轉(zhuǎn)向臂機械加工工藝規(guī)程及專用夾具設計.doc

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目 錄 一、生產(chǎn)類型的確定 1 二、零件的分析 1 1、零件的作用 2 2、零件的工藝分析 2 2．1、以φ16mm孔的中心線加工表面 2 2．2、 以φ9.3mm孔的中心線加工表面 2 2.3、 轉(zhuǎn)向臂技術零件要求表 2 三、選擇毛坯、確定毛坯尺寸、設計毛坯圖 2 1、求最大輪廓尺寸 3 2、選取公差等級CT 3 3、求鑄件尺寸公差 3 4、求機械加工余量等級 3 5、求RMA（要求的機械加工余量） 3 6、求毛坯基本尺寸 3 7、畫毛坯圖（見A3圖紙） 4 四、工藝路線擬定 4 1、定位基準的選擇 4 2、擬定加工方法和加工方案 4 2．1、工藝路線： 4 五、選擇加工設備及刀具、量具 5 1、選擇加工設備與工藝設備 5 1．1、選擇機床，根據(jù)不同的工序選擇機床 5 1．2、選擇刀具，根據(jù)不同的工序選擇刀具 5 1．3選擇量具 5 2、確定工序尺寸 7 2．1、面的加工（所有面） 7 2．2、孔的加工 7 六、確定切削用量及基本時間 7 工序號04： 7 七、夾具設計 11 7.1 夾具設計的基本要求和步驟 11 7.1.1 基本要求 11 7.1.2 設計步驟 12 7.2夾具設計 12 7.2.1選擇夾具 12 7.2.2問題的提出 12 7.2.3定位基準的選擇 13 7.2.4 定位元件的選擇 13 7.2.5 導向元件 14 7.2.6 夾緊裝置 14 7.2.7定位誤差分析 15 7.2.8夾具設計及操作的簡要說明 15 7.2.9夾具體圖 15 7.3.0夾具體裝配圖 17 八、鳴謝 17 九、參考文獻 17 一、零件生產(chǎn)類型的確定 由原始資料可知： 年產(chǎn)量Q=5000臺/年 零件數(shù)量n=1件/臺 備品率α=3% 廢品率β=0.5% N=Qn（1+α）（1+β）=5000*1*（1+3%）（1+0.5%）=5176件/年 所以是大批量生產(chǎn)。 二、零件的分析 1、零件的作用 據(jù)資料所示，該轉(zhuǎn)向臂的作用和方向盤、轉(zhuǎn)向拉桿一起配合使用，從而達到控制轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向角度。 2、零件的工藝分析 由零件圖可知：φ16、φ9.3的孔中心線是主要的設計基準和加工基準。該零件的主要加工面可分為兩組： 2．1、以φ16mm孔的中心線加工表面 這一組加工表面包括：銑φ26mm單側(cè)端面、鉆φ16mm的孔、倒角145、鉆φ8.5mm的孔。 2．2、 以φ9.3mm孔的中心線加工表面 這一組加工表面包括：銑φ20mm兩端面、鉆φ9.3mm的孔、锪φ16mm的頭。 概括：由于φ16、φ9.3的孔中心線位置精度不高，又φ16mm內(nèi)孔的精度比φ9.3mm內(nèi)孔的精度較高。所以由以上分析可知，對這兩組加工表面而言，先加工第一組，再加工第二組。由參考文獻中有關面和孔加工精度及機床所能達到的位置精度可知，上述技術要求是可以達到的，零件的結(jié)構(gòu)工藝性也是可行的。 2.3、 轉(zhuǎn)向臂技術零件要求表 加工表面 尺寸及偏差/mm 公差及精度 表面粗糙度Ra/um 形位公差/mm 尺寸32mm中A端面 32 IT12 12.5 尺寸26mm中前端面B 26 IT12 12.5 尺寸26mm中后端面C 26 IT12 12.5 Φ16mm孔 IT7 1.6 Φ9.3mm孔 Φ9.30.1 IT12 12.5 Φ8.5mm孔 Φ8.5 IT14 25 三、選擇毛坯、確定毛坯尺寸、設計毛坯圖 根據(jù)零件材料確定毛坯為可鍛鑄鐵（KT35-10）,大批量生產(chǎn)。