蘭盤零件”機(jī)械加工工藝規(guī)程及鉆孔夾具設(shè)計(jì)
第1章 序 言
機(jī)械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品,并把它們裝備成機(jī)械裝備的行業(yè)。機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用,也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備,社會(huì)上有著各種各樣的機(jī)械或機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè),因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè),是一個(gè)國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講,機(jī)械制造水平的高低是衡量一個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。
法蘭盤零件加工工藝及夾具設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械工程材料等的基礎(chǔ)下,進(jìn)行的一個(gè)全面的考核。正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位,夾緊以及工藝路線安排,工藝尺寸確定等問題,并設(shè)計(jì)出專用夾具,保證尺寸證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣。所以在設(shè)計(jì)中既要注意基本概念、基本理論,又要注意生產(chǎn)實(shí)踐的需要,只有將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合,才能很好的完成本次設(shè)計(jì)。
本次設(shè)計(jì)水平有限,其中難免有缺點(diǎn)錯(cuò)誤,敬請老師們批評(píng)指正。
第2章 零件的分析
2.1零件的形狀
題目給的零件是法蘭盤零件,主要作用是起連接作用。它主要用于軸與軸之間的連接,以傳遞動(dòng)力和轉(zhuǎn)矩。
零件的實(shí)際形狀如上圖所示,從零件圖上看,該零件是典型的零件,結(jié)構(gòu)比較簡單。具體尺寸,公差如下圖所示。
2.2零件的工藝分析
由零件圖可知,其材料為HT200,具有較高強(qiáng)度,耐磨性,耐熱性及減振性,適用于承受較大應(yīng)力和要求耐磨零件。
法蘭盤零件主要加工表面為:1.車外圓及端面,表面粗糙度值為3.2。2.車外圓及端面,表面粗糙度值3.2。3.車裝配孔,表面粗糙度值3.2。4.半精車側(cè)面,及表面粗糙度值3.2。5.兩側(cè)面粗糙度值6.3、12.5,法蘭面粗糙度值6.3。
法蘭盤共有兩組加工表面,他們之間有一定的位置要求。現(xiàn)分述如下:
(1).左端的加工表面:
這一組加工表面包括:左端面,Φ55外圓,倒角鉆孔。這一部份只有端面有6.3的粗糙度要求,。其要求并不高,粗車后半精車就可以達(dá)到精度要求。而鉆工沒有精度要求,因此一道工序就可以達(dá)到要求,并不需要擴(kuò)孔、鉸孔等工序。
(2).右端面的加工表面:
這一組加工表面包括:右端面;Φ94的外圓,粗糙度為1.6;Φ94的外圓并帶有倒角其要求也不高,粗車后半精車就可以達(dá)到精度要求。其中,Φ35的孔或內(nèi)圓直接在上做鏜工就行了。
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
本法蘭盤假設(shè)年產(chǎn)量為10萬臺(tái),每臺(tái)車床需要該零件1個(gè),備品率為19%,廢品率為0.25%,每日工作班次為2班。
該零件材料為HT200,考慮到零件在工作時(shí)要有高的耐磨性,所以選擇鍛造。依據(jù)設(shè)計(jì)要求Q=100000件/年,n=1件/臺(tái);結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,備品率α和 廢品率β分別取19%和0.25%代入公式得該工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)
N=2XQn(1+α)(1+β)=238595件/年
3.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200,考慮到零件在使用過程中起連接作用,分析其在工作過程中所受載荷,最后選用鍛造,以便使金屬纖維盡量不被切斷,保證零件工作可靠。年產(chǎn)量已達(dá)成批生產(chǎn)水平,而且零件輪廓尺寸不大,可以采用鍛造,這從提高生產(chǎn)效率,保證加工精度,減少生產(chǎn)成本上考慮,也是應(yīng)該的。
3.2定位基準(zhǔn)的選擇零件表面加工方法的選擇
待加工的兩零件是盤狀零件,孔是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)(也是裝配基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)),為避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的誤差,應(yīng)選孔為定位基準(zhǔn),即遵循“基準(zhǔn)重合”的原則。具體而言,即選?35mm的孔及其一端面作為精基準(zhǔn)。
