棘輪軸零件加工工藝與磨齒專用夾具設計
棘輪軸零件加工工藝與磨齒專用夾具設計,棘輪軸零件加工工藝與磨齒專用夾具設計,棘輪,零件,加工,工藝,專用,夾具,設計
XXXX大學畢業(yè)設計(論文)題目:棘輪軸工藝規(guī)程及磨夾具設計 機械工程系 機械工程及其自動化專業(yè)學 號: 學生姓名: 指導教師: (職稱:高級工程師) (職稱: )2014年02月25日 本科畢業(yè)設計(論文)誠 信 承 諾 書本人鄭重聲明:所呈交的畢業(yè)設計(論文)棘軸工藝規(guī)程及磨夾具設計是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果,除了在畢業(yè)設計(論文)中特別加以標注引用、表示致謝的內(nèi)容外,本畢業(yè)設計(論文)不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級: 學 號: 作者姓名: 2013 年 12 月 25 日摘 要本次設計的主要內(nèi)容包括棘輪軸的工藝規(guī)程設計和夾具設計的兩大方面。制定工藝規(guī)程設計的原始資料包括:零件的圖樣,產(chǎn)品驗收質量標準,產(chǎn)品的年生產(chǎn)綱領和生產(chǎn)類型、毛坯圖樣、生產(chǎn)條件、零件材料等。制定工藝規(guī)程設計步驟如下:審查零件的圖樣,工藝方案的確定,對樣品進行工藝分析,零件的毛坯選擇以及毛坯圖說明; 工藝設計過程(包括加工段的分析,工序的集中和分散,工序順序的安排,定位基準的選擇,零件表面加工方法的選擇); 制定工藝路線(工藝方案,工藝方案的比較與分析),工序間尺、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸的確定,加工余量、切削用量、工時定額的確定,填寫工藝文件。夾具設計必須滿足的要求有:保證加工精度,夾具的總體方案應與年生產(chǎn)綱領相適應,安全、方便、減輕勞動強度,排屑順暢,具有良好的強度、剛度和結構工藝性。夾具設計包括工件的定位,定位誤差的分析與計算,夾緊機構的確定,夾具力的確定(包括方向,作用點和大?。?。 當工藝規(guī)程及夾具設計確定后,再繪制夾具總裝配圖、主要零件圖和說明書的編寫。關鍵詞:工藝規(guī)程設計;夾具設計;加工余量;定位誤差目 錄摘 要II目 錄V第一章 、緒論11.1.本課題研究的內(nèi)容及意義11.2.國內(nèi)外發(fā)展情況11.3.本課題應達到的要求2第二章、工藝方案的確定32.1.軸類零件的結構特點32.2.軸零件的技術要求3第三章、零件工藝分析43.1 根據(jù)零件圖和產(chǎn)品裝配圖,對零件進行工藝分析43.2.計算零件的生產(chǎn)綱領,確定生產(chǎn)類型4第四章、毛坯選擇和毛坯圖說明54.1.毛坯技術分析54.2.確定毛坯種類和制造方法54.3 確定毛坯總余量5第五章、工藝設計過程75.1.加工階段的劃分75.2.工序的集中與分散75.3.工序順序的安排75.4.定位基準的選擇75.5.零件的表面加工方法的選擇7第六章、制定工藝路線86.1.工藝路線方案一86.2.工藝路線方案二86.3.工藝方案的比較與分析8第七章、工序間尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸的確定9第八章、加工余量,切削用量,工時定額的確定118.1.工序一:銑兩端面118.1.1.工步一:銑兩端面118.1.2.工步二:兩端面打中心孔118.2.工序二:粗車大端主軸128.2.1.工步一:粗車大端187主軸外圓128.3.工序三:粗車中端主軸輪廓128.3.1.工步一:粗車中端167主軸輪廓128.4.工序四:粗車小端外輪廓138.4.1.工步一:粗車小端130主軸輪廓138.5. 工序五:半精車大端主軸輪廓138.5.1 工步一:半精車大端187主軸138.6. 工序六:半精車中端主軸輪廓148.6.1 工步一:半精車中端167主軸148.7. 工序七:半精車小端主軸輪廓148.7.1 工步一:半精車小端130主軸148.8. 工序八:精車大端主軸輪廓158.8.1 工步一:精車大端187主軸158.9. 工序九:精車中端主軸輪廓158.9.1 工步一:精車中端167主軸158.10. 工序十:精車中端主軸輪廓168.10.1 工步一:精車中端130主軸168.11.工序十一:主軸頸淬火168.11.1.工步一:主軸頸淬火168.12.工序十二:磨軸外圓及其軸肩面178.12.1.工步一:磨軸外圓及其軸肩面178.13.工序十三:磨中端主軸178.13.1.工步一:磨中主軸頸及其軸肩面178.14.工序十四:磨小端主軸其軸肩面188.14.1工步一:磨小端主軸其軸肩面188.15.工序十五:去毛刺188.16.工序十六:檢驗18第九章、專用夾具設計199.1.機床夾具設計概述199.1.1.機床夾具概述199.1.2.機床夾具的分類199.1.3.機床夾具的組成和功用209.1.4.夾具總體方案設計209.2.夾具設計219.2.1. 問題的提出219.2.2.定位方式與定位基準的選擇219.2.3.夾具機構設計219.2.4.定位銷長度的分析229.2.5 定位誤差的分析與計算229.2.6.夾緊裝置的確定259.2.7.夾緊力的確定26第十章、結論與展望2810.1.結論2810.2.不足之處與未來展望28致 謝30參考文獻31 第一章 、緒論1.1.