机械的加工工艺及夹具的设计课程设计-等臂杠杆夹具设计

机械的加工工艺及夹具的设计课程设计-等臂杠杆夹具设计 l目录 引言 第1章 等臂杠杆加工工艺 规程 煤矿测量规程下载煤矿测量规程下载配电网检修规程下载地籍调查规程pdf稳定性研究规程下载 设设计 ....................................................... 1 1.1零件分析 .......................................................................................................... 1 1.1.1零件的作用................................................................................................................. 1 1.1.2等臂杠杆的主要加工表面及技术 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 ............................................................... 1 1.2工艺规程的设计 .............................................................................................................. 1 1.2.1确定毛坯的制造形式 ............................................................................................... 1 1.2.2 等臂杠杆机械加工定位基准的选择 .................................................................. 2 1.2.3等臂杠杆的机械加工工艺过程 ............................................................................ 2 ,,2510mmmm、第2章 等臂杠杆加工孔夹具设计 ..................................... 4 ,,2510mmmm、2.1 加工孔夹具设计 .............................................................................. 4 2.1.2定位误差分析 .......................................................................................................... 4 2.1.3切削参数和机动时间的计算与夹紧力分析 ..................................................... 5 2.2钻套、衬套、钻模板及夹具体设计 ........................................................................... 9 2.2.1钻套、衬套设计 ........................................................................................................ 9 2.2.2钻模板及夹具体设计 ............................................................................................. 12 2.3夹具精度分析 .................................................................................................................. 12 2.4本章小结 ........................................................................................................................... 14 结论 .............................................................................................................................................. 15 参考文献 ................................................................................................................................... 16 附件I 机械加工工艺过程卡 ..................................................................................... 17 附件II 机械加工工序卡片 .......................................................................................... 18 0 引言 机械的加工工艺及夹具的设计是在完成了大学的全部课程之后，进行的一次理论联系实际的综合运用，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作打下基础。机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。同时，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。所以机械的加工工艺及夹具设计对即将进入工厂的机械类毕业生来说很有必要。 在夹具设计过程中，通常是解决如下问题:表面加工方法的确定、定位基准及定位方法的选择、夹紧机构的选择、夹具各零件的布置、加工精度的保证等。一个好的夹具是将这些问题很好的协调好的一个统一整体，在此次的夹具设计也正是向着这个目标靠近的。 1 第1章 等臂杠杆加工工艺规程设计 1.1零件分析 1.1.1零件的作用 题目给出的零件是杠杆。它的主要的作用是用来支承、固定的，要求零件的配合要符合要求。 1.1.2等臂杠杆的主要加工表面及技术要求 如图1-1所示，等臂杠杆的主要加工表面有:圆两端面、凸台表,40mm,30mm ,25mm,10mm,8mm面、、、孔等，主要技术要求为: 1.由圆及30mm宽凸台组成的上端面表面粗糙度为,,40mmRm6.3,,40mma 0外圆下端面表面粗糙度为，两平面位置为。 Rm3.2,54mma,0.046 2(两个凸台表面粗糙度为，与外圆下端面位置分 ,30mm,40mmRm6.3,a ，0.12，0.34mm58mm别为、，两凸台厚为15mm。 00 ，0.052,25mmRm1.6,,25mm3.孔尺寸为，表面粗糙度为，并且后续各 a0 孔对其轴线将有位置和平行度要求，即都以其为设计基准。 ，0.015,10mm4.孔尺寸为，表面粗糙度为，与其轴线与Rm3.2,,10mma0 0.1mm,25mm孔轴线的平行度为。 ，0.015,8mm,25mm,8mm5.两个孔尺寸为，孔轴线与孔轴线距0 0.1mm,840.2,mm0.15mm，平行度分别为、。 图1-1 等臂杠杆零件图 1.2工艺规程的设计 1.2.1确定毛坯的制造形式。 零件的材料HT200。考虑到零件在工作中处于润滑状态，采用润滑效果较 2 好的铸铁。由于年产量为2000件，达到中批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造。又由于零件的对称特性，故采取两件铸造在一起的方法，便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。 1.2.2 等臂杠杆机械加工定位基准的选择 (1)粗基准的选择: 由于表面粗糙度为的大外圆端面是其他三个平面的设计基准，加Rm3.2,a 工精度要求较高，且表面粗糙度为的另一端面切削面积较大，为保证此Rm6.3,a 平面切削量的均匀，所以选用表面粗糙度要求为的外圆端面作为粗基Rm6.3,a 准，先加工要求表面粗糙度为的表面，在后续各面的加工过程中以它为Rm3.2,a 定位精基准，满足了精基准中基准重合原则。 (2)精基准的选择 为减小加工的误差，在各工序中应尽量满足基准重合的原则，即定位基准与设计精准重合，以消除基准不重合误差。所以凸台平面加工时应以表,30mm ,8mm面粗糙度为的大外圆端面为主要定位面，两个孔的加工应以Rm3.2,a ,25mm的大孔内表面为主要定位面。 1.2.3等臂杠杆的机械加工工艺过程 (1) 等臂杠杆机械加工工艺过程的拟定: ? 等臂杠杆四个平面:粗铣?半精铣?精铣 ,25mm ? 等臂杠杆大孔:扩孔?铰孔?精铰 ,10mm ? 等臂杠杆小孔:钻孔?铰孔?精铰 ,8mm? 等臂杠杆小孔:钻孔?铰孔?精铰 ? 检验 ? 去毛刺 (2) 等臂杠杆机械加工的主要工序: 等臂杠杆加工生产线共 6道工序，表1-1为其主要加工工序。 表1-1 工序工序名工序简图 设备 号 称 铣两平立式 1 面 铣床 3 2 铣凸台 卧式 铣床 3 扩、铰大 立式钻孔 床 钻、铰小 孔 4 钻铰小立式钻 孔 床 4 第2章 等臂杠杆加工孔夹具设计 ,,2510mmmm、 2.1 加工孔夹具设计 ,,2510mmmm、 本夹具主要用来扩、铰大孔和小孔。其中孔尺寸精度,25mm,10mm,25mm要求为，表面粗糙度要求为，其轴线是以后、两个，0.052mmRm1.6,,10mma 孔的设计基准。其加工质量直接影响以后各工序的加工精度。本道工序为,8mm 等臂杠杆加工的第三道工序，本道工序加工时主要应考虑如何保证其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高劳动生产率，降低劳动强度。 2.1.1定位方案的分析和定位基准的选择 由零件图2-1可知，两孔位于零件圆端面和宽台肩上，其有尺,40mm30mm寸精度要求和表面粗糙度要求并且孔中心轴线为后续各孔的设计基准，,25mm 因此需要其与端面有一定的垂直度要求。为了保证所扩、铰的孔与侧面垂直并保证孔能在后续的孔加工工序中使各孔的加工余量均匀，根据基准重合、基准统一原则。在选择孔的加工定位基准时，应尽量选择上一道工序即粗、精铣顶面工序的定位基准，以及设计基准作为其定位基准。因此加工、孔的定,25mm,10mm位基准应选择外圆端面及表面为主要定位基准限制工件的五个自由度，,40mm 用一个活动V形块限制另外一个自由度实现完全定位，采用与活动V形块相连的螺旋夹紧机构夹紧。 