氣門(mén)搖臂軸支座加工工藝及鉆擴(kuò)鉸孔夾具設(shè)計(jì)【鉆16和18】
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第 一 章. 零件的分析
1.1 零件的作用
該零件是1105型柴油機(jī)中的搖臂結(jié)合部的氣門(mén)搖臂軸支座。mm孔裝搖臂軸,軸兩端各安裝一進(jìn)、排氣氣門(mén)搖臂。mm孔內(nèi)裝一個(gè)減壓軸,用于降低汽缸內(nèi)壓力,便于啟動(dòng)柴油機(jī),兩孔間距mm,可以保證減壓軸在搖臂上打開(kāi)氣門(mén),實(shí)現(xiàn)減壓。該零件通過(guò)mm小孔用M10螺桿與汽缸相連。該零件是柴油機(jī)氣門(mén)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要零件。
1.2 零件的工藝分析
分析零件圖紙,圖紙的各視圖不清晰,尺寸標(biāo)注完整,能夠表達(dá)清楚零件的各個(gè)部分,技術(shù)條件標(biāo)注合理,表面粗糙度標(biāo)注合理,尺寸公差標(biāo)注完整,能夠完整表述加工要求。該零件加工表面分兩種,主要是孔的加工,圓柱端面平面加工。將零件圖重新繪制在A3圖紙上,詳見(jiàn)附圖。現(xiàn)將主要加工部分表述如下:
1.2.1孔加工
該零件共有4個(gè)孔要加工,其中mm、mm孔加工要求較高,兩孔中間距mm,mm孔中心與底平面距離mm,mm孔中心與底面距離490.05mm。有平行度要求,表面粗糙度1.6,需精加工,mm小孔直接鉆出即可,另斜小孔直接鉆出。
1.1.2 面的加工
該零件需加工平面為22×36底面精度要求較高,是后續(xù)工序的精基準(zhǔn)面,需精加工,上端面要求高,粗銑即可。26圓柱兩端面粗銑, 28圓柱兩端粗糙度要求3.2,要精銑。
由以上分析知,該零件的加工應(yīng)先加工面,孔以面為基準(zhǔn)。保證孔中心與底面的距離,平行度。
第二章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1確定毛坯:
2.1.1毛坯的制造形式:
零件材料為HT200,根據(jù)選擇毛坯應(yīng)考慮的因素,該零件體積較小、形狀不是很復(fù)雜,外表面采用不去除材料方法獲得粗糙度,由于零件生產(chǎn)類(lèi)型為成批、大批生產(chǎn),而砂型鑄造生產(chǎn)成本低,設(shè)備簡(jiǎn)單,故本零件毛坯采用砂型鑄造。
2.1.2毛坯的設(shè)計(jì):
由于生產(chǎn)類(lèi)型為成批、大批生產(chǎn),考慮毛坯生產(chǎn)成本和機(jī)械加工成本,毛坯制造方法為砂型鑄造, 18、16孔需精加工,要留加工余量,故孔不宜鑄出,其他小孔不鑄出。
查≤金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)≥(黃如林、汪群主編,化學(xué)工業(yè)出版社)確定加工余量:
砂型鑄造,公差等級(jí):(CT7~9)查表1 - 6,取CT8
加工余量等級(jí):11~13G 查表1 - 8,取G
切削余量:查表1 – 9,基本尺寸小于100mm,故加工余量為單側(cè)3.0mm,雙側(cè)2.5mm
鑄件尺寸公差值:查表1 – 11基本尺寸小于50mm,取0.8mm,小于30mm,取0.6mm
毛坯圖如下圖:
2.2基面的選擇:
19
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一,基面選擇的正確與合理,可以使加工質(zhì)量得到保證,生產(chǎn)率得到提高。否則,不但使加工工藝過(guò)程中的問(wèn)題百出,更有甚者,還會(huì)造成零件大批報(bào)廢,使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。
