礦樣采集裝備中間泵體機械加工工藝及銑左端面夾具設(shè)計
礦樣采集裝備中間泵體機械加工工藝及銑左端面夾具設(shè)計,采集,裝備,中間,機械,加工,工藝,端面,夾具,設(shè)計
摘 要
隨著機電一體化、自動化、人工智能化的大大發(fā)展,機械加工的應(yīng)用也是千變?nèi)f化,工藝制造的技術(shù)也隨之改變,本次的課題就是針對指定的某零件對其進行工藝的設(shè)計,通過對基本的零件的工藝設(shè)計來熟悉某個零件從毛坯制造到最終完成所需要經(jīng)歷的過程,在此熟悉機械加工工藝制造學的基本知識,并也熟悉目前機械制造中常見的數(shù)控加工等應(yīng)用。
本次對零件進行零件圖上的分析,包括各表面的加工精度要求,確定好基本的零件的表面精度后,我們來分析具體該如何加工這些表面,然后確定好基本的加工尺寸還有毛坯的余量尺寸等。確保合理性,形成過程流程,形成過程卡和工序卡,以及處理每個工序的加工參數(shù)。然后選擇其中的兩個主要的工序作為本次的工裝夾具的設(shè)計任務(wù),從部件的位置,夾具的分析,確定夾具的基本方案,繪制夾具的裝配圖,夾具的零部件圖。進行切削力和夾緊力的計算等,最后完成設(shè)計說明書。
關(guān)鍵詞:工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。
ABSTRCT
With the great development of mechatronics, automation and artificial intelligence, the application of mechanical processing is also changing rapidly, and the technology of process manufacturing is also changing. This topic is to design the process for a specified part. Through the process design of basic parts, we can get familiar with the process design of a part from the blank.The process of manufacturing to the final completion needs to go through, in this familiar with the basic knowledge of mechanical processing technology manufacturing, and familiar with the current machinery manufacturing common CNC processing applications.
This time, the parts are analyzed on the part drawings, including the processing accuracy requirements of each surface, after determining the basic surface accuracy of the parts, we will analyze how to process these surfaces, and then determine the basic processing size and the spare size of the blank, and draw the part drawings and the blank drawings. Determine reasonable, After the process flow, the process card and process card are formulated, and the processing parameters of each process are calculated. Then two main processes are selected as the design task of the