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前言
加工工藝及夾具畢業(yè)設(shè)計(jì)是對所學(xué)專業(yè)知識(shí)的一次鞏固,是在進(jìn)行社會(huì)實(shí)踐之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。
機(jī)床夾具已成為機(jī)械加工中的重要裝備。機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)和使用是促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展的重要工藝措施之一。隨著我國機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展,機(jī)床夾具的改進(jìn)和創(chuàng)造已成為廣大機(jī)械工人和技術(shù)人員在技術(shù)革新中的一項(xiàng)重要任務(wù)。
1.1課題背景及發(fā)展趨勢
材料、結(jié)構(gòu)、工藝是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ),一方面,技術(shù)制約著設(shè)計(jì);另一方面,技術(shù)也推動(dòng)著設(shè)計(jì)。從設(shè)計(jì)美學(xué)的觀點(diǎn)看,技術(shù)不僅僅是物質(zhì)基礎(chǔ)還具有其本身的“功能”作用,只要善于應(yīng)用材料的特性,予以相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式和適當(dāng)?shù)募庸すに嚕湍軌騽?chuàng)造出實(shí)用,美觀,經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品,即在產(chǎn)品中發(fā)揮技術(shù)潛在的“功能”。
技術(shù)是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導(dǎo),新材料,新工藝的出現(xiàn),必然給產(chǎn)品帶來新的結(jié)構(gòu),新的形態(tài)和新的造型風(fēng)格。材料,加工工藝,結(jié)構(gòu),產(chǎn)品形象有機(jī)地聯(lián)系在一起的,某個(gè)環(huán)節(jié)的變革,便會(huì)引起整個(gè)機(jī)體的變化。
工業(yè)的迅速發(fā)展,對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求,使多品種,對中小批生產(chǎn)作為機(jī)械生產(chǎn)的主流,為了適應(yīng)機(jī)械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢,必然對
機(jī)床夾具提出更高的要求。
1.2 夾具的基本結(jié)構(gòu)及夾具設(shè)計(jì)的內(nèi)容
按在夾具中的作用,地位結(jié)構(gòu)特點(diǎn),組成夾具的元件可以劃分為以下幾類:
(1)定位元件及定位裝置;
(2)夾緊元件及定位裝置(或者稱夾緊機(jī)構(gòu));
(3)夾具體;
(4)對刀,引導(dǎo)元件及裝置(包括刀具導(dǎo)向元件,對刀裝置及靠模裝置等);
(5)動(dòng)力裝置;
(6)分度,對定裝置;
(7)其它的元件及裝置(包括夾具各部分相互連接用的以及夾具與機(jī)床相連接用的緊固螺釘,銷釘,鍵和各種手柄等);
每個(gè)夾具不一定所有的各類元件都具備,如手動(dòng)夾具就沒有動(dòng)力裝置,一般的車床夾具不一定有刀具導(dǎo)向元件及分度裝置。反之,按照加工等方面的要求,有些夾具上還需要設(shè)有其它裝置及機(jī)構(gòu),例如在有的自動(dòng)化夾具中必須有上下料裝置。
專用夾具的設(shè)計(jì)主要是對以下幾項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì):(1)定位裝置的設(shè)計(jì);(2)夾緊裝置的設(shè)計(jì);(3)對刀-引導(dǎo)裝置的設(shè)計(jì);(4)夾具體的設(shè)計(jì);(5)其他元件及裝置的設(shè)計(jì)。
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目錄
1 前言 1
1.1課題背景及發(fā)展趨勢 1
1.2 夾具的基本結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)內(nèi)容 1
2 汽缸加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3
2.1零件的分析 3
2.1.1零件的作用 3
2.1.2零件的工藝分析 3
2.2氣缸加工的主要問題和工藝過程設(shè)計(jì)所應(yīng)采取的相應(yīng)措施 4
2.2.1確定毛坯的制造形式 4
2.2.2基面的選擇 4
2.2.3確定工藝路線 4
2.2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 5
2.2.5確定切削用量 6
2.3小結(jié) 22
3 專用夾具設(shè)計(jì) 23
3.1加工上平面鏜孔夾具設(shè)計(jì) 23
3.1.1定位基準(zhǔn)的選擇 23
3.1.2切削力的計(jì)算與夾緊力分析 23
3.1.3夾緊元件及動(dòng)力裝置確定 24
3.1.4 鏜套、鏜模板及夾具體設(shè)計(jì) 25
3.1.5夾具精度分析 27
3.1.6夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 27
3.2粗、精銑汽缸上平面夾具夾具設(shè)計(jì) 28
3.2.1定位基準(zhǔn)的選擇 28
3.2.2定位元件的設(shè)計(jì) 28
3.2.3定位誤差分析 29
3.2.4銑削力與夾緊力計(jì)算 29
3.2.5夾具體槽形與對刀裝置設(shè)計(jì) 30
3.2.6夾緊裝置及夾具體設(shè)計(jì) 32
3.2.7夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 33
4 結(jié)束語 40
參考文獻(xiàn) 41
2 汽缸加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1零件的分析
2.1.1零件的作用
題目給出的零件是汽缸,氣缸設(shè)計(jì)主要包括氣道、燃燒室、配氣機(jī)構(gòu)、冷卻與潤滑系統(tǒng)等的設(shè)計(jì),它們對發(fā)動(dòng)機(jī)性能都有相當(dāng)大的影響。缸蓋氣道的形狀直接影響進(jìn)氣渦流的形式以及渦流強(qiáng)度的大小,氣道流通截面積以及其內(nèi)部的光潔度又決定了進(jìn)氣充量的多少。渦流形式以及強(qiáng)度的大小對燃燒效率有很大的影響。燃燒效率既決定了整機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性同時(shí)影響了整機(jī)排放性能。氣道設(shè)計(jì)是氣缸設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵。氣缸燃燒室的參數(shù)有壓縮比、面容比、擠氣面積、擠氣間隙等。擠氣面積、擠氣間隙是擠流生成的決定因素,且擠氣面積越大、間隙越小生成的擠流越強(qiáng)。提高壓縮比ε是提高升功率的有效措施之一,但壓縮比的提高受到爆震燃燒的限制。減小面容比是降低排放的有力措施?;鸹ㄈ谌紵抑形恢脤Πl(fā)動(dòng)機(jī)爆震燃燒有很大的關(guān)系,合適的火花塞位置可以減小火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x時(shí)間,從而提高了抗爆性。燃燒室的所有結(jié)構(gòu)參數(shù)都從不同程度上影響了整機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性等。燃燒室與氣道的匹配是氣缸蓋設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)。配氣機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)影響了充氣系數(shù)、運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲等。配氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)保證各缸換氣良好,充氣系數(shù)高并且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),即振動(dòng)、噪聲小。采用多氣門機(jī)構(gòu)可以明顯增加進(jìn)氣喉口斷面提高充氣系數(shù)但由于氣門之間的“鼻梁”厚度的限制,使在一定缸徑下,氣門數(shù)有一最佳值來保證在這一缸徑下的最大進(jìn)氣量。目前,在使用的有兩氣門、三氣門,兩進(jìn)氣、一排氣、四氣門兩進(jìn)、兩排、五氣門三進(jìn)、兩排發(fā)動(dòng)機(jī)。
汽缸是整機(jī)熱負(fù)荷高的結(jié)構(gòu)件之一,對缸蓋進(jìn)行合理有效的冷卻可以保證發(fā)動(dòng)機(jī)在正常溫度范圍內(nèi)工作,提高整機(jī)壽命,增加整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性。在設(shè)計(jì)缸蓋水腔時(shí)要確保冷卻水流順暢,不能有水流死區(qū)或使冷卻水在水腔內(nèi)形成旋渦。氣缸蓋潤滑系統(tǒng)是把具有一定壓力和合適溫度的清潔潤滑油循環(huán)不斷地輸送到凸輪軸軸承、挺桿運(yùn)動(dòng)摩擦面,使其間形成一層油膜,以減少摩擦損失和零件的磨損,并把零件摩擦所產(chǎn)生的熱量帶走,冷卻摩擦表面,將摩擦表面上的磨屑和雜質(zhì)清洗干凈,保證零件正常工作。采用液壓挺桿結(jié)構(gòu),必須保證對液壓挺桿潤滑油的充分補(bǔ)充。對于回油腔的設(shè)計(jì)一定要確保在沒有機(jī)油壓力的自由狀態(tài)下,機(jī)油依靠重力作用可以在任何工況下順暢地流回機(jī)油盤從而確保機(jī)油可以不聚集在缸蓋上而導(dǎo)致機(jī)油通過強(qiáng)制通風(fēng)管而進(jìn)入進(jìn)氣管導(dǎo)致燒機(jī)油現(xiàn)象的發(fā)生。
2.1.2零件的工藝分析
零件的材料為HT200,灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單,鑄造性能優(yōu)良,減震性能良好。傳動(dòng)箱體需要加工表面以及加工表面的位置要求。現(xiàn)分析如下:
(1)主要加工面:
1)銑上下平面保證尺寸210mm,平行度誤差為0.04
2)銑側(cè)面工藝平臺(tái)保證尺寸76,
3)鏜2--φ100孔至所要求尺寸,并保證各位誤差要求
4)鉆側(cè)面2—G3/8螺紋孔
5)鉆2—G1/8螺紋孔
6)鉆16--φ13孔平面各孔
7)鉆孔φ11
(2)主要基準(zhǔn)面:
1)以下平面為基準(zhǔn)的加工表面
這一組加工表面包括:汽缸上表面各孔、汽缸上表面
2)以下平面為基準(zhǔn)的加工表面
這一組加工表面包括:主要是下平面各孔及螺紋孔
2.2汽缸加工的主要問題和工藝過程設(shè)計(jì)所應(yīng)采取的相應(yīng)措施
2.2.1確定毛坯的制造形式
零件的材料HT200。由于年產(chǎn)量為4000件,達(dá)到大批生產(chǎn)的水平,而且零件的輪廓尺寸較大,鑄造表面質(zhì)量的要求高,故可采用鑄造質(zhì)量穩(wěn)定的,適合大批生產(chǎn)的金屬模鑄造。便于鑄造和加工工藝過程,而且還可以提高生產(chǎn)率。
2.2.2基面的選擇
(1)粗基準(zhǔn)的選擇 對于本零件而言,按照互為基準(zhǔn)的選擇原則,選擇本零件的下表面作為加工的粗基準(zhǔn),可用裝夾對肩臺(tái)進(jìn)行加緊,利用底面定位塊支承和底面作為主要定位基準(zhǔn),以限制z、z、y、y、五個(gè)自由度。再以一面定位消除x、向自由度,達(dá)到定位,目的。
(2)精基準(zhǔn)的選擇 主要考慮到基準(zhǔn)重合的問題,和便于裝夾,采用已加工結(jié)束的上、下平面作為精基準(zhǔn)。
2.2.3確定工藝路線
工序1
粗精銑上平面
工序2
粗精銑下平面
工序3
粗精銑工藝平臺(tái)
工序4
鉆上平面φ13孔
工序5
鉆下平面φ13孔
工序6
鉆上平面2-G1/8螺紋底孔
工序7
鉆下平面2-G3/8螺紋底孔
工序8
鉆φ11孔
工序9
粗精鏜2-φ100孔
工序10
鉗工,攻絲各螺紋孔
工序11
綜合檢驗(yàn)
工序12
防銹入庫
工藝路線的分析:
采用互為基準(zhǔn)的原則,先加工上、下兩平面,然后以下、下平面為精基準(zhǔn)再加工兩平面上的各孔,這樣便保證了,上、下兩平面的平行度要求同時(shí)為加兩平面上各孔保證了垂直度要求。符合先加工面再鉆孔的原則。
從提高效率和保證精度這兩個(gè)前提下,發(fā)現(xiàn)該方案比較合理。所以我決定以該方案進(jìn)行生產(chǎn)。具體的工藝過程見工藝卡片所示。
2.2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
汽缸的材料是HT200,生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。由于毛坯用采用金屬模鑄造, 毛坯尺寸的確定如下:
由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差,因此所規(guī)定的加工余量其實(shí)只是名義上的加工余量,實(shí)際上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。
由于本設(shè)計(jì)規(guī)定零件為大批量生產(chǎn),應(yīng)該采用調(diào)整法加工,因此計(jì)算最大與最小余量時(shí)應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確定。
1)加工汽缸的上下平面,根據(jù)參考文獻(xiàn)[8]表4-35和表4-37考慮3mm,粗加工2mm到金屬模鑄造的質(zhì)量和表面的粗糙度要求,精加工1mm,
2)加工工藝平臺(tái)時(shí),用銑削的方法加工側(cè)面。由于工藝平臺(tái)的加工表面有粗糙度的要求,而銑削的精度可以滿足,故采取分二次的銑削的方式,粗銑削的深度是2mm,精銑削的深度是1mm
3)鏜2-φ100孔時(shí),由于粗糙度要求,因此考慮加工余量2.5mm??梢淮未旨庸?mm,一次精加工0.5就可達(dá)到要求。
6)加工2-G1/8底孔,根據(jù)參考文獻(xiàn)[8]表4-23考慮加工余量1.2mm。可一次鉆削加工余量1.1mm,一次攻螺紋0.1就可達(dá)到要求。
7)加工2-G3/8底孔時(shí),根據(jù)參考文獻(xiàn)[8]表4-23考慮加工余量1.2mm??梢淮毋@削加工余量1.1mm,一次攻螺紋0.1mm就可達(dá)到要求。
8)加工上,下平面臺(tái)各小孔,粗加工2mm到金屬模鑄造的質(zhì)量和表面粗糙度要求,精加工1mm,可達(dá)到要求。
2.2.5確定切削用量
工序1:粗、精銑汽缸下平面
(1)粗銑下平面
加工條件:
工件材料: HT200,鑄造。
機(jī)床:X52K立式銑床。
查參考文獻(xiàn)[7]表30—34
刀具:硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀(面銑刀),材料:, ,齒數(shù),此為粗齒銑刀。
因其單邊余量:Z=2mm
所以銑削深度:
每齒進(jìn)給量:根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-75,取銑削速度:參照參考文獻(xiàn)[7]表30—34,取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速: 式(2.1)
式中 V—銑削速度;
d—刀具直徑。
由式2.1機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1-74
實(shí)際銑削速度:
進(jìn)給量:
工作臺(tái)每分進(jìn)給量:
:根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表2.4-81,
(2)精銑下平面
加工條件:
工件材料: HT200,鑄造。
機(jī)床: X52K立式銑床。
參考文獻(xiàn)[7]表30—31
刀具:高速鋼三面刃圓盤銑刀(面銑刀):, ,齒數(shù)12,此為細(xì)齒銑刀。
精銑該平面的單邊余量:Z=1mm
銑削深度:
每齒進(jìn)給量:根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表30—31,取