粗基準(zhǔn)選擇:粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)為后續(xù)加工提供精基準(zhǔn),保證加工面與不加工面之間的位置要求或合理分配各加工面的余量,兩者矛盾,對(duì)該零件應(yīng)以要求與余量均勻的重要表面為粗基準(zhǔn),故該零件選擇未加工的底面為粗基準(zhǔn)加工上端面。
精基準(zhǔn)選擇:應(yīng)該主要考慮如何保證加工精度和裝夾方便,為消除基準(zhǔn)不重合誤差,應(yīng)該以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為精基準(zhǔn),該零件選擇36×22mm底面為精基準(zhǔn)。
2.3工藝路線(xiàn)的擬定:
擬訂工藝路線(xiàn)的內(nèi)容除選擇定位基準(zhǔn)外,還要選擇各加工表面的加工方法,安排工序的先后順序,確定加工設(shè)備,工藝裝備等。工藝路線(xiàn)的的擬定要考慮使工件的幾何形狀精度,尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理保證,成批生產(chǎn)還應(yīng)考慮采用組合機(jī)床,專(zhuān)用夾具,工序集中,以提高效率,還應(yīng)考慮加工的經(jīng)濟(jì)性。
2.3.1 選擇加工方法:
選擇加工方法應(yīng)該考慮各種加工方法的特點(diǎn)、加工精度、表面粗糙度及各種加工方法的經(jīng)濟(jì)性。
分析該零件,該零件要加工的內(nèi)容有端面和孔,零件為非回轉(zhuǎn)體零件,端面加工選擇銑削加工。對(duì)于上端面圓柱端面,粗糙度12.5,無(wú)其他要求,粗銑即可。底面22×36采用粗銑→精銑。圓柱端面粗糙度要求12.5,無(wú)其他要求,采用粗銑即可。圓柱2端面粗糙度要求3.2,圓跳動(dòng)0.1,采用粗銑→精銑。
孔的加工:、3孔粗糙度12.5,直接鉆孔即可。、孔粗糙度要求1.6,精度等級(jí)較高,有平行度要求,采用鉆→擴(kuò)→鉸孔即可滿(mǎn)足要求。
2.3.2:加工順序的擬定:
Ⅰ:粗銑削圓柱端面,粗銑36×22底面
Ⅱ:精銑 36×22底面。
Ⅲ:粗銑圓柱端面、圓柱端面
Ⅳ:精銑圓柱兩端面
Ⅴ:鉆孔成
Ⅶ:鉆孔至,鉆至
Ⅷ:擴(kuò)孔至,擴(kuò)至,兩孔兩側(cè)倒角1×45°,保證孔心距56
Ⅸ:精鉸孔、成
Ⅹ:鉆孔3成。
Ⅺ:去銳邊、毛刺。
Ⅻ:終檢、入庫(kù)。
分析以上工藝路線(xiàn)內(nèi)容,基本合理,根據(jù)以上工藝路線(xiàn),確定工序內(nèi)容:
Ⅰ.粗銑底平面,以上圓柱端面定位,銑尺寸39mm至42mm。
Ⅱ.粗銑圓柱上端面,以底面定位。銑尺寸39mm至39.5mm。
Ⅲ.粗銑圓柱兩端面,銑尺寸mm至38mm。粗銑圓柱端面,保證軸向尺寸16mm。
Ⅳ.精銑底平面,以上圓柱端面定位,保證尺寸39mm。
Ⅴ. 鉆小孔成。
Ⅵ.精銑圓柱端面成,保證尺寸mm
Ⅶ.鉆→擴(kuò)→鉸、孔成,保證兩孔中心距 mm,保證中心與底平面距離mm,中心與底平面距離mm。
Ⅷ. 、兩孔兩端倒角°。
Ⅸ.鉆孔成。
Ⅹ.去毛刺、銳邊
Ⅺ.終檢,入庫(kù)。
2.3.3機(jī)械加工余量:
平面加工余量:
圓柱軸向尺寸,上端面銑削,余量2.5mm,下底面粗銑余量2mm,精銑余量0.5mm。圓柱軸向尺寸370.1mm,兩端面粗銑余量2mm,精銑余量0.5mm。軸向尺寸16mm,圓柱兩端面粗銑,余量2.5mm
鉆孔加工余量:
孔mm鉆→擴(kuò)→鉸余量:
鉆孔:
擴(kuò)孔:至 2Z=1.8mm
鉸孔:mm 2Z=0.2mm
孔mm鉆→擴(kuò)→鉸余量:
鉆孔:
擴(kuò)孔:至 2Z=1.8mm
鉸孔:mm 2Z=0.2mm
、兩孔直接鉆出
2.4機(jī)床的選擇:
2.4.1:平面加工:
采用銑削,工序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ由于是批量生產(chǎn),要求加工效率較高,選擇立式銑床采用端銑效率較高。選擇機(jī)床型號(hào)X52
2.4.2:孔加工:
工序Ⅴ、Ⅷ,選擇立式鉆床Z525,工序Ⅶ采用搖臂鉆床Z3025。
2.5夾具選擇:
