軸支架機械加工工藝規(guī)程及 7-鉆直徑6、M6孔夾具設計【含CAD圖紙、說明書】【大連交通課設專題】

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軸支架 加工工藝及夾具設計 學生姓名: 學生學號: 院（系）: 年級專業(yè): 指導教師: 年 月 摘 要 機械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設計，保證產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約能源，降低消耗的重要手段。本課題研究軸支架加工工藝規(guī)程。首先通過對零件圖的分析，了解工件的結(jié)構(gòu)形式，明確了具體的技術要求，從而對工件各組成表面選擇合適的加工方法。再擬訂較為合理的工藝規(guī)程，充分體現(xiàn)質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性的統(tǒng)一。 機床夾具設計是工藝裝備設計中的一個重要組成部分，在整個機械加工過程中，夾具除了夾緊、固定被加工零件外，還要求保證加工零件的位置精度、提高加工生產(chǎn)率。 本課題在設計的過程當中，深入生產(chǎn)實際，進行調(diào)查研究，吸取國內(nèi)外先進技術，制定出合理的設計方案，在進行具體設計。 關鍵詞 產(chǎn)品設計，軸支架，加工工藝，夾具 第 II 頁 共 41 頁 ABSTRACT He machine-finishing craft realizes the product design, guaranteed the product quality, saves the energy, reduces the consumption the important method. After this topic studies the CA6140 lathe the bracket processing technological process. First through to the detail drawing analysis, understood the work piece the structural style, has been clear about the concrete specification, thus to work piece each composition surface choice appropriate processing method. Again drafts the more reasonable technological process, fully manifests the quality, the productivity and the efficient unification . Engine bed jig design is in a craft equipment design important constituent, in the entire machine-finishing process, the jig except clamps, fixes is processed outside the components, but also requests guarantee processing components position precision, enhancement processing productivity . This topic in the middle of the design process, penetrates the production reality, conducts the investigation and study, absorbs the domestic and foreign advanced technologies, formulates the reasonable design proposal, is carrying on the concrete design . Keywords shift the product design，latter bracket ，processing craft，jig 目 錄 摘 要 …………………………………………………………………………………………Ⅰ ABSTRACT……………………………………………………………………………………Ⅱ 目 錄 1 1 軸支架的加工工藝設計 3 1.1 軸支架的結(jié)構(gòu)特點和技術要求 3 1.2 軸支架的材料、毛坯和熱處理 4 1.2.1 毛坯材料及熱處理 4 1.2.2 毛坯的結(jié)構(gòu)確定 4 1.3 工藝過程設計中應考慮的主要問題 5 1.3.1 加工方法選擇的原則 5 1.3.2 加工階段的劃分 5 1.3.3 工序的合理組合 5 1.3.4 加工順序的安排 6 1.4 軸支架的機械加工工藝過程分析 7 1.4.1 軸支架零件圖分析 7 1.4.2 軸支架的加工工藝的路線 7 1.5 軸支架的工序設計 11 1.5.1 工序基準的選擇 11 1.5.3 加工余量的確定 12 1.5.4 確定各工序的加工設備和工藝裝備 13 1.5.5 確定切削用量及工時定額 14 1.9 時間定額計算及生產(chǎn)安排 25 2 鉆M6螺紋孔、￠6孔專用夾具設計 29 2.2夾具設計 29 2.2.1 定位基準的選擇 29 2.2.2 切削力及夾緊力的計算 29 2.3定位誤差的分析 32 3.5鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計 33 2.4夾具設計及操作的簡要說明 35 結(jié) 論 36 參考文獻 37 致 謝 38 1 軸支架的加工工藝設計 機械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設計，保證產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約能源，降低消耗的重要手段，是企業(yè)進行生產(chǎn)準備，計劃調(diào)度，加工操作，安全生產(chǎn)，技術檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種，上質(zhì)量，上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟效益的技術保證。 