杠杆臂零件钻夹具及工艺规程设计毕业论文初稿

杠杆臂零件钻夹具及工艺规程设计毕业论文初稿 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 2013届本科毕业论文 学 号: 成 绩: 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 院 部: 机电工程系 专 业:机械设计及其自动化 姓 名: 指导教师: 二〇一三年四月 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 毕业论文诚信声明 本人郑重声明: 所呈交的毕业论文《 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 》是本人在指导老师的指导下，独立研究、写作的成果。论文中所引用是他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中以明确方式标明。 本声明的法律结果由本人独自承担。 毕业论文作者签名: 2013 年 4 月 8 日 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 摘 要 本文主要介绍杠杆臂、机械加工工艺规程设计、翻转式钻床夹具以及金属切削机床等方面的知识。 杠杆臂加工工艺规程及其钻孔的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺机床设计的重点是选定零件翻转式钻床夹具在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线;然后对零件各个工步的工序进行尺寸计算，确定各个工序的工艺装备及切削用量，然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件;计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。 【关键字】杠杆臂，工艺，钻夹具 ，切削用量，夹紧，定位 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 Abstract This paper mainly introduces the technical regulations of the lever arm, mechanical design, tilting drilling fixture and metal cutting machine tools and other aspects of knowledge. Focus on the design of machine tool is selected parts of tilting drilling fixture in the process design should first of all parts for analysis, to understand the parts of the process to design blank structure, and choose the good parts machining datum, design a part of the process route; and then the parts of each step of process dimension calculation, is the key to decide process equipment and cutting of various process amount, then design special fixture fixture design, selection of the various components, such as the connecting part positioning element, clamping elements, guiding elements, fixture and machine tools and other components; calculate fixture when generating The positioning error analysis, rationality and shortcoming of the fixture structure, pay attention to improve and design in later. Keywords: lever arm, process,fixture, cutting dosage, clamping, positioning 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 目 录 第一章 前言 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 第二章 零件分析 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 2.1 零件作用„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 2.2零件的工艺分析 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 第三章 工艺规程设计 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 3.1确定毛坯的制造形式„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 3.2基面的选择 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 3.3制定工艺路线 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 „„„„„„„„„..5 3.5确定切削用量 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 3.6确定基本工时 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12 第四章 夹具设计 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16 4.1 夹具的工作原理与结构设计„„„„„„„„„„„„„„„„16 4.2 夹具的使用„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17 4.3 夹具与翻转式钻床的固定„„„„„„„„„„„„„„„„„17 4.4 定位误差分析 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17 4.5 铣削力与夹紧力计算 „„„„„„„„„„„„„„„„„„18 第五章 翻转式钻床夹具零件的具体设计„„„„„„„„„„„„„„„„„ 19 5.1钻床夹具的概括„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19 5.2 夹具零件的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„20 20 5.3 夹具体的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5.4定位销的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 21 5.5 钻模板以及钻套的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„21 第六章 总 结 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„27 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„28 致谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 29 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 第一章 前言 机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义，因此在大批量生产中，常采用专用夹具。 