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文檔簡介
1、浙江工業(yè)大學博士學位論文畢業(yè)設計說明書課題名稱: EQ153離合器蓋測繪、工藝及銑夾具設計 學生姓名 學 號 所在學院 機械工程學院 專 業(yè) 機械制造與自動化 班 級 機制0933 指導教師 婁 岳 海 起訖時間:2012 年3 月12 日2012 年5 月4 日29浙江機電職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書EQ153離合器蓋測繪、工藝及銑夾具設計摘 要隨著現代技術的發(fā)展,汽車已經形成現代交通工具的主流。汽車的結構又是由方方面面的零部件所組成,當然本次設計所要提到的內容是有關EQ153離合器在生產中所要涉及到的一些工藝及實施方面。離合器蓋的測繪、銑夾具的設計主要是參照我國的標準來設計的。本文主要說明E
2、Q153離合器蓋的圖樣分析、毛坯選擇、加工方案選擇、切削用量計算、銑夾具總體方案設計、主要零件確定和加工中的檢驗等問題。關鍵詞:離合器蓋;測繪;夾具;工藝目 錄摘 要I第1章 緒 論1第2章 離合器簡介22.1 離合器的發(fā)展22.2 離合器的結構及其優(yōu)點32.2.1 離合器的結構32.2.2 離合器的工作原理42.2.3 EQ153離合器的優(yōu)點52.2.4 生產條件分析5第3章 EQ153離合器蓋工藝規(guī)程設計63.1 毛坯確定與零件加工精度分析63.1.1 毛坯確定:63.1.2 零件加工精度73.2 加工方案的選擇103.3 工藝的安排原則103.4 刀具與切削用量的選擇113.5 切削用量
3、計算123.5.1 車435H8123.5.2 粗銑切削用量133.6 本課題加工工序的分析14第4章 夾具設計164.1 夾具的特點164.2 研究夾具的目的和意義174.3 夾具的國內外現狀和發(fā)展趨勢184.4 夾具的基本結構和工作原理194.5 設計方案194.5.1 方案194.5.2 夾具的經濟效益分析194.6 誤差分析214.6.1 定位誤差分析214.6.2 裝備誤差分析214.7 夾具零件及部件設計和分度224.8 夾具在安裝和操作時應注意的事項264.8.1 夾具的安裝264.8.2 夾具在操作時應注意的事項27第5章 結 論28參考文獻29致 謝30第1章 緒 論本設計題
4、目來源于生產實際,是在已學的基礎上更加深一步的應用所學的知識,對離合器蓋進行工件的測繪、工藝編制、專用銑夾具的設計等等,完成EQ153離合器蓋測繪、工藝及銑夾具設計。以內燃機在作為動力的機械傳動汽車中,離合器是作為一個獨立的總成而存在的。離合器通常裝在發(fā)動機與變速器之間,其主動部分與發(fā)動機飛輪相連,從動部分與變速器相連。為各類型汽車所廣泛采用的摩擦離合器,實際上是一種依靠其主、從動部分間的摩擦來傳遞動力且能分離的機構。離合器的主要功用是切斷和實現發(fā)動機與傳動系平順的接合,確保汽車平穩(wěn)起步;在換擋時將發(fā)動機與傳動系分離,減少變速器中換檔齒輪間的沖擊;在工作中受到較大的動載荷時,能限制傳動系所承受
5、的最大轉矩,以防止傳動系零部件因過載而損壞;有效地降低傳動系中的振動和噪音。而離合器技術經濟指標的高低取決于它性能質量的高低。高技術經濟指標主要由結構設計、制造工藝和生產組織管理等方面予以保證;減少零件數目,采用通用化、系列化設計和大批量生產,都有利于提高離合器的技術經濟指標。為了合理的加工流程就得編寫合理的工藝流程卡,在工藝流程卡的編寫中有它的具體要求和步驟,這些可以借用。其中數據的選擇存在著很大的數據范圍,所以就有著不同的答案。在流程卡中有著各工序的定位,這為夾具的設計提供了思路。專用夾具是為了適應某一工件的某一工序加工的要求而專門設計制造的,其功用主要有下列幾個方面:1)保證工件被加工表
