1、支架的机械加工工艺规程编制和专用夹具设计(机械制造专业毕业设计)支架的机械加工工艺规程编制和专用夹具设计序言随着机械制造业的不断发展社会对生产率的要求也越来越高因此大批量生产成为时代的需求而组合机床就可以满足这一需求我们有必要来研究他另外支架是主要起支撑作用的构架承受较大的力也有定位作用使零件之间保持正确的位置因此支架加工质量直接影响零件加工的精度性能我们有必要对其进行研究机械制造毕业设计涉及的内容比较多它是基础课技术基础课以及专业课的综合是学完机械制造技术基础含机床夹具设计和全部专业课并进行了实训的基础上进行的是我们对所有课程的一次深入的综合性的总复习也是一次理论联系实际的训练因此它在我们三
2、年大学生活中占有重要的地位本次毕业设计使我们能综合运用机械制造的基本理论并结合生产实践中学到的技能知识独立地分析和解决工艺问题初步具备设计一个中等复杂程度零件支架的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法拟定夹具设计方案完成夹具结构设计的能力也是熟悉和运用有关手册图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会目录对零件进行工艺分析并画零件图支架的作用及结构特点4支架的工艺分析4支架的零件图5选择毛坯的制造方法并绘制毛坯简图21 选择毛坯的制造方式522 确定毛坯的形状大小6制订零件的机械加工工艺路线31 确定零件各孔平面加工方案732 定位基准的选择933 制订工艺路线934 选择各
3、工序机床及工夹具刀具加工余量及工序间尺寸与公差的确定1035 切削用量和时间定额的确定1136 机械加工工艺过程卡和工序卡13机床夹具设计计算和结构设计确定夹具设计方案绘制结构原理示意图15工件在夹具中加工的精度分析18计算夹紧力20画夹具装配图和零件图21五参考文献及毕业设计总结21对零件进行工艺分析并画零件图11 支架的作用及结构特点支架是起支撑作用的构架承受较大的力也具有定位作用使零件之间保持正确的位置在支架高 20mm 处两个 R12mm 宽 12mm 的凸出部位之间相隔 2mm 其中一个上有螺纹孔另一个上有通孔则此处构造比较复杂且在支架高 36mm 处有 2mm 宽的一个缺口这两部分
4、刚度比较低中间有 30mm 的孔属于套类结构伸出部分为一平台上有螺纹盲孔在端部有倾斜 60的凸出部分起定位作用此处应力教集中强度要好在平台下面有增强其硬度的肋板两个 R12mm 凸出 2mm 宽 36mm 高处缺口及R10mm 凸出部分为复杂结构其加工存在一定的难度要求较高防止其损坏需要对其进行必要的热处理零件的工艺分析主要加工表面 30mm 中心孔及两端倒角上下端面 M612 螺纹盲孔右端部倾斜 60凸出部分中间孔 8mm 左端两个凸出部分外侧面及其中间 M10 螺纹孔和 11 孔1 选用灰铸铁 HT150 硬度 150200HB 负荷低磨损无关重要变形很小经过正火处理灰铸铁件的牌号和应用范
5、围如表 1-1 所示2 未标注圆角半径为 R3mm3 加工表面不应该有毛刺裂缝结疤夹渣等缺陷并应清理清洁4 所有加工表面应光洁不可有裂缝压痕毛刺气孔凹痕以及非金属夹杂物5 上下表面应与中心孔轴线保持一定的 com 中心孔内表面表面粗糙度Ra16m 左端两个凸出部分外表面 Ra63m 右端部倾斜 60凸出部分中间孔内表面 Ra16m 为较高精度且 86 在加工之前进行人工时效热处理对毛坯预备性热处理为降低零件硬度在精加工阶段的磨削加工前进行淬火处理淬火后工件硬度提高且易变形表 1-1 灰铸铁件的牌号和应用范围牌号 硬度 HB 应用范围 工作条件 用途举例 HT100170 1 负荷极低2 磨损无
6、关重要3 变形很小 盖外罩油盘手轮手把支架坐板重锤等形状简单不重要的零件这些铸件通常不经试验即被采用一般不需要加工或者只需经过简单的机械加工HT150 150200 1 承受中等载荷的零件2 摩擦面间的压力490KPa 1 一般机械制造中的铸件如支柱坐板齿轮箱刀架轴承座轴承滑座工作台齿面不加工的齿轮和链轮汽车拖拉机的进气管排气管液压泵进油管等2 薄壁重量不大零件工作压力不大的管子配件以及壁厚30mm 的耐磨轴套等3 圆周速度为 612ms 的带轮以及其他符合左列工作条件的零件HT200 170220 1 承受较大负荷的零件2 摩擦面间的压力490KPa 大于 10t 的大型铸件1470 Kpa