由于待加工的兩零件全部表面都需加工,而孔作為精基準(zhǔn)應(yīng)先進(jìn)行加工,對(duì)主動(dòng)端而言,應(yīng)選面積較大的外圓及其端面為粗基準(zhǔn);對(duì)從動(dòng)端而言,應(yīng)選面積較大?90mm的外圓及其端面為粗基準(zhǔn)。
待加工的兩零件的加工面有外圓、內(nèi)孔、端面、鍵槽、錐孔,材料為35CrMnSi鋼。以公差等級(jí)和表面粗糙度要求,參考相關(guān)資料,其加工方法選擇如下。
(1)?55mm的外圓面 為未注公差尺寸,根據(jù)GB 1800—79規(guī)定其公差等級(jí)按IT14,表面粗糙度為Ra25um,粗車即可(表5-14)。
(2)?94mm的外圓面 為未注公差尺寸,根據(jù)GB 1800—79規(guī)定其公差等級(jí)按IT14,表面粗糙度為Ra6.3um,需進(jìn)行精車和半精車。
(3)?11mm的柱銷孔 為未注尺寸公差,根據(jù)GB 1800—79規(guī)定其公差等級(jí)按IT14,表面粗糙度為Ra6.3um,需進(jìn)行粗鏜(表5-15)。
(4)?35mm的內(nèi)孔,公差等級(jí)為IT8,表面粗糙度為Ra1.6um,需進(jìn)行粗膛→精鏜加工(表5-15)。
(5)鍵槽 槽寬和槽深的公差等級(jí)分別為IT13和IT14,表面糙粗度分別為Ra3.2um和Ra6.3um,需采用三面刃銑刀,粗銑→半精銑(表5-16)。
(6)端面 本零件的端面為回轉(zhuǎn)體端面,尺寸精度的都要求不高,表面粗糙度為Ra25um,粗車即可。
3.3 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為成批生產(chǎn)的條件下,可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用夾具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外,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。
3.3.1 工藝路線方案一
10 鑄造 鑄造出毛坯
20 熱處理 毛坯熱處理,時(shí)效處理
35 車 以?55mm處外圓及其端面定位,粗車半精車外圓?94mm及端面
40 車 以加工過的?94mm外圓及其端面定位,粗車另一端面,粗車外圓?55mm,倒角
50 車 以加工過的?55mm外圓及其端面定位,粗鏜?35mm內(nèi)孔
60 鏜 以?55mm外圓及其端面定位,精鏜?35mm內(nèi)孔
70 插 以?55mm外圓及端面定位,粗插、半精插鍵槽
80 鉆 以?35mm孔端面定位,一共要加工3個(gè)?11mm孔
90 鉆孔 鉆孔3個(gè)?17mm孔
100 去毛刺 去毛刺
94 終檢 終檢入庫
3.3.2 工藝路線方案二
10 鑄造 鑄造出毛坯
20 熱處理 毛坯熱處理,時(shí)效處理
35 車 以?55mm處外圓及其端面定位,粗車半精車外圓?94mm及端面
40 車 以加工過的?94mm外圓及其端面定位,粗車另一端面,粗車外圓?55mm,倒角
50 鉆 以?35mm孔端面定位,一共要加工3個(gè)?11mm孔
60 鉆孔 鉆孔3個(gè)?17mm孔
70 車 以加工過的?55mm外圓及其端面定位,粗鏜?35mm內(nèi)孔
80 鏜 以?55mm外圓及其端面定位,精鏜?35mm內(nèi)孔
90 插 以?55mm外圓及端面定位,粗插、半精插鍵槽
100 去毛刺 去毛刺
94 終檢 終檢入庫
最終工藝路線方案:
10 鑄造 鑄造出毛坯
20 熱處理 毛坯熱處理,時(shí)效處理
35 車 以?55mm處外圓及其端面定位,粗車半精車外圓?94mm及端面
40 車 以加工過的?94mm外圓及其端面定位,粗車另一端面,粗車外圓?55mm,倒角
50 車 以加工過的?55mm外圓及其端面定位,粗鏜?35mm內(nèi)孔
60 鏜 以?55mm外圓及其端面定位,精鏜?35mm內(nèi)孔
70 插 以?55mm外圓及端面定位,粗插、半精插鍵槽
80 鉆 以?35mm孔端面定位,一共要加工3個(gè)?11mm孔
90 鉆孔 鉆孔3個(gè)?17mm孔
100 去毛刺 去毛刺
94 終檢 終檢入庫
3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備
3.4.1 機(jī)床選用
①.工序粗車、粗鏜和半精車、半精鏜。各工序的工步數(shù)不多,成批量生產(chǎn),故選用臥式車床就能滿足要求。本零件外輪廓尺寸不大,精度要求屬于中等要求,選用最常用的CA6140臥式車床。參考根據(jù)《機(jī)械制造設(shè)計(jì)工工藝簡明手冊》表4.2-7。
②.工序是鉆孔,選用Z525搖臂鉆床。
工序都為CA6140臥式車床。由于加工的零件外廓尺寸不大,又是回轉(zhuǎn)體,故宜在車床上鏜孔。由于要求的精度較高,表面粗糙度較小,需選用較精密的機(jī)床才能滿足要求,因此選用CA6140臥式車床(表5-55)。
3.4.2 選擇刀具
①.在車床上加工的工序,一般選用硬質(zhì)合金車刀和鏜刀。加工刀具選用YG6類硬質(zhì)合金車刀,它的主要應(yīng)用范圍為普通鑄鐵、冷硬鑄鐵、高溫合金的精加工和半精加工。為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性,可選用可轉(zhuǎn)位車刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。
②.鉆孔時(shí)選用高速鋼麻花鉆,參考《機(jī)械加工工藝手冊》(主編 孟少農(nóng)),第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有參數(shù)。