6、面的位置精度,例如與其他表面間的距離精度、平行度、同軸度等。對于外形比較復雜、位置精度要求比較高的工件,使用通用夾具進行加工往往難以達到精度要求。2)縮短了工序時間,從而提高了勞動生產率。3)采用專用夾具還能擴大機床的工藝范圍。例如在普通車床上附加鏜模夾具后,便可以代替鏜床工作,裝上專用夾具后可以車削成型表面等,以充分發(fā)揮通用機床的作用。4)減輕勞動強度,保障安全生產。本說明書由于本人能力有限,可能存在著錯誤,望老師給予指正。第2章 離合器簡介2.1 離合器的發(fā)展現今所用的盤式離合器的先驅是多片盤式離合器,它是直到1925年以后才出現的。多片離合器最主要的優(yōu)點是,汽車起步時離合器的接合比較平順
7、,無沖擊。早期的設計中,多片按成對布置設計,一個鋼盤片對著一青銅盤片。采用純粹的金屬的摩擦副,把它們浸在油中工作,能達到更為滿意的性能。浸在油中的盤片式離合器,盤子直徑不能太大,以避免在高速時把油甩掉。此外,油也容易把金屬盤片粘住,不易分離。但畢竟還是優(yōu)點大于缺點。因為在當時,許多其他離合器還在原創(chuàng)階段,性能很不穩(wěn)定。早期的單片干式離合器由與錐形離合器相似的問題,即離合器接合時不夠平順。但是,由于單片干式離合器結構緊湊,散熱良好,轉動慣量小,所以以內燃機為動力的汽車經常采用它,尤其是成功地開發(fā)了價格便宜的沖壓件離合器蓋,以后更是如此。實際上早在1920年就出現了單片干式離合器,這和前面提到的發(fā)
8、明了石棉基的摩擦面片有關。但在那時相當一段時間內,由于技術設計上的缺陷,造成了單片離合器在接合時不夠平順的問題。第一次世界大戰(zhàn)后初期,單片離合器的從動盤金屬片上是沒有摩擦面片的,摩擦面片是貼附在主動件飛輪和壓盤上的,彈簧布置在中央,通過杠桿放大后作用在壓盤上。后來改用多個直徑較小的彈簧,沿著圓周布置直接壓在壓盤上,成為現今最為通用的螺旋彈簧布置方法。這種布置在設計上帶來了實實在在的好處,使壓盤上的彈簧的工作壓力分布更均勻,并減小了軸向尺寸。多年的實踐經驗和技術上的改進使人們逐漸趨向于首選單片干式摩擦離合器,因為它具有從動部分轉動慣量小、散熱性好、結構簡單、調整方便、尺寸緊湊、分離徹底等優(yōu)點,而
9、且由于在結構上采取一定措施,已能做到接合盤式平順,因此現在廣泛采用于大、中、小、各類車型中。隨著人們對汽車舒適性要求的提高,離合器已在原有基礎上得到不斷改進,乘用車上愈來愈多地采用具有雙質量飛輪的扭轉減振器,能更好地降低傳動系的噪聲。近年來濕式離合器在技術上不斷改進,在國外某些重型車上又開始采用多片濕式離合器。與干式離合器相比,由于用油泵進行強制冷卻的結果,摩擦表面溫度較低(不超過93),因此,起步時長時間打滑也不致燒損摩擦片。查閱國內外資料獲知,這種離合器的使用壽命可達干式離合器的5-6倍,但濕式離合器優(yōu)點的發(fā)揮是一定要在某溫度范圍內才能實現的,超過這一溫度范圍將起負面效應。目前此技術尚不夠
10、完善。2.2 離合器的結構及其優(yōu)點2.2.1 離合器的結構1、離合器蓋離合器蓋一般為120°或90°旋轉對稱的板殼沖壓結構,通過螺栓與飛輪聯結在一起。離合器蓋是離合器中結構形狀比較復雜的承載構件,壓緊彈簧的壓緊力最終都要由它來承受。但是現在根據零件材料確定毛坯為鑄件。2、螺旋彈簧螺旋彈簧是離合器中重要的壓緊元件,在其內孔圓周表面上開有許多均布的長徑向槽,在槽的根部制成較大的長圓形或矩形窗孔,可以穿過支承鉚釘,這部分稱之為分離指;從窗孔底部至彈簧外圓周的部分形狀像一個無底寬邊碟子,其截面為截圓錐形,稱之為碟簧。3、壓盤壓盤的結構一般是環(huán)形盤狀鑄件,離合器通過壓盤與發(fā)動機緊密相
11、連。壓盤靠近外圓周處有斷續(xù)的環(huán)狀支承凸臺,最外邊緣均布有三個或四個傳力凸耳。4、傳動片離合器接合時,飛輪驅動離合器蓋帶動壓盤一起轉動,并通過壓盤與從動盤摩擦片之間的摩擦力使從動盤轉動;在離合器分離時,壓盤相對于離合器蓋,作自由軸向移動,使從動盤松開。這些動作均由傳動片完成。傳動片的兩端分別與離合器蓋和壓盤以鉚釘或螺栓聯接,一般采用周向布置。在離合器接合時,離合器蓋,通過它來驅動壓盤共同旋轉;在離合器分離時,可利用它的彈性恢復力來牽動壓盤軸向分離并使操縱力減小。5、分離軸承總成分離軸承總成由分離軸承、分離套筒等組成。分離軸承在工作時主要承受軸向分離力,同時還承受在高速旋轉時離心力作用下的徑向力。