7、 或需经表面淬火的零件3 要求保持气密性以及韧性的零件 1 一般机械制造中较为中重要的铸件如气缸齿轮链轮棘轮衬套金属切削机床床身飞轮等2 汽车拖拉机的汽缸体汽缸盖活塞制动毂联轴器盘飞轮离合器外壳分离器本体左右半轴壳等3 承受 7840KPa 以下中等压力的液压缸泵体阀体等4 汽油机和柴油机的活塞环5 圆周速度为 1220ms 的带轮以及其他符合左列工作条件的零件HT250 19024013 支架的零件图见图纸所示二选择毛坯的制造方式并绘制毛坯简图21 选择毛坯的制造方式该零件加工要求高加工面数量多并且种类繁多有车磨端面钻孔扩孔攻螺纹车倒角钻斜孔等位置形状尺寸精度都各有要求支架材料为灰铸铁 HT
8、150 硬度为150200HB 承受中等载荷的零件摩擦面间的压力490KPa 用于一般机械制造薄壁重量不大零件工作压力不大的管子配件以及壁厚30mm 的耐磨轴套等和圆周速度为 612ms 的带轮以及其他符合表 1-1 中条件的零件毛坯种类的确定是与零件的结构形状尺寸大小材料的力学性能和零件的生产类型直接相关的另外还和毛坯的具体生产条件相关铸件包括铸钢铸铁有色金属及合金的铸件等铸件毛坯的形状可以相当复杂尺寸可以相当大且吸振性能好但铸件的力学性能差生产纲领为大批量生产采用精度和生产率高的毛坯制造方法如金属型铸造可以使毛坯的形状接近于零件的形状因此可以减少切削加工用量从而提高材料的利用率降低了机械加
9、工成本金属型铸造就是将熔融的金属浇注到金属模具中依靠金属自重充满金属模具型腔而获得的铸件这种铸件比砂型铸造铸件精度高表面质量和力学性能好生产效率也高但需要专用的金属型腔模适用于大批量生产中的尺寸不大的有色金属铸件综合上述生产此支架零件选择金属型铸造铸件的方式22 确定毛坯的形状大小1 毛坯的特点如表 2-1 所示毛坯的特点及应用范围制造精度 加工余量 原材料 工件尺寸 工件形状 适用生产类型 生产成本 IT1113 大 铸铁铸铜为主 各种尺寸 复杂 各种生产 较低 2 铸件尺寸公差如表 2-2 所示 m铸件基本尺寸 公差等级 大于 至 11 12 13 14 25 40 3650 7 9 40
10、 63 40 56 8 10 63 10044 6 9 1110016050 7 10 123 铸件的机械加工余量如表 2-3 所示 mm 尺寸公差等级 CT 12 加工余量等级 MA F G H J 基本尺寸 加工余量数值 大于 至 - 10040 45 50 6025 30 35 45 10016050 55 65 75 35 40 50 604 铸造孔的最小尺寸如表 2-4 所示 mm 铸造方法 合金种类 一般最小孔径 特殊最小孔径 金属及砂型铸造 全部 30 810 5 机械加工余量工序尺寸确定由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有误差因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量实际上
11、加工余量有最大加工余量和最小加工余量之分铸件的机械加工余量见毛坯的制造表 2-3 所示尺寸公差等级为 12 加工余量等级MA 为 G 则可选取毛坯的加工 com 种数值及其他分析确定毛坯的基本尺寸画出毛坯简图如图 2-5 所示图 2-5三制订零件的机械加工工艺路线由于零件是大批量生产它的主要工艺特征是广泛采用专用机床专用夹具及专用刀具量具机床按工艺路线排列组织流水生产为减轻工人的劳动强度留有进一步提高生产率的可能该支架在工艺设计上采用了组合机床的流水线加工方式31 确定零件各孔平面的加工方式1 孔的加工方式如表 3-1 所示表 3-1 孔的加工方案序号 加工方案 经济加工精度等级 IT 加工表
12、面粗糙度 Ram 适用范围 1 钻 1112 125 加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯也可用于加工非铁金属但粗糙度稍高孔径20mm 2 钻-铰 89 3216 3 钻-粗铰-精铰 78 1608 4 钻-扩 11 12563 加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯也可用于加工非铁金属但粗糙度稍高孔径20mm 5 钻-扩-铰 89 3216 6 钻-扩-粗铰-精铰 7 1608 7钻-扩-机铰-手铰 67 0401 8 钻-扩-拉或推 791601 大批量生产的中小零件的通孔由表 3-1 可以确定支架零件各孔的加工方案如下A 加工孔 30 要求内表面粗糙度 Ra63m 则选择钻-扩-粗铰-精铰的加工方式B 加
13、工 11 要求内表面 Ra63m 选择钻-铰的加工方式C 加工 8 要求内表面 Ra16m 选择钻-粗铰-精铰的加工方式2 平面的加工方式如表 3-2 所示表 3-2 平面的加工方案序号 加工方案 经济加工精度等级 IT 加工表面粗糙度 Ram 适用范围 1 粗车-半精车 89 6332 端面 2 粗车-半精车-精车67 1608 3 粗车-半精车-磨削 79 0802 4粗刨或粗铣-精刨或精铣 79 6316 一般加工不淬硬的平面端铣表面粗糙度可较低 5 粗刨或粗铣-精刨或精铣-刮研 56 0801 精度要求较高的不淬硬平面批量较大时宜采用宽刃精刨方案 6 粗刨或粗铣-精刨或精铣-宽刃精刨
14、67 0802由表 3-2 可以确定支架零件各面的加工方案如下分析零件的各部分技术要求四处平面加工精度要求都在表面粗糙度Ra6316m 之间结合零件形状尺寸选择粗铣-精铣的加工方式3 机械加工的安排原则对于形状复杂尺寸较大的毛坯或尺寸偏差较大的毛坯应首先安排划线工序为精基准加工提供找正基准按先基面后其他的顺序首先加工精基准面在重要表面加工前应对精基准进行修正按先主后次先粗后精的顺序对精度要求较高的各主要表面进行精加工半精加工和精加工对于主要表面有位置精度要求的次要表面应安排在主要表面加工之后加工一般情况主要表面的精加工和光整加工应放在最后阶段进行对于易出现废品的工序精加工和光整加工可适当提前3
15、2 定位基准的选择工件在机床上用夹具进行夹紧加工时用来决定工件相对于刀具的位置的工件上的这些表面称为定位基准定位基准分为粗基准和精基准1 粗基准的选择粗基准的选择要重点考虑如何保证各个加工表面都能分配到合理的加工余量保证加工面与非加工面的位置尺寸精度还同时要为后续工序提供可靠的精基准按照有关粗基准的选取原则即当零件有非加工表面时应以这些非加工表面作粗基准若零件有若干个非加工表面时则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准加工 D 面时选取 60 外表面外圆为粗基准利用 V 型块和一紧固螺钉以 60 外圆定位夹紧以限制四个自由度再以 C 面为次要粗基准限制一个自由度共限制五个自由度
16、可以满足加工要求加工 M10 和 11 以 R12非加工表面外圆为粗基准加工 8 以 R10 非加工表面外圆为粗基准2 精基准的选择选择精基准时重点考虑的是减少工件的定位误差保证零件的加工精度和加工表面之间的位置精度同时也要考虑零件的装夹方便可靠准确结合零件形状尺寸大小装夹定位取 D 面为精基准较好定位且定位基准与设计基准重合33 制订工艺路线拟定工艺路线的出发点是使零件的几何形状尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到保证工艺路线的拟定一般需要做两个方面的工作一是根据生产纲领确定加工工序和工艺内容依据工序的集中和分散程度来划分工艺二是选择工艺基准即主要选择定位基准和检验基准在生产纲领已确定为批量
17、生产的条件下可以考虑采用万能机床组合机床和专用夹具并尽量采用工序集中的原则通过减少工件安装的数量来提高生产率除此之外还应尽量考虑经济精度以便使生产成本尽量下降根据以上原则及前文分析拟定如下工艺路线工序 1 铸坯铸造工序 2 热处理人工时效降低硬度工序 3 以所选基准划 CDE 面加工线工序 4 粗铣-精铣 D 面工序 5 粗铣-精铣 CE 面工序 6 钻 M612 螺纹底孔工序 7 攻螺纹 M612工序 8 粗铣-精铣 F 面工序 9 钻 M10 螺纹底孔工序 10 攻螺纹 M10工序 11 粗铣-精铣 G 面工序 12 钻-铰 11工序 13 钻-扩-粗铰-精铰 30工序 14 倒角 30
