法蘭盤機械加工工藝及鉆4-φ5.5孔夾具設計【沉頭孔】
法蘭盤機械加工工藝及鉆4-φ5.5孔夾具設計【沉頭孔】,沉頭孔,法蘭盤,機械,加工,工藝,夾具,設計
XX學院
機械加工工序卡片
車間
工序號
工序名稱
零件名稱
毛坯種類
機加工
30
車
法蘭盤
鑄造
設備名稱及型號
車床CA6140
夾具名稱及型號
專用夾具
材料
牌號
HT200
規(guī)格
毛重公斤
凈重
硬度
工時定額(分)
機動
輔助
合計
冷卻潤滑液
上道工序
退火
下道工序
車
工步號
工 步 內(nèi) 容
刀具
輔助工具
量具
轉速(分)
走刀次數(shù)
走刀量
切削深度
1
粗車φ134mm外圓面以及端面
09號90°偏頭車刀
車夾具
游標卡尺
525
1
1
2
2
3
擬定
日期
指導
共 7 頁
共 1 頁
XX學院
機械加工工序卡片
車間
工序號
工序名稱
零件名稱
毛坯種類
機加工
40
車
法蘭盤
鑄造
設備名稱及型號
車床CA6140
夾具名稱及型號
專用夾具
材料
牌號
HT200
規(guī)格
毛重公斤
凈重
硬度
工時定額(分)
機動
輔助
合計
冷卻潤滑液
上道工序
退火
下道工序
車
工步號
工 步 內(nèi) 容
刀具
輔助工具
量具
轉速(分)
走刀次數(shù)
走刀量
切削深度
1
掉頭,粗車φ110mm外圓面以及端面
09號90°偏頭車刀
車夾具
游標卡尺
525
1
1
2
2
3
擬定
日期
指導
共 7 頁
共 2 頁
XX學院
機械加工工序卡片
車間
工序號
工序名稱
零件名稱
毛坯種類
機加工
50
車
法蘭盤
鑄造
設備名稱及型號
車床CA6140
夾具名稱及型號
專用夾具
材料
牌號
HT200
規(guī)格
毛重公斤
凈重
硬度
工時定額(分)
機動
輔助
合計
冷卻潤滑液
上道工序
退火
下道工序
車
工步號
工 步 內(nèi) 容
刀具
輔助工具
量具
轉速(分)
走刀次數(shù)
走刀量
切削深度
1
車φ110mm外圓面以及端面,倒角
09號90°偏頭車刀
車夾具
游標卡尺
525
1
1
2
2
3
擬定
日期
指導
共 7 頁
共 3 頁
XX學院
機械加工工序卡片
車間
工序號
工序名稱
零件名稱
毛坯種類
機加工
60
車
法蘭盤
鑄造
設備名稱及型號
車床CA6140
夾具名稱及型號
專用夾具
材料
牌號
HT200
規(guī)格
毛重公斤
凈重
硬度
工時定額(分)
機動
輔助
合計
冷卻潤滑液
上道工序
退火
下道工序
車
工步號
工 步 內(nèi) 容
刀具
輔助工具
量具
轉速(分)
走刀次數(shù)
走刀量
切削深度
1
車內(nèi)孔φ94以及螺紋孔底孔φ85mm
內(nèi)孔車刀
三爪卡盤
游標卡尺
525
1
1
2
2
3
擬定
日期
指導
共 7 頁
共 4 頁
XX學院
機械加工工序卡片
車間
工序號
工序名稱
零件名稱
毛坯種類
機加工
70
鉆
法蘭盤
鑄造
設備名稱及型號
鉆床Z525
夾具名稱及型號
專用夾具
材料
牌號
HT200
規(guī)格
毛重公斤
凈重
硬度
工時定額(分)
機動
輔助
合計
冷卻潤滑液
上道工序
退火
下道工序
車
工步號
工 步 內(nèi) 容
刀具
輔助工具
量具
轉速(分)
走刀次數(shù)
走刀量
切削深度
1
鉆4Xφ5.5mm透孔
直柄麻花鉆
鉆夾具
游標卡尺
800
1
1
1
2
3
擬定
日期
指導
共 7 頁
共 5 頁
XX學院
機械加工工序卡片
車間
工序號
工序名稱
零件名稱
毛坯種類
機加工
80
鉆
法蘭盤
鑄造
設備名稱及型號
鉆床Z525
夾具名稱及型號
專用夾具
材料
牌號
HT200
規(guī)格
毛重公斤
凈重
硬度
工時定額(分)
機動
輔助
合計
冷卻潤滑液
上道工序
退火
下道工序
車
工步號
工 步 內(nèi) 容
刀具
輔助工具
量具
轉速(分)
走刀次數(shù)
走刀量
切削深度
1
鉆4Xφ9mm沉頭孔
直柄麻花鉆
鉆夾具
游標卡尺
800
1
1
1
2
3
擬定
日期
指導
共 7 頁
共 6 頁
XX學院
機械加工工序卡片
車間
工序號
工序名稱
零件名稱
毛坯種類
機加工
90
車
法蘭盤
鑄造
設備名稱及型號
車床CA6140
夾具名稱及型號
專用夾具
材料
牌號
HT200
規(guī)格
毛重公斤
凈重
硬度
工時定額(分)
機動
輔助
合計
冷卻潤滑液
上道工序
退火
下道工序
車
工步號
工 步 內(nèi) 容
刀具
輔助工具
量具
轉速(分)
走刀次數(shù)
走刀量
切削深度
1
車螺紋M90X1.5
內(nèi)孔車刀
三爪卡盤
游標卡尺
525
1
1
2
2
3
擬定
日期
指導
共 7 頁
共 7 頁
機械加工工序卡
XX學院
機械加工工藝卡片
產(chǎn)品型號
零(部)件圖號
共 2 頁
產(chǎn)品名稱
法蘭盤
零(部)件名稱
法蘭盤
第 1 頁
材料牌號
HT200
毛坯種類
鑄件
毛坯外形尺寸
每毛坯件數(shù)
1
每臺件數(shù)
1
務注
工序
裝夾
工步
工序內(nèi)容
切削用量
設備名稱及編號
工藝裝備名稱及編號
技
術
等
級
工時定額
同時加工零件數(shù)
背吃刀量(mm)
切削速度(m/min)
每分種轉數(shù)或往復次數(shù)
進給量(mm或mm雙行程)
夾具
刀具
量具
單件
準終
10
1
鑄造毛坯
1
砂型鑄造
20
1
退火
1
砂型鑄造
30
把工件裝在三爪卡盤或者夾具上
1
粗車φ134mm外圓面以及端面
1
2
16.5
525
0.5
車床CA6140
車夾具
09號90°偏頭車刀
游標卡尺
中
1.9mim
1.9mim
40