12、目前國產的汽車中多使用角接觸推力球軸承,采用全密封結構和高溫鏗基潤滑脂,其端面形狀與分離指舌尖部形狀相配合,舌尖部為平面時采用球形端面,舌尖部為弧形面時采用平端面或凹弧形端面。2.2.2 離合器的工作原理(1)傳遞和切斷發(fā)動機傳遞給傳動系的動力,保證汽車平穩(wěn)起步以及變速器的順利摘檔和掛檔。(2)當傳給離合器的轉矩超過所能傳遞的最大摩擦轉矩時,保護傳動系各零件以防止其過載而損壞。當汽車緊急制動時,車輪突然緊急降速。(3)通過離合器的使用,可降低傳動系中的振動和噪音。由圖1.1可知,離合器蓋1與發(fā)動機飛輪用螺栓緊固在一起,當螺旋彈簧3被預加壓緊,離合器處于接合位置時,由于螺旋彈簧大端對壓盤5的壓緊
13、力,使得壓盤與從動盤6摩擦片之間產生摩擦力。當離合器蓋總成隨飛輪轉動時,就通過摩擦片上的摩擦轉矩帶動從動盤總成和變速器一起轉動以傳遞發(fā)動機動力要分離離合器時,將離合器踏板8踏下,通過操縱機構,使分離軸承總成7前移推動螺旋彈簧分離指,使螺旋彈簧呈反錐形變形,其大端離開壓盤,壓盤在傳動片的彈力作用下離開摩擦片,使從動盤總成處于分離位置,切斷了發(fā)動機動力的傳遞。膜片彈簧式離合器中,只是用膜片彈簧來代替了螺旋彈簧,其工作原理是相同的。(1)接合位置 (2)分離位置1-離合器蓋 2-鉚釘 3-螺旋彈簧 4-支撐環(huán) 5-壓盤6-摩擦片 7-分離軸承總成 8-離合器踏板 9-輸出軸圖2-1 膜片彈簧離合器的
14、工作原理圖2.2.3 EQ153離合器的優(yōu)點EQ153離合器與其他形式離合器相比,具有一系列優(yōu)點:1、EQ153離合器具有較理想的線性彈性特性;2、螺旋彈簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用,結構簡單、緊湊,軸向尺寸小,零件數目少,質量??;3、高速旋轉時,彈簧壓緊力降低很少,性能較穩(wěn)定;4、螺旋彈簧以整個圓周與壓盤接觸,使壓力分布均勻,摩擦片接觸良好,磨損均勻;5、易于實現良好的通風散熱,使用壽命長;6、螺旋彈簧中心與離合器中心線重合,平衡性好。2.2.4 生產條件分析離合器蓋的生產批量為中批生產,提供的生產設備有Z3040搖臂鉆床、CA6150車床、XW6132銑床等。第3章 EQ153離合器蓋工
15、藝規(guī)程設計3.1 毛坯確定與零件加工精度分析3.1.1 毛坯確定:1、確定毛坯種類根據零件材料確定毛坯為鑄件。并依其結構形狀、尺寸大小和生產類型(大批量生產),毛坯的鑄造方法選用金屬模機械砂型鑄造,最大質量0250Kg,最小壁厚35mm,形狀復雜程度為最復雜,適用材料:鐵碳合金,有色金屬及合金,生產精度CT810,毛坯尺寸公差13,加工余量等級G,生產效率高,設備復雜人工水平降低。查機械制造工藝及設備設計指導手冊表15-5尺寸公差等級采用CT9級。2、確定鑄件余量查機械制造工藝及設備設計指導手冊表15-7鑄件機械加工余量代號為MA,余量等級為G,根據成批大量的鑄件機械加工等級表可以查出鑄件機械
16、加工余量。查機械制造工藝及設備設計指導手冊表15-6鑄件尺寸公差數值,表15-8鑄件機械加工余量取h90加工余量等級G,屬于雙邊加工,所以單邊加工余量為3 mm,公差是±1.1,取內孔160加工余量等級G,屬于雙邊加工,所以單邊加工余量為4mm,公差是±1.4,取382端面加工余量等級G,屬于單邊加工,所以加工余量為3 mm,公差是±1.6,取內圓386加工余量等級G,屬于雙邊加工,所以加工余量為6mm,公差是±1.6,取外圓435加工余量等級G,屬于雙邊加工,所以加工余量為5mm,公差是±1.8,取圓弧槽42加工余量等級G,屬于單邊加工,所以
17、加工余量為3 mm,公差是±1.0,3、毛坯熱處理和校正整形毛坯鑄造后需進行熱處理,進而消除鑄造內應力,改善材料的金屬組織和機械加工性能。由于套筒類零件結構復雜,厚度較低,剛性較差,既在加工過程和運輸過程中易發(fā)生變形,影響表面之間的相互位置和精度,甚至可能使某些加工工序余量不夠,為此,在毛坯鑄造后及主要工序加工之前安排校正整形工序。3.1.2 零件加工精度加工精度是加工后零件表面的實際尺寸、形狀、位置三種幾何參數與圖紙要求的理想幾何參數的符合程度。理想的幾何參數,對尺寸而言,就是平均尺寸;對表面幾何形狀而言,就是絕對的圓、圓柱、平面、錐面和直線等;對表面之間的的相互位置而言,就是絕對