18、孔 C 端面处工序 15 倒角 30 孔 D 端面处工序 16 钻-粗铰-精铰 8工序 17 热处理淬火提高硬度 150200HB工序 18 去毛刺工序 19 终检工序 20 入库分析为了提高效率尽量减少零件的装夹定位如同一平面上孔加工在一次装夹就完成加工要求使工序集中节约时间提高了生产率按机械加工安排原则合理的拟定工艺路线34 选择各工序机床及工夹具刀具加工余量及工序间尺寸与公差的确定1 工序 3 工件固定在平台上用划线尺划线找正2 工序 4 选择 X6130A 万能升降台铣床专用夹具采用高速钢镶齿三面刃铣刀225mm 量具卡板 D 面有 3mm 加工余量粗铣 2mm 留 1mm 余量精铣保
19、证平面度005mm3 工序 5 选择 X6130A 万能升降台铣床专用夹具采用高速钢镶齿三面刃铣刀225mm 量具卡板 CE 面有 45mm 加工余量粗铣 35mm 留 1mm 余量精铣相对 A 基准保证其垂直度度 006mm4 工序 6 选择 X6130A 万能升降台铣床专用夹具5 麻花钻螺旋角 28顶角 2K 118后角 16横刃斜角 4060钻孔深度 12mm5 盲孔 M10 螺纹底孔量具卡尺攻螺纹丝锥 M61 螺纹量规攻螺纹机 S4012A5 工序 8 选择 X6130A 万能升降台铣床专用夹具采用高速钢镶齿三面刃铣刀225mm 量具卡板 F 面有 3mm 加工余量粗铣 2mm 留 1
20、mm 余量精铣相对于 B 面保证平行度 006mm6工序 9 选择 X6130A 万能升降台铣床专用夹具 9 扩孔钻直柄扩孔钻扩钻通孔 9M10 螺纹底孔量具卡尺攻螺纹丝锥 M101 螺纹量规攻螺纹机 S4012A7 工序 11 选择 X6130A 万能升降台铣床专用夹具采用高速钢镶齿三面刃铣刀 225mm 量具卡板 G 面有 3mm 加工余量粗铣 2mm 留 1mm 余量精铣相对于 B 面保证平行度 006mm8工序 12 选择 X6130A 万能升降台铣床专用夹具 108 扩孔钻直柄扩孔钻量具卡尺加工此孔有 4mm 双边余量留 02mm 精加工铰刀 11H8 铰孔直柄机用铰刀9工序 13
21、选择 X6130A 万能升降台铣床专用夹具 298 扩孔钻直柄扩孔钻量具卡尺加工此孔有 10mm 双边余量留 02mm 精加工粗铰到 2993 直柄机用铰刀精铰到 30H7 直柄机用铰刀10 工序 1415 倒角 30 孔两端面内孔选用卧式车床 C620-1 专用夹具11 工序 16 选择 X6130A 万能升降台铣床专用夹具量具卡尺78 标准麻花钻钻孔留 02mm 余量粗铰到 796mm 留 004mm 余量直柄机用铰刀精铰到 8H7 直柄机用铰刀35 切削用量和时间定额的确定1 工序 4 粗铣-精铣 D 面保证总高 fz 008mm 齿参考切削手册切削速度参考有关手册确定 V 045ms
22、即 27mmin 采用高速钢镶齿三面刃铣刀 dw 225mm齿数 z 20 则 ns 38rmin 现采用 X6130 万能升降台铣床根据机床使用说明书取 nw 375rmin 故实际切削速度为V dwnw1000 225 265mmin当 nw 375rmin 时工作台的每分钟进给量 fm 应为Fm fzznw 00820375 60mmmin查机床说明书刚好有 fm 60mmmin 故直接选用该值切削加工时由于是粗铣-精铣利用作图法可得出行程刀刃口宽 20mmL 260mm 360mm 则机动加工时间为 Tm Lfm 36060min 6min2 工序 5 粗铣-精铣 CE 面切削用量同上
23、铣刀行程 L 360mm162mm 392mm 则机动加工时间为 Tm Lfm 39260min 653min3 工序 6 钻 M612 螺纹底孔即钻 5 盲孔确定进给量 f 根据切削手册当材料 b800MPad 5mm 时 f 0206mmr 由于本零件在加工 5 孔时属于低刚度零件故进给量应乘系数 075 则f 0206075 015045mmr根据 X6130 机床说明书取 f 01mmr 切削速度根据切削手册查得切削速度 V 18mmin 所以Ns 1000Vdw 1000183145 1145rmin根据机床说明书取 nw 195rmin 故实际切削速度为V dwnw1000 5 3
24、06mmin切削工时 L 12 则 Tm Lnwf 1219501 062min4 工序 7 攻螺纹 M612V 01ms 6mmin 即 ns 238rmin 按机床选取 nw 195rmin 则 V 49mmin 机动工时 L 12mm 则Tm 2Lnwf 1221951 013min5 工序 8 粗铣-精铣 F 面切削用量同工序 4L 402 80mm 则机动工时为 Tm Lfm 8060min 133min6 工序 9 钻 M10 螺纹底孔即扩孔钻 9 的钻头对 8 的孔进行扩孔根据有关手册的规定扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取f 1218 f 钻 1218 065075 058
25、5087mmr根据机床说明书选取 f 057mmr 则V 1213 孔用 298 钻头对 25 孔进行扩钻同工序 9 切削工时 L 71 则切削工时 Tm Lnwf 7168057 183min粗铰-精铰 30 孔参考有关资料取铰刀的切削速度 Vc 03ms 18mmin 由此计算出转速为n 1000Vd 30 19108rmin 按机床实际转速取 n 200rmin 则实际切削速度Vc dn1000 1884mmin 0314ms切削工时 L 70mmTm 2LnVc 223min11 工序 1430 内孔倒角 C1C 端面处选卧式车床 C620-1 据手册及机床取 f1 008mmr 当采
26、用高速钢车刀时根据一般资料确定切削速度 V 16mmin 则ns 1000Vd 30 1591rmin按机床说明书取 nw 120rmin 则此时切削速度为V dnw1000 113mmin切削工时 L 2mm 则 Tm Lnwf 021min12 工序 1530 内孔倒角 C1D 端面处同工序 14 切削工时 Tm 021min13 工序 16 钻-粗铰-精铰 878 标准麻花钻钻孔同工序 6 切削工时 L 10mmTm Lnwf 051min粗铰-精铰 8 参考有关资料取铰刀的切削速度 Vc 03ms 18mmin 由此计算出转速为n 1000Vd 8 71656rmin 按机床实际转速取
27、 n 700rmin 则实际切削速度Vc dn1000 1758mmin 029ms切削工时 L 10mm Tm 2LnVc 01min机械加工工艺过程卡和工序卡表 3-4 支架机械加工工艺主要工序卡 工序 工步 工序说明 机床 夹具或辅助工具 刀具 量具 走刀次数 切削深度 mm 进给量 mmr 主轴转速 rmin 切削速度 mmin 工时定额 min 4 1 粗铣 D 面留 1mm 余量 X6130A 专用夹具 高速钢镶齿三面刃铣刀 卡板 1 260mmmin 3752653 2 精铣 D 面 1 13 5 1 粗铣 CE 面留 1mm 余量 X6130A 1 35326 2 精铣 CE
28、面 1 1326 6 1 钻 M612 螺纹底孔 X6130A 5 麻花钻头 卡尺 112 01 195306062 7 1 攻螺纹 M612 S4012A 丝锥 M61 螺纹量规 1 12519549 013 8 1 粗铣 F 面留 1mm 余量 X6130A高速钢镶齿三面刃铣刀 卡板 1 2 60mmmin 375265067 2精铣 F 面 1 1 067 9 1 钻 M10 螺纹底孔 X6130A 9 扩孔钻头 卡尺 1 12 05768 79 031 10 1攻螺纹 M10 S4012A 丝锥 M101 螺纹量规 1 12519549 0211 1 粗铣 G 面留 1mm 余量 X6
29、130A 高速钢镶齿三面刃铣刀 卡板 1 2 60mmmin 375265067 2 精铣 G 面 11 067 12 1 扩钻 8 孔 X6130A 108 扩孔钻头 卡尺 1 12 05768 79 031 2 精加工铰孔 11H8 铰刀1 12 16 500157009 13 1 扩钻 25 孔 X6130A 298 扩孔钻头 1 71 05768 79 183 2 粗铰到 2993 2993铰刀 1 71 11 200188112 3 精铰到 30H7 30H71 71 112 14 1 倒角 30 内孔 C 端面处 C620-1成型刀具 样板 1 008120113021 15 1