按《機械制造技術基礎課程設計指南》第五章第一節(jié)可確定： 1、求最大輪廓尺寸 長133.5mm、寬48.9mm、高49.15mm，故最大輪廓尺寸為133.5mm。 2、選取公差等級CT 由<課程設計指導教程>P27表2-1，鑄造方法按機械造型、鑄件材料按鑄鐵，得CT范圍8～12級。取為10級。 3、求鑄件尺寸公差 根據(jù)加工表面的基本尺寸和逐漸公差等級CT=10級，查表2-3得：公差帶相對于基本尺寸對稱分布。 4、求機械加工余量等級 查表2-5，得機械加工余量等級范圍為E～G，取為F級。 5、求RMA（要求的機械加工余量） 對所有加工表面取同一個數(shù)值，由表2-4查最大輪廓尺寸為133.5mm，機械加工余量等級為F級，得RMA數(shù)值為1.5mm。 6、求毛坯基本尺寸 依零件圖可知：Φ16、φ9.3、φ8.5孔徑較小，鑄成實心。 A面屬單側(cè)加工，由式（2-1）得 R=F+RMA+CT/2=32+1.5+2.8/2=34.9mm B、C面屬兩側(cè)加工，由式（2-2）得 R=F+2RMA+CT/2=26+21.5+2.6/2=30.3mm 根據(jù)數(shù)據(jù)可得： 轉(zhuǎn)向臂鑄件毛坯尺寸公差與加工余量見下表（3-1） 表（3-1） 項目 A面 B、C面 Φ16孔 Φ9.3孔 Φ8.5孔 公差等級CT 10 10 — — — 加工面基本尺寸 32 26 — — — 鑄件尺寸公差 2.8 2.6 — — — 機械加工余量等級 F F — — — RMA 1.5 1.5 — — — 毛坯基本尺寸 34.9 30.3 0 0 0 畫毛坯圖（見A3圖紙） 四、工藝路線擬定 1、定位基準的選擇 粗基準：為保證工件重要表面的余量均勻，應選重要表面為粗基準。為互為基準，以φ20mm端面為粗基準。即B、C面。 精基準：精基準的選擇主要考慮基準重合的問題。選擇加工表面的設計基準為定位基準，稱為基準重合的原則。采用基準重合原則可以避免由定位基準與設計基準不重合引起的基準不重合誤差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保證。為使兩孔互為基準，選φ16的孔作為精基準。 2、 擬定加工方法和加工方案 2．1、工藝路線： ①、銑φ16mm孔的端面，即φ26mm圓柱A面 ②、銑φ9.3mm孔的兩端面，即φ20mm圓柱B、C面 ③、鉆、擴、粗鉸、精鉸孔φ16mm，倒角145 ④、鉆φ8.5mm孔 ⑤、鉆φ9.3mm孔 ⑥、刮平B、C面φ16mm，兩端入體1mm 五、選擇加工設備及刀具、量具 由于生產(chǎn)類型為大批量，故加工設備以通用機床為主，輔以少量專用機床，其生產(chǎn)方式以通用機床專用夾具為主，輔以少量專用機床的流水生產(chǎn)線，工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳送均由人工完成. 1、選擇加工設備與工藝設備 1．1、選擇機床，根據(jù)不同的工序選擇機床 工序號02：銑φ26mm圓柱A面。因為工序的工步數(shù)不多，成批生產(chǎn)要求不高的生產(chǎn)效率。故選用臥銑，選擇X62臥銑銑床。 工序號03：銑φ20mm圓柱B、C面。因為互為基準，工序的工步數(shù)不多，成批生產(chǎn)要求不高的生產(chǎn)效率。故選用臥銑，選擇X62臥銑銑床。 工序號04：鉆、擴、粗鉸、精鉸孔φ16mm，倒角145。選用Z535立式鉆床。 工序號05、06：鉆孔φ8.5mm、φ9.3mm。由于內(nèi)孔的粗糙度、精度要求不高，可以一次性鉆通孔達到加工要求。故選Z525立式鉆床。 工序號07：刮平B、C面φ16mm，兩端入體1mm。粗糙度要求不高，宜采用Z525立式鉆床。 1．2、選擇刀具，根據(jù)不同的工序選擇刀具 ①、 銑刀：根據(jù)資料查《機械制造技術課程設計指導教程》表3-31：選擇硬質(zhì)合金 鑲齒套式端面銑刀。銑刀直徑：d=80mm,齒數(shù)Z=10mm。查《金屬機械加工手冊》，得銑刀幾何參數(shù)：Kr=60，λ=12～15 ②、鉆、擴、粗、精鉸孔φ16mm，倒角145。選用麻花鉆等專用刀具。 ③、刮平面φ16mm，選用專用锪刀 1．3選擇量具 本零件屬于成批生產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用量具。根據(jù)零件的表面的精度要求，尺寸和形狀特點，參考相關資料，選擇如下： ①、選擇加工面的量具 根據(jù)資料：查表3-48得，用分度值為0.02mm的三用游標長尺測量，測量范圍0mm～150mm，公稱規(guī)格為1500.02。 ②、選擇加工孔的量具 根據(jù)資料：由于孔的加工精度要求不同，分別有IT7-IT8、IT12-IT13、大于IT13。所以選擇分度值0.01mm，測量范圍分別為25mm～50mm、25mm～50mm、5mm～30mm的內(nèi)徑千分尺。 確定工藝過程方案見下表（4-1） 表（4-1） 工序號 工序內(nèi)容 機床設備 刀具 量具 01 正貨處理145～204HBS 02 銑φ26mm圓柱A面 X62臥銑銑床 端面銑刀 三用游標長尺 03 銑φ20mm圓柱B、C面 X62臥銑銑床 端面銑刀 三用游標長尺 04 鉆、擴、粗鉸、精鉸孔φ16mm， 倒角145 Z535立式鉆床 鉆頭擴孔鉸刀 內(nèi)徑千分尺 05 鉆孔φ8.5mm Z525立式鉆床 麻花鉆等專用刀具 內(nèi)徑千分尺 06 鉆孔φ9.3mm Z525立式鉆床 麻花鉆等專用刀具 內(nèi)徑千分尺 07 刮平B、C面φ16mm，兩端入體1mm Z525立式鉆床 平底锪鉆 三用游標長尺 08 去毛刺 鉗工臺 銼刀 09 終檢 四面組合機床 擴孔鉆、鉸刀 卡尺、塞規(guī) 2、確定工序尺寸 2．1、面的加工（所有面） ①、A面：根據(jù)加工長度為34.9mm，毛坯余量為2.9mm。查表，得：單側(cè)加工的量為1.9mm。經(jīng)粗加工后的加工余量為1.0mm，再加工的量為1.0mm即可。 ②、B、C面：根據(jù)加工長度為30.3mm，毛坯余量為4.3mm。查表，得：兩側(cè)加工的量為1.65mm。經(jīng)粗加工后的加工余量為1.0mm，兩側(cè)再加工的量為0.5mm即可。 2．2、孔的加工 ①、φ16mm的孔 毛坯為實心，孔內(nèi)粗糙度要求介于IT7-IT8之間。查表 2-20得： 鉆孔：φ15mm 2Z=0.95mm 擴孔：φ15.85mm 2Z=0.1mm 粗鉸：φ15.95mm 2Z=0.05mm 精鉸：φ16mm ②、φ8.5mm的孔 毛坯為實心，孔內(nèi)粗糙度要求介于IT12-IT13之間。查表，得： 鉆孔φ8.5mm即可。 ③、φ9.3mm的孔 　毛坯為實心，孔內(nèi)粗糙度要求大于IT13。查表，得： 鉆孔φ9.3mm即可。 六、確定切削用量及基本時間 工序號04： 本工序為鉆φ16mm深32mm的孔。包括：鉆、擴、粗鉸、精鉸孔、倒角145。根據(jù)資料選用Z535立式鉆床加工，選標準高速鋼直柄機用鉸刀：r=0、ɑ=15、Kr=45。 ①、鉆孔： ⑴確定進給量f 因為深度為32mm較大，宜采用自動進給。查《機械制造技術課程設計指導教程》表5-25得：f=0.61～0.75 mm/r 由表5-27取得f=0.72 mm/r ⑵選擇鉆頭磨損標準及耐用度 查表5-130：鉆頭后刀面的最大磨損量為0.8mm。鉆頭直徑d=15mm、則T=60min。 ⑶確定切削速度V 查表5-27得：C=16.4、z=0.22、x=0、y=0.4、m=0.125、取k=1.0 且d=15mm a=7.5mm 按公式計算： ∴V=22.061 m/min n=22.0611000/3.1415=468.4 r/min 根據(jù)查表4-10選取Z535立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速 n=400 r/min=6.67 r/s 則V=3.14156.67/1000=0.314 m/s ⑷鉆孔基本時間 T=(l+l+l)/ f 式中l(wèi)=32mm、取l= l=5mm,f=0.72 mm/r、n=6.67r/s 則T=（32+5+5）/0.726.67=8.75s 取T=9s (5)鉆孔的輔助時間 根據(jù)《課程設計指導教程》第五章第二節(jié)所訴，輔助時間T與基本時間T的關系為T=（0.15~0.2）T，取T= 0.15T，得 T=0.159s=1.35s （6）鉆孔其他時間的計算 T+ T+（T/m）=9%（9+1.35）s=0.93s （7）單間時間定額的計算 T=（9+1.35+0.93）s=11.28s ②、擴孔： ⑴確定進給量f 因為深度為32mm較大，宜采用自動進給。查表5-25得：f=0.9～1.1 mm/r 由表5-27取得f=0.96 mm/r ⑵選擇擴孔鉆磨損標準及耐用度 查表5-130：擴孔鉆后刀面的最大磨損量為0.8mm。 鉆頭直徑d=15mm、則T=30min。 ⑶確定切削速度V 查表5-27得：C=27.9、z=0.2、x=0.1、y=0.4、m=0.125、取k=1.0 且d=15.85mm a=0.425mm 按公式計算： ∴V =34.964 m/min n=34.9641000/3.1415.85=702.5 r/min 根據(jù)查表4-10選取Z535立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速 n=750 r/min=12.5 r/s 則V=3.1415.8512.5/1000=0.622 m/s ⑷鉆孔基本時間 T=(l+l+l)/ f 式中l(wèi)=32mm、取l= 2mm、l=3mm,f=0.96 mm/r、n=12.5r/s 則T=（32+2+3）/0.9612.5=3.1 s 取T=4s (5)鉆孔的輔助時間 根據(jù)《課程設計指導教程》第五章第二節(jié)所訴，輔助時間T與基本時間T的關系為T=（0.15-0.2）T，取T= 0.15T，得 T=0.154s=0.60s （6）鉆孔其他時間的計算 T+ T+（T/m）=9%（4+0.60）s=0.42s （7）單間時間定額的計算 T=（4+0.6+0.42）s=5.02s ③、粗鉸： ⑴確定進給量f 因為深度為32mm較大，宜采用自動進給。查表5-32得：f=1.5～3.0 mm/r 由表取得f=1.60 mm/r ⑵選擇鉸刀磨損標準及耐用度 查表5-130：鉸刀后刀面的最大磨損量為0.8mm。 鉆頭直徑d=15mm、則T=60min。 ⑶確定切削速度V 查表5-29得：C=23.2、z=0.2、x=0.1、y=0.5、m=0.3、取k=1.0 且d=15.95mm a=0.05mm 按公式計算： ∴V=12.611 m/min n=12.6111000/3.1415.95=251.8 r/min 根據(jù)查表4-10選取Z535立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速 n=275 r/min=4.58 r/s 則V=3.1415.954.58/1000=0.229 m/s ⑷鉆孔基本時間 T=(l+l+l)/ f 式中l(wèi)=32mm、l= 2mm、查表，取l=13mm,f=1.60 mm/r、n=4.58r/s 則T=（32+2+13）/1.604.58=6.4 s 取T=7s (5)鉆孔的輔助時間 根據(jù)《課程設計指導教程》第五章第二節(jié)所訴，輔助時間T與基本時間T的關系為T=（0.15-0.2）T，取T= 0.15T，得 T=0.157s=1.05s （6）鉆孔其他時間的計算 T+ T+（T/m）=9%（7+1.05）s=0.72s （7）單間時間定額的計算 T=（7+1.05+0.72）s=8.77s ④、精鉸： ⑴確定進給量f 因為深度為32mm較大，宜采用自動進給。