18、的平行、垂直、同軸、對稱等;對表面之間的相互位置而言,就是絕對的平行、垂直、同軸、對稱等;零件實際幾何參數與理想幾何參數的偏離數值稱為加工誤差。 加工精度與加工誤差都是評價加工表面幾何參數的術語。加工精度用公差等級衡量,等級值越小,其精度越高;加工精度用數值表示,數值越大,其誤差越大。加工精度高,就是加工誤差小,反之亦然。 任何加工方法所得到的實際參數都不會絕對準確,從零件的功能看,只要加工誤差在零件圖要求的公差范圍內,就認為保證了加工精度。 影響加工精度的因素: 在加工過程中工藝系統(tǒng)會產生各種誤差,從而改變刀具和工件在切削運動過程中的相互位置關系而影響零件的加工精度。這些誤差與工藝系統(tǒng)本身的
19、結構狀態(tài)和切削過程有關產生誤差的主要因素有:1)工藝系統(tǒng)的幾何誤差;包括加工方法的原理誤差、機床的幾何誤差、調整誤差、刀具和夾具的制造誤差、工件的安裝誤差以及工藝系統(tǒng)磨損所引起的誤差。2)工藝系統(tǒng)受力變形所引起的誤差; 3)工藝系統(tǒng)受熱變形所一起的誤差 ; 4) 工件內應力引起的誤差; 本課題的加工零件精度以下幾個方面(見圖3-13-5):圖3-1圖3-2圖3-3 圖3-4 圖3-53.2 加工方案的選擇加工方法的選擇,就是為零件上每一個有質量要求的表面,選擇一套合理的加工方法。選擇時,既要滿足零件加工質量的要求,也要兼顧生產率和經濟性。由于機械加工中可供選用的加工方法很多,即使對同樣精度(同
20、樣表面粗糙度)要求的同類表面可供選擇的加工方法也較多,所以在具體選擇時,應充分了解各種加工方法所能達到的經濟精度,以便在多種加工方法中,選擇成本比較底的那種從而降低零件的制造成本。選擇加工方法時,初應保證加工表面的精度和粗糙度要求之外,還應綜合考慮下列因素。工件的材料因素;工件的結構和尺寸;生產類型和現場生產條件。本課題夾具設計方案采用一面兩孔定位(參見“第4章 夾具設計”)。3.3 工藝的安排原則工序安排的原則 : 零件上需要加工的表面很多,而且每個需要加工的表面往往不是一次加工就能達到設計需求。安排機械加工工序順序的任務,一是為各個表面的加工安排先后順序,二是在加工路線為每個表面的各個加工
21、工序,安排具體的位置。1) 首先,為零件上各個需要加工的表面選擇合理的加工方案;然后,將次要表面性質相同的加工工序,放在與主要表面加工性質相同的工序中完成。這樣,大多數次要表面的終加工,一般在主要表面的粗,半精加工中即可完成。但對于那些與主要表面有密切位置關系的次要表面的加工,應放在主要表面的精加工后進行。如大多數箱體零件上重要孔周圍的緊固螺紋孔,多安排在重要孔精加工后進行鉆孔和攻螺紋。2) 零件的機械加工路線中,第一道工序往往都是加工精基準,然后使用精基準定位,進行后續(xù)加工。本課題工藝過程:鑄造退火粗車底面和435h8、386并倒角粗車頂面和160H8精車底面和435h8并倒角精車頂面和16
22、0H8并倒角粗銑圓弧槽6-42H10鉆30-30孔、6-13孔精銑圓弧槽6-42H10鉆12-11孔锪孔6-SR30去毛刺檢驗3.4 刀具與切削用量的選擇切削用量不僅是在機床調整前必須確定的重要參數,而且其數值合理與否對加工質量、加工效率、生產成本等有著非常重要的影響。所謂“合理的”切削用量是指充分利用刀具切削性能和機床動力性能(功率、扭矩),在保證質量的前提下,獲得高的生產率和低的加工成本的切削用量。制訂切削用量時考慮的因素(1)切削加工生產率 在切削加工中,金屬切除率與切削用量三要素ap、f、vc均保持線性關系,即其中任一參數增大一倍,都可使生產率提高一倍。然而由于刀具壽命的制約,當任一參
