雅馬哈摩托車1e52fm左曲軸箱蓋工藝及夾具設計1畢業(yè)設計整理初稿

1、1 引言機械制造工業(yè)是國民經(jīng)濟最重要的部門之一,是一個國家或地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè),其發(fā)展水平標志著該國家或地區(qū)的經(jīng)濟實力科技水平和國防實力機械制造業(yè)的生產(chǎn)能力和發(fā)展水平標志著該國家或地區(qū)國民經(jīng)濟現(xiàn)代化的程度而機械制造的生產(chǎn)能力主要取決于機械制造裝備的先進程度,產(chǎn)品的性能和質量的好壞則取決于它的機械制造業(yè)的基礎,是生產(chǎn)高科技產(chǎn)品的保障隨著科學技術的進步和發(fā)展,加之市場需求的變化多端,為適應機械工業(yè)更快的發(fā)展,機床夾具的設計與制造技術也必須與時俱進本次畢業(yè)設計制定了雅馬哈摩托車發(fā)動機左曲軸箱蓋的加工中心工藝及夾具設計,通過對左曲軸箱蓋結構分析及所學相關知識對其加工工藝進行分析和夾具的設計11.1

2、 機械行業(yè)的現(xiàn)狀機械工業(yè)是國民經(jīng)濟的裝備產(chǎn)業(yè),是科學技術物化的基礎,是高新技術產(chǎn)業(yè)化的載體,是國防建設的基礎工業(yè),也是為提高人民生活質量提供消費類機電產(chǎn)品的行業(yè)機械工業(yè)具有產(chǎn)業(yè)關聯(lián)度高,需求彈性大,對經(jīng)濟增長帶動促進作用強,對國家積累和社會就業(yè)貢獻大1.2 機械行業(yè)的發(fā)展前景由于當前國內外宏觀經(jīng)濟環(huán)境比較嚴峻,所以今年的金融危機對機械工業(yè)的影響已經(jīng)并將繼續(xù)顯現(xiàn);宏觀經(jīng)濟政策已轉變?yōu)榕U大內需確保經(jīng)濟平穩(wěn)較快增長,經(jīng)濟運行環(huán)境趨緊的局面有望松動綜上,在國家宏觀經(jīng)濟政策轉向力保經(jīng)濟平穩(wěn)較快增長的大背景下,機械工業(yè)明年經(jīng)濟運行可能呈前低后高之勢,仍有望繼續(xù)實現(xiàn)兩位數(shù)的增長3機械制造已經(jīng)經(jīng)歷了很長的

3、發(fā)展過程,對社會的工業(yè)發(fā)展起到了相當重要的作用機械制造正朝著零件材料制造方法機械加工精度高效自動化生產(chǎn)方式和產(chǎn)品的科學管理的方向發(fā)展21世紀的制造技術將向大型化高精度高效率高度自動化方向發(fā)展,即向“三高一大”同時,由于空間和能源的限制,機械行業(yè)正在向微型機械方向發(fā)展,新型領域的發(fā)展必將充滿挑戰(zhàn)和樂趣面對越來越激烈的國際市場競爭,我國機械制造業(yè)面對著嚴峻的挑戰(zhàn)我們在技術上已經(jīng)落后,加上資金不足以及管理體制也存在許多問題,這些都給我們迅速趕超世界先進水平帶來極大的困難但另一方面,我國改革的不斷深入,對外開放的不斷擴大,為我國機械制造業(yè)的振興和發(fā)展提供了前所未有的良好條件隨著社會勞動生產(chǎn)率的不斷提高

4、,沉重的人員負擔已經(jīng)成為制約工程機械國企快速發(fā)展的桎梏之一工程機械國企有必要緊緊抓住國企改革以及行業(yè)快速發(fā)展的有利時機,充分利用自身的行業(yè)地位優(yōu)勢市場優(yōu)勢和品牌優(yōu)勢,通過產(chǎn)權制度改革,力爭從根本上解決自身存在的重大問題,全面提升市場競爭能力,并進一步謀求國際化發(fā)展,參與國際競爭,在世界工程機械領域樹立中國民族品牌42 左箱蓋的零件分析2.1 1E52FMD左曲軸箱蓋的作用和結構本零件為雅馬哈摩托車發(fā)動機上的左曲軸箱蓋,它是發(fā)動機的重要組成部分箱蓋內有潤滑油具備潤滑密封作用如圖2.1所示零件具體結構見附件“左曲軸箱蓋零件圖”圖2.1 左曲軸箱蓋零件結構圖2.2 左曲軸箱蓋的工藝性分析由1E52F