把工件裝在三爪卡盤或者夾具上
1
掉頭,粗車φ110mm外圓面以及端面
1
2
16.5
525
0.5
車床CA6140
車夾具
09號90°偏頭車刀
游標卡尺
中
1.2min
1.2min
50
把工件裝在三爪卡盤或者夾具上
1
車φ110mm外圓面以及端面,倒角
1
2
16.5
525
0.5
車床CA6140
車夾具
09號90°偏頭車刀
游標卡尺
中
1.9mim
1.9mim
編制日期
審核日期
會簽日期
標記
算數(shù)
更改文件號
簽字
日期
標記
算數(shù)
更改文件號
簽字
日期
機械加工工序卡
XX學院
機械加工工藝卡片
產(chǎn)品型號
零(部)件圖號
共 2 頁
產(chǎn)品名稱
法蘭盤
零(部)件名稱
法蘭盤
第 2 頁
材料牌號
HT200
毛坯種類
鑄件
毛坯外形尺寸
每毛坯件數(shù)
1
每臺件數(shù)
1
務注
工序
裝夾
工步
工序內(nèi)容
切削用量
設備名稱及編號
工藝裝備名稱及編號
技
術
等
級
工時定額
同時加工零件數(shù)
背吃刀量(mm)
切削速度(m/min)
每分種轉數(shù)或往復次數(shù)
進給量(mm或mm雙行程)
夾具
刀具
量具
單件
準終
60
把工件裝在三爪卡盤或者夾具上
1
車內(nèi)孔φ94以及螺紋孔底孔φ85mm
1
2
16.5
525
0.5
車床CA6140
三爪卡盤
內(nèi)孔車刀
游標卡尺
中
1.2min
1.2min
70
把工件裝在三爪卡盤或者夾具上
1
鉆4Xφ5.5mm透孔
1
1
12
800
0.5
鉆床Z525
鉆Φ9專用夾具
高速鋼直柄麻花鉆
游標卡尺
中
6.21min
1.2min
80
把工件裝在三爪卡盤或者夾具上
1
鉆4Xφ9mm沉頭孔
1
1
12
800
0.5
鉆床Z525
鉆Φ9,專用夾具
高速鋼直柄麻花
游標卡尺
中
6.95min
1.2min
90
把工件裝在三爪卡盤或者夾具上
1
車螺紋M90X1.5
1
2
16.5
525
0.5
車床CA6140
三爪卡盤
內(nèi)孔車刀
游標卡尺
中
1.2min
1.2min
100
檢驗
1
檢驗入檢
編制日期
審核日期
會簽日期
標記
算數(shù)
更改文件號
簽字
日期
標記
算數(shù)
更改文件號
簽字
日期
課程設計(論文)
設計(論文)題目 法蘭盤零件的機械加工工藝規(guī)程和專用夾具設計
2015 年 3 月 13 日
27
摘 要
法蘭盤零件加工工藝及夾具設計是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析,了解零件的工藝再設計出毛坯的結構,并選擇好零件的加工基準,設計出零件的工藝路線;接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算,關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量;然后進行專用夾具的設計,選擇設計出夾具的各個組成部件,如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件;計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差,分析夾具結構的合理性與不足之處,并在以后設計中注意改進。
關鍵詞:工藝,工序,切削用量,夾緊,定位,誤差
Abstract
The flange parts processing technology and fixture design is the design of process design, including the parts processing process design and the three part special fixture. In the process of design should first of all parts to analyze, understand parts of the process and then design a blank structure, and choose the good parts of the machining datum, designs the process routes of the parts; then the parts each step process dimension calculation, the key is to determine the process equipment and cutting the amount of each working procedure design; then a special fixture, fixture for the various components of a design, such as the connecting part positioning device, clamping element, a guide element, clamp and the machine tool and other components; the positioning error caused calculate fixture when positioning, analysis of the rationality and deficiency of fixture structure, pay attention to improving and will design in.
