曲柄零件 工藝規(guī)程及Φ5錐銷(xiāo)孔夾具設(shè)計(jì)[含高清CAD圖工序卡說(shuō)明書(shū)]

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基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要的設(shè)計(jì)之一，基面的選擇正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過(guò)程中會(huì)問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批量的報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法進(jìn)行。 2.2.1 粗基面的選擇 作為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒(méi)有飛邊、毛刺或其他表面缺欠。該工件選擇22圓面和左端面作為粗基準(zhǔn)。采用22圓面定位加工內(nèi)孔可保證的壁厚均勻；采用左端面作粗基準(zhǔn)加工右端面，可以為后續(xù)工序準(zhǔn)備好精基準(zhǔn)。 2.2.2 精基面的選擇 12軸線是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，選擇12軸線作為定位基準(zhǔn)加工16孔，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)重合，保證被加工孔軸線平行度的要求。選擇右端面為加工內(nèi)螺紋M6、錐銷(xiāo)孔5的工序精基準(zhǔn)，孔16軸線為加工孔5的精基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)重合，保證尺寸要求。3.制訂機(jī)械加工工藝路線 生產(chǎn)過(guò)程是指將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^(guò)程。它包括原材料的準(zhǔn)備、運(yùn)輸和保存，生產(chǎn)的準(zhǔn)備，毛坯的制造，毛坯經(jīng)過(guò)加工、熱處理而成為零件，零件、部件經(jīng)裝配成為產(chǎn)品，機(jī)械的質(zhì)量檢查及其運(yùn)行試驗(yàn)、調(diào)試，機(jī)械的油漆與包裝等。 工藝過(guò)程是指在生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、相互位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品的過(guò)程。機(jī)械產(chǎn)品的工藝過(guò)程又可分為鑄造、鍛造、沖壓、焊接、機(jī)械加工、熱處理、裝配、涂裝等工藝過(guò)程。其中與原材料變?yōu)槌善分苯佑嘘P(guān)的過(guò)程，稱(chēng)為直接生產(chǎn)過(guò)程，是生產(chǎn)過(guò)程的主要部分。而與原材料變?yōu)楫a(chǎn)品間接有關(guān)的過(guò)程，如生產(chǎn)準(zhǔn)備、運(yùn)輸、保管、機(jī)床與工藝裝備的維修等，稱(chēng)為輔助生由于零件加工表面的多樣性、生產(chǎn)設(shè)備和加工手段的加工范圍的局限性、零件精度要求及產(chǎn)量的不同，通常零件的加工過(guò)程是由若干個(gè)順次排列的工序組成的。工序是加工過(guò)程的基本組成單元。每一個(gè)工序又可分為一個(gè)或若干個(gè)安裝、工位、工步或走刀。毛坯依次通過(guò)這些工序而變成零件。 工序是一個(gè)或一組工人，在相同的工作地對(duì)同一個(gè)或同時(shí)對(duì)幾個(gè)工件連續(xù)完成的那一部分工藝過(guò)程。 工序是組成工藝過(guò)程的基本單元，也是生產(chǎn)計(jì)劃、成本核算的基本單元。一個(gè)零件的加工過(guò)程需要包括哪些工序，由被加工零件的復(fù)雜程度、加工精度要求及其產(chǎn)量等因素決定3.1表面加工方法的確定根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專(zhuān)用工卡具,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查機(jī)械制造課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)10頁(yè)表1-7、1-8、1-9，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下： 曲柄零件各表面加工方案加工項(xiàng)目尺寸公差等級(jí)粗糙度加工方案?jìng)渥⑶蠖嗣鍳B1804-C12.5粗銑表1-8曲柄右端面GB1804-C12.5粗銑表1-8曲柄內(nèi)端面GB1804-C3.2粗銑-半精銑表1-816孔IT73.2鉆-鉸表1-712孔IT73.2鉆-鉸表1-75孔GB1804-C12.5鉆表1-7內(nèi)螺紋M6IT63.2鉆-攻螺紋表1-10錐銷(xiāo)孔5GB1804-C1.6鉆鉸表1-93.2加工階段的劃分在粗加工階段。首先將精基準(zhǔn)準(zhǔn)備好，使后續(xù)工序都可以采用精基準(zhǔn)定位加工，保證其他加工表面的精度要求；首先22左端面作為粗基準(zhǔn)粗銑右端面，然后以此端面為精基準(zhǔn)加工其他面和孔。采用22圓面定位加工內(nèi)孔12可保證的壁厚均勻，以孔1為精基準(zhǔn)加工16。3.3 工序的集中與分散選用工序集中原則安排拔叉的加工工序。該拔叉的生產(chǎn)類(lèi)型為大批生產(chǎn)，可以采用萬(wàn)能型機(jī)床配以專(zhuān)用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運(yùn)用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可以縮短輔助時(shí)間，而且由于與一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各種加工表面之間的相對(duì)位置精度要求。