5、MD左曲軸箱蓋零件圖可知箱蓋需要進行正反面粗精銑加工,定位銷孔精加工,螺孔加工等可將其分為兩組加工表面以大面為主要加工表面的加工面這一組加工表面包括:大面的銑削加工,51外圓的加工,55外圓的加工,70外圓的加工,2-10銷孔的加工,R6面的加工,2-12平面的加工,26孔的加工,4-M6底孔和中心孔的加工,R26.5圓弧的要求的加工,4-M6底孔的加工其中大面有表面粗糙度的要求為Ra3.2um,平面度要求0.06mm;51外圓表面有表面粗糙度要求為Ra1.6um;55外圓端面到大平面距離為71;要求70外圓表面的表面粗糙度Ra3.2um,70端面到大平面的距離為72;2-12銷孔要求深8.5

6、,銷孔內表面粗糙度要求為Ra3.2um,倒角1×45°,位置度要求銷孔的中心軸在A基準和M基準所確定的直徑為0.03mm以內的圓柱內;R6面要求距離大平面53mm;2-12端面距離大平面距離為54,表面粗糙度為Ra3.2um;26孔要求粗糙度Ra1.6um,深66mm,倒角30°,寬1mm,兩孔的中心距為90mm;R26.5圓弧要求深44mm,表面粗糙度要求為Ra12.5um以箱蓋反面為主要加工表面的加工面這一組加工表面包括:箱蓋反面的加工,16塔子的加工,R6.5塔子的加工,55孔的加工,8孔的加工,10孔的加工,5孔的加工,6.8孔的加工,3-M6-6H通孔的

7、加工,1-M6-6H深10孔的加工,3M6-6H深12孔的加工其中50孔深8mm,8孔與50孔同軸度要求直徑為0.03mm的圓柱內,10孔與51孔的同軸度要求直徑為0.03的圓柱內,5孔要求深16,粗糙度要求為Ra6.3um,孔6.8的位置度要求其中心軸在由M基準和A基準所確定的直徑為0.3mm圓柱以內3 毛坯的選擇 零件是由毛坯按照其技術要求經(jīng)過各種加工而最后形成的毛坯種類的選擇不僅影響毛坯的制造工藝及費用,而且也與零件的機械加工工藝和加工質量密切相關因此,正確地選擇毛坯有著重大的技術經(jīng)濟意義3.1 毛坯的種類常見的毛坯種類有以下幾種:(一)鑄件 對形狀較復雜的毛坯,一般可用鑄造方法制造目前

8、大多數(shù)鑄件采用砂型鑄造,對尺寸精度要求較高的小型鑄件,可采用特種鑄造,如永久型鑄造精密鑄造壓力鑄造熔模鑄造和離心鑄造等各種鑄造方法及工藝特點見下表3-1(二)鍛件機械強度要求高的鋼制作,一般要用鍛件毛坯鍛件有自由鍛造鍛件和模鍛件兩種其中自由鍛件的精度和生產(chǎn)率較低,主要用于小批生產(chǎn)和大型鍛件的制造模型鍛造件的尺寸精度和生產(chǎn)率較高,主要用于產(chǎn)量較大的中小型鍛件(三)型材型材按截面形狀可分為:圓鋼方鋼六角鋼扁鋼槽鋼及其他特殊截面的型材型材有冷拉和熱軋的兩種熱軋的精度低,用于一般零件的毛坯冷拉的尺寸較小,精度高,但價格貴,多用于批量較大在自動機床上進行加工的情況(四)焊接件焊接件主要用于單件小批生產(chǎn)中

9、制造大型毛坯其優(yōu)點是制造簡單周期短節(jié)省材料毛坯重量輕但其抗振性較差,變形大,需經(jīng)時效處理后才能進行機械加工(五)其它毛坯其它毛坯包括沖壓件,粉末冶金件,冷擠件,塑料壓制件等3.2 毛坯的確定零件材料為ADC12屬于一種鋁合金材料考慮到零件結構形狀較為復雜,而其余相當數(shù)目的尺寸由鑄造毛坯來保證,故選用鑄件,從而提高生產(chǎn)率,保證加工精度,降低成本等由于該零件年產(chǎn)量為4000,達到大批生產(chǎn)的水平,而且零件的輪廓尺寸不大質量較輕,鑄造表面精度的要求高,故可采用鑄造質量穩(wěn)定適合大批生產(chǎn)的壓鑄4 左曲軸箱蓋的工藝規(guī)程設計 機械加工工藝規(guī)程簡稱工藝規(guī)程,是規(guī)定零件加工工藝過程和操作方法等的工藝文件它是在具體

