電機連接板加工工藝與夾具設(shè)計

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電機連接板的加工工藝規(guī)程及其銑平面的夾具設(shè)計是在學(xué)完了機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設(shè)計、機械工程材料等進行設(shè)計。正確地解決一個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)計出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。 本次設(shè)計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。 第一章：零件的分析 1.1 零件的作用 電機連接板也就是電機安裝中使用到的一種安裝裝置，其能夠與電機連接固定，并且也能夠與設(shè)備的其他的地方連接固定，從而使得電機能夠被固定在設(shè)備中使用，但是現(xiàn)在大多數(shù)的電機用的連接板結(jié)構(gòu)較為單一，一般都是起到連接介質(zhì)的作用，而電機運行中會產(chǎn)生很大的震動，單一結(jié)構(gòu)的連接板也不能夠輔助電機進行減震，若是電機震動過大的話不僅會與連接板的連接處松動，也會使得電機或者連接板與其他的連接位置的出現(xiàn)松動的情況。 1.2 零件的工藝分析 電機連接板有4個加工面他們相互之間沒有任何位置度要求。 1、 上基準面 2、 下基準面 3、 外形 4、 平面上的孔系 第二章： 工藝方案的分析及確定 2.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為HT200，在工作過程中經(jīng)常受到?jīng)_擊性載荷，采用這種材料零件的強度也能保證。由于零件成批生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，選用鑄造，鍛造精度為7級，能保證鑄件的尺寸要求，這從提高生產(chǎn)率和保證加工精度上考慮也是應(yīng)該的。 2.2 基面的選擇的選擇 1、粗基準選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求： （1）粗基準的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應(yīng)選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。 （2） 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導(dǎo)軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導(dǎo)軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。 （3） 應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 （4） 應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。 （5） 粗基準應(yīng)避免重復(fù)使用，因為粗基準的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。 基準的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，他對零件的生產(chǎn)是非常重要的。先選取平面一面作為定位基準。 2、 精基準的選擇 精基準的選擇應(yīng)滿足以下原則： （1）“基準重合”原則 應(yīng)盡量選擇加工表面的設(shè)計基準為定位基準，避免基準不重合引起的誤差。 （2）“基準統(tǒng)一”原則 盡可能在多數(shù)工序中采用同一組精基準定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準變換產(chǎn)生的誤差，簡化夾具設(shè)計與制造。 （3）“自為基準”原則 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均勻，應(yīng)選擇該加工表面本身為精基準，該表面與其他表面之間的位置精度由先行工序保證。 （4）“互為基準”原則 當(dāng)兩個表面相互位置精度及自身尺寸、形狀精度都要求較高時，可采用“互為基準”方法，反復(fù)加工。 （5）所選的精基準 應(yīng)能保證定位準確、夾緊可靠、夾具簡單、操作方便。以基準面A及另外兩側(cè)面作為定位精基準，加工其它表面及孔。主要考慮精基準重合的問題，當(dāng)設(shè)計基準與工序基準不重合的時候，應(yīng)該進行尺寸換算，這在以后還要進行專門的計算，在此不再重復(fù)。 2.3 制定工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點，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)已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能型機床配以專用夾具，并盡量使工序集中在提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降下來。 10 鑄造 鑄造 20 熱處理 調(diào)質(zhì)HRC25-33 30 車 車?130外圓，端面，鉆孔?80、?130倒角 40 車 掉頭：車?130端面、倒角 50 鉆 鉆孔 60 銑 銑平兩側(cè) 70 鉗工 攻絲 80 清洗 清洗，去毛刺 90 防銹 防銹 100 入庫 入庫 2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 零件材料為HT200、 由于零件不算是比較的復(fù)雜，所以這里采用鑄件，中大批量生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用鑄造成型。