0090-分度盤零件加工工藝規(guī)程及6×Φ32mm孔加工工藝裝備設計

0090-分度盤零件加工工藝規(guī)程及632mm孔加工工藝裝備設計,分度,零件,加工,工藝,規(guī)程,32,mm,妹妹,裝備,設備,設計 1零件的工藝性分析1) 該工件鍛造比比較大，很容易造成應力的分布不均。因此，鍛造后進行正火處理，粗加工后進行調質處理，以改善材料的切削性能。2) 工序安排以臺階面和100g6的外圓表面定位，裝夾工件，達到了設計基準，工藝基準的統(tǒng)一。3) 分度盤大端面對35H7mm孔中心線有垂直度要求；外圓臺階面對100g6mm外圓軸心線有垂直度要求；100g6mm外圓與35H7mm孔有同軸度要求；6M12螺紋與和632mm孔對100g6mm外圓軸心線有位置度要求，可在偏擺儀上用百分表檢查同軸度及垂直度。2機械加工工藝規(guī)程設計2.1分度盤的工藝分析及生產類型的確定2.1.1分度盤的用途分度盤是一種高精度的分度定位元件。主要用于需要高精度分度定位的金屬切削機床和專用夾具上。2.1.2分度盤的主要技術要求 按表1-1形式將該分度盤的主要技術要求列于表6-1中。 表2-1 分度盤零件的主要技術要求加工表面尺寸及偏差/mm公差及精度等級表面粗糙度 Ra/m 形位公差/mm大端面180IT1212.50.02C外圓臺階面1.60.01D小端面100g6IT612.5大外圓180IT1212.5小外圓100g6IT61.60.01C632孔632H7IT712.50.25D35孔35H7IT73.236孔36IT1312.521孔21IT1312.5螺紋孔6M12-6HIT63.20.25D612孔6120.05IT103.20.1D10銷孔10H7IT73.212孔底面10IT133.232孔底面20IT1312.5弧形槽底面10IT133.22.1.3審查分度盤的工藝性1）零件材料45鋼，切削加工性良好。2）分度盤100g6mm外圓與35H7mm孔有同軸度要求，為保證加工精度，工藝安排應粗、精加工分開。3）主要表面雖然加工精度較高，但可以在正常的生產條件下，采用較經濟的方法保證質量地加工出來。2.1.4確定分度盤的生產類型 依設計題目可知生產類型為：大批大量生產2.2確定毛坯 繪制毛胚圖2.2.1毛坯選擇 根據(jù)材料45鋼，生產類型為大批大量生產及零件形狀要求，可選擇模鍛件。毛坯的拔模斜度5。2.2.2確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量1）公差等級 由分度盤零件的功用和技術要求，確定該零件的公差等級為普通級。2）鍛件重量 根據(jù)機械加工后零件的形狀及零件材料，估算鍛件毛坯重量為=7.50kg。3）鍛件復雜系數(shù) 對分度盤零件圖進行分析計算，可大致確定鍛件外廓包容體的直徑d=180mm，高H=60mm。由公式S=7.50kg/12.0kg0.63。由此可確定該分度盤零件的復雜系數(shù)為級。4）鍛件材質系數(shù) 由于該分度盤零件材料為45鋼，是碳的質量分數(shù)小于0.65%的碳素鋼，故該鍛件的材質系數(shù)為級。5）鍛件分模線形狀與零件表面粗糙度 根據(jù)該分度盤零件的形位特點，采用平直分模面。由零件圖可知，該分度盤零件各加工表面的粗糙度Ra均大于等于1.6m 。 根據(jù)上述諸因素，可查表確定該鍛件的尺寸公差和機械加工余量，所得結果列于表2-2中。表2-2 分度盤鍛造毛坯尺寸公差及機械加工余量鍛件重量/kg包容體重量/kg形狀復雜系數(shù)材質系數(shù)公差等級7.311.9普通級項目/mm機械加工余量/mm尺寸公差/mm備注180外圓表2-142.0表2-10100外圓表2-142.6表2-10高度60表2-112.0表2-13高度25（臺階面)表2-112.0表2-13注：根據(jù)表2-10的表注，將此表中所有公差按1/2分配。2.2.3繪制分度盤鍛造毛坯簡圖 由表2-2所得結果，繪制毛坯簡圖如圖2-1所示。 