Keywords: process, process, cutting, clamping, positioning,
目 錄
摘 要 II
Abstract III
目 錄 IV
第1章 序 言 1
第2章 零件的分析 2
2.1零件的形狀 2
2.2零件的工藝分析 2
第3章 工藝規(guī)程設計 3
3.1 確定毛坯的制造形式 3
3.2定位基準的選擇零件表面加工方法的選擇 3
3.3 制定工藝路線 4
3.4 選擇加工設備和工藝裝備 5
3.4.1 機床選用 5
3.4.2 選擇刀具 5
3.4.3 選擇量具 5
3.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 5
第4章 確定切削用量及基本時間 8
4.1 工序Ⅰ切削用量的及基本時間的確定 8
4.2 工序Ⅱ切削用量的及基本時間的確定 10
4.3 工序Ⅲ切削用量及基本時間的確定 10
4.4 工序Ⅳ切削用量及基本時間的確定 12
4.6 工序Ⅵ切削用量及基本時間的確定 12
第5章 鉆4Xφ5.5mm孔夾具設計 16
5.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置 16
5.2 夾具的導向 17
5.3 切削力及夾緊力的計算 17
5.4 鉆孔與工件之間的切屑間隙 20
5.5 鉆模板 20
5.6定位誤差的分析 20
5.7 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 21
5.8 確定夾具體結構和總體結構 22
5.9 夾具設計及操作的簡要說明 23
總 結 24
致 謝 25
參 考 文 獻 26
第1章 序 言
機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品,并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用,也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備,社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè),因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè),是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講,機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。
法蘭盤零件加工工藝及夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等的基礎下,進行的一個全面的考核。正確地解決一個零件在加工中的定位,夾緊以及工藝路線安排,工藝尺寸確定等問題,并設計出專用夾具,保證尺寸證零件的加工質量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論,又要注意生產(chǎn)實踐的需要,只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結合,才能很好的完成本次設計。
本次設計水平有限,其中難免有缺點錯誤,敬請老師們批評指正。
第2章 零件的分析
2.1零件的形狀
題目給的零件是法蘭盤零件,主要作用是起連接作用。它主要用于軸與軸之間的連接,以傳遞動力和轉矩。
零件的實際形狀如上圖所示,從零件圖上看,該零件是典型的零件,結構比較簡單。具體尺寸,公差如下圖所示。
2.2零件的工藝分析
由零件圖可知,其材料為HT150,具有較高強度,耐磨性,耐熱性及減振性,適用于承受較大應力和要求耐磨零件。
法蘭盤零件主要加工表面為:1.車外圓及端面,表面粗糙度值為3.2。2.車外圓及端面,表面粗糙度值3.2。3.車裝配孔,表面粗糙度值3.2。4.半精車側面,及表面粗糙度值3.2。5.兩側面粗糙度值6.3、12.5,法蘭面粗糙度值6.3。
法蘭盤共有兩組加工表面,他們之間有一定的位置要求?,F(xiàn)分述如下:
(1).左端的加工表面:
? ? 這一組加工表面包括:左端面,φ110mm左端面以及外圓面倒角鉆孔。這一部份只有端面有1.6的粗糙度要求,其要求并不高,粗車后半精車就可以達到精度要求。而鉆工沒有精度要求,因此一道工序就可以達到要求,并不需要擴孔、鉸孔等工序。
(2).右端面的加工表面:
這一組加工表面包括:右端面;φ134mm右端面以及外圓面的外圓并帶有倒角其要求也不高,粗車后半精車就可以達到精度要求。其中,內(nèi)孔或內(nèi)圓直接在上做鏜工就行了。
第3章 工藝規(guī)程設計
本法蘭盤假設年產(chǎn)量為10萬臺,每臺需要該零件1個,備品率為111%,廢品率為0.25%,每日工作班次為2班。
該零件材料為HT150,考慮到零件在工作時要有高的耐磨性,所以選擇鍛造。依據(jù)設計要求Q=100000件/年,n=1件/臺;結合生產(chǎn)實際,備品率α和 廢品率β分別取111%和0.25%代入公式得該工件的生產(chǎn)綱領
N=2XQn(1+α)(1+β)=23134115件/年
3.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為HT150,考慮到零件在使用過程中起連接作用,分析其在工作過程中所受載荷,最后選用鍛造,以便使金屬纖維盡量不被切斷,保證零件工作可靠。年產(chǎn)量已達成批生產(chǎn)水平,而且零件輪廓尺寸不大,可以采用鍛造,這從提高生產(chǎn)效率,保證加工精度,減少生產(chǎn)成本上考慮,也是應該的。
3.2定位基準的選擇零件表面加工方法的選擇
待加工的兩零件是盤狀零件,孔是設計基準(也是裝配基準和測量基準),為避免由于基準不重合而產(chǎn)生的誤差,應選孔為定位基準,即遵循“基準重合”的原則。具體而言,即選?110mm其一端面作為精基準。
由于待加工的兩零件全部表面都需加工,而孔作為精基準應先進行加工,對主動端而言,應選面積較大的外圓及其端面為粗基準;對從動端而言,應選面積較大?190mm的外圓及其端面為粗基準。
待加工的兩零件的加工面有外圓、內(nèi)孔、端面,材料為HT150鋼。以公差等級和表面粗糙度要求,參考相關資料,其加工方法選擇如下。