23、數增大時,其它二參數必須減小。因此,在制訂切削用量時,三要素獲得最佳組合,此時的高生產率才是合理的。(2)刀具壽命 切削用量三要素對刀具壽命影響的大小,按順序為vc、f、ap。因此,從保證合理的刀具壽命出發(fā),在確定切削用量時,首先應采用盡可能大的背吃刀量;然后再選用大的進給量;最后求出切削速度。(3)加工表面粗糙度 精加工時,增大進給量將增大加工表面粗糙度值。因此,它是精加工時抑制生產率提高的主要因素。刀具壽命的選擇原則切削用量與刀具壽命有密切關系。在制定切削用量時,應首先選擇合理的刀具壽命,而合理的刀具壽命則應根據優(yōu)化的目標而定。一般分最高生產率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種,前者根據單件工
24、時最少的目標確定,后者根據工序成本最低的目標確定。選擇刀具壽命時可考慮如下幾點:根據刀具復雜程度、制造和磨刀成本來選擇。復雜和精度高的刀具壽命應選得比單刃刀具高些;對于機夾可轉位刀具,由于換刀時間短,為了充分發(fā)揮其切削性能,提高生產效率,刀具壽命可選得低些,一般取15-30min;對于裝刀、換刀和調刀比較復雜的多刀機床、組合機床與自動化加工刀具,刀具壽命應選得高些,尤應保證刀具可靠性;車間內某一工序的生產率限制了整個車間的生產率的提高時,該工序的刀具壽命要選得低些;當某工序單位時間內所分擔到的全廠開支M較大時,刀具壽命也應選得低些;大件精加工時,為保證至少完成一次走刀,避免切削時中途換刀,刀具
25、壽命應按零件精度和表面粗糙度來確定。切削用量制定的步驟 背吃刀量的選擇、進給量的選擇、切削速度的確定、校驗機床功率。提高切削用量的途徑 采用切削性能更好的新型刀具材料; 在保證工件機械性能的前提下,改善工件材料加工性; 改善冷卻潤滑條件; 改進刀具結構,提高刀具制造質量。3.5 切削用量計算已知加工材料HT250, 190HBS,鑄鐵,有外皮;工件尺寸坯件最大直徑445mm,最大高度96mm。3.5.1 車435H8由于工件是鑄件毛坯,加工余量達5mm,加工要求(Ra3.2),故分兩次走刀,粗車加工余量取為4mm,精車加工余量取為1mm。1. 粗車(1)選擇刀具1)選擇可轉位硬質合金外圓車刀。
26、 2)根據參考文獻7表1.1由于CA6150車床的中心高為250mm,故選刀桿尺寸B*H=20*30,刀片厚度選6mm。3)根據參考文獻7表1.2,粗車帶外皮的鑄件毛坯,可選擇YG6牌號硬質合金。4)車刀幾何形狀(參考文獻7表1.3),選擇卷屑槽帶倒棱前刀面,主偏角為45度,副偏角為10度,后角6度,前角為8度,刃傾角為-10度,刀尖圓弧半徑為1mm,倒棱前角為-5度,倒棱寬度為0.4mm。卷屑槽尺寸:圓弧半徑為6.5mm,槽寬為7mm,槽深為0.95 mm(卷屑槽尺寸根據以后選擇的進給量確定)。(2)選擇切削用量 1) 確定切削用量深度ap 由于外圓粗加工余量僅為4mm,可一次走刀內完成,故
27、ap=(444-436)/2=4mm2) 確定進給量f 根據參考文獻7表1.4,在粗車鑄鐵、刀桿尺寸為20mm*30mm、 ap=35mm以及工件直徑為100600mm時, f=0.81.6mm/r按CA6150車床說明書選擇 f=1.22mm/r3)選擇車刀磨鈍標準及壽命 根據參考文獻7表1.9,車刀后刀面最大磨損量取為1mm車刀壽命T=30min。4)確定切削速度vc 根據參考文獻7表1.11,當YG6硬質合金車刀加工182199HBS鑄件,ap4mm,f 1.34mm/r,切削速度vt=57m/min。切削速度的修正系數為ktv=1.0, kkv=1.0,ksv=0.8, kTv=1.1
28、5, kMv=1.0, kkrv=1.0(根據參考文獻7表1.28),故 vc=vtkv=57×1×1 ×0.8×1.15×1×1=52.44m/min n=1000 vc/D=1000×54.54/×445=37.53r/mm根據CA6150車床說明書,選擇n實=40r/min這時實際切削速度vc為 vc=Dnc/1000=×445×40/1000=55.89m/min最后決定的車削用量為ap=4mm, f=1.22mm/r, n=40r/min, vc=55.89m/min。2. 精車。3.