3.3工序順序的安排機(jī)械加工工序（1）遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工基準(zhǔn)曲柄左端面和右端面。（2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先主后次”原則，先加工主要表面（4）遵循“先面后孔”原則，先加工曲柄端面，再加工孔，確定工藝路3.4確定工藝路線工序號(hào)工序名稱(chēng)機(jī)床裝備刀具量具1 粗銑曲柄外端面銑床銑刀游標(biāo)卡尺2精銑曲柄內(nèi)端面銑床銑刀游標(biāo)卡尺3鉆鉸16孔鉆床麻花鉆、鉸刀塞規(guī).卡尺4鉆鉸12孔鉆床麻花鉆、鉸刀塞規(guī).卡尺5鉆鉸5孔鉆床麻花鉆、鉸刀塞規(guī).卡尺6鉆、攻螺紋M6鉆床麻花鉆、絲錐塞規(guī).卡尺7鉆、鉸5錐銷(xiāo)孔、鉆床麻花鉆錐度鉸刀塞規(guī).卡尺8去毛刺鉗工臺(tái)平銼9終檢塞規(guī)、百分表、卡尺等3.4.1加工設(shè)備和工藝設(shè)備1 機(jī)床的選擇：采用Z525立式鉆床、鉆床。 2 選擇夾具：該曲柄的生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批生產(chǎn)，所以采用專(zhuān)用夾具。3 選擇刀具：在銑床上加工的各工序，采用高速鉆刀即可保證加工質(zhì)量。4選擇量具：采用塞規(guī).雙用游標(biāo)卡尺。4.機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定4.1錐銷(xiāo)孔5的工序尺寸由表2-28課查得，精鉸余量Z=0.2mm，加工等級(jí)為IT8，公差為0.018鉆孔余量為Z鉆=4.8mm，加工等級(jí)為IT12，公差為0.12。錐銷(xiāo)孔加工工序的加工余量項(xiàng)目?jī)?nèi)容精度等級(jí)工序尺寸粗糙度工序余量公差5錐銷(xiāo)孔鉆IT124.812.54.80.12鉸IT851.60.20.0184.2確定切削用量及時(shí)間定額4.2.1主軸轉(zhuǎn)速的確定1.鉆、鉸5錐孔，以22左端面為基準(zhǔn)。刀具：鉆頭直徑為4.8mm的高速鋼鉆頭，錐度鉸刀頭直徑為5mm高速鋼鉸刀。機(jī)床：Z525立式鉆床2.鉆孔工步背刀吃量p的選擇粗加工時(shí)根據(jù)加工余量和工藝系統(tǒng)剛度確定p=4.8mm。進(jìn)給量的確定 由表5-22，選取該工步得進(jìn)量f=0.1mm/r。切削速度的計(jì)算 由表5-31，按工件材料為鑄鐵的條件選取，切削速度v=20m/min選取。由公式n=1000v/d可求得該工序鉆頭鉆速n=1326r/min,參照表4-9所列Z525型立式鉆床得主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=1360r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式v=nd/1000=20.5m/min。3.精鉸錐孔工步1）背吃刀量的確定 取p=0.2mm。2）進(jìn)給量的確定 由表5-31，選取該工步得進(jìn)給量f=1mm/r。3切削速度的計(jì)算 由表5-31，按工件材料為鑄鐵的條件選取，切削速度v=3m/min選取。由公式n=1000v/d可求得該工序鉆頭鉆速n=191r/min,參照表4-9所列Z525型立式鉆床得主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=195r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式v=nd/1000=3.06m/min4.2.2時(shí)間定額的計(jì)算：工序9：鉆、鉸5錐孔鉆孔工步根據(jù)表5-51，鉆孔的基本時(shí)間可由公式 求得。,;f=0.1mm/r;n=1360r/min。則該工步的基本時(shí)間t=(22+2.4+2)/0.1mm/r x 1360r/min=10.8s精鉸孔工步 根據(jù)表5-41，鉸孔基本時(shí)間可由公式t=L*i/fn=(LP+l1)*i/fn, LP=(D-d)/2*tankr, kr=15，l1=1mm，f=1mm/r，n=195r/min則該工步的基本時(shí)間t=20s。輔助時(shí)間的計(jì)算tf輔助時(shí)間tf基本時(shí)間t之間的關(guān)系為tf=（0.15-0.2）t鉆孔輔助時(shí)間tf=0.210.8=2.2s鉸孔輔助時(shí)間tf=0.220=4s4.2.3其它時(shí)間計(jì)算除了作業(yè)時(shí)間以外，每道工序的單件時(shí)間還包括布置工作時(shí)間、休息與生理需要時(shí)間和準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間。由于該設(shè)計(jì)的生產(chǎn)類(lèi)型為大批量生產(chǎn)，分?jǐn)偟矫總€(gè)工件上的準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間甚微，可忽略不計(jì)。布置工作地時(shí)間tb是作業(yè)時(shí)間的2%-7%，休息與生理時(shí)間tx是作業(yè)時(shí)間的2%-4%，本設(shè)計(jì)均取3%，則工序的其他時(shí)間（tb +tx）可按關(guān)系式（3%+3%）（tf+t）計(jì)算。工序9的其他時(shí)間：tb +tx=6%（10.8s+20s+4s）=2s單件計(jì)算時(shí)間td=2s+10.8s+20s+4s=36.8s。5.夾具設(shè)計(jì)5.1夾具選擇夾具是一種能夠使工件按一定的技術(shù)要求準(zhǔn)確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運(yùn)用于機(jī)械加工，檢測(cè)和裝配等整個(gè)工藝過(guò)程中。在現(xiàn)代化的機(jī)械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產(chǎn)率，降低制造成本，一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標(biāo)。正確地設(shè)計(jì)并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術(shù)環(huán)節(jié)之一。