圖 2-12.3 擬定分度盤工藝路線2.3.1定位基準的選擇3.1.1精基準的選擇 根據(jù)該分度盤零件的技術要求和裝配要求，選擇分度盤大端面為精基準，零件上的很多表面都可以采用它們作為基準進行加工，即遵循了“基準統(tǒng)一”原則。分度盤35H7mm的軸線是設計基準，選用其作為精基準定位加工分度盤100g6mm外圓柱面和臺階面，實現(xiàn)了設計基準和工藝基準的重合，保證了被加工表面的垂直度和同軸度要求。在鉆削均布圓周孔時采用100g6mm的軸心線作為精基準，做到了設計基準與工藝基準的統(tǒng)一。3.1.2粗基準的選擇 作為粗基準的表面應平整，沒有飛邊、毛刺或其他表面缺欠。此處選擇分度盤100g6mm軸線作為粗基準，可以為后續(xù)工序準備好精基準。2.3.2表面加工方法的確定 根據(jù)分度盤零件圖上個加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工工件各表面的加工方法，如表2-3所示。表2-3 分度盤零件各表面加工方案加工表面尺寸精度等級表面粗糙度Ra/m 加工方案備注大端面IT1112.5粗車表1-8外圓臺階面IT61.6粗車半精車精車表1-8小端面IT1112.5粗車表1-8大外圓IT1012.5粗車半精車表1-6小外圓IT61.6粗車半精車精車表1-8632孔IT1312.5鉆擴表1-735孔IT73.2鉆粗鏜半精鏜精鏜表1-836孔IT1312.5粗車表1-821孔IT1312.5鉆表1-7螺紋孔（6個）IT63.2鉆攻螺紋表2-39612孔IT93.2鉆鉸表1-710銷孔IT73.2鉆粗鉸精鉸表1-7弧形槽底面IT133.2銑10圓錐形孔IT1212.5鉆表1-72.3.3加工階段劃分 該分度盤加工質量要求較高，可將加工階段劃分成粗加工、半精加工和精加工幾個階段。2.3.4 工序集中與分散 采用工序集中原則，盡可能在一次安裝中加工許多表面，或盡量在同一臺設備上連續(xù)完成較多的加工要求。2.3.5工序順序的安排1）機械加工工序 遵循”先基準后其他“、“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”的原則。2)熱處理工序 因模鍛件的表面層有硬皮，會加速刀具磨損和鈍化，為改善切削加工性，模鍛后對毛坯進行正火處理，軟化硬皮；零件100g6mm外圓面和臺階面需進行淬火，由于零件壁厚小，易變形，加之加工精度要求高，為盡量控制淬火變形，在零件粗加工后安排調質處理作預處理。3)輔助工序 在粗加工和半精加工后各安排一次中間檢驗，精加工后安排去毛刺、清洗和終檢工序。2.3.6確定工藝路線 在綜合考慮上述工序安排原則基礎上，表2-4列出了分度盤的工藝路線。表2-4 分度盤工藝路線及設備、工裝的選用工序號工序名稱機床設備刀具量具1正火2粗車大端面C620偏刀游標卡尺3粗車大外圓C620偏刀游標卡尺4鉆大端孔立式鉆床Z550麻花鉆游標卡尺5粗車小端面C620偏刀游標卡尺6粗車小外圓C620偏刀游標卡尺7粗車臺階面C620偏刀游標卡尺8鉆21孔立式鉆床Z550麻花鉆卡尺、塞規(guī)9中間檢驗塞規(guī)、百分表、卡尺等10調質處理硬度230250HB11半精車大端面C620偏刀游標卡尺12粗鏜半精鏜精鏜臥式鏜床鏜刀內徑千分尺、塞規(guī)13車內槽C620內槽車刀游標卡尺14半精車小外圓C620偏刀游標卡尺15半精車臺階面C620偏刀游標卡尺16車削退刀槽C620切槽刀游標卡尺17鉆鉸612孔立式鉆床 Z550鉆頭復合鉸刀卡尺、塞規(guī)18銑弧形槽立式銑床X51鍵槽銑刀游標卡尺19鉆粗鉸精鉸10銷孔立式鉆床Z550麻花鉆、鉸刀內徑千分尺20中間檢驗塞規(guī)、百分表、卡尺等21熱處理淬硬 4045HRC淬火機等22精車小外圓C620偏刀外徑千分尺23精車臺階面C620偏刀外徑千分尺24鉆攻螺紋孔立式鉆床Z550麻花鉆、絲錐卡尺、塞規(guī)25鉆擴孔632孔立式鉆床Z550麻花鉆、擴孔鉆卡尺、塞規(guī)26去毛刺鉗工臺平銼27清洗清洗機28終檢塞規(guī)、百分表、卡尺等2.4工序25加工余量、工序尺寸和公差的確定1)鉆孔余量=10.0mm 2)由于需要保證10圓錐形孔的尺寸要求，所以不能繼續(xù)使用麻花鉆進行擴孔，而采用多次擴孔的方法達到32mm孔的尺寸要求。 