3.4.3 選擇量具
本零件屬于成批量生產(chǎn),一般均采用通常量具。選擇量具的方法有兩種:一是按計(jì)量器具的不確定度選擇;二是按計(jì)量器的測量方法極限誤差選擇。采用其中的一種方法即可。
3.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“法蘭盤” 零件材料為HT200,查《機(jī)械加工工藝手冊》(以后簡稱《工藝手冊》),表2.2-17 各種鑄鐵的性能比較,硬度HB為143~269,表2.2-23 球墨鑄鐵的物理性能,密度ρ=7.2~7.3(),計(jì)算零件毛坯的重量約為2。
表3-1 機(jī)械加工車間的生產(chǎn)性質(zhì)
生產(chǎn)類別
同類零件的年產(chǎn)量[件]
重型
(零件重>2000kg)
中型
(零件重100~2000kg)
輕型
(零件重<100kg)
單件生產(chǎn)
5以下
10以下
100以下
小批生產(chǎn)
5~100
10~200
100~500
中批生產(chǎn)
100~350
200~500
500~5000
大批生產(chǎn)
350~1000
500~5000
5000~50000
大量生產(chǎn)
1000以上
5000以上
50000以上
根據(jù)所發(fā)的任務(wù)書上的數(shù)據(jù),該零件的月工序數(shù)不低于35~50,毛坯重量2<100為輕型,確定為大批生產(chǎn)。
根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng),選擇鑄造類型的主要特點(diǎn)要生產(chǎn)率高,適用于大批生產(chǎn),查《工藝手冊》表3.1-19 特種鑄造的類別、特點(diǎn)和應(yīng)用范圍,再根據(jù)表3.1-20 各種鑄造方法的經(jīng)濟(jì)合理性,采用機(jī)器砂模造型鑄件。
表3-2 成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級(jí)
鑄造方法
公差等級(jí)CT
球墨鑄鐵
砂型手工造型
11~13
砂型機(jī)器造型及殼型
8~10
金屬型
7~9
低壓鑄造
7~9
熔模鑄造
5~7
根據(jù)上表選擇金屬型公差等級(jí)為7級(jí)。
3-3 鑄件尺寸公差數(shù)值
鑄件基本尺寸
公差等級(jí)CT
大于
至
8
63
100
160
100
160
250
1.6
1.8
2.0
根據(jù)上表查得鑄件基本尺寸大于100至160,公差等級(jí)為8級(jí)的公差數(shù)值為1.8。
表3-4 鑄鐵件機(jī)械加工余量(JB2854-80)如下
鑄件基本尺寸
加工余量等級(jí) 6
澆注時(shí)位置
>120~250
6.0
4.0
頂、側(cè)面
底 面
鑄孔的機(jī)械加工余量一般按澆注時(shí)位置處于頂面的機(jī)械加工余量選擇。
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(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。
第4章 確定切削用量及基本時(shí)間
切削用量包括背吃刀量a、進(jìn)給量f和切削速度v。確定順序是先確定a、f、再確定v。
4.1 工序Ⅰ切削用量的及基本時(shí)間的確定
4.1.1 切削用量 以?55mm處外圓及其端面定位,粗車半精車外圓?94mm及端面
所選刀具為YG6硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1,由于CA6140機(jī)床的中心高為200(表1.35),故選刀桿尺寸=,刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面,前角=,后角=,主偏角=,副偏角=,刃傾角=,刀尖圓弧半徑=。
①.確定切削深度
由于單邊余量為3mm,可在一次走刀內(nèi)完成,故=3mm
②.確定進(jìn)給量
根據(jù)《切削加工簡明實(shí)用手冊》可知:表1.4
刀桿尺寸為,,工件直徑~400之間時(shí),
進(jìn)給量=0.5~1.0
按CA6140機(jī)床進(jìn)給量(表4.2—9)在《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊》可知:
=0.7
確定的進(jìn)給量尚需滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求,故需進(jìn)行校驗(yàn)根據(jù)表1—35,CA6140機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力=3535。
根據(jù)表1.21,當(dāng)強(qiáng)度在174~207時(shí),,,=時(shí),徑向進(jìn)給力:=950。
切削時(shí)的修正系數(shù)為=1.0,=1.0,=1.17(表1.29—2),故實(shí)際進(jìn)給力為:
=950=1111.5 (3-2)
由于切削時(shí)進(jìn)給力小于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力,故所選=可用。
③.選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.9,車刀后刀面最大磨損量取為,車刀壽命=。
④.確定切削速度
切削速度可根據(jù)公式計(jì)算,也可直接有表中查出。
