分離軸承套筒工藝及夾具設計
專業(yè)夾具設計 機械制造基礎課程設計設計題目:制訂分離軸承套筒工藝及鉆 4 孔夾具設計全套圖紙加 153893706專業(yè)夾具設計 - 1 -班 級:學 生:指導教師:目 錄設計任務書一、 零件的分析二、 工藝規(guī)程設計(一) 、確定毛坯的制造形式(二) 、基面的選擇(三) 工藝階段劃分(三) 、制訂工藝路線(四) 、機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定(五) 、確定切削用量及基本工時三、 夾具設計四、 參考文獻專業(yè)夾具設計 - 2 -一、 零件的分析(一)零件的工藝分析 分離軸承套筒是一種常見零件,在機械產品中,常具有定位,聯(lián)接的作用,這個零件從零件圖上可以看出,他的設計基準是 Ø44mm 孔中心,加工表面是以Ø44mm 為中心的加工表面:加工表面包括:Ø51mm,Ø52mm,Ø53mm, Ø62mm 圓柱面;Ø44mm,Ø4mm,Ø5mm 孔,1/8螺紋孔;B,C,D,E,F 面及端面;由以上分析可知,對于這些加工表面而言,我們關鍵是加工出 Ø44 孔,并以此為其準加工其它表面,并且保證其它表面與孔之間的位置精度要求。專業(yè)夾具設計 - 3 -圖 1 零件圖二、 工藝規(guī)程設計(一)確定毛坯的制造形式零件材料為 HT18-36,考慮到該零件在機械產品中的受力并保證零件的工作可靠性,零件為大批生產,而且零件的尺寸不大,因此,毛坯采用金屬模型鑄造,采用專用壓力設備。(二)基面的選擇基準面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?;孢x擇的正確與合理,可以使加工質量得到保證,生產效率得以提高。否則,加工工藝過程中會問題百出,更有甚者,還會造成零件大批報廢,使生產無法正常進行。粗基準的選擇:以上下表面和兩側面作為粗基準,以消除 , , 三個自zxy由度,用以消除 , , 三個自由度,達到完全定位。xyz對于精基準而言,根據基準重合原則,選用設計基準作為精基準。(四)工藝階段劃分當零件表面精度和粗糙度要求比較高時,往往不可能在一個工序中加工完成,而劃分為幾個階段來進行加工。專業(yè)夾具設計 - 4 -A 粗加工階段 主要切除各表面上的大部分加工余量,使毛坯形狀和尺寸接近于成品。該階段的特點是使用大功率機床,選用較大的切削用量及盡可能提高生產率和降低刀具磨損等。 B 半精加工階段 完成次要表面的加工,并為主要表面的精加工作準備。 C 精加工階段 保證主要表面達到圖樣要求。 D 光整加工階段 對表面粗糙度及加工精度要求高的表面,還需進行光整加工。這個階段一般不能用于提高零件的位置精度。 就本零件而言,零件精度要求不是很高,有三組表面需要經過半精加工和精加工,其它加工表面只要粗加工即可.需要經過半精加工和精加工的表面是 Ø44mm孔, Ø52mm 柱面,及銑 B,C,D,E 表面。(四)制訂工藝路線制訂工藝路線的出發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀,尺寸精度及位置精度等技術要求得到合理的保證。在生產綱領為小批生產的條件下,可以考慮采用萬能性機床配以部分專用夾具來提高生產效率。除此以外,還應當考慮經濟效率,以便使生產成本盡量下降。1工藝路線方案一工序 鑄造成型。工序 時效處理并涂漆。工序 粗車端面,粗車 。620.5工序 車端面 E,車孔 ,粗車 ,半精車 ,精車 ,倒4.3940.3940.394角 C1.工序 半精車 ,粗車 ,粗車 ,精車 ,精車620.50.520.2510.5,倒角。0.51工序 粗銑面 B,C ,D ,E,精銑面 B,C,D, E工序 鉆孔 4工序 鉆孔 35工序 銑 端面16工序 鉆管螺紋 1/8螺紋底孔,攻絲專業(yè)夾具設計 - 5 -工序 清洗檢驗。