(1)?134mm的外圓面 為未注公差尺寸,根據(jù)GB 11340—711規(guī)定其公差等級按IT14,表面粗糙度為Ra25um,粗車即可(表5-14)。
(2)端面 本零件的端面為回轉體端面,尺寸精度的都要求不高,表面粗糙度為Ra25um,粗車即可。
3.3 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已經(jīng)確定為成批生產(chǎn)的條件下,可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外,還應當考慮經(jīng)濟效果,以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
10 鑄造 鑄造毛坯
20 熱處理 退火
30 車 粗車φ134mm外圓面以及端面
40 車 掉頭,粗車φ110mm外圓面以及端面
50 車 精車φ110mm外圓面以及端面,倒角
60 車 車內(nèi)孔φ94以及螺紋孔底孔φ85mm
70 鉆 鉆4Xφ5.5mm透孔
80 鉆 鉆4Xφ9mm沉頭孔
90 車 車螺紋M90X1.5
100 檢驗 檢驗入庫
3.4 選擇加工設備和工藝裝備
3.4.1 機床選用
①.工序Ⅳ和工序Ⅵ是粗車、粗鏜和半精車、半精鏜。各工序的工步數(shù)不多,成批量生產(chǎn),故選用臥式車床就能滿足要求。本零件外輪廓尺寸不大,精度要求屬于中等要求,選用最常用的CA6140臥式車床。參考根據(jù)《機械制造設計工工藝簡明手冊》表4.2-7。
②.工序Ⅸ是鉆孔,選用Z525搖臂鉆床。
工序Ⅳ都為CA6140臥式車床。由于加工的零件外廓尺寸不大,又是回轉體,故宜在車床上鏜孔。由于要求的精度較高,表面粗糙度較小,需選用較精密的機床才能滿足要求,因此選用CA6140臥式車床(表5-134)。
3.4.2 選擇刀具
①.在車床上加工的工序,一般選用硬質合金車刀和鏜刀。加工刀具選用YG6類硬質合金車刀,它的主要應用范圍為普通鑄鐵、冷硬鑄鐵、高溫合金的精加工和半精加工。為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟性,可選用可轉位車刀(GB5343.1-134,GB5343.2-134)。
②.鉆孔時選用高速鋼麻花鉆,參考《機械加工工藝手冊》(主編 孟少農(nóng)),第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有參數(shù)。
3.4.3 選擇量具
本零件屬于成批量生產(chǎn),一般均采用通常量具。選擇量具的方法有兩種:一是按計量器具的不確定度選擇;二是按計量器的測量方法極限誤差選擇。采用其中的一種方法即可。
3.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“法蘭盤” 零件材料為HT150,查《機械加工工藝手冊》(以后簡稱《工藝手冊》),表2.2-17 各種鑄鐵的性能比較,硬度HB為143~2611,表2.2-23 球墨鑄鐵的物理性能,密度ρ=7.2~7.3(),計算零件毛坯的重量約為2。
表3-1 機械加工車間的生產(chǎn)性質
生產(chǎn)類別
同類零件的年產(chǎn)量[件]
重型
(零件重>2000kg)
中型
(零件重100~2000kg)
輕型
(零件重<100kg)
單件生產(chǎn)
5以下
10以下
100以下
小批生產(chǎn)
5~100
10~200
100~500
中批生產(chǎn)
100~300
200~500
500~5000
大批生產(chǎn)
300~1000
500~5000
5000~50000
大量生產(chǎn)
1000以上
5000以上
50000以上
根據(jù)所發(fā)的任務書上的數(shù)據(jù),該零件的月工序數(shù)不低于30~50,毛坯重量2<100為輕型,確定為大批生產(chǎn)。
根據(jù)生產(chǎn)綱領,選擇鑄造類型的主要特點要生產(chǎn)率高,適用于大批生產(chǎn),查《工藝手冊》表3.1-111 特種鑄造的類別、特點和應用范圍,再根據(jù)表3.1-20 各種鑄造方法的經(jīng)濟合理性,采用機器砂模造型鑄件。
表3-2 成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級
鑄造方法
公差等級CT
球墨鑄鐵
砂型手工造型
11~11
砂型機器造型及殼型
8~10
金屬型
7~11
低壓鑄造
7~11
熔模鑄造
5~7
根據(jù)上表選擇金屬型公差等級為7級。
3-3 鑄件尺寸公差數(shù)值
鑄件基本尺寸
公差等級CT
大于
至
8
63
100
190
100
190
250
1.6
1.8
2.0
根據(jù)上表查得鑄件基本尺寸大于100至190,公差等級為8級的公差數(shù)值為1.8。
表3-4 鑄鐵件機械加工余量(JB4054-134)如下
鑄件基本尺寸
加工余量等級 6
澆注時位置
>120~250
6.0
4.0
頂、側面
底 面
鑄孔的機械加工余量一般按澆注時位置處于頂面的機械加工余量選擇。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝,分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。
第4章 確定切削用量及基本時間
切削用量包括背吃刀量a、進給量f和切削速度v。確定順序是先確定a、f、再確定v。
4.1 工序Ⅰ切削用量的及基本時間的確定
4.1.1 切削用量 粗車φ134mm外圓面以及端面
所選刀具為YG6硬質合金可轉位車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1,由于CA6140機床的中心高為200(表1.30),故選刀桿尺寸=,刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面,前角=,后角=,主偏角=,副偏角=,刃傾角=,刀尖圓弧半徑=。
①.確定切削深度
由于單邊余量為3mm,可在一次走刀內(nèi)完成,故
②.確定進給量
根據(jù)《切削加工簡明實用手冊》可知:表1.4
刀桿尺寸為,,工件直徑~400之間時,
進給量=0.5~1.0
按CA6140機床進給量(表4.2—11)在《機械制造工藝設計手冊》可知:
=0.7