根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.11,當(dāng)硬質(zhì)合金刀加工硬度200~219的鑄件,,,切削速度=。
切削速度的修正系數(shù)為=1.0,=0.92,0.8,=1.0,=1.0(見表1.28),故:
==63 (3-3)
===120 (3-4)
根據(jù)CA6140車床說明書選擇
=125
這時(shí)實(shí)際切削速度為:
== (3-5)
⑤.校驗(yàn)機(jī)床功率
切削時(shí)的功率可由表查出,也可按公式進(jìn)行計(jì)算。
由《切削用量簡明使用手冊》表1.25,=~,,,切削速度時(shí),
=
切削功率的修正系數(shù)=0.73,=0.9,故實(shí)際切削時(shí)間的功率為:
=1.7=1.2 (3-6)
根據(jù)表1.35,當(dāng)=時(shí),機(jī)床主軸允許功率為=,,故所選切削用量可在CA6140機(jī)床上進(jìn)行,最后決定的切削用量為:
=3.75,=,==,=
4.1.2 基本時(shí)間
5.1.2.1主動(dòng)端
確定粗車主動(dòng)端外圓?90的基本時(shí)間。參考文獻(xiàn)[1]表2-24,車外圓基本時(shí)間為
T
式中,=40mm,~3), 90°,=2mm,=4mm,=0, f=0.65mm/r,n=0.77r/s,
s
4.2 工序40 以加工過的?94mm外圓及其端面定位,粗車另一端面,粗車外圓?55mm,倒角
切削用量的及基本時(shí)間的確定
采用與工序35確定切削用量的方法,得本工序的切削用量及基本時(shí)間如下:
本工序?yàn)橐约庸み^的?94mm外圓及其端面定位,粗車另一端面,粗車外圓?55mm,倒角。車端面、外圓可采用與工序Ⅰ相同的可轉(zhuǎn)位車刀。
見表5-1
表5-1 主動(dòng)端工序Ⅱ的切削用量及基本時(shí)間
工步
/mm
f/mm·r
v/m·s
n/r·s
/s
粗車端面
2
0.52
0.38
1.5
113
粗車外圓?HT200mm
2.3
0.52
0.38
1.5
68
倒角
手動(dòng)
0.38
1.5
4.3 工序50以加工過的?55mm外圓及其端面定位,粗鏜?35mm內(nèi)孔
切削用量及基本時(shí)間的確定
4.3.1 切削用量
本工序?yàn)橐约庸み^的?55mm外圓及其端面定位,粗鏜?35mm內(nèi)孔。已知條件與粗加工工序相同。
切削用量。所選刀具為YT15硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。車刀形狀所選刀具為YT15硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。車刀形狀、刀桿尺寸及刀片厚度均與粗車相同,查參考文獻(xiàn)[6]表1-3,車刀幾何形狀為,′=
ⅰ. 確定背吃刀量
==0.75mm
ⅱ. 確定進(jìn)給量
根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表1.6及參考文獻(xiàn)[2]表4.2-9中C620-1機(jī)床進(jìn)給量,選擇。由于是半精加工,切削力較小,故不須校核機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度。
ⅲ. 選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
查參考文獻(xiàn)[7]表1.9,選擇車刀后刀面最大磨損量為0.4mm,耐用度T=35min。
查參考文獻(xiàn)[6]表1.10,當(dāng)用YT15硬質(zhì)合金車刀加工σb>1000MPs的合金鋼,,,切削速度=97m/min。
切削速度的修正系數(shù)查參考文獻(xiàn)[7]表1.28得:,其余的修正系數(shù)均為1,故:
V=97×0.81×1.15=90.4m/min
=178r/min
查參考文獻(xiàn)[6]表4.2-8選擇CA6140機(jī)床的轉(zhuǎn)速為:
n=185r/min=3.08r/s
則實(shí)際切削速度v=1.56m/s
半精加工,機(jī)床功率也可不校驗(yàn)。
最后確定的切削用量為:
=0.75mm, f=0.3mm/r, n=185r/min=3.08r/s, v=1.56m/s=93.6m/min。
確定半精車主動(dòng)端端面的切削用量。采用車外圓相同的刀具加工,切削用量為:
,f=0.3mm/r,n=185r/min=3.08r/s, v=1.56m/s=93.6m/min。
4.3.2 切削用量
確定半精車主動(dòng)端基本時(shí)間: =52s
4.4.1 切削用量
本工序?yàn)榫M?35mm的孔。
確定精鏜?35mm孔的切削用量。選刀具為YT35硬質(zhì)合金、主偏角°、直徑為12mm的圓形鏜刀。其耐用度T=60min。
==0.25mm
f=0.15mm/r
v=×1.4=235.77mm/min
=1837.3r/min
參考文獻(xiàn)[1]表5-56,根據(jù)C6140車床的轉(zhuǎn)速表,選擇n=1400r/min=23.3r/s,則實(shí)際切削速度v=4.98m/s。
4.4.2 基本時(shí)間
5.4.2.1 確定精鏜主動(dòng)端?35mm孔的基本時(shí)間:
=16s
4.5 工序以?55mm外圓及端面定位,粗銑、半精銑鍵槽
切削用量及基本時(shí)間的確定
4.5.1 粗銑
5.5.1.1 切削用量