在實際生產(chǎn)中，由于零件的生產(chǎn)類型、材料、結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸和技術要求等不同，針對某一零件，往往不是單獨在一種機床上，用某一種加工方法就能完成的，而是要經(jīng)過一定的工藝過程才能完成其加工。因此，不僅要根據(jù)零件的具體要求，結(jié)合現(xiàn)場的具體條件，對零件的各組成表面選擇合適的加工方法，還要合理地安排加工順序，逐步地把零件加工出來。 對于某個具體零件，可采用幾種不同的工藝方案進行加工。雖然這些方案都可以加工出來合格的零件，但從生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益來看，可能其中有種方案比較合理且切實可行。因此，必須根據(jù)零件的具體要求和可能的加工條件等，擬訂較為合理的工藝過程。 1.1 軸支架的結(jié)構(gòu)特點和技術要求 圖1.1 軸支架零件圖 由零件圖1-1可得：軸支架是鑄造件，從整體形狀來看類似長方體。根據(jù)要求主要是加工孔和底平面。具體特點和技術要求如下： ① 精加工孔￠25.8的孔，￠30、￠35的孔，￠55要求達到的精度等級為。粗糙度為，且以底平面為基準，要求平行度公差為，主要滿足加工孔的位置精度。 ② 其他各個孔的加工都要以底平面為定位基準。所以，底平面的形位公差要達到設計要求。 ③ 、粗糙度為；為錐孔，且粗糙度為。 ④ 其余未注要求的加工表面為不去除材料加工。 1.2 軸支架的材料、毛坯和熱處理 1.2.1 毛坯材料及熱處理 毛坯材料 灰鑄鐵（HT150），由資料[2]《機械加工工藝手冊》表4-71，可得力學性能： 表1.1灰鑄鐵（HT150）的性能參數(shù) 牌號 鑄件壁厚 最小抗拉強度 硬度 鑄件硬度范圍 金相組織 HT150 2.5-10 10-20 20-30 30-50 175 145 130 120 H175 150-200 鐵素體+珠光體 灰鑄體一般的工作條件： ① 承受中等載荷的零件。 ② 磨檫面間的單位面積壓力不大于490KPa。 毛坯的熱處理 灰鑄鐵（HT150）中的碳全部或大部分以片狀石墨方式存在鑄鐵中，由于片狀石墨對基體的割裂作用大，引起應力集中也大；因此，使石墨片得到細化，并改善石墨片的分布，可提高鑄鐵的性能?？刹捎檬嘶?，來消除鑄鐵表層和壁厚較薄的部位可能出現(xiàn)的白口組織（有大量的滲碳體出現(xiàn)），以便于切削加工。 1.2.2 毛坯的結(jié)構(gòu)確定 毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求 軸支架為鑄造件，對毛坯的結(jié)構(gòu)工藝有一定要求： ① 鑄件的壁厚應和合適，均勻，不得有突然變化。 ② 鑄造圓角要適當，不得有尖角。 ③ 鑄件結(jié)構(gòu)要盡量簡化，并要有和合理的起模斜度，以減少分型面、芯子、并便于起模。 ④ 加強肋的厚度和分布要合理，以免冷卻時鑄件變形或產(chǎn)生裂紋。 ⑤ 鑄件的選材要合理，應有較好的可鑄性。 毛坯形狀、尺寸確定的要求 設計毛坯形狀、尺寸還應考慮到： ① 各加工面的幾何形狀應盡量簡單。 ② 工藝基準以設計基準相一致。 ③ 便于裝夾、加工和檢查。 ④ 結(jié)構(gòu)要素統(tǒng)一，盡量使用普通設備和標準刀具進行加工。 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。 1.3 工藝過程設計中應考慮的主要問題 1.3.1 加工方法選擇的原則 ① 所選加工方法應考慮每種加工方法的經(jīng)濟、精度要求相適應。 ② 所選加工方法能確保加工面的幾何形狀精度，表面相互位置精度要求。 ③ 所選加工方法要與零件材料的可加工性相適應。 ④ 加工方法要與生產(chǎn)類型相適應。 ⑤ 所選加工方法企業(yè)現(xiàn)有設備條件和工人技術水平相適應。 1.3.2 加工階段的劃分 按照加工性質(zhì)和作用的不同，工藝過程一般可劃分為三個加工階段： ① 粗加工階段 粗加工的目的是切去絕大部分多雨的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并為半精加工，精加工提供定位基準，粗加工時能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報廢或修補，以免浪費工時。粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機床，選用大的切前用量，以提高生產(chǎn)率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產(chǎn)生的內(nèi)應力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為，粗糙度為。 ② 半精加工階段 半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準備，保證合適的加工余量。半精加工的公差等級為。表面粗糙度為。 ③ 精加工階段 精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達到圖紙要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或減少工件精加工表面損傷。 精加工應采用高精度的機床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般為，表面粗糙度為。 ④ 光整加工階段 對某些要求特別高的需進行光整加工，主要用于改善表面質(zhì)量，對尺度精度改善很少。一般不能糾正各表面相互位置誤差，其精度等級一般為,表面粗糙度為。 此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質(zhì)的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。 1.3.3 工序的合理組合 確定加工方法以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點、技術要求和機床設備等具體生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基本原則： ① 工序分散原則 工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。