fixture. Starting from the positioning and clamping of the parts, the basic scheme of the fixture is determined, the assembly drawing of the fixture and the part drawing of the fixture are drawn, and the calculation of the cutting force and clamping force is carried out. Finally, the design instructions are completed.
Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error.
目 錄
摘 要 1
ABSTRCT 2
引 言 3
1 中間泵體零件分析 4
1.1 中間泵體零件分析 4
1.2 零件的工藝分析 5
1.3 零件的生產(chǎn)綱領(lǐng) 5
2 工藝過程設(shè)計 6
2.1 確定毛坯 6
2.2 機械加工余量的的確定 7
2.3 毛坯尺寸的確定 8
2.4 基準的選擇 9
2.5 制定工藝路線 9
2.6 確定切削用量及基本工時 10
3 鉆孔夾具設(shè)計 13
3.1 問題的提出 13
3.2 定位基準的選擇 13
3.3 定位方案的設(shè)計 13
3.4 夾緊方案的設(shè)計 13
3.5 切削力和夾緊力的計算 14
3.6 鉆模板的選擇 14
3.7 定位誤差分析 14
總 結(jié) 16
致 謝 17
參 考 文 獻 18
引 言
金屬切削加工有三大要素:機床、刀具、夾具。它有效地結(jié)合了加工工藝的必要特性,充分發(fā)揮機械效率,保證加工質(zhì)量,是加工過程的最佳任務(wù)。夾具在工藝的實現(xiàn)中經(jīng)常又占有重要的一節(jié)。作為世界工廠的我國,在機械加工領(lǐng)域占據(jù)著不可或缺的角色,我們大量購買德國等工業(yè)發(fā)達國家的先進機床設(shè)備,擁有了許多先進機床,然而這些機床的使用率并不令人樂觀,事實上我國現(xiàn)有的大量高檔機床設(shè)備的使用效率沒有能夠真正得到發(fā)揮。事實上人們長期形成的“重設(shè)備輕工藝”的觀念并沒有在根本上轉(zhuǎn)變,而且“設(shè)備先進工藝落后”還大大制約了我國在機械加工層次面的提升,進來影響我國成為“制造大國”市場中的競爭力。前提是提升工藝上的水平,才能進一步的增強加工能力與勞動中的生產(chǎn)率、減少生產(chǎn)的成本,這也是目前呈現(xiàn)在我們眼前的最重要也是最急迫的任務(wù)之一。之所以德國的機械加工上的水平一直都在世界之顛,正是因為他不僅擁有世界一流的機床制造企業(yè)和刀具制造企業(yè),同時也擁有一流的工裝夾具制造企業(yè)。在德國,從設(shè)備制造商那里就開始就非常重視工藝方案的解決、重視高效夾具的應(yīng)用。而很多著名機床廠的優(yōu)秀工程師們自我要求,第一步是成為一位較好的工藝型專家,緊接的才是機床上的設(shè)計方面和制造方面的工藝專家。機床廠根據(jù)各種不同的客戶所提出具體問題并與夾具廠和刀具廠進行詳細的討論,同時制定出一套性價比較高的工藝方案進行加工與生產(chǎn)。許多新奇的工裝夾具在這些工藝優(yōu)化的過程中應(yīng)運而生。
這次的設(shè)計方針主要是就小型的中間泵體上的常規(guī)性機械上加工過程工藝及所明確的工序應(yīng)該專用的夾具設(shè)計。在這設(shè)計中將運用氣動夾緊,以便進行操作,反應(yīng)迅速。
1 中間泵體零件分析
1.1 中間泵體零件分析
中間泵體在眾多部件中是重要的部件之一,這個部件的大小比其他的部件小,所以在構(gòu)造和形狀復(fù)雜的情況下,加工孔和底面的精度也比其他部件高。此外還有小頭孔端要求加工,對精度上的要求也很高。
圖1.1中間泵體
該零件屬中間泵體類零件,本零件是主要是由端面和孔等結(jié)構(gòu)組成。為鑄造毛坯,從零件圖上可以看出零件上各部分粗糙度要求都比較低,因為零件最高的粗糙度只是僅僅是Ra1.6,由此可知,設(shè)計中所需的精加工就可滿足設(shè)計。
