機械制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計要點

1、西安技師學(xué)院工業(yè)自動化系數(shù)控技術(shù)專業(yè) 實訓(xùn)報告題 目:零件的機械加工工藝規(guī)程編制和專用夾具 設(shè)計學(xué) 院:西安技師學(xué)院專 業(yè):數(shù)控車工姓 名:侯永永班 級:12G 數(shù)車二班學(xué) 號:213指導(dǎo)老師:趙鵬設(shè)計地點:西安技師學(xué)院起止日期:2009年 9月至 2012年 4月序言隨著機械制造業(yè)的不斷發(fā)展, 社會對生產(chǎn)率的要求也越來越 高,因此,大批量生產(chǎn)成為時代的需求,而組合機床就可以滿足 這一需求,我們有必要來研究他。另外,支架是主要起支撐作用 的構(gòu)架,承受較大的力,也有定位作用,使零件之間保持正確的 位置。 因此支架加工質(zhì)量直接影響零件加工的精度性能, 我們有 必要對其進行研究。機械制造畢業(yè)設(shè)計涉及

2、的內(nèi)容比較多, 它是基礎(chǔ)課、 技術(shù)基 礎(chǔ)課以及專業(yè)課的綜合, 是學(xué)完機械制造技術(shù)基礎(chǔ) (含機床夾具 設(shè)計和全部專業(yè)課,并進行了實訓(xùn)的基礎(chǔ)上進行的,是我們對 所有課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí), 也是一次理論聯(lián)系實際 的訓(xùn)練,因此,它在我們?nèi)甏髮W(xué)生活中占有重要的地位。 本次畢業(yè)設(shè)計使我們能綜合運用機械制造的基本理論, 并結(jié) 合生產(chǎn)實踐中學(xué)到的技能知識, 獨立地分析和解決工藝問題, 初 步具備設(shè)計一個中等復(fù)雜程度零件 (支架 的工藝規(guī)程的能力和 運用夾具設(shè)計的基本原理和方法, 擬定夾具設(shè)計方案, 完成夾具 結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力, 也是熟悉和運用有關(guān)手冊、 圖表等技術(shù)資料及 編寫技術(shù)文件等基本技能的一次

3、實踐機會。目 錄一、 對零件進行工藝分析并畫零件圖1.1工件的結(jié)構(gòu)特點·····································4 1.2工件的工藝分析·····&

4、#183;····································4 1.3配 合 件 的 零 件 圖··········&

5、#183;·································5 二、 選擇毛坯的制造方法并繪制毛坯簡圖2.1 選擇毛坯的制造方式··········

6、83;·····························5 2.2 確定毛坯的形狀、大小··················

7、;····················6 三、 制訂零件的機械加工工藝路線3.1 確定零件各孔、平面加工方案························

8、········7 3.2 定位基準(zhǔn)的選擇········································

9、;····9 3.3 制訂工藝路線············································

10、;··9 3.4 選擇各工序機床及工、 夾具, 刀具, 加工余量及工序間尺寸與公差的確 定·········································

11、;··············10 3.5 切削用量和時間定額的確定································

12、3;·11 3.6 機械加工工藝過程卡和工序卡································13 四、 機床夾具設(shè)計計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1確定夾具設(shè)計方案, 繪制結(jié)構(gòu)原理示意圖······

13、83;··············16 4.2工件在夾具中加工的精度分析······························20 4.3計算夾緊力

14、83;·············································21 4.4畫夾具裝配圖和零件圖··

15、;··································22 五、 參考文獻及畢業(yè)設(shè)計總結(jié)·············

16、····························23一、 對零件進行工藝分析并畫零件圖 1.1 支架的作用及結(jié)構(gòu)特點支架是起支撐作用的構(gòu)架,承受較大的力,也具有定位作用,使零件之間保持正確的位置。在支架高 20mm 處兩個 R12mm 寬 12mm 的凸出部位之間相隔 2mm , 其中一個上有螺紋孔,另一個上有

17、通孔,則此處構(gòu)造比較復(fù)雜,且在支架高 36mm 處有 2mm 寬的一個缺口,這兩部 分剛度比較低。中間有 30mm 的孔,屬于套類結(jié)構(gòu),伸出部分為一平臺,上有螺紋盲孔, 在端部有傾斜 60°的凸出部分,起定位作用,此處應(yīng)力教集中,強度要好。在平臺下面有 增強其硬度的肋板。兩個 R12mm 凸出, 2mm 寬 36mm 高處缺口及 R10mm 凸出部分為復(fù)雜結(jié)構(gòu), 其加工存在一定的難度,要求較高,防止其損壞,需要對其進行必要的熱處理。1.2 零件的工藝分析主要加工表面 30mm 中心孔及兩端倒角,上、下端面, M6 12螺紋盲孔,右端部傾斜 60°凸出部分中間孔 8mm ,左