簡單的機床工藝裝備。生產(chǎn)準備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術要求水平不高。但需要設備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復雜。 ② 工序集中原則 工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費事，生產(chǎn)準備工作量大。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當集中。但由于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。 1.3.4 加工順序的安排 零件的加工過程通常包括機械加工工序，熱處理工序，以及輔助工序。在安排加工順序時常遵循以下原則：見下表 表1.2 加工工序安排原則 工序類別 工序 安排原則 機械加工 1） 對于形狀復雜、尺寸較大的毛坯，先安排劃線工序，為精基準加工提供找正基準 2） 按“先基準后其他”的順序，首先加工精基準面 3） 在重要表面加工前應對精基準進行修正 4） 按“先主后次，先粗后精”的順序 5） 對于與主要表面有位置精度要求的次要表面應安排在主要表面加工之后加工 熱處理 退火與正火 毛坯預備性熱處理，應安排在機械加工之前進行 時效 為消除殘余應力，對于尺寸大結(jié)構(gòu)復雜的鑄件，需在粗加工前、后各安排時效處理；對于一般鑄件在鑄造后或則粗加工后安排時效處理；對于精度高的鑄件，在半精加工前、后各安排一次時效處理 淬火 淬火后工件硬度提高，應安排在精加工階段的磨削加工前進行 滲碳 滲碳易產(chǎn)生變形，應安排在精加工前 滲氮 一般安排在工藝過程的后部、該表面的最終加工之前 輔助工序 中間檢驗 一般安排在粗加工全部結(jié)束之后，精加工之前；花費工時較多和重要工序的前后 特種檢驗 熒光檢驗、磁力探傷主要用于表面質(zhì)量的檢驗，通常安排在精加工階段。熒光如用于檢驗毛坯的裂紋，則安排在加工前 表面處理 電鍍、涂層、發(fā)藍等表面處理工序一般安排在工序的最后進行 1.4 軸支架的機械加工工藝過程分析 1.4.1 軸支架零件圖分析 圖1.1 軸支架零件圖 由圖1-1可知： ①該零件為鑄件，材料為灰鑄鐵，重量為。 ②要求加工￠25.8的孔，￠30、￠35的孔，￠55的精度等級為，粗糙度，且要求與底平面的平行度公差為。 ③要求精加工底平面粗糙度，平面度公差為。 ④要求加工、粗糙度為。 ⑤是錐孔，要求精鉸加工，粗糙度。 ⑥對于孔口進行锪平加工。 ⑦加工螺紋孔。 1.4.2 軸支架的加工工藝的路線 擬定工藝路線是制定工藝過程的關鍵性的一步。在擬定時應充分調(diào)查研究，多提幾個方案，加以分析比較確定一個最合理方案。 采用加工方法一般所能達到的公差等級和表面粗糙度以及需留的加工余量 表1.3 (參考參數(shù)) 加工表面 加工方法 表面粗糙度Ra 表面光潔度 公差等級 公差等級 加工余量 說 明 外 圓 粗 車 半精車 精 車 細 車 粗 磨 精 磨 研 磨 12.5 6.3 1.6 0.8 1.0 0.4 0.1 1~3 4~5 6~7 7~8 6~7 8~9 10~14 IT12~IT11 IT10~IT9 IT8~IT7 IT6~IT5 IT8~IT7 IT6~IT5 IT6~IT5 11~10 10~8 8~7 7~6 7 6 4~5 1~5 0.50~1.60 0.2~0.5 0.1~0.25 0.25~0.85 0.06 0.10~0.03 指尺寸在直徑180以下,長度在500以下,鑄件的直徑余量 內(nèi) 孔 鉆 孔 擴 孔 粗 鏜 半精鏜 精 鏜 細 鏜 粗 鉸 精 鉸 粗 磨 精 磨 研 磨 25 6.3 6.3 1.6 0.8 0.2 3.2 1.6 1.6 0.2 0.1 1~3 4~5 2~4 5~6 6~7 9~10 5~6 6~7 6~7 910 10~14 IT13~IT11 IT10~IT9 IT10~IT9 IT9~IT8 IT8~IT7 IT7~IT6 IT8 IT7 IT8 IT7~IT6 IT7~IT6 10 8 9~8 8 7 6 8~7 7~6 7 6 5~4 0.3~0.5 >1.8 1.0~1.8 0.5~0.8 0.1~0.3 0.1~0.55 0.4~0.2 0.2~0.3 0.2~0.5 0.1~0.2 0.01~0.02 指孔徑在180以下,鑄件直徑的余量.L/d<2 L/d=2~10時,加工誤差增加1.2~2倍 平 面 粗刨,粗銑 精刨,精銑 細刨,細銑 粗 磨 半精磨 精 磨 研 磨 12.5 6.3 0.8 1.6 0.8 0.8 0.1 1~3 4~6 7~8 6~7 7~9 7~9 10~14 IT14~IT11 IT10 IT9~IT6 IT9 IT7~IT6 IT7~IT6 IT5 11~9 10~9 8~6 8~6 7~5 7~5 5~2 0.9~2.3 0.2~0.3 0.16 0.05 0.03 0.03 0.01~0.03 指平面最大尺寸500以下的鑄件的平面余量 主要工序的加工工藝路線 ① 根據(jù)孔￠55的技術要求，由資料[7]《公差與配合技術手冊》得： ，； 根據(jù)公式；查資料[6]《互換性與技術測量》表1-8得： 精度等級為。 同理可得： 孔精度等級為。 孔精度等級為。 由上述的技術要求（粗糙度和精度等級），選擇合理、經(jīng)濟的加工方式，查表1.3可得孔的加工工藝路線為： 鉆——粗鉸——精鉸 ② 根據(jù)孔、粗糙度為，查資料[7]《公差與配合技術手冊》得：與有一定的線性關系： 即： 查《公差與配合技術手冊》表，取 由上述的技術要求（粗糙度和精度等級），選擇合理、經(jīng)濟的加工方式，查表1.3可得孔的加工工藝路線為： 鉆孔——擴孔 ③ 孔錐孔粗糙度為 由上述的技術要求（粗糙度和精度等級），選擇合理、經(jīng)濟的加工方式，查表1.3可得孔的加工工藝路線為： 粗鉸——精鉸 ④ 底平面A粗糙度為 由上述的技術要求（粗糙度和精度等級），選擇合理、經(jīng)濟的加工方式，查表1.3可得孔的加工工藝路線為： 粗銑——精銑——細銑 CA6140軸支架加工工藝路線的確定 ① 加工工藝路線方案 在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術條件下，成批量生產(chǎn)可以考慮采用專用機床，以便提高生產(chǎn)率。