30、倒角 30 内孔D 端面处 C620-1 成型刀具 1 008 021 16 1 用78 钻头钻孔 X6130A 78 麻花钻 卡尺 1 10 01 1953060512 粗铰到 796 796 铰刀 1 10 17 7001760053 精铰到 8H7 8H7 铰刀 1 10 005表 3-3 支架机械加工工艺过程卡工序号 工序名称 工序内容 工艺装备 1 铸造 铸造2 热处理 人工时效热处理 3 划线 以毛坯外形找正划主要加工线 钳台 4 铣 以 60 外圆和 C 面为粗基准粗铣 D 面留 1mm 余量精铣 X6130A 专用工装 5 铣 以 D 面为精基准粗铣 CE 面留 1mm 余量精
31、铣 X6130A 专用工装 6 钻 用 5 钻头钻 M612 螺纹底孔 X6130A专用工装钻模 7 攻螺纹 攻螺纹 M612 S4012A 专用工装 8 铣以 D 面为精基准 B 面为粗基准粗铣 F 面留 1mm 余量精铣 X6130A 专用工装9 钻 用 9 钻头扩钻 M10 螺纹底孔 X6130A 专用工装钻模 10攻螺纹 攻螺纹 M10 S4012A 专用工装 11 铣 以 D 面为精基准 B 面为粗基准粗铣 G 面留 1mm 余量精铣 X6130A 专用工装 12 钻-铰 用108 钻头扩钻 8 孔精加工铰孔 X6130A 专用工装钻模 13 钻-铰 用298 钻头扩钻 25 孔粗铰
32、到 2993 精铰到 30H7 X6130A 专用工装钻模14 倒角 倒角 30 内孔 C 端面处 C620-1 专用工装 15 倒角 倒角 30 内孔 D 端面处 C620-1 专用工装 16 钻-铰 用 78 钻头钻孔粗铰到 796 精铰到 8H7 X6130A 专用工装钻模 17 热处理 淬火提高硬度 150200HB 18 钳工 去毛刺 钳台 19 终检 按图样要求检验各部分尺寸 20 入库 涂防锈油入库机床夹具设计计算和结构设计经过对支架零件的机械加工工艺规程分析设计对零件有了全面的认知选择工序 13 钻-扩-粗铰-精铰 30 分析并结合此工序设计一套专用夹具41 确定夹具设计方案绘
33、制结构原理示意图1 定位方案加工 30 孔内孔表面粗糙度 Ra16m 以底面 D 面为精基准限制三个自由度以 11 孔轴线为定位基准限制三个自由度则对 Z 轴旋转自由度形成过定位增大误差必须消除过定位此种情形可选择削边销棱形销即可消除过定位再由夹紧装置即可限制一个自由度从而工件处于完全定位状态进行加工削边销尺寸标准如图 4-1 和表 4-2 所示图 4-1表 4-2 削边销尺寸D2 36 68 820 2025 2532 3240 40 b 2 34 5 6 6 8 B D2-05 D2-1 D2-2 D2-3 D2-4 D2-52 导向方案为了能迅速准确地确定刀具与夹具的相对位置钻夹具都应设
34、置引导刀具的元件钻套钻套一般安装在钻模板上钻模板与夹具体连接钻套与工件之间留有排屑空间因工件批量大且经钻-粗铰-精铰孔工序加工精度高所以此处选用固定式钻模钻套选用快换钻套如图 4-3 所示图 4-3 快换钻套3 夹紧方案由于零件加工工序较简单定位较容易工件批量大选取简单的手动夹紧装置螺旋夹紧机构用于夹紧零件的螺钉选有带手柄的螺冒便于操作使工件装卸迅速方便由于螺钉与工件 60 外圆接触并施加夹紧力此处选用圆周线接触夹紧装置见总装配图所示4 夹具体的设计结合零件的结构加工要求及以上分析初步设计夹具体的结构a 采用铸造夹具体的钢套钻孔钻模定位心轴及钻模板均按装在夹具体上夹具体底面为安装基准面此方案结
35、构紧凑安装稳定刚性好成本低结构简单较合理b 采用型材夹具体的钻模夹具体由左侧板定位心轴钻模板安装在底座上夹具体底面为安装基准面此方案的夹具体为框架式结构结构复杂质量较轻钻模刚性好固定钻模板螺钉受力比较大易变形但是由于零件为大批量生产尽量减少生产成本此方案不可取综合上述确定采用 a 方案夹紧装置是紧固螺钉与 V 型块组成其 V 型块与夹具体连接为一体 V 型块及尺寸见图 4-4 和表 4-5 所示图 4-4表 4-5 V 型块尺寸N D B H l b r 基本尺寸 极限偏差 f7 基本尺寸 极限偏差 f9 25 16 15 55 4560 65 20夹具体的设计结构及各部分尺寸见夹具体图纸所示