本課題研究的內(nèi)容及意義本課題研究的內(nèi)容是:棘輪軸工藝規(guī)程設計和系列夾具設計,包括零件機械加工的工藝過程卡片及各工序的工序卡片,主要機械加工工序的夾具總裝配圖及主要零件圖,并有相關的計算和說明的說明書及專業(yè)外語文獻翻譯。本課題研究的意義:工藝規(guī)程設計的意義: 1)指導生產(chǎn)的主要技術文件是工藝規(guī)程:機械加工車間生產(chǎn)的計劃、調度,工人的操作,零件的加工質量檢驗,加工成本的核算,都是以工藝規(guī)程為依據(jù)的。處理生產(chǎn)中的問題,也常以工藝規(guī)程作為共同依據(jù)。如處理質量事故,應按工藝規(guī)程來確定各有關單位、人員的責任。 2)生產(chǎn)準備工作的主要依據(jù)是工藝規(guī)程:車間要生產(chǎn)新零件時,首先要制訂該零件的機械加工工藝規(guī)程,再根據(jù)工藝規(guī)程進行生產(chǎn)準備。如:新零件加工工藝中的關鍵工序的分析研究;準備所需的刀、夾、量具(外購或自行制造);原材料及毛坯的采購或制造;新設備的購置或舊設備改裝等,均必須根據(jù)工藝來進行。 3)新建機械制造廠(車間)的基本技術文件是工藝規(guī)程:新建(改、擴建)批量或大批量機械加工車間(工段)時,應按照在車間的布置和工藝規(guī)程確定所需機床的種類和數(shù)量,再由此確定車間的面積大小、動力和吊裝設備配置以及所需技術等級、工人的工種、數(shù)量等。此外,先進的工藝規(guī)程還起著交流和推廣先進制造技術的作用。典型工藝規(guī)程可以縮短工廠摸索和試制的過程。因此,工藝規(guī)程的制訂是對于工廠的生產(chǎn)和發(fā)展起到非常重要的作用,是工廠的基本技術文件。 夾具設計的意義: 機床夾具是機械制造業(yè)中不可或缺的重要工業(yè)裝備,可以保證機械加工質量、實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率、減輕勞動強度,使用專用夾具還可以改變原機床的用途和擴大機床的使用范圍,實現(xiàn)一機多能,所以,夾具在機械加工中發(fā)揮著重要的作用。1.2.國內(nèi)外發(fā)展情況 軸類零件制造技術/工藝的進展:軸的生產(chǎn)繼QT800-2、QT900-2等幾種牌號后,廣西玉柴等經(jīng)過攻關已能穩(wěn)定生產(chǎn)QT800-6牌號的軸,為軸“以鐵代鋼”奠定了基礎。 1 熔煉 高溫低硫純凈鐵水的獲得是生產(chǎn)高質量球墨鑄鐵的關鍵。國內(nèi)主要是以沖天爐為主的生產(chǎn)設備,鐵水未進行預脫硫處理;其次是高純生鐵少、焦炭質量差。目前已采用雙聯(lián)外加預脫硫的熔煉方法,采用沖天爐熔化鐵水,經(jīng)爐外脫硫,然后在感應電爐中升溫并調整成分。 2 造型 目前,國內(nèi)已有一些軸生產(chǎn)廠家從日本、法國、加拿大等國引進氣流沖擊造型工藝,而且還引進了許多生產(chǎn)線的只有極少數(shù)廠家,如文登天潤軸有限公司引進了德國KW鑄造生產(chǎn)線。從總體上來講,需改造和更新的陳舊的普通鍛造設備多,同時,落后的工藝和設備仍占據(jù)主導地位,先進技術有所應用但還不普遍。 3 機械加工技術 目前國內(nèi)軸生產(chǎn)線多數(shù)由普通機床和專用機床組成,生產(chǎn)效率和自動化程度相對較低。粗加工設備多采用多刀車床車削軸主軸頸及拐頸,工序的質量穩(wěn)定性差,容易產(chǎn)生較大的內(nèi)應力,難以達到合理的加工余量。 隨著貿(mào)易全球化的到來,各廠家已意識到了形勢的嚴峻性,紛紛進行技術改造,全力提升企業(yè)的競爭力,近年來引進了許多先進設備和技術,進展速度很快。就目前狀況來講,這些設備和技術基本依賴進口。 4 熱處理和表面強化處理技術 軸的熱處理關鍵技術是表面強化處理。球墨鑄鐵軸一般均采用正火處理,為表面處理做好組織準備,表面強化處理一般采用感應淬火或氮化工藝。鍛鋼軸則采用軸頸與圓角淬火工藝。軸制造技術的發(fā)展趨勢。1.3.本課題應達到的要求 1)工藝規(guī)程設計2)磨加工夾具設計(3套) 包括總圖及零件圖,折合零件圖不少于2張3)設計說明書一份(不少于15000字)第二章、工藝方案的確定2.1.軸類零件的結構特點 軸類大部分的零件的主要作用用為承載載荷、支撐傳動的零件和以及保證安裝在軸上的零件(刀具)具有一定的回轉精度空間。軸在軸類零件的地位普通的屬于異型軸,是空壓機上以及其他機器的一個不可缺少的零件部分,能夠承載多部分零件傳輸過來的力,并將活塞往復運動通過曲柄軸機構變?yōu)樾D運動,將許多零件所做的有用功全輸出去。軸在工作時所承受的是很大的扭轉力矩以及大小和方向都有變化的彎曲力。2.2.軸零件的技術要求材質,金相組織,機械性能和表面缺陷均應符合 ZBJ7201688 容積式壓縮機用球墨鑄鐵技術條件的規(guī)定。鍛件應經(jīng)熱處理,熱處理后硬度為 HB190269 。加工后主軸徑,曲拐徑及圓弧過渡處均不允許有肉眼可見的毛刺,裂紋,折疊,凹痕,縮松,縮孔,夾雜物等缺陷存在。圓弧過渡應均勻,光滑,無接痕。軸加工后應探傷,其要求應符合 ZBJ72016-88 容積式壓縮機用球墨鑄鐵技術條件的規(guī)定。錐面應進行著色檢查,其接觸面積不少于75%。未鑄造圓角R3R5,保留中心孔。 第三章、零件工藝分析3.1 根據(jù)零件圖和產(chǎn)品裝配圖,對零件進行工藝分析 在對我要設計的零件進行工藝規(guī)程設計的時候,首先應掌握該零件在機器中的相對位置、作用,對該零件提出的主要的技術要求進行理解,明確零件的主要的運行方式,保證該零件能在機器中運行正常。掌握零件的結構形狀、材料、硬度及熱處理等情況,了解該零件的主要工藝特點,形成工藝規(guī)程設計的總體構想。 審視改零件的工作方式,另外和各零件的要出理的標準精度、外形精度、相對精度、表面粗糙度及其他各種方面的要求;明確哪些表面是主要加工表面,以便在選擇表面加工方法及擬定工藝路線時重點考慮;對全部技術要求應進行歸納整理。3.2.計算零件的生產(chǎn)綱領,確定生產(chǎn)類型根據(jù)零件圖查表可知,軸為輕型零件,根據(jù)生產(chǎn)要求將確定該零件為中批量生產(chǎn)。 第四章、毛坯選擇和毛坯圖說明4.1.毛坯技術分析1)確定毛坯材料為鍛壓45#。2)保證分型面 因為該零件的外形是相互對稱,且最大的對稱軸是中心軸,為了防止起模以及更好的及時的發(fā)現(xiàn)上下模在經(jīng)過中的錯位。3)零件的熱處理的方法形式 想解除內(nèi)應力,減少切削性能。4.2.確定毛坯種類和制造方法機械加工鍛件應經(jīng)熱處理,熱處理后硬度為 HB190269 。加工后主軸徑,圓弧過渡處不允許有肉眼可見的毛刺,裂紋,折疊,凹痕,縮松,縮孔,夾雜物等缺陷存在。 選擇零件的的制造方法改想想下面的要點:a、軸的工藝特點;b、毛坯尺寸、形狀和精度要求;c、零件生產(chǎn)綱領;d、采用新型材料、新工藝、新技術的可能性。在這里毛坯選擇鍛件。4.3 確定毛坯總余量材料:45#加工方法:鍛壓查表(P38),可知鍛件公差等級為CT7-CT9,取鍛件公差等級為CT8,再根據(jù)鍛件基本尺寸查表(P41),可得相應鍛件公差尺寸查表可得鍛件加工余量等級為F,再根據(jù)鍛件最大輪廓尺寸(長度方向為250500),查閱鍛件加工余量表(P39),確定鍛件加工余量為3.55故鍛件總長為1500+5+5=1510(雙側)加工余量見下表4-1 表 4-1 加工余量加工表面基本尺寸鍛件尺寸公差機械加工余量鍛件尺寸備注通軸錐面此2段位同一軸187外圓面1871.41.5(雙側加工)167外圓面1671.41.5(雙側加工)130外圓面1301.41.6(雙側加工)工件總長15001500 2.210(雙側加工)15101.1軸軸頸長1361361.01.5(雙側加工)137.50.7第五章、工藝設計過程5.1.加工階段的劃分此零件的要生產(chǎn)的要求比較高,可以把生產(chǎn)的階段可以分為粗加工階段,精加工階段、機加工階段、猝火階段、磨階段等幾個階段。在粗加工的時候,可以先將粗基準選好,也就是平衡塊凸臺、使后續(xù)的工序都可以采用精基、平衡塊凸臺加工出來,使后續(xù)的工序都可以采用精基準定位加工,保證其他加工表面的精度要求。5.2.工序的集中與分散本零件采用工序集中原則安排零件的加工工序。這個零件軸加工后主軸徑及圓弧過渡處均不允許有肉眼可見的毛刺,裂紋,折疊,凹痕,縮松,縮孔,夾雜物等缺陷存在。圓弧過渡應均勻,光滑,無接痕。5.3.工序順序的安排1)遵循“先基準后其他”原則,首先加工精基準,即在前面加工階段先加工小端裝夾外圓面、平衡塊定位凸臺。 2)遵循“先主后次”原則,先加工主要外圓表面,再加工孔。 3)遵循“先面后孔”原則,比如先加工主軸外圓面再加工小端軸孔。5.4.定位基準的選擇加工后主軸徑,曲拐徑及圓弧過渡處均不允許有肉眼可見的毛刺,裂紋,折疊,凹痕,縮松,縮孔,夾雜物等缺陷存在。圓弧過渡應均勻,光滑,無接痕。粗基準:毛坯中187通軸外圓面和130外圓面所確定的軸線 精基準:主軸頸軸線、小端167圓軸肩面、平衡塊凸臺 互為基準的:平衡塊凸臺和大端主軸頸端面5.5.零件的表面加工方法的選擇表5-1 表面加工方法加工表面加工方案端面、平衡塊凸臺銑粗車,精車外圓粗車半精車精車中心孔中心鉆加工倒角車第六章、制定工藝路線以下為設計的兩種方案,分析比較如下:6.1.工藝路線方案一工序一:銑兩端面,打中心鉆工序二:粗車大端主軸輪廓工序三:粗車兩邊中端主軸輪廓工序四:粗車兩邊小端主軸輪廓工序五:半精車大端主軸工序六:半精車中端主軸工序七:半精車小端主軸工序八:精車187外圓主軸工序九:精車167外圓主軸工序十:精車130外圓主軸工序十一:全軸淬火工序十二:磨床磨大軸頸外圓及其軸肩面工序十三:磨中小端主軸頸及其軸肩面工序十四:磨小端主軸頸及其軸肩面工序十五:去毛刺工序十六:檢驗6.2.工藝路線方案二工序一:車兩端面,打中心孔工序二:粗車大端主軸外輪廓工序三:粗車小端外輪廓工序四:半精車大端主軸工序五:半精車小端主軸工序六:精車大端主軸工序七:精車小端主軸工序八:利用夾具在車床上精車軸頸及其軸肩工序九:利用偏心夾具在車床上精車軸軸頸及其軸肩工序十:主軸頸、軸軸頸淬火工序十一:利用夾具在磨床上磨軸頸外圓及其軸肩面工序十二:去毛刺工序十三:檢驗6.3.工藝方案的比較與分析 這幾個方案的最主要不同時在于對軸的加工的上,方案一是用機床來加工軸的,方案二是用夾具來生產(chǎn)軸的軸??紤]到現(xiàn)實客觀條件因素,選工藝路線方案一,機床選擇較為方便,經(jīng)濟性好。