29、5.2 粗銑切削用量該兩道工序選用XA6132型萬能銑床,采用專用夾具裝夾,ap=5mm,ae=37mm。由于余量過多,所以分兩次銑,粗銑加工余量取4.5mm,精銑加工余量取0.5mm。(1)選擇刀具 根據參考文獻7表1.2,選擇YG6硬質合金刀片,最后確定為硬質合金可轉位三面刃銑刀。根據零件的特征,選擇銑刀直徑D=200mm,而且要把兩把銑刀組合起來,形成組合銑刀。刀具z=12,D1=65mm,d=40mm,L=16mm,如圖3-6所示。圖3-6根據參考文獻7表3.2確定銑刀切削部分幾何形狀:r=45°,r=1°,a=8°,r0=5°,a0=8
30、6;,s=-10°。 (2) 確定每齒進給量fz 本工序要求加工表面粗糙度Ra6.3m,根據參考文獻7表3.5,取每轉進給量fr=1mm/r, 則fz=fr/z=0.083mm/z。(3) 選擇銑刀磨鈍標準及壽命 根據參考文獻7表3.73.8,后刀面最大磨損限度為1.5mm,刀具壽命為240min。(4) 確定切削速度vc和工作臺進給速度vf 根據參考文獻7表3.16,當刀具壽命為240mm,D/z=240/12, ap=7.5mm, fz0.1mm/z時,vc=100m/min, n=159r/min, vf=203mm/min。其修正系數為kMv=kMn=kMfn=1.0kkrv
31、=kkrn=kkrfn=1.1所以vc=110m/min, n=174.9r/min, vf=223.3mm/min 根據XA6132型萬能銑床說明書選擇 n=190r/min, vf=235mm/min則實際切削速度和每齒進給量為 vc=Dn/1000=119.32m/min, fz= vf /nz=0.1mm/z3.6 本課題加工工序的分析粗銑圖3-7此工序主要是用機工來操作,夾具為專用夾具。粗銑(逆時針)6-(T1、T2、T3、T4)面,保持尺寸41mm,保持刀具中心線與平面A之間距離尺寸24.5mm,組合硬質合金可轉位三面刃銑刀、游標卡尺0-150/0.02、深度游標卡尺0-200/0
32、.02,主軸轉速190(轉/分),切削速度119.32(米/分),走刀量0.1(毫米/齒),吃刀深度4.5(毫米),走刀1次。圖3-8此工序也是用機工來操作,夾具為專用夾具。精銑(逆時針)6-(T1、T2、T3、T4)面,保持尺寸40+0.1 0mm,保持刀具中心線與平面A之間距離尺寸24mm,組合硬質合金可轉位三面刃銑刀、游標卡尺0-150/0.02、深度游標卡尺0-200/0.02,主軸轉速235(轉/分),切削速度147.58(米/分),走刀量0.083(毫米/齒),吃刀深度0.5(毫米),走刀1次。第4章 夾具設計4.1 夾具的特點在機床上加工工件時,我們可以看到兩種不同的情況:一種是
33、用劃針或指示表等量具,按工件的某一表面,或者按工件表面上所劃的線進行找正,使工件在機床上處于所需要的正確位置,然后夾緊工件進行加工;另一種是把工件安裝字夾具上進行加工。為了在工件的某一部位上加工出符合規(guī)定技術要求的表面,一般都按工件的結構形狀,加工方法和生產批量的不同,采用各種不同的裝置將工件準確,方便的而可靠地安裝在機床上,然后進行加工。專用夾具是為了適應某一工件的某一工序加工的要求而專門設計制造的,其功用主要有下列幾個方面:1.保證工件被加工表面的位置精度,例如與其他表面間的距離精度,平行度,同軸度等。對于外行比較復雜,位置精度要求比較高的工件,使用通用夾具進行加工往往難以達到精度要求。2
34、.縮短了工序時間,從而提高了勞動生產率。進行某一工序所需要的時間,其中主要包括加工工件所需要的機動時間和裝卸工件等所需要的輔助時間兩部分。采用專用夾具后,安裝工件和轉換工位的工作都可以大為簡化,不再需要畫線和找正,縮短了工序的輔助時間并且節(jié)省了畫線這個工序,從而提高了勞動生產率.在生產中由于采用了多工件平行加工的夾具,使同時加工的幾個工件的機動時間將與加工一個工件的機動時間相同。采用回轉式多工位連續(xù)加工夾具,可以在進行切削加工某個工件的同時,進行其它工件的裝卸工作,從而使輔助時間與機動時間相重合??傊?隨著專用夾具的采用和進一步改善,可以有效地縮短工序時間,滿足生產不斷發(fā)展的需要。3.采用專用
35、夾具還能擴大機床的工藝范圍。例如在普通車床上附加鏜模夾具后,便可以代替鏜床工作;裝上專用夾具后可以車削成型表面等,以充分發(fā)揮通用機床的作用。4.減輕勞動強度,保障安全生產。根據生產需要,采用一些氣動,液壓或其它機械化,自動化程度較高的專用夾具,對于減輕工人的勞動強度,保障生產安全和產品的穩(wěn)質高產都有很大作用。加工大型工件時,例如加工車床床身上,下兩面上的螺孔,需要把床身工件翻轉幾次進行加工,勞動強度大而且不安全。采用電動回轉式鉆床家具后,就能夠達到提高生產效率,減輕勞動強度,保障生產安全的目的。專用夾具在生產上起著很大的作用,那么是不是在任何場合都要設計和采用呢!這個問題就是具體問題具體的分析