該零件的加工內(nèi)容是孔和端面,其中孔、精度要求高,孔是斜小孔,銑底平面,都需要專(zhuān)用夾具。精銑圓柱兩端面精度要求較高,且有圓跳動(dòng)要求,需采用專(zhuān)用夾具其余加工采用通用夾具。
2.6刀具選擇:
2.6.1銑削加工:
選擇錯(cuò)齒三面刃銑刀,刀具直徑50mm(《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》)
磨損量0.5mm。刀具耐用度100min。
2.6.2鉆削加工:
鉆孔采用錐柄麻花鉆(GB1438-85)直徑d=11mm,采用d=3mm錐柄麻花鉆。鉆孔采用d=16mm錐柄麻花鉆,鉆孔采用d=14mm錐柄麻花鉆。(《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.1-6)刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn):后刀面磨損限度0.5~0.8工件材料為鑄鐵,刀具耐用度2700秒。
擴(kuò)孔、分別采用d=17.8mm,d=15.8mm錐柄擴(kuò)孔鉆(GB1141-84)(《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.1-8)
鉸孔、分別選擇d=18mm,d=16mm錐柄機(jī)用鉸刀(GB1133-84)(《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.1-17)刀具耐用度3600秒。
2.7 量具選擇:
2.7.1孔的量具:
孔根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表5.1 –1,=0.0018, 由表5.1 – 3,選擇分度值0.002的比較儀=0.0017,可以測(cè)量。孔根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表5.1 –1,=0.009,由表5.1-2分度值為0.01的內(nèi)徑百分尺u=0.008,可以選用。其余孔選擇一般內(nèi)徑測(cè)量?jī)x器即可。
2.7.2軸向尺寸量具:
尺寸mm、mm、mm、mm根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表5.1 –1,及表5.1-2選擇分度值0.01的量程100mm的外徑百分尺即可。其余尺寸量具選擇分度值0.02的游標(biāo)卡尺即可。
2.8 工序尺寸確定:
確定工序尺寸的一般方法是由表面加工最后往前推。最后工序的尺寸按零件圖上要求標(biāo)注,當(dāng)沒(méi)有基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí),同一加工表面的工序尺寸只與工序或工步的加工余量有關(guān)。當(dāng)工序基準(zhǔn)不重合時(shí),工序尺寸用尺寸鏈計(jì)算。
2.9 確定切削用量及基本工時(shí):
2.9.1工序Ⅰ(粗銑底平面)切削用量及時(shí)間定額:
本工序?yàn)榇帚?,刀具為錯(cuò)齒三面刃銑刀,刀具直徑D=50mm,d=16mm,齒數(shù)Z=12,本工序余量2 mm,一次走刀完成切削,即=2mm,機(jī)床X52K,主軸功率7.5千瓦。查表3-28(《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》)取f=0.10mm/z,銑削寬度=22mm。銑刀耐用度T=120min,工件材料為鑄鐵,確定切削速度v,每分進(jìn)給量v查表3.27(《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》)公式
式中 =18.9, =0.2, =0.1, =0.4 ,=0.1, =0.1, =0.10mm/z =1.0,=2,=22mm帶入式,
m/min
= =790 r/min
由表4.2-36(《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》)選主軸轉(zhuǎn)速=750 r/min,則實(shí)際轉(zhuǎn)速v=117m/min