10、的生產(chǎn)條件下,將最合理或較合理的工藝過程和操作方法,按規(guī)定的形式制成工藝文本,經(jīng)審批后用來指導生產(chǎn)并嚴格貫徹執(zhí)行的指導性文件它一般包括以下內容:工件加工工藝路線及所經(jīng)過的車間和工段;各個工序的內容及采用的機床和工藝裝備;工件的檢驗項目及檢驗方法;切削用量;工時定額及工人的技術等級等4.1 基面的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一基面選擇的正確與合理,可以使加工質量得到保證,生產(chǎn)率得以提高否則,加工工藝過程中會問題百出,更有甚者,還會造成零件大批報廢,使生產(chǎn)無法正常進行(1)粗加工時,加工精度與表面粗糙度要求不高,毛坯余量較大,因此,選擇粗加工切削用量時,要盡量保證較高的單位時間金屬切

11、除量(金屬切除率)和必要的刀具耐用三要素(切削速度進給量和切削深度)中,提高任何一項,都能提高金屬切削率但是對刀具耐用度影響最大的是切削速度,其次是進給量,切削深度影響最小所以,粗加工切削用量的選擇原則是:首先考慮選擇一個盡可能大的切削深度,其次選擇一個較大的進給量,最后確定一個合適的切削速度在保證各加工面均有加工余量的前提下,使重要孔或面的加工余量盡量均勻,此外,還要保證定位夾緊的可靠性,裝夾的方便性,減少輔助時間,所以選則以浮動支承桿支承的毛坯孔作為粗基準,以限制工件的(2)精加工時加工精度和表面質量要求比較高,加工余量要求小而均勻因此,選取精加工切削用量時應著重考慮,如何保證加工質量,并

12、在此前提下盡量提高生產(chǎn)率所以,在精加工時,應選用較小的切削深度和進給量,并在保證合理刀具耐用度的前提下,選取盡可能高的切削速度,以保證加工質量和表面質量精基準的選擇,主要應該考慮基準重合的問題精基準的選擇應能保證左曲軸箱蓋在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位從左曲軸箱蓋零件圖分析可知,它的結合面與支承孔平行而且占有的面積較大,適于作精基準使用但用一個平面定位僅僅能限制工件的三個自由度,如果使用典型的一面兩孔定位方法,則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準定位的要求4.2 擬定工藝路線擬訂零件的機械加工工藝路線是制訂工藝規(guī)程的一項非常重要工作,擬訂工藝路線時主要解決的問題有:選定各

13、加工表面的加工方法;明確的選擇所加工零件的定位粗基準;加工階段的劃分;合理的安排各工序的先后順序;確定工序的集中和分散程度等 工藝路線方案制訂工藝路線的出發(fā)點是使零件的幾何形狀,尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證在生產(chǎn)綱領已確定為大批量生產(chǎn)的條件下,可以考慮采用數(shù)控加工中心機床配以專用夾具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率除此以外,還應當考慮經(jīng)濟效果,以便使生產(chǎn)成本盡量下降制定工藝路線如下: （一） 左曲軸箱蓋正面銑鉸結合面工藝路線方案一:工序1 加工設備:車床工步 粗精銑結合面M (保證粗糙度3.2和平面度0.06)工步 粗鏜26孔至尺寸要求 (R01) 工步 26孔倒角 (R01)工

14、步 精鏜26孔至尺寸要求 (R01)工步 套車外圓51,55和71至尺寸要求 (成型刀)工步 51孔倒角工序2 加工設備:鉆床 Z4012 (以結3處塔子,2個毛坯孔定向)工步 銑鉸2-10銷孔至尺寸要求工步 鉸2-10銷孔工序3 加工設備:車床工步 銑R6面至尺寸要求 (立銑刀)工步 銑2-12平面至尺寸要求 (保證粗糙度3.2)工步 鏜26孔至尺寸要求 工步 26孔倒角工序4 加工設備:鉆床 Z4012工步 鉆4-M6底孔和中心孔 (中心鉆16)工步 銑R26.5圓弧至尺寸要求 (專用銑刀)工步 鉆4-M6底孔5 (4.9直鉆)工步 檢驗方案二:工序1 加工設備:MCV 610工步 粗精銑