同時(shí)也擴(kuò)大各種機(jī)床使用范圍必不可少重要手段。 （夾具裝配圖5-1）（一）提出問(wèn)題（1）怎樣限制零件的自由度；一個(gè)面限制3個(gè)自由度，短圓柱銷(xiāo)限制2個(gè)自由度，削邊銷(xiāo)限制1個(gè)自由度。（2）怎樣夾緊；設(shè)計(jì)夾具由螺旋夾緊配合V形塊夾緊工件，定位塊起支撐工件的作用。（3）設(shè)計(jì)的夾具怎樣排削；此次加工利用麻花鉆和鉸刀，排削通過(guò)鉆模板與工件之間的間隙排削。（4）怎樣使夾具使用合理，便于裝卸。（二）設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)必須保證零件的加工精度，保證夾具的操作方便，夾緊可靠，使用安全，有合理的裝卸空間，還要注意機(jī)構(gòu)密封和防塵作用，使設(shè)計(jì)的夾具完全符合要求。本夾具主要用來(lái)對(duì)5錐銷(xiāo)孔進(jìn)行加工，這個(gè)孔尺寸精度要求為GB1840-C，表面粗糙度Ra1.6，鉆、精鉸以可滿足其精度。所以設(shè)計(jì)時(shí)要在滿足精度的前提下提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。5.2夾具設(shè)計(jì)5.2.1定位分析（1）定位基準(zhǔn)的選擇據(jù)夾具手冊(cè)知定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與工序基準(zhǔn)重合，在同一工件的各道工序中，應(yīng)盡量采用同一定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工。故加工5錐銷(xiāo)孔時(shí)，采用曲柄右端面和12孔內(nèi)圓柱面作為定位基準(zhǔn)。（2）定位誤差的分析定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為一個(gè)面與兩個(gè)孔定位，因?yàn)樵摱ㄎ辉亩ㄎ换鶞?zhǔn)為孔的軸線，所以基準(zhǔn)重合b=0，由于加工向下孔即不存在基準(zhǔn)位移誤差j=0。 5.2.2切削力及夾緊力的計(jì)算2、切削力及夾緊力的計(jì)算刀具：4.8的麻花鉆，5的錐度鉸刀。鉆孔切削力：查機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)P70表3-6，得鉆削力計(jì)算公式： 式中 P鉆削力t鉆削深度, 22mmS每轉(zhuǎn)進(jìn)給量, 0.1mmD麻花鉆直徑, 4.8mmHB布氏硬度，140HBS 所以 =400（N）鉸孔時(shí)的切削力：查機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)P70表3-6，得鉆削力計(jì)算公式：式中 P切削力t鉆削深度, 22mmS每轉(zhuǎn)進(jìn)給量, 1mmD鉸孔鉆直徑, 5mmHB布氏硬度，140HBS 所以 = 473（N）式中 t鉆削深度, 22mmS每轉(zhuǎn)進(jìn)給量, 0.1mmD麻花鉆直徑, 5mmHB布氏硬度，140HBS =600（NM）鉆孔夾緊力：查機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)P70表3-6，查得工件以一個(gè)面和兩個(gè)孔定位時(shí)所需夾緊力計(jì)算公式：式中 螺紋摩擦角平頭螺桿端的直徑工件與夾緊元件之間的摩擦系數(shù),0.16螺桿直徑 螺紋升角Q 切削力L 孔到定位面距離則所需夾緊力 =399（N）5.3夾具操作說(shuō)明此次設(shè)計(jì)的夾具夾緊原理為：通過(guò)12孔和側(cè)面為定位基準(zhǔn)，在圓柱銷(xiāo)、平面和菱邊銷(xiāo)實(shí)現(xiàn)完全定位，以鉆模板引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工。采用螺母夾緊工件。定位元件：定位元件是用以確定正確位置的元件。用工件定位基準(zhǔn)或定位基面與夾具定位元件接觸或配合來(lái)實(shí)現(xiàn)工件定位。該設(shè)計(jì)用可換定位銷(xiāo)5.4.確定導(dǎo)向裝置本工序要求對(duì)被加工的孔依次進(jìn)行鉆、鉸的加工，最終達(dá)到工序簡(jiǎn)圖上規(guī)定的加工要求，故選用快換鉆套作為刀具的導(dǎo)向元件，查表9-13，確定鉆套高度H=2d=24.8=9.6mm，排泄空間h=0.7d=3.4mm。d：基本偏差F7(0.0100.022);D=10mm，偏差m6（0.0010.010）。6.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)體會(huì)與展望通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，能運(yùn)用所學(xué)基本理論知識(shí)，正確解決工件在加工時(shí)的定位和夾緊問(wèn)題，選擇合理的方案，進(jìn)行必要的計(jì)算，根據(jù)題意設(shè)計(jì)出符合優(yōu)質(zhì)、高效、低成本的夾具。學(xué)習(xí)正確的調(diào)查研究方法，收集國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料，掌握正確的夾具設(shè)計(jì)思想、方法和手段，學(xué)會(huì)正確使用有關(guān)手冊(cè)及其它技術(shù)資料。分析研究結(jié)構(gòu)工藝性問(wèn)題，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。進(jìn)一步了解有關(guān)機(jī)床、刀具和量具等工裝知識(shí)。夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。一、高精，隨著機(jī)床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對(duì)夾具的制造精度要求更高。世界知名的夾具制造公司都是精密機(jī)械制造企業(yè)。為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟(jì)性，夾具有不同的型號(hào)，以及不同檔次的精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇。二、高效，為了提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來(lái)越多。為了減少工件的安裝時(shí)間，各種自動(dòng)定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動(dòng)和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。三、模塊、組合，夾具元件模塊化是實(shí)現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。利用模塊化設(shè)計(jì)的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開(kāi)發(fā)的基點(diǎn)。省工、省時(shí)，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進(jìn)夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計(jì)為夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用CAD技術(shù)，可建立元件庫(kù)、典型夾具庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用檔案庫(kù)，進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)，為用戶三維實(shí)體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過(guò)程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗(yàn)，了解市場(chǎng)需求，不斷地改進(jìn)和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會(huì)與華中科技大學(xué)合作，正在著手創(chuàng)建夾具專(zhuān)業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢(xún)與開(kāi)發(fā)的公共平臺(tái)，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)與服務(wù)的通用化、遠(yuǎn)程信息化和經(jīng)營(yíng)電子商務(wù)化。四、通用、經(jīng)濟(jì)，夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴(kuò)展性功能強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)性好。德國(guó)demmeler（戴美樂(lè)）公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強(qiáng)，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)實(shí)用才有推廣應(yīng)用的價(jià)值。專(zhuān)家們建議組合夾具行業(yè)加強(qiáng)產(chǎn)、學(xué)、研協(xié)作的力度，加快用高新技術(shù)改造和提升夾具技術(shù)水平的步伐，創(chuàng)建夾具專(zhuān)業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與時(shí)俱進(jìn)地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術(shù)。主動(dòng)與國(guó)外夾具廠商聯(lián)系，爭(zhēng)取合資與合作，引進(jìn)技術(shù)，這是改造和發(fā)展我國(guó)組合夾具行業(yè)較為行之有效的途徑。參考文獻(xiàn)1、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)（第二版） 肖繼德、陳寧平主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2000.52、機(jī)床夾具的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法 秦國(guó)華、張衛(wèi)紅主編 航空工業(yè)出版社 2006.113、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 黃健求主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2005.114、機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 秦寶榮主編 中國(guó)建材工業(yè)出版社 1998.25、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南 崇凱主編 化學(xué)工業(yè)出版社 2007.26、機(jī)械制造與模具制造工藝學(xué) 陳國(guó)香主編 情話大學(xué)出版社 2006.57、機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)技術(shù) 李彩霞主編 上海交通大學(xué)出版社 2006.18、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 方子良主編 上海交通大學(xué)出版社 2005.1 9、敏捷夾具設(shè)計(jì)理論及應(yīng)用 武良臣、郭培紅等主編 煤炭工業(yè)出版社 2003.9 10、機(jī)械制造工藝及專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo) 孫麗媛 冶金工業(yè)出版社 2002.1211、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程 鄒青主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2004.8