本次对于拨叉加工工艺及夹具设计的主要任务是: ? 完成拨叉零件加工工艺规程的制定; ? 完成钻孔专用夹具的设计。 希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力，为以后的工作打下良好的基础。 1 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 第二章 零件分析 2.1零件的作用 课题给出的零件是机床的杠杆臂。它的主要的作用是实现机床工作部件启起、停止、变速、变向、操纵机构中的传动装置。要求该零件有足够的强度和刚度，尺寸精度，形状精度，是机床操纵机构中重要零件，影响机床操纵动作及控制机构装置运动的准确性。 2.2 零件的工艺分析 对零件进行工艺分析就是研究、审查零件的结构工艺性。零件设计是否满足加工的工艺性和经济性要求。 图2.1杠杆臂零件产品图 2 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 该零件的材料为QT500，球墨铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，强度刚度好、 以下是杠杆臂零件需要加工表面以及加工表面的位置要求。 该零件是机床操纵结构中一个重要零件，根据产品零件图1.1分析，有四个面需 +0.1 +0.282个垂直平面铣削，3个通孔需钻铰加工(即Ø10 Ø22 加工(即A,B,C,D面)， +0.12 Ø13)。根据产品图尺寸及公差和形状公差要求，用普通铣床和钻床即能保证该零件的加工。 3 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 第三章 工艺规程设计 3.1 确定毛坯的制造形式 零件的材料QT500。由于年产量为4000件，达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故采用铸造加工工艺，适合大批生产的金属型模铸造。铸造后，及时时效处理，以消除内应力。 3.2 基准的选择 (1)粗基准的选择 以杠杆臂铸造件上表面A面为粗基准定位加工铸件下表面D面。 (2)精基准的选择 以加工铸件下表面D面为精基准定位加工杠杆臂零件上表面A面和C面，保证零件尺寸25mm ,以加工铸件下表面D面为精基准定位加工杠杆臂零件小端的上表面。以杠杆臂小端为精基准定位加工小端的下表面，保证尺寸12mm。翻转杠杆臂以杠杆臂大端上表面为精基准加工大端下表面，保证尺寸39.5?0.5。 3.3 确定工艺路线 表2.1 工艺路线 工 序工序名称 工序内容 号 做木模，加工外表面每边放加工余量1.5mm， 10 制造金属模 铸造杠杆臂，铸件表面应清除毛刺、披缝及粘砂等。 20 铸造 检验铸件是否合格和有关尺寸是否正确，不加工处涂上放透漆，放30 铸造 置时效处理一个月。 40 铣端面D 以小端上底面A面做粗基准定位，加工大端面的底面D面 50 铣端面A,C 以大端的底面D面做精基准定位，加工大、小上表面A,C面 60 金工 以小端的上端A面做精基准，加工下端面D面保证尺寸39.5?0.5 ，0.28孔) 打样冲，钻孔ø20(大端ø2270 钻ø20孔 80 金工 扩镗孔为ø21.8mm +0.2890 金工 铰孔为ø22，粗造度为1.6 +0.28，0.1mm和大端面D定位钻ø10的孔 以ø22100 金工 4 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 ，0.12的孔 将钻夹具翻转90?，钻ø13110 金工 120 金工 总检杠杆臂的所有尺寸。 3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 杠杆的材料是QT500球墨铸铁，毛坯的重量0.85kg，生产类型为大批生产。由于毛坯用采用金属模铸造, 毛坯尺寸的确定如下: 由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。 由于本设计规定零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定。 毛坯与零件不同的尺寸有:(见零件图2.1)故台阶已被铸出,根据参考文献[12]的粗加工:加工余量1mm，精铣的加工余量为0.5mm。 3.5 确定切削用量 工序40:粗、精铣ø22孔下平面D面 工步1:粗铣ø22孔下平面D面 加工条件: 工件材料: QT500，铸造。 机床:X52K立式铣床。 YT15Dmm,100Z,8刀具:硬质合金三面刃圆盘铣刀(面铣刀)，材料:， ，齿数。 因其单边余量:Z=1mm 所以铣削深度ap=1mm Vms,1.33/ammZ,0.12/每齿进给量:取铣削速度。 aff 1000Vn机床主轴转速:, (式1) n,d 式中 V—铣削速度; d—刀具直径。 n由式2.1机床主轴转速: 100010001.3360V，，nr,300/min 取 nr,,,254/min,d3.14100， 5 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 ,dn3.14100300，，实际铣削速度v: vms,,,1.57/1000100060，进给量: VaZnmms,,，，,0.128300/604.8/Vfff f工作台每分进给量: fVmmsmm,,,4.8/288/minmmf a: amm,40,, +0.28:精铣ø22孔下平面D面 工步2 加工条件: 工件材料: HT200，铸造。 机床: X52K立式铣床。 YT15Dmm,100刀具:高速钢三面刃圆盘铣刀(面铣刀):， ，齿数12。 精铣该平面的单边余量:Z=0.2mm 铣削深度:=0.2mm aapp ammZ,0.08/每齿进给量:取 aff Vms,0.32/铣削速度:取 V n机床主轴转速: 100010000.3260V，，nr,75/min 取 nr,,,61/min,d3.14100， ,dn3.1410075，，v实际铣削速度: vms,,,0.4/1000100060，进给量: VaZnmms,,，，,0.151275/602.25/Vfff f工作台每分进给量: fVmmsmm,,,2.25/135/minmmf 工序3:粗精铣宽度为42mm的下平面 (1)粗铣宽度为42mm的下平面 加工条件: 工件材料: QT500，铸造。 机床:X52K立式铣床。 YT15Dmm,100Z,8刀具:硬质合金三面刃圆盘铣刀(面铣刀)，材料:， ，齿数。 因其单边余量:Z=1mm 6 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 所以铣削深度:a=1mm app Vms,1.33/每齿进给量:取铣削速度。 ammZ,0.12/aff n由式2.1得机床主轴转速: 100010001.3360V，， nr,,,254/min,d3.14100， nr,300/min取 ,dn3.14100300，，v实际铣削速度: vms,,,1.57/1000100060，进给量: VaZnmms,,，，,0.128300/604.8/Vfff f工作台每分进给量: fVmmsmm,,,4.8/288/minmmf a:amm,30 ,, lmm,30被切削层长度:由毛坯尺寸可知， l l刀具切入长度: 1 22 (式2) lDDa,,,，0.5()(1~3),1 22,,,，,0.5(10010030)(1~3)5.3mm l刀具切出长度:取 l,2mm22 走刀次数为1 (2)精铣宽度为42mm的下平台 加工条件: 工件材料: QT500，铸造。 机床: X52K立式铣床。 YT15Dmm,100刀具:高速钢三面刃圆盘铣刀(面铣刀):， ