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0 內(nèi)容摘要 本設計要求 以質(zhì)量求發(fā)展 以效益求生存 在保證零件加工質(zhì)量的 前提下 提高了生產(chǎn)率 降低了生產(chǎn)成本 是國內(nèi)外現(xiàn)代機械加工工藝的主要發(fā)展 方面方向之一 通過對 60140 主軸箱體零件圖的分析及結構形式的了解 從而對主 軸箱體進行工藝分析 工藝說明及加工過程的技術要求和精度分析 然后再對主軸 箱體的底孔 軸承孔的加工進行夾具設計與精度和誤差分析 該工藝與夾具設計結 果能應用于生產(chǎn)要求 關 鍵 詞 主軸箱 加工工藝 定位 夾具設計 Abstract This Paper requires that with quality beg development with benefits seek to live on to store Under the prerequisite of guaranteeing the quality of element processing raising productivity and reducing production cost is one of mainly direction of domestic and international modern machining technology developing Through knowing and analysis the configuration of the casing part drawing for WH212 gear reducer we master how to analysis the process make process explanation analysis the technical requirement and the precision of gear reducer Then we should carry out the design of clamping apparatus and analysis the precision and error for the processing of bearing hole and the base hole of the casing of gear reducer In the last this technology and the design result of clamping apparatus can be applied in production requirement Key words principal axis processing technology Fixed position Tongs design 1 1 前 言 加工工藝及夾具畢業(yè)設計是對所學專業(yè)知識的一次鞏固 是在進行社會實踐之 前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習 也是理論聯(lián)系實際的訓練 機床夾具已成為機械加工中的重要裝備 機床夾具的設計和使用是促進生產(chǎn)發(fā) 展的重要工藝措施之一 隨著我國機械工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展 機床夾具的改進和創(chuàng)造 已成為廣大機械工人和技術人員在技術革新中的一項重要任務 1 1 課題背景及發(fā)展趨勢 材料 結構 工藝是產(chǎn)品設計的物質(zhì)技術基礎 一方面 技術制約著設計 另 一方面 技術也推動著設計 從設計美學的觀點看 技術不僅僅是物質(zhì)基礎還具有 其本身的 功能 作用 只要善于應用材料的特性 予以相應的結構形式和適當?shù)?加工工藝 就能夠創(chuàng)造出實用 美觀 經(jīng)濟的產(chǎn)品 即在產(chǎn)品中發(fā)揮技術潛在的 功能 技術是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導 新材料 新工藝的出現(xiàn) 必然給產(chǎn)品帶來新的結 構 新的形態(tài)和新的造型風格 材料 加工工藝 結構和產(chǎn)品形象有機地聯(lián)系在一 起的 某個環(huán)節(jié)的變革 便會引起整個機體的變化 工業(yè)的迅速發(fā)展 對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求 使多品種 對中小批生產(chǎn)作為機械生產(chǎn)的主流 為了適應機械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢 必然對 機床夾具提出更高的要求 1 2 夾具的基本結構及夾具設計的內(nèi)容 按在夾具中的作用 地位結構特點 組成夾具的元件可以劃分為以下幾類 1 定位元件及定位裝置 2 夾緊元件及定位裝置 或者稱夾緊機構 3 夾具體 4 對刀 引導元件及裝置 包括刀具導向元件 對刀裝置及靠模裝置等 5 動力裝置 2 6 分度 對定裝置 每個夾具不一定所有的各類元件都具備 如手動夾具就沒有動力裝置 一般的車 床夾具不一定有刀具導向元件及分度裝置 反之 按照加工等方面的要求 有些夾具 上還需要設有其它裝置及機構 例如在有的自動化夾具中必須有上下料裝置 專用夾具的設計主要是對以下幾項內(nèi)容進行設計 1 定位裝置的設計 2 夾緊裝置的設計 3 對刀 引導裝置的設計 4 夾具體的設計 5 其他元件及裝置的設計 3 2 主軸箱體加工工藝規(guī)程設計 2 1 零件的作用 題目給出的零件是 C6140 主軸箱體 它的主要的作用是用來支承 固定的 它 的主要任務是將主電機傳來的旋轉運動經(jīng)過一系列的變速機構使主軸得到所需的正 反兩種轉向的不同轉速 同時主軸箱分出部分動力將運動傳給進給箱 主軸箱中的 主軸是車床的關鍵零件 主軸在軸承上運轉的平穩(wěn)性直接影響工件的加工質(zhì)量 一 旦主軸的旋轉精度降低 則機床的使用價值也將大打折扣 2 2 零件的工藝分析 零件的材料為 HT200 灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單 鑄造性能優(yōu)良 減震性能良好 傳動箱體需要加工表面以及加工表面的位置要求 現(xiàn)分析如下 1 主要加工面 1 銑上下平面保證尺寸 100mm 平行度誤差為 0 03 2 銑側面保證尺寸 62 與 20 與下平面的平行度誤差為 0 02 3 鏜上 下面平面各孔至所要求尺寸 并保證各位誤差要求 4 鉆側面 4 M6 螺紋孔 5 鉆孔攻絲底平面各孔 2 主要基準面 1 以下平面為基準的加工表面 這一組加工表面包括 傳動箱上表面各孔 傳動箱上表面 2 以下平面為基準的加工表面 這一組加工表面包括 主要是下平面各孔及螺紋孔 2 3 主軸箱體加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施 4 箱體的結構特點 箱體是機器和部件的基礎零件 由它將機器和部件中許多零件連接成一個整體 并使之保持正確的相互位置 彼此能協(xié)調(diào)地運動 常見的箱體零件有 各種形式的機 床主軸箱 減速箱和變速箱等 各種箱體類零件由于功用不同 形狀結構差別較大 但結構上也存在著相同的特 點 1 尺寸較大 箱體通常是機器中最大的零件之一 它是其他零件的母體 如大型減速箱體長達 5 6m 寬 3 4m 重 50 60 噸 正因為它是一個母體 所以它是機器整體的最大零件 2 形狀復雜 其復雜程度取決于安裝在箱體上的零件的數(shù)量及在空間的相互位置 為確保零 件的載荷與作用力 盡量縮小體積 有時為了減少機械加工量或減輕零件的重量 而 又要保證足夠的剛度 常在鑄造時減小壁的厚度 再在必要的地方加筋板 凸臺 凸 邊等結構來滿足工藝與力的要求 3 精度要求 有若干個尺寸精度和相互位置精度要求很高的平面和孔 這些平面和孔的加工 質(zhì)量將直接影響機器的裝配精度 使用性能和使用壽命 4 有許多緊固螺釘定位箱孔 這些孔雖然沒有什么特殊要求 但由于分分布在大型零件上 有時給加工帶來 很大的困難 由于箱體有以上共特點 故機械加工勞動量相當大 困難也相當大 例如減速 箱體在鏜孔時 要如何保證位置度問題 都是加工過程較困難的問題 箱體的材料 毛坯及熱處理 1 毛坯種類的確定 常用毛坯種類有 鑄件 鍛件 焊件 沖壓件 各種型材和工程塑料件等 在 確定毛坯時 一般要綜合考慮以下幾個因素 1 依據(jù)零件的材料及機械性能要求確定毛坯 例如 零件材料為鑄鐵 須用 鑄造毛坯 強度要求高而形狀不太復雜的鋼制品零件一般采用鍛件 5 2 依據(jù)零件的結構形狀和外形尺寸確定毛坯 例如結構比較的零件采用鑄 件比鍛件合理 結構簡單的零件宜選用型材 鍛件 大型軸類零件一般都采用鍛件 3 依據(jù)生產(chǎn)類型確定毛坯 大批大量生產(chǎn)中 應選用制造精度與生產(chǎn)率都 比較高的毛坯制造方法 例如模鍛 壓力鑄造等 單件小批生產(chǎn)則采用設備簡單甚 至用手工的毛坯制造方法 例如手工木模砂型鑄造 4 確定毛坯時既要考慮毛坯車間現(xiàn)有生產(chǎn)能力又要充分注意采用新工藝 新 技術 新材料的可能性 本主軸箱體是大批量的生產(chǎn) 材料為 HT20 40 用鑄造成型 2 毛坯的形狀及尺寸的確定 毛坯的尺寸等于零件的尺寸加上 對于外型尺寸 或減去 對內(nèi)腔尺寸 加工 余量 毛坯的形狀盡可能與零件相適應 在確定 毛坯的形狀時 為了方便加工 有時還要考慮下列問題 1 為了裝夾穩(wěn)定 加工方便 對于形狀不易裝夾穩(wěn)固或不易加工的零件要考 慮增加工藝搭子 2 為了提高機械加工的生產(chǎn)率 有些小零件可以作成一坯多件 3 有些形狀比較特殊 單純加工比較困難的零件可以考慮將兩個甚至數(shù)個合 制成一個毛坯 例如連桿與連桿蓋在一起模鍛 待加工到一定程度再切割分開 在確定毛坯時 要考慮經(jīng)濟性 雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近 可以減少加 工余量 提高材料的利用率 降低加工成本 但這樣可能導致毛坯制造困難 需要 采用昂貴的毛坯制造設備 增加毛坯的制造成本 因此 毛坯的種類形狀及尺寸的 確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能 在毛坯的種類形狀及尺寸確定后 必要時可據(jù)此繪出毛坯圖 3 毛坯的材料熱處理 長期使用經(jīng)驗證明 由于灰口鑄鐵有一系列的技術上 如耐磨性好 有一定程 度的吸震能力 良好的鑄造性能等 和經(jīng)濟上的優(yōu)點 通常箱體材料采用灰口鑄鐵 最常用的是 HT20 40 HT25 47 當載荷較大時 采用 HT30 54 HT35 61 高強 鑄鐵 箱體的毛坯大部分采用整體鑄鐵件或鑄鋼件 當零件尺寸和重量很大無法采用 6 整體鑄件 受鑄造能力的限制 時 可以采用焊接結構件 它是由多塊金屬經(jīng)粗加 工后用焊接的方法連成一整體毛坯 焊接結構有鑄 焊 鑄 煅 焊 煅 焊等 采用焊接結構可以用小的鑄造設備制造出大型毛坯 解決鑄造生產(chǎn)能力不足的問題 焊前對各種組合件進行粗加工 可以部分地減輕大型機床的負荷 毛坯未進入機械加工車間之前 為不消除毛坯的內(nèi)應力 對毛坯應進行人工實 效處理 對某些大型的毛坯和易變形的零件粗加工后要再進行時效處理 毛坯鑄造時 應防止沙眼 氣孔 縮孔 非金屬夾雜物等缺陷出現(xiàn) 特別是主 要加工面要求更高 重要的箱體毛坯還應該達到規(guī)定的化學成分和機械性能要求 2 3 1 確定毛坯的制造形式 零件的材料 HT200 由于年產(chǎn)量為 4000 件 達到大批生產(chǎn)的水平 而且零件的 輪廓尺寸較大 鑄造表面質(zhì)量的要求高 故可采用鑄造質(zhì)量穩(wěn)定的 適合大批生產(chǎn) 的金屬模鑄造 便于鑄造和加工工藝過程 而且還可以提高生產(chǎn)率 2 3 2 基面的選擇 1 粗基準的選擇 對于本零件而言 按照互為基準的選擇原則 選擇本零件 的下表面作為加工的粗基準 可用裝夾對肩臺進行加緊 利用底面定位塊支承和底 面作為主要定位基準 以限制 z 移動 z 轉動 y 移動 y 轉動 x 轉動五個自由度 再以一面定位消除 x 移動自由度 達到定位目的 2 精基準的選擇 主要考慮到基準重合的問題 和便于裝夾 采用已加工結 束的上 下平面作為精基準 2 3 3 確定工藝路線 表 2 1 工藝路線方案一 工序 1 鉆箱體直徑 18 孔 工序 2 鉆前端面各孔 工序 3 鏜左平面各孔 工序 4 鏜右平面各孔 工序 5 粗 精銑上平面至尺寸 工序 6 粗 精銑下平面 工序 7 粗 精銑左端平面 工序 8 粗 精銑右端平面 7 工序 9 粗 精銑前端平面 工序 10 粗 精銑后端平面 工序 11 鉗工 去除銳邊毛剌 工序 12 檢驗 表 2 2 工藝路線方案二 工序 1 粗 精銑上平面至尺寸 工序 2 粗 精銑下平面 工序 3 粗 精銑左端平面 工序 4 粗 精銑右端平面 工序 5 粗 精銑前端平面 工序 6 粗 精銑后端平面 工序 7 鉆箱體直徑 18 孔 工序 8 鉆前端面各孔 工序 9 鏜左平面各孔 工序 10 鏜右平面各孔 工序 11 鉗工 去除銳邊毛剌 工序 12 檢驗 工藝路線的比較與分析 第二條工藝路線不同于第一條是將銑各平面工序放到前面 加工完上下平面再 加工各孔與 其它的先后順序均沒變化 通過分析發(fā)現(xiàn)這樣的變動提高了生產(chǎn)效率 而且對于零的尺寸精度和位置精度都有太大程度的幫助 采用互為基準的原則 先加工上 下兩平面 然后以下 下平面為精基準再加 工兩平面上的各孔 這樣便保證了 上 下兩平面的平行度要求同時為加兩平面上 各孔保證了垂直度要求 符合先加工面再鉆孔的原則 若選第一條工藝路線 加工 不便于裝夾 并且毛坯的端面與軸的軸線是否垂直決定了鉆出來的孔的軸線與軸的 軸線是非平行這個問題 所以發(fā)現(xiàn)第一條工藝路線并不可行 如果選取第二條工藝 8 方案 先加工上 下平面 然后以這些已加工的面為精基準 加工其它各孔便能保 證孔的形位公差要求 從提高效率和保證精度這兩個前提下 發(fā)現(xiàn)第二個方案比較合理 所以我決定 以第二個方案進行生產(chǎn) 具體的工藝過程見工藝卡片所示 2 3 4 機械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的確定 主軸箱體的材料是 HT200 生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn) 由于毛坯用采用金屬模鑄造 毛坯尺寸的確定如下 由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差 因此所規(guī)定的加工余量 其實只是名義上的加工余量 實際上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分 由于本設計規(guī)定零件為大批量生產(chǎn) 應該采用調(diào)整法加工 因此計算最大與最 小余量時應按調(diào)整法加工方式予以確定 1 加工箱體的上下平面 根據(jù)參考文獻 8 表 4 35 和表 4 37 考慮 3mm 粗加 工 2mm 到金屬模鑄造的質(zhì)量和表面的粗糙度要求 精加工 1mm 2 加工的側面時 用銑削的方法加工兩側面 由于側面的加工表面有粗糙度的 要求 而銑削的精度可以滿足 故采取分二次的銑削的方式 粗銑削的1 6aRm 深度是 2mm 精銑削的深度是 1mm 3 鏜上 下平面各孔時 由于粗糙度要求 因此考慮加工余量1 6aRm 2 5mm 可一次粗加工 2mm 一次精加工 0 5 就可達到要求 6 加工 6 10 孔 根據(jù)參考文獻 8 表 4 23 考慮加工余量 1 2mm 可一次鉆 削加工余量 5mm 就可達到要求 7 加工 2 30 底孔時 根據(jù)參考文獻 8 表 4 23 考慮加工余量 15mm 可一 次鉆削加工余量 5mm 第二次擴孔就可達到要求 8 加工上平面 2 18 孔 粗加工 10mm 到金屬模鑄造的質(zhì)量和表面粗糙度要 求 精加工 4mm 可達到要求 2 3 5 確定切削用量 工序 1 粗 精銑傳動箱體上平面 9 1 粗銑上平面 工件材料 HT200 鑄造 機床 X52K 立式銑床 查參考文獻 7 表 30 34 刀具 硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀 面銑刀 材料 YT15 D 100 mm 齒數(shù) Z 8 此為粗齒銑刀 因其單邊余量 Z 2mm 所以銑削深度 pa2m 每齒進給量 根據(jù)參考文獻 3 表 2 4 75 取f 0 12 famZ 銑削速度 參照參考文獻 7 表 30 34 取V3Vs 機床主軸轉速 式 2 1 n 10Vd 式中 V 銑削速度 d 刀具直徑 由式 2 1 機床主軸轉速 n101 360254 min4nr 按照參考文獻 3 表 3 1 74 實際銑削速度 v 31 7 1060dns 進給量 fV 28 4 8ffaZm 工作臺每分進給量 mf 2 infVs 根據(jù)參考文獻 7 表 2 4 81 a0a 2 精銑上平面 工件材料 HT200 鑄造 機床 X52K 立式銑床 參考文獻 7 表 30 31 刀具 高速鋼三面刃圓盤銑刀 面銑刀 材料 YT15 D 100 mm 齒數(shù) 12 此 10 為細齒銑刀 精銑該平面的單邊余量 Z 1mm 銑削深度 pa1m 每齒進給量 根據(jù)參考文獻 7 表 30 31 取f 0 8 famZ 銑削速度 參照參考文獻 7 表 30 31 取V32Vs 機床主軸轉速 由式 2 1 有 n100 3261 in14rd 按照參考文獻 7 表 3 1 31 75m 實際銑削速度 v 0 4 06ns 進給量 由式 1 3 有 fV 152760 25 ffVaZnms 工作臺每分進給量 mf2 3 infms 粗銑的切削工時 被切削層長度 由毛坯尺寸可知 l 15l 刀具切入長度 1 210 5 3lDa 2 401 7m 刀具切出長度 取2l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 1jt 123571 3in8jmlf 根據(jù)參考文獻 5 表 2 5 45 可查得銑削的輔助時間 1 04ft 精銑的切削工時 被切削層長度 由毛坯尺寸可知 l 315lm 刀具切入長度 精銑時110lD 11 刀具切出長度 取2lm 走刀次數(shù)為 1 機動時間 2jt 1235021 9minjmlf 根據(jù)參考文獻 5 表 2 5 45 可查得銑削的輔助時間 2 04ft 銑下平面的總工時為 t 1 13 1 04 1 04 1 09 2 58min1jt2j1ft2f 工序 2 加工其下平面 各切削用量與加工上平面相近 因此省略不算 參照 工序 1 執(zhí)行 工序 3 粗精銑左右端的側面 1 粗銑左右端的側面 工件材料 HT200 鑄造 機床 X52K 立式銑床 查參考文獻 7 表 30 34 刀具 硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀 面銑刀 材料 YT15 D 100 mm 齒數(shù) 8Z 此為粗齒銑刀 因其單邊余量 Z 2mm 所以銑削深度 pa2m 每齒進給量 根據(jù)參考文獻 3 表 2 4 75 取 銑削速度 參照參f 0 12 famZ V 考文獻 7 表 30 34 取 1 3 Vs 由式 2 1 得機床主軸轉速 n10 60254 in4nrd 按照參考文獻 3 表 3 1 74 3m 實際銑削速度 v 11 7 060ns 進給量 fV 283 4 8ffaZ 工作臺每分進給量 mf 2 minfVs 12 根據(jù)參考文獻 7 表 2 4 81 a60am 被切削層長度 由毛坯尺寸可知 ll 刀具切入長度 1 式 2 2 210 5 1 3lDa 2 60 13m 刀具切出長度 取2lm 走刀次數(shù)為 1 2 精銑左右端側平面 工件材料 HT200 鑄造 機床 X52K 立式銑床 由參考文獻 7 表 30 31 刀具 高速鋼三面刃圓盤銑刀 面銑刀 YT15 D 100 mm 齒數(shù) 12 此為細齒 銑刀 精銑該平面的單邊余量 Z 1mm 銑削深度 pa1 0m 每齒進給量 根據(jù)參考文獻 7 表 30 31 取f 0 8 famZ 銑削速度 參照參考文獻 7 表 30 31 取V32Vs 機床主軸轉速 由式 2 1 有 n100 3261 in14rd 按照參考文獻 3 表 3 1 31 75m 實際銑削速度 v 0 4 06ns 進給量 由式 2 3 有 fV 152760 25 ffVaZnms 工作臺每分進給量 mf2 3 infms 被切削層長度 由毛坯尺寸可知 l 0l 13 刀具切入長度 精銑時1l10lDm 刀具切出長度 取2 走刀次數(shù)為 1 根據(jù)參考文獻 9 249 37 5 3 2 21min 1t 根據(jù)參考文獻 5 表 2 5 45 可查得銑削的輔助時間 10 4ft 精銑寬度為 20mm 的下平臺 根據(jù)參考文獻 9 切削工時 249 37 5 3 2 21min2t 根據(jù)參考文獻 5 表 2 5 45 可查得銑削的輔助時間 20 41ft 粗精銑寬度為 30mm 的下平臺的總工時 t 2 21 2 21 0 41 0 41 5 24min1t21f2ft 工序 4 鏜 62H12 的孔 1 粗鏜 62H12 的孔 機床 臥式鏜床 T618 刀具 硬質(zhì)合金鏜刀 鏜刀材料 YT5 切削深度 毛坯孔徑 pa2 0m 057dm 進給量 根據(jù)參考文獻表 2 4 66 刀桿伸出長度取 200 mm 切削深度為f 2 0mm 因此確定進給量 F 2 fr 切削速度 參照參考文獻 3 表 2 4 9 取V 4 1 inVs 機床主軸轉速 n 101480 56 min3 7rd 按照參考文獻 3 表 3 1 41 取 n 實際切削速度 v 2 98 1060s 工作臺每分鐘進給量 mf 1 infnm 14 被切削層長度 l35m 刀具切入長度 1l 2 5 6 30pramtgktg 刀具切出長度 取253 l42 行程次數(shù) i 機動時間 1jt 126 30 7injmlf 查參考文獻 1 表 2 5 37 工步輔助時間為 2 61min 2 精鏜下端孔 62H12 機床 臥式鏜床 T618 刀具 硬質(zhì)合金鏜刀 鏜刀材料 YT5 切削深度 pa0 5m 進給量 根據(jù)參考文獻 3 表 2 4 66 刀桿伸出長度取 200 mm 切削深度為 f Fa 因此確定進給量0 5m 1 fr 削速度 參照參考文獻 3 表 2 4 9 取V3 18 90 minVs 機床主軸轉速 n 取0 1190 82 min3 46rd 10 inr 實際切削速度 v 103 9 1ns 工作臺每分鐘進給量 mf 5 inf 被切削層長度 l35 刀具切入長度 1l 0 2 2 873pramtgktg 刀具切出長度 取2m53l42 行程次數(shù) i 15 機動時間 1jt 1235 8740 29minjmlf 所以該工序總機動工時 0 56ijt 查參考文獻 1 表 2 5 37 工步輔助時間為 1 86min 工序 5 鏜 80H12 的孔 1 粗鏜 80H12 的孔 機床 臥式鏜床 T618 刀具 硬質(zhì)合金鏜刀 鏜刀材料 YT5 切削深度 毛坯孔徑 pa2 0m 075dm 進給量 根據(jù)參考文獻表 2 4 66 刀桿伸出長度取 切削深度為f 20 2 0mm 因此確定進給量 F 2 fr 切削速度 參照參考文獻 3 表 2 4 9 取V1 9 5 inVs 機床主軸轉速 n 101548 32 min3 7rd 按照參考文獻 3 表 3 1 41 取 60n 實際切削速度 v 1 79 1s 工作臺每分鐘進給量 mf0 260 infnm 被切削層長度 l65 刀具切入長度 1l 3 5 40pratgktg 刀具切出長度 取2m5 l2 行程次數(shù) i 機動時間 1jt 126 40 96min5jmlf 查參考文獻 1 表 2 5 37 工步輔助時間為 2 61min 16 2 精鏜下端孔到 80H12 機床 臥式鏜床 T618 刀具 硬質(zhì)合金鏜刀 鏜刀材料 5YT 切削深度 pa0 5m 進給量 根據(jù)參考文獻 3 表 2 4 66 刀桿伸出長度取 切削深度為 f m20Fa 因此確定進給量0 5m 1 fr 切削速度 參照參考文獻 3 表 2 4 9 取V 86 17 inVs 機床主軸轉速 n 取0 117 20 min34rd 80 inr 實際切削速度 v 683 9 172ns 工作臺每分鐘進給量 mf0 150 inf 被切削層長度 l65 刀具切入長度 1l 2 3 2 870pramtgktg 刀具切出長度 取2m5l42 行程次數(shù) i 機動時間 1jt 126 870 59injmlf 所以該工序總機動工時 0 49 1 4mijt 查參考文獻 1 表 2 5 37 工步輔助時間為 1 56min 工序 6 鉆下平在 2 18 工件材料為 HT200 鐵 孔的直徑為 18mm 加工機床為 Z535 立式鉆床 加工工序為選用 18 的麻花鉆頭 17 進給量 根據(jù)參考文獻 5 表 2 4 39 取f rmf 25 0 切削速度 參照參考文獻 5 表 2 4 41 取V sV43 由式 2 1 機床主軸轉速 n 取0 1 43605 in18nrd 90 inr 實際切削速度 V 0 9 8 60nms 被切削層長度 l45m 刀具切入長度 1l 5 1 2 23 52rDctgkctg 刀具切出長度 20 走刀次數(shù)為 1 被切削層長度 l45m 刀具切入長度 1 刀具切出長度 2l0 走刀次數(shù)為 1 機動時間 jt 12453 0 18minjlfn 根據(jù)參考文獻 5 表 2 5 41 可查得鉆削的輔助時間 1 7ft 工序 7 加工 6 10 底孔 工件材料為 HT200 鐵 孔的直徑為 10mm 加工機床為 Z535 立式鉆床 加工工序為 選用 10 的麻花鉆頭 進給量 根據(jù)參考文獻 5 表 2 4 39 取f rmf 25 0 切削速度 參照參考文獻 5 表 2 4 41 取V sV43 由式 2 1 機床主軸轉速 n 18 取0 1 4360821 min1Vnrd 90 inr 實際切削速度 0 9 47 60ns 被切削層長度 l2m 刀具切入長度 1l 1 2 24 1rDctgkctgm 刀具切出長度 20 走刀次數(shù)為 1 根據(jù)參考文獻 5 表 2 5 41 可查得鉆削的輔助時間 1 7ft 工序 8 鉆 40 孔 工件材料為 HT200 鐵 孔的直徑為 40mm 表面粗糙度 加工機床為 3 2aRm Z535 立式鉆床 加工工序為锪鉆 加工刀具為 鉆孔 40mm 小直徑鉆 1 確定切削用量 確定進給量 根據(jù)參考文獻 7 表 28 10 可查出 由于f 0 25 31 fr 表 孔深度比 故 0 8 13 6ld 1 0lfk 0 25 31 f m 表 查 Z535 立式鉆床說明書 取 23 mr 根據(jù)參考文獻 7 表 28 8 鉆頭強度所允許是進給量 由于機床進給機 7 fr 構允許的軸向力 由機床說明書查出 根據(jù)參考文獻 7 表 28 9 允max15690FN 許的進給量 8 fr 由于所選進給量 遠小于 及 故所選 可用 f f 確定切削速度 軸向力 F 轉矩 T 及切削功率 根據(jù)表 28 15 由插入法v mP 得 17 minv 表 4732N 表 19 51 69TNM 表 1 25mPkW 表 由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同 故應對所的結論進行修正 由參考文獻 7 表 28 3 故0 8v 7lv 17 in 751 2 in v 表 0m89 i40n rd 表 查 Z535 機床說明書 取 實際切削速度為195 inr 03 37 in1v 由參考文獻 7 表 28 5 故0MFTk4732 04732 FN 51 6951 69TmN 校驗機床功率 切削功率 為mP mMPnk表 1 25 9 28 1 02WkW 機床有效功率 4 365E mPkP 故選擇的鉆削用量可用 即 0dm 0 2 fr19 inr 7 35 minv 相應地 473FN51 69Tm 0 82PkW 工序 9 鉆 20 孔 工件材料 HT200 金屬模鑄造 機床 Z535 立式鉆床 刀具 高速鋼鉆頭 20 被切削層長度 l20m 20 刀具切入長度 1l 7 1 2 024 12rDctgkctgm 刀具切出長度 20 走刀次數(shù)為 1 機動時間 jt 12 5410 7in9jlfn 根據(jù)參考文獻 5 表 2 5 41 可查得鉆削的輔助時間 1 7ft 锪鉆 20 階梯的工時 锪鉆孔進給量 機床主軸轉速 0 23 fmr 95 minr 被切削層長度 l1 刀具切入長度 1l 20 10 22rDctgkctg 刀具切出長度 20 走刀次數(shù)為 1 機動時間 jt 123 0 27min519jlfn 由參考文獻 5 表 2 5 41 可查得鉆削的輔助時間 1 ft t jtf t 0 