18、端兩個凸出部分外側(cè)面及其中間 M10螺紋孔和 11孔。(1選用灰鑄鐵 HT150,硬度 150200HB ,負(fù)荷低,磨損無關(guān)重要,變形很小,經(jīng)過正 火處理?；诣T鐵件的牌號和應(yīng)用范圍如表 1-1所示。 (2未標(biāo)注圓角半徑為 R3mm 。(3加工表面不應(yīng)該有毛刺、裂縫、結(jié)疤、夾渣等缺陷,并應(yīng)清理清潔。(4所有加工表面應(yīng)光潔,不可有裂縫、壓痕、毛刺、氣孔、凹痕以及非金屬夾雜物。 (5上下表面應(yīng)與中心孔軸線保持一定的垂直度 0.06mm 和平面度 0.05mm ,中心孔內(nèi)表 面表面粗糙度 Ra 1.6m ,左端兩個凸出部分外表面 Ra 6.3m ,右端部傾斜 60°凸出部分中間孔內(nèi)表面 Ra

19、 1.6m ,為較高精度,且 8015. 00 。(6 在加工之前進行人工時效熱處理,對毛坯預(yù)備性熱處理, 為降低零件硬度,在精加 工階段的磨削加工前進行淬火處理,淬火后工件硬度提高且易變形。表 1-1 灰鑄鐵件的牌號和應(yīng)用范圍 1.3 支架的零件圖,見圖紙所示。 二、選擇毛坯的制造方式并繪制毛坯簡圖2.1 選擇毛坯的制造方式該零件加工要求高,加工面數(shù)量多,并且種類繁多,有車、磨端面,鉆孔、擴孔、攻螺 紋、車倒角、鉆斜孔等,位置、形狀、尺寸精度都各有要求。支架材料為灰鑄鐵 HT150,硬 度為 150200HB ,承受中等載荷的零件,摩擦面間的壓力 490KPa, 用于一般機械制造,薄 壁(重

20、量不大零件,工作壓力不大的管子配件以及壁厚 30mm 的耐磨軸套等和圓周速度 為 612m/s的帶輪以及其他符合表 1-1中條件的零件。毛坯種類的確定是與零件的結(jié)構(gòu)形狀、 尺寸大小、 材料的力學(xué)性能和零件的生產(chǎn)類型直接相關(guān)的,另外還和毛坯的具體生產(chǎn)條件相關(guān)。鑄件:包括鑄鋼、鑄鐵、有色金屬及合金的 鑄件等。鑄件毛坯的形狀可以相當(dāng)復(fù)雜, 尺寸可以相當(dāng)大,且吸振性能好, 但鑄件的力學(xué)性 能差。生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批量生產(chǎn), 采用精度和生產(chǎn)率高的毛坯制造方法, 如金屬型鑄造, 可以使 毛坯的形狀接近于零件的形狀, 因此可以減少切削加工用量, 從而提高材料的利用率, 降低 了機械加工成本。 金屬型鑄造就是將熔融

21、的金屬澆注到金屬模具中, 依靠金屬自重充滿金屬 模具型腔而獲得的鑄件, 這種鑄件比砂型鑄造鑄件精度高, 表面質(zhì)量和力學(xué)性能好, 生產(chǎn)效 率也高, 但需要專用的金屬型腔模, 適用于大批量生產(chǎn)中的尺寸不大的有色金屬鑄件, 綜合 上述生產(chǎn)此支架零件選擇金屬型鑄造鑄件的方式。2.2 確定毛坯的形狀、大小(1毛坯的特點,如表 2-1所示: (3鑄件的機械加工余量,如表 2-3所示 :(/mm (4鑄造孔的最小尺寸 , 如表 2-4所示:(/mm (5機械加工余量,工序尺寸確定由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有誤差,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和最小加

22、工余量之分。 鑄件的機械加工余 量見毛坯的制造表 2-3所示,尺寸公差等級為 12,加工余量等級 MA 為 G ,則可選取毛坯的 加工余量有 4.5mm 和 3.0mm 兩種數(shù)值,及其他分析,確定毛坯的基本尺寸,畫出毛坯簡圖, 如圖 2-5所示:圖2-5 三、制訂零件的機械加工工藝路線由于零件是大批量生產(chǎn),它的主要工藝特征是廣泛采用專用機床、專用夾具及專用刀 具、量具, 機床按工藝路線排列組織流水生產(chǎn)。為減輕工人的勞動強度,留有進一步提高生 產(chǎn)率的可能,該支架在工藝設(shè)計上采用了組合機床的流水線加工方式。 3.1 確定零件各孔、平面的加工方式(1孔的加工方式,如表 3-1所示:表 3-1 孔的加