但同時考慮到經(jīng)濟效果，降低生產(chǎn)成本，擬訂兩個加工工藝路線方案。見下表： 表1.4 加工工藝路線方案 工序號 方案Ⅰ 方案Ⅱ 工序內(nèi)容 定位基準 工序內(nèi)容 定位基準 010 粗刨底平面 側(cè)面和外圓 粗、精銑底平面 側(cè)面和外圓 020 精銑底平粗 側(cè)面和外圓 鉆、擴孔：￠25.8的孔，￠30、￠35的孔，￠55 底面和側(cè)面 030 細精銑底平 側(cè)面和外圓 粗鉸孔：￠25.8的孔，￠30、￠35的孔，￠55 底面和側(cè)面 040 鉆、擴孔：￠25.8的孔，￠30、￠35的孔，￠55 底面和側(cè)面 粗銑油槽 底面和側(cè)面 050 粗鉸孔：￠25.8的孔，￠30、￠35的孔，￠55 底面和側(cè)面 精鉸孔：￠25.8的孔，￠30、￠35的孔，￠55 底面和側(cè)面 060 精鉸孔：￠25.8的孔，￠30、￠35的孔，￠55 側(cè)面和兩孔 锪鉆孔： 底面和側(cè)面 070 粗銑油槽 底面和側(cè)面 鉆：、 底面和側(cè)面 080 锪鉆孔： 底面和側(cè)面 擴孔 底面和側(cè)面 090 鉆：、 底面和側(cè)面 精鉸錐孔： 底面和側(cè)面 110 擴孔 底面和側(cè)面 锪鉆孔：、 底面和側(cè)面 120 精鉸錐孔： 底面和側(cè)面 去毛刺 130 锪鉆孔：、 底面和側(cè)面 鉆：、 底面和孔 140 鉆：、 底面和孔 攻螺紋 底面和孔 150 攻螺紋 底面和孔 細精銑底平面 側(cè)面和孔 160 倒角去毛刺 倒角去毛刺 170 檢驗 檢驗 ② 加工工藝路線方案的論證 a.方案Ⅱ中的010和150工序在銑床上加工底平面，主要考慮到被加工表面的不連續(xù)，并且加工表面積不是很大，工件受太大的切削力易變形，不能保證平面的平面度公差。方案Ⅰ比方案Ⅱ銑平面生產(chǎn)效率底，采用銑較經(jīng)濟合理。 b.方案Ⅱ在012工序中按排倒角去毛刺，這不僅避免劃傷工人的手，而且給以后的定位及裝配得到可靠的保證。 c.方案Ⅱ在010工序中先安排銑底平面，主要是因為底平面是以后工序的主要定位面之一，為提高定位精度。 d.方案Ⅱ把細精銑底平面A安排在后工序中，是以免劃傷而影響美觀及裝配質(zhì)量。 e.方案Ⅱ符合粗精加工分開原則。 由以上分析：方案Ⅱ為合理、經(jīng)濟的加工工藝路線方案。具體的工藝過程如下表： 表1.5 加工工藝路線 工 序 號 工 序 內(nèi) 容 10 鑄造 20 時效處理，去應力 30 粗銑底面 40 精銑底面 50 鉆￠25.8的孔 60 鉆￠30、￠35的孔 70 粗鏜￠55的孔 80 擴直徑25.8的孔 90 擴￠30、￠35的孔 100 半精鏜￠55的孔 110 鉸孔￠25.8的孔并倒角 120 鉸孔￠30、￠35的孔并倒角 130 精鏜￠55的孔 140 鉆孔4-Φ10 150 擴孔2-Φ13 160 锪孔2-Φ20 170 鉆孔Φ6 180 鉆孔M6的螺紋孔 190 對孔M6的螺紋孔攻絲 200 去毛刺 210 檢驗入庫 1.5 軸支架的工序設計 工序設計包括工序基準的選擇、工序尺寸的確定、加工余量的確定、機床的選擇、工藝裝備的選擇、切削用量的選擇和時間定額的確定。 1.5.1 工序基準的選擇 工序是在工序圖上以標定被加工表面位置尺寸和位置精度的基準。所標定的位置尺寸和位置精度分別稱為工序尺寸和工序技術要求，工序尺寸和工序技術要求的內(nèi)容在加工后應進行測量，測量時所用的基準稱為測量基準。通常工序基準和測量基準重合。 工序基準的選擇應注意以下幾點： ① 選設計基準為工序基準時，對工序尺寸的檢驗就是對設計尺寸的檢驗，有利于減少檢驗工作量。 ② 當本工序中位置精度是由夾具保證而不需要進行試切，應使工序基準與設計基準重合。 ③ 對一次安裝下所加工出來的各個表面，各加工面之間的工序尺寸應與設計尺寸一致。 1.5.3 加工余量的確定 加工余量、工序尺寸及偏差查資料[2]《機械加工工藝手冊》表6-20，并計算列表如下： ⑴．底平面的偏差及加工余量計算 底平面加工余糧的計算，計算底平面與孔（￠25.8的孔，￠30、￠35的孔，￠55的孔）根據(jù)工序要求，頂面加工分粗、精銑加工。各工步余量如下： 粗銑：由參考文獻[5]《機械加工工藝手冊第1卷》表3.2-23。其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取。表3.2-27粗銑平面時厚度偏差取。 精銑：由參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.3-59，其余量值規(guī)定為。 鑄造毛坯的基本尺寸為，又根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.3-11,鑄件尺寸公差等級選用CT7，再查表2.3-9可得鑄件尺寸公差為 精銑后尺寸與零件圖尺寸相同，即與側(cè)面三孔（￠25.8的孔，￠30、￠35的孔，￠55的孔）的中心線的尺寸為35。 ⑵．正視圖上的三孔的偏差及加工余量計算 參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.3-59和參考文獻[15]《互換性與技術測量》表1-8，可以查得： 孔： 粗鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是 半精鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是 精鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是 孔 粗鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是 半精鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是 精鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是 孔 粗鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是 半精鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是 精鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是 根據(jù)工序要求，側(cè)面三孔的加工分為粗鏜、半精鏜、精鏜三個工序完成，各 ⑶．頂面兩組孔和，以及另外一組的錐孔和 毛坯為實心，不沖孔。