1.2 零件的工藝分析
此次流程分析的目的是:元件結(jié)構(gòu)的外形與尺寸,表面粗糙度,材料與熱處理等技術(shù)所要求的合理性,加工與組裝方便;通過對中間泵體組件的工程分析,可以更深刻地理解對這個部件的要求。最后編制出零件的工藝文件。
中間泵體的工藝有兩組組加工面的分別為:
1:以右端面和外圓為基準面為其的所用的加工面,包括加工左端面和內(nèi)孔。
2:以內(nèi)孔和一端面為基準的加工面,這個主要是其他端面和孔的加工。
1.3 零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)
在這里我選擇“中間泵體”零件材料是HT200,在我查閱書籍了解下知道這種材料擁有高于其他零件的強度,韌性還有耐磨性,可以在制造一些復(fù)雜的零件上運用,在加上它的綜合力學性能較好的零件。
在企業(yè)計劃時間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量及年產(chǎn)計劃這說的是綱領(lǐng)。機器零部件生產(chǎn)綱領(lǐng)包括計劃期間內(nèi)的生產(chǎn)量,包含一定的備用品率和平均廢品率。查閱《機械制造工藝學》書籍后可以從中得出, 式中 —機器零件的生產(chǎn)綱領(lǐng);
—機器產(chǎn)品在計劃時間中的產(chǎn)量;
—每臺機器產(chǎn)品中該零件的數(shù)量;
—備品率;
—平均廢品率。
在小型變速器的年產(chǎn)量為15000件的大前提下,備品率:3%,廢品率:2%。故變速箱生產(chǎn)綱領(lǐng)為
=15000×1(1+3%+2%) =15750(件)
因此可認定生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn),采用金屬型鑄造毛坯。鑄造精度CT8,表6-90,P516;鑄造斜度3°,表6-79,P510;未注明圓角半徑R3。
2 工藝過程設(shè)計
2.1 確定毛坯
確定毛坯的制造樣式,包括選擇它們的類型和制造方法。
在經(jīng)過嚴密的思考下考慮一切可能性發(fā)生的,還要充分的利用可以利用的新技術(shù)和新材料。就現(xiàn)在而言,新工藝、新技術(shù)和新材料的毛坯制造業(yè)正在迅速發(fā)展。在應(yīng)用鑄造、鍛造、冷軋、冷擠壓、粉末冶金和工程塑料機械中,可以發(fā)揮最大的影響將機械中加工的數(shù)量大幅度的降低,有時不能被處理,其經(jīng)濟效果是非常的重要的。
該中間泵體零件的材料選用HT200。因為HT200的可鑄性好,所以可用鑄造的方法就有成批生產(chǎn),利用模鑄的方法進行經(jīng)生產(chǎn)鑄件毛坯,這樣在提高生產(chǎn)率時候也可以擁有增強精度與加工余量小等等各種優(yōu)點。
圖2.1 毛坯圖
2.2 機械加工余量的的確定
表2.1加工余量
序號
被加工表面及孔
機械加工余量
加工余量等級
1
粗銑Φ79的左端面
2.5mm
IT13級
2
粗銑Φ100的右端面
2.5mm
IT13級
3
粗車內(nèi)孔
5
IT13級
4
精銑Φ79的左端面
0.4mm
IT11級
5
精銑Φ100的右端面
0.4mm
IT11級
6
精車內(nèi)孔
0.8mm
IT11級
7
鉆8-M6的螺紋孔,攻絲(B向)
實心
IT13級
8
鉆6-M6的螺紋孔,攻絲
實心
IT13級
9
銑R11的兩端面
2.5mm
IT13級
10
鉆2-M10的螺紋孔,攻絲
實心
IT13級
11
磨Φ79的左端面
0.1mm
IT18級
12
磨Φ100的右端面
0.1mm
IT8級
13
磨內(nèi)孔
0.1mm
IT8級
2.3 毛坯尺寸的確定
表2.2 毛坯尺寸
序號
被加工表面及孔
機械加工余量
零件尺寸
毛坯的尺寸
1
粗銑Φ79的左端面
2.5mm
Φ79×64
Φ79×64+2.5
2
粗銑Φ100的右端面
2.5mm
Φ100×64
Φ100×64+2.5
3
粗車內(nèi)孔
5
Φ40
Φ35
4
精銑Φ79的左端面
0.4mm
Φ79×64
Φ79×64+0.4
5