第七章、工序間尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸的確定主要表面加工余量分配:1)小端130外圓表7-1表面加工余量分配工序名稱工序余量工序基本尺寸工序尺寸及偏差磨0.4130130k6精車0.25130.4130.4半精車0.45130.65130.65粗車1.2131.1131.1毛坯2.3132.3132.32)大端187外圓表7-2表面加工余量分配工序名稱工序余量工序基本尺寸工序尺寸及偏差磨0.5187187精車0.25187.5187.5半精車0.45187.75187.75粗車1.2188.2188.2毛坯2.4189.4189.43)167軸軸頸表7-3表面加工余量分配工序名稱工序余量工序基本尺寸工序尺寸及偏差磨0.4167167精車0.25167.4167.4半精車0.45167.65167.65粗車1.2168.1168.1毛坯2.3179.3179.34)軸向尺寸的加工余量則根據(jù)被加工表面的精度等級,非重要表面粗加工余量留3,重要加工表面如主軸頸軸肩面、軸軸頸軸肩面則按下表分配加工余量。表7-4表面加工余量分配工序名稱工序余量精加工0.5半精加工0.6粗加工1.2毛坯2.3第八章、加工余量,切削用量,工時定額的確定8.1.工序一:銑兩端面8.1.1.工步一:銑兩端面 本工序為粗銑(同時銑兩端面)。已知加工材料為45#,鍛件。機床為銑床XA6132,工件被夾具夾在工作臺上。同時由加工工序余量可知粗銑的單邊余量為3.5mm. 1)確定切削深度=3.5mm 2)確定每齒進給量 此工序選擇YG6硬質合金端銑刀,查機械制造技術基礎課程設計指南,=0.14-0.24根據(jù)工件的實際尺寸,則選擇銑刀的具體參數(shù)如下:D=700mm,齒數(shù)由書上參考選為z=3,取 =0.2,則進給量f=0.24=0.8。 3)確定切削速度和工作臺每分鐘進給量工件材料QT700-2,硬度HB190-269,選擇切削速度 =65m/min,計算主軸轉速n= =258.76,查表選得到最相似的標準轉速n=255,然后計算的實際轉速= =64 4)計算基本時間=,主軸轉速n=255 r/min,工作臺進給量=0.24255=204mm/min,根據(jù)機床取=190 mm/min,切削加工面 L=70(取大端尺寸),查表=7,故=(70+7)/190=0.405min 5)計算,查表得輔助時間=0.3min, 布置工作地時間=0.4min, 休息與生理需要時間=0.15min, 則:=0.405+0.3+0.4+0.15=1.255min 6)小結綜上所述,機床為銑床XA6130,主軸轉速為255r/min,切削速度64m/min,進給量f=0.8mm/r,切削深度3.5mm,機動時間0.405min,輔助時間0.3min。8.1.2.工步二:兩端面打中心孔 1) 確定切削深度=10mm 2) 選用中心鉆d=4.0, =6.3, =45,f=0.11-0.13mm/r,取f=0.12 mm/r 3) 確定切削速度查表得=50,則n=1592,取n=1610,得到實際切削速度= =10.048r/min 4) 基本時間= , l=14, =3,=5,則=0.06min 5) 計算,查表得輔助時間=0.3min,布置工作地時間=0.4min, 休息與生理需要時間=0.15min, 則=0.06+0.3+0.4+0.15=0.91min 6)小結綜上所述,機床為銑床XA6130,主軸轉速為1600r/min,切削速度10.048m/min,進給量f=0.12mm/r,切削深度10mm,機動時間0.06min,輔助時間0.3min。8.2.工序二:粗車大端主軸8.2.1.工步一:粗車大端187主軸外圓 1)確定切削深度=1.2mm 2)確定進給量f=0.4-0.5mm/r,取f= 0.5mm/r 3) 確定切削速度,查表,初選=65,計算轉速n=6510003.14189.3=109.35,根據(jù)機床選n=100 r/min,計算出=100189.33.141000=59.44m/min 4) 基本時間=,故=(23.53.5)1000.5=0.54min 5) 計算 ,查表得輔助時間=0.3min, 布置工作地時間=0.4min, 休息與生理需要時間=0.15min, 則=0.54+0.3+0.4+0.15=1.39min 6)小結綜上所述,機床為臥式車床CA6140,主軸轉速為100r/min,切削速度59.44m/min,進給量f=0.5mm/r,切削深度1.2mm,機動時間0.54min,輔助時間0.3min。8.3.工序三:粗車中端主軸輪廓8.3.1.工步一:粗車中端167主軸輪廓 1)確定切削深度=1.2mm 2)確定進給量f=0.4-0.5mm/r,取f= 0.5mm/r 3)確定切削速度,查表,初選=65m/min,計算轉速n=6510003.14169.3=122.27r/min,根據(jù)機床選n=100 r/min,計算出=100169.33.141000=53.16m/min 4)基本時間=,故=(51+3.5)0.5500=0.218min 5)計算,查表得輔助時間=0.3min, 布置工作地時間=0.4min, 休息與生理需要時間=0.15min, 則=0.218+0.3+0.4+0.15=1.068min 6)小結綜上所述,機床為臥式車床CA6140,主軸轉速為100r/min,切削速度53.16m/min,進給量f=0.5mm/r,切削深度1.2mm,機動時間0.218min,輔助時間0.3min。8.4.工序四:粗車小端外輪廓8.4.1.