確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求,故需進行校驗根據(jù)表1—30,CA6140機床進給機構允許進給力=3530。
根據(jù)表1.21,當強度在174~207時,,,=時,徑向進給力:=1150。
切削時的修正系數(shù)為=1.0,=1.0,=1.17(表1.211—2),故實際進給力為:
=1150=1111.5 (3-2)
由于切削時進給力小于機床進給機構允許的進給力,故所選=可用。
③.選擇刀具磨鈍標準及耐用度
根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.11,車刀后刀面最大磨損量取為,車刀壽命=。
④.確定切削速度
切削速度可根據(jù)公式計算,也可直接有表中查出。
根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.11,當硬質合金刀加工硬度200~2111的鑄件,,,切削速度=。
切削速度的修正系數(shù)為=1.0,=0.112,0.8,=1.0,=1.0(見表1.40),故:
==63 (3-3)
===120 (3-4)
根據(jù)CA6140車床說明書選擇
=125
這時實際切削速度為:
== (3-5)
⑤.校驗機床功率
切削時的功率可由表查出,也可按公式進行計算。
由《切削用量簡明使用手冊》表1.25,=~,,,切削速度時,
=
切削功率的修正系數(shù)=0.73,=0.11,故實際切削時間的功率為:
=1.7=1.2 (3-6)
根據(jù)表1.30,當=時,機床主軸允許功率為=,,故所選切削用量可在CA6140機床上進行,最后決定的切削用量為:
=3.75,=,==,=
⑥.倒角
為了縮短輔助時間,取倒角時的主軸轉速與鉆孔相同
換車刀手動進給。
⑦. 計算基本工時
(3-7)
式中=++,=
由《切削用量簡明使用手冊》表1.26,車削時的入切量及超切量+=,則=+=
== (3-8)
4.2 工序Ⅱ切削用量的及基本時間的確定
采用與工序Ⅰ確定切削用量的方法,得本工序的切削用量及基本時間如下:
掉頭,粗車φ110mm外圓面以及端面,已知條件與工序Ⅰ相同。車端面、外圓可采用與工序Ⅰ相同的可轉位車刀。
見表5-1
表5-1 主動端工序Ⅱ的切削用量及基本時間
工步
/mm
f/mm·r
v/m·s
n/r·s
/s
粗車端面
2
0.52
0.38
1.5
111
粗車外圓?134mm
2.3
0.52
0.38
1.5
68
倒角
手動
0.38
1.5
4.3 工序Ⅲ切削用量及基本時間的確定
4.3.1 切削用量
本工序為精車φ110mm外圓面以及端面,倒角。已知條件與粗加工工序相同。
確定以半精車后的?134mm外圓及其端面定位,粗車另一端面,粗車外圓?134mm,倒角。切削用量。所選刀具為YT15硬質合金可轉位車刀。車刀形狀所選刀具為YT15硬質合金可轉位車刀。車刀形狀、刀桿尺寸及刀片厚度均與粗車相同,查參考文獻[6]表1-3,車刀幾何形狀為,′=
ⅰ. 確定背吃刀量
==0.75mm
ⅱ. 確定進給量
根據(jù)參考文獻[7]表1.6及參考文獻[2]表4.2-11中C1100-1機床進給量,選擇。由于是半精加工,切削力較小,故不須校核機床進給機構強度。
ⅲ. 選擇車刀磨鈍標準及耐用度
查參考文獻[7]表1.11,選擇車刀后刀面最大磨損量為0.4mm,耐用度T=30min。
查參考文獻[6]表1.10,當用YT15硬質合金車刀加工σb>1000MPs的合金鋼,,,切削速度=117m/min。
切削速度的修正系數(shù)查參考文獻[7]表1.40得:,其余的修正系數(shù)均為1,故:
V=117×0.81×1.15=110.4m/min
=178r/min
查參考文獻[6]表4.2-8選擇C1100-1機床的轉速為:
n=1134r/min=3.08r/s
則實際切削速度v=1.56m/s
半精加工,機床功率也可不校驗。
最后確定的切削用量為:
=0.75mm, f=0.3mm/r, n=1134r/min=3.08r/s, v=1.56m/s=113.6m/min。
確定半精車主動端端面的切削用量。采用車外圓?190mm相同的刀具加工,切削用量為:
,f=0.3mm/r,n=1134r/min=3.08r/s, v=1.56m/s=113.6m/min。
確定半精鏜孔?45mm的切削用量。所選刀具為YT15硬質合金、主偏角°、直徑為12mm的圓形鏜刀。其耐用度T=110min。
ⅰ.。
ⅱ.參考文獻[1]表5-1111和表5-57,f=0.2mm/r。
ⅲ.參考文獻[1]表2-8的計算公式確定。
V=
式中,C=2111,m=0.2,x=0.15,y=0.2,T=110min,k=0.11,則
V==150m/min
=12011.4r/min
選擇CA6140車床的轉速n=1200r/min=20r/s。
4.3.2 切削用量
確定半精車基本時間: =52s
確定半精車主動端端面的基本時間: =114s
4.4 工序Ⅳ切削用量及基本時間的確定
4.4.1 切削用量
車內(nèi)孔φ94以及螺紋孔底孔φ85mm。
選刀具為YT30硬質合金、主偏角°、直徑為12mm的圓形鏜刀。其耐用度T=110min。
==0.25mm
f=0.15mm/r
v=×1.4=230.77mm/min
=1837.3r/min
參考文獻[1]表5-56,根據(jù)C6140車床的轉速表,選擇n=1400r/min=23.3r/s,則實際切削速度v=4.118m/s。
4.4.2 基本時間
5.4.2.1 確定精鏜孔的基本時間:
=16s
4.6 工序Ⅵ切削用量及基本時間的確定
(1)鉆4Xφ5.5mm透孔
鉆孔Φ5.5,本工序采用計算法。
表3-5高速鋼麻花鉆的類型和用途
標準號
類型
直徑范圍(mm)
用途
GB1436-134
直柄麻花鉆
2.0~20.0
在各種機床上,用鉆?;虿挥勉@模鉆孔
GB1437-134
直柄長麻花鉆
1.0~31.5
在各種機床上,用鉆模或不用鉆模鉆孔
GB1438-134
錐柄麻花鉆
3.0~100.0
在各種機床上,用鉆?;虿挥勉@模鉆孔
GB14311-134
錐柄長麻花鉆
5.0~50.0
在各種機床上,用鉆?;虿挥勉@模鉆孔
選用Z525搖臂鉆床,查《機械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編,查《機》表2.4-37鉆頭的磨鈍標準及耐用度可得,耐用度為HT15000,表10.2-5標準高速鋼麻花鉆的直徑系列選擇錐柄長,麻花鉆,則螺旋角=30,鋒交2=118,后角a=10,橫刃斜角=50,L=1117mm,l=116mm。
表3-6 標準高速鋼麻花鉆的全長和溝槽長度(摘自GB6117-134) mm
直徑范圍
直柄麻花鉆
l
l1
>11.134~11.20
151
101
表3-7 通用型麻花鉆的主要幾何參數(shù)的推存值(根據(jù)GB6117-134) (o)
d (mm)
β
2ф
αf
ψ
8.6~18.00
30
118
12
40~110
表3-8 鉆頭、擴孔鉆和鉸刀的磨鈍標準及耐用度
(1)后刀面最大磨損限度mm
刀具材料
加工材料
鉆頭
直徑d0(mm)
≤20
高速鋼
鑄鐵
0.5~0.8
(2)單刃加工刀具耐用度T min
刀具類型
加工材料
刀具材料
刀具直徑d0(mm)
11~20
鉆頭(鉆孔及擴孔)
鑄鐵、銅合金及合金
高速鋼
110
鉆頭后刀面最大磨損限度為0.5~0.8mm刀具耐用度T = 110 min
①.確定進給量
查《機械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編,第二卷表10.4高速鋼鉆頭鉆孔的進給量為f=0.25~0.65,根據(jù)表4.11中可知,進給量取f=0.110。
②.確定切削速度
查《機械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編,表10.4-17高速鋼鉆頭在球墨鑄鐵(1110HBS)上鉆孔的切削速度軸向力,扭矩及功率得,V=12,參考《機械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編,表10.4-10鉆擴鉸孔條件改變時切削速度修正系數(shù)K=1.0,R=0.134。
V=12=10.32 (3-17)
則 = =111 (3-18)
查表4.2-12可知, 取 n = 150
則實際切削速度 = = =11.8
③.確定切削時間
查《機械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編,表10.4-43,鉆孔時加工機動時間計算公式: T= (3-111)
其中 l= l=5 l=2~3
則: t= =11.11
確定鉆孔的切削用量
鉆孔選用機床為Z525搖臂機床,刀具選用GB1436-134直柄短麻花鉆,《機械加工工藝手冊》第2卷。
根據(jù)《機械加工工藝手冊》第2卷表10.4-2查得鉆頭直徑小于10的鉆孔進給量為0.20~0.35。
則取
確定切削速度,根據(jù)《機械加工工藝手冊》第2卷表10.4-11
切削速度計算公式為 (3-20)
查得參數(shù)為,刀具耐用度T=35
則 ==1.6
所以 ==72
選取
所以實際切削速度為=2.64
確定切削時間(一個孔) =
工序 120 鉆4Xφ9mm沉頭孔
刀具:根據(jù)《機械加工工藝手冊》表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ9.
1) 進給量 查《機械加工工藝師手冊》表28-11,取f=0.11mm/r
2) 切削速度 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表10-70,及10-66,查得
V=24~34m/min. 取V=30m/min
3) 確定機床主軸轉速
ns== 1592r/min
按機床說明書(見《工藝手冊》表4.2-5),與1592r/min相近的機床轉速為1592r/min?,F(xiàn)選取=1426r/min。
所以實際切削速度==
5) 切削工時,按《工藝手冊》表6.2-1 t=i ;其中l(wèi)=7mm;
=4mm; =3mm; t= ==0.07(min)
工序車螺紋M90X1.5
選刀具為YT30硬質合金、主偏角°、螺紋車刀。其耐用度T=110min。
==0.25mm
f=0.15mm/r
v=×1.4=230.77mm/min
=1837.3r/min
參考文獻[1]表5-56,根據(jù)C6140車床的轉速表,選擇n=1400r/min=23.3r/s,則實際切削速度v=4.118m/s。
第5章 鉆4Xφ5.5mm孔夾具設計
5.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置
夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯(lián)系在一起的。定位問題已在前面研究過,其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。
僅僅定好位在大多數(shù)場合下,還無法進行加工。只有進而在夾具上設置相應的夾緊裝置對工件進行夾緊,才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務。
夾緊裝置的基本任務是保持工件在定位中所獲得的即定位置,以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下,不發(fā)生移動和震動,確保加工質量和生產(chǎn)安全。有時工件的定位是在夾緊過程中實現(xiàn)的,正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。
一般夾緊裝置由動源即產(chǎn)生原始作用力的部分。夾緊機構即接受和傳遞原始作用力,使之變?yōu)閵A緊力,并執(zhí)行夾緊任務的部分。他包括中間遞力機構和夾緊元件。
考慮到機床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時的具體切削量決定采用手動夾緊。
螺旋夾緊機構是斜契夾緊的另一種形式,利用螺旋桿直接夾緊元件,或者與其他元件或機構組成復合夾緊機構來夾緊工件。是應用最廣泛的一種夾緊機構。
螺旋夾緊機構中所用的螺旋,實際上相當于把契繞在圓柱體上,因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動時所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉動螺旋,使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。
典型的螺旋夾緊機構的特點:
(1)結構簡單;