36、5 夹具总装配图上的公差技术要求的标注活动配合公差选择如表 4-7 表 4-8 所示表 4-7配合形式 精度要求 应用 定位销与工件基准孔 一般要求 较高精度 定位元件与工件定位基准间表 4-8钻套名称 加工方法及配合部位 配合种类及公差等级 可换钻套或快换钻套 钻孔及扩孔 外径与衬套 刀具切削部分导向刀柄或刀杆导向 粗铰孔 外径与衬套内径 精铰孔 外径与衬套 内径影响夹具在机床上安装精度的尺寸和公差 SA它们主要指夹具安装基面与机床相应配合表面之间的尺寸公差夹具体的安装基面与机床的配合钻模的安装基面是平面可不必标注影响夹具精度的尺寸和精度钻套与定位销之间尺寸 4001V 型块的宽度 3580
37、02 为影响夹具体的精度尺寸误差在规定范围内夹具总图上应标注的技术要求夹具总图上无法用符号标注而又必须说明的问题可作为技术要求用文字写在总图的空白处如夹具使用时的操作顺序等夹具总图上公差值的确定夹具总图上标注公差值的原则是在满足工件加工要求的前提下尽量降低夹具的制造精度夹具总图上标注的第 25 类尺寸的尺寸公差和位置公差均直接影响工件的加工精度取J 1512 k式中 J 夹具总图上的尺寸公差或位置公差k -与 J 相应的工件尺寸公差或位置公差当工件批量大加工精度低时 J 取小值因为这样可延长夹具使用寿命又不增加夹具制造难度反之取大值此夹具总装图尺寸公差位置公差均取相应工件公差的 13 左右对于
38、直接影响工件加工精度的配合尺寸在确定了配合性质后应尽量选用优先配合工件的加工尺寸未注公差时工件公差 k 视为 IT14IT12 夹具上的相应尺寸公差按 IT11IT9 标注工件上的位置未注公差时工件位置公差 k 视为 IT9IT11 夹具上的相应尺寸公差按 IT7IT9 标注42 工件在夹具中加工的精度分析1 影响加工精度的因素用夹具装夹工件进行机械加工时其工艺系统中影响工件精度的因素很多与夹具有关的因素有定位误差D 对刀误差T 夹具在机床上的安装误差A和夹具制造误差J 等在机械加工工艺系统中因机床精度刀具精度刀具与机床的位置精度工艺系统的受力变形和受热变形等因素造成的加工误差统称为加工方法误
39、差C 上述各项误差均导致刀具相对工件的位置不准确而形成总的加工误差定位误差D 加工尺寸 40mm 的定位误差D 0对称度 01mm 的定位误差为工件定位孔与定位心轴配合的最大间隙工件定位孔的尺寸为 11H7 定位心轴的尺寸为 11f6 则D X mm 0045mm2 对刀误差T 因对刀时刀具相对于对刀块或导向元件的位置不精确而造成的加工误差称为对刀误差钻头与钻套间的间隙会引起钻头的位移或倾斜造成加工误差由于钢套壁厚较薄可只计算钻头位移引起的误差钻套导向孔尺寸为 298F7 钻头尺寸为 298mm 尺寸 40mm 及对称度 01mm 的刀具误差均为钻头与导向孔的最大间隙T X mm 0124mm
40、3 夹具的安装误差A 因夹具上定位元件对刀或导向元件及安装基面三者间包括导向元件与导向元件之间的位置不精确而造成的加工误差称为夹具的安装误差此夹具的安装基面为平面因而没有安装误差A 04 夹具误差J 因夹具上定位元件对刀或导向元件及安装基面三者间包括导向元件与导向元件之间的位置不精确而造成的加工误差称为夹具误差夹具误差的大小取决于夹具零件的加工精度和夹具装配时的调整与修配精度影响尺寸 40mm 的夹具误差为导向孔对安装基面 D 的垂直度J3 003mm 导向孔轴心线到定位端面的尺寸公差J2 006mm影响对称度 01mm 的夹具误差为导向孔对定位心轴的对称度J2 003mm5 加工方法误差G
41、因机床精度刀具精度刀具与机床的位置精度工艺系统的受力变形和受热变形等因素造成的加工误差统称为加工方法误差因该项误差影响因素多又不便于计算所以在设计夹具时常根据经验为它留出工件公差的 13计算时可设G k32 保证加工精度的条件工件在夹具中加工时总加工误差为上述各项误差之和由于上述误差均为独立随机变量应用概率法叠加因此保证工件加工精度的条件为 上述各项误差的平方和的平方根k即工件的总加工误差应不大于工件的加工尺寸公差 k 为保证夹具有一定的使用寿命防止夹具因磨损而过早报废在分析计算工件加工精度时需留出一定的精度储备量 JC 因此将上式改写为k-JC 或 JC k - 0当 JC0 时夹具能满足工