粗銑以?35mm孔及端面定位,粗銑、半精銑鍵槽,所選刀具為高速鋼三面刃銑刀。銑刀直徑d=80,寬度L=12mm,齒數(shù)z=10。參考文獻(xiàn)[1]表5-143選銑刀的基本形狀。由于加工材料的σ>1000MPs,故選前角=10°,后角=12°(周銑),=6°(端銑)。已知銑削寬度=9mm,銑削深度=8mm。機(jī)床選用X62W型臥式銑床。
確定每齒進(jìn)給量。參考文獻(xiàn)[1]表5-144,X62W臥式銑床的功率為7.5KW(表5-74),工藝系統(tǒng)剛性為中等,細(xì)齒盤銑刀加工鋼料,查得每齒進(jìn)給量=0.6~1.0mm/z。現(xiàn)取=0.07mm/z。
確定銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度。參考文獻(xiàn)[1]表5-148,用高速鋼盤銑刀粗加工鋼料,銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.6mm,銑刀直徑d=80mm,耐用度T=120min(表5-149)。
確定切削速度和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量。參考文獻(xiàn)[1]表2-17中公式計(jì)算:
式中,=48,=0.25,=0.1,=0.2,=0.3,=0.1,m=0.2,T=120min, =8, =0.07mm/z, =9mm, z=10,d=80mm,=1.0。
=2.62m/min
n==10.4r/min
參考文獻(xiàn)[1]表5-75,根據(jù)X62W型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表,選擇n=35r/min=0.5r/s,則實(shí)際切削速度v=0.13m/s,工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為
=0.07×10×35=28mm/min
參考文獻(xiàn)[1]表5-76, 根據(jù)X62W型臥式銑床工作臺(tái)進(jìn)給量,選擇=23.5mm/min,則實(shí)際的每齒進(jìn)給量為==0.078mm/z。
驗(yàn)證機(jī)床效率。參考文獻(xiàn)[1]表2-18的計(jì)算公式,銑削時(shí)的功率(單位為KW)為
(N)
式中,=650,=1.0,=0.72,=0.HT200,=0,=0.HT200, =8, =0.078mm/z, =9mm, z=10,d=80mm, n=35r/min,=0.63。
=797.3
v=0.13m/s
=0.10KW
銑床主電動(dòng)機(jī)的功率為7.5KW,故所選切削用量可以采用。所確定的切削用量為
=0.078mm/z, =23.5mm/min, n=35r/min, v=0.13m/s
5.5.1.2 基本時(shí)間
參考文獻(xiàn)[1]表2-28,三面刃銑刀銑槽的基本時(shí)間為
式中,=84mm,=+(1~3),=9mm,d=80mm,=76mm,=4mm, =23.5mm/min,=4
=6.98min=419s
4.5.2 半精銑
5.5.2.1 切削用量
半精銑鍵槽,所選刀具為高速鋼錯(cuò)齒三面刃銑刀。d=80mm, L=12mm, z=10。機(jī)床亦選用X62W型臥式銑床。
確定每齒進(jìn)給量。加工要求保證的表面粗糙度3.2μm, 參考文獻(xiàn)[1]表5-144,每轉(zhuǎn)進(jìn)給量=0.5~1.2mm/r,現(xiàn)取=0.6mm/r,則
==0.06mm/r
確定銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度。參考文獻(xiàn)[1]表5-148,銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.25mm;參考文獻(xiàn)[1]表5-149,耐用度T=120min。
確定切削速度和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量。參考文獻(xiàn)[1]表2-17中公式計(jì)算,得
=17.79m/min=0.3m/s
n=1.19r/s=71r/min
參考文獻(xiàn)[1]表5-75,根據(jù)X62W型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表,選擇n=75r/min=1.25r/s, 則實(shí)際切削速度v=0.314m/s, 工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為=0.06×10×75=HT200mm/min
參考文獻(xiàn)[1]表5-76, 根據(jù)X62W型臥式銑床工作臺(tái)進(jìn)給量,選擇=47.5mm/min,則實(shí)際的每齒進(jìn)給量為==0.063mm/z。
5.5.2.2 基本時(shí)間
a.主動(dòng)端:
=×4=10s
b.從動(dòng)端:
=×4=12s
4.6 工序Ⅵ切削用量及基本時(shí)間的確定
4.6.1 主動(dòng)端
(1)鉆孔
3.6.5.1以?35mm孔端面定位,一共要加工3個(gè)?11mm孔
鉆孔Φ11,本工序采用計(jì)算法。
表3-5高速鋼麻花鉆的類型和用途
標(biāo)準(zhǔn)號(hào)
類型
直徑范圍(mm)
用途
GB1436-85
直柄麻花鉆
2.0~20.0
在各種機(jī)床上,用鉆?;虿挥勉@模鉆孔
GB1437-85
直柄長麻花鉆
1.0~31.5
在各種機(jī)床上,用鉆?;虿挥勉@模鉆孔