2.工藝路線方案二工序 鑄造成型。工序 時效處理并涂漆。工序 銑端面 E工序 粗車端面,粗車 。620.5工序 車孔 ,粗車 ,半精車 ,精車 ,倒角 C1.46.390.3940.394工序 半精車 ,粗車 ,粗車 ,精車 ,精車50.25010.5,倒角。0.251工序 粗銑面 B,C ,D ,E,精銑面 B,C,D, E工序 鉆孔 3工序 鉆孔 4工序 銑 端面16工序 鉆管螺紋 1/8螺紋底孔,工序 攻絲工序 清洗檢驗。工藝方案的比較與分析:上述兩個工藝方案的特點在于:方案二是加工工序較分散,適合大中批生產,縮短裝換刀具的時間。加工完前次的又可成為下次加工的基準,這樣使工序非常清晰易提高加工精度,是對大、中批量生產。方案一把工件加工工序分得很集中,能減少設備投資,增加換刀及鋪助時間,適合小批量生產。兩種方案的裝夾都比較多,但是考慮到加工零件的方便性,及加工精度,且是大批量生產,所以采用方案二比較合適。(五)機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 缸蓋零件材料為 HT18-36,毛坯重量約為 1.0Kg,生產類型為小批生產,采用手工木模砂型鑄造。根據上述原始資料及加工工藝,分別確定各加工表面的機械加工余量、 工序尺寸及毛坯尺寸如下:專業(yè)夾具設計 - 6 -1. 車外圓及端面考慮圓柱面的粗糙度 Ra 為 12.5,參照機械制造工藝設計手冊 以下簡稱“手冊” ,表 143,確定工序尺寸為 Z=2mm,其中粗加工的加工余量Z=1.5mm,半精加工的加工余量 Z=0.5mm。2. 車 Ø52mm 外圓及端面考慮端面的粗糙度 Ra 為 6.3,參照機械制造工藝設計手冊 以下簡稱“手冊” ,表 143,確定工序尺寸為 Z=2mm,其中粗加工的加工余量Z=1.0mm,半精加工余量為 0.6mm,精加工余量為 0.4mm。3車孔 Ø44根據“手冊”表 149,考慮端面的粗糙度 Ra 為 3.2,參照機械制造工藝設計手冊 以下簡稱“手冊” ,表 143,確定工序尺寸為 Z=2mm,其中粗加工的加工余量Z=1.0mm,半精加工余量為 0.6mm,精加工余量為 0.4mm。4銑 B,C,D,E 面及 Ø16 端面,考慮端面的粗糙度 Ra 為 3.2,參照機械制造工藝設計手冊 以下簡稱“手冊” ,表 143,確定工序尺寸為 Z=2mm,其中粗加工的加工余量Z=1.0mm,半精加工余量為 0.6mm,精加工余量為 0.4mm。毛坯制造尺寸及技術要求見毛坯圖。專業(yè)夾具設計 - 7 -圖 2 毛坯圖(六)確定切削用量及基本工時工序 銑端面 E機床:X5032 型立式銑床刀具:立式端銑刀,材料: , 。15YT60Dm因其單邊余量:Z=2mm所以銑削深度 :pa2參照參考文獻3表 2.4-81,取 0.6/Vs機床主軸轉速 :n,100.619/min34Vnrd按照參考文獻3表 3.30 25實際銑削速度 : v3.460.7/10ds進給量 : fV.52/1./ffaZnm工作臺每分進給量 : m.670infVs專業(yè)夾具設計 - 8 -:根據參考文獻3表 2.4-81,a 2am切削工時被切削層長度 :由毛坯尺寸可知 , l 53l走刀次數為 1, 5302.64minmLtf工序 粗車端面,粗車 。20.5機床:C6140 車床刀具:YT15 硬質合金車刀確定切削用量及加工工時粗車端面:確定加工余量為 1.5mm,查切削用量簡明手冊 ,加工切削深度 1.5pam由表 4 ,根據3表 1 當用 YT15 硬質合金車刀加工鑄rmf/6.05鐵時: ;ap7svt821切削修正系數: .tvk9.0xtvk8.svktT故 smkvt /7.01.82.6508.1049/nrsD由機床 .3/minc156.0.93/0cv s28.17in.3mLtnf粗車 :6205確定加工余量為 1.5mm,查切削用量簡明手冊 ,加工切削深度 1.5pam專業(yè)夾具設計 - 9 -由表 4 ,根據3表 1 當用 YT15 硬質合金車刀加工鑄rmf/6.05鐵時: ;ap7svt821切削修正系數: .tvk9.0xtvk8.svktT故 smkvt /7.01.82.6508.104/nrsD由機床 .3/minc1625.1.03/00cv s.in.3mLtnf工序 車孔 ,粗車 ,半精車 ,精車 ,倒角 C1.460.390.3940.394機床:C6140 車床刀具:YT15 硬質合金車刀確定切削用量及加工工時車孔 :46確定加工余量為 1.5mm,查切削用量簡明手冊 ,加工切削深度 1.5pam由表 4 ,根據3表 1 當用 YT15 硬質合金車刀加工鑄rmf/6.05鐵時: ;ap7svt821切削修正系數: .tvk9.0xtvk8.svktT故 smkvt /7.01.82.6508.102/nrsD專業(yè)夾具設計 - 10 -由機床 6./40/mincnrs31.6.9/0cDv s20.1in.5mLtnf走刀兩次20.3imt粗車 孔:.94確定加工余量為 1mm,查切削用量簡明手冊 ,加工切削深度 1.0pam由表 4 ,根據3表 1 當用 YT15 硬質合金車刀加工鑄rmf/6.05鐵時: ;ap7svt821切削修正系數: .tvk9.0xtvk8.svktT故 smkvt /7.01.82.6508.1029/nrsD由機床 .4/mincr316.0.92/0cv s25.in6.mLtnf半精車 孔:0.394確定加工余量為 0.6mm,查切削用量簡明手冊 ,加工切削深度 0.6pam由表 4 ,根據3表 1 當用 YT15 硬質合金車刀加工鑄rmf/6.05鐵時: ;ap7svt821專業(yè)夾具設計 - 11 -切削修正系數: 65.0tvk92.0xtvk8.svk1tT故 smkvt /7.01.8.82. 1069/nrsD由機床 .40/mincr31.6.92/0cv s250.in6.mLtnf精車 孔:0.394確定加工余量為 0.4mm,查切削用量簡明手冊 ,加工切削深度 0.4pam由表 4 ,根據3表 1 當用 YT15 硬質合金車刀加工鑄rmf/6.05鐵時: ;ap7svt821切削修正系數: .tvk9.0xtvk8.svktT故 smkvt /7.01.82.6508.1029/nrsD由機床 .4/mincr316.0.92/0cv s25.in6.mLtnf工序 半精車 ,粗車 ,粗車 ,精車 ,精車20.50.520.2510.5,倒角。0.51專業(yè)夾具設計 - 12 -機床:C6140 車床刀具:YT15 硬質合金車刀確定切削用量及加工工時半精車 :620.5確定加工余量為 0.5mm,查切削用量簡明手冊 ,加工切削深度 0.5pam由表 4 ,根據3表 1 當用 YT15 硬質合金車刀加工鑄rmf/6.鐵時: ;ap7svt821切削修正系數: 5.0tvk9.0xtvk8.svktT故 smkvt /7.01.82.68.104/nrsD由機床 5.30/minc162.1.3/0cv s50.in.3mLtnf粗車 :0.52確定加工余量為 1.5mm,查切削用量簡明手冊 ,加工切削深度 1.5pam由表 4 ,根據3表 1 當用 YT15 硬質合金車刀加工鑄rmf/6.05鐵時: ;ap7svt821切削修正系數: .tvk9.0xtvk8.svktT故 smkvt /7.01.82.6508.1032/nrsD專業(yè)夾具設計 - 13 -由機床 5.3/20/mincnrs1486/0cDv s8.520.14in3mLtnf精車 :0.52確定加工余量為 0.5mm,查切削用量簡明手冊 ,加工切削深度 0.5pam由表 4 ,根據3表 1 當用 YT15 硬質合金車刀加工鑄rmf/6.05鐵時: ;ap7svt821切削修正系數: .tvk9.0xtvk8.svktT故 smkvt /7.01.82.6508.1032/nrsD由機床 ./minc145.0.86/0cv s8.2.14in3mLtnf粗車 :0.251確定加工余量為 1.5mm,查切削用量簡明手冊 ,加工切削深度 1.5pam由表 4 ,根據3表 1 當用 YT15 硬質合金車刀加工鑄rmf/6.05鐵時: ;ap7svt821切削修正系數: .tvk9.0xtvk8.svktT專業(yè)夾具設計 - 14 -故 smkvt /87.01.8092.658.103/nrsD由機床 ./mincr145.20.853/0cv s3.1in.6mLtnf精車 :0.251確定加工余量為 0.5mm,查切削用量簡明手冊 ,加工切削深度 0.5pam由表 4 ,根據3表 1 當用 YT15 硬質合金車刀加工鑄rmf/6.05鐵時: ;ap7svt821切削修正系數: .tvk9.0xtvk8.svktT故 smkvt /7.01.82.6508.103/nrsD由機床 ./mincr145.20.853/0cv s3.1in.6mLtnf工序 粗銑面 B,C ,D ,E,精銑面 B,C,D, E機床:X5032 型立式銑床刀具:立式端銑刀,材料: , 。15YT30m粗銑面 B,C,D,E,因其單邊余量:Z=1.5mm所以銑削深度 :pa.專業(yè)夾具設計 - 15 -參照參考文獻3表 2.4-81,取 0.6/Vms機床主軸轉速 :n,100.6382/in314Vnrd按照參考文獻3表 3.30 75實際銑削速度 : v.140.59/06dms進給量 : fV.23/87ffaZn工作臺每分進給量 : m.12./infVs:根據參考文獻3表 2.4-81,a 5a切削工時被切削層長度 :由毛坯尺寸可知 , l 24.lm走刀次數為 2, 4.510.3minmLtf2.6int精銑面 B,C,D,E,因其單邊余量:Z=0.5mm所以銑削深度 :pa0.5m參照參考文獻3表 2.4-81,取 .6/Vs機床主軸轉速 :n,10.6382/in3140Vnrd按照參考文獻3表 3.30 75實際銑削速度 : v.140.59/6dms進給量 : fV.23/87ffaZn工作臺每分進給量 : m.12./infVs:根據參考文獻3表 2.4-81,a 5a切削工時被切削層長度 :由毛坯尺寸可知 , l 24.lm走刀次數為 2, 4.510.3minmLtf專業(yè)夾具設計 - 16 -20.6mint工序 鉆孔 35機床:Z535刀具:高速鋼麻花鉆f=0.57mm/r·K =0.57×0.93=0.52/s fl=0.2m/s (12m/min ) (表 342)n = = =12.73r/s swd10 v0.2345按機床選取 n =680r/min=11.33r/s故實際切削速度 = =0.2m/s 10ndsw切削工時 l=4mm,l = 2mm,l =1mm2t = = =1.2s=0.02minmfw21nl4.3053 個孔 3t =0.06min工序 鉆孔 4機床:Z535刀具:高速鋼麻花鉆f=0.57mm/r·K =0.57×0.93=0.52/s fl=0.2m/s (12m/min ) (表 342)n = = =15.9r/s swd10 v0.234按機床選取 n =960r/min=16r/s故實際切削速度 = =0.2m/s 10ndsw專業(yè)夾具設計 - 17 -切削工時 l=6mm,l = 2mm,l =1mm12t = = =1.08s=0.02min mfw21nl60.5工序 銑 端面6機床:X5032 型立式銑床刀具:立式端銑刀,材料: , 。