兩孔精度要求為，表面粗糙度要求為。參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.3-47，表2.3-48。確定工序尺寸及加工余量為： 第一組：和 加工該組孔的工藝是：鉆——擴——锪 鉆孔： 擴孔： （Z為單邊余量） 锪孔： （Z為單邊余量） 第二組：的錐孔和 加工該組孔的工藝是：鉆——锪——鉸 鉆孔： 锪孔： （Z為單邊余量） 鉸孔： 1.5.4 確定各工序的加工設備和工藝裝備 機床的選用 查資料[1]《機械加工工藝手冊》可得： 立式銑床，主要用于銑加工。 搖臂鉆床，可用于鉆、擴、鉸及攻絲。 刀具的選用 查資料[1]《機械加工工藝手冊》可得： 高速鋼端面銑刀，銑刀材料：，刀具的角度取： 鉆頭：直柄麻花鉆 直柄短麻花鉆 直柄長麻花鉆 直柄擴孔鉆 錐柄擴孔鉆 锪鉆：帶導柱直柄平底锪鉆 鉸刀：硬質(zhì)合金錐柄機用鉸刀 ￠25.8，￠30、￠35，￠55 錐鉸刀：公制/莫氏4號錐直柄鉸刀，刀具材料： 其他設備的選用 夾具：夾具采用專用的銑、鉆夾具 量具選用：錐柄雙頭塞規(guī)，多用游標卡尺 輔助設備：銼刀、鉗子等 1.5.5 確定切削用量及工時定額 工序1：粗、精銑底面 機床：雙立軸圓工作臺銑床 刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數(shù) ⑴．粗銑 ① 粗銑 由資料[1]《機械加工工藝手冊》表2.4-73得：取，，；由銑刀直徑，銑刀齒數(shù) ；則： 主軸轉(zhuǎn)速 ，則取 式（1.5） 實際銑削速度 式（1.6） 式（1.7） 銑刀切入時?。? 式（1.8） 銑刀切出時取： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 根據(jù)資料[5]《機械制造工藝學》表可得： 式（1.9） ⑵．精銑： 由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得：，， ；由式1.5得，主軸轉(zhuǎn)速 ，則取 由式1.6得，實際銑削速度 由式1.7得， 同理：由式1.9得 工序2 鉆側(cè)面三孔 ① 鉆、擴、鉸孔￠25.8的孔，￠30、￠35的孔，￠55的切削用量及工時定額 鉆孔加工 鉆孔￠55：由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得：進給量,切削速度，；由式1.5得， 機床主軸轉(zhuǎn)速，取 由式1.6得，實際切削速度 被切削層長度： 刀具切入長度： 式（1.10） 刀具切出長度： 取 根據(jù)資料[5]《機械制造工藝學》表可得 式（1.11） 同理：鉆孔 由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得： ，，； 由式1.5得，，取 由式1.6得， ，， 根據(jù)式1.11可得 同理：鉆孔 由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得：，，； 由式1.5得，，取 由式1.6得， ，， 根據(jù)式1.11可得 擴孔加工 擴孔：由資料[1]《機械加工工藝手冊》表2.4-52，取， ，切削深度，； 由式1.5得，，取 由式1.6得， 由式1.10得， 刀具切出長度： 取 根據(jù)式1.11可得： 同理：擴孔 由資料[1]《機械加工工藝手冊》表2.4-52，取， ，； 由式1.5得，，取 由式1.6得， ，， 根據(jù)式1.11可得： 同理：擴孔 由資料[1]《機械加工工藝手冊》表2.4-52，取， ，； 由式1.5得，，取 由式1.6得， ，， 根據(jù)式1.11可得： 鉸孔加工 鉸孔：由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得：； 由式1.5得，，取 由式1.6得， ， 鉸圓柱孔時，由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得： 根據(jù)式1.11可得： 同理：鉸孔 由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得：，； 由式1.5得，，取 由式1.6得， ， 鉸圓柱孔時，由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得： 根據(jù)式1.11可得： 同理：鉸孔 由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得：，； 由式1.5得，，取 由式1.6得， ， 鉸圓柱孔時，由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得： 根據(jù)式1.11可得： 工序3：鉆頂面四孔 鉆頂面四孔（其中包括鉆孔，和擴孔，鉸孔，以及锪孔，） 機床： 刀具：硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆頭。型號：E211和E101 帶導柱直柄平底锪鉆（GB4260-84） 公制/莫式4號錐直柄鉸刀 刀具材料： ⑴．鉆孔，以及的錐孔 鉆孔時先采取的是鉆到在擴到，所以，另外的兩個錐孔也先鉆到。 切削深度： 進給量：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-52，取 切削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-53，取 機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有： ，取 實際切削速度，由式（1.2）有： 被切削層長度： 刀具切入長度： 式（1.8） 刀具切出長度： 取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 式（1.9） ⑵．擴孔 鉆孔時先采取的是鉆到再擴到，所以， 切削深度： 進給量：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-52，取 切削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-53，取 機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有： ，取 實際切削速度，由式（1.2）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（1.8）有： 刀具切出長度： 取 走刀次數(shù)為1 機動時間，由式（1.9）有： ⑶．