精銑Φ100的右端面
0.4mm
Φ100×64
Φ100×64+0.4
6
精車內(nèi)孔
0.8mm
Φ40
Φ39.2
7
鉆8-M6的螺紋孔,攻絲(B向)
實心
8-M6
實心
8
鉆6-M6的螺紋孔,攻絲
實心
6-M6
實心
9
銑R11的兩端面
2.5mm
R11
R11+2.5
10
鉆2-M10的螺紋孔,攻絲
實心
2-M10
實心
11
磨Φ79的左端面
0.1mm
Φ79×64
Φ79×64+0.1
12
磨Φ100的右端面
0.1mm
Φ100×64
Φ100×64+0.1
13
磨內(nèi)孔
0.1mm
Φ40
Φ39.8
2.4 基準的選擇
粗基準的選擇
要盡量的選用平坦和光滑,大的表面積定為粗的基準,在確保正確的位置進行定位與夾緊。當然這有前提,在澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面等在這些位置要用粗的基準,就必需經(jīng)過進行初的加工,不然不能運用。
在粗的基準應(yīng)用中應(yīng)有這些不可以的地方,主要是表面粗糙數(shù)據(jù)中粗糙和不規(guī)則的,所以應(yīng)該避免粗糙的基準。難以確保表面間表面的正確性。
基面的選擇是工藝設(shè)計的重要部分之一,它是生產(chǎn)非常重要的部件。第一步,確定基準面選擇端面和側(cè)面定位
精基準的選擇
(1)“基準重合”的原則。
(2)“基準統(tǒng)一”的原則盡可能在大多數(shù)過程使用相同的精度指標集,以確保定位精度的表面。
(3)“自為基準”的原則。
(4)“互為基準”的原則,
(5)選擇的精度標準應(yīng)該能夠確保精確定位,夾緊可靠,裝置簡單,操作方便。
有很好的Φ68孔和定位基準和其他表面處理。主要考慮好參考標準的問題, 當設(shè)計基準與工序基準不重合的時候,在后期還要專門進行尺寸上的運算與換算等。
2.5 制定工藝路線
就我目前所給的零件中的形狀、尺寸和位置上的精度然后就是經(jīng)過技術(shù)得出下面的兩種方案:
2.3 工藝方案一
1
鑄造
鑄造
2
處理
時效處理
3
銑
粗銑Φ79的左端面
4
銑
粗銑Φ100的右端面
5
車
粗車內(nèi)孔
6
銑
精銑Φ79的左端面
7
銑
精銑Φ100的右端面
8
車
精車內(nèi)孔
9
鉆
鉆8-M6的螺紋孔,攻絲(B向)
10
鉆
鉆6-M6的螺紋孔,攻絲
11
銑
銑R11的兩端面
12
鉆
鉆2-M10的螺紋孔,攻絲
13
磨
磨Φ79的左端面
14
磨
磨Φ100的右端面
15
磨
磨內(nèi)孔
16
檢驗
檢驗
17
入庫
入庫
2.6 確定切削用量及基本工時
工序1:銑Φ79的左端面
1. 銑刀具的選擇
銑刀具要用端銑刀運用的是YG8 銑刀。
,,,。
2. 銑削用量的計算
1) 銑削深度的確定
因為機械加工中的余量不是很大,可以一次就完成對其的加工
2) 進給量的確定及切削速度的計算
根據(jù)所查可知功率為7.5kw,中等系統(tǒng)剛度。
由表得出 ,則
依據(jù)標準可選用=1000
當=1000r/min時
3) 切削工時的計算
切削工時:,,,
機動工時:
工序3:銑Φ100右端面
1. 刀具的確定
銑刀具用端銑刀中的YG8 銑刀。
,,,。
2. 銑削用量的計算
4) 銑削深度的確定
加工中的余量不是很大,可以一次性完成對其的加工
5) 進給量的確定及切削速度的計算
其功率為7.5kw,中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表得出 ,則
因此根據(jù)標準選?。?200
當=1200r/min時
選取
6) 切削工時的計算
切削工時:,,,則機動工時計算如下:
工序4:鉆6-M6的螺紋孔
選用高速鋼錐柄麻花鉆
由表2.7和表4.2-16查得
按機床選取
基本工時: min
攻螺紋M6mm:
選擇M6mm高速鋼機用絲錐
等于工件螺紋的螺距,即
按機床選取
基本工時:
3 鉆孔夾具設(shè)計
在增強勞動的生產(chǎn)率的大前提下保證加工質(zhì)量從而達到標準,也可以減少勞動強度的增加,這就需要設(shè)計出專用的鉆孔夾具。
根據(jù)指導(dǎo)老師的推薦,我選擇鉆6-M6螺紋孔的鉆床夾具。
3.1 問題的提出
本夾具主要用于鉆6-M6螺紋孔,精度要求不高,和其他面沒有任何為主度要求,為此,只考慮如何提高生產(chǎn)效率上,精度則不予考慮。
3.2 定位基準的選擇
基準是根據(jù)在生產(chǎn)對象中的幾何元素之間的幾何關(guān)系確定點、線和面。不同功能的標準被分成設(shè)計基準和工藝基準兩大類。
鉆6-M6螺紋孔,精度不高,因此我們采用已加工好的Φ68孔及端面定位,因為孔徑自身較小,切削力較小,采用不采用其他的輔助定位的意義就不重要了,只需要開口墊圈的壓緊力就可以從而在設(shè)計中得到滿足。
3.3 定位方案的設(shè)計
定位方式與定位元件之間的選擇包括定位元件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸及布置形式等等,主要取決于工件的加工要求、工件定位基準和外力的作用等等因素。
定位是68的圓孔,采用心軸作為定位元件。心軸端面限制三個自由度,分別是X方向,Y旋轉(zhuǎn),X旋轉(zhuǎn);心軸外圓限制兩個自由度,分別是Z方向,Y方向。定位擋銷限制一個自由度,為Z旋轉(zhuǎn)。
3.4 夾緊方案的設(shè)計
在加工中,定位和夾緊是非常密切相互聯(lián)系的兩個工作過程。在工件定位中,將使工件通過一定裝置將部件壓在定位元件上,從而在切削力、重力、離心力和慣性等作用下,防止位置變化和產(chǎn)生振動,實現(xiàn)加工精度和安全生產(chǎn)。
加工尺寸的工序基準為中心要素(軸中心平面等),排除時,基準重合為了減少定位誤差,所以我選用的是定心夾緊機構(gòu),心軸一般都是配合開口墊圈,螺母夾緊工件,我在此次設(shè)計中運用了單個螺旋夾緊結(jié)構(gòu)夾緊工件。
使用心軸定位,開口墊圈的壓緊力即可指定可靠的卡緊力。在這里我們采用的是快換鉆套,當導(dǎo)向鉆套出現(xiàn)磨損之后,我們就便可以松開螺釘快速地換下鉆套。這樣就可以保障導(dǎo)向的精度不會出現(xiàn)誤差,就大大的增加了生產(chǎn)效率的提升,適合用于大批量生產(chǎn)。
3.5 切削力和夾緊力的計算
查得:
鉆削力 式(3-1)
鉆削力矩 式(3-2)
式中:
代入公式(3-1)和(3-2)得
在這里無需再對夾緊進行計算因為夾緊力的方向同鉆削力所屬是一致的。在這里就只需要定位夾緊部件的銷釘強度、剛度適當即能滿足加工要求。
3.6 鉆模板的選擇
鉆床夾具又叫鉆模,用于主要的加工孔和螺紋。由鉆套、鉆模板、定位及夾緊裝置夾具體組成的。
蓋板鉆模板靠工件的內(nèi)孔在夾具體上,實現(xiàn)對蓋板鉆模板的定位。
3.7 定位誤差分析
試用調(diào)整法加工的一批工件,可以發(fā)現(xiàn)工件定位的過程中出現(xiàn)的問題,這些問題在工件中工序的標準偏離理想位置的現(xiàn)象,這種現(xiàn)象是很容易導(dǎo)致工序尺寸的加工出現(xiàn)誤差問題,這被稱為的定位誤差。其數(shù)值大小的工件中工序基準的工序尺寸使沿著大幅偏離發(fā)生。這也是定位基準和工序基準的不一致引起的誤差和定位副制造之間的不準確引起的位移誤差兩部分組成,數(shù)值的大小是工程尺寸的代數(shù)之和,即
當工序基準位置與多個定位基準相關(guān)聯(lián)時,這兩個誤差方向和工序尺寸方向可能不一致,定位誤差的計算相對復(fù)雜,這些需要就事論事的進行具體計算。在最不利的情況下找到位置的話,該工件內(nèi)的工序基準會出現(xiàn)兩個極端的位置,之后將工序基準上的最劇烈的變量按照工序尺寸方向計算的話,會出現(xiàn)位置誤差。
在使用夾具安裝部件時,應(yīng)減少位置誤差,在保證本工序加工要求的前提下,其他工藝系誤差比例更大,能夠更好地控制加工誤差。根據(jù)加工誤差的不等式,定位誤差不超過零部件公差的1/5-1/3。
定位心軸垂直放置:=0.019+0.007+0.002=0.028
總 結(jié)
寫到這個部分時候,意味著本次畢業(yè)設(shè)計即將進入尾聲。在這一個學期中,我認認真真的做畢業(yè)設(shè)計,發(fā)現(xiàn)了不足的地方,也收獲了很多干貨,同時也對這四年所學習的知識進行了一次全面的鞏固,大抵算得了一次小小的鍛煉。