36、。上面說的關于專用夾具在生產中的作用,只是事物的一個方面。另一方面,由于夾具的設計,制造和所用的材料等須消耗一定的費用,增加了產品的成本。因之,在什么情況下采用什么樣的夾具才是經濟合算的,這是一個大問題,特別對于重大的,設計制造工作量大的專用夾具需與工人師傅等三結合共同研究解決。事物總是一分為二的,專用夾具也存在缺點,即專用夾具的專用性和產品多樣性的矛盾。由于專用夾具只適用于一個工件加工的某一個工序,因而隨著產品品種的不斷增多,夾具數量也不斷上升,造成存放和管理上的困難;而當某產品不再進行生產時,原來的夾具一般都無法重新利用,造成浪費.同時,專用夾具的設計生產時間周期長,與生產的迅速發(fā)展也有矛
37、盾。但是在當前成批生產的機械工廠中,多數還是采用通用機床加上專用夾具進行工件的機械加工。綜上所述,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發(fā)展的重要工藝措施之一。隨著我國機械工業(yè)生產的不斷發(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。4.2 研究夾具的目的和意義隨著我國改革開放的不斷深入,市場經濟體系的不斷完善,我國工業(yè)逐漸向成熟化發(fā)展。在整個機械工業(yè)中,設計在其中占有的地位日益顯現出來。工業(yè)設計主要包括三個方面的內容。第一是產品設計,第二是與產品有關的視覺傳達設計,如產品的包裝、商業(yè)廣告等平面設計。第三是由產品設計擴展的環(huán)境設計如
38、產品的展示與陳列,商品櫥窗設計以及室內設計等。產品設計作為工業(yè)設計的核心,它涉及的面廣,從人們的衣食住行,到社會的各行各業(yè),產品設計無時不有,無時不在。產品設計的對象既包括一般的日用生活制品,也包括工業(yè)生產的機床,加工工具;既包括家用小電器產品,也包括專業(yè)的儀器,儀表;既包括私有的自行車,摩托車,也包括大型的汽車,飛機等交通工具;“從口紅到宇宙飛船”都是屬于產品的設計的范疇,本論文主要針對加工工具設計,在一定范圍內又稱“加工輔助設計”,即機床夾具體的設計。機床夾具設計是工藝裝備設計中的一個重要組成部分,是保證產品質量和提高勞動生產率的一項重要技術措施。在設計過程中應深人實際,進行調查研究,吸取
39、國內外的先進技術,制定出合理的設計方案,再進行具體的設計。而深入生產實際調查研究中,應當掌握下面的一些資料:(1)工件圖紙;詳細閱讀工件的圖紙,了解工件被加工表面是技術要求,該件在機器中的位置和作用,以及裝置中的特殊要求。(2)工藝文件:了解工件的工藝過程,本工序的加工要求,工件被加工表面及待加工面狀況,基準面選擇的情況,可用機床設備的主要規(guī)格,與夾具連接部分的尺寸及切削用量等。(3)生產綱領:夾具的結構形式應與工件的批量大小相適應,做到經濟合理。(4)制造與使用夾具的情況,有無通用零部件可供選用。工廠有無壓縮空氣站;制造和使用夾具的工人的技術狀況等。夾具的出現可靠地保證加工精度,提高整體工作
40、效率,減輕勞動強度,充分發(fā)揮和擴大機床的工藝性能。4.3 夾具的國內外現狀和發(fā)展趨勢工業(yè)設計是人類社會發(fā)展和科學技術進步的產物,從英國莫里斯的“工藝美術運動”,到德國的包豪斯設計革命以及美國的廣泛傳播與推廣,工業(yè)設計經過了醞釀,探索,形成,發(fā)展百余年的歷史滄桑。時至今日,工業(yè)設計已成為一門獨立的專業(yè)學科,并且有一套完整的研究體系。1980年國際工業(yè)設計協(xié)會理事會(ICSID)給工業(yè)作了明確定義:“就批量生產的工業(yè)產品而言,憑借訓練,技術知識,經驗及視覺感受,而預示材料、結構、構造、形態(tài)、色彩、表面加工,裝飾以新的品質和規(guī)格,叫做工業(yè)設計。根據當時的具體情況,工業(yè)設計師應在上述工業(yè)產品全部側面或
41、其中幾個方面進行工作,而且需要工業(yè)設計師對包裝、宣傳、展示,市場開發(fā)等問題的解決付出自己的技術知識和經驗以及視覺評價能力時,這也屬于工業(yè)設計的范疇”。材料、結構、工藝是產品設計的物質技術基礎,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的加工工藝,就能夠創(chuàng)造出實用,美觀,經濟的產品,即在產品中發(fā)揮技術潛在的“功能”。任何設計都是時代的產物,它的不同的面貌,不同的特征反映著不同歷史時期的科學技術水平。技術是產品形態(tài)發(fā)展的先導,新材料,新工藝的出現,必然給產品帶來新的結構,新
42、的形態(tài)和新的造型風格。材料,加工工藝,結構,產品形象有機地聯系在一起的,某個環(huán)節(jié)的變革,便會引起整個機體的變化。4.4 夾具的基本結構和工作原理按在夾具中的作用,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;(6)分度、對定裝置;(7)其它的元件及裝置(包括夾具各部分相互連接用的以及夾具與機床相連接用的緊固螺釘,銷釘,鍵和各種手柄等);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