銑削速度:參照參考文獻(xiàn)[7]表30—31,取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速,由式(2.1)有:
按照參考文獻(xiàn)[7]表3.1-31
實(shí)際銑削速度:
進(jìn)給量,由式(1.3)有:
工作臺(tái)每分進(jìn)給量:
粗銑的切削工時(shí)
被切削層長度:由毛坯尺寸可知,
刀具切入長度:
刀具切出長度:取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間:
根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時(shí)間
精銑的切削工時(shí)
被切削層長度:由毛坯尺寸可知
刀具切入長度:精銑時(shí)
刀具切出長度:取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間:
根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時(shí)間
銑下平面的總工時(shí)為:t=+++=1.13+1.04+1.04 +1.09=2.58min
工序:加工上平面,各切削用量與加工上平面相近,因此省略不算,參照工序1執(zhí)行。
工序:粗精銑側(cè)面工藝平臺(tái):
(1)粗銑寬度為工藝平臺(tái)
加工條件:
工件材料: HT200,鑄造。
機(jī)床:X52K立式銑床。
查參考文獻(xiàn)[7]表30—34
刀具:硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀(面銑刀),材料:, ,齒數(shù),此為粗齒銑刀。
因其單邊余量:Z=2mm
所以銑削深度:
每齒進(jìn)給量:根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-75,取銑削速度:參照參考文獻(xiàn)[7]表30—34,取。
由式2.1得機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1-74
實(shí)際銑削速度:
進(jìn)給量:
工作臺(tái)每分進(jìn)給量:
:根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表2.4-81,
被切削層長度:由毛坯尺寸可知,
刀具切入長度:
式(2.2)
刀具切出長度:取
走刀次數(shù)為1
(2)精銑工藝平臺(tái)
加工條件:
工件材料: HT200,鑄造。
機(jī)床: X52K立式銑床。
由參考文獻(xiàn)[7]表30—31
刀具:高速鋼三面刃圓盤銑刀(面銑刀):, ,齒數(shù)12,此為細(xì)齒銑刀。
精銑該平面的單邊余量:Z=1mm
銑削深度:
每齒進(jìn)給量:根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表30—31,取
銑削速度:參照參考文獻(xiàn)[7]表30—31,取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速,由式(2.1)有:
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1-31
實(shí)際銑削速度:
進(jìn)給量,由式(2.3)有:
工作臺(tái)每分進(jìn)給量:
被切削層長度:由毛坯尺寸可知
刀具切入長度:精銑時(shí)
刀具切出長度:取
走刀次數(shù)為1
根據(jù)參考文獻(xiàn)[9:=249/(37.5×3)=2.21min。
根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時(shí)間
精銑工藝平臺(tái):
根據(jù)參考文獻(xiàn)[9]切削工時(shí):=249/(37.5×3)=2.21min
根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時(shí)間
粗精銑工藝平臺(tái)總工時(shí):
t=+++=2.21+2.21+0.41+0.41=5.24min
工序:粗鏜2-Φ100H12的孔
機(jī)床:臥式鏜床
刀具:硬質(zhì)合金鏜刀,鏜刀材料:
切削深度:,毛坯孔徑。
進(jìn)給量:根據(jù)參考文獻(xiàn)表2.4-66,刀桿伸出長度取,切削深度為=2.0mm。因此確定進(jìn)給量。
切削速度:參照參考文獻(xiàn)[3]表2.4-9取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:
,
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1-41取
實(shí)際切削速度:
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量:
被切削層長度:
刀具切入長度:
刀具切出長度: 取
行程次數(shù):
機(jī)動(dòng)時(shí)間:
查參考文獻(xiàn)[1],表2.5-37工步輔助時(shí)間為:2.61min
精鏜2--Φ100H12
機(jī)床:臥式鏜床
刀具:硬質(zhì)合金鏜刀,鏜刀材料:
切削深度:
進(jìn)給量:根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-66,刀桿伸出長度取,切削深度為=。因此確定進(jìn)給量
切削速度:參照參考文獻(xiàn)[3]表2.4-9,取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:
,取
實(shí)際切削速度,:
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量:
被切削層長度:
刀具切入長度:
刀具切出長度: 取
行程次數(shù):
機(jī)動(dòng)時(shí)間:
所以該工序總機(jī)動(dòng)工時(shí)
查參考文獻(xiàn)[1],表2.5-37工步輔助時(shí)間為:1.86min
工序:鉆孔2-G1/8
工件材料為HT200鐵,孔的直徑為3mm。加工機(jī)床為Z535立式鉆床,加工工序?yàn)殂@孔至Φ3,選用Φ3的麻花鉆頭。攻G1/8螺紋,選用G1/8細(xì)柄機(jī)用絲錐攻螺紋。
進(jìn)給量:根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.4-39,取
切削速度:參照參考文獻(xiàn)[5]表2.4-41,取
由式(2.1)機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:
,取
實(shí)際切削速度:
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
攻G1/8的螺紋
機(jī)床:Z535立式鉆床
刀具:細(xì)柄機(jī)用絲錐(G1/8)
進(jìn)給量:由于其螺距,因此進(jìn)給量
切削速度:參照參考文獻(xiàn)[5]表2.4-105,取
由式(2.1)機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:
,取
絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速:取
實(shí)際切削速度:
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(jī)動(dòng)時(shí)間:
根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時(shí)間
攻G1/8螺紋
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(jī)動(dòng)時(shí)間:
根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時(shí)間
總工時(shí)為:t=2++=3.75min
工序:加工2-G3/8底孔
工件材料為HT200鐵,孔的直徑為8mm。加工機(jī)床為Z535立式鉆床,加工工序?yàn)殂@孔至Φ9,選用Φ9的麻花鉆頭。攻G3/8螺紋,選用G3/8細(xì)柄機(jī)用絲錐攻螺紋。
進(jìn)給量:根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.4-39,取
切削速度:參照參考文獻(xiàn)[5]表2.4-41,取
由式(2.1)機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:
,取
實(shí)際切削速度:
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
攻G3/8的螺紋
機(jī)床:Z535立式鉆床
刀具:細(xì)柄機(jī)用絲錐(G3/8)
進(jìn)給量:由于其螺距,因此進(jìn)給量
切削速度:參照參考文獻(xiàn)[5]表2.4-105,取
由式(2.1)機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:
,取
絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速:取
實(shí)際切削速度:
攻G3/8螺紋的工時(shí)
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(jī)動(dòng)時(shí)間:
根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時(shí)間
工序:φ11
工件材料為HT200鐵,孔的直徑為8mm,表面粗糙度。加工機(jī)床為Z535立式鉆床,加工工序?yàn)轱零@,加工刀具為:锪鉆孔——Φ8mm小直徑鉆。
1)確定切削用量
確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-10可查出,由于孔深度比,,故。查Z535立式鉆床說明書,取。
根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-8,鉆頭強(qiáng)度所允許是進(jìn)給量。由于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力(由機(jī)床說明書查出),根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-9,允許的進(jìn)給量。
由于所選進(jìn)給量遠(yuǎn)小于及,故所選可用。
確定切削速度、軸向力F、轉(zhuǎn)矩T及切削功率 根據(jù)表28-15,由插入法得:
,
,
由于實(shí)際加工條件與上表所給條件不完全相同,故應(yīng)對所的結(jié)論進(jìn)行修正。
由參考文獻(xiàn)[7]表28-3,,,故
查Z535機(jī)床說明書,取。實(shí)際切削速度為
由參考文獻(xiàn)[7]表28-5,,故
校驗(yàn)機(jī)床功率 切削功率為
機(jī)床有效功率
故選擇的鉆削用量可用。即
,,,
相應(yīng)地
,,
工序:校驗(yàn)
(5)锪鉆Φ19階梯孔
加工條件:
工件材料:HT200,金屬模鑄造,
機(jī)床:Z535立式鉆床
刀具:高速鋼鉆頭Φ19端面锪鉆
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(jī)動(dòng)時(shí)間:
根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時(shí)間
锪鉆Φ19階梯的工時(shí)
锪鉆孔進(jìn)給量,機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速,
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(jī)動(dòng)時(shí)間:
由參考文獻(xiàn)[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時(shí)間
t=+
t=0.27+1.77=2.04min
該工序的總工時(shí)為: 2.04+0.07+0.05+1.77+1.77=5.7min
所以該方案滿足生產(chǎn)要求。
2.3小結(jié)
機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件機(jī)械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件。對加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì),可以了解了加工工藝對生產(chǎn)、工藝水平有著極其重要的影響。生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機(jī)械加工工藝來體現(xiàn)。
專用夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量,降低勞動(dòng)強(qiáng)度。在加工杠桿零件時(shí),需要設(shè)計(jì)專用夾具。
根據(jù)任務(wù)要求中的設(shè)計(jì)內(nèi)容,需要設(shè)計(jì)加工銑上平面夾具、汽缸鏜上頂面鏜孔夾具及汽缸銑平面夾具各一套。其中上頂面鏜孔的夾具將用于臥式鏜床,刀具分別鏜刀。用X62W銑床,硬質(zhì)合金端銑刀YG8對銑上平面進(jìn)行加工。
3.1加工2-φ100孔的鏜孔夾具設(shè)計(jì)
本夾具主要用來鏜夾具,此孔也是后面作為工藝孔使用,這個(gè)工藝孔有尺寸精度要求為+0.03,表面粗糙度要求,表面粗糙度為,與頂面垂直。并用于以后各面各孔加工中的定位。其加工質(zhì)量直接影響以后各工序的加工精度。本到工序?yàn)楦軛U加工的第一道工序,加工到本道工序時(shí)只完成了汽缸上表面的粗、精銑。因此再本道工序加工時(shí)主要應(yīng)考慮如何保證其尺寸精度要求和表面粗糙度
要求,以及如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
3.1.1定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知,有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應(yīng)與頂面垂直。為了保證所鉆的孔與頂面垂直并保證工藝孔能在后續(xù)的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均勻。根據(jù)基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。在選擇工藝孔的加工定位基準(zhǔn)時(shí),應(yīng)盡量選擇上一道工序即粗、精銑缸體的下表面工序的定位基準(zhǔn),以及設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為其定位基準(zhǔn)。因此加工工藝孔的定位基準(zhǔn)應(yīng)選擇選用下平作為定位基準(zhǔn),為了提高加工效率,根據(jù)工序要求先采用標(biāo)準(zhǔn)硬質(zhì)合金鏜刀刀具對工藝孔進(jìn)行粗鏜削加工;然后采用硬質(zhì)合金鏜刀對其進(jìn)行精加工,準(zhǔn)備采用手動(dòng)夾緊方式夾緊。
3.1.2切削力的計(jì)算與夾緊力分析
由于本道工序主要完成工藝孔的鏜加工,參考文獻(xiàn)[9]得:
鏜削力
鏜削力矩
式中:
本道工序加工工藝孔時(shí),工件的下平面與臺(tái)價(jià)臺(tái)靠緊。采用帶光面壓塊的壓緊螺釘夾緊機(jī)構(gòu)夾緊,該機(jī)構(gòu)主要靠壓緊螺釘夾緊,屬于單個(gè)普通螺旋夾緊。根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]可查得夾緊力計(jì)算公式:
式(3.1)
式中: —單個(gè)螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力(N);
—原始作用力(N);
—作用力臂(mm);
—螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑(mm);
—螺桿端部與工件間的摩擦角(°);
—螺紋中徑之半(mm);
—螺紋升角(°);
—螺旋副的當(dāng)量摩擦角(°)。
由式(3.1)根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]表1-2-23可查得點(diǎn)接觸的單個(gè)普通螺旋夾緊力:
3.1.3夾緊元件及動(dòng)力裝置確定
由于汽缸的生產(chǎn)量很大,采用手動(dòng)夾緊的夾具結(jié)構(gòu)簡單,在生產(chǎn)中的應(yīng)用也比較廣泛。因此本道工序夾具的夾緊動(dòng)力裝置采用手動(dòng)夾緊。采用手動(dòng)夾緊,夾緊可靠,機(jī)構(gòu)可以不必自鎖。
本道工序夾具的夾緊元件選用帶光面壓塊的壓緊螺釘。旋緊螺釘使其產(chǎn)生的力通過光面壓塊將工件壓緊。