GB1438-85
錐柄麻花鉆
3.0~100.0
在各種機(jī)床上,用鉆?;虿挥勉@模鉆孔
GB1439-85
錐柄長麻花鉆
5.0~50.0
在各種機(jī)床上,用鉆?;虿挥勉@模鉆孔
選用Z525搖臂鉆床,查《機(jī)械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編,查《機(jī)》表2.4-37鉆頭的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度可得,耐用度為HT20000,表10.2-5標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆的直徑系列選擇錐柄長,麻花鉆,則螺旋角=35,鋒交2=118,后角a=10,橫刃斜角=50,L=197mm,l=116mm。
表3-6 標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆的全長和溝槽長度(摘自GB6137-85) mm
直徑范圍
直柄麻花鉆
l
l1
>11.80~13.20
151
101
表3-7 通用型麻花鉆的主要幾何參數(shù)的推存值(根據(jù)GB6137-85) (o)
d (mm)
β
2ф
αf
ψ
8.6~18.00
35
118
12
40~60
表3-8 鉆頭、擴(kuò)孔鉆和鉸刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
(1)后刀面最大磨損限度mm
刀具材料
加工材料
鉆頭
直徑d0(mm)
≤20
高速鋼
鑄鐵
0.5~0.8
(2)單刃加工刀具耐用度T min
刀具類型
加工材料
刀具材料
刀具直徑d0(mm)
11~20
鉆頭(鉆孔及擴(kuò)孔)
鑄鐵、銅合金及合金
高速鋼
60
鉆頭后刀面最大磨損限度為0.5~0.8mm刀具耐用度T = 60 min
①.確定進(jìn)給量
查《機(jī)械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編,第二卷表10.4高速鋼鉆頭鉆孔的進(jìn)給量為f=0.25~0.65,根據(jù)表4.13中可知,進(jìn)給量取f=0.60。
②.確定切削速度
查《機(jī)械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編,表10.4-17高速鋼鉆頭在球墨鑄鐵(190HBS)上鉆孔的切削速度軸向力,扭矩及功率得,V=12,參考《機(jī)械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編,表10.4-10鉆擴(kuò)鉸孔條件改變時(shí)切削速度修正系數(shù)K=1.0,R=0.85。
V=12=10.32 (3-17)
則 = =131 (3-18)
查表4.2-12可知, 取 n = 150
則實(shí)際切削速度 = = =11.8
③.確定切削時(shí)間
查《機(jī)械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編,表10.4-43,鉆孔時(shí)加工機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式: T= (3-19)
其中 l= l=5 l=2~3
則: t= =9.13
確定鉆孔3個(gè)?17mm孔的切削用量
鉆孔選用機(jī)床為Z525搖臂機(jī)床,刀具選用GB1436-85直柄短麻花鉆,《機(jī)械加工工藝手冊》第2卷。
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》第2卷表10.4-2查得鉆頭直徑小于10的鉆孔進(jìn)給量為0.20~0.35。
則取
確定切削速度,根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》第2卷表10.4-9
切削速度計(jì)算公式為 (3-20)
查得參數(shù)為,刀具耐用度T=35
則 ==1.6
所以 ==72
選取
所以實(shí)際切削速度為=2.64
確定切削時(shí)間(一個(gè)孔) =
第5章 加工3X?11mm孔夾具設(shè)計(jì)
5.1 研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來加工3X?11mm孔,加工時(shí)除了要滿足粗糙度要求外,還應(yīng)滿足兩孔軸線間公差要求。為了保證技術(shù)要求,最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時(shí),應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
一、機(jī)床夾具定位元件
工件定位方式不同,夾具定位元件的結(jié)構(gòu)形式也不同,這里只介紹幾種常用的基本定位元件。實(shí)際生產(chǎn)中使用的定位元件都是這些基本定位元件的組合。
(一)工件以平面定位常用定位元件
1.支承釘
常用支承釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式如圖6-1所示。平頭支承釘(圖a)用于支承精基準(zhǔn)面;球頭支承釘(圖b)用于支承粗基準(zhǔn)面;網(wǎng)紋頂面支承釘(圖c)能產(chǎn)生較大的摩擦力,但網(wǎng)槽中的切屑不易清除,常用在工件以粗基準(zhǔn)定位且要求產(chǎn)生較大摩擦力的側(cè)面定位場合。一個(gè)支承釘相當(dāng)于一個(gè)支承點(diǎn),限制一個(gè)自由度;在一個(gè)平面內(nèi),兩個(gè)支承釘限制二個(gè)自由度;不在同一直線上的三個(gè)支承釘限制三個(gè)自由度。
