方刀架零件的加工工藝及鉆8×M16底孔的鉆床夾具設計【說明書+CAD】

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題目所給定的零件是車床上的方刀架，其主要作用就是通過裝在支架上的其它零件夾緊刀具，換刀時，在手柄轉動下，帶動方刀架回轉，以達到換刀的目的。 1.1.2零件的工藝分析 方刀架以下表面為基準加工加工其周圍一系列的孔，孔之間有一定的位置要求，現(xiàn)將加工部位分述如下： 1、以下表面和中心通孔為基準的表面 這組表面先加工下表面，此表面精度要求高，其表面粗糙度要求達到0.8，要求平面度0.05，相對于零件圖中A面的跳動為0.05。以此表面為基準加工Φ48H7、Φ48.2孔。 2、工件表面的孔 鉆攻8－M16孔，鉆孔Φ16H7，鉆通孔Φ10.2，鉆2－Φ10.2×26，攻M12×20,攻M12×30，擴孔Φ19.2，此系列孔加工時通過鉆模板來保證位置精度，其中Φ48H7孔必須在Φ16H7和Φ19.2孔中心連線上。Φ16H7孔垂直度要求相對于B面100：0.1，孔內壁表面粗糙度要求達到1.6。 1.2 毛坯的確定 1.2.1毛坯加工方法的確定 根據零件加工工藝性及零件尺寸精度，在選擇毛坯的加工方法時，要綜合分析零件的輪廓，尺寸精度，形狀，位置，加工表面技術要求，最終確定了采用模鍛來制造毛坯，精度等級2級。 1.2.2毛坯尺寸及加工總余量的確定 經查閱工藝手冊確定零件的毛坯尺寸，詳見表毛坯圖。 1.3 工藝規(guī)程設計 1．3．1 定位基準的選擇說明 基準選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；鶞蔬x擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得到提高，否則加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成大批零件報廢，使生產無法正常進行。 1 、粗基準的選擇 粗基準的選擇應滿足以下的要求： 保證加工其他面時有足夠的加工余量。 保證精加工時定位面有一定的精度。 為滿足上述要求，應選下表面作為粗基準。 2、 精基準的選擇 為了保證階精度，采用底面為精基準，符合基準重合原則和基準統(tǒng)一原則。 1．3．2不同工藝路線的分析比較 工藝方案1 工序1：備料 工序2：鍛造毛坯 工序3：熱處理（正火） 工序4：車端面 粗鏜孔至Φ47.7 精鏜孔至Φ48H7 精鏜孔Φ48.2 倒角3×45° 工序5：掉頭車另一端面，精鏜孔Φ60 車倒角1.5×45° 工序6：銑四側面 工序7：銑通槽 工序8：鉆通孔Φ15，擴孔至Φ15.85，鉸孔至Φ16H7 鉆8-Φ14底孔，攻螺紋8-M16 鉆通孔Φ10.2，鉆2－Φ10.2×26 攻螺紋2－M12×20，攻螺紋M12×30 擴底孔Φ19.2 工序9：鉆擴槽內斜孔至Φ9.8，鉸斜孔至Φ10H7 工序10：銑槽R9 工序11：銑槽R4 工序12：銑端面四周的倒棱 工序13：精銑通槽基面 工序14：磨下表面 工序15：磨四周面 工序16：終檢：上表面的跳動允差0.05 槽的基面平面度允差0.1 底面的平面度允差0.05 跳動允差0.05 工序17：倒銳角去毛刺 工序18：清洗 工序19：發(fā)蘭 工藝方案2 工序1：備料 工序2：鍛造毛坯 工序3：粗銑底面 工序4：精銑上面（從底面為基準壓緊） 工序5：粗銑四側面 工序6：銑通槽 工序7：半精磨上面（留量） 工序8：半精磨另五面 工序9：鏜孔擴孔Φ48H7 鏜孔Φ48.2 倒角3*45° 工序10：擴孔Φ60 倒角1.5×45° 工序11：銑槽R9 工序12：銑油溝R4 工序13：鉆攻2－M12×20 M12×30 鉆攻8－M16 工序14：鉆鉸Φ10斜孔 工序15：鉆通孔Φ15，擴孔至Φ15.85，鉸孔至Φ16H7 擴孔Φ19.2 工序16：去毛刺 工序17：磨六面 工序18：清洗 工序19：檢驗 工序20：發(fā)蘭 方案一基準易于選擇，加工性比較好。綜合對可得，工藝一優(yōu)于工藝二。最終選擇工藝路線一為本次設計的加工工序。 1.4選擇機床設備及工藝裝備 為了適應成批量生產的要求，通常選擇以通用機床為主，輔以少量專用機床的流水線，刀具量具圍繞相關機床而具體定奪。