制動底座的機械加工工藝規(guī)程及銑寬24槽夾具設(shè)計

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設(shè)計說明書 題目：制動底座零件的工藝規(guī)程及銑寬24mm槽夾具設(shè)計 摘 要 本次設(shè)計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設(shè)計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。 制動底座加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計是包括零件加工的工藝設(shè)計、工序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準，設(shè)計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關(guān)鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設(shè)計，選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計中注意改進。 關(guān)鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。 ABSTRCT This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge. The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement. Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error 目錄 序 言 1 一 零件的分析 2 1.1零件的作用 2 1.2零件的工藝分析 2 二. 工藝規(guī)程設(shè)計 3 2.1確定毛坯的制造形式 3 2.2基面的選擇 3 2.3制定工藝路線 4 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 7 2.5 確定切削用量及基本工時 7 三 夾具設(shè)計 16 3.1問題的提出 16 3.2定位基準的選擇 16 3.3切削力和夾緊力的計算 16 3.4定位誤差分析 19 3.5夾具設(shè)計及操作的簡要說明 19 總 結(jié) 21 致 謝 23 參 考 文 獻 24 25 序 言 機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學技術(shù)水平的重要指標。 制動底座的加工工藝規(guī)程及其夾具設(shè)計是在學完了機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設(shè)計、機械工程材料等進行課程設(shè)計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設(shè)計出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。 本次設(shè)計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。 一 零件的分析 1.1零件的作用 制動底座的作用，待查 1.2零件的工藝分析 制動底座有2個加工面他們相互之間沒有任何位置度要求。 1：以下端面為基準的加工面，這組加工面主要是銑上端面，車Φ50孔，Φ130孔。 2：以Φ50孔為基準的加工面，這組加工面主要是鉆3-Φ9孔锪孔Φ15，鉆3-M6螺紋，銑寬24 mm槽，鉆2-Φ8.5孔，鉆2-M6孔。 二. 工藝規(guī)程設(shè)計 2.1確定毛坯的制造形式 ZG45剛的可鍛性好，因此可用鍛造的方法　因為是成批生產(chǎn)，采用模鍛的方法生產(chǎn)鍛件毛坯，既可以提高生產(chǎn)率，又可以提高精度而且加工余量小等優(yōu)點。 2.2基面的選擇 粗基準選擇應當滿足以下要求： （1）粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。 （2） 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。 （3） 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 （4） 應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。 （5） 粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。 基準的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，他對零件的生產(chǎn)是非常重要的。先選取下端面作為定位基準，。 精基準的選擇應滿足以下原則： （1）“基準重合”原則 應盡量選擇加工表面的設(shè)計基準為定位基準，避免基準不重合引起的誤差。 （2）“基準統(tǒng)一”原則 盡可能在多數(shù)工序中采用同一組精基準定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準變換產(chǎn)生的誤差，簡化夾具設(shè)計與制造。 （3）“自為基準”原則 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均勻，應選擇該加工表面本身為精基準，該表面與其他表面之間的位置精度由先行工序保證。 （4）“互為基準”原則 當兩個表面相互位置精度及自身尺寸、形狀精度都要求較高時，可采用“互為基準”方法，反復加工。 （5）所選的精基準 應能保證定位準確、夾緊可靠、夾具簡單、操作方便。 以已經(jīng)加工好的Φ50孔和一端面為定位精基準，加工其它表面及孔。主要考慮精基準重合的問題，當設(shè)計基準與工序基準不重合的時候，應該進行尺寸換算，這在以后還要進行專門的計算，在此不再重復。 2.3制定工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能型機床配以專用夾具，并盡量使工序集中在提高生產(chǎn)率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降下來。 