3.1.4鏜套、鏜模板及夾具體設(shè)計(jì)
工藝孔的加工需粗、精鏜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(shí)間。鏜模板選用固定式鉆模板,工件以底面及側(cè)面分別靠在夾具支架的定位快,用帶光面壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊。
夾具體的設(shè)計(jì)主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個(gè)整體。這些主要元件設(shè)計(jì)好后即可畫出夾具的設(shè)計(jì)裝配草圖。整個(gè)夾具的結(jié)構(gòu)見夾具裝配圖如上圖所示:
3.1.5夾具精度分析
利用夾具在機(jī)床上加工時(shí),機(jī)床、夾具、工件、刀具等形成一個(gè)封閉的加工系統(tǒng)。它們之間相互聯(lián)系,最后形成工件和刀具之間的正確位置關(guān)系。因此在夾具設(shè)計(jì)中,當(dāng)結(jié)構(gòu)方案確定后,應(yīng)對所設(shè)計(jì)的夾具進(jìn)行精度分析和誤差計(jì)算。
由工序簡圖可知,本道工序由于工序基準(zhǔn)與加工基準(zhǔn)重合,又采用頂面為主要定位基面,故定位誤差很小可以忽略不計(jì)。本道工序加工中主要保證工藝孔尺寸Φmm及表面粗糙度。本道工序最后采用精鏜加工,選用標(biāo)準(zhǔn)硬質(zhì)合金鏜刀,直徑為Φmm,并采用鏜套,鏜刀導(dǎo)套孔徑為該工藝孔的位置度應(yīng)用的是最大實(shí)體要求。
工藝孔的表面粗糙度,由本工序所選用的加工工步粗鏜精滿足。
影響兩工藝孔位置度的因素有(如下圖所示):
(1)鏜模板上裝襯套孔的尺寸公差:
(2)兩襯套的同軸度公差:
(3)鏜套的同軸度公差:
(4)鏜套與鏜刀配合的最大間隙:
所以能滿足加工要求。
3.1.6夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
鏜Φ100孔的夾具如夾具裝配圖所示。裝卸工件時(shí),先將工件放在定位塊上;用壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊;然后加工工件。當(dāng)工件加工完后,將帶光面壓塊的壓緊螺釘松開,取出工件。
3.2粗、精銑汽缸體平面夾具設(shè)計(jì)
本夾具主要用來粗、精銑傳動(dòng)箱上平面。由于加工本道工序的工序簡圖可知。粗、精銑汽缸平面時(shí),粗糙度要求,汽缸平面與下平面有平行度要求,并與工藝孔軸線分別垂直度的要求,本道工序是對傳動(dòng)箱上平面進(jìn)行粗精加工。因此在本道工序加工時(shí),主要應(yīng)考慮提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,降低勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)應(yīng)保證加工尺寸精度和表面質(zhì)量
夾具裝配圖
3.2.1定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知工藝孔的軸線所在平面有垂直度的要求,從定位和夾緊的角度來看,本工序中,定位基準(zhǔn)是下平面,設(shè)計(jì)基準(zhǔn)也是要求保證上、下兩平面的平行度要求,定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合,不需要重新計(jì)算上下平面的平行度,便可保證平行度的要求。在本工序只需保證下平面放平就行,保證下平面與兩定位板正確貼合就行了。
為了提高加工效率,現(xiàn)決定用兩把銑刀傳動(dòng)箱體的上平面同時(shí)進(jìn)行粗精銑加工。同時(shí)進(jìn)行采用手動(dòng)夾緊。
3.2.4銑削力與夾緊力計(jì)算
本夾具是在銑床上使用的,用于定位螺釘?shù)牟坏鸬蕉ㄎ挥?,還用于夾緊,為了保證工件在加工工程中不產(chǎn)生振動(dòng),必須對六角螺母和螺母螺釘施加一定的夾緊力。由計(jì)算公式
Fj=FsL/(d0tg(α+ψ1’)/2+r’tgψ2) 式(3.2)
Fj-沿螺旋軸線作用的夾緊力
Fs-作用在六角螺母
L-作用力的力臂(mm)
d0-螺紋中徑(mm)
α-螺紋升角(゜)
ψ1-螺紋副的當(dāng)量摩擦(゜)
ψ2-螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的摩擦角(゜)
r’-螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的當(dāng)量摩擦半徑(゜)
根據(jù)參考文獻(xiàn)[6]其回歸方程為
Fj=ktTs
其中Fj-螺栓夾緊力(N);
kt-力矩系數(shù)(cm-1)
Ts-作用在螺母上的力矩(N.cm);
Fj =5×2000=10000N
3.2.5夾具體槽形與對刀裝置設(shè)計(jì)
定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中,一般使用兩個(gè)。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過定向鍵與銑床工作臺(tái)U形槽的配合,使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺(tái)的送進(jìn)方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時(shí)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩,可減輕夾緊夾具的螺栓的負(fù)荷,加強(qiáng)夾具在加工中的穩(wěn)固性。