工步一:粗車小端130主軸輪廓 1)確定切削深度=1.2mm 2)確定進給量f=0.4-0.5mm/r,取f= 0.5mm/r 3)確定切削速度,查表,初選=65m/min,計算轉速n=6510003.14132.3=156.47r/min,根據(jù)機床選n=160 r/min,計算出=160132.33.141000=66.46m/min 4)基本時間=,故=(51+3.5)0.5500=0.218min 5)計算,查表得輔助時間=0.3min, 布置工作地時間=0.4min, 休息與生理需要時間=0.15min, 則=0.218+0.3+0.4+0.15=1.068min 6)小結綜上所述,機床為臥式車床CA6140,主軸轉速為160r/min,切削速度66.46m/min,進給量f=0.5mm/r,切削深度1.2mm,機動時間0.218min,輔助時間0.3min。8.5. 工序五:半精車大端主軸輪廓 8.5.1 工步一:半精車大端187主軸 1)確定切削深度=0.45mm 2)確定進給量,取f= 0.2mm/r3)確定切削速度,查表,初選=100m/min,計算轉速n=1001000188.23.14=169.22r/min,根據(jù)機床選n=160 r/min,計算出=160188.23.141000=94.55 m/min 4)基本時間=,故 =(23.5+3.5)0.2120=1.125min5) 計算, 查表得輔助時間=0.3min, 布置工作地時間=0.4min, 休息與生理需要時間=0.15min 則=1.125+0.3+0.4+0.15=1.975min 6)小結綜上所述,機床為數(shù)控車床CA6140,主軸轉速為160r/min,切削速度94.55m/min,進給量f=0.5mm/r,切削深度0.45mm,機動時間1.125min,輔助時間0.3min。8.6. 工序六:半精車中端主軸輪廓 8.6.1 工步一:半精車中端167主軸 1)確定切削深度=0.45mm 2)確定進給量,取f= 0.2mm/r3)確定切削速度,查表,初選=100m/min,計算轉速n=1001000168.13.14=189.45r/min,根據(jù)機床選n=200 r/min,計算出=200168.13.141000=105.56 m/min 4)基本時間=,故 =(23.5+3.5)0.2120=1.125min5) 計算, 查表得輔助時間=0.3min, 布置工作地時間=0.4min, 休息與生理需要時間=0.15min 則=1.125+0.3+0.4+0.15=1.975min 6)小結綜上所述,機床為數(shù)控車床CA6140,主軸轉速為200r/min,切削速度105.56m/min,進給量f=0.5mm/r,切削深度0.45mm,機動時間1.125min,輔助時間0.3min。8.7. 工序七:半精車小端主軸輪廓 8.7.1 工步一:半精車小端130主軸 1)確定切削深度=0.45mm 2)確定進給量,取f= 0.2mm/r3)確定切削速度,查表,初選=100m/min,計算轉速n=1001000131.13.14=242.9r/min,根據(jù)機床選n=200 r/min,計算出=200131.13.141000=82.33m/min 4)基本時間=,故 =(23.5+3.5)0.2120=1.125min5) 計算, 查表得輔助時間=0.3min, 布置工作地時間=0.4min, 休息與生理需要時間=0.15min 則=1.125+0.3+0.4+0.15=1.975min 6)小結綜上所述,機床為數(shù)控車床CA6140,主軸轉速為200r/min,切削速度82.33m/min,進給量f=0.5mm/r,切削深度0.45mm,機動時間1.125min,輔助時間0.3min。8.8. 工序八:精車大端主軸輪廓 8.8.1 工步一:精車大端187主軸 1)確定切削深度=0.25mm 2)確定進給量,取f= 0.2mm/r3)確定切削速度,查表,初選=120m/min,計算轉速n=1201000187.753.14=203.55r/min,根據(jù)機床選n=200 r/min,計算出=200187.753.141000=117.9m/min 4)基本時間=,故 =(23.5+3.5)0.2120=1.125min5) 計算, 查表得輔助時間=0.3min, 布置工作地時間=0.4min, 休息與生理需要時間=0.15min 則=1.125+0.3+0.4+0.15=1.975min 6)小結綜上所述,機床為數(shù)控車床CA6140,主軸轉速為200r/min,切削速度117.9m/min,進給量f=0.5mm/r,切削深度0.25mm,機動時間1.125min,輔助時間0.3min。8.9. 工序九:精車中端主軸輪廓 8.9.1 工步一:精車中端167主軸 1)確定切削深度=0.25mm 2)確定進給量,取f= 0.2mm/r3)確定切削速度,查表,初選=120m/min,計算轉速n=1201000167.753.14=227.81r/min,根據(jù)機床選n=200 r/min,計算出=200167.753.141000=105.34 m/min 4)基本時間=,故 =(23.5+3.5)0.2120=1.125min5) 計算, 查表得輔助時間=0.3min, 布置工作地時間=0.4min, 休息與生理需要時間=0.15min 則=1.125+0.3+0.4+0.15=1.975min 6)小結綜上所述,機床為數(shù)控車床CA6140,主軸轉速為200r/min,切削速度105.34m/min,進給量f=0.5mm/r,切削深度0.25mm,機動時間1.125min,輔助時間0.3min。