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目 錄
一 設(shè)計目的及要求 …………………………………………… 1
二 設(shè)計任務(wù) …………………………………………………… 3
三 對零件工作圖的分析 ……………………………………… 3
四 選擇毛坯 …………………………………………………… 5
五 確定表面加工方案 ………………………………………… 5
六 選擇定位基準 ……………………………………………… 7
七 擬訂加工工藝路線 ………………………………………… 8
八 確定加工余量 ……………………………………………… 9
九 選擇工藝裝備 ……………………………………………… 11
十 夾具設(shè)計要求 …………………………………………… 12
十一 夾緊力的計算 ………………………………………… 13
十二 夾具零件的選擇 ………………………………………… 13
十三 選擇切削用量及切削力 ………………………………… 15
十四 確定工時定額 ……………………………………………… 16
十五 小結(jié) ………………………………………………………… 18
十六 參考書 ……………………………………………………… 20
一 設(shè)計目的及要求
1、目的:
機械制造技術(shù)基礎(chǔ)是以機械制造工藝技術(shù)設(shè)備為主要內(nèi)容的技術(shù)科學,是機械類專業(yè)的一門主要課程,具有很強的實踐性。因此在完成了理論教學和實踐教學后,還需要對學生進行機械零件加工工藝設(shè)計的實際訓練,使學生通過工藝設(shè)計獲得綜合運用所學過的全部相關(guān)課程(如機械制造技術(shù)基礎(chǔ),互換性及技術(shù)測量,金屬學與熱處理學)進行零件工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本能力,能根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求,運用夾具設(shè)計的基本原理和方法,學會擬訂夾具設(shè)計方案,完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計,初步具備設(shè)計出高效、省力、經(jīng)濟合理并能保證加工質(zhì)量的專用夾具的能力,培養(yǎng)學生熟悉并運用有關(guān)手冊、標準、圖表等技術(shù)資料的能力,進一步培養(yǎng)學生識圖、制圖、運算和編寫技術(shù)文件等基本技能。
2、 要求:
掌握編制機械加工工藝規(guī)程的方法,能正確解決中等復雜程度零件在加工中的工藝問題。
根據(jù)已學的知識,提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力,通過設(shè)計夾具的訓練,根據(jù)被加工零件要求,設(shè)計出能保證加工技術(shù)要求,經(jīng)濟、高效的工藝裝備。
認真復習設(shè)計有關(guān)的知識,并查閱有關(guān)的資料,手冊讓學生會使用與機械加工工藝和工裝設(shè)計有關(guān)的手冊及圖紙資料。
二 設(shè)計任務(wù):
設(shè)計題目:設(shè)計齒輪架零件的機械加工工藝規(guī)程及專用夾具設(shè)計。
生產(chǎn)綱領(lǐng):一般為500-5000件(中批)
具體設(shè)計工作內(nèi)容:
1、 抄繪,分析零件的工作圖,圖幅為A3。繪圖時應(yīng)充分利用計算機的功能,準確、迅速地繪制圖形;
2、 編制機械加工工藝規(guī)程,填寫機械加工工藝及指定工序的工序卡,畫工序流程圖,圖幅為A1;
3、 設(shè)計、繪制夾具零件圖,圖幅為A3;
4、 設(shè)計、繪制指定工序的夾具裝配圖,圖幅為A2;
5、 撰寫設(shè)計說明書一份。
三 對零件工作圖的分析:
1、 抄繪零件圖
通過抄繪工作圖,了解零件的尺寸、結(jié)構(gòu)和精度、粗糙度、熱處理、設(shè)計基準等技術(shù)要求,結(jié)合分析零件所在部件的裝配圖,深入了解零件的功用和工作條件,找出主要加工表面和關(guān)鍵技術(shù)要求;
2、 齒輪架材料為QT60-2,生產(chǎn)類型為中批,毛坯用鑄造加工,初步即可形成外圓角。
齒輪架零件中對圓柱面的粗糙度,精度最高。對該圓柱面加工應(yīng)為粗車——半精車——精車。同時加工該圓柱左部-加工要求為的平面。需要銑的平面有一圓面和一平面。精度要求均為,都要求精銑,另有一鍵槽,加工要求為,只需粗銑(圖如工序簡圖)。鉆孔較多,工孔要與氣缸體配較要求,鉆孔均采用立式鉆床。另有一車床平面跳動要求和一垂直度要求 。如下圖:
四 選擇毛坯:
機械加工常用的毛坯有鑄件,鍛件,型材件,焊接件等。選用時應(yīng)考慮以下因素:
1, 零件的材料及其力學性能.