圖6-1 常用支承釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式
2.支承板
常用的支承板結(jié)構(gòu)形式如圖6-2所示。平面型支承板(圖a)結(jié)構(gòu)簡單,但沉頭螺釘處清理切屑比較困難,適于作側(cè)面和頂面定位;帶斜槽型支承板(圖b),在帶有螺釘孔的斜槽中允許容納少許切屑,適于作底面定位。當(dāng)工件定位平面較大時(shí),常用幾塊支承板組合成一個(gè)平面。一個(gè)支承板相當(dāng)于兩個(gè)支承點(diǎn),限制兩個(gè)自由度;兩個(gè)(或多個(gè))支承板組合,相當(dāng)于一個(gè)平面,可以限制三個(gè)自由度。
圖6-2 常用支承板的結(jié)構(gòu)形式
3.可調(diào)支承
常用可調(diào)支承結(jié)構(gòu)形式如圖6-3所示??烧{(diào)支承多用于支承工件的粗基準(zhǔn)面,支承高度可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整,調(diào)整到位后用螺母鎖緊。一個(gè)可調(diào)支承限制一個(gè)自由度。
圖6-3 常用可調(diào)支承的結(jié)構(gòu)形式
(二) 工件以孔定位常用定位元件
1.定位銷
圖6-6是幾種常用固定式定位銷的結(jié)構(gòu)形式。當(dāng)工件的孔徑尺寸較小時(shí),可選用圖 a 所示的結(jié)構(gòu);當(dāng)孔徑尺寸較大時(shí),選用圖 b 所示的結(jié)構(gòu);當(dāng)工件同時(shí)以圓孔和端面組合定位時(shí),則應(yīng)選用圖c所示的帶有支承端面的結(jié)構(gòu)。用定位銷定位時(shí),短圓柱銷限制二個(gè)自由度;長圓柱銷可以限制四個(gè)自由度;短圓錐銷(圖d)限制三個(gè)自由度。
圖6-6 固定式定位銷的結(jié)構(gòu)形式
5.2 定位、夾緊方案的選擇
由零件圖可知:在對(duì)加工前,平面進(jìn)行了粗、精銑加工,底面進(jìn)行了鉆、擴(kuò)加工。因此,定位、夾緊方案有:
夾緊方式用操作簡單,通用性較強(qiáng)的鉸鏈移動(dòng)壓板來夾緊。
為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi),采用一面一銷的定位方式,這種定位在結(jié)構(gòu)上簡單易操作。一面即底平面。
5.3 切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具:鉆頭。
則軸向力:見《工藝師手冊》表28.4
F=Cdfk……………………………………3.1
式中: C=420, Z=1.0, y=0.8, f=0.35
k=(
F=420
轉(zhuǎn)矩
T=Cdfk
式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8
T=0.206
功率 P=
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
鉆削時(shí) T=17.34 N
切向方向所受力:
F=
取
F=4416
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F之間的關(guān)系F夾=KF
軸向力:F夾=KF (N)
扭距:
Nm
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)
由資料《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》查表可得:
切削力公式: 式(2.17)
式中
查表得:
即:
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》表得:
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算,由式(2.5)有::
式中: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》表 可得:
所以
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)簡單、操作方便,決定選用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
5.4 誤差分析與計(jì)算
該夾具以一銷定位,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:
由參考文獻(xiàn)[5]可得:
⑴銷的定位誤差 :
其中:
,
,
,
⑵ 夾緊誤差 :
其中接觸變形位移值:
查[5]表1~2~15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差:通常不超過
⑷ 夾具相對(duì)刀具位置誤差:取
誤差總和:
從以上的分析可見,所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。
5.5定位銷選用
本夾具選用一可換定位銷和棱形銷來定位,其參數(shù)如下表:
表3.1 定位銷
d
H
D
公稱尺寸
允差
20
16
20
~0.011
22
5
1
4
M12
4
5.6 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。