查表5-32得：f=1.5～3.0 mm/r 查表，取得f=1.60 mm/r ⑵選擇鉸刀磨損標準及耐用度 查表5-130：鉸刀后刀面的最大磨損量為0.8mm。 鉆頭直徑d=15mm、則T=60min。 ⑶確定切削速度V 查表5-30得：C=23.2、z=0.2、x=0.1、y=0.5、m=0.3、取k=1.0 且d=16mm a=0.025mm 按公式計算： ∴V =13.491 m/min n=13.4911000/3.1416=268.5 r/min 根據(jù)查表4-10選取Z535立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速 n=275 r/min=4.58 r/s 則V=3.14164.58/1000=0.230 m/s ⑷鉆孔基本時間 T=(l+l+l)/ f 式中l(wèi)=32mm、取l= 2mm、l=4mm,f=1.60 mm/r、n=4.58r/s 則T=（32+2+4）/1.604.58=5.2 s 取T=6s (5)鉆孔的輔助時間 根據(jù)《課程設計指導教程》第五章第二節(jié)所訴，輔助時間T與基本時間T的關系為T=（0.15-0.2）T，取T= 0.15T，得 T=0.156s=0.90s （6）鉆孔其他時間的計算 T+ T+（T/m）=9%（6+0.90）s=0.62s （7）單間時間定額的計算 T=（6+0.90+0.62）s=7.52s ⑤、倒角145 綜上所述，工序4的單間計算時間： T=T+T+T+T=11.28s+5.02s+8.77s+7.52s=32.59s 七、夾具設計 7.1 夾具設計的基本要求和步驟 7.1.1 基本要求 對機床夾具的基本要求是保證工件加工工序的精度要求，提高勞動生產(chǎn)率，降低工件的制造成本，保證夾具有良好的工藝性和勞動條件。在這些基本條件中，有一些是有矛盾的，例如，提高工序的精度，夾具的制造成本就要提高，隨著工件制造精度的不斷提高，對夾具本身也提出更高的精度，那末，工件制造成本也將提高。因此，必須綜合考慮零件批量和制造成本。 7.1.2 設計步驟 1. 設計準備 首先應分析、研究工件的結(jié)構(gòu)特點、工藝要求、工件的材料生產(chǎn)批量以及本工序的技術要求。然后，了解所使用機床的規(guī)格、性能、精度及使用刀具、量具的規(guī)格，了解本廠工人的技術要求等。 2. 方案的確定 在經(jīng)過設計準備階段后，擬定設計方案。 1）確定夾具類型。 2）確定工件定位方案，選擇相應的定位裝置。 3）確定夾緊方式，選擇夾緊裝置。 4）確定刀具調(diào)整方案，選擇合適的導向元件及對刀元件。 5）考慮各種裝置、元件的布局，確定夾具的總體結(jié)構(gòu)。 在設計時，同時構(gòu)思幾套方案，繪出草圖，經(jīng)過分析、比較選出最佳方案。 3. 夾具的精度分析 為保證夾具設計的正確性，必須對夾具精度進行分析，驗證夾具公差≤（1/3～1/5）工件允許公差。 4. 繪制夾具總圖 夾具總圖應遵循國家制圖標準來繪圖，總圖比例除特殊情況外，一般按1∶1繪制，以保證良好的直觀性。主視圖應取操作者實際工作時的位置，以作為裝配夾具時的依據(jù)并供使用時參考?？倛D中的視圖應盡量少，當必須能夠清楚地表示出夾具的工作原理和整體結(jié)構(gòu)，表示出各種裝置、元件相互位置關系等。