查表2.5-48（機械加工工藝手冊 李洪）可得擴孔工步余量：=1.5mm=1.5mm=1.5mm=1.5mm=1.5mm=1.5mm=2.0mm；=2.0mm；=2.0mm；=2.0mm；=2.0mm；=2.0mm；=1.0mm。3)查表1-20可確定各工序尺寸的加工經濟精度等級分別為：IT12、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11。根據(jù)以上結果，再查標準公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為：0.15mm、0.11mm、0.11mm、0.11mm、0.11mm、0.11mm、0.13mm、0.13mm、0.13mm、0.13mm、0.13mm、0.13mm、0.13mm、0.16mm。綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為，鉆孔：mm：擴孔：mm、mm、mm、mm、mm、mm、mm、mm、mm、mm、mm、mm。2.5 切削用量、時間定額的計算 由于孔的加工精度和表面粗糙度要求不高，所以在刀具強度允許的情況下，選擇較大的切削用量和進給量。2.5.1切削用量的計算1)鉆孔工步 背吃刀量的確定 取=10.0mm。 進給量的確定 由表5-21，選取該工步的每轉進給量 f=0.2mm/r。 切削速度的計算 由表5-21，按工件材料為45鋼的條件選取，切削速度v可取為20m/min。由公式（5-1) n=1000v/ d可求得該工序鉆頭轉速n=636.9r/min，參照表4-9所列Z550立式鉆床主軸轉速，取轉速n=735r/min。再將此轉速帶入公式（5-1），可求出該工序的實際切削速度v= nd/1000=23.1m/min。2)擴鉆工步 擴孔工步分13次進行，切削速度可根據(jù)公式n=1000v/ d和v= nd/1000確定。 第一次擴孔 背吃刀量 =1.5mm 進給量 f=0.6mm/r 切削速度 取v=42m/min n=1000v/ d1163.1r/min 取n=996r/min v= nd/100036.00m/min 第二次擴孔 背吃刀量 =1.5mm 進給量 f=0.6mm/r 切削速度 取v=42m/min n=1000v/ d1028.9r/min 取n=996r/min v= nd/100040.66m/min 第三次擴孔 背吃刀量 =1.5mm 進給量 f=0.6mm/r 切削速度 取v=42m/min n=1000v/ d955.4r/min 取n=996r/min v= nd/100045.35m/min 第四次擴孔 背吃刀量 =1.5mm 進給量 f=0.7mm/r 切削速度 取v=40m/min n=1000v/ d796.2r/min 取n=735r/min v= nd/100036.93m/min 第五次擴孔 背吃刀量 =1.5mm 進給量 f=0.7mm/r 切削速度 取v=40m/min n=1000v/ d727.9r/min 取n=735r/min v= nd/100040.39m/min 第六次擴孔 背吃刀量 =1.5mm 進給量 f=0.7mm/r 切削速度 取v=43m/min n=1000v/ d720.8r/min 取n=735r/min v= nd/100043.85m/min 第七次擴孔 背吃刀量 =2.0mm 進給量 f=0.8mm/r 切削速度 取v=46m/min n=1000v/ d697.6r/min 取n=735r/min v= nd/100048.47m/min 第八次擴孔 背吃刀量 =2.0mm 進給量 f=0.8mm/r 切削速度 取v=46m/min n=1000v/ d639.9r/min 