機械制造加工工藝及夾具設計

關鍵詞：機械工業(yè)制造機床夾具引言圖1-1零件圖1.2零件的工藝分析圖1-2零件毛坯圖第2章工藝規(guī)程設計2.1確定毛坯的制造形式2.2定位基準的選擇2.2.2粗基準的選擇考慮到零件各面的平行度及垂直度要求，選擇零件的最大端面，即φ90外圓面與右端面為粗基準。2.3制定工藝路線工序I鑄造工序Ⅱ時效工序VII鏜中41內圓面，擴鉆中41內圓面，粗鉸中41內圓面，精鉸中41內圓面工序X車中41內端面工序XI粗銑圓弧斷面第3章加工余量工序及毛坯尺寸的確定零件材料采用HT200灰口鑄鐵，硬度150~200HB,重約3kg,生產類型為批量生產，采用砂型鑄造，毛坯為實心，不鑄孔。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表毛坯基本尺寸及各工序加工余量參見表3-1基本尺寸毛坯尺寸公差等級2φ52外圓面3φ41內圓面23.2.機械加工余量表面質量為Ra3.2,參考《工藝手冊》表8-15,確定工序尺寸及余量(見表3-2)。加工余量Z工藝尺寸毛坯粗車半精車3.2.2車φ90左端面表面加工質量Ra6.3,參考《工藝手冊》表8-13,確定工序尺寸及余量(見表3-3)。加工余量Z工藝尺寸毛坯28粗車(兩次)163.2.3車φ52h6外圓面表面加工質量Ra1.6,參考《工藝手冊》表8-15,確定工序尺寸及余量(見表3-4)。加工余量Z工藝尺寸毛坯3精車φ半精車φ精車1φ3.2.4鉆φ13H7孔表面加工質量H7,參考《工藝手冊》表8-15,確定工序尺寸及余量(見表3-5)。加工余量Z工藝尺寸毛坯2鉆擴孔鉆粗鉸精鉸3.2.5鏜φ41內圓面表面加工質量H7,參考《工藝手冊》表8-15,確定工序尺寸及量(見表3-6)。加工余量Z毛坯2鏜擴孔鉆粗鉸精鉸3.2.6鉆4xφ9孔及2xφ4孔表3-7)。加工余量Z工藝尺寸09043.2.7車φ41內端面表面加工質量Ra3.2,僅需粗加工，參考《工藝手冊》表8-15,確定工序尺寸及量(見表3-8)。加工余量Z工藝尺寸283.2.8銑φ90圓弧斷面表面加工質量Ra3.2,僅需粗加工，參考《工藝手冊》表8-15,確定工序尺寸及量(見表3-9)。加工余量Z工藝尺寸毛坯2粗銑0加工材料：HT200,HB150~200,鑄造.加工要求：銑φ90圓弧缺面，毛坯尺寸78.8mm,保證尺寸76.8mm.刀具：φ直柄立銑刀在大批量生產條件下，可以選用高效的專用組合機床，也可以選用通用設備。根據(jù)經濟性和零件的特點所選用X51立式銑床。4.2計算切削用量銑φ90圓弧缺面，其加工尺寸為76.8mm。查《機床刀具使用手冊》表6—13,選擇直柄立銑刀，由于do=20mm,z=5,已知：銑削寬度銑削深度機床選用X51K型立式銑床。4.2.1銑刀磨鈍標準及壽命查《機床刀具使用手冊》表3.7用直柄立銑刀粗加工鋼料，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0～3mm;銑刀直徑d=20mm,查《機床刀具使用手冊》表3.8可得耐用度T=60min。根據(jù)文獻[5]表3.27中的公式ap=2mm,f?=0.18mm/z,ae=6所以有根據(jù)文獻[5],X51K型立式銑床主軸轉速表4.2-36,選擇n=1000r/min實際切削速度工作臺每分鐘進給量為根據(jù)文獻[5],X51K型立式銑床工作臺橫向進給量表4.2-37,選擇fu?=900mm/z則實際每齒進給量為：根據(jù)文獻[5]表3.28的計算公式，銑削時的功率為Cp=650,xp=1.0,yp=0.72,up=0.86,Wp=0,qp=0.86,ap=2mm,f=0.18mm/z,ae=6mm,z=5,d=20mm,n=1000r/min,kp=0.63X51K型立式銑床主動電機的功率為5KW,故所選切削用量是可以采用的。所確定的切削用量為：f.=0.18mm/z工步一：基本時間：輔助時間：工作地服務時間：第5章夾具設計在機械加工中，為完成需要的加工工序、裝配工序及檢驗工序等，首先要將工件固定，使之占有確定的位置，這種裝置即為夾具。它對保證工件的加工質量、提高加工效率、降低生產成本、改善勞動條件、擴大機床使用范圍、縮短新產品試制周期等方面有著顯著的經濟效益。本題目加工的零件為中批量生產，設計通用夾具即可。經過與指導老師的協(xié)商，決定設12道工序：銑φ90圓弧斷面。本夾具將用于X51立式銑床，采用端面銑刀對其加工。5.1問題的提出5.2.夾具的設計3.工藝性好5.2.2對夾具具體的要求1.有適當?shù)木群统叽绶€(wěn)定性理2.有足夠的強度和剛度3.結構工藝性好(1)夾具的固有頻率應滿足試驗的頻率范圍許多產品的可靠性與環(huán)境試驗要求的的固有頻率時，可以把試件劃分為梁、板等元件，計算各個元件的固有頻率，然后用(2)對夾具重量(振動臺額定推力)的驗算對夾具重量(振動臺額定推力)的驗試件和夾具的合成重心盡可能精確地落在振動臺的中心線上。溫度對夾具的性能也是有影響的，當一夾具要用于溫度振動試驗時，就要注意這一點，高溫可使金屬產生塑性屈服，低溫可使材料冷脆。(3)夾具的剛度質量比要足夠大。(4)夾具的阻尼要大，夾具共振時(第一階固有頻率),其品質(放大)因數(shù)Q不應大(5)夾具的質量最好是試件的2～4倍。通常在估算振動臺需要的推力的時，用此比值就行。5.2.3定位誤差的分析定位元件尺寸及公差的確定。根據(jù)定位方案，設計定位元件的結構如附圖(夾具裝配圖)所示。該設計中的定位銷為主要的定位元件，其公差根據(jù)文獻[5]表2.9-6得0.02mm,所以影響位置度的定位誤差為：即小于相位位置度公差的所以定位方案能夠滿足加工要求。5.2.4夾緊力的計算及夾緊元件的強度校核夾緊裝置如夾具裝配圖，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。切削力及夾緊力的計算刀具：硬質合金直齒端面銑刀，d=20mm,齒數(shù)5。粗銑時B=6mm。由文獻[5]表3-24得：其中：所以：F=9.81×58×60.9×2.0×0.180.8×6×8水平分力：在計算切削力時必須把安全系數(shù)考慮在內。安全系數(shù)K=K?K?K?K?1為克服水平切削力，實際夾緊力N應為N(f+f?)=KFH∴夾具設計合格可靠。當人們看到一個有經驗的夾具設計師不經任何計算而設計出夾具，就加強了這種想法。如果某人要按分振動教材書去設計，他就會立即感到，諸如剛度矩陣也都用不上。于是這種想法就更進一步加深了。一些夾具設計者，只計算一些簡支梁的振型，卻很少去計算整個夾具的響應，只有及少數(shù)設計師能夠恰如其份地運用邏輯程序去闡述并成功地設計夾具。許多評論者認為，對一個夾具不可能作出滿意的分析。所以一個成功的設計，部分靠運氣，部分憑經驗。對夾具各個部分作出合理的逐步分析后，就能夠完成夾具的設計。夾具振動的誤差，不會超過10%或20%,這樣的誤差通常是允許的。精度提得越高，需要花費的時間和努力就越大。在機械工程方面有一定學位的人，并不一定設計出好夾具；而許多沒有學位的人反到設計出優(yōu)秀的夾具。對于夾具設計者，有了機械制造與電子學的基礎，加上工程經驗，特別是加工的經驗。其次單位內外的制造的能力，就能制造出一個好的夾具。5.2.5夾具的功用試驗樣品的安裝有二種方法，一種是直接安裝在振動臺臺面上(即動圈上),另一種是通過過渡裝置安裝在振動臺的臺面(即動圈)上，這種過渡裝置在振動和沖擊試驗中將其稱為夾具?？梢妸A具的功用，就是將振動臺(或沖擊機)的振動和沖擊能量通過機械連(1)平板型夾具平板型夾具的作用是把試件與振動臺面連接起來，若沒有這樣的此外這種板減少了對振動臺面上襯套的磨損以及襯套從臺面上脫出的危險。平板型時允許稍微超出一些)。厚度可以從2.5cm到15cm任選。埋螺釘頭的孔一般是用平底打孔鉆鉆成。并用鋼制平墊圈(機加工并淬火)以保護肩部。(2)立方型夾具立方體夾具主要用于小型零構件的振動沖擊試驗。可以直接固定其它四個平面(在四周上)都能接受到平行方向的振動沖擊。四周上的任一快板均能轉900(在基平面內旋轉)用于經受平行于基平面的二個方向的振動或四個方向沖擊(沖擊有正向沖擊和反向沖擊之分，故比振動多了二個方向)。立方體上有螺釘襯套，用螺釘連接板(或者與試件直接相連)。夾具上還必需有連接氣、液、或電器的(3)過度架型夾具過度架型夾具主要用于整機產品的試驗，這種夾具要根據(jù)試驗5.2.7制作的夾具材料鎂是最常用的材料。對同一尺寸大小的金屬而言，鋁(密度0.1磅/英寸3)比鎂(0.065磅/英寸3)重1/3,而鋼(0.3磅/英寸3)比鎂重四倍。