2, 零件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸.
3, 生產(chǎn)類型.
4, 車間的生產(chǎn)能力.
5, 充分注意應(yīng)用新工藝,新技術(shù),新材料.
零件材料已給定為QT60-2,工藝設(shè)計按照零件的已知條件如材料,批量,尺寸,形狀,精度及粗糙度要求等確定。QT60-2表示球墨鑄鐵抗拉強度60公斤力/㎜2,延伸率為△=2%,其硬度為HRC197-269,具有較高的強度、硬度和耐磨性,但塑性、韌性較差。熱加工采用淬火,以減小內(nèi)應(yīng)力,毛坯只鑄造出大致外形,反映凸臺、圓臺及一些外倒角,精度低,毛坯要留出加工余量(毛坯圖如零件毛坯圖)。
五 確定表面加工方案:
按照零件各表面的技術(shù)要求,查詢資料,選擇各表面的加工方案,確定各表面的粗、半精及精加工等方法,以及有關(guān)的熱處理方式。
1、 加工圓柱面:圓柱面精度要求為,精度要求非常高,所以所需工序為粗車→半精車→精車三道工序,以達到所需精度要求。考慮夾具在車削圓柱面時,順帶加工圓柱左面加工精度要求也較高的平面(此時采用臥式車床);
2、 銑平面:由于精度要求為,則也要求粗銑→半精銑→精銑 ;如下圖:
3、 銑圓面:根據(jù)精度對照表為精度要求的3.2~1.6,則該圓面也需經(jīng)過精銑,考慮到零件結(jié)構(gòu),采用立式銑床;如下圖:
4、鉆孔3個,鉆后刮平,采用立式鉆床;
5、鉆工螺孔M10鉆22攻18
鉆孔 15攻12
鉆孔 5
以上三種都用立式鉆床;
6、銑鍵槽。
六 選擇定位基準:
在最初的零件加工工序中,只能選用毛坯的表面進行定位,這種定位基準稱為粗基準。在以后各工序的加工中,可以采用已經(jīng)加工的表面進行定位,這種定位基準稱為精基準。由于粗,精基準用途不同,在選擇時所考慮的側(cè)重點也不同。
確定基準時除了考慮滿足有關(guān)的基準選擇原則外,還要考慮怎 實現(xiàn)所選擇的基準,要確定各工序的定位及夾緊方式,夾壓位置和夾緊力作用方向;
要考慮定位精度要求,當工序定位基準與工序基準不重合時,要進行工序尺寸換算,分析定位誤差。
1、 確定粗基準:
在粗銑上平面時,圓端面作為加工時的粗基準。
2、 確定精基準:
在加工圓柱面時,由于表面精度要求高,須進行精車,此時選擇左平面為精基準,進行平面定位,限制三個自由度,下圓柱面用V形塊定位,限制2個自由度。
七 擬定加工工藝路線:
工藝路線的擬訂是制定工藝規(guī)程的總體布局,包括:選擇定位基準,確定加工方法,劃分加工階段,決定工序的集中與分散,加工順序的安排,以及安排熱處理,檢驗及其他輔助工序(去毛刺,倒角等)。它不但影響加工的質(zhì)量和效率,而且影響到工人的勞動強度,設(shè)備的投資,車間面積,生產(chǎn)成本等。
因此,擬訂工藝路線是制訂工藝規(guī)程的關(guān)鍵性一步,必須在充分調(diào)查研究的基礎(chǔ)上,提出工藝方案,并加以分析比較,最終確定一個最經(jīng)濟合理的方案。
一般要擬定2-3種備選工藝路線進行比較,至少要對重要工序提出幾種方案進行分析比較,選定比較合理的路線。
具體做法和要求:
定位基準的使用,變換順序大致確定了各表面的加工順序,注意基面先行等原則;
劃分加工階段,不能一次完成一個表面的全部加工;
適當選擇熱處理工序和檢驗工序;
劃分加工工序、工步;
選擇工序集中或工序分散,說明選擇時遵循的原則;
各工序的節(jié)拍要基本平衡。
齒輪架加工工序如下:
粗銑平面
粗車圓柱面
半精銑,精銑平面
半精車,精車圓柱面
銑圓臺面
鉆3孔
鉆孔M10鉆22攻18
鉆孔M10鉆15攻12
銑鍵槽
鉆孔 。
八 確定加工余量:
在切削加工時,為了保證零件的加工質(zhì)量,從某加工表面上所必須切除的金屬層厚度,稱為加工余量。加工余量分為總余量和工序余量兩種。
在由毛坯加工成成品的過程中,毛坯尺寸與成品零件圖的設(shè)計尺寸之差,稱為總余量(毛坯余量),既某加工表面上切除的金屬層厚度。
完成一道工序時,從某一表面上所必須切除的金屬層厚度,稱謂該工序的工序余量,既上工序的工序的工序尺寸與本工序的工序尺寸之差。
確定工序尺寸、工序余量、公差及毛坯尺寸
1、 查閱資料,確定各種加工方法的經(jīng)濟加工精度,基本余量;
2、 對與其它尺寸無關(guān)聯(lián)的獨立工序尺寸,可以從零件圖的設(shè)計尺寸起,依次加上(對外尺寸)或減去(對內(nèi)尺寸)各工序余量得到工序尺寸,公差值按經(jīng)濟精度確定,公差帶帶位置按“入體原則”確定;
3、 對相互關(guān)聯(lián),存在基準換算的工序尺寸要解算工藝尺寸鏈,保證
各工序的加工余量既滿足,又最?。?
4、 最后確定各表面的總加工余量及毛坯尺寸,經(jīng)查表計算得加工余量如圖:
銑平面:
銑圓面:
九 選擇工藝裝備:
確定工序所用設(shè)備及工藝裝備
1、根據(jù)零件加工精度、表面質(zhì)量、零件的外形輪廓及夾具尺寸、零件的生產(chǎn)類型等因素選擇機床 ;
2、 優(yōu)先選用通用夾具,必要時要選用專用夾具;
3、 根據(jù)被測參數(shù)、生產(chǎn)綱領(lǐng)、零件精度等選擇量具及測量方法,量具要以規(guī)格和精度兩方面滿足測量要求,一般采用單項測量,當批量大時可以采用相對測量;
齒輪架零件加工中,銑削加工都是采用立式鉆床;
在車削圓柱面時,考慮定位及夾緊利于車削,采用臥式車床。
例如:鉆M8孔選擇立式鉆床
由于齒輪架是中批生產(chǎn),故應(yīng)選用外徑直接壓入鉆模的固定鉆套,而鉆模也應(yīng)選用固定鉆模,其直徑很小,鉆削力扭矩不大,可用人力擋住鉆模,介于以上原因,鉆模板也應(yīng)選擇固定鉆模板,其選擇原則是:
當鉆套直接裝在整體鉆模上致使夾具體內(nèi)部加工不方便時,應(yīng)采用單獨制造的安裝在夾具體上的固定鉆模板,為防止在使用過程中移動,除用螺釘聯(lián)接外,還要用定位銷以保持鉆套對定位元件的準確位置。
4、 夾具的選擇
夾具體使用鑄造的方法制成盒式結(jié)構(gòu),其夾緊機構(gòu)應(yīng)用單螺旋夾緊。
十.夾具設(shè)計的要求:
夾具設(shè)計時,應(yīng)滿足以下的主要幾點:
1) 夾具應(yīng)滿足零件加工工序的精度要求。特別對于精加工工序,應(yīng)適當提高夾具的精度,以保證工件的尺寸公差和形狀位置公差等。
2) 夾具應(yīng)達到加工生產(chǎn)率的要求。