取n=500r/min v= nd/100036.11m/min 第九次擴孔 背吃刀量 =2.0mm 進給量 f=0.8mm/r 切削速度 取v=45m/min n=1000v/ d573.2r/min 取n=500r/min v= nd/100039.25m/min 第十次擴孔 背吃刀量 =2.0mm 進給量 f=1.0mm/r 切削速度 取v=45m/min n=1000v/ d530.9r/min 取n=500r/min v= nd/100042.39m/min 第十一次擴孔 背吃刀量 =2.0mm 進給量 f=1.0mm/r 切削速度 取v=45m/min n=1000v/ d494.2r/min 取n=500r/min v= nd/100045.53m/min 第十二次擴孔 背吃刀量 =2.0mm 進給量 f=1.0mm/r 切削速度 取v=47m/min n=1000v/ d482.8r/min 取n=500r/min v= nd/100048.67m/min 第十三次擴孔 背吃刀量 =2.0mm 進給量 f=1.0mm/r 切削速度 取v=47m/min n=1000v/ d467.8r/min 取n=500r/min v= nd/100050.24m/min2.5.2時間定額的計算1)基本時間的計算1 鉆孔工步 根據(jù)表5-41，鉆孔的基本時間可由公式=L/fn=(+)fn求得。式中=20mm；=+（12）；+1mm5.4mm；=0；f=0.2mm/r；n=735r/min。將上述結果代入公式，則該工步的基本時間=（20mm+5.4mm+0)/(0.2mm/r735r/min)0.17min=10.38s。2 擴孔工步 根據(jù)表5-41，擴孔的基本時間可由公式=L/fn=(+)fn求得。式中=20mm；=+（12）+1mm+1mm；=0；由此可得擴孔各工步的基本時間=（21+）/fn。由于在通過分度裝置鉆均布圓周孔的過程中，切削用量、切削速度均不變，且不需裝卸工件，所以看成復合工步。 復合工步2：= (21+0.31.5)/(0.6996）60.215min=12.90s 復合工步3：=（21+0.31.5）/(0.6996) 60.215min=12.90s 復合工步4：= (21+0.31.5）/(0.6996）60.215min=12.90s 復合工步5：=（21+0.31.5）/(0.7735）60.250min=15.01s 復合工步6：=（21+0.31.5）/(0.7735）60.250min=15.01s 復合工步7：= (21+031.5)/(0.7735）60.250min=15.01s 復合工步8：= (21+0.32.0）/(0.8735) 60.0.221min=13.26s 復合工步9：=（21+0.32.0）/(0.8500) 60.324min=19.44s 復合工步10：= (21+0.32.0)/(0.8500）60.324min=19.44s 復合工步11：= (21+032.0)/(1.0500）60.259min=15.54s 復合工步12：= (21+0.32.0）/(1.0500) 60.259min=15.54s 復合工步13：=（21+0.32.0）/(1.0500) 60.259min=15.54s 復合工步14：= (21+0.32.0)/(1.0500）60.259min=15.54s2)輔助時間的計算1 鉆孔工步 =(0.150.20),此處取=0.20=0.2010.38s2.08s。