8.10. 工序十:精車中端主軸輪廓 8.10.1 工步一:精車中端130主軸 1)確定切削深度=0.25mm 2)確定進給量,取f= 0.2mm/r3)確定切削速度,查表,初選=120m/min,計算轉速n=1201000130.653.14=292.51r/min,根據(jù)機床選n=300 r/min,計算出=300130.653.141000=123 m/min 4)基本時間=,故 =(23.5+3.5)0.2120=1.125min5) 計算, 查表得輔助時間=0.3min, 布置工作地時間=0.4min, 休息與生理需要時間=0.15min 則=1.125+0.3+0.4+0.15=1.975min 6)小結綜上所述,機床為數(shù)控車床CA6140,主軸轉速為300r/min,切削速度123m/min,進給量f=0.5mm/r,切削深度0.25mm,機動時間1.125min,輔助時間0.3min。8.11.工序十一:主軸頸淬火8.11.1.工步一:主軸頸淬火 1) =0.5min 2) 計算,查表得輔助時間=0.3min,布置工作地時間=0.4min,休息與生理需要時間=0.2min, 則=0.5+0.3+0.4+0.2=1.4min8.12.工序十二:磨軸外圓及其軸肩面8.12.1.工步一:磨軸外圓及其軸肩面 1)確定磨削深度=0.4mm 2)確定進給量,取f= 0.05mm/r 3)根據(jù)機床選n=2667r/min,計算出= =1566m/min 4)基本時間=,故 =0.47min 5) 計算,查表得輔助時間=0.2min,布置工作地時間=0.3min, 休息與生理需要時間=0.1min, 則=0.47+0.2+0.3+0.1=1.07min 6)小結綜上所述,機床為外圓磨床,主軸轉速為2667r/min,切削速度1566m/min,進給量f=0.05mm/r,切削深度0.4mm,機動時間0.47min,輔助時間0.2min。8.13.工序十三:磨中端主軸8.13.1.工步一:磨中主軸頸及其軸肩面 1)確定磨削深度=0.4mm 2)確定進給量,取f= 0.05mm/r 3)根據(jù)機床選n=2667r/min,計算出= =1398.52m/min 4)基本時間=,故 =0.195min 5) 計算,查表得輔助時間=0.2min,布置工作地時間=0.3min,休息與生理需要時間=0.1min 則=0.195+0.2+0.3+0.1=0.795min 6)小結綜上所述,機床為磨床床M114W,主軸轉速為2667r/min,切削速度1398.52m/min,進給量f=0.05mm/r,切削深度0.4mm,機動時間0.195min, 輔助時間0.2min。8.14.工序十四:磨小端主軸其軸肩面8.14.1工步一:磨小端主軸其軸肩面 1)確定磨削深度=0.4mm 2)確定進給量,取f= 0.05mm/r 3)根據(jù)機床選n=2667r/min,計算出= =1088.67m/min 4)基本時間=i,故 =0.66min 5) 計算,查表得輔助時間=0.2min,布置工作地時間=0.3min,休息與生理需要時間=0.1min,則=0.66+0.2+0.3+0.1=1.26min 6)小結綜上所述,機床為磨床M114W,主軸轉速為2667r/min,切削速度1088.67m/min,進給量f=0.05mm/r,切削深度0.4mm,機動時間0.66min, 輔助時間0.2min。8.15.工序十五:去毛刺 1) =0.5min 2)計算,查表得輔助時間=0.1min,布置工作地時間=0.3min, 休息與生理需要時間=0.1min, 則=0.5+0.2+0.3+0.1=1.1min8.16.工序十六:檢驗 1) =0.5min 2) 計算,查表得輔助時間=0.1min,布置工作地時間=5min, 休息與生理需要時間=16min, 則=0.5+0.2+0.3+0.1=1.1min第九章、專用夾具設計 9.1.機床夾具設計概述 在機械制造過程中,用來固定加工對象,使之占有正確的位置,以接受施工或檢測的裝置都可稱之為夾具。9.1.1.機床夾具概述 (1)工件裝夾的實質 在機床上加工工件前,必須首先將工件裝好夾牢。工件裝夾的實質,就是在機床上對工件進行定位和夾緊,裝夾工件的目的,則是通過定位和夾緊而使工件在加工過程中始終保持其正確的加工位置,以保證達到該工序所規(guī)定的加工技術要求9。 (2)機床夾具的功能 1)保證和穩(wěn)定加工質量 2)提高勞動率,降低生產(chǎn)成本 3)可擴大機床的加工范圍,做到一機多能 4)減輕工人勞動強度,保證安全生產(chǎn) 5)機床夾具在新產(chǎn)品試制中,可以起到縮短試制周期的重要作用 (3)對于機床夾具的基本要求 為了提高勞動率,降低生產(chǎn)成本,減輕工人勞動強度,保證安全生產(chǎn),因此,對機床夾具有以下要求: 1)應能保證工件的加工質量要求。 2)應能提高加工效率。 3)有利于降低成本。 4)夾具的操作維護應安全方便。 隨著現(xiàn)代機械制造業(yè)的發(fā)展,對機床夾具設計要求也越來越高,除前述的基本要求,還應在下述各個方面予以足夠重視:夾具結構的標準化、模塊化、夾具制造的精密化;夾具功能的柔性化;夾具傳動的高效化、自動化;夾具設計的自動化。