锪孔 切削深度：， 根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表查得：進給量,切削速度；取 機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有： ，取 實際切削速度，由式（1.2）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（1.8）有： 刀具切出長度： 取 走刀次數(shù)為2 機動時間，由式（1.5）有： ⑷．锪孔 切削深度：， 根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表查得：進給量,切削速度；取 機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有： ，取 實際切削速度，由式（1.2）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（1.8）有： 刀具切出長度： 取 走刀次數(shù)為1 機動時間，由式（1.5）有： ⑸．鉸孔 切削深度：， 進給量：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-58，取 切削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-60，取 機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有： ，取 實際切削速度，由式（1.2）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（1.8）有： 刀具切出長度： 取 走刀次數(shù)為1 機動時間，由式（1.9）有： 工序4：鉆側(cè)面兩孔 鉆側(cè)面兩孔（其中包括鉆的孔和的螺紋孔） 機床： ⑴．鉆 切削深度： 根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表查得：進給量,切削速度， 機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有： ，取 實際切削速度，由式（1.2）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（1.8）有： 刀具切出長度： 取 加工基本時間，由式（1.5）有： ⑵．鉆螺孔 切削深度： 進給量：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-39，，取 切削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-41，取 機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有： ，取 實際切削速度，由式（1.2）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（1.8）有： 刀具切出長度： 走刀次數(shù)為1 機動時間，由式（1.5）有： ③、攻螺紋孔 機床：組合攻絲機 刀具：高速鋼機動絲錐 進給量：由于其螺距,因此進給量 切削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-105，取 機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有： ，取 絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取 實際切削速度，由式（1.2）有： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數(shù)為1 機動時間，由式（1.5）有： 鉆頂面四孔的機動時間： 這些工序的加工機動時間的總和是： 1.9 時間定額計算及生產(chǎn)安排 根據(jù)設計任務要求，該軸支架的年產(chǎn)量為5000件。一年以255個工作日計算，每天的產(chǎn)量應不低于21件。設每天的產(chǎn)量為21件。再以每天8小時工作時間計算，則每個工件的生產(chǎn)時間應不大于22.8min。 參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-2，機械加工單件（生產(chǎn)類型：中批以上）時間定額的計算公式為： （大量生產(chǎn)時） 式（1.10） 因此在大批量生產(chǎn)時單件時間定額計算公式為： 式（1.11） 其中： —單件時間定額 —基本時間（機動時間） —輔助時間。用于某工序加工每個工件時都要進行的各種輔助動作所消耗的時間，包括裝卸工件時間和有關工步輔助時間 —布置工作地、休息和生理需要時間占操作時間的百分比值 1.9.1 粗、精銑底面 機動時間： 輔助時間：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-45，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-48， 單間時間定額，由式（1.11）有： 因此應布置一臺機床即可以完成本工序的加工，達到生產(chǎn)要求。 1.9.2 鉆側(cè)面三孔 ⑴、鉆側(cè)面的三孔 機動時間： 輔助時間：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-37，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-39， 單間時間定額，由式（1.11）有： 因此應布置一臺機床即可以完成本工序的加工，達到生產(chǎn)要求。 ⑵、半精鉆側(cè)面的三孔（，，） 機動時間： 輔助時間：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-37，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-39， 單間時間定額，由式（1.11）有： 因此應布置一臺機床即可以完成本工序的加工，達到生產(chǎn)要求。 ⑶、精鉆側(cè)面的三孔 機動時間： 輔助時間：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-37，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-39， 單間時間定額，由式（1.11）有： 因此應布置一臺機床即可以完成本工序的加工，達到生產(chǎn)要求。 1.9.3 鉆頂面四孔 鉆頂面四孔（其中包括鉆和、擴鉆，鉸孔以及锪孔和） 機動時間： 輔助時間：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-41，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-43， 單間時間定額，由式（1.11）有： 因此應布置一臺機床即可完成本工序的加工，達到生產(chǎn)要求 鉆左側(cè)面兩孔（其中包括鉆的孔和的螺孔） 機動時間： 輔助時間：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-41，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-43， 單間時間定額，由式（1.11）有： 因此應布置一臺機床即可完成本工序的加工，達到生產(chǎn)要求 的螺紋孔攻絲 機動時間： 輔助時間：參照鉆孔輔助時間，取裝卸工件輔助時間為，工步輔助時間為。則 ：參照鉆孔值，取 單間時間定額，由式（1.11）有： 因此布置一臺機床即可完成本工序的加工，達到生產(chǎn)要求。 2 鉆M6螺紋孔、￠6孔專用夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度。在加工后托架零件時，需要設計專用夾具。 2.2夾具設計 2.2.1 定位基準的選擇 為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，用于對進行加工，準備采用手動夾緊。 采用一面2銷定位,以孔對應的端面作為定位基準面,其中一個基準面限制3個自由度,一個圓柱銷限制2個自由的,一個菱形銷限制一個自由的,一共限制了6個自由的,達到6點定位的目的. 2.2.2 切削力及夾緊力的計算 刀具：鉆頭（硬質(zhì)合金） M6螺紋底孔￠5 刀具有關幾何參數(shù)： 由參考文獻[5]5表1～2～9 可得切削力的計算公式： 有： 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值，即： 安全系數(shù)K可按下式計算： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]1～2～1可知其公式參數(shù)： 由此可得： 所以 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。 夾緊力的確定 夾緊力方向的確定 夾緊力應朝向主要的定位基面。 夾緊力的方向盡可能與切削力和工件重力同向。 (1) 夾緊力作用點的選擇 a. 夾緊力的作用點應落在定位元件的支承范圍內(nèi)。 b. 夾緊力的作用點應落在工件剛性較好的部位上，這樣可以防止或減少工件變形變形對加工精度的影響。 c. 夾緊力的作用點應盡量靠近加工表面。 (3)夾緊力大小的估算 理論上確定夾緊力的大小，必須知道加工過程中，工件所受到的切削力、離心力、慣性力及重力等，然后利用夾緊力的作用應與上述各力的作用平衡而計算出。但實際上，夾緊里的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機構(gòu)的傳遞效率等有關。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計算是個很復雜的問題，只能進行粗略的估算。 估算的方法：一是找出對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力；二是只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。 估算的步驟： a.建立理論夾緊力FJ理與主要最大切削力FP的靜平衡方程：FJ理=Ф (FP)。 b.實際需要的夾緊力FJ需，應考慮安全系數(shù)，F(xiàn)J需=KFJ理。 c.校核夾緊機構(gòu)的夾緊力FJ是否滿足條件：FJ>FJ需。 夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯(lián)系在一起的。定位問題已在前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。 僅僅定好位在大多數(shù)場合下，還無法進行加工。只有進而在夾具上設置相應的夾緊裝置對工件進行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務。 夾緊裝置的基本任務是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動和震動，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時工件的定位是在夾緊過程中實現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。 一般夾緊裝置由動源即產(chǎn)生原始作用力的部分。夾緊機構(gòu)即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務的部分。他包括中間遞力機構(gòu)和夾緊元件。 考慮到機床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時的具體切削量決定采用手動夾緊。 螺旋夾緊機構(gòu)是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機構(gòu)組成復合夾緊機構(gòu)來夾緊工件。是應用最廣泛的一種夾緊機構(gòu)。 螺旋夾緊機構(gòu)中所用的螺旋，實際上相當于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動時所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉(zhuǎn)動螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。 