23、工方案 由表 3-1可以確定支架零件各孔的加工方案如下:A、加工孔 30032. 00+,要求內(nèi)表面粗糙度 Ra 6.3m ,則選擇鉆 -擴 -粗鉸 -精鉸的加工方式;B 、加工 11,要求內(nèi)表面 Ra 6.3m ,選擇鉆 -鉸的加工方式;C 、加工 8015. 00+,要求內(nèi)表面 Ra 1.6m ,選擇鉆 -粗鉸 -精鉸的加工方式。(2平面的加工方式,如表 3-2所示: 由表 3-2可以確定支架零件各面的加工方案如下:分析零件的各部分技術(shù)要求,四處平面加工,精度要求都在表面粗糙度 Ra 6.31.6m 之間,結(jié)合零件形狀尺寸,選擇粗銑 -精銑的加工方式。(3機械加工的安排原則 1. 對于形狀

24、復(fù)雜、尺寸較大的毛坯,或尺寸偏差較大的毛坯,應(yīng)首先安排劃線工序,為精基準(zhǔn)加工提供找正基準(zhǔn);2. 按“先基面后其他”的順序,首先加工精基準(zhǔn)面; 3. 在重要表面加工前應(yīng)對精基準(zhǔn)進行修正;4. 按“先主后次、先粗后精”的順序,對精度要求較高的各主要表面進行 精加工、半精加工和精加工;5. 對于主要表面有位置精度要求的次要表面,應(yīng)安排在主要表面加工之后 加工;6. 一般情況,主要表面的精加工和光整加工應(yīng)放在最后階段進行,對于 易出現(xiàn)廢品的工序,精加工和光整加工可適當(dāng)提前。3.2 定位基準(zhǔn)的選擇工件在機床上用夾具進行夾緊加工時, 用來決定工件相對于刀具的位置的工件上的這些 表面稱為定位基準(zhǔn),定位基準(zhǔn)分

25、為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。 1、粗基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)的選擇要重點考慮如何保證各個加工表面都能分配到合理的加工余量, 保證加工 面與非加工面的位置、尺寸精度,還同時要為后續(xù)工序提供可靠的精基準(zhǔn)。按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選取原則 (即當(dāng)零件有非加工表面時, 應(yīng)以這些非加工表面作粗基準(zhǔn); 若零件有若干個非加工表面時, 則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗 基準(zhǔn) :加工 D 面時,選取 60外表面外圓為粗基準(zhǔn),利用 V 型塊和一緊固螺釘以 60外圓定位夾緊, 以限制四個自由度, 再以 C 面為次要粗基準(zhǔn), 限制一個自由度,共限制五個 自由度,可以滿足加工要求;加工 M10和 11以 R12非加工表面外圓

26、為粗基準(zhǔn);加工8015. 00 以 R10非加工表面外圓為粗基準(zhǔn)。2、精基準(zhǔn)的選擇選擇精基準(zhǔn)時, 重點考慮的是減少工件的定位誤差, 保證零件的加工精度和加工表面之 間的位置精度,同時也要考慮零件的裝夾方便、可靠、準(zhǔn)確。結(jié)合零件形狀尺寸大小、裝夾 定位,取 D 面為精基準(zhǔn),較好定位,且定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合。3.3 制訂工藝路線擬定工藝路線的出發(fā)點是使零件的幾何形狀、 尺寸精度以及位置精度等技術(shù)要求能得到 保證。 工藝路線的擬定一般需要做兩個方面的工作:一是根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)確定加工工序和工藝 內(nèi)容, 依據(jù)工序的集中和分散程度來劃分工藝; 二是選擇工藝基準(zhǔn), 即主要選擇定位基準(zhǔn)和 檢驗基準(zhǔn)。 在生產(chǎn)綱

27、領(lǐng)已確定為批量生產(chǎn)的條件下, 可以考慮采用萬能機床, 組合機床和專 用夾具,并盡量采用工序集中的原則,通過減少工件安裝的數(shù)量來提高生產(chǎn)率。除此之外, 還應(yīng)盡量考慮經(jīng)濟精度以便使生產(chǎn)成本盡量下降。根據(jù)以上原則及前文分析,擬定如下工藝路線: 工序 1 鑄坯(鑄造工序 2 熱處理(人工時效,降低硬度 工序 3 以所選基準(zhǔn),劃 C 、 D 、 E 面加工線 工序 4 粗銑 -精銑 D 面 工序 5 粗銑 -精銑 C 、 E 面 工序 6 鉆 M6 12螺紋底孔 工序 7 攻螺紋 M6 12 工序 8 粗銑 -精銑 F 面工序 9 鉆 M10螺紋底孔 工序 10 攻螺紋 M10 工序 11 粗銑 -精銑