15YT30Dm因其單邊余量:Z=2mm所以銑削深度 :pa2參照參考文獻3表 2.4-81,取 0.6/Vs機床主軸轉速 :n,100.6382/min314Vnrd按照參考文獻3表 3.30 75實際銑削速度 : v.140.59/06ds進給量 : fV.5237/.8/ffaZnm工作臺每分進給量 : m1.12.5infVs:根據參考文獻3表 2.4-81,aa切削工時被切削層長度 :由毛坯尺寸可知 , l 16lm走刀次數為 1, 602.5min.mLtf工序 鉆管螺紋 1/8螺紋底孔,刀具:高速鋼麻花鉆確定切削用量及工時f=0.75mm/r·K =0.75×0.95=0.71/s (表 338)fl專業(yè)夾具設計 - 18 -=0.35m/s ( 21m/min) (表 342)n = = =15.92r/s swd10 v73.1450按機床選取 n =960r/min=16r/s故實際切削速度 = =0.35m/s 10ndsw切削工時 l=9mm,l = 3mm,l =1mm2t = = =9.86s=0.16min mfw21nl960.71三、 專用夾具設計(一) 問題提出為了提高勞動生產率,保證加工質量,降低勞動強度,需要設計專用夾具。利用本夾具主要用來加工工序(鉆孔 ) 。在加工本工序前,其他重要表面4都已加工,因此,在本道工序加工時,主要考慮如何保證中心對齊,如何降低勞動強度、提高勞動生產率,而精度則不是主要問題。(二) 夾具設計1. 定位基準的選擇由零件圖可知,為了定位誤差小,選擇零件的中心孔為主定位基準面,由 Ø51 端面為次要定位基準面,這樣,由一個平面,一個定位銷限制了工件五個自由度,再以 6mm 耳座為基準限制旋轉方向的自由度,由一個支撐銷定位,這樣便限制了工件 6 個自由度,達到完全定位。專業(yè)夾具設計 - 19 -圖 3 工件定位示意圖2切削力及夾緊力計算 刀具:高速鋼鉆頭,直徑 d =4mm,f=0.52mm/r0鉆頭轉速 n=16r/s工件材料:灰鑄鐵 HB=210則: 切屑扭矩 M= 10 (表 336)MyxKfdC03=225.63×4 ×0.52 ×1.059×109.18.0=1.9(N·m)軸向力 F= =588.60×4 ×0.52 ×1.059FyxFKfdC018.0=1477(N)其中 K =K =( ) =( ) =1.059MF19HB6.026.0切削功率 P =2 Mn×103=2×3.14×1.9×8.33×10 3=0.1 KW專業(yè)夾具設計 - 20 -由零件定位、裝夾方式可知,只有鉆削時產生的軸向力能引起零件的松動。由夾緊機構產生的實際夾緊力應滿足下式:P=K·F式中,安全系數 321K4為基本安全系數 1.5;1K為加工性質系數 1.1;2為刀具鈍化系數 1.2;3為斷續(xù)切削系數 1.2。4K所以 (N)' 1.5.14729FK所需的實際夾緊力為 2949N 是不算很大,為了使得整個夾具結構緊湊,決定選用螺紋夾緊機構。1位誤差分析定夾具的主要定位元件為一平面和一定位銷一擋銷:定位銷是與零件孔 相配合的,通過定位銷、削邊銷與零件孔的配合來4確定加工孔的中心,最后達到完全定位。因此,定位銷與其相配合的孔的公差相同,即公差為 h7。由于 是自由公差,因此滿足公差要求。42夾具設計及操作的簡要說明如前所述,在設計夾具時,應該注意提高勞動生產率。為此,應首先著眼于采用何種夾緊裝置以減少更換工件的輔助時間。本夾具設計時,盡量使夾具體簡單,緊湊。專業(yè)夾具設計 - 21 -圖 4 夾具設計四、參考文獻1.機械制造工藝學課程設計指導書 機械工業(yè)出版社 趙家齊 編2.機械制造工藝設計手冊 機械工業(yè)出版社 王紹俊 編3. 機床夾具設計手冊