9.1.2.機床夾具的分類 (1) 按使用范圍和夾具特點分類 分為通用夾具、專用夾具、可調整和成組夾具、組合夾具、隨行夾具等。 (2) 按所使用機床類型分類 分為車床夾具、銑床夾具、鏜床夾具、齒輪機床夾具、組合機床夾具、數(shù)控機床夾具和加工中心機床用夾具等。 (3) 按夾緊動力源分類 分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電動夾具、電磁夾具、真空夾具、離心力夾具及自夾緊夾具。9.1.3.機床夾具的組成和功用 (1)機床夾具的組成 機床夾具種類繁多,結構形式多種多樣,而且新型夾具又不斷出現(xiàn),根據(jù)組成夾具結構的各元件、機構、裝置的功能可將其分為以下幾個組成部分:定位元件與機構,夾緊元件與裝置,對刀、引導元件與裝置,連接元件,夾具體,其他元件與裝置。 機床夾具的功用 1)保證加工精度 工件通過機床夾具進行安裝,包含了兩層含義:一是可擴大機床的加工范圍,確保加工進度空間做到一機多能,二是通過夾緊機構使工件的既定位置在加工過程中保持不變,稱為夾緊。這樣,就可以保證工件加工表面的位置精度,且精度穩(wěn)定。 2)提高生產(chǎn)效率 間做到一機多能,底啊靜靜地夾具 確保加工進度空間做到一機多能強度,保證生產(chǎn)安全行部分改造。 3)擴大機床的使用范圍 有些機床夾具實質上是對機床進行部分改造,擴大了原機床的功能和使用范圍。如車床床鞍上安放鏜模夾具,就可以進行箱體零件的孔系加工。 4)減輕工人的勞動強度,保證生產(chǎn)安全 如可用氣動、電動、液動夾緊 5) 縮短產(chǎn)品試制周期。9.1.4.夾具總體方案設計 (1)設計前的準備工作 1)能夠可以掌握并加以了解零件在機器上的工作圖,掌握零件的工作原理、零件、材料的技術相關的需求。 2)零件的生產(chǎn)綱領和批量大小。 3)仔細的了解零件的加工過程,特別是這道工序的所需的要求(包括位置公差、表面材料的技術要求),此次工序與前、后工序的相互關系及差別。 4)夾具設計任務書對夾具設計如質量、生產(chǎn)率、自動化程度等的要求等。 5)本工序所用機床、切削工具的性能規(guī)格及聯(lián)系尺寸等。 6)夾具零件部件標準、先進夾具結構資料、典型夾具圖冊等。 7)工廠工藝裝備的制造能力、技術條件等。 (2)夾具總體方案設計 夾具總體方案設計首先要保證工藝系統(tǒng)各環(huán)節(jié)之間具有正確的幾何關系,以保證工件獲得規(guī)定的尺寸精度和相互位置精度。保證工件加工精度的條件如下: 1) 工件在夾具中正確的裝夾 2) 夾具對切削成形運動具有正確的相互關系。 3) 夾具相對刀具的正確調整。夾具總體方案設計的一般原則如下: 1) 根據(jù)本工序工件精度要求,選擇確定工件定位方案和對刀引導方案,所選擇方案應能滿足加工誤差計算不等式。 2) 在考慮零件生產(chǎn)綱領、批量所決定的生產(chǎn)率要求和所用加工設備的條件下,確定夾緊方案,確定夾緊裝置的結構形式,若零件年產(chǎn)量較大,生產(chǎn)率要求較高,應采用氣、液、電等機動夾緊裝置或聯(lián)動夾緊裝置結構,否則可采用手動夾緊的各種自鎖夾緊機構。 3) 在分析本工序加工方式、機床性能特點和各類機床夾具結構特點及設計要求的基礎上,確定夾具總體結構以及夾具體的毛坯類型,確定夾具與機床的連接結構。 4) 認真考慮夾具的潤滑、排屑、搬運等。 5) 夾具總體結構及零部件應有良好的結構工藝性,工件在夾具中應便于裝卸,夾具零部件應盡可能選用標準元件,夾具零部件應便于制造、裝配、使用維護及維修更換。9.2.夾具設計9.2.1. 問題的提出本工藝路線中最重要的是加工上端面,然后以上端面為精基準面,加工其他部位。主要問題就是如何定位與夾緊毛坯來加工上端面,怎樣提高生產(chǎn)率,降低勞動強度,還要滿足精度要求。9.2.2.定位方式與定位基準的選擇工件在夾具中或在機床上的定位,是通過工件的定位基準面與夾具定位元件相接觸(支撐定位)或相配合(定心定位)來實現(xiàn)的,因此工件定位方式及夾具、定位元件的選擇完全取決于工件定位基準面的形狀,而工件基本上是由平面、內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成形面或工件之間的組合表面作為定位基準。 根據(jù)零件圖可知,本夾具應用一個大平面及三個支承釘定位,大平面選工件的左端面,為第一基準面,限制三個自由度,兩個支承釘選擇工件的下表面,限制兩個自由度,還有一個支承釘選擇在工件的前表面,限制一個自由度,總共限制六個自由度,為完全定位。9.2.3.夾具機構設計 第十三步工序加工外圓的磨夾具結構總圖如圖4-1所示。以中心軸為基準定位,工件通過兩V形架上的支承板作為主定位支承,由防滑塊作為防轉支承進行定位。限制6個自由度,為完全定位。通過擰緊螺母,經(jīng)U形壓板帶動擺動壓塊夾緊工件。夾緊裝置包括由兩擺動壓塊。兩擺動上下對稱,使通軸受力均勻。 圖9-1 夾具裝配圖1、 防轉塊;2、壓緊螺釘;3、螺栓;4、U型壓板;5、防轉塊;6、支撐板;7、內(nèi)六角螺釘;8、過度盤;9、防轉銷; 10、六角螺釘;11、V形架;12、工件;13、砂輪9.2.4.定位銷長度的分析 在這個整個夾具的設計過程當中,主要才用了圓柱銷的定位,這里所指的定位圓柱銷的長度,指的是定位銷和孔的有效接觸長度。