28、 G 面 工序 12 鉆 -鉸 11工序 13 鉆 -擴 -粗鉸 -精鉸 30032. 00+ 工序 14 倒角 30032. 00+孔, C 端面處 工序 15 倒角 30032. 00+孔, D 端面處 工序 16 鉆 -粗鉸 -精鉸 8015. 00+工序 17 熱處理淬火,提高硬度, 150200HB 工序 18 去毛刺 工序 19 終檢 工序 20 入庫分析:為了提高效率, 盡量減少零件的裝夾定位, 如同一平面上孔加工在一次裝夾就完 成加工要求,使工序集中,節(jié)約時間,提高了生產(chǎn)率,按機械加工安排原則,合理的擬定工 藝路線。3.4 選擇各工序機床及工、夾具,刀具,加工余量及工序間尺寸與

29、公差的確定 (1工序 3,工件固定在平臺上,用劃線尺劃線找正;(2工序 4,選擇 X6130A 萬能升降臺銑床,專用夾具,采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀 225mm ,量具卡板。 D 面有 3mm 加工余量,粗銑 2mm 留 1mm 余量,精銑,保證平面度 0.05mm ;(3工序 5,選擇 X6130A 萬能升降臺銑床,專用夾具,采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀 225mm ,量具卡板。 C 、 E 面有 4.5mm 加工余量,粗銑 3.5mm 留 1mm 余量, 精銑, 相對 A 基準(zhǔn), 保證其垂直度度 0.06mm ;(4工序 6,選擇 X6130A 萬能升降臺銑床,專用夾具。 5麻花鉆,螺旋角 =2

30、8°,頂角 2K =118°,后角 。 =16°,橫刃斜角 =4060°,鉆孔深度 12mm 5盲孔, M10螺紋底孔,量具卡尺;攻螺紋,絲錐 M6³1,螺紋量規(guī),攻螺紋機 S4012A ;(5工序 8,選擇 X6130A 萬能升降臺銑床,專用夾具,采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀 225mm ,量具卡板。 F 面有 3mm 加工余量,粗銑 2mm 留 1mm 余量,精銑,相對于 B 面,保證 平行度 0.06mm ;(6工序 9,選擇 X6130A 萬能升降臺銑床,專用夾具, 9擴孔鉆(直柄擴孔鉆 , 擴鉆通孔 9, M10螺紋底孔,量具卡尺;攻螺紋

31、,絲錐 M10³1,螺紋量規(guī),攻螺紋機 S4012A ;(7工序 11,選擇 X6130A 萬能升降臺銑床,專用夾具,采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀 225mm ,量具卡板。 G 面有 3mm 加工余量,粗銑 2mm 留 1mm 余量,精銑,相對于 B 面,保證 平行度 0.06mm ; (8 工序 12, 選擇 X6130A 萬能升降臺銑床, 專用夾具, 10.8擴孔鉆 (直柄擴孔鉆 ,量具卡尺,加工此孔有 4mm (雙邊余量,留 0.2mm 精加工;鉸刀 11H8,鉸孔,直柄機用鉸刀; (9 工序 13, 選擇 X6130A 萬能升降臺銑床, 專用夾具, 29.8擴孔鉆 (直柄擴孔鉆

32、, 量具卡尺,加工此孔有 10mm (雙邊余量,留 0.2mm 精加工;粗鉸到 29.93,直柄機用鉸刀; 精鉸到 30H7,直柄機用鉸刀;(10工序 14、 15,倒角 30032. 00+孔兩端面內(nèi)孔,選用臥式車床 C620-1,專用夾具;(11工序 16,選擇 X6130A 萬能升降臺銑床,專用夾具,量具卡尺 7.8標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆,鉆孔,留 0.2mm 余量;粗鉸到 7.96mm ,留 0.04mm 余量,直柄機用鉸刀; 精鉸到 8H7,直柄機用鉸刀;3.5 切削用量和時間定額的確定(1工序 4,粗銑 -精銑 D 面,保證總高, fz =0.08mm/齒(參考切削手冊 ,切削速 度:參考有關(guān)

33、手冊, 確定 V =0.45m/s。 即 27m/min, 采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀, dw =225mm, 齒數(shù) z=20,則 ns =dw v 1000=225271000=38r/min,現(xiàn)采用 X6130萬能升降臺銑床,根據(jù)機床 使用說明書,取 nw =37.5r/min,故實際切削速度為:V =dwnw/1000=³225³37.5/1000=26.5m/min 當(dāng) nw =37.5r/min時,工作臺的每分鐘進給量 fm 應(yīng)為:Fm =fzznw =0.08³20³37.5=60mm/min查機床說明書,剛好有 fm=60mm/min,故直接