工作臺(tái)每分進(jìn)給量=0.10×12×750=900mm/min。
查表4.2-37(《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》)選擇實(shí)際:=950mm/min,則=0.105mm/z
校驗(yàn)機(jī)床功率:
表3.28(《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》)
其中=30, =1.0, =0.65, =0.8, =0, =0.83 ,=0.63
帶入公式,=46.8N
v=2.18m/s帶入公式,得=0.102 kw
故可以采用 工序?qū)嶋H切削用量=0.105mm/z,=950mm/min,n=750 r/min=12.5r/s
v=2.18m/s
時(shí)間定額:
,mm, =5.5mm,=2mm,帶入值。得: min
2.9.2 工序Ⅱ粗銑上端面:
刀具、機(jī)床與上工序相同,工序余量2.5mm,一次走刀完成,即=2.5mm,=0.10mm/z,=22mm帶入公式:
=18.9, =0.2, =0.1, =0.4 ,=0.1, =0.1, =0.10mm/z =1.0,=2.5,=22mm帶入式,
m/min
= =770 r/min
由表4.2-36(《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》)選主軸轉(zhuǎn)速=750 r/min,則實(shí)際切削速度:v=117m/min
每分進(jìn)給量:=900mm/min,實(shí)際=950mm/min,==0.105 mm/z
校驗(yàn)機(jī)床功率:表3.28(《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》)
其中=30, =1.0, =0.65, =0.8, =0, =0.83 ,=0.63
帶入公式,=46.8N
v=2.18m/s帶入公式,得=0.102 kw
故可以采用 工序?qū)嶋H切削用量=0.105mm/z,=900mm/min,n=750 r/min=12.5r/s
v=2.18m/s
時(shí)間定額:
,mm, =5.5mm帶入公式,得0.022 min
2.9.3 工序Ⅲ(粗銑、兩圓柱兩端面)切削用量及時(shí)間定額:
3.9.3.1粗銑圓柱兩端面的切削用量:
刀具、機(jī)床與上工序相同,工序余量2.0mm,一次走刀完成,即=2.0mm,=0.10mm/z,=28mm帶入公式:
=18.9, =0.2, =0.1, =0.4 ,=0.1, =0.1, =0.10mm/z =1.0,=2.0mm,=28mm帶入式,
120m/min
= =764r/min
由表4.2-36(《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》)選主軸轉(zhuǎn)速=750 r/min,則實(shí)際切削速度:v=118m/min =2.18m/s,=900mm/min,實(shí)際=950mm/min,==0.105 mm/z
2.9.3.2 粗銑圓柱兩端面的切削用量:
刀具、機(jī)床與上工序相同,工序余量2.5mm,一次走刀完成,即=2.5mm,=0.10mm/z,=26mm帶入公式:
=18.9, =0.2, =0.1, =0.4 ,=0.1, =0.1, =0.10mm/z =1.0,=2.5mm,=26mm帶入式,
119m/min
= =757r/min
由表4.2-36(《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》)選主軸轉(zhuǎn)速=750 r/min,則實(shí)際切削速度:v=118m/min =2.18m/s,實(shí)際=950mm/min,==0.105 mm/z
2.3.9.3工序時(shí)間定額:
本工序加工面為兩個(gè)圓柱的4個(gè)端面,時(shí)間為加工4個(gè)端面的和.