某些鋁鎂合金的阻尼特性比鋼好，是楊氏模數(shù)(磅/英寸3),P是密度 (磅/英寸3)。對于大多數(shù)金屬來說E/P比值約為108。因此，為一些特殊設計精選材料板材切割成最適用的尺寸。設計人員經常要幫助他們的采購人員去尋找最好的供應者。5.2.8用整塊原材料機械加工制造夾具切削速度比鋁約快20%,是鋼的三倍。當夾具是用螺釘將各部分連成一體時，5.2.9焊接夾具在振動試驗的早期，大約20世紀40年代-50年代，曾廣泛使用螺接家具。但其最明被采用了。由于鑄造夾具成本高，生產周期長，因此導致目前又普遍使用焊接夾具。許多試驗計劃又不允許將機動時間用于鑄造夾具，正如我們見要看到的另外幾種方法，正在受到歡迎。因為它們更節(jié)省費用和時間。在機加工中發(fā)現(xiàn)一個有趣的對比：現(xiàn)在80%是焊接的，20%鑄造的。焊接夾具很早就使用過，但并不十分成功。焊件時常破壞，許多焊件在振動載荷下斷裂。但焊接夾具比鑄造夾具省時間(是鑄造時間的1/7),費用節(jié)省，是鑄造的1/3,隨當今焊接技術的不斷提高，焊接夾具已用得愈來愈多。5.2.10螺接夾具螺接夾具小車可以托運嗎-15秒獲取轎車托運費用廣告小車可以托運嗎選貴陽易豐，15年轎車托運經驗，一對一貼心服務.查看詳情>小車可以托運嗎-15秒獲取轎車托運費用廣告小車可以托運嗎選貴陽易豐，15年轎車托運經驗，一對一貼心服務.查看詳情>加工簡單，但要想要獲得很好的性能，無論在設計方面還是在制作方面都需要作相當大的努力。因此，通常是首先考慮用一塊整材經機械加工和焊接夾具。不管怎么說，振動試驗新手總想至少來一次螺接夾具的嘗試。螺接是連接各部件的常用合理方法。但它不是指夾具各部分。在某些情況下(尤其是在試件的四周安裝夾具)螺接是唯一的解決的辦法。關于夾具和激振器螺接的好多事項，也適用于夾具中幾個部件螺接在一起的情況以及把試件螺接到夾具上的情況。在螺接夾具中有二個主要要求：(1)配合面要加工到很高的配合精度。(2)螺栓的預緊力比計算的最大分離力至少要大10%。如果沒有足夠的預緊力，部件會脫開相互撞擊。因為這個問題很重要，如果忽視了，在正弦和隨機試驗中會帶來一些麻煩。當部件互相脫開又碰撞在一起時就會引起撞擊。(這就是在振動時間歷程圖上見到的“毛刺”)。這種撞擊常常會造成超過試驗規(guī)定的應力和頻率范圍。從而導致試件不應有的(而且不許可的)損壞，同時也造成試驗控制很困難，例如試驗中斷。為了使裝配好的零件總是結合在一起，必須大量使用高強度螺釘，并擰緊之。螺栓間距一定要小，否則螺栓間的跨度會發(fā)生共振。用大型夾具并要求試驗到2000Hz,則螺栓間距不得超過75mm。用螺栓壓住簿的聚脂簿條或表面敷有涂層的布條有助于防止局部運加鋼制螺紋襯套。螺栓頭應緊壓在淬過火的鋼制平墊圈上，以保護螺栓頭下面的肩部。要注意防止依靠螺栓受剪傳遞振動力的危險性，除了小部件或在單獨依靠螺栓傳遞這種力，如可能的話，用某些方法增加各部件之間的摩擦力。在要求有曲面的地方(特別是弧度不是常數(shù))應鎂(含0.7%鋯),建議使用AZ91T4(含含量低，(純鎂比合金要好，但其他性能不好);(2)相當粗糙的粒度(砂鑄比壓鑄號);(3)屈服強度相當?shù)?容易取出嵌件);(4)在鑄造狀態(tài)性能最好(一經加工，阻尼要損失)。5.2.12粘接夾具具來固定試驗夾具各部分的相對位置。5.5.7疊層夾具疊層膠接技術可用于制造大型環(huán)氧樹脂成形夾具用環(huán)氧樹脂(可能還有其他更好的材料)能很方便地制造出拚湊式曲振動臺上，鉆孔稍大些。較普遍的方法是，用環(huán)氧樹脂臘(封裝)夾具對于很小的零件，有一個有用的技術，就是把它裝入某種材料中，而這5.2.13與臺面的螺接動的峰值，單位為g。F:螺栓承載的最大載荷對每一螺釘，要將F除以螺釘數(shù)，得到每個螺釘所承受的最大載荷，再除以螺釘面積，就得到拉伸應力。ml:夾具重量m2:樣品重量+動圈重量m3:動圈重量為了避免臺面與夾具分離以及螺釘疲勞破壞，每個表額定扭矩值的3/4,因為一旦超過了“屈服”力，隨著螺栓的伸長，螺栓的擰緊程度5.2.14夾具的動態(tài)檢測法。夾具動態(tài)測定的步驟簡述如下。(1)將夾具用螺栓緊固動臺的臺面上；(2)加速度傳感器安裝在振動臺臺面中心(也可用各固定的多點控制的平均值),進行閉環(huán)控制，加速度aiz及橫向響應振動加速度aix和a