詳見工藝卡片。 （1）車端面及鏜內孔時，考慮到生產效率及裝夾方便，采用CA6140機床。車端面時，刀具采用YT15的端面車刀，刀桿尺寸16*25mm2,Kr=90°,r0=15°,a0=12°,re=0.05mm。鏜孔時采用90°硬質合金YT5鏜刀。倒角要求3*45°，采用成形車刀。夾具采用四爪夾盤和量具采用賽規(guī)及游標卡尺。 （2）銑工件四側面，采用X62W臥式銑床，刀具采用錐柄立銑刀，夾具采用專用夾具，量具采用游標卡尺. （3）鉆孔及攻螺紋（工序簡圖8），考慮到生產效率及裝夾方便采用設備為組合鉆床，進行多工位加工，夾具采用專用夾具，量具采用游標卡尺。 （4）磨工件下表面合磨四周面時的工序，選用加工設備為臥軸矩臺平面磨床，磨削刀具選用砂輪，夾具采用電磁夾緊，量具為游標卡尺。 （5）銑槽R9、銑油溝R4、銑端面四周的倒棱、銑通槽基面等工序時采用X52K立式銑床。夾具為專用夾具。銑槽R9時采用Φ18的圓柱銑刀，銑油溝R4時采用Φ8直柄立銑刀，倒棱時采用Φ4端面銑刀，銑通槽時采用周面圓柱銑刀。量具采用游標卡尺和樣板。 （6）鉆鉸槽內斜孔Φ10，機床采用型號為Z35的搖臂鉆床，夾具采用專用夾具，刀具為Φ9.8的直柄麻花鉆和Φ10的錐柄機用鉸刀，量具采用Φ10的塞規(guī)。 1.5確定機械加工余量，工序尺寸及其公差 根據《機械制造工藝手冊》， 分別確定機械加工余量，以及尺寸及其公差，如加工工序圖表所示：結合毛坯圖和零件圖可知各軸徑的總余量分布如下 1.孔φ48H7 此孔精度IT6, =1.6，參照手冊確定工序尺寸及余量為： 粗鏜：φ47.7mm 精鏜：φ 2Z＝0.3mm 2.孔φ16H7 =1.6 鉆孔：φ15mm 擴孔：φ15.85mm 2Z=0.15mm 鉸孔：φ16H7 2Z=0.15mm 3.孔φ19.2 =3.2 鉆孔：φ10.2mm 擴孔：φ19.2mm 2Z=9mm 4.銑通槽 =3.2 粗銑通槽 2Z＝3mm 精銑通槽 2Z=2mm 5.磨表面 =0.8 2Z＝1mm 1.6填寫工藝卡片和機械加工工序卡片 1.7確定切削用量及基本工時 車端面 粗鏜孔至Φ47.7 精鏜孔至Φ48H7 精鏜孔Φ48.2 倒角3*45° 本工序采用計算法 1. 加工條件 工件材料:45鋼正火,σb=0.35Gpa,模鍛 加工要求:車方刀架底面,粗鏜Φ48H7孔至47.7,精鏜孔至48H7, Ra1.6,精鏜孔Φ48.2,倒角3X45 機床CA6140車床 刀具:端面車刀:刀片材料YT15,刀桿尺寸16X25mm2, Kr=90°,r0=15°,a0=12°,re=0.05mm 硬質合金浮動鏜刀 2. 計算切削用量 1). 車端面 吃刀深度ap=5mm 走刀量f=0.6mm/r (表3-13) 計算切削速度(表3-18),耐用度t=45min （1.1） = =168m/min (2.8m/s) 確定機床主軸轉速 （1.2） = =5r/s (300r/min) 按機床選取nw=5.3r/s (320r/min) (表4-3) 所以實際切削速度v=5.3*3.14*186/1000=3.1m/s (186m/min) 切削工時 L=186/2 =30s (0.5min) 2). 粗鏜孔至Φ47.7 取刀桿直徑D=￠25mm,刀桿伸出量125mm 加工余量z=(47.7-38.8)/2=4.85 選90°硬質合金YT15鏜刀 F=0.21mm/r (表3-15) V= （1.3） ＝1.28m/s (表3－19及手冊第102頁“鏜孔切削用量”) ） =/ ＝8.55r/s (513r/min) 按機床選取nw=8.3r/s (500r/min) 所以實際切削速度V=π*47.7*8.3/1000=1.24m/s (74m/min) 切削工時：（表7－1） L=35 （1.4） = =21.2s (0.35min) 精鏜孔至Φ48H7 選用同一刀桿，f=0.2mm/r (表3－15) V=＝1.28m/s = ＝8.49r/s (510r/min) 按機床選取nw=8.3r/s (500r/min) 所以實際切削速度V=π*48*8.3/1000=1.25m/s (75m/min) 切削工時：（表7－1） L=35 = =22.2s (0.37min) 精鏜孔至Φ48.2 f=0.2mm/r (表3-15) V=1.28m/s = ＝8.45r/s (507r/min) 按機床選取nw=8.3r/s (500r/min) 所以實際切削速度V=π*48.2*8.3/1000=1.26m/s (75m/min) 切削工時：（表7－1） L=8 =2mm = =6.02s (0.1min) 倒角3*45° f=0.08mm/r (參照表3-17) V=0.41m/s (參照表3－21) = ＝2.7r/s (162r/min) 按機床選取nw=2.66r/s (160r/min) （表4－3） 切削工時：（表7－1）L=3mm =2mm = =23.5s (0.39min) 掉頭車另一端面，精鏜孔Φ60，車倒角1.5*45° 此端面與上一工序底面相同，即 f=0.6mm/r nw=320r/min tm=30s (0.5min) 精鏜孔Φ60 取刀桿直徑D=￠25mm,刀桿伸出量125mm 加工余量z=(47.7-38.8)/2=4.85 選90°硬質合金YT15鏜刀 F=0.21mm/r (表3-15) V= ＝1.28m/s (表3－19及手冊第102頁“鏜孔切削用量”) = ＝8.55r/s (513r/min) 按機床選取nw=8.3r/s (500r/min) 所以實際切削速度V=π*47.7*8.3/1000=1.24m/s (74m/min) 切削工時：（表7－1） L=35 =2mm =21.2s (0.35min) 倒角1.5*45° f=0.08mm/r (參照表3-17) V=0.41m/s (參照表3－21) = =2.17r/s (130r/min) 按機床選取nw=2.08r/s (125r/min) （表4－3） 切削工時：（表7－1） L=1.5mm =2mm =21s (0.35min) 銑四側面 af=0.1mm/z (表3――28) V=0.38m/s (22.8m/min)(表3－30) 采用高速鋼錐柄立銑刀，dw=50mm,齒數(shù)z=8 ＝2.42r/s (145r/min) 按機床選取nw=2.5r/s (150r/min) (表4－17) 所以實際切削速度V=π*dw*nw/1000=3.14*50*2.5/1000=0.39m/s 切削工時： L=133mm m =76.5s (1.28min) 銑通槽 af=0.2mm/z (表3――28) V=0.5m/s (30m/min) (表3－30) 采用高速鋼鏟齒錐柄立銑刀，dw=32mm,齒數(shù)z=5 ns=1000V/（π*dw）=1000*0.38/(π*50)＝4.97r/s (298r/min) 按機床選取nw=5r/s (300r/min) (表4－17) 所以實際切削速度V=π*dw*nw/1000=3.14*32*5/1000=0.5m/s 切削工時： L=132mm =29.9s (0.5min) 攻螺紋8－M16 鉆通孔Φ10.2 擴底孔Φ19.2 鉆孔Φ15擴孔Φ15.85鉸孔Φ16H7 此工序采用組合鉆床，所以取其一計算 鉆Φ15孔 f=0.28mm/r*＝0.28*0.9＝0.25mm/r (表3-15) V=0.25m/s = ＝5.3r/s (318r/min) 所以實際切削速度V=π*15*5.3/1000=0.24m/s 切削工時：（表7－1） 切入 =10mm=2mm l=85mm =66s (1.09min) 鉆擴槽內斜孔Φ16H7 鉆Φ9.8孔 f=0.21mm/r*＝0.21*0.5＝0.105mm/r (表3-15) V=0.25m/s = ＝8.1r/s (487r/min) 按機床選取nw=8.8r/s (530r/min) (表4－17) 所以實際切削速度V=π*9.8*8.8/1000=0.27m/s 切削工時：（表7－1） 切入 =5mm=2mm l=25mm =34.6s (0.57min) 鉸孔Φ10H7孔 f=0.5 (表3-46) V=0.238m/s (表3-49) ＝7.57r/s (454r/min) 按機床選取nw=7r/s (420r/min) 所以實際切削速度V=π*10*7/1000=0.21m/s 切削工時： 