這對于提高生產(chǎn)率、保證加工質(zhì)量也是有利的。 1、 底面的加工余量 基準面A的表面粗糙度Ra1.6，尺寸公差等級CT7，加工余量等級MA-E，查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2-4得，單邊加工余量Z=2.0mm，由《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.4-8知，需要經(jīng)過銑能滿足其精度要求。 銑 單邊余量Z=1.5mm 2、另一面的加工余量 另一面的表面粗糙度Ra1.6，尺寸公差等級CT9，加工余量等級MA-E，查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2-4得，單邊加工余量Z=2.0mm，由《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.4-8知，需要經(jīng)過粗銑——半精銑方能滿足其精度要求。 粗銑 單邊余量Z=1.5mm 半精銑 單邊余量Z=0.5mm 3、外形的加工余量 外形的表面粗糙度Ra6.3，尺寸公差等級CT9，加工余量等級MA-E，查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2-4得，單邊加工余量Z=2.0mm，由《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.4-8知，需要經(jīng)過粗銑——半精銑方能滿足其精度要求。 粗銑 單邊余量Z=1.5mm 半精銑 單邊余量Z=0.5mm 4、 孔的加工余量 孔的表面粗糙度Ra1.6，尺寸公差等級CT7，加工余量等級MA-E，查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2-4得，單邊加工余量Z=1.5mm，由《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.4-7知，需要經(jīng)過鉆，銑能滿足其精度要求。 5、 不加工表面的加工余量 不加工表面，直接鑄造即可滿足其精度要求。 2.5 確定切削用量及基本工時 10 鑄造 鑄造 10 20 熱處理 調(diào)質(zhì)HRC25-33 20 30 車 車?130外圓，端面，鉆孔?80、?130倒角 30 40 車 掉頭：車?130端面、倒角 40 50 鉆 鉆孔 50 60 銑 銑平兩側(cè) 60 70 鉗工 攻絲 70 80 清洗 清洗，去毛刺 80 90 防銹 防銹 90 100 入庫 入庫 100 零件加工工序如上述，現(xiàn)對零件進行加工刀具及切削用量進行分析與計算： 工序1：由于零件毛坯是鑄造件，只需要檢驗零件的毛坯尺寸就行，如果零件毛坯尺寸不符合要求，則應(yīng)該退回 工序2：對毛坯件加工前應(yīng)進行熱處理，主要是為了消除鑄件的殘余應(yīng)力，預(yù)防加工過程中殘余應(yīng)力過大使得加工零件產(chǎn)生變形 工序30：車端面、外形、內(nèi)孔 本工序采用計算法。 所選用刀具為硬質(zhì)合金（鎢鈷類），端面車刀。 ①.確定切削深度 == ②.確定進給量 根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.5可知，當(dāng)粗鏜鑄件時，，車刀伸出長度為時： =0.15～0.40 按CA6140機床的進給量（表4.2—9），選擇， =0.25 ③.確定切削速度 V= （3-9） 式中=，=0.2，=0.20，=，=0.15 ==39 （3-10） == （3-11） 按CA6140機床的轉(zhuǎn)速，選擇 =160=2.6 ④.計算基本工時 選車刀的主偏角=，則=，，，，，，，則： ==119 工序40：車端面 本工序采用計算法。 所選用刀具為硬質(zhì)合金（鎢鈷類），端面車刀。 ①.確定切削深度 == ②.確定進給量 根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.5可知，當(dāng)粗鏜鑄件時，，車刀伸出長度為時： =0.15～0.40 按CA6140機床的進給量（表4.2—9），選擇， =0.25 ③.確定切削速度 V= （3-9） 式中=，=0.2，=0.20，=，=0.15 ==39 （3-10） == （3-11） 按CA6140機床的轉(zhuǎn)速，選擇 =160=2.6 ④.計算基本工時 選車刀的主偏角=，則=，，，，，，，則： ==119 工序50：銑平兩側(cè)面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀，刀片采用YG6, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X62型銑床說明書，其功率為為4kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?00 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序60：鉆平面上孔 工步一：鉆Φ9孔 選用麻花鉆（《工藝》表3.1－6） 由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得 （《切削》表2.15） 468r/min 按機床選取n=500r/min 切削工時： ，，則機動工時為 工步二：銑Φ15孔 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀，刀片采用YG6, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X62型銑床說明書，其功率為為4kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選取＝300 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序70：攻絲 工序80：清洗、去毛刺 工序90：防銹 工序100：入庫 第三章： 夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。