(2)擴力比大;
(3)自瑣性能好;
(4)行程不受限制;
(5)夾緊動作慢。
夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置,在此套夾具中,中間傳動裝置和夾緊元件合二為一。力源為機動夾緊,通過螺栓夾緊移動壓板。達到夾緊和定心作用。
工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉,通過螺栓夾緊移動壓板,實現(xiàn)對工件的夾緊。并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板,通過精確的圓弧定位,實現(xiàn)定心。此套移動壓板制作簡單,便于手動調(diào)整。通過松緊螺栓實現(xiàn)壓板的前后移動,以達到壓緊的目的。壓緊的同時,實現(xiàn)工件的定心,使其定位基準的對稱中心在規(guī)定位置上。
在這次夾具設計中,定位是采用一根心軸和一個定位插銷來定位水平方向的。在垂直方向,用兩個同心半圓環(huán)來定位。當被加工零件放到夾具體同心圓環(huán)上后,用定位插銷把夾具上的鉆模板和零件通過先加工的孔進行定位,把壓板壓緊,之后取出定位插銷。
5.2 夾具的導向
在鉆床上加工孔時,大都采用導向元件或導向裝置,用以引導刀具進入正確的加工位置,并在加工過程中防止或減少由于切削力等因素引起的偏移,提高刀具的剛性,從而保證零件上孔的精度,在鉆床上加工的過程中,導向裝置保證同軸各孔的同軸度、各孔孔距精度、各軸線間的平行度等,因此,導向裝置如同定位元件一樣,對于保證工件的加工精度有這十分重要的作用。
導向元件包括刀桿的導向部分和導向套。
在這套鉆床夾具上用的導向套是鉆套。
鉆套按其結構可分為固定鉆套,可換鉆套,快換鉆套及特殊鉆套。
因此套鉆夾具加工量不大,磨損較小,孔距離精度要求較高,則選用固定鉆套。如圖4.2。直接壓入鉆模板或夾具體的孔中。
圖4.2 鉆套
鉆模板與固定鉆套外圓一般采用H7/h6的配合。且必須有很高的耐磨性,材料選擇20Mn2。淬火HRC110。我選擇的鉆套:12.5F7*22K6*35 GB2264-19134。
相同的,為了防止定位銷與模板之間的磨損,在模板定位孔之間套上兩個固定襯套。選取的標準件代號為12*18 GB2263-19134。材料仍選取T10A, 淬火HRC110。公差采用H7/p6的配合。
5.3 切削力及夾緊力的計算
刀具:鉆頭φ5.5。
則軸向力:見《工藝師手冊》表28.4
F=Cdfk……………………………………3.1
式中: C=420, Z=1.0, y=0.8, f=0.35
k=(
F=420
轉矩
T=Cdfk
式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8
T=0.206
功率 P=
在計算切削力時,必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù)
K=KKKK
式中 K—基本安全系數(shù),1.5;
K—加工性質系數(shù),1.1;
K—刀具鈍化系數(shù), 1.1;
K—斷續(xù)切削系數(shù), 1.1
則 F=KF=1.5
鉆削時 T=17.34 N
切向方向所受力:
F=
取
F=4416
F> F
所以,時工件不會轉動,故本夾具可安全工作。
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況,找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài),按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠,再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即:
安全系數(shù)K可按下式計算有::
式中:為各種因素的安全系數(shù),查參考文獻[5]表可得:
所以有:
該孔的設計基準為中心軸,故以回轉面做定位基準,實現(xiàn)“基準重合”原則; 參考文獻,因夾具的夾緊力與切削力方向相反,實際所需夾緊力F夾與切削力F之間的關系F夾=KF
軸向力:F夾=KF (N)
扭距:
Nm
在計算切削力時必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi),安全系數(shù)
由資料《機床夾具設計手冊》查表可得:
切削力公式: 式(2.17)
式中
查表得:
即:
實際所需夾緊力:由參考文獻[16]《機床夾具設計手冊》表得:
安全系數(shù)K可按下式計算,由式(2.5)有::
式中:為各種因素的安全系數(shù),見參考文獻[16]《機床夾具設計手冊》表 可得:
所以
由計算可知所需實際夾緊力不是很大,為了使其夾具結構簡單、操作方便,決定選用螺旋夾緊機構。
5.4 鉆孔與工件之間的切屑間隙
鉆套的類型和特點:
1、固定鉆套:鉆套直接壓入鉆模板或夾具體的孔中,鉆模板或夾具體的孔與鉆套外圓一般采用H7/n6配合,主要用于加工量不大,磨損教小的中小批生產(chǎn)或加工孔徑甚小,孔距離精度要求較高的小孔。
2、可換鉆套:主要用在大批量生產(chǎn)中,由于鉆套磨損大,因此在可換鉆套和鉆模板之間加一個襯套,襯套直接壓入鉆模板的孔內(nèi),鉆套以F7/m6或F7/k6配合裝入襯套中。
3、快換鉆套:當對孔進行鉆鉸等加工時,由于刀徑不斷增大,需要不同的導套引導刀具,為便于快速更換采用快換鉆套。
4、特殊鉆套:尺寸或形狀與標準鉆套不同的鉆套統(tǒng)稱特殊鉆套。
鉆套下端面與工件表面之間應留一定的空隙C,使開始鉆孔時,鉆頭切屑刃不位于鉆套的孔中,以免刮傷鉆套內(nèi)孔,如圖4.3。
圖4.3
切屑間隙 C=(0.3~1.2)d。
在本次夾具鉆模設計中考慮了多方面的因素,確定了設計方案后,選擇了C=8。因為此鉆的材料是鑄件,所以C可以取較小的值。
5.5 鉆模板
在導向裝置中,導套通常是安裝在鉆模板上,因此鉆模板必須具有足夠的剛度和強度,以防變形而影響鉆孔精度。鉆模板按其與夾具體連接的方式,可分為固定式鉆模板、鉸鏈式鉆模板、可卸式鉆模板、滑柱式鉆模板和活動鉆模板等。
在此套鉆模夾具中選用的是可卸式鉆模板,在裝卸工件時需從夾具體上裝上或卸下,鉆模板在夾具體上采用定位銷一面雙孔定位,螺栓緊固,鉆模精度較高。[4]
5.6定位誤差的分析
制造誤差ZZ
(1)中心線對定位件中心線位置精度
. 取.