根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]定向鍵的結(jié)構(gòu)如圖3.7所示。
圖3.7 定向鍵
根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]夾具U型槽的結(jié)構(gòu)如圖3.8所示。
U型槽
主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如下表3.5所示。
表3.5 U型槽的結(jié)構(gòu)尺寸
螺栓直徑
12
14
30
20
對刀裝置由對刀塊來實(shí)現(xiàn),用來確定刀具與夾具的相對位置。
由于本道工序是完成傳動(dòng)箱體上平面尺寸為210×315mm的粗、精銑加工,所以選用直角對刀塊。根據(jù)GB2243—80直角對到刀塊的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖3.9所示。
圓對刀塊
塞尺選用平塞尺,其結(jié)構(gòu)如下圖所示。
平塞尺
塞尺尺寸如表3.6所示。
表3.6 平塞尺結(jié)構(gòu)尺寸
公稱尺寸H
允差d
C
3
-0.006
0.25
3.2.6夾緊裝置及夾具體設(shè)計(jì)
夾緊裝置采用移動(dòng)的A型壓板來夾緊工件,采用的移動(dòng)壓板的好處就是加工完成后,可以將壓板松開,然后退后一定距離把工件取出。
移動(dòng)壓板的結(jié)構(gòu)如圖3.11所示。
移動(dòng)壓板
主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如表3.7所示。
表3.7 移動(dòng)壓板結(jié)構(gòu)尺寸
97
30
11
36
40
8
16
4
1.5
12
夾具體的設(shè)計(jì)主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個(gè)整體。這些主要元件設(shè)計(jì)好后即可畫出夾具的設(shè)計(jì)裝配草圖。整個(gè)夾具的結(jié)構(gòu)夾具裝配圖所示。
3.2.7夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
本夾具用于在立式銑床上加工汽缸平面,工件以與此相平行的下平面為及其側(cè)面和水平面底為定位基準(zhǔn)。采用轉(zhuǎn)動(dòng)A型壓板夾緊工件。當(dāng)加工完一邊,可松開螺釘、螺母、支承釘來加工另一邊。如夾具裝配圖所示。
3.4小結(jié)
對專用夾具的設(shè)計(jì),可以了解機(jī)床夾具在切削加工中的作用:可靠地保證工件的加工精度,提高加工效率,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的給以性能。本夾具設(shè)計(jì)可以反應(yīng)夾具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題,如定位精度、夾緊方式、夾具結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)工藝性等問題。
攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 總結(jié)
結(jié)束語
通過近兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì),使我們充分的掌握了一般的設(shè)計(jì)方法和步驟,不僅是對所學(xué)知識(shí)的一個(gè)鞏固,也從中得到新的啟發(fā)和感受,同時(shí)也提高了自己運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力,而且比較系統(tǒng)的理解了液壓設(shè)計(jì)的整個(gè)過程。
在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中,我本著實(shí)事求是的原則,抱著科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度,主要按照課本的步驟,到圖書館查閱資料,在網(wǎng)上搜索一些相關(guān)的資料和相關(guān)產(chǎn)品信息。這一次設(shè)計(jì)是大學(xué)四年來最系統(tǒng)、最完整的一次設(shè)計(jì),也是最難的一次。在設(shè)計(jì)的時(shí)候不停的計(jì)算、比較、修改,再比較、再修改,我也付出了一定的心血和汗水,在期間也遇到不少的困難和挫折,幸好有xxx老師的指導(dǎo)和幫助,才能夠在設(shè)計(jì)中少走了一些彎路,順利的完成了設(shè)計(jì)。
本設(shè)計(jì)研究過程中仍然存在不足之處,有的問題還待于進(jìn)一步深入,具體如下:
(1)缺乏實(shí)際工廠經(jīng)驗(yàn),對一些參數(shù)和元件的選用可能不是非常合理,有一定的浪費(fèi)。
(2)與夾具相關(guān)的刀具和量具的了解還不太清楚。
(3)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不太完善,在與計(jì)算機(jī)配合進(jìn)行精確的數(shù)據(jù)采集和控制上還有一些不足。
(4)使用有一定的局限:人工操作多,零部件磨損度在實(shí)際中尚不明確。
四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
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