mm,=7.5mm,帶入公式,得0.04 min
mm,=6.5mm,帶入公式,得0.037 min
=0.077 min。
由于每個(gè)圓柱要銑2個(gè)端面,時(shí)間是計(jì)算時(shí)間的2倍,總時(shí)間=0.15min。
2.9.4工序Ⅳ (精銑底平面)切削用量及時(shí)間定額:
本工序?yàn)榫姡x擇刀具為高速鋼三面刃銑刀,刀具直徑50mm,齒數(shù)Z=12,本工序余量0.5mm,一次走刀完成切削,即=0.5mm,機(jī)床X52K,主軸功率7.5千瓦。查表3-28(《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》)取f=0.10mm/z,銑削寬度=22mm。銑刀耐用度T=100min,工件材料為鑄鐵,確定切削速度v,每分進(jìn)給量v查表3.27(《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》)公式
式中 =25, =0.2, =0.1, =0.4 ,=0.5, =0.1, =0.10mm/z =1.0,=2,=22mm帶入式,
m/min
= =312 r/min
由表4.2-36(《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》)選主軸轉(zhuǎn)速=300 r/min,則實(shí)際切削速度:
V=47.1m/min。
每分進(jìn)給量:=0.10×12×300=360 mm/min,查表,實(shí)際=375mm/min,=0.067mm/z
工序時(shí)間定額:
,mm, =5.5mm帶入公式,得=0.116 min
2.9.5工序Ⅴ (鉆孔)切削用量及時(shí)間定額:
鉆孔mm,查表3-38(《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》),取f=0.26 mm/r
查表3-42(《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》),取v=0.30 m/s
由公式==8.68 r/s =521 r/min
查表4.2-15(《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》),機(jī)床為Z525,選擇轉(zhuǎn)速=545 r/min =9.08 r/s
實(shí)際切削速度:v== =0.31m/s
切削工時(shí):
mm,mm,帶入公式:=17.8 s =0.3min
2.9.6工序Ⅵ (精銑圓柱兩端面) 切削用量及時(shí)間定額:
本工序?yàn)榫?,選擇刀具為高速鋼三面刃銑刀,刀具直徑50mm,齒數(shù)Z=12,本工序余量0.5mm,一次走刀完成切削,即=0.5mm,查表3-28(《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》)取f=0.10mm/z,銑削寬度=28mm。銑刀耐用度T=100min,工件材料為鑄鐵,確定切削速度v,每分進(jìn)給量v查表3.27(《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》)公式
式中 =25, =0.2, =0.1, =0.4 ,=0.5, =0.1, =0.10mm/z =1.0,=0.5,=28mm帶入式,
m/min
= =274r/min
由表4.2-36(《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》)選主軸轉(zhuǎn)速=300 r/min,
則實(shí)際切削速度:V=47.1m/min,
每分進(jìn)給量:=0.10×12×300=360 mm/min,查表,
實(shí)際=375mm/min,=0.067mm/z
工序時(shí)間定額:
,mm, =6.5mm
帶入公式,得=0.097min
2.9.7 工序Ⅶ(鉆、擴(kuò)、鉸孔、)切削用量及時(shí)間定額:
2.9.7.1 鉆孔 至,
查表3-38(《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》),取f=0.26 mm/r
查表3-42(《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》),取v=0.30 m/s
帶入公式==6.8 r/s=404 r/min
查表4.2-12(《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》),機(jī)床為Z3025,選擇轉(zhuǎn)速=400r/min =6.6 r/s
則實(shí)際切削速度:
v===0.287 mm/r
擴(kuò)孔至15.8鉆孔
f=0.5 mm/r ,(表2.4-52《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》)
v=0.48 m/s , (表2.4-53《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》)
==9.7 r/s=582 r/min
查表4.2-12(《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》),機(jī)床為Z3025,選擇轉(zhuǎn)速:=630r/min =10.5 r/s
實(shí)際切削速度:v===0.52 m/s
鉸孔:
查表3-50(《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》),f=1.8mm/r,v=0.13m/s帶入:
==2.58r/s=155r/min。
查表4.2-12(《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》),機(jī)床為Z3025,選擇轉(zhuǎn)速=125r/min。
實(shí)際速度:v=0.106m/s。
時(shí)間定額:
s
s
3.8 s
=19.720 s
2.9.7.2 鉆至
查表3-38(《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》),取f=0.26 mm/r
查表3-42(《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》),取v=0.30 m/s
帶入公式:
==5.95r/s=357 r/min
取機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速:=400m/min,則實(shí)際切削速度:v=0.32 m/s
擴(kuò)孔至17.8
f=0.5 mm/r ,(表2.4-52《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》)
v=0.48 m/s , (表2.4-53《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》)帶入公式:
==8.6 r/s=516r /min
取機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速:n=630 r/min=10.5r/s
實(shí)際切削速度:v==0.599m/s
鉸孔
查表3-50(《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》),f=1.8mm/r,v=0.13m/s帶入
==2.3 r/s=138 r/min。
取機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速:n=125 r/min=2.08r/s
實(shí)際速度:v=0.11m/s
時(shí)間定額:
26 s
8.7s
1.3 s
=36 s
工序總時(shí)間定額:56 s≈1min
2.9.8 工序Ⅷ (鉆孔)切削用量及時(shí)間定額:
查表3-38(《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》),取f=0.18 mm/r
查表3-42(《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》),取v=0.15 m/s
帶入公式:
==16r/s=960r/min
取機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速:n=960 r/min。
切削工時(shí):
mm,mm,帶入公式:
= =5.8 s
第三章 夾具設(shè)計(jì)
由于生產(chǎn)類(lèi)型為成批,大批生產(chǎn),要考慮生產(chǎn)效率,降低勞動(dòng)強(qiáng)度,保證加工質(zhì)量,故需要設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具。
3.1問(wèn)題的提出:
本次設(shè)計(jì)選擇設(shè)計(jì)工序Ⅶ 鉆→擴(kuò)→鉸孔、的夾具。該工序加工的精度要求較高,粗糙度要求1.6,平行度要求0.05。工序基準(zhǔn)為底平面。需要保證的尺寸要求:保證孔中心與底面距離mm,孔中心與底面距離mm。兩孔中心距mm。夾具設(shè)計(jì)應(yīng)首先滿(mǎn)足這些要求,并保證較高的生產(chǎn)效率,還應(yīng)考慮夾具零件制造的工藝性和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性,加工過(guò)程中夾具的操作應(yīng)方便,定位夾緊穩(wěn)定可靠,夾具體應(yīng)具有較好的剛性。
3.2夾具的設(shè)計(jì):
4.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇:
根據(jù)圖紙要求,為保證加工質(zhì)量,工序基準(zhǔn)應(yīng)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相同。選擇底面作為基準(zhǔn)。
工序基準(zhǔn)面是底平面,定位面為環(huán)行突臺(tái)面,限制3個(gè)自由度,孔采用定位銷(xiāo)定位,由于通過(guò)孔夾緊,定位銷(xiāo)與夾緊件拉桿做成整體。限制2個(gè)自由度,還有一個(gè)繞孔軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)自由度,采用一個(gè)可調(diào)支承,支承于圓柱端面,除限制自由度達(dá)到完全定位外,還能提高夾具系統(tǒng)剛性。定位面板下圖4-1:
圖 4-1 定位面板