繪制總圖的順序一般可采用： 1）用雙點劃線繪出工件輪廓外形，并顯示出加工余量。 2）把工件輪廓線視為“透明體” ，按照工件的形狀及位置依次繪出定位、導向、夾緊及其它元件或裝置。 3）繪出夾具體，形成一個夾具整體。 4）確定并標注有關尺寸和夾具技術要求。如標注輪廓尺寸，裝置、檢驗尺寸及公差，主要元件、裝置之間的相互位置精度要求等。 5）總圖上標出夾具名稱、零件編號，填寫夾具零件明細表和標題欄。 6）繪制夾具零件圖 夾具總圖中非標準零件都需繪制零件圖。零件圖上的尺寸、公差和技術要求都必須滿足總圖的要求。 7.2夾具設計 7.2.1選擇夾具 本零件除粗銑及鉆孔等工序需要專用夾具外，其他各工序使用通用夾具即可。經(jīng)過決定，設計第4道工序的工裝夾具，工序4的夾具為鉆擴鉸φ16孔的鉆夾具。 7.2.2問題的提出 在給定的零件中，對本序加工的主要考慮尺寸，由于公差要求較低，因此，本步的重點應在卡緊的方便與快速性上。 7.2.3定位基準的選擇 出于定位簡單和快速的考慮，選擇孔φ20和其端面為基準定位，加一個輔助支撐釘來保住其剛度，為使工件完全定位，再使用活動V形塊配合壓緊螺釘卡，如下圖所示： 7.2.4 定位元件的選擇 活動V型塊固定Φ22外圓柱面，限制一個自由度，夾具體加緊φ20夾緊兩端面，定位元件為活動V型塊。 7.2.5導向元件 因為選定的工序4是鉆孔，導向元件選擇可換鉆套。 7.2.6 夾緊裝置 由擰緊削、螺桿座以及螺栓M108組成 切削力和卡緊力計算: 本步加工按鉆削估算夾緊力，實際效果可以保證可靠的夾緊。 鉆削軸向力： =10001.00.280 扭矩： T==0.035801.0=1.0110NM 卡緊力為:=8.4N 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=16.77N 使用活動V形塊快速夾緊，調(diào)節(jié)卡緊螺釘進行調(diào)節(jié)，即可指定可靠的夾緊力。 7.2.7定位誤差分析 本工序采用孔φ20和端面為基準定位，使加工基準和設計基準統(tǒng)一，能很好的保證定位的精度。 7.2.8夾具設計及操作的簡要說明 夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊 7.2.9夾具體圖 7.3.0夾具體裝配圖 八、鳴謝 在設計夾具時，應該注意提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。夾具的設計應力求結(jié)構(gòu)簡單，操作方便于，成本較低。 這次設計是對已學的專業(yè)課程的一次總體檢驗，對《機械原理》、《機械設計》、《機械制造技術基礎》、《機械制造裝備設計》等主干基礎專業(yè)課的一次總體綜合要求。通過這次設計，我對本專業(yè)的一些基礎課的理解更深刻了，同時還掌握了利用已學專業(yè)基礎理論知識，對機械加工工藝的選擇和機床專用夾具的設計。這次的課程設計不但是對以前學過的專業(yè)基礎理論知識進行一次有聯(lián)系的復習，還是對以前學過的專業(yè)基礎理論知識的一次綜合性應用。 在設計的過程中，使自己學會了如何去查找相關資料，如何去解決在設計過程中所遇到的問題，并且有解決不了的問題，經(jīng)過跟老師、同學們的討論，都找到了較好的解決的辦法。所有這些對我以后的學習都起到很好的作用。 最后，非常感謝劉德全老師的指導和幫助，還有同學們對我的幫助，使得這次的設計能夠順利的進行。 九、參考文獻 [1] 鄒青、呼詠《機械制造技術基礎課程設計指導教程（第二版）》機械工業(yè)出版社; [2] 陳宏鈞《實用機械加工工藝手冊（第三版）》. 機械工業(yè)出版社; [3] 呂廣庶、張遠明《工程材料及成型技術基礎》.高等教育出版社. -26-