3) 夾具的操作要方便,安全。
4) 能保證夾具一定的使用壽命和較低的夾具制造成本。
5) 要適當提高夾具元件的通用化合乎標準化程度。
6) 具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性,以便于夾具的制造,使用和維修。
十一.夾緊力的計算:
如上圖:Fz ×19-F×19≠G×3=0
=>F=3G/19+Fz
其中Fz 為鉆削力,F(xiàn)為夾緊力,G為工件的重量
十二 夾具零件的選擇:
經(jīng)查資料得以下零件的技術(shù)要求:
1、 固定鉆套 GB2262-80
材料:T10A
熱處理:20 滲碳深度0.8~1.2㎜ HRC58-64
2、 鉆套用襯套 GB2263-80
材料:T10A
熱處理:20 滲碳深度0.8-1.2㎜ HRC58-64
3、 活節(jié)螺栓 GB798-76
材料:35
螺栓 M10×70
4、 圓頭螺釘 GB65-76
材料:A3
螺釘 M8×50 螺釘M8×30 表面處理:氧化
5、 墊圈 GB97-76
材料:A3
墊圈 10 熱處理:HRC44-50
6、 彈簧墊圈 GB93-76
材料:65Mn
熱處理:HRC44-50
表面處理:氧化
7、 平壓板 GB2183-80
材料:45
熱處理:HRC35-40
壓板 20×200
8、 六角頭支承 GB2227-80
材料:45
熱處理:全部HRC40-50
M10×25
9、 六角頭螺栓 GB21-76
M10×25
10、 V形塊 GB2208-80
材料:20
熱處理:滲碳深0.8-1.2㎜ HRC58-64
N=42㎜ V形塊
11、 定位銷
材料:T8
熱處理:淬火、回火 HRC58-64
12、 六角頭螺母 GB51-76
材料:A3
螺母M10 表面氧化
熱處理:HRC30-35
13、 夾具體:外框 196×130×140
內(nèi)框 166×100×110
十三 選擇切削用量及切削力:
1、 切削用量的選擇:
選擇切削用量是要選擇切削用量三要素的最佳組合,在保持刀具合理耐用度的前提下,使ap 、f 、v 三者的乘積值最大,以獲得最高的生產(chǎn)率,故首先要選取盡可能大的背吃刀量,其次根據(jù)機床動力和剛性限制條件或已加工表面粗糙度的要求,選取盡可能大的進給量,最后利用切削用量手冊選取或者用公式計算確定切削速度。
2、 切削力的合力及分力
切削力的合力及分力
Fz ——主切削力或切向力
Fy ——切深抗力,或稱軸向力、吃刀力
Fx ——進給抗力,或稱軸向力、走刀力
Fr =
切削功率
P m=(Fz V+ Fxnw f/1000)×10-3 KW
≈ FzV ×10-3 KW
切削力的經(jīng)驗公式:
Fz=CFz·apxFz·fyFz·VnFz·KFz
Fy=CFy·apxFy·fyFy·VnFy·KFy
Fx=CFx·apxFx·fyFx·VnFx·KFx
CFx、CFy、CFz為決定于被加工材料和切削條件的系數(shù)
KFx、KFy、KFz為修正系數(shù)
xFz、yFz、nFz等為ap、f、V的指數(shù)。
十四 確定工時定額:
時間定額是在一定的技術(shù)、組織、條件下制定出來的完成單件產(chǎn)