3.2.2定位誤差分析:
定位誤差是指由于定位不準(zhǔn)引起的某一工序的尺寸或位置精度要求方面的加工誤差。對(duì)夾具設(shè)計(jì)中采用的定位方案,只要可能產(chǎn)生的定位誤差小于工件相應(yīng)尺寸或位置公差的三分之一,或滿(mǎn)足裝夾+對(duì)定+過(guò)程≤T,即可認(rèn)為定位方案符合加工要求。
對(duì)于本次設(shè)計(jì)的夾具,需要保證的尺寸要求:保證孔中心與底面距離mm,孔中心與底面距離mm。兩孔中心距mm。其中兩孔中心距由鉆模板上兩鉆套的中心距保證??着c底面的距離靠鉆模板與3個(gè)C型定位支承保證,3個(gè)尺寸都是以工件底面為基準(zhǔn)的,基準(zhǔn)不重合誤差為0。
導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì):
導(dǎo)向裝置主要是鉆模板,導(dǎo)向元件是鉆套,加工中需要鉆→擴(kuò)→鉸3個(gè)工步,為減少裝夾時(shí)間,減少輔助時(shí)間,鉆套選擇快換鉆套,鉆套與鉆模板連接需要有襯套。當(dāng)需要換鉆套時(shí),只需要將鉆套逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到鉆套的削平邊,即可以取出鉆套。
快換鉆套。見(jiàn)圖4-2:
圖 4-3 鉆模板
鉆模板圖見(jiàn)圖4-3:
3.2.3夾緊裝置的設(shè)計(jì):
根據(jù)夾緊力方向的原則
(1),夾緊力的作用方向不應(yīng)破壞工件的既定位置。
(2),夾緊力的作用方向應(yīng)使所需夾緊力盡可能??;
(3),夾緊力的作用方向應(yīng)使工件的夾緊變形最小。
根據(jù)夾緊力作用點(diǎn)的原則
(1),夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)正對(duì)夾具定位支承元件或位于支承元件所形成的穩(wěn)定受力區(qū)域內(nèi),以免工件產(chǎn)生位移和偏轉(zhuǎn);
(2),夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)在工件剛性較好的部位上,以使夾緊變形盡可能少,有時(shí)可采用增大工件受力面積或合理布局夾緊點(diǎn)位置等措施來(lái)實(shí)現(xiàn);
(3),夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近工件的加工表面,以保證夾緊力的穩(wěn)定性和可靠性,減小工件的夾緊力,防止加工過(guò)程產(chǎn)生振動(dòng)。
根據(jù)以上要求,考慮加工零件的特點(diǎn)及定位方式,確定夾緊方式,通過(guò)前面工序加工出的孔用拉桿夾緊,方向?yàn)樗较蛴?,這樣能保證主要定位基準(zhǔn)面與定位元件的良好接觸。
3.2.4切削力及夾緊力的計(jì)算:
3.2.4.1切削力的計(jì)算:
刀具為高速鋼錐柄麻花鉆,直徑d=16mm,f=0.26mm/r,查表2—32《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》鉆孔的軸向力計(jì)算公式:
其中=365.9,ZF=1.0,YF=0.8 ,=0.94帶入公式
=1873 N
鉆孔至的軸向力:
=1639 N
3.2.4.2夾緊力的確定:
分析工件夾具中的受力情況:
切削力方向?yàn)榭椎妮S線(xiàn)方向,夾緊力垂直于切削力方向,由定位面與定位元件之間的摩擦力平衡切削軸向力,定位面板材料為鑄鐵,工件材料為鑄鐵,查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1—10,摩擦系數(shù)為0.5 。由《理論力學(xué)》第6版p110公式:
式中為摩擦力,為靜摩擦因素,為正壓力,帶入式
得:
==3746 N,則實(shí)際夾緊力F=K,K為安全系數(shù)。
K=
查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》,表1-2-1、表1-2-2:
K=1.2×1.2×1.0×1.0×1.0=1.44
F=1.44×3746=5394
3.2.5校驗(yàn)夾緊元件的強(qiáng)度:
夾緊拉桿材料為20Cr,材料塑性大,受力為拉力,發(fā)生塑性變形,當(dāng)達(dá)到一定限度或斷裂,零件不能正常工作,就發(fā)生失效。失效發(fā)生在零件的薄弱環(huán)節(jié)。拉桿示意圖如下:
圖4-4 夾緊拉桿圖
A- A截面是該零件最易失效的部分,取該截面分析:
,=192MPa
對(duì)塑性材料有: (由《材料力學(xué)》第4版Ⅰ,劉鴻文主編,高等教育出版社p29),
20Cr鋼540MPa,取2,則:
==270>
故拉桿強(qiáng)度合格。
3.2.7 夾具的使用及維護(hù):
夾具裝配圖的繪制:
夾具的具體各部分設(shè)計(jì)完成后,將夾具裝配圖畫(huà)于A0圖紙上,部分主要零件也單獨(dú)畫(huà)于A3,A1圖紙上,見(jiàn)附圖。
該夾具是用于精加工的,裝配完成后,安裝在Z3025鉆床的工作臺(tái)上,安裝后要檢查安裝是否存在誤差,如有應(yīng)設(shè)法消除,以免造成加工誤差。該夾具設(shè)計(jì)的是液壓夾緊方式,安裝完成還要檢查管道連接是否緊密,有無(wú)泄露現(xiàn)象檢驗(yàn)用油壓要高于夾緊要求的液壓,保證使用安全。