15、結合面M (保證粗糙度3.2和平面度0.06)工步 套車外圓51,55和71至尺寸要求 (成型刀) 工步 51孔口倒角 (R01)工步 銑鉸2-10銷孔至尺寸要求 工步 2-10銷孔倒角工序2 加工設備:MCV 610 工步 銑R6面至尺寸要求 (立銑刀)工步 銑2-12平面至尺寸要求 (保證粗糙度3.2)工步 鏜26孔至尺寸要求 工步 26孔倒角 工步 鉆4-M6底孔和中心孔 (中心鉆16)工步 銑R26.5圓弧至尺寸要求 (專用銑刀)工步 鉆4-M6底孔5 (4.9直鉆)工步 檢驗工藝方案的比較與分析:方案一中的位置度要求不易保證,而方案二在數(shù)控加工中心上加工時定位精度和重復定位精度較高,

16、都能保證位置度要求方案一的操作人員較多,工序分散,基準不統(tǒng)一,使成本較高所以我使用第二種方案,因為方案二效率高,省時間,而第一種方案要換夾具,要換刀,工件經(jīng)過多次裝卸,誤差較大,影響了加工精度對于大批量生產(chǎn)的來說不符合經(jīng)濟效益,最終選擇方案二(二)左曲軸箱蓋反面工藝路線工序3 加工設備:MCV 610 (以結合面M和1-10, 26定位)工步 銑E面至尺寸要求工步 銑1.6塔子至尺寸要求工步 銑R6.5塔子至尺寸要求 (保證粗糙度3.2)工步 鏜50孔至尺寸要求 (可調鏜刀)工步 擴鉸孔8孔 工步 8孔口倒角 (成型刀)工步 擴鉸孔10孔工序4 加工設備:Z4012 (以大平面及2-10銷孔定

17、位)工步 鉆3-5至尺寸要求 (直鉆)工序5 加工設備:Z4012工步 擴4-6.8孔 (直鉆)工序6 加工設備:攻絲機 工步 攻絲3M6-6H通 工步 攻絲1-M6-6H深10工步 攻絲3M6-6H深12 (機用中錐)工步 清洗工步 檢驗根據(jù)第一次制定的工藝路線,我們可以得出相同的結論,所以右箱蓋反面工藝路線最終擬訂如上可知第二次加工過程基準選取比較合理,能夠保證它們之間的位置精度要求4.2.2 機械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸的確定81E52FMD左曲軸箱蓋零件材料為ACD12,鋁合金材料硬度HB75100,大批量生產(chǎn),采用鑄造毛坯根據(jù)上述原始資料及加工工藝,分別確定各加工表面的機械加工余量

18、工序尺寸及毛坯尺寸如下:(下面所用計算尺寸公式及表見參考文獻“機械制造工藝設計實用手冊”) 工序(一):(1) 銑結合面M根據(jù)工序要求,頂面加工分粗精銑加工各工步余量如下:(a) 粗銑結合面M余量考慮粗糙度和缺陷層深度確定粗銑結合面M余量為1.2mm(b) 精銑結合面M余量工步 加工結合面M毛坯尺寸到定位基準尺寸為13mm,工序尺寸為13mm,粗銑底面余量為1.2mm,精銑底面余量為0.3mm 毛坯的名義尺寸為:12.7+1.2+0.3=14.12 mm 毛坯最小尺寸為:14.12-0=4.12 mm毛坯最大尺寸為:14.12+0=4.12 mm粗銑后最大尺寸為:13+0=13mm 粗銑后最小

19、尺寸為:13-0=13mm 精銑后尺寸與零件圖尺寸相同,即13mm(2) 套車外圓工步 套車51外圓,51mm外圓毛坯尺寸52.5mm,先進行粗車,工序尺寸為51mm,其加工余量為1mm精鏜到工序尺寸51mm,加工余量為0.5mm工序(二):工步 銑R6面 加工R6面毛坯尺寸到指定平面尺寸為55mm,工序尺寸為53.5mm,粗銑余量為1.2mm,精銑余量為0.3mm 毛坯的名義尺寸為: 53.5+1.2+0.3=55 mm 毛坯最小尺寸為:55-0.1=54.9 mm毛坯最大尺寸為:55+0.1=55.1 mm粗銑后最大尺寸為:53.5+0.1=53.6mm 粗銑后最小尺寸為:53.5-0.1

20、=53.4mm 精銑后尺寸與零件圖尺寸相同,即53.5±0.1 工序(三):工步銑E面 加工E面毛坯尺寸到指定平面尺寸為91.5mm,工序尺寸為90mm,粗銑余量為1.2mm,精銑余量為0.3mm 毛坯的名義尺寸為: 90+1.2+0.3=91.5 mm 毛坯最小尺寸為:91.5-0.05=91.45 mm毛坯最大尺寸為:91.5+0.05=91.55 mm粗銑后最大尺寸為:90.3+0.05=90.35mm 粗銑后最小尺寸為:90.3-0.05=90.25mm 精銑后尺寸與零件圖尺寸相同,即90±0.05工步 鏜50孔 孔毛坯尺寸48mm先進行粗鏜孔,工序尺寸49.5mm

21、,其加工余量為1.5mm再進行精鏜孔,到工序尺寸50mm加工余量為0.5mm4.2.3 確定切削用量及基本工時9第一道工序:左曲軸箱蓋正面銑鉸結合面工步 粗精銑結合面M(1) 加工條件工件材料:ADC12壓鑄加工要求:粗精銑結合面M刀具:80盤銑刀 (=80mm 齒數(shù)Z=6)機床:MCV-610數(shù)控加工中心(2) 計算切削用量及加工工時10(a) 粗銑銑削深度:=1.5mm每齒進給量:根據(jù)機械加工工藝手冊表2.4-73,取=0.05mm/z銑削速度:參照機械加工工藝手冊表2.4-81,取=20.83m/s機床主軸轉速:=4796.11r/min,取n=4796 r/min實際銑削速度:進給量:

22、工作臺每分進給量:被切削層長度:由毛坯尺寸可知=500mm刀具切入長度:=200mm刀具切出長度:取走刀次數(shù)為1機動時間:(b) 銑削深度:=0.4mm每齒進給量:根據(jù)機械加工工藝手冊表2.4-73,取=0.05 mm/z銑削速度:參照機械加工工藝手冊表2.4-81,取=20.83m/s機床主軸轉速:=4796.11r/min,取n=4796 r/min實際銑削速度:進給量:工作臺每分進給量:被切削層長度:由毛坯尺寸可知mm刀具切入長度:精銑時mm刀具切出長度:取mm走刀次數(shù)為1機動時間:機動時間:工步 套車外圓(1) 加工條件工件材料:ACD12壓鑄加工要求:套車51外圓 刀具:成型刀機床:

23、MCV 610數(shù)控加工中心(2) 計算切削用量及加工工時切削深度: =1mm1) 加工條件工件材料:ACD12壓鑄加工要求:26孔口倒角刀具:26倒角刀機床:MCV610數(shù)控加工中心(2) 計算切削用量及加工工時切削深度: =1mm進給量:根據(jù)機械加工工藝手冊表2.4-39,取=0.15mm/r切削速度:參照機械加工工藝手冊表2.4-41,取=1.5m/s機床主軸轉速:=1102.3r/min,取n= 1102 r /min實際切削速度:被切削層長度:=2mm刀具切入長度:刀具切出長度:走刀次數(shù)為1機動時間:工步 鉆4-M6底孔(1) 加工條件工件材料:ADC12壓鑄加工要求:鉆4-M6底孔刀

24、具:5鉆頭機床:MCV610數(shù)控加工中心(2) 計算切削用量及加工工時切削深度: =1mm進給量:根據(jù)機械加工工藝手冊表2.4-39,取=0.15 mm/r切削速度:參照機械加工工藝手冊表2.4-41,取=1.33m/s機床主軸轉速:=3919.6r/min,取n= 3920r/min實際切削速度:被切削層長度:=45mm 刀具切入長度:刀具切出長度:走刀次數(shù)為1機動時間:工步 銑R26.5圓弧(1) 加工條件工件材料:ACD12壓鑄加工要求:銑R26.5圓弧刀具:專用銑刀 (=53mm 齒數(shù)Z=6)機床:MCV610數(shù)控加工中心(2) 計算切削用量及加工工時10(a) 粗銑銑削深度:=1.5

25、mm每齒進給量:根據(jù)機械加工工藝手冊表2.4-73,取=0.05mm/z銑削速度:參照機械加工工藝手冊表2.4-81,取=20.83m/s機床主軸轉速:=4796.11r/min,取n=4796 r/min實際銑削速度:進給量:工作臺每分進給量:被切削層長度:由毛坯尺寸可知=500mm刀具切入長度:=200mm刀具切出長度:取走刀次數(shù)為1機動時間:(b) 銑削深度:=0.4mm每齒進給量:根據(jù)機械加工工藝手冊表2.4-73,取=0.05 mm/z銑削速度:參照機械加工工藝手冊表2.4-81,取=20.83m/s機床主軸轉速:=4796.11r/min,取n=4796 r/min實際銑削速度:進

26、給量:工作臺每分進給量:被切削層長度:由毛坯尺寸可知刀具切入長度:精銑時刀具切出長度:取走刀次數(shù)為1機動時間:機動時間:工步 鉆4-M6底孔5(1) 加工條件工件材料:ACD12壓鑄加工要求:鉆4-M6底孔5刀具:4.9直鉆機床:MCV-610數(shù)控加工中心(2) 計算切削用量及加工工時切削深度: =1mm進給量:根據(jù)機械加工工藝手冊表2.4-39,取=0.1 mm/r切削速度:參照機械加工工藝手冊表2.4-41,取=3.33m/s機床主軸轉速:=11580.8r/min,取n= 11580.8r/min實際切削速度:被切削層長度:=50mm 刀具切入長度:刀具切出長度:走刀次數(shù)為1機動時間:第

27、一道工序總切削時間:由于加工的每道工步中都有換刀和裝卸工件的輔助時間在數(shù)控加工中心中大約每次換刀時間為2秒,一共有12道工步,所以總換刀時間為24秒,而裝卸時間為30秒左右,綜上總的輔助時間1分鐘+第二道工序:左曲軸箱蓋鉆鏜反面工步 鏜50孔(1) 加工條件工件材料:ACD12壓鑄加工要求:鏜50孔刀具:50可調鏜刀機床:MCV610數(shù)控加工中心(2) 計算切削用量及加工工時切削深度: =1mm進給量:根據(jù)機械加工工藝手冊表2.4-39,取=0.2 mm/r切削速度:參照機械加工工藝手冊表2.4-41,取=14m/s機床主軸轉速:=5459.5r/min,取n= 5460r/min實際切削速度

28、: 被切削層長度:=20mm 刀具切入長度:刀具切出長度:走刀次數(shù)為1機動時間:第二道工序總切削時間:由于加工的每道工步中都有換刀和裝卸工件的輔助時間在數(shù)控加工中心中大約每次換刀時間為2秒,一共有12道工步,所以總換刀時間為24秒,而裝卸時間為30秒左右,綜上總的輔助時間0.9分鐘+5 夾具設計在現(xiàn)代生產(chǎn)中,機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備,它直接影響著工件加工的精度勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等機床夾具是在機床上用以正確確定工件的位置,并可靠而迅速的將工件夾緊的機床附加裝置它主要有以下幾個基本部分組成: 定位元件及定位裝置對刀及導引元件夾緊裝置聯(lián)接元件夾具體及其他聯(lián)接或裝置等115.1 夾具的

29、概述5.1.1 機床夾具的作用(1) 保證加工質量 使用機床夾具的作用之一就是保證工件的加工精度,特別是保證被加工工件加工面與定位面之間以及被加工表面相互之間的尺寸與位置精度使用機床夾具后,這種精度主要靠夾具和機床來保證 ,不受工人技術水平的影響,其加工精度高而且穩(wěn)定(2) 提高生產(chǎn)效率,降低成本用夾具裝夾工件,可減少工件在加工前進行劃線找正對刀等輔助時間;用夾具裝夾工件提高了工件的剛性,因此可加大切削用量;可以使用多件多工位夾具裝夾工件,并采用高效夾緊機構,這些因素均有利于提高勞動生產(chǎn)率另外,采用夾具后,產(chǎn)品質量穩(wěn)定,廢品率下降,明顯地降低了生產(chǎn)成本12(3) 擴大機床的工藝范圍使用專用夾具

30、可以改變原機床的用途和擴大機床的使用范圍,實現(xiàn)“一機多用”(4) 減輕工人的勞動強度用夾具裝夾工件方便快速,當采用氣動液壓等夾緊裝置時,可減輕工人的勞動強度5.1.2 夾具設計規(guī)范化的意義研究夾具設計規(guī)范化程序的主要目的在于:(1) 保證設計質量,提高設計效率,夾具設計質量主要表現(xiàn)在:(a) 設計方案與生產(chǎn)綱領的適應性;(b) 高位設計與定位副設置的相容性;(c) 夾具設計技術經(jīng)濟指標的先進性;(d) 精度控制項目的完備性以及各控制項目公差數(shù)值規(guī)定的合理性;(e) 夾具結構設計的工藝性;(f) 夾具制造成本低經(jīng)濟性有了規(guī)范的設計程序,可以指導設計人員有步驟,有計劃,有條理地進行工作,提高設計效

31、率,縮短設計周期(2) 有利于計算機輔助設計,有了規(guī)范化的設計程序,就可以利用計算機進行輔助設計,實現(xiàn)優(yōu)化設計,減輕設計人員的負擔有利于計算機進行輔助設計,除了進行精度設計之外,還可以尋找最佳夾緊狀態(tài),利用有限對零件的強度剛度進行設計計算,實現(xiàn)包括繪圖在內的設計過程的全部計算機控制(3)有利于初學者盡快掌握夾具設計的方法近年來,關于夾具設計的理論研究和實踐經(jīng)驗總結已日見完備,在此基礎上總結出來的夾具規(guī)范化設計程序,使初級夾具設計人員的設計工作提高到了一個新的科學化水平5.1.3 氣動夾具的原理本次設計的產(chǎn)品所用的夾具都是專門設計的,而專用夾具一般都在批量生產(chǎn)中使用的專用夾具的夾緊機構的動力裝置

32、是氣動的,氣動夾緊裝置的工作介質是壓縮空氣,其工作壓力通常為0.40.6Mpa工作原理是從進氣口進氣,經(jīng)過調速閥推動氣缸的活塞向上活動,活塞桿通過連接桿及四連桿機構推動壓板向下夾緊工件通過換下閥換向使氣體從出氣口進氣,氣缸的活塞向下退回原位,帶動壓板松開,從而將工件松開如圖5.1所示:5.1 氣動夾具原理圖氣動傳動系統(tǒng)中的執(zhí)行裝置是氣缸常用的氣缸有活塞式和薄膜式活塞式氣缸行程可以較長,薄膜式氣缸密封性好,結構簡單,壽命較長的等優(yōu)點,缺點是工作行程較短氣動夾具總的優(yōu)點是結構緊湊,使定位元件與夾緊元件合為一體,并克服傳統(tǒng)一面兩孔夾緊裝置妨礙工件裝卸的特點,特別適合自動加工線的隨行夾具;裝夾方便拉桿

33、動力采用氣動方案, 電氣控制, 一次性完成工件6個自由度的定位, 同時夾緊工件, 降低勞動強度低, 提高工作效率5.2 零件工藝性分析對象零件為摩托車發(fā)動機上的左曲軸箱蓋,材料是ACD12,硬度HB75100,第一道工序銑結合面在MCV610數(shù)控加工中心上進行零件為薄壁形殼體件,有三處搭子,均勻分布在零件的正面邊緣加工后一道工序中的孔時需要保證它們的尺寸精度及表面粗糙度,還有一個重要的要求就是要加工的孔與中心孔的平行度都有較高的要求,因此在夾具設計過程中要考慮到這些問題,即要保證精度又要考慮到生產(chǎn)率5.2.1 定位基準的選擇由零件圖可知,兩工藝孔位于零件正面,其有尺寸精度和表面粗糙度要求并應與

34、頂面垂直根據(jù)基準重合基準統(tǒng)一原則,在進行左曲軸箱蓋正面的粗銑加工工序時,結合面M已經(jīng)精銑,兩工藝孔已經(jīng)加工出因此工件選用結合面與兩工藝孔作為定位基面選擇結合面作為定位基面限制了工件的三個自由度,而兩工藝孔作為定位基準,分別限制了工件的一個和兩個自由度即兩個工藝孔作為定位基面共限制了工件的三個自由度即一面兩孔定位工件以一面兩孔定位時,夾具上的定位元件是:一面兩銷其中一面為支承塊,兩銷為一短圓柱銷和一棱型銷5.2.2 定位元件的選擇在設計夾具的過程中要考慮到工件是否正確定位,保證加工精度,縮短安裝時間,提高勞動生產(chǎn)率,擴大機床工藝范圍,實現(xiàn)一機多能,操作方便,可降低對工人的技術要求,還可減輕工人的

35、勞動強度本工序選用的定位基準為一面兩孔定位,所以相應的夾具上的定位元件應是一面兩銷因此進行定位元件的設計主要是對短圓柱銷和短棱型銷進行設計由加工工藝孔工序簡圖可知兩工藝孔中心距L所以兩工藝孔的中心距L為 ,而兩工藝孔尺寸為6.55.2.3 銑削力與夾緊力計算由于正面加工的工序主要完成的都是銑鏜鉆,而一般來講鉆鏜孔時,孔徑越大,加工時所受切削力也越大,并且粗鏜加工的切削力也大于精鏜因此我們可以從這道工序中進行逐個排除比較,得出我們所要計算銑削力的工步,即第一道工序中的工步粗精銑結合面M計算工步 粗精銑結合面M的銑削力:刀具:高速鋼鑲齒盤銑刀,80mm,z =6銑削力計算公式為(見切削手冊 表3.