切入 =5mm=2mm l=25mm =9s (0.15min) 銑槽R9 af=0.15mm/z (表3――28) V=0.45m/s (27m/min) (表3－30) 采用高速鋼圓柱銑刀，dw=18mm,齒數(shù)z=6 = ＝7.9r/s (477r/min) 按機床選取nw=7.9r/s (457r/min) (表4－17) 所以實際切削速度V=π*dw*nw/1000=3.14*18*6/1000=0.44m/s 切削工時： L=45mm l1=18mm l2=5mm =9.5s (0.16min) 銑油溝R4 af=0.12mm/z (表3―28) V=0.35m/s (21m/min) (表3－30) 采用工具鋼立銑刀，dw=8mm,齒數(shù)z=3 = ＝13.9r/s (835r/min) 按機床選取nw=15r/s (900r/min) 所以實際切削速度V=π*dw*nw/1000=3.14*8*15/1000=0.38m/s 切削工時： L=85mm ＝20mm =5mm =20.3s (0.34min) 銑端面四周的倒棱 af=0.12mm/z (表3―28) V=0.30m/s (18m/min) (表3－30) 采用高速鋼端面銑刀，dw=4mm = ＝23r/s (1433r/min) 按機床選取nw=26.6r/s (1600r/min) 所以實際切削速度V=π*dw*nw/1000=3.14*4*26.6/1000=0.33m/s 切削工時： L=4*132＝528mm ＝3mm =0mm ) =55.5s (0.92min) 精銑通槽基面 af=0.1mm/z (表3―28) V=0.3m/s (21m/min) (表3－30) 采用圓柱立銑刀 ＝2.98r/s (179r/min) 按機床選取nw=3.16r/s (190r/min) 所以實際切削速度V=π*dw*nw/1000=3.14*32*3.16/1000=0.31m/s 切削工時： L=132mm ＝13.6mm =4mm =95s (1.5min) 2 機床夾具設計 2．1機床夾具概念 2．1．1機床夾具概念 在機床制造廠的生產過程中用來安裝工件使之固定在正確位置上,完成切削加工、檢驗、裝配、焊接等工作,所使用的工藝裝備稱為夾具。 2．1．2工件的安裝 在機床上加工工件時,為了保證工件被加工表面的尺寸,幾何形狀及相互位置精度方面的要求,事先必須將工件正確地安裝到機床加工位置上去．工件的安裝一般包括定位和夾緊兩個過程：即首先應使工件相對于機床及刀具占有一個正確的位置，這就是工件的定位，然后將工件緊固在這一既定位置上，使之不因受切削力、重力、離心力和慣性力作用發(fā)生位置改變，這就是工件的夾緊。工件的安裝一般有兩種方式：直接在機床工作臺或通用夾具上安裝；采用專用夾具安裝。本次安裝為第二種。 2．1．3機床夾具的功用 （1）保證產品加工精度，穩(wěn)定產品質量； （2）提高生產率，降低加工成本； （3）改善工人勞動條件； （4）擴大機床的工藝范圍。 2．1．4機床夾具的組成 機床夾具因被加工工件的加工表面不同或使用機床種類的不同而有各種不同的結構形式，但就機床夾具具體結構而言，大致可分為以下幾個部分：定位元件、夾緊裝置、導向對刀元件、連接元件、其它裝置和元件、夾具體。 2．2夾具設計的基本要求 （1）穩(wěn)定地保證工件的加工技術要求； （2）提高機械加工的勞動生產率，降低工件的成本； （3）結構簡單，便于制造和維修； （4）操作安全、方便。 2．3夾具設計方法和步驟 2．3．1研究原始資料，明確設計任務 本次是對CA6140機床的方刀架進行加工，根據任務說明書，采用組合鉆床加工，夾具是安裝在回轉工作臺上的。 2．3．2夾具結構方案的設計 機床夾具的確定是一次十分重要的設計程序，方案的設計優(yōu)劣往往直接決定夾具設計的可行性。所以，方案的確定需經充分的研究和討論來確定最佳方案。 定位方式主要由面接觸來完成，由長銷小平面加一定位板進行定位，由液壓系統(tǒng)進行壓緊，以保證工件的加工精度。 1. 加工精度的分析 2. 使用夾具夾工件進行機械加工時，在工藝系統(tǒng)中影響工件加工精度的因素很多，一般分為兩類：一類是夾具有關的影響因素即定位誤差，對刀誤差。