图2-1 定位分析图 2.1.2定位误差分析 由本夹具的定位分析图可看出孔的位置由外圆来保证而而,25mm,40mm 而外圆由铸造得到，所以良好的铸造及端面铣削精度是孔壁厚均,40mm,25mm匀的保证。孔的位置和轴线对孔轴线的平行度要求由两个钻套之,10mm,25mm 间的位置来决定。 5 2.1.3切削参数和机动时间的计算与夹紧力分析 孔加工 ,25mm 一、扩孔: (1)扩孔钻选用 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 高速钢扩孔钻，其几何参数选择为:、,24.7mmr,00 、、、 ,,0,,10k,45,,10t0r (2)扩孔切削用量: 1(确定进给量:查表得取0.7~0.84mm/r，根据Z535机床说明 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf ， ff表 取。 fmmr,0.8/ 2. 确定切削速度及 vn 查表得 vm,22.3/min表 查表得修正系数:、 k,1.0k,1.0apvMV ,故 vvkkm,，，,22.3/minMVapv表表 ,1000v100022.3，表, nr,,,287.4/min,,d24.7，0 根据Z535机床说明书，选择 nr,275/min ,dn,，，24.72750这时实际扩孔速度为 vm,,,21.3/min10001000 3(机动时间计算 tm lll，，dd,wf1mw，， l,2~4cot3t,lk,，1mfrfn2 ,24.723由，得 dmm,24.7dmm,23lmm,，,cot4533.85mwf2 又有 ，，带入 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 得到: l,54fmmr,0.8/nr,275/minw lll，，543.853，，wf1 t,,,0.28minmfn0.8275 二、铰孔 (1)粗铰 1铰刀:选用标准硬质合金机铰刀，其几何参数选择为:、,24.9mmr,50 、。 ,,10k,50r 2粗铰切削用量: ?(确定进给量:查表得取0.9~1.4mm/r，根据Z535机床说明书，ff表 取。 fmmr,1.2/ ?. 确定切削速度及 vn 查表得 vm,15/min表 查表得修正系数:、 k,1.0k,1.05MVapv ,故vvkkm,，，,，，,151.01.0515.75/min MVapv表表 ,1000v100015.75，表, nr,,,201.3/min,,d，24.90 6 根据Z535机床说明书，选择 nr,195/min ,dn,，，24.91950这时实际扩孔速度为 vm,,,15.25/min10001000 ?(机动时间计算 tm lll，，dd,wf1m，， l,10~45cot(3~10)t,lk,，1mfrfn2 ,24.924.7由，得 dmm,24.7lmm,，,dmm,24.9cot556.64mf2 又有 ，，带入公式得到: l,54fmmr,1.2/nr,195/minw lll，，546.6415，，wf1 t,,,0.33minmfn1.2195 (2) 精铰 0.044 1铰刀:选用标准硬质合金机铰刀，其几何参数选择为:、,25mmr,5，00.026 、。 ,,10k,50r 2精铰切削用量: ?(确定进给量:查表得并根据Z535机床说明书，取。 ffmmr,0.9/f表 ?. 确定切削速度及 vn 查表得 vm,8/min表 查表得修正系数:、 k,1.0k,1.08MVapv ,故 vvkkm,，，,，，,81.01.088.64/minMVapv表表 ,1000v10008.64，表, nr,,,110.1/min,,d25，0 根据Z535机床说明书，选择 nr,100/min ,dn,，，251000这时实际扩孔速度为 vm,,,7.8/min10001000 ?(机动时间计算 tm lll，，dd,wf1m，， l,10~45cot(3~10)t,lk,，1mfrfn2 ,2524.9由，得 dmm,24.9lmm,，,dmm,25cot555.57mf2 又有 ，，带入公式得到: lmm,54fmmr,0.9/nr,100/minw lll，，545.5710，，wf1 t,,,0.78minmfn0.9100 根据以上计算，切削用量及机动时间如下: dmmfmmrnr,,,24.7,0.8/,275/min, 扩孔: vmt,,21.3/min,0.28minm dmmfmmrnr,,,24.9,1.2/,195/min,粗铰: vmt,,15.64/min,0.33minm dmmfmmrnr,,,25,0.9/,100/min,精铰: vmt,,7.8/min,0.78minm 7 孔加工 ,10mm 一、钻孔 (1)、钻头:选用标准高速钢钻头 ,9.8mm (2)钻孔切削用量: 1(确定进给量:查表得=0.36~0.44mm/r， ff表 ,由，所以，故 k,1.0ff,ld/2.5,lf表表 根据Z535钻床说明书，取。 fmmr,0.43/ 2. 确定切削速度、轴向力、扭矩及切削功率 FMPvm 查表得, FN,2880vm,13/min表表 ， PKW,0.45M,10.7Nmm表表 查表得的修正系数:、 k,1.0k,1.0vMVlv ,故 vvkkm,，，,，，,131.01.013/minMVapv表表 ,1000v100013，表, nr,,,422.4/min,,d9.8，0 根据Z535机床说明书，选择 nr,400/min ,dn,，，9.84000这时实际扩孔速度为 vm,,,12.3/min10001000 3.