在剛開始接觸畢業(yè)設(shè)計時,很多東西都不了解,心里是慌張的,尤其是當老師說讓我們自己選擇自己要做的零件圖時我的內(nèi)心更慌亂了不知所措了。花費了一周的時間選擇好自己要做的零件,但是看著零件感覺好復(fù)雜,心里總是害怕完不成完成任務(wù),感覺很難。經(jīng)過老師的指導(dǎo),漸漸的熟悉了設(shè)計思路。其實,只要我們按照老師的指導(dǎo),把畢業(yè)設(shè)計分解成一個又一個的子任務(wù),每周把每周的任務(wù)認認真真的按時做完。
在考慮問題的時候,不夠全面。在進行夾具的設(shè)計時,沒有考慮到后面的加工工藝性沒有給夾具體上放置鏜模支架、對刀塊支架處,設(shè)置凸臺,直接加工整個平面的話,精度低,成本高。比如,在設(shè)計偏心讓刀機構(gòu)的時候,沒有考慮軸向定位,使兩個偏心輪的位置固定。還有就是對以前所學習的知識,掌握的不夠牢靠。有時候蘇老師提出問題后,我卻無法回答,可以說是很慚愧了。這些不足之處的指出,會激勵我繼續(xù)向前,同時不斷補充完善這些不足之處。
必須承認的是,畢業(yè)設(shè)計真的很鍛煉人,它讓我提高了查閱資料和學習相關(guān)知識的能力,同時可以將以前的知識相互聯(lián)系起來,還讓我更多的考慮細節(jié)問題。哪怕是以前再怎么對專業(yè)知識的不了解,來回的查閱、交流、討論會讓你熟悉起來,大抵是“最熟悉的陌生人”吧。比如在我們的專業(yè)設(shè)置中,對于鑄造相關(guān)的知識講的很少,通過在圖書查閱相關(guān)書籍,豐富了我的知識和眼界。另外,還應(yīng)該擺正學習態(tài)度,不能只知道玩,這是對自己的不負責任。
致 謝
這次設(shè)計讓我收益匪淺,做這個設(shè)計過程中,我獲得的心得和體會,為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎(chǔ)。通過這次畢業(yè)設(shè)計,我學會了遇到問題,通過自己查閱資料,請教老師,請教同學快速解決問題的能力,讓我深深的明白了,天下并沒有難 的事情,只要敢于攀登和克服就沒有解決不了的問題。所謂天下事 會者不難,難者不會也。同時他也更深刻的讓我明白,系統(tǒng)的知識對解決問題的重要性,知識不系統(tǒng)看問題就容易一點帶面,以偏概全,以小蓋大,通過對這些知識系統(tǒng)的學習和掌握,讓我了解到做任何事情都要多查資料,多讀書,系統(tǒng)的掌握相關(guān)的知識,然后才能做出正確的判斷和選擇,這些心得和體會也必將以后帶到我今后的工作和人生當中,同時也讓我明白,做任何事情要有一定的理論去支撐,要讓理論和實踐很好的結(jié)合起來,不能坐而論道,紙上談兵,要把理論落地,充分的和實踐結(jié)合,然后通過實踐再很好的完善理論,同時也不能盲目的去干,要一定的理論和系統(tǒng)的知識作為依據(jù),然后才可以做出非常可靠可行的決定,才能觸類旁通,舉一反三。
總之通過我不懈的努力,和老師的辛勤知道,最終我完成了這次畢業(yè)設(shè)計,這次設(shè)計成績的取得,與指導(dǎo)老師的細心指導(dǎo)是分不開的。在這里,我非常感謝我的指導(dǎo)老師,每次我問他問題的時候,他都放下他的休息時間和手頭的工作,耐心地幫助我解決我遇到的技術(shù)上的一些難題,他的精益求精的工作態(tài)度,嚴謹?shù)闹螌W精神,作為老師的責任擔當,深深地感染和激勵著我,讓我終身難忘
從前期課題的選擇到最后項目的完成,他都始終給予我這個學生悉心的指導(dǎo)和講解。幾個月的時間,他不僅在這套畢業(yè)設(shè)計中遇到的問題給與很好的指導(dǎo),同時還在思想、給與我很好的方向,通過這個設(shè)計,我更加敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平,同時他治學嚴謹和科學研究的精神也是心中的標桿,他的舉動必將影響我今后的學習和生活。
在此 我再次感謝我的指導(dǎo)老師,感謝他對于我無私的幫助和指導(dǎo)。
參 考 文 獻
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