27 1 77 2 04min 該工序的總工時為 2 04 0 07 0 05 1 77 1 77 5 7min 所以該方案滿足生產(chǎn)要求 21 3 專用夾具設計 鏜床夾具又稱鏜模它主要用于加工相體 支架等工件上的單孔或孔系 鏜模不 僅廣泛用于一般鏜床和鏜孔組合機床上也可以用在一般車床 銑床和搖臂鉆床上 加工有較高精度要求的孔或孔系 鏜床夾具 除具有定位元件 加緊機構和夾具體 等基本部分外 還有引導刀具的鏜套 而且還像鉆套布置在鉆模板上一樣 鏜套也 按照被加工孔或孔系的坐標位置 布置在一個或幾個專用的鏜孔的位置精度和孔的 幾何形狀精度 因此 鏜套 鏜模支架和鏜桿是鏜床夾具的特有元件 夾具的結構類型 鏜床夾具按其結構特點 使用機床和鏜套位置的不同 有以下分類方法 1 按使用機床類別分 可分為萬能鏜床夾具 多軸組合機床鏜床夾具 精 密 鏜床夾具 以及一般通用機床鏜床夾具 2 按夾具的結構特點分 可分為臥式鏜床夾具和立式鏜床夾具等 3 按鏜套的位置分布 可分為單支承前引導的鏜床夾具 即鏜套為于被加工 孔的前方 單支承后引導的鏜床夾具 本夾具屬于單支承后引導的鏜床夾具 本就加以說明介紹 單支承后引導的鏜床夾具 既鏜套位于被加工孔的后方 介于工件與機床主軸 之間 主要用于加工 D 90mm 但根據(jù) 有兩種類型 DL 1 鏜削 D 的方式 則在加工這種較長的孔時 刀具的懸伸長度 22 h 必然很大 起碼應大于 L 由于刀具懸伸長度大 所以刀具易引偏 嚴重時會使鏜 桿與鏜套蹩住 否則須增加鏜套長度 以保證足夠的導引剛度 但這樣將導致整個 鏜套部分的結構龐大 夾緊力大小的確定原則 夾緊力大小對于確定夾緊裝置的結構尺寸 保證夾緊可靠性等有很大影響 夾 緊力過大易引起工件變形 影響加工精度 夾緊力過小則工件夾不緊 在加工過程 中容易發(fā)生工件位移 從而破壞工件定位 也影響加工精度 甚至造成安全事故 由此可見夾緊力大小必須適當 計算夾緊力時 通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng) 然后根據(jù)工件受切削力 夾緊力 大工件還應考慮重力 運動的工件還需考慮慣性 后處于靜力平衡條件 求出理論夾緊力 為了安全起見再乘以安全系數(shù) K kW 式中 W 計算出的理論夾緊力 W 實際夾緊力 K 安全系數(shù) 通常 k 1 5 3 當用于粗加工時 k 2 5 3 用于精加工時 k 1 5 2 這里應注意三個問題 一 切削力在加工過程中往往方向 大小在變化 在計算機中應按最不利的加 工條件下求得的切削力或切削合力計算 如圖 2 1 所示切削方向進行靜力平衡 求 出理論夾緊力 再乘以安全系數(shù)即為實際夾緊力 圖中 W 為夾緊力 N1 N1 為鏜 孔各方向鏜削力 可按切削原理中求切削力 而 N1 切削力將使夾緊力變大 在列靜 平衡方程式時 我們應按不利的加工條件下 即 N1 時求夾緊力 既KNW5 1 23 圖 2 1 圖 2 1 切削方向靜力平衡圖 二 在分析受力時 往往可以列出不同的工件靜平衡方程式 這時應選產(chǎn)生 夾緊力最大的一個方程 然后求出所需的夾緊力 如圖所示垂直方向平衡式為 W 1 5KN 水平方向可以列出 f 為工件與定位件間的摩擦系數(shù) 一般fKNW 5 1 0 15 即 W 10KN 對 o 點取矩可得下式 KNllllW2 32 05 022 比較上面三種情況 選最大值 既 W 10KN 三 上述僅是粗略計算的應用注意點 可作大致參考 由于實際加工中切削力 是一個變值 受工件材料性質(zhì)的不均勻 加工余量的變動 刀具的鈍化等因素影響 計算切削力大小的公式也與實際不可能完全一致 故夾緊力不可能通過這種計算而 得到結果 生產(chǎn)中也有根據(jù)一定生產(chǎn)實際經(jīng)驗而用類比法估算夾緊力的 如果是一 些關鍵性的重要夾具 則往往還需要通過實驗的方法來確定所需夾緊力 3 1 加工左端平面鏜孔夾具設計 本夾具主要用來鏜左端平面夾具 這個工藝孔有尺寸精度要求 表面粗糙度要 求 表面粗糙度為 與頂面垂直 并用于以后各面各孔加工中的定位 1 6aRm 其加工質(zhì)量直接影響以后各工序的加工精度 本到工序為杠桿加工的第一道工序 加工到本道工序時只完成了傳動箱體上表面的粗 精銑 因此再本道工序加工時主 24 要應考慮如何保證其尺寸精度要求和表面粗糙度要求 以及如何提高勞動生產(chǎn)率 降低勞動強度 3 2 定位基準的選擇 由零件圖可知 有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應與頂面垂直 為了保證 所鉆的孔與頂面垂直并保證工藝孔能在后續(xù)的孔系加工工序中使各重要支承孔的加 工余量均勻 根據(jù)基準重合 基準統(tǒng)一原則 在選擇工藝孔的加工定位基準時 應 盡量選擇上一道工序即粗 精銑箱體的下表面工序的定位基準 以及設計基準作為 其定位基準 因此加工工藝孔的定位基準應選擇選用下平作為定位基準 