2 擴孔工步 復合工步2：=0.20=0.2012.90s2.58s 復合工步3：=0.20=0.2012.90s2.58s 復合工步4：=0.20=0.2012.90s2.58s 復合工步5：=0.20=0.2015.01s3.00s 復合工步6：=0.20=0.2015.01s3.00s 復合工步7：=0.20=0.2015.01s3.00s 復合工步8：=0.20=0.2013.26s2.65s 復合工步9：=0.20=0.2019.44s3.89s 復合工步10：=0.20=0.2019.44s3.89s 復合工步11：=0.20=0.2015.54s3.11s 復合工步12：=0.20=0.2015.54s3.11s 復合工步13：=0.20=0.2015.54s3.11s 復合工步14：=0.20=0.2015.54s3.11s3)其他時間的計算1 鉆孔工步 除了作業(yè)時間（基本時間與輔助時間）以外，每道工序的單件時間還包括布置工作地時間、休息與生理需要時間和準備時間與終結時間。由于分度盤的生產類型為大批生產，分攤到每個工件上的準備與終結時間甚微，可忽略不計；布置工作地時間是作業(yè)時間的2%7%，休息與生理需要時間是作業(yè)時間的2%4%，此處取3%，則各工序的其他時間(+)可按關系式（3%+3%)x(+)計算。該工步的其他時間：(+)=6%x（10.38+2.08）0.75s。2 擴孔工步 復合工步2：(+)=6%x（12.90s+2.58s）0.93s 復合工步3：(+)=6%x（12.90s+2.58s）0.93s 復合工步4：(+)=6%x（12.90s+2.58s）0.93s 復合工步5：(+)=6%x（15.01s+3.00s）1.08s 復合工步6：(+)=6%x（15.01s+3.00s）1.08s 復合工步7：(+)=6%x（15.01s+3.00s）1.08s 復合工步8：(+)=6%x（13.26s+2.65s）0.95s 復合工步9：(+)=6%x（19.44s+3.89s）1.40s 復合工步10：(+)=6%x（19.44s+3.89s）1.40s 復合工步11：(+)=6%x（15.54s+3.11s）1.12s 復合工步12：(+)=6%x（15.54s+3.11s）1.12s 復合工步13：(+)=6%x（15.54s+3.11s）1.12s 復合工步14：(+)=6%x（15.54s+3.11s）1.12s4)單件時間的計算1 鉆孔工步 =10.38+2.08+0.75=29.26s2 擴孔工步 復合工步2：=12.90s+2.58s+0.93s=16.41s 復合工步3：=12.90s+2.58s+0.93s=16.41s 復合工步4：=12.90s+2.58s+0.93s=16.41s 復合工步5：=15.01s+3.00s+1.08s=19.09s 復合工步6：=15.01s+3.00s+1.08s=19.09s 復合工步7：=15.01s+3.00s+1.08s=19.09s 復合工步8：=13.26s+2.65s+0.95s=16.86s 復合工步9：=19.44s+3.89s+1.40s=24.73s 復合工步10：=19.44s+3.89s+1.40s=24.73s 復合工步11：=15.54s+3.11s+1.12s=19.77s 復合工步12：=15.54s+3.11s+1.12s=19.77s 復合工步13：=15.54s+3.11s+1.12s=19.77s 復合工步14：=15.54s+3.11s+1.12s=19.77s 因此，工序23的單間時間為10個復合工步的時間之和，即=29.26s+16.41s+16.41s+16.41s+19.09s+19.09s+19.09s+16.86s+24.73s+24.73s+19.77s+19.77s+19.77s+19.77s=281.16s3 孔加工夾具設計3.1夾具設計任務 圖3-1所示為鉆分度盤632mm孔的工序簡圖。已知：零件材料為45鋼，毛坯為模鍛件，所用機床為立式鉆床Z550，大批大量生產規(guī)模。圖 3-13.2定位方案確定 按基準重合原則選擇100g6mm軸心線和外圓臺階面作為定位基準，定位方案如圖3-1所示。圓柱襯套的內表面限制工件四個自由度，襯套端面限制工件三個自由度，屬于過定位。因兩個定位面經過精加工，垂直度較高，允許過定位。此外，由于分度盤直徑比較大、壁薄，采用如上定位方案，有利于提高定位的穩(wěn)定性與支撐剛度。圖3-1中B-B剖視圖所示削邊銷與定位襯套組合可限制工件六個自由度。