夾具的操作:安裝工件時(shí),應(yīng)檢查活塞桿是否處于松開(kāi)的位置,然后使工件上11孔穿過(guò)拉桿,將底平面緊靠定位板上的3個(gè)定位支承上,圓柱的下端面靠近夾具體上安裝好的可調(diào)支承上,調(diào)節(jié)可調(diào)支承,保證工件垂直于夾具體底座。定位調(diào)節(jié)好后,將球形開(kāi)口墊圈球面對(duì)準(zhǔn)11孔安裝于拉桿上6段,然后打開(kāi)液壓操作手柄置于工進(jìn)位置,啟動(dòng)液壓缸夾緊工件。球形墊圈的作用在于在液壓桿拉力作用下自動(dòng)調(diào)節(jié)拉桿軸線(xiàn),保持拉桿與液壓桿的同軸性。夾緊完成后,將手柄置于保壓位置,保持活塞位置不動(dòng),到加工完成。加工完成后,將手柄置于松開(kāi)位置,松開(kāi)工件,取下球形開(kāi)口墊圈,然后就可以取下工件。
夾具的維護(hù):夾具在使用中,應(yīng)注意檢查鉆套的磨損情況,如磨損后不能精確保證加工精度,則需要更換鉆套。本夾具定位面板是受力的部件,應(yīng)定時(shí)檢查其是否發(fā)生受力變形,如有變形,應(yīng)及時(shí)設(shè)法修正,才能保證加工精度,為使其變形減少,需要嚴(yán)格控制液壓缸的油壓,保證油壓不超過(guò)工作油壓太多。
第四章 結(jié)論
本次設(shè)計(jì)是在完成大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)之后進(jìn)行的一次設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練,能夠使我們的知識(shí)掌握更牢,并能提升我們分析問(wèn)題,解決問(wèn)題的能力。因此,它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。
作為機(jī)械制造專(zhuān)業(yè)的學(xué)生,最重要的就是機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定和工裝夾具的設(shè)計(jì)。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì),我掌握了機(jī)械加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)和工裝夾具設(shè)計(jì)的基本步驟和方法。工藝規(guī)程設(shè)計(jì)首先是分析了零件的技術(shù)要求,包括被加工面的尺寸精度和幾何形狀精度,各被加工表面之間的相互位置精度,被加工表面的表面加工質(zhì)量及熱處理要求,對(duì)毛坯的要求等等。并對(duì)達(dá)到各個(gè)技術(shù)要求的主要影響因素進(jìn)行了分析,計(jì)算確定毛坯尺寸,了解各種機(jī)械加工機(jī)床的加工范圍,加工能夠達(dá)到的精度。選擇合理的機(jī)床組合,擬訂合理的加工路線(xiàn),確定機(jī)床、刀具、量具、夾具,如果需要專(zhuān)用夾具,就需要設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具。計(jì)算確定切削用量,機(jī)床轉(zhuǎn)速、時(shí)間定額等。然后編制工藝規(guī)程文件,如工藝過(guò)程卡,工序卡片。
專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)是針對(duì)不同的機(jī)床和零件的被加工表面設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的夾具以滿(mǎn)足加工精度要求、提高加工效率,降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。夾具設(shè)計(jì)包括:定位元件或定位裝置、夾緊元件或夾緊裝置、對(duì)刀及引導(dǎo)元件、夾具體組成、連接元件、其他元件或裝置。本次設(shè)計(jì)的是鉆床夾具,加工兩個(gè)不同直徑的孔,需要精加工。所以?shī)A具對(duì)定位、導(dǎo)向裝置要求較高。而生產(chǎn)類(lèi)型為大批,故應(yīng)該選擇液壓或氣動(dòng)夾緊方式,以降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度和縮短輔助時(shí)間,提高效率。
通過(guò)設(shè)計(jì)對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),提升了我獨(dú)立分析問(wèn)題,解決問(wèn)題的能力,對(duì)我以后在工作中起到相當(dāng)大的作用,對(duì)我們畢業(yè)生來(lái)說(shuō)是一次相當(dāng)大的鍛煉。
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鉆16和18
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設(shè)計(jì)
16
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