為了提高 加工效率 根據(jù)工序要求先采用標準硬質(zhì)合金鏜刀刀具對工藝孔進行粗鏜削加工 然后采用硬質(zhì)合金鏜刀對其進行精加工 準備采用手動夾緊方式夾緊 3 3 切削力的計算與夾緊力分析 由于本道工序主要完成工藝孔的鏜加工 參考文獻 9 得 鏜削力 6 08 2HBDfF 鏜削力矩 6 0 91T 式中 6Dm 231875323minaxax BHB 15 0 rf 0 80 6267 FN 1 9 2314T 本道工序加工工藝孔時 工件的下平面與臺價臺靠緊 采用帶光面壓塊的壓緊 螺釘夾緊機構夾緊 該機構主要靠壓緊螺釘夾緊 屬于單個普通螺旋夾緊 根據(jù)參 考文獻 11 可查得夾緊力計算公式 式 3 1 0 12 ZQLWrtgt 式中 單個螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力 N 0 原始作用力 N 25 作用力臂 mm L 螺桿端部與工件間的當量摩擦半徑 mm r 螺桿端部與工件間的摩擦角 1 螺紋中徑之半 mm Zr 螺紋升角 螺旋副的當量摩擦角 2 由式 3 1 根據(jù)參考文獻 11 表 1 2 23 可查得點接觸的單個普通螺旋夾緊力 0 35018954 1 WN 3 4 夾緊元件及動力裝置確定 由于傳動箱體的生產(chǎn)量很大 采用手動夾緊的夾具結構簡單 在生產(chǎn)中的應用 也比較廣泛 因此本道工序夾具的夾緊動力裝置采用手動夾緊 采用手動夾緊 夾 緊可靠 機構可以不必自鎖 本道工序夾具的夾緊元件選用帶光面壓塊的壓緊螺釘 旋緊螺釘使其產(chǎn)生的力 通過光面壓塊將工件壓緊 3 5 鏜套 襯套 鏜模板及夾具體設計 工藝孔的加工需粗 精鏜切削才能滿足加工要求 故選用快換鉆套以減少更換 鉆套的輔助時間 鉆模板選用固定式鉆模板 工件以底面及側面分別靠在夾具支架 的定位快 用帶光面壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊 夾具體的設計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體 這些主 要元件設計好后即可畫出夾具的設計裝配草圖 3 6 夾具精度分析 利用夾具在機床上加工時 機床 夾具 工件 刀具等形成一個封閉的加工系 統(tǒng) 它們之間相互聯(lián)系 最后形成工件和刀具之間的正確位置關系 因此在夾具設 計中 當結構方案確定后 應對所設計的夾具進行精度分析和誤差計算 26 由工序簡圖可知 本道工序由于工序基準與加工基準重合 又采用頂面為主要 定位基面 故定位誤差 很小可以忽略不計 本道工序加工中主要保證工藝孔尺wd 寸 mm 及表面粗糙度 本道工序最后采用精鏜加工 選用標準硬質(zhì) 0 216 1 6aRm 合金鏜刀 直徑為 mm 并采用鏜套 鏜刀導套孔徑為該工藝孔的位置度應用 0 2 的是最大實體要求 工藝孔的表面粗糙度 由本工序所選用的加工工步粗鏜精滿足 1 6aR 影響兩工藝孔位置度的因素有 1 鏜模板上裝襯套孔的尺寸公差 m05 1 2 兩襯套的同軸度公差 2 3 襯套與鉆套配合的最大間隙 3 42 10 2 4 鉆套的同軸度公差 m05 4 5 鏜套與鏜刀配合的最大間隙 95 8 3m 22213453071wd 所以能滿足加工要求 3 7 夾具設計及操作的簡要說明 裝卸工件時 先將工件放在定位塊上 用壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊 然后加 工工件 當工件加工完后 將帶光面壓塊的壓緊螺釘松開 取出工件 27 4 致 謝 28 參考文獻 1 劉德榮 組合夾具結構簡圖的初步探討 組合夾具 1982 1 2 孫已德 機床夾具圖冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1984 20 23 3 貴州工學院機械 制造工藝教研室 機床夾具結構圖冊 M 貴陽 貴州任命出版社 1983 42 50 4 劉友才 機床夾具設計 北京 機械工業(yè)出版社 1992 5 孟少龍 機械加工工藝手冊第 1 卷 M 北京 機械工業(yè)出版社 1991 6 金屬機械加工工藝人員手冊 修訂組 金屬機械加工工藝人員手冊 M 上海 上?？茖W 技術出版社 1979 7 李洪 機械加工工藝師手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1990 8 馬賢智 機械加工余量與公差手冊 M 北京 中國標準出版社 1994 9 上海金屬切削技術協(xié)會 金屬切削手冊 M 上海 上?？茖W技術出版社 1984 10 周永強 高等學校畢業(yè)設計指導 M 北京 中國建材工業(yè)出版社 2002 11 薛源順 機床夾具設計 第二版 M 機械工業(yè)出版社 2003 1 12 余光國 馬俊 張興發(fā) 機床夾具設計 M 重慶 重慶大學出版社 1995