3.3刀具導向方案確定 為能迅速、準確地確定刀具與夾具的相對位置，鉆夾具上都應設置引導刀具的元件鉆套。鉆套一般安裝在鉆模板上，此處，采用鉆模板與夾具體一體的結構，有利于提高夾具剛度。鉆套與工件之間留有排削間隙。3.4夾緊方案確定3.4.1夾緊機構的選擇 采用簡單手動螺旋夾緊機構，使工件的裝卸迅速、方便，如圖3-2所示。3.4.2夾緊力的計算分析 夾緊力的大小，對工件裝夾的可靠性，工件和夾具的變形，夾緊裝置的復雜程度等都有很大的影響，可根據(jù)公式計算夾緊力?？紤]到切削力的變化和工藝系統(tǒng)變形等因素，一般在粗加工時取K=2.53；精加工時取K=1.52。此處，通過受力分析可知，夾緊力方向與與鉆頭進給方向相同，因此，所選夾緊機構能夠滿足要求。 圖3-2 圖 3-33.5夾具體的設計 夾具體必須將定位、導向、夾緊裝置鏈接成一體，并能正確地安裝機床上。本夾具采用鑄鐵夾具體，此方案安裝穩(wěn)定、剛性好，但周期較長，成本略高。3.6分度裝置設計 為了能在一次裝夾中完成均布圓周孔的加工，就要求在工件加工過程中按其需要進行分度。即當加工好工件的一個表面后，使夾具的某些部件連同工件轉動一個角度而不斷完成其余表面的加工。圖3-4為槍栓是對定分度機構的結構簡圖，其工作原理如下所述。 轉動手柄5時，軸3一起回轉，通過銷2帶動定位銷1回轉。由于定位銷外圓柱表面上有曲線槽，定位螺釘6圓柱頭嵌在曲線槽中，故定位銷回轉時便向右移動，壓縮彈簧4而退出定位孔。完成分度后，重新反轉手柄，定位銷在彈簧的作用下沿曲線槽重新插入定位孔內。圖 3-43.7定位誤差分析與計算 定位誤差由基準不重合誤差和基準移位兩部分組成，定位誤差的大小是兩項誤差在工序尺寸方向上的代數(shù)和，即= 由3.2定位方案可知定位基準與工序基準重合，所以=0。零件在定位襯套中定位時，由于（最小間隙）無法通過調整刀具預先予以補償，所以在加工尺寸方向上的最大基準移位誤差可按最大孔和最小軸（配合代號H7/p6)求得（配合代號H7/p6)，則 =0.087mm 綜上所述，夾具的定位誤差為=0.087mm，滿足要求。4 方案綜合評價與結論4.1方案評價1) 機械加工工藝規(guī)程的制定較為合理。2) 632mm孔加工夾具設計的定位方案合理，通過分度裝置可以實現(xiàn)在一次裝夾中不斷加工6個表面。但當分度裝置在工作負荷較大時，容易產生振動，迫使定位銷受力變形，而影響加工精度。所以，應當設計鎖緊機構，以防止分度盤松動。3) 分度回轉體與夾具體的連接不穩(wěn)固，可以通過改善二者結構形式解決這一問題。4) 鉆模板與底板鑄成一體的夾具體結構雖然有助于提高剛度，但是增加了鑄造和加工難度。5) 此零件適合于采用組合機床（夾具：浮動鉆模板），進行加工，以提高生產效率。4.2結論 本設計方案基本達到課程設計的要求，但仍然有許多需要改進之處。5 體會與展望5.1體會1) 對知識的掌握不夠準確，操作不夠熟練。2) 作課程設計的正確態(tài)度：一是認真, 二是快。5.2展望 夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經濟方向發(fā)展。參考文獻1陳國香，機械制造與模具制造工藝學，情話大學出版社，2006.52李彩霞，機械精度設計與檢測技術，上海交通大學出版社，2006.13黃健求，機械制造技術基礎，機械工業(yè)出版社，2005.114陳宏鈞，實用金屬切削手冊，機械工業(yè)出版社，2005.95楊峻峰，機床及夾具，清華大學出版社，2005.36方子良，機械制造技術基礎，上海交通大學出版社，2005.1 7王伯平，互換性與測量技術基礎，機械工業(yè)出版社，2004.48武良臣，敏捷夾具設計理論及應用，煤炭工業(yè)出版社，2003.9 9孫麗媛，機械制造工藝及專用夾具設計指導，冶金工業(yè)出版社，2002.1210楊叔子，機械加工工藝師手冊，機械工業(yè)出版社，2001.811秦寶榮，機床夾具設計，中國建材工業(yè)出版社，1998.2