制定以下兩種工藝方案： 方案一 1 鑄造 鑄造 2 時效處理 時效處理 3 銑 銑下端面 4 銑 銑上端面 5 車 車Φ50孔，Φ130孔 6 鉆 鉆3-Φ9孔锪孔Φ15 7 鉆 鉆3-M6螺紋 8 銑 銑寬24 mm槽 9 鉆 鉆2-Φ8.5孔 10 鉆 鉆2-M6孔 11 檢驗 檢驗 12 入庫 入庫 方案二 1 鑄造 鑄造 2 時效處理 時效處理 3 車 車Φ50孔，Φ130孔 4 鉆 鉆3-Φ9孔锪孔Φ15 5 銑 銑下端面 6 銑 銑上端面 7 鉆 鉆3-M6螺紋 8 銑 銑寬24 mm槽 9 鉆 鉆2-Φ8.5孔 10 鉆 鉆2-M6孔 11 檢驗 檢驗 12 入庫 入庫 工藝方案一和方案二的區(qū)別在于方案一先加工上下端面，然后車Φ50孔和Φ130孔，然后利用加工好的Φ50孔作為定位基準加工其他各個工序，工序安排緊湊合理，可以更好的保證加工精度要求和位置度要求。而方案二先加工孔，再加工端面，違背了先面后孔的基本原則，不能保證加工精度要求，綜合考慮我們選擇方案一。 具體的加工路線如下 1 鑄造 鑄造 2 時效處理 時效處理 3 銑 銑下端面 4 銑 銑上端面 5 車 車Φ50孔，Φ130孔 6 鉆 鉆3-Φ9孔锪孔Φ15 7 鉆 鉆3-M6螺紋 8 銑 銑寬24 mm槽 9 鉆 鉆2-Φ8.5孔 10 鉆 鉆2-M6孔 11 檢驗 檢驗 12 入庫 入庫 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 制動底座零件材料為ZG45 生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用鍛造毛坯。 1、 不加工表面毛坯尺寸 不加工表面毛坯按照零件圖給定尺寸為自由度公差，由鍛造可直接獲得。 2、 制動底座的端面 由于制動底座端面要與其他接觸面接觸，查相關(guān)資料知余量留2mm比較合適。 3、制動底座的孔 毛坯為空心，鍛造出孔?？椎木纫蠼橛贗T7—IT8之間，參照參數(shù)文獻，確定工藝尺寸余量為2mm 2.5 確定切削用量及基本工時 工序：銑下端面 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金端銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?50 當＝750r/min時 按機床標準選取 3） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序：銑上端面 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金套式面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?50 當＝750r/min時 按機床標準選取 3） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序：車Φ50孔，Φ130孔 1) 切削深度 單邊余量為Z=2mm 2) 進給量 根據(jù)《機械加工工藝手冊》取f=0.8mm/r 3) 計算切削速度　 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以 1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速　 ns== 753r/min 與753r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為750r/min?，F(xiàn)選取=750r/min。 所以實際切削速度== 5) 切削工時， t=i ;其中l(wèi)=25mm; =4mm; =0mm; t=i=x2=0.966(min) 工序：鉆3-Φ9孔锪孔Φ15 工步一：鉆Φ9mm孔 機床：Z525立式鉆床 刀具：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ9 1)進給量 取f=0.13mm/r 2)切削速度　　V=24~34m/min. 取V=30m/min 3)確定機床主軸轉(zhuǎn)速　　 ns== 1194r/min 與1194r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為1450r/min。現(xiàn)選取=1450r/min。 所以實際切削速度== 5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。 　 t=i ;其中l(wèi)=15mm; =4mm; =3mm; t= ==0.0152（min) 工步二：锪孔 Φ15mm 根據(jù)有關(guān)資料介紹，利用鉆頭進行擴鉆時，其進給量與切削速度與鉆同樣尺寸的實心孔時的進給量與切削速度之關(guān)系為 　　　 式中的、——加工實心孔進的切削用量. 現(xiàn)已知 =0.36mm/r (《切削手冊》)表2.7 =42.25m/min (《切削手冊》)表2.13 　　　　　　　　 1) 給量 取f=1.5×0.36=0.51mm/r 按機床選取0.5mm/r 2) 削速度　　v=0.4×42.25=16.9m/min. 3) 定機床主軸轉(zhuǎn)速　　 ns== 384.48r/min 與384.4r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為375r/min。現(xiàn)選取=375r/min。 所以實際切削速度 == 5) 削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。 t=i ;其中l(wèi)=4mm; =6mm; =0mm; t= ==0.053(min) 工序：鉆3-M6螺紋 選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6） 由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得 （《切削》表2.15） 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： 工序：銑寬24 mm槽 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金端銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 4） 決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成 5） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?50 當＝750r/min時 按機床標準選取 6） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 . 工序：鉆2-Φ8.5孔 機床：Z525立式鉆床 刀具：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ8.5 1)進給量 取f=0.13mm/r 2)切削速度　　V=24~34m/min. 取V=15m/min 3)確定機床主軸轉(zhuǎn)速　　 ns== 562r/min 與562r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為600r/min?，F(xiàn)選取=600r/min。 所以實際切削速度== 5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。 　 t=i ;其中l(wèi)=60mm; =4mm; =3mm; t= ==0.858min 三 夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。 由指導老師的分配第8道工序的銑寬24 mm槽的銑床夾具。 3.1問題的提出 本夾具主要用于銑寬24 mm槽，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 本道工序加工寬24 mm槽，精度不高，因此我們采用已加工好的Φ50孔和Φ9孔及端面定位，采用半軸和削邊銷定位，限制空間的六個自由度，同時采用開口壓板壓緊工件，壓板的壓緊力即可以滿足要求。 3.3切削力和夾緊力的計算 （1）刀具： 采用端銑刀 φ31mm z=24 機床： x51立式銑床 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù) K= 其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 （2）夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=12mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應力幅： 許用應力幅： 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠， 使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力 3.4定位誤差分析 本工序選用的工件以圓孔在半軸上定位，半軸為水平放置，由于定位副間存在徑向間隙，因此必將引起徑向基準位移誤差。在重力作用下定位副只存在單邊間隙，即工件始終以孔壁與半軸上母線接觸，故此時的徑向基準位移誤差僅存在Z軸方向，且向下，見下圖。 式中 ——定位副間的最小配合間隙（mm）； ——工件圓孔直徑公差（mm）； ——定位銷外圓直徑公差（mm）。 圖 半軸水平放置時定位分析圖 3.5夾具設(shè)計及操作的簡要說明 使用半軸和削邊銷定位，壓板的壓緊力即可指定可靠的卡緊力。同時我們采用直角對刀塊，保證導向的精度，這樣就大大的提高了生產(chǎn)效率，適合于大批量生產(chǎn)。 總 結(jié) 這次設(shè)計是大學學習中最重要的一門科目，它要求我們把大學里學到的所有知識系統(tǒng)的組織起來，進行理論聯(lián)系實際的總體考慮，需把金屬切削原理及刀具、機床概論、公差與配合、機械加工質(zhì)量、機床夾具設(shè)計、機械制造工藝學等專業(yè)知識有機的結(jié)合起來。同時也培養(yǎng)了自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既了解了基本概念、基本理論，又注意了生產(chǎn)實踐的需要，將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，來完成本次設(shè)計。 這次設(shè)計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),更是在學完大學所學的所有專業(yè)課及生產(chǎn)實習的一次理論與實踐相結(jié)合的綜合訓練。這次畢業(yè)設(shè)計使我以前所掌握的關(guān)于零件加工方面有了更加系統(tǒng)化和深入合理化的掌握。比如參數(shù)的確定、計算、材料的選取、加工方式的選取、刀具選擇、量具選擇等； 也培養(yǎng)了自己綜合運用設(shè)計與工藝等方面的知識； 以及自己獨立思考能力和創(chuàng)新能力得到更進一步的鍛煉與提高；再次體會到理論與實踐相結(jié)合時，理論與實踐也存在差異。 回顧起此次設(shè)計，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到完成定稿，從理論到實踐，在整整一學期的日子里，可以說學到了很多很多的的東西，同時鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正的實用，在生產(chǎn)過程中得到應用。在設(shè)計的過程中遇到了許多問題，當然也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過這次畢業(yè)設(shè)計，讓自己把以前所學過的知識重新復習了一遍。 這次設(shè)計雖然順利完成了，也解決了許多問題，也碰到了許多問題，老師的辛勤指導下，都迎刃而解。同時，在老師的身上我也學得到很多額外的知識，在此我表示深深的感謝！同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W和各位教研室指導老師再次表示忠心的感謝！ 致 謝 這次設(shè)計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設(shè)計。 這次設(shè)計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下她的休息時間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，她都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外，她的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 參 考 文 獻 1. 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業(yè)出版社出版，1994年 2.機械制造工藝設(shè)計簡明手冊，李益民主編，機械工業(yè)出版社出版，1994年 3.機床夾具設(shè)計，哈爾濱工業(yè)大學、上海工業(yè)大學主編，上海科學技術(shù)出版社出版，1983年 4.機床夾具設(shè)計手冊，東北重型機械學院、洛陽工學院、一汽制造廠職工大學編，上海科學技術(shù)出版社出版，1990年 5.金屬機械加工工藝人員手冊，上?？茖W技術(shù)出版社，1981年10月 6.機械制造工藝學，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年