圖6.1 可換鉆套
表
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
35
0.012
>18~22
+0.041
+0.020
35
34
20
36
HT200
>22~26
35
+0.033
+0.017
39
>26~35
42
46
25
HT200
56
>35~35
+0.050
+0.025
48
52
>35~42
55
+0.039
+0.020
59
35
56
67
>42~48
62
66
>48~50
70
74
0.040
鉆模板選用鉆模板,用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。
5.7 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)該簡單。
(4)應(yīng)便于鐵屑去除
在加工過程中,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,所以夾具設(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,所以夾具設(shè)計(jì),必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑。
5.8夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
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。
總 結(jié)
課程設(shè)計(jì)即將結(jié)束了,時(shí)間雖然短暫但是它對(duì)我們來說受益菲淺的,通過這次的設(shè)計(jì)使我們不再是只知道書本上的空理論,不再是紙上談兵,而是將理論和實(shí)踐相結(jié)合進(jìn)行實(shí)實(shí)在在的設(shè)計(jì),使我們不但鞏固了理論知識(shí)而且掌握了設(shè)計(jì)的步驟和要領(lǐng),使我們更好的利用圖書館的資料,更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計(jì)手冊和AUTOCAD等制圖軟件,為我們踏入社會(huì)打下了好的基礎(chǔ)。
課程設(shè)計(jì)使我們認(rèn)識(shí)到了只努力的學(xué)好書本上的知識(shí)是不夠的,還應(yīng)該更好的做到理論和實(shí)踐的結(jié)合。因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo),使我們學(xué)到了很多,也非常珍惜大學(xué)給我們的這次設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì),它將是我們課程設(shè)計(jì)完成的更出色的關(guān)鍵一步。
致 謝
這次課程設(shè)計(jì)使我收益不小,為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)和良好的基礎(chǔ)。但是,查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時(shí),數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊,由于經(jīng)驗(yàn)不足,在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題,不過我的指導(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見,在我遇到難題時(shí)給我指明了方向,最終我很順利的完成了課程設(shè)計(jì)。
這次課程設(shè)計(jì)成績的取得,與指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)是分不開的。在此,我衷心感謝我的指導(dǎo)老師,特別是每次都放下他的休息時(shí)間,耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題,她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神,精益求精的工作作風(fēng),深深地感染和激勵(lì)著我。從題目的選擇到項(xiàng)目的最終完成,他都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個(gè)日日夜夜,他不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo),同時(shí)還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷,除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外,他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣,并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹(jǐn)向指導(dǎo)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
參 考 文 獻(xiàn)
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