43、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。4.5 設計方案4.5.1 方案拿到零件,了解它的結構,再加上我們的課題是粗銑6個圓弧槽,所以我就決定定位方式為“一面兩孔定位”。由于圓柱銷太大,所以我就不單獨設計一個圓柱銷,而是把支撐板跟它鑄造成一個零件再加工,它跟零件160H8配合。菱形銷則安裝在支撐板,跟零件上的30-30mm其中一個孔配合。我設計的是加工是離合器蓋的6個圓弧槽的夾具,而且是中批量生產,所以在設計銑夾具時必須要有分度裝置,因此我決定采用端面齒盤(鼠牙盤)來解決分度的問題。在設計夾緊機構時,我本來想用
44、壓板跨過圓柱銷,再通過螺母夾緊工件,可后來發(fā)現,無論是對壓板怎么設計,三面刃銑刀還是會銑到壓板,所以這方案就被淘汰了。后來我在上齒盤上設計了兩個螺紋孔,再用螺栓通過孔,接著通過工件的鑄造孔,最后用螺母將其夾緊。4.5.2 夾具的經濟效益分析機床夾具費用是工藝成本的組成部分,它直接影響工藝過程的經濟性及產品成本,機床夾具的經濟性用下述不等式評價:SNC式中S-使用機床夾具后生產費用的節(jié)約,即經濟效果;式中N-用機床夾具全年加工的工件數量,即工件的年產量;式中C-使用機床夾具全年的費用。(1)使用機床夾具的經濟效果:機床夾具的使用減少了生產單件的時間,一個工件的某一工序因使用機床夾具而減少的單件時
45、間是:T=T1-T2式中T1和T2分別為使用機床夾具前后工件的單件時間。若比較兩種機床夾具的經濟性, T1和T2又分別代表兩種夾具加工工件的單件時間,由于使用機床夾具而節(jié)約的工人工資額為:Z=Z1T1-Z2T2式中Z1,T2分別為使用機床夾具前后機床工人每分鐘的工資額,若考慮雜費方面H的節(jié)約,使用機床夾具的經濟效果為:S=Z(1+0.01H)(2)使用機床夾具的全年費用,一套專用夾具的費用為:式中As-專用夾具的設計系數,通常為0.5;式中Ay -專用夾具的使用系數,一般取用專用夾具制造價格的0.20.3;式中T-專用夾具的使用年限,簡單夾具=1年,中等復雜的夾具=23年,復雜夾具是=45年;
46、Cz專用夾具的制造價格由下式計算 Cz =+tZp(1+0.01H);式中-材料的平均價格 * 元/kg;式中-夾具元件的重量;式中t-夾具制造工時 h;式中Zp-工人的平均工資 * 元/人;式中H-工具車間雜費百分比;通過原理,已經可以從該方案中檢索到實現設計可行性原理方案。實現某一功能可能有多個解,其優(yōu)劣程序要視具體情況而論。評價項給出了評價準則和評價的特性值,反映了原理方案在技術性、經濟性和社會性上的效用。以上所述原理中有關項目中所表達的評價決策的方方面面,為設計展示出統(tǒng)率全局的設計信息空間。在這些問題上我們不再講究。4.6 誤差分析4.6.1 定位誤差分析工件的定位就是使同一工序中的所
47、有工件逐次放置到夾具中,使之占有正確的位置的工藝過程。一批工件逐個在夾具中定位時,由于定位基準與工序基準不重合、定位副制造不準確等原因,使得各個工件在夾具中占據的位置不可能完全一致,勢必產生定位誤差,即工件在夾具中因定位不準確而產生的工件加工誤差。定位誤差實際上是一批工件采用調整法加工時,由于定位所造成的工件加工面相對于工序基準的位置誤差。假定在加工時,夾具相對于刀具及切削成形運動的位置經調整后不再變動,那么可以認為加工面的位置是固定的,這樣工件加工面相對于其工序基準的位置誤差就是由于工序基準的位置變動所引起的。所以,定位誤差也就是工件定位時工序基準在工序加工要求(位置尺寸或位置精度)方向上的
48、位置變動量。應用夾具CAD系統(tǒng)設計夾具時,在未選定夾具定位方案的具體結構之前,尚不能建立定位尺寸鏈。在系統(tǒng)確定了夾具定位結構之后,就可以根據具體結構建立定位尺寸鏈進行正計算或反計算。a)正計算就是當已知定位結構中有關定位元件尺寸的公差時,用定位尺寸鏈求解封閉環(huán)公差(即定位誤差)。如果所求的定位誤差值在允許的公差范圍之內,則表明所確定的定位元件的尺寸公差能滿足精度要求。否則不能保證精度,就需調整定位結構中定位元件的尺寸公差。如果這些公差無調整的余地則需考慮重新確定定位結構。b)反計算就是已知封閉環(huán)的尺寸及公差,確定各組成環(huán)的公差,即將允許的定位誤差合理地分配到各組成環(huán)中去。4.6.2 裝備誤差分析“機床夾具裝配調整及夾具精度檢驗”實驗,認識到夾具制造工藝特點和工件加工精度的保證方法,認識到夾具總裝圖公差配合與技術要求的實際意義。從而使我在進行夾具設計時明白到底應標注哪些技術要求有其意義。安裝誤差與定位誤差:在應用夾具安裝工件時,往往由于下列幾種因數引起工件的安裝誤差:1.夾具本身的誤差;2.夾具
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