品或某項工作所需的時間;時間定額是計算產(chǎn)品成本和企業(yè)經(jīng)濟核算
的依據(jù)之一,也是新建或擴建時決定設(shè)備和人員數(shù)量的重要依據(jù)。時
間定額必須正確確定,應(yīng)該具有平均先進水平,過高或過低的定額都
不利于促進生產(chǎn)。
單件時間定額的計算公式:
Td=Tj+Tf+Tfw1+Tfw2+Tx
基本時間Tj 和輔助時間Tf 之和為工序時間Tg
Tg=Tj+Tf
輔助時間可由定額表中查出。
工作地點技術(shù)服務(wù)時間Tfw1與工序時間百分比為1-7%;
工作地點組織服務(wù)時間Tfw2與工序時間百分比為1-1.7%;
休息及身體需要時間與工序時間的百分比約為2%。
綜上所述,單件時間定額的公式可寫成如下形式:
Td=Tj+Tf+(Tj+Tf)a/100+(Tj+Tf)B/100+(Tj+Tf)r2/100
=(Tj+Tf)(1+(a+b+r2)/100)
成批生產(chǎn)時加工一批零件的總時間為:
TP=TdP+Tz
單件總時間定額Th 則為:
Th= TP/P=Td+Tz/P
十五 .小結(jié):
通過這為期半個學期的畢業(yè)設(shè)計,我收獲良多?;叵脒@段時間的
作,簡直可以用一個字來形容,那就是“累”。
首先,我所設(shè)計的零件很復雜而且形狀也不規(guī)則,這使本來就
很大的工作量變得更大了,以致于我每天都要看書,查閱大量的資
料,毫不懈怠,希望能按時完成畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)。不過,任何事物都
具有兩面性,雖然我們工作很累很辛苦,但是我們從中學到了很多東
西,查漏補缺,也彌補了過去所學知識的缺陷和不足,更加完善了自
己,提高了自己。
由于畢業(yè)設(shè)計的涉及面廣,牽扯到的知識很多,在設(shè)計的過程中必
然要翻閱很多的資料和工具書,這就需要我們到圖書館去借閱資料,
再一次鍛煉了我們查閱資料和自覺學習的能力。更重要的是,在設(shè)計
的過程中綜合運用了以前所學的相關(guān)知識,這是一次很好的復習機
會。通過對知識的綜合運用,融會貫通,鞏固和加深了知識,也達到
了溫故知新的目的。
同時,這次設(shè)計也給了我一個實踐的機會。以前我們所學得知識都
來源于書本上的條條框框,學得是前人的經(jīng)驗,不是自己切身體會的
東西,枯燥無味?,F(xiàn)在運用到實踐中去,指導實踐,學以致用,覺得
很有意義,也使我對學習和探索新知識、新領(lǐng)域產(chǎn)生了濃厚的興趣。
總之,這次設(shè)計我收益匪淺,很好地得到一次鍛煉。作為我人生中
的一次重要經(jīng)歷,我會永遠銘記于心。最后提兩點小小的、不成熟的
建議:第一,希望老師能多給我們實踐鍛煉的機會;第二,由于工作
量大,希望老師能多給我們上機畫圖的機會。
十六 參考書目:
1、《機床夾具設(shè)計》
2、《機械制造工藝與夾具設(shè)計指導》
3、《機械制造工藝課程設(shè)計簡明手冊》
4、《機械制造工藝過程》
5、《機床夾具手冊》
6、《機床夾具結(jié)構(gòu)圖冊》
7、《金屬機械加工工藝人員手冊》
8、《制圖標準》
9、《機械零件設(shè)計手冊》