圓柱銷在此次的的設計過程中起到了至關的作用,而在生產(chǎn)實踐中,因工件的圓柱孔與圓柱銷屬于間隙配合且工件的定位基準面存在加工誤差,因此,只要圓柱銷的長度足夠短,便可達到限制2個自由度的目的。9.2.5 定位誤差的分析與計算1 定位誤差的分析 所謂定位誤差,是指由于工件定位造成的加工面相對工序基準的位置誤差,因為對一批工件來說,刀具經(jīng)調整后位置是不動的,即被加工表面的位置相對于定位基準是不變的,所以定位誤差就是工序基準在加工尺寸方向上的最大變動量 定位誤差是由三部分因素產(chǎn)生的(1) 工件在夾具中的定位、夾緊誤差,(2) 夾具帶著工件安裝在機床上,相對機床主軸(或刀具)或運動導軌的位置誤差,也稱對定誤差,(3) 加工過程中誤差,如機床幾何精度、工藝系統(tǒng)的受力與受熱變形、切削振動等原因引起的誤差,由于定位所造成的工件加工表面相對其工序基準的位置誤差,產(chǎn)生定位誤差的原因有基準不重合誤差BC和定位基準位移誤差JW。即定位誤差 1) 基準不重合帶來的定位誤差夾具定位基準與工序基準不重合,兩基準之間的定位誤差會反映到被加工表面的位置上去,所產(chǎn)生定位誤差稱之為基準不重合誤差。平面定位時,基準不重合誤差為本工序的加工誤差和基準轉換帶來的加工誤差之和,式中,N為基準不重合誤差; A1為本工序的加工誤差; A2為基準轉換帶來的加工誤差。2)間隙引起的定位誤差在使用心軸、銷、定位套定位時,定位面與定位元件間的間隙可使工件定心不準產(chǎn)生的定位誤差。單圓柱銷與孔的定位情況,最大間隙為式中,為定位孔最大直徑(mm);為定位銷最小直徑(mm);為銷與孔的最小間隙(mm);x為銷的公差(mm);g為孔的公差(mm)。由于銷與孔之間有間隙,工件安裝時孔中心可能偏離銷中心,其偏離的最大范圍是以為直徑、以銷中心為圓心的圓,若定位時讓工件始終靠緊銷的一側,即定位以銷的一條母線為基準,工件的定位誤差僅為常用的一面兩銷的定位稍許復雜一點,該平面控制了三個自由度,圓柱銷控制了兩個自由度。X、Y方向的定位誤差如同圓柱銷定位,均為: 而菱形銷限制了Z方向的轉動自由度,孔與菱形銷在Y方向的定位誤差為:它實際上限制工件繞Z軸的轉動。由于存在間隙,因而是工件產(chǎn)生一個轉角誤差,轉角誤差為:式中,d2min為菱形銷的最小直徑(mm);D2max為菱形銷定位孔的最大直徑(mm);為兩定位銷的最小中心距(mm)。2 產(chǎn)生定位誤差的原因 (1)基準不重合帶來的定位誤差夾具定位基準與工序基準不重合,兩基準之間的定位誤差會反映到被加工表面的位置上去,所產(chǎn)生定位誤差稱之為基準不重合誤差。(2)間隙引起的定位誤差在使用心軸、銷、定位套定位時,定位面與定位元件間的間隙可使工件定心不準產(chǎn)生的定位誤差。 (3)與夾具有關的因素產(chǎn)生的定位誤差 這類因素基本上屬于夾具設計與制造中的誤差,如 1)定位基準面與定位元件表面的形狀誤差。 2)導向元件、對刀元件與定位元件間的位置誤差,以及其形狀誤差導致產(chǎn)生的導向誤差和對刀誤差。 3)夾具在機床上的安裝誤差,即對定誤差導致工件相對刀具主軸或運動方向產(chǎn)生的定位誤差。 4)夾緊力使工件或夾具產(chǎn)生變形,產(chǎn)生位置誤差。 5)定位元件和夾緊的定位元件的誤差的相對位置誤差,以及磨損的定位元件、對刀元件、導向元件、定向元件的磨損。上述定位誤差的分析計算,一般是在成批生產(chǎn)中使用調整法加工時,需要分析計算。對于具體夾具的定位誤差需要具體分析,要找出各個產(chǎn)生定位誤差的環(huán)節(jié)及大小,然后按照極值法或概率法求出總的定位誤差,如果采用試切法加工,一般就不作定位誤差的分析計算了。3 定位誤差的計算(1)定位誤差分析:采用了V形塊定位,X、Y方向的定位誤差為:查互換性與幾何測量表3-2,并計算得:=0.036mm;V形塊的定位誤差為: 帶入數(shù)據(jù)得,定位誤差為0.018(1.414+1)=0.0450.4mm所以該定位方案合理 2)設計基準:通軸中心;設計基準與定位基準誤差,=0.05因此: =0.050.2所以該定位方案合理。9.2.6.夾緊裝置的確定夾緊裝置的組成許多夾緊裝置,可以分成兩部分 1) 動力裝置產(chǎn)生夾緊力。動力裝置是產(chǎn)生原始作用力的裝置。按夾緊力的來源,夾緊分手動夾緊和機動夾緊。手動夾緊是靠人力;機動夾緊采用動力裝置。常用的一般的裝置有可以分有液壓的裝置、氣壓的裝置、電磁的裝置、電動的裝置、氣-液聯(lián)動的裝置和真空的裝置等。 2)夾緊機構傳遞夾緊力。作為動力裝置所要產(chǎn)生的一些力都要對零件有作用,動力的裝置在一定的條件下需要可以適當?shù)膫鬟f。傳遞機構是把原動力傳遞給夾緊元件。它由兩種構件組成,一是接受原始作用力的構件,二是中間傳力機構。夾緊元件是直接夾緊工件的元件,它的作用是接受傳遞機構傳來的作用力,夾緊工件。傳遞機構與夾緊元件組成了夾緊機構。夾緊機構在傳遞力的過程中,能根據(jù)需要改變原始力的方向、大小和作用點。夾具如果是手動的應該具備相當不錯的自鎖的特殊效果,這樣就可以更好的保障只要人不在的時候,夾具還可以有效的可靠的夾緊零件。在實際生產(chǎn)中,由于工件的定位方法、加工要求和生產(chǎn)類型不同,夾緊裝置差異較大。有的只設有傳遞機構和夾緊元件,還有只設有夾緊元件,如螺釘直接夾緊。夾緊裝置
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