42、件的加工要求 JC 值的大小还表示了夹具使用寿命的长短和夹具总图上各项公差 J 确定得是否合理钢套钻 298mm 孔时加工精度的计算列于表 4-9 所示表 4-9误差名称 加工要求 40mm 对称度 01mm D 0 0045mmT 0124mm 0124mm A 0 0 J J2J3 mm J2 003mm G 023 mm 0067mm 013 mm 0033mm 0156mm00194mm JC 02-0156 mm 0044mm0 01-00194 mm 00806mm0由表 4-9 可知该钻模能满足工件的各项精度要求且有一定的精度储备43 计算夹紧力1 由 41 中分析选择点接触式螺
43、旋夹紧机构计算此夹紧机构的夹紧力单个螺旋夹紧产生的夹紧力按下公式计算W0 QLrtan1rztan2式中 W0 单个螺旋夹紧产生的夹紧力 NQ 原始作用力 NL 作用力臂 mmr螺杆端部与工件间的当量摩擦半径 mm 其值视为螺杆端部的结构形式而定1 螺杆端部与工件间的摩擦角2螺旋副的当量摩擦角rz 螺纹中经之半 mm 螺纹升角2 计算公式中各项的值确定原始作用力 Q 的值由于是手动的简单装置根据经验选择 Q 65N确定 L 的值作用力臂即为螺钉上手柄的长度 L 取为 100mm确定 r的值由于夹紧装置是圆周线接触式则螺杆端部与工件间的当量摩擦半径查资料取为 69 即 r 69确定 1 和 2的
44、值螺杆端部与工件间的摩擦角 1 和螺旋副的当量摩擦角 2取值如 4-10所示表 4-10螺纹形状 三角螺纹 梯形螺纹 方牙螺纹 螺纹牙形半角 30 15 0 2 arctantan2cos 9050 850832 注 tan2 0152 为螺旋副的摩擦角 确定 rz 和 的值由表 4-11 所示公称直径 mm 螺距 Pmm 中经之半 rzmm 升角 12 17554315226 15 5513 229 1255594 221 5675 136 14 2 63505 252 156513 261 1 6675 122 16 2 73505229 15 7513 149 1 7675 111注 a
45、rctannP2rzn 为螺纹线数3 计算夹紧力由 1 和 2 可以计算出夹紧力W0 QLrtan1rztan265190 69 015 73505tan229 8504928N44 画夹具装配图和零件图夹具装配图和零件图见图纸所示五毕业设计总结及参考文献参考文献简明机械加工工艺手册 机械工业出版社陈宏钧 2007 年机床夹具设计手册 国防工业出版社杨黎明 1996 年夹具-非标准夹紧装置 机械工业出版社 Hiram EGrant1975 年机械制图 中国地质大学出版社王五一 2006 年机械制造工艺 高等教育出版社张绪祥 2007 年金属切削机床夹具设计手册 机械工业出版社浦林祥 1995
46、年机床夹具图册 机械工业出版社上海机械专科学校 1998 年毕业设计总结时光飞逝为期三个多月的毕业设计已经接近尾声回首这两个多月的设计过程感慨万千使我从中学到了以前在课内根本就学不到的东西受益匪浅在这次设计过程中使我真正的认识到自己的不足之处以前上课没有学到的知识在这次设计当中也涉及到了使我真正感受到了知识的重要性这次设计将我以前学过的机械制造工艺与装备公差与配合机械制图工程材料与热处理工艺等知识很好的串联了起来起到了穿针引线的作用巩固了所学知识的作用在毕业设计中首先是对工件机械加工工艺规程的制定这样在加工工件就可以知道用什么机床加工怎样加工加工工艺装备及设备等因此工件机械加工工艺规程的制定是至关重要的在毕业设计中还用到了 CAD 制图和一些计算机软件因为学的时间长了因此在开始画图的时候有很多问题而且不熟练需参阅课本但不久就能熟练的画了CAD 制图不管是现在对以后工作也是有很大的帮助的因此这次毕业设计真正将以前所学的联系到实际应用中来了在这次毕业设计中还有一个重要的就是关于专用夹具的设计因为机床夹具的设计在学习的过程中只是作为理论知识讲的并没有亲自设计过因此在开始的设计过程中存在这样那样的问题在老师的细心指导下我根据步骤一步一步的设计画图查阅各种关于专用夹具的设计资料终于将它设计了出来我感到很高兴因为在这之中我学到了以前没有学到的知识也