切削力及扭矩的修正系数，查表得: 、 k,1.0k,1.0MFMM ,故 FFN,,2880表表 MMNm,,10.7表 4.校验机床功率 400,切削功率 PPnnKKW,，，,，，,(/)0.451.00.43mMMm表422.4 , 机床有效功率 PPKW,，,，,,4.50.813.65EE 由此可知，选择的钻削用量可用 即 dmmfmmrnrvm,,,,9.8,0.43/,400/min,12.3/min 此时 FNMNmPKW,,,2880,10.7,0.43m 5(机动时间计算 tm lll，，wf1，，取切入长度 l,2~4lmm,5t,1fmfn 又有 ，，带入公式得到: lmm,25fmmr,0.43/nr,400/minw lll，，2554，，wf1 t,,,0.20minmfn0.43400 二、铰孔 (1)粗铰 1铰刀:选用,9.92mm标准硬质合金机铰刀，其几何参数选择为:、r,50 、。 ,,10k,50r 8 2(粗铰切削用量: ?(确定进给量:查表得取0.9~1.4mm/r，根据Z535机床说明书，ff表取。 fmmr,1.2/ . 确定切削速度及 ?vn 查表得 vm,15/min表 查表得修正系数:、 k,1.0k,1.08MVapv ,故 vvkkm,，，,，，,151.01.0816.2/minMVapv表表 ,1000v100016.2，表, nr,,,520.1/min,,d9.92，0 根据Z535机床说明书，选择 nr,530/min ,dn,，，9.925300这时实际切削速度为 vm,,,16.5/min10001000 ?(机动时间计算 tm lll，，dd,wf1m，， l,10~45cot(3~10)t,lk,，1mfrfn2 ,9.929.8由，得 dmm,9.8lmm,，,dmm,9.92cot555.69mf2 又有 ，，带入公式得到: lmm,25fmmr,1.2/nr,530/minw lll，，255.6910，，wf1 t,,,4smfn1.2530 (2)精铰 0.013 1铰刀:选用标准硬质合金机铰刀，其几何参数选择为:、,10mmr,5，00.008 、。 ,,10k,50r 2精铰切削用量: ?(确定进给量:查表得取0.9~1.4mm/r，根据Z535机床说明书，取ff表 。 fmmr,0.9/ ?. 确定切削速度及 vn 查表得 vm,8/min表 查表得修正系数:、 k,1.0k,0.65MVapv ,故vvkkm,，，,，，,81.00.655.2/min MVapv表表 ,1000v10005.2，表, nr,,,165.6/min,,d10，0 根据Z535机床说明书，选择 nr,195/min ,dn,，，101950这时实际扩孔速度为 vm,,,6.123/min10001000?(机动时间计算 tm lll，，dd,wf1m，，l,10~45 cot(3~10)t,lk,，1mfrfn2 9 ,109.92由，得 dmm,9.92lmm,，,dmm,10cot555.46mf2 又有 ，，带入公式得到: lmm,25fmmr,0.9/nr,195/minw lll，，255.4610，，wf1 t,,,0.23minmfn0.9195 根据以上计算，切削用量及机动时间如下: dmmfmmrnr,,,9.8,0.43/,400/min, 钻孔: vmt,,12.3/min,0.20minm dmmfmmrnr,,,9.92,1.2/,530/min,粗铰: vmts,,16.5/min,4m dmmfmmrnr,,,10,0.9/,195/min,精铰: vmt,,6.123/min,0.23minm 本道工序加工时，由于孔支撑面与扩、铰进给方向相同、对,,2510mmmm、,25mm于孔这一悬臂结构采用了推引式辅助支承，使得夹紧力只需提供用于平衡加工时的,10mm 扭矩即可，又由于夹紧采用了可提供较大夹紧力的螺旋夹紧机构，因此进行夹紧力计算可以 省略。 2.2钻套、衬套、钻模板及夹具体设计 2.2.1钻套、衬套设计 、1孔钻套的设计 ,25mm 孔的加工需扩、粗铰、精铰三次切削才能满足加工要求。故选用快,259H 换钻套。其结构如下图2-2所示，以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求: 孔分扩、粗、铰三个工步完成加工。即先用标准高速钢扩孔钻,24.7mm,25mm 扩孔，再用标准硬质合金机铰刀粗铰孔,根据GB1133-84可知，最后用,24.9mm ，0.044硬质合金机铰刀精铰孔。 ,25mm，0.025 图 2-2 快换钻套图 10 铰孔钻套结构参数如下表: 表 2-1 铰工艺孔钻套数据表(mm) D d H m, DDhm h r1211公称尺寸 允差 0.025 25 25 35 52 46 12 5.5 21 21 32.5 55: 0.009 2、孔衬套的设计 ,25mm 依据钻套的设计可选择衬套，固定衬套其结构如图2-3所示: 图 2-3 固定衬套图 其结构参数如下表: 表 2-2 固定衬套数据表(mm) d D CH C 1公称尺公称尺寸 允差 允差 寸 +0.050 +0.033 35 16 48 1 3 +0.025 +0.017 夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构见夹具装配图所示。 3、孔钻套的设计 ,10mm 孔的加工需钻、粗铰、精铰三次切削才能满足加工要求。故选用快,107H 换钻套，其结构如下图2-4所示，以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求:孔分钻、粗铰、精铰三个工步完成加工。即先用,9.8mm标准高速钢钻头,10mm 11 钻孔，再用标准硬质合金机铰刀粗铰孔，根据GB1132-84,最后用,9.92mm ，0.012硬质合金机铰刀精铰孔。 ,10mm，0.006 图 2-4 快换钻套图 铰孔钻套结构参数如下表: 表 2-3 铰工艺孔钻套数据表(mm) D DDhmd H m,hr 1211 公称尺寸 允差 +0.018 10 25 15 26 22 10 4 9 9 18 55: +0.007 4、孔衬套的设计 ,10mm 依据钻套的设计可选择衬套，固定衬套其结构如图2-5所示 图 2-5 固定衬套图 12 其结构参数如下表: 表 2-4 固定衬套数据表(mm) d D CH C 1 公称尺寸 允差 公称尺寸 允差 +0.034 +0.028 15 16 22 0.5 2 +0.006 +0.015 2.2.2、钻模板及夹具体设计 钻模板用于固定衬套、确定钻孔位置，其形状尺寸与夹具体密切相关。夹具体需要考虑零件的形状并将零件的定位、夹紧元件在满足加工要求的基础上联成一个整体。夹具图如图2-6所示 图2-6 夹具体 2.3夹具精度分析 利用夹具在机床上加工时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工 13 系统。它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。因此在夹具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。 ，0.052本道工序加工中主要保证大孔尺寸及其表面粗糙度、小,25mm1.6,m0 ，0.015孔尺寸及其表面粗糙度，以及两孔平行度公差。 ,10mm3.2,m0.1mm0 ，0.052，0.044孔的尺寸，由选用的铰刀尺寸为所以满足要,25mm,25mm,25mm0，0.025求，由于采用粗、精铰加工能满足表面粗糙度的要求。 1.6,m ，0.015，0.012孔的尺寸，由选用的铰刀尺寸为所以满足要,10mm,10mm,10mm0，0.006求，由于采用粗、精铰加工能满足表面粗糙度的要求。 3.2,m 如图2-7所示，为钻套的极限最大直径，为铰刀的最小极限尺寸，dDminmax 为两者之间的最大间隙，为钻套长度，为由于钻套和铰刀之间存在间隙而,L, 产生的轴线间最大夹角。则两孔轴线间平行度误差计算如下: 图 2-7 铰刀与钻套间隙关系 两孔轴线品行度误差为=+ ,Y,y,y12 其中为两孔之间钻套装配后允许的平行度误差，为由于,,ymm0.04,y12两铰刀与钻套间存在间隙而产生的平行度误差，下面对进行计算 ,y2 对于小孔有: ,10mm ，由前面分析知，，则Dmm,10.028dmm,10.006,,,arctan(/)Lmaxmin ,,,arctan(0.022/33)0.0382，。计算后得到 ,,0.022mmLmm,33 对于 大孔有: ,25mm ，由前面分析知，，则Dmm,25.061dmm,25.025,,,arctan(/)Lmaxmin ,,,arctan(0.036/33)0.0625，。计算后得到 ,,0.036mmLmm,33 由此得到,,2510mmmm、两孔轴线的最大夹角为,,,,，max1025,,算得，则两孔的平行度误差为: ,,0.1max == ,y小孔全长，tan(0.1)25tan(0.1)0.044，,mm2 则,Y=+=0.04+0.044=满足要求。 ,y,y0.0840.1mmmm,12 14 2.4本章小结 在本章中，夹具主要用来加工等臂杠杆两个孔。首先应明,,2510mmmm、 确本夹具中的夹紧定位机构，在进行等臂杠杆两个孔加工工序,,2510mmmm、 时，外圆端面已经精铣。本道工序的定位基准应选择表面粗糙度为,40mm 的外圆端面和外圆表面以此限制工件的五个自由度，用Rm3.2,,40mm,40mma 一个活动V形块限制另一个自由度的同时加紧工件，采用螺旋夹紧机构。然后按照有关公式进行切削参数的计算，然后对钻床夹具必不可少的钻套和衬套及钻模板和夹具体进行设计，还应对夹具精度进行分析。 夹具是制造系统的重要组成部分，夹具对加工质量、生产率和产品成本都有直接的影响。是能否高效、便捷生产出合格、优质零件的保证。所以对夹具设计也是非常重要的。 15 结论 本次课程设计主要是对CA6140机床等臂杠杆的加工工艺及夹具设计。等臂杠杆的加工工艺设计主要是进行零件的加工工艺路线，机械加工余量、切削用量、基本工时的确定，夹具的设计主要是要设计出正确的定位夹紧机构。在本设计中工件的加工工艺路线正确合理，夹具的定位夹紧机构也能达到定位夹紧的目的，能保证加工工件的精度。此次设计在老师的指导下，通过多次对定位夹紧机构的分析最终选择采用V形块和螺旋夹紧机构来实现零件的定位夹紧。在这个过程中，对机械加工工艺和夹具设计有关的知识有了更深的理解，增强了对本专业综合知识运用的能力，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作打下基础。 16 参考文献 [1] 王秀伦，边文义等. 机床夹具设计. 北京:中国铁道出版社，1984. 具图册. 北京:机械工业出版社，1983. 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