夾具在機床上的裝配誤差和夾具的制造誤差。另一類還有工藝系統(tǒng)中其他影響加工精度的因素，稱為加工方法誤差。 （1） 定位誤差 由于一批工件逐個在夾具體上定位時，各個工件所占的位置不完全一致，形成誤差，這稱為定位誤差。由于加工中基準重合，而基準不重合誤差不重要，重要在圓跳動0.015mm，則定位誤差為0.015mm。 （2） 對刀誤差 采用鉆模進行鉆孔加工時，由于鉆套內孔徑誤差，使刀具軸線偏離規(guī)定的位置，其對加工尺寸影響為 X3= （2-1） X3——刀具在鉆套中傾斜引起的軸線偏移量 X2——鉆套的最大配合間隙 H——鉆套的中高度 S——排屑的空間 B——被加工的孔深度 由公式(2-1)得X3==0.02 mm （3） 加工方法的誤差 由于機床精度，刀具的精度，刀具與機床的位置精度，工藝系統(tǒng)的受力變形和熱變形等因素造成的加工誤差統(tǒng)稱為加工方法誤差，取 △ G==0.009 △==0.026<0.027 故該夾具加工方法可取。 2.確定定位方案，設計定位元件 方刀架中心孔φ48mm孔是通孔，定位時可利用此孔，加上底面，在工件側面配以定位板即可達刀對工件的完全定位。即可保證工件不能旋轉，不會上下竄動。 3.確定設計導向元件 為了迅速準確地確定刀具與夾具的相互位置，適應成批生產采用組合鉆床，設計專用的鉆模板。當?shù)毒哌M給時由鉆模板來找正位置。 4 .確定夾緊方式和設計夾緊機構 因為工件屬于大批量生產，宜采用專用夾緊裝置，通過穿過零件中心的拉桿，由卡環(huán)卡住工件，采用液壓傳動，拉緊工件。。 5 .確定夾具體 將定位、導向、夾緊機構連接在一體，并能正確的安裝在機床上。由于液壓缸中活塞桿為動力件，考慮刀工件的加工方向，將其置于夾具體下方，夾具體外圍由肋板支起，中心為空。 2．4夾具總圖的繪制 （1）夾具總圖應遵循機械制圖國家標準繪制，圖形大小的比例盡量去1：1，為求使繪制的夾具總圖具有良好的直觀性，如工件過大時選用1：2等縮小比例，過小時取2：1的比例。 （2）在總圖中應以最少數(shù)量視圖清楚地表示出夾具的工作原理和結構，表示各種元件或裝置之間的位置關系等。 （3）繪制總圖的順序：先用點劃線繪出工件的輪廓外形及定位基準，并用網狀線顯示出加工余量；把工件輪廓視為透明體，然后按著工件的形狀及位置依次畫出定位、導向、夾緊及其它元件或裝置的具體結構；最后繪制夾具體，形成一個完整的夾具。 （4）在夾具總圖上標注出零件編號，按規(guī)定要求填寫標題欄和明細表。 （5）確定并標注有關尺寸和夾具技術要求。 結 論 設計是我們每個大學生在通過大學學習后都會進行的一個必修課，在我們大學生的學習中，課程設計是我們大學生學習生活中的一個重要的、總結性的、理論和實踐相結合的教學環(huán)節(jié)，是綜合運用所學知識和技能的具體實踐過程。通過本次課程設計，我對所學的專業(yè)知識有了更深刻的理解和認識。我的課程設計內容源于生產實踐，使得畢業(yè)設計和實踐得到了充分的結合，有利于培養(yǎng)解決工程實際問題的能力。 在設計過程中，通過把自己幾年來所學到的專業(yè)知識和實踐相結合，并運用到設計中，我順利的完成了這次的課程設計的各個項目的任務。但在設計過程中，我對一些理論問題掌握的不夠充分，經過多次向指導老師請教才得以解決。在今后的學習和工作中，我會更多的吸取相關方面的知識，不斷提高自己的專業(yè)水品平的能力。 通過本次課程設計，我了解和掌握了機械、液壓等方面的諸多知識，鍛煉了自己的分析問題和解決問題的能力，并積累了一定的實踐經驗，為今后的工作打下了堅實的基礎。但由于時間緊、任務重，再加上本人的知識水平和能力有限，以及經驗不足，實際中難免存在一些缺點和錯誤，歡迎各位老師給予批評指正。 在設計過程中，我得到了老師的精心指導，以及其他老師和同學的大力幫助，感覺受益匪淺，在此我再一次的向他們表示我衷心的感謝！ 參考文獻 [1] 《金屬機械加工工藝人員手冊》修訂組修訂。《金屬機械加工工藝人員手冊》。上?？茖W技術出版社，1996 [2] 成大先主編?！稒C械設計手冊》1～5卷?；瘜W工業(yè)出版社2000 [3] 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