36、28): (5-1)其中: =441, =1.5mm, =1.0, =0.3mm,=0.72,ae =40mm(在加工面上測量的近似值) =0.086,do =80mm, =0.86, =0,Z=6 所以由式(5-1)得: 查表可得銑削水平分力:=1.1 =1010.7(N) 垂直分力:=0.3 =275.6(N)在計算切削力時,必須把安全系數(shù)考慮在內其中 =(N)(5-2)(5-2)得:=0.3(N) 氣缸選用40mm當壓縮空氣單位壓力P =0.6MPa時,氣缸推力為2260.8N由于已知四連桿機構的擴力比=1.4,故由氣缸產(chǎn)生的實際夾緊力為 (N)此時已經(jīng)大于所需的2780N的夾緊力,故本

37、夾具可安全工作計算夾緊力Q: (5-3)Nm(5-4) (5-3)得: N(5-5)NN5.2.4 夾緊元件強度校核(5-6)5.2.5 夾緊元件及動力裝置確定夾緊裝置設計既要保證被加工零件的定位位置穩(wěn)定可靠,又要避免被加工零件產(chǎn)生不允許的變形和表面損傷,同時夾緊機構應操作安全方便省力因此需要合理選擇夾緊點正確確定所需夾緊力大小及方向,設計合適的夾緊機構來予以保證在加工過程中工件必須夾緊,因為在加工過程中工件受到切削力重力和慣性力等的作用,若不夾緊就會產(chǎn)生移動和振動輕則影響加工精度,重則會損壞刀具機床,甚至發(fā)生人身事故夾緊裝置的選擇是否合理,對工件的加工精度與加工效率影響很大通過對夾緊裝置的深

38、度理解,最終為本道工序設計出了較為合理的夾緊元件由于摩托車箱蓋的生產(chǎn)量很大,采用手動夾緊的夾具雖然結構簡單,在生產(chǎn)中的應用也比較廣泛但因人力有限,夾緊受到限制另外在大批量生產(chǎn)中靠人力頻繁的夾緊也十分勞累且生產(chǎn)率低下所以為了提高生產(chǎn)效率,縮短加工中的輔助時間因此夾緊動力裝置采用氣動夾緊工件在夾具上安裝好后,氣缸活塞帶動壓塊從上往下移動夾緊工件本道工序為摩托車左曲軸箱蓋加工,加工到本道工序時先完成了結合面的粗精銑和幾個孔的加工因此在本道工序加工時主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)率下面對本道工序的夾具設計進行具體分析13:(1)定位:根據(jù)零件特點,將1E52FM

39、D左曲軸箱蓋平臥,采用氣動夾具夾緊零件正面是以左曲軸箱蓋上的三處搭子及毛坯孔定位由于零件正面加工時結合面M已經(jīng)被粗精銑過,并保證了平面度0.06這一結合面后被作為左曲軸箱蓋反面加工的定位基準反面加工中是利用3個支承塊作支承墊于結合面下,兩個定位銷定位為了便于更換,定位銷下部有一段圓柱與底座上的孔相配合,為過渡配合,周圍用4個螺釘與底座固禁(2)夾緊:為保證在三個壓板處同時壓緊,設計三個夾緊氣缸,通過杠桿傳力機構,三個氣缸帶動3個壓板同時壓緊工件,力臂可以上下浮動考慮零件狹長薄壁殼體件的特點,壓緊力與定位點對應夾緊,減少夾緊變形(3)工件裝夾時,為保證加工時零件處在水平位置,因此把零件壓在相同的

40、三個支承塊上面保證其與夾具體平面的平行度,且三個支承塊要等高,這樣可減少定位誤差,防止因夾緊力過大而產(chǎn)生殼體的變形和損傷零件加工過程中所受的夾緊力較大,根據(jù)零件的形狀,以及夾緊機構在夾具中安裝,可確定夾緊力的位置為了節(jié)約輔助時間,減輕工人的勞動強度,便于制造和安裝,本夾具采用氣動夾緊,用壓板頂桿支承塊四連桿銷軸支承座等相互配合夾緊零件5.2.6 定位誤差的計算本夾具選用的定位元件為一面兩銷定位確定基準定位誤差:由參考文獻14表1-1-12 圓柱銷直徑D=6.5mm由參考文獻14圓柱銷直徑偏差D=mm=-0.01+0.02=0.01mm=-0.02mmmm 定位誤差 :為定位銷與工件間最小間隙 = 0.01mm定位誤差=0.02+0.01=0.03mm5.3 夾具設計及操作簡要說明本夾具用于加工摩托車左曲軸箱蓋反面上的鉆孔工件以結合面M壓在夾具的支承座上的定位平面和兩個毛坯孔定位銷的鉆孔定位,用銷軸四連桿及壓板將工件夾緊夾具的定位采用一面兩銷,可使定位可靠,定位誤差較小其夾緊采用的是氣動夾緊,夾緊簡單快速可靠,有利于提高生產(chǎn)率工件在夾具體上安裝好后,壓板在氣缸活塞的推動下向下移