34、選用該值,切削加工時,由于是粗銑 -精銑,利 用作圖法, 可得出行程刀刃口寬 20mm , L=2³2060³60mm=360mm, 則機動加工時間為:Tm =L/fm =360/60min=6min(2工序 5,粗銑 -精銑 C 、 E 面,切削用量同上,銑刀行程 L=360mm 16³2mm=392mm, 則機動加工時間為 Tm = L/fm =392/60min=6.53min(3工序 6,鉆 M6 12螺紋底孔,即鉆 5盲孔,確定進給量 f :根據(jù)切削手冊 , 當(dāng)材料 b <800MPa , d 。 =5mm 時, f =0.20.6mm/r,由于本

35、零件在加工 5孔時屬于低 剛度零件,故進給量應(yīng)乘系數(shù) 0.75,則f =(0.20.6³0.75=0.150.45mm/r 根據(jù) X6130機床說明書, 取 f=0.1mm/r,切削速度, 根據(jù) 切削手冊 , 查得切削速度 V=18m/min, 所以Ns = 1000V/dw =1000³18/3.14³5=1145r/min 根據(jù)機床說明書,取 nw=195r/min,故實際切削速度為V =dwnw/1000 =³5³195/1000=3.06m/min 切削工時, L=12,則 Tm = L/nwf =12/195³0.1=0.6

36、2min(4工序 7,攻螺紋 M6 12, V = 0.1m/s = 6m/min,即 ns =238r/min,按機床選取 nw =195r/min,則 V=4.9m/min,機動工時:L=12mm,則Tm = 2L/nwf =12³2/195³1=0.13min(5工序 8, 粗銑 -精銑 F 面, 切削用量同工序 4, L=40³2=80mm,則機動工時為 Tm =L/fm =80/60min=1.33min(6工序 9,鉆 M10螺紋底孔,即擴孔鉆 9的鉆頭對 8的孔進行擴孔,根據(jù)有關(guān)手 冊的規(guī)定,擴鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取f=(1.21.8f

37、 鉆 =(1.21.8 ³0.65³0.75=0.5850.87mm/r 根據(jù)機床說明書,選取 f=0.57mm/r,則V=(1/21/3 V 鉆 =(1/21/3³12=64m/min則主軸轉(zhuǎn)速為 n=51.634r/min,并按機床說明書取 nw =68r/min,實際切削速度為:V=dwnw/1000=³37³68/1000=7.9m/min切削工時, L=12mm,Tm = L/nwf=12/68³0.57=0.31min(7工序 10,攻螺紋 M10,切削用量同工序 7, L=12mm,則機動工時為: Tm = L/fm =

38、12/60=0.2min(8工序 11,粗銑 -精銑 G 面,切削用量同工序 8,機動工時為:Tm=1.33min (9工序 12,鉆 -鉸 11孔用 10.8鉆頭對 8孔進行擴鉆,同工序 9,切削工時:Tm =0.31min 11H8鉸刀鉸孔,參考有關(guān)資料,取鉸刀的切削速度 Vc =0.3m/s=18m/min,由此計算 出轉(zhuǎn)速為:n=1000V/d=1000*18/*11=573.25r/min 按機床實際轉(zhuǎn)速取 n=500r/min,則實際切削速度Vc =dn/1000=*11*500/1000=15.7m/min=0.26m/s 切削工時:L=12mm, Tm =L/nVc =12/5

39、00*0.26=0.09min(10工序 13,加工 30032. 00+孔用 29.8鉆頭對 25孔進行擴鉆,同工序 9,切削工時:L=71,則切削工時:Tm =L/nwf=71/68³0.57=1.83min粗鉸 -精鉸 30孔,參考有關(guān)資料,取鉸刀的切削速度 Vc =0.3m/s=18m/min,由此計 算出轉(zhuǎn)速為:n=1000V/d=1000*18/*30=191.08r/min 按機床實際轉(zhuǎn)速取 n=200r/min,則實際切削速度Vc =dn/1000=*30*200/1000=18.84m/min=0.314m/s 切削工時:L=70mm, Tm =2L/nVc=2*7

40、0/200*0.314=2.23min(11工序 14, 30032. 00+內(nèi)孔倒角 C1(C 端面處 ,選臥式車床 C620-1,據(jù)手冊及機床取 f1 =0.08mm/r,當(dāng)采用高速鋼車刀時,根據(jù)一般資料,確定切削速度 V=16m/min,則 ns =1000V/d=1000*16/*30=159.1r/min 按機床說明書取 nw =120r/min,則此時切削速度為:V =dnw/1000=11.3m/min切削工時:L=2mm,則 Tm = L/nwf =2/120*0.08=0.21min(12工序 15, 30032. 00+內(nèi)孔倒角 C1(D 端面處 ,同工序 14,切削工時:

41、Tm =0.21min(13工序 16,鉆 -粗鉸 -精鉸 8015. 00 7.8標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆鉆孔,同工序 6,切削工時:L=10mm, Tm = L/nwf=10/195*0.1=0.51min粗鉸 -精鉸 8,參考有關(guān)資料,取鉸刀的切削速度 Vc =0.3m/s=18m/min,由此計算出 轉(zhuǎn)速為:n=1000V/d=1000*18/*8=716.56r/min 按機床實際轉(zhuǎn)速取 n=700r/min,則實際切削速度Vc =dn/1000=*8*700/1000=17.58m/min=0.29m/s 切削工時:L=10mm , Tm =2L/nVc =2*10/700*0.29=0.1mi

42、n3.6 機械加工工藝過程卡和工序卡表 3-4 支架機械加工工藝主要工序卡 表 3-3 支架機械加工工藝過程卡 16 四、 機床夾具設(shè)計計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)過對支架零件的機械加工工藝規(guī)程分析設(shè)計,對零件有了全面的認(rèn)知,選擇工序 13鉆 -擴 -粗鉸 -精鉸 30032. 00+分析,并結(jié)合此工序,設(shè)計一套專用夾具。4.1 確定夾具設(shè)計方案,繪制結(jié)構(gòu)原理示意圖 (1定位方案加工 30032. 00+孔,內(nèi)孔表面粗糙度 Ra 1.6m ,以底面 D 面為精基準(zhǔn),限制三個自由度,以 11孔軸線為定位基準(zhǔn),限制三個自由度,則對 Z 軸旋轉(zhuǎn)自由度形成過定位,增大 誤差,必須消除過定位。此種情形可選擇削邊銷(

43、棱形銷即可消除過定位,再由夾緊裝置 即可限制一個自由度,從而工件處于完全定位狀態(tài),進行加工。削邊銷尺寸標(biāo)準(zhǔn)如圖 4-1和表 4-2所示:圖 4-1 (2導(dǎo)向方案為了能迅速、準(zhǔn)確地確定刀具與夾具的相對位置,鉆夾具都應(yīng)設(shè)置引導(dǎo)刀具的元件 鉆套, 鉆套一般安裝在鉆模板上,鉆模板與夾具體連接, 鉆套與工件之間留有排屑空間,因 工件批量大且經(jīng)鉆 -粗鉸 -精鉸孔工序, 加工精度高, 所以此處選用固定式鉆模, 鉆套選用快 換鉆套,如圖 4-3所示:圖 4-3 快換鉆套 (3夾緊方案由于零件加工工序較簡單,定位較容易, 工件批量大,選取簡單的手動夾緊裝置, 螺旋 夾緊機構(gòu),用于夾緊零件的螺釘選有帶手柄的螺冒

44、,便于操作,使工件裝卸迅速,方便。由 于螺釘與工件 60外圓接觸并施加夾緊力,此處選用圓周線接觸。夾緊裝置見總裝配圖所 示。(4夾具體的設(shè)計結(jié)合零件的結(jié)構(gòu)、加工要求及以上分析,初步設(shè)計夾具體的結(jié)構(gòu)。a 、采用鑄造夾具體的鋼套鉆孔鉆模、定位心軸及鉆模板均按裝在夾具體上,夾具體底17面為安裝基準(zhǔn)面,此方案結(jié)構(gòu)緊湊,安裝穩(wěn)定,剛性好,成本低,結(jié)構(gòu)簡單,較合理。 b 、采用型材夾具體的鉆模,夾具體由左側(cè)板、定位心軸、鉆模板安裝在底座上,夾具 體底面為安裝基準(zhǔn)面,此方案的夾具體為框架式結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量較輕、鉆模剛性好, 固定鉆模板螺釘受力比較大,易變形,但是由于零件為大批量生產(chǎn),盡量減少生產(chǎn)成本,此

45、 方案不可取。綜合上述,確定采用 a 方案。夾緊裝置是緊固螺釘與 V 型塊組成,其 V 型塊與夾具體連接為一體, V 型塊及尺寸見 圖 4-4和表 4-5所示:圖 4-4 夾具體的設(shè)計結(jié)構(gòu)及各部分尺寸見夾具體圖紙所示: (5夾具總裝配圖上的公差、技術(shù)要求的標(biāo)注活動配合公差選擇如表 4-7、表 4-8所示:表 4-818 影響夾具在機床上安裝精度的尺寸和公差(SA 它們主要指夾具安裝基面與機床相應(yīng)配合表面之間的尺寸、公差。夾具體的安裝基面 與機床的配合,鉆模的安裝基面是平面,可不必標(biāo)注。影響夾具精度的尺寸和精度鉆套與定位銷之間尺寸 40±0.1, V 型塊的寬度 35.8±0

46、.02, 為影響夾具體的精度尺寸, 誤差在規(guī)定范圍內(nèi)。夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的技術(shù)要求夾具總圖上無法用符號標(biāo)注而又必須說明的問題,可作為技術(shù)要求用文字寫在總圖的 空白處。如夾具使用時的操作順序等。夾具總圖上公差值的確定夾具總圖上標(biāo)注公差值的原則是在滿足工件加工要求的前提下,盡量降低夾具的制造 精度。 夾具總圖上標(biāo)注的第 25類尺寸的尺寸公差和位置公差均直接影響工件的加工精度, 取J =(1/51/2k式中:J 夾具總圖上的尺寸公差或位置公差;k -與 J 相應(yīng)的工件尺寸公差或位置公差。當(dāng)工件批量大、加工精度低時, J 取小值,因為這樣可延長夾具使用壽命,又不增 加夾具制造難度;反之取大值。此夾具總裝

47、圖尺寸公差、位置公差均取相應(yīng)工件公差的 1/3左右。 對于直接影響工件加工精度的配合尺寸, 在確定了配合性質(zhì)后, 應(yīng)盡量選用優(yōu)先配合。 工件的加工尺寸未注公差時, 工件公差 k 視為 IT14IT12, 夾具上的相應(yīng)尺寸公差按 IT11IT9標(biāo)注; 工件上的位置未注公差時, 工件位置公差 k 視為 IT9IT11, 夾具上的相 應(yīng)尺寸公差按 IT7IT9標(biāo)注。19204.2 工件在夾具中加工的精度分析 (1影響加工精度的因素用夾具裝夾工件進行機械加工時, 其工藝系統(tǒng)中影響工件精度的因素很多。 與夾具有關(guān) 的因素有定位誤差 D 、 對刀誤差 T 、 夾具在機床上的安裝誤差 A 和夾具制造誤差 J

48、 等。 在機械加工工藝系統(tǒng)中, 因機床精度、刀具精度、 刀具與機床的位置精度、 工藝系統(tǒng)的受力 變形和受熱變形等因素造成的加工誤差,統(tǒng)稱為加工方法誤差 C 。上述各項誤差均導(dǎo)致刀 具相對工件的位置不準(zhǔn)確,而形成總的加工誤差。1 定位誤差 D 加工尺寸(401. 0± mm 的定位誤差 D =0。對稱度 0.1mm 的定位誤差為工件定位孔與定位心軸配合的最大間隙。工件定 位孔的尺寸為 11H7(+0.0180, 定位心軸的尺寸為 11f6(-0.016-0.027 ,則 D =Xmax =(0.018+0.027 mm =0.045mm 2 對刀誤差 T 因?qū)Φ稌r刀具相對于對刀塊或?qū)?/p>

49、元件的位置不精確而造成的加工誤 差,稱為對刀誤差。鉆頭與鉆套間的間隙,會引起鉆頭的位移或傾斜,造成加工誤差。由于鋼套壁厚較薄,可只計算鉆頭位移引起的誤差。鉆套導(dǎo)向孔尺寸為 29.8F7(108. 0056. 0+,鉆頭 尺寸為 29.80016. 0-mm 。尺寸(401. 0± mm 及對稱度 0.1mm 的刀具誤差均為鉆頭與導(dǎo)向孔 的最大間隙。 T = Xmax =(0.108+0.016 mm=0.124mm3 夾具的安裝誤差 A 因夾具上定位元件、 對刀或?qū)蛟鞍惭b基面三者間 (包括 導(dǎo)向元件與導(dǎo)向元件之間 的位置不精確而造成的加工誤差, 稱為夾具的安裝誤差。 此夾具 的

50、安裝基面為平面,因而沒有安裝誤差, A =0。4夾具誤差 J 因夾具上定位元件、對刀或?qū)蛟鞍惭b基面三者間(包括導(dǎo)向 元件與導(dǎo)向元件之間 的位置不精確而造成的加工誤差, 稱為夾具誤差。 夾具誤差的大小取 決于夾具零件的加工精度和夾具裝配時的調(diào)整與修配精度。影響尺寸(401. 0± mm 的夾具誤差為導(dǎo)向孔對安裝基面 D 的垂直度 J3 =0.03mm, 導(dǎo)向孔軸心線到定位端面的尺寸公差 J2 =0.06mm。影響對稱度 0.1mm 的夾具誤差為導(dǎo)向孔對定位心軸的對稱度 J2 =0.03mm。5加工方法誤差 G 因機床精度、刀具精度、刀具與機床的位置精度、工藝系統(tǒng)的 受力變形和受熱