典型的螺旋夾緊機構(gòu)的特點： （1）結(jié)構(gòu)簡單； （2）擴力比大； （3）自瑣性能好； （4）行程不受限制； （5）夾緊動作慢。 夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動裝置和夾緊元件合二為一。力源為機動夾緊，通過螺栓夾緊移動壓板。達到夾緊和定心作用。 工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn)，通過螺栓夾緊移動壓板，實現(xiàn)對工件的夾緊。并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板，通過精確的圓弧定位，實現(xiàn)定心。此套移動壓板制作簡單，便于手動調(diào)整。通過松緊螺栓實現(xiàn)壓板的前后移動，以達到壓緊的目的。壓緊的同時，實現(xiàn)工件的定心，使其定位基準的對稱中心在規(guī)定位置上。 查參考文獻[5]1～2～26可知螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算：螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有： 式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得： 螺旋夾緊力： 該夾具采用夾緊機構(gòu)， 由上述計算易得： 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。 2.3定位誤差的分析 為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。 與機床夾具有關的加工誤差，一般可用下式表示： ⑴定位誤差 ： 其中： ， ， ， ⑵ 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查[5]表1～2～15有。 ⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過 ⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和： 從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 3.5鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計 M6螺紋孔的加工需鉆、攻螺紋兩次切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據(jù)工藝要求：M6螺紋孔分鉆、攻螺紋兩個工步完成加工。鉆、攻，加工刀具分別為：鉆孔——Φ5標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；攻螺紋——M6的絲錐。 根據(jù)參考文獻[11]表2-1-47可查得鉆套孔徑結(jié)構(gòu)如圖3.14所示。 圖3.14 快換鉆套 鉆M6孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如表3.9所示。 表3.9 d H D 公稱尺寸 允差 6 20 12 +0.018 +0.007 22 18 10 4 7 7 16 50° 根據(jù)參考文獻[11]表2-1-58可得襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖3.15所示。 圖3.15 固定襯套 其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表3.10所示。 表3.10 d H D C 公稱尺寸 允差 公稱尺寸 允差 12 +0.034 +0.016 20 18 +0.023 +0.012 0.5 2 根據(jù)參考文獻[11]夾具U型槽的結(jié)構(gòu)如圖3.16所示。 圖3.16 U型槽 主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如表3.11所示。 表3.11 螺栓直徑 12 14 30 20 2.4夾具設計及操作的簡要說明 由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動生產(chǎn)率。因此設計時，需要更換零件加工時速度要求快。本夾具設計，用移動夾緊的大平面定位三個自由度，定位兩個自由度，用定位塊定位最后一個轉(zhuǎn)動自由度。 夾具體是夾具的基礎件，夾具體上所有組成部分都必須最終通過這一基礎件連接成一個有機整體。為了滿足加工要求，夾具體應有足夠的剛度和強度，同時結(jié)構(gòu)工藝性要好。 由于鑄造工藝性好，幾乎不受零件大小、形狀、重量和結(jié)構(gòu)復雜程度的限制，同時吸振性良好、抗壓能力好，故此選用鑄造夾具體，材料選取HT200，鑄造成型后時效處理，以消除內(nèi)應力。 結(jié) 論 通過本次的課程設計，使我能夠?qū)镜闹R做進一步的了解與學習，對資料的查詢與合理的應用做了更深入的了解，本次進行工件的工藝路線分析、工藝卡的制定、工藝過程的分析、銑鉆夾具的設計與分析，對我們在大學期間所學的課程進行了實際的應用與綜合的學習。 參考文獻 [1] 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 [2] 李洪．機械加工工藝手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1990 [3]《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，1997 [4] 于駿一．典型零件制造工藝[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1989 [5] 王季琨、沈中偉、劉錫珍．機械制造工藝學[M]．天津：天津大學出版社，2004 [6] 莫雨松、李碩根等．互換性與技術測量[M]．中國計量出版社，1988 [7] 方昆凡．公差與配合技術手冊[M]．北京：北京出版社，1984 [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] 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