(2)內(nèi)外圓同軸度誤差(查表P297)
.故,.
則.
知此方案可行。
5.7 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用
工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套(其結構如下圖所示)以減少更換鉆套的輔助時間。
為了減少輔助時間采用可換鉆套,以來滿足達到孔的加工的要求。
表
d
D
D1
H
t
基本
極限
偏差F7
基本
極限
偏差D6
>0~1
+0.016
+0.006
3
+0.010
+0.004
6
6
9
--
0.008
>1~1.8
4
+0.016
+0.008
7
>1.8~2.6
5
8
>2.6~3
6
9
8
12
16
>3~3.3
+0.022
+0.010
>3.3~4
7
+0.019
+0.010
10
>4~5
8
11
>5~6
10
11
10
16
20
>6~8
+0.028
+0.011
12
+0.023
+0.012
15
>8~10
15
18
12
20
25
>10~12
+0.034
+0.016
18
22
>12~15
22
+0.028
+0.015
26
16
28
36
>15~18
26
30
0.012
>18~22
+0.041
+0.020
30
34
20
36
HT150
>22~26
35
+0.033
+0.017
39
>26~30
42
46
25
HT150
56
>30~35
+0.050
+0.025
48
52
>35~42
55
+0.039
+0.020
59
30
56
67
>42~48
110
66
>48~50
70
74
0.040
鉆模板選用翻轉鉆模板,用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。
5.8 確定夾具體結構和總體結構
對夾具體的設計的基本要求
(1)應該保持精度和穩(wěn)定性
在夾具體表面重要的面,如安裝接觸位置,安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的,足夠的精度,之間的位置精度穩(wěn)定夾具體,夾具體應該采用鑄造,時效處理,退火等處理方式。
(2)應具有足夠的強度和剛度
保證在加工過程中不因夾緊力,切削力等外力變形和振動是不允許的,夾具應有足夠的厚度,剛度可以適當加固。
(3)結構的方法和使用應該不錯
夾較大的工件的外觀,更復雜的結構,之間的相互位置精度與每個表面的要求高,所以應特別注意結構的過程中,應處理的工件,夾具,維修方便。再滿足功能性要求(剛度和強度)前提下,應能減小體積減輕重量,結構應該簡單。
(4)應便于鐵屑去除
在加工過程中,該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累,如果不及時清除,切削熱的積累會破壞夾具定位精度,鐵屑投擲可能繞組定位元件,也會破壞的定位精度,甚至發(fā)生事故。因此,在這個過程中的鐵屑不多,可適當增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間:對切削過程中產(chǎn)生更多的,一般應在夾具體上面。
(5)安裝應牢固、可靠
夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應的表面接觸或實現(xiàn)的。當夾安裝在重力的中心,夾具應盡可能低,支撐面積應足夠大,以安裝精度要高,以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中空的,識別特定的文件夾結構,然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。
加工過程中,夾具必承受大的夾緊力切削力,產(chǎn)生沖擊和振動,夾具的形狀,取決于夾具布局和夾具和連接,在因此夾具必須有足夠的強度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具,積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠,所以夾具設計,必須考慮結構應便于鐵屑。此外,夾點技術,經(jīng)濟的具體結構和操作、安裝方便等特點,在設計中還應考慮。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具,切割積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠,所以夾具設計,必須考慮結構應便排出鐵屑。
5.9 夾具設計及操作的簡要說明
由于是大批大量生產(chǎn),主要考慮提高勞動生產(chǎn)率。因此設計時,需要更換零件加工時速度要求快。本夾具設計,用移動夾緊的大平面定位三個自由度,定位兩個自由度,用定位塊定位最后一個轉動自由度。此時雖然有過定位,但面是經(jīng)精銑的面,定位是允許的。
總 結
課程設計即將結束了,時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的,通過這次的設計使我們不再是只知道書本上的空理論,不再是紙上談兵,而是將理論和實踐相結合進行實實在在的設計,使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設計的步驟和要領,使我們更好的利用圖書館的資料,更好的更熟練的利用我們手中的各種設計手冊和AUTOCAD等制圖軟件,為我們踏入社會打下了好的基礎。
課程設計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的,還應該更好的做到理論和實踐的結合。因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導,使我們學到了很多,也非常珍惜大學給我們的這次設計的機會,它將是我們課程設計完成的更出色的關鍵一步。
致 謝
這次課程設計使我收益不小,為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。但是,查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時,數(shù)據(jù)存在大量的重復和重疊,由于經(jīng)驗不足,在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題,不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見,在我遇到難題時給我指明了方向,最終我很順利的完成了課程設計。
這次課程設計成績的取得,與指導老師的細心指導是分不開的。在此,我衷心感謝我的指導老師,特別是每次都放下他的休息時間,耐心地幫助我解決技術上的一些難題,她嚴肅的科學態(tài)度,嚴謹?shù)闹螌W精神,精益求精的工作作風,深深地感染和激勵著我。從題目的選擇到項目的最終完成,他都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜,他不僅在學業(yè)上給我以精心指導,同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷,除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外,他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣,并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
參 考 文 獻
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