51、變形等因素造成的加工誤差, 統(tǒng)稱為加工方法誤差。 因該項誤差影響因素多, 又不便于計算,所以在設(shè)計夾具時常根據(jù)經(jīng)驗為它留出工件公差的 1/3。計算時可設(shè) G =k/3(2保證加工精度的條件工件在夾具中加工時,總加工誤差為上述各項誤差之和。由于上述誤差均為獨立隨機變量,應(yīng)用概率法疊加。因此,保證工件加工精度的條件為 =上述各項誤差的平方和的平方根 k即工件的總加工誤差應(yīng)不大于工件的加工尺寸公差 k 。西安技師學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 為保證夾具有一定的使用壽命， 防止夾具因磨損而過早報廢， 在分析計算工件加工精度 時，需留出一定的精度儲備量 JC 。因此將上式改寫為： k-JC 或 JC =k - 0 當(dāng)

52、JC0 時，夾具能滿足工件的加工要求。JC 值的大小還表示了夾具使用壽命的長短 和夾具總圖上各項公差J 確定得是否合理。 鋼套鉆29.8mm 孔時，加工精度的計算列于表 4-9 所示： 表 4-9 誤差名 稱 D T A J G 加工要求 （40 ± 0.1 ）mm 0 0.124mm 0 J2+J3=（0.06+0.03）mm (0.2/3mm=0.067mm 0.156mm (0.2-0.156mm=0.044mm0 對稱度 0.1mm 0.045mm 0.124mm 0 J2=0.03mm (0.1/3mm=0.033mm 0.0194mm (0.1-0.0194mm=0.08

53、06mm0 JC 由表 4-9 可知，該鉆模能滿足工件的各項精度要求，且有一定的精度儲備。 4.3 計算夾緊力 （1） 由 4.1 中分析選擇點接觸式螺旋夾緊機構(gòu)，計算此夾緊機構(gòu)的夾緊力。單個螺旋夾 緊產(chǎn)生的夾緊力按下公式計算： W0=QL/【rtan1+rztan（+2） 】 （式中 W0 單個螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力（N） ； Q 原始作用力（N） ； L 作用力臂（mm） ； r螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑 （mm）其值視為螺桿端部的結(jié)構(gòu)形式而定； ， 1 螺桿端部與工件間的摩擦角； 2螺旋副的當(dāng)量摩擦角（°） ； rz 螺紋中經(jīng)之半（mm） ； 螺紋升角。 ） （2）計算公式中

54、各項的值 確定原始作用力 Q 的值： 由于是手動的簡單裝置，根據(jù)經(jīng)驗選擇 Q =65N。 確定 L 的值： 作用力臂即為螺釘上手柄的長度，L 取為 100mm。 確定 r的值： 由于夾緊裝置是圓周線接觸式， 則螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑查資料取為 6.9， r 即 21 西安技師學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 =6.9。 確定1 和2的值： 螺桿端部與工件間的摩擦角1 和螺旋副的當(dāng)量摩擦角2取值如 4-10 所示： 表 4-10 螺紋形狀 螺紋牙形半角 2=arctan（tan 2/cos 三角螺紋 30° 90°50 梯形螺紋 15° 8°50 方牙螺紋 0 8&#

55、176;32 注：tan2 =0.15，2 為螺旋副的摩擦角（°） 。 確定 rz 和的值，由表 4-11 所示： 公稱直徑/mm 螺距 P/mm 1.75 1.5 12 1.25 1 2 14 1.5 1 2 16 1.5 1 注：=arctan（nP/2rz） 為螺紋線數(shù)。 ，n （3）計算夾緊力 由（1）和（2）可以計算出夾緊力： W0 = QL/【rtan1+rztan（+2） 】 = 65×190/【 6.9 ×0.15+ 7.3505×tan（2°29+ 8°50） 】 = 4928N 4.4 畫夾具裝配圖和零件圖 夾具裝配圖和零件圖見圖紙所示。 5.594 5.675 6.3505 6.513 6.675 7.3505 7.513 7.675 2°2 1°36 2°52 2°61 1°22 2°29 1°49 1°11 中經(jīng)之半 rz/mm 5.4315 5.513 升角 2°26 2°29 22 西安技師學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 4 5 48 6 1 2 3 F7 ?50 m6 ?60 n6 H7