而本次夾具設(shè)計師對鉆孔進行設(shè)計，所在的加工時在立式加工中心上進行加工，所以應(yīng)該對零件進行粗銑加工，把它的基準面洗出來，然后加工頂面及外形，當(dāng)把這些全部加工完成以后對零件進行鉆孔及銑孔加工，本次加工孔對于位置和孔的精度比較高，但是考慮了加工成本及操作方法，故對零件直接在加工中心里做 3.1 問題的提出 本夾具主要用于鉆平面上孔系，精度等級6級，表面粗糙度Ra1.6。并且對孔的位置及大小要求比較高，所以在做的過程中，我們應(yīng)該保證孔的位置及尺寸精度 3.2 定位基準的選擇 3.2.1銑床定位基準的選擇 本道工序加工平面上孔系，采用基準底面及內(nèi)孔作為定位基準來加工，首先我們選擇已經(jīng)加工的底面作為加工的基準，在用底面做為基準的時候這樣就限制了零件的3個自由度，然后以零件的中心孔做定位基準，用圓柱銷定位，限制了零件的兩個自由度，這樣零件的5個自由度全部限制了最后一個自由度只需要用一個削邊銷與加工好的空配合就可以完成零件的6個自由度完全定位，同上所述，因為鉆孔工序在銑工序前面，故只需要限制零件5個自由度，5個自由度通銑削加工，一個地面限制3個自由度，中心空做預(yù)定位不限制自由度，但是在頂面與130直徑相配合的限制了零件的自由度2個又因為零件對于Z軸轉(zhuǎn)動不要求，故我們就可以直接對零件采螺栓及壓板的組合壓緊方式，這樣就可以比較迅速的完成對零件的定位及夾緊。 3.2.2夾具零件圖如下 1. 銑床夾具如下所示： 基準選擇： （1）定位芯軸 （2） 夾具體 （3） 定位銷： （4） 裝配圖如下： 2. 鉆床夾具如下所示： 1. 基準的選擇： （1） 夾具體： （2） 雙頭螺栓： （3） 蓋板： （4） 鉆床裝配圖： 3.3 切削力和夾緊力的計算 3.3.1銑床切削力和夾緊力的計算 （1）刀具：采用面銑刀 機床：臥式銑床 X62 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù) K= 其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 （2）夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘：公稱直徑d=20mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應(yīng)力幅： 許用應(yīng)力幅： 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應(yīng)力為 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠。 3.3.2鉆床切削力和夾緊力的計算 本步加工按鉆削估算夾緊力。實際效果可以保證可靠的卡緊。 鉆削軸向力 ： 扭矩 卡緊力為 取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1 則實際卡緊力為 F’=S1*S2*S3*S4*F=24.1N 使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工卡緊，調(diào)節(jié)卡緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力 3.4 定位誤差分析 一批工件在卡具中定位時，各個工件所占據(jù)的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成誤差，即工件定位時造成的加工表面相對工序基準的誤差。 形成原因有兩個，一是由于定位基準 與設(shè)計基準不重合而造成。二是定位基準與限位基準不重合而造成。 銑床定位誤差分析 根據(jù)零件圖可知，T=0.28mm， Td=0.25mm，，。 已知孔的形狀公差為0.28，根據(jù)經(jīng)驗公式，易知此結(jié)果符合。 鉆床定位誤差分析： 由于加工基準和設(shè)計基準重合，所以能很好的保證了加工精度。故不需要對夾具進行另外的定位誤差分析。 總結(jié) 這次的畢業(yè)設(shè)計是艱難充滿挑戰(zhàn)的，同時也是鞏固所學(xué)知識，熟練握機械原理的一次難得機會。電機連接板的夾具設(shè)計用到了以所學(xué)的許多知識。比如刀具選擇、互換性問題、自由度問題等等。這次設(shè)計也碰到許許多多的難題，但是在老師的悉心教導(dǎo)，同學(xué)的相互幫助，自己的勤奮努力下，所有問題都迎刃而解。 這一次的設(shè)計不光鞏固了所學(xué)知識，更加磨礪了我的意志，增加我對未來的信心。讓我在以后的道路上不怕挑戰(zhàn)，更加勇敢。 致謝 參考文獻 1. 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業(yè)出版社出版，1994年 2.機械制造工藝設(shè)計簡明手冊，李益民主編，機械工業(yè)出版社出版，1994年 3.機床夾具設(shè)計，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海工業(yè)大學(xué)主編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版，1983年 4.機床夾具設(shè)計手冊，東北重型機械學(xué)院、洛陽工學(xué)院、一汽制造廠職工大學(xué)編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版，1990年 5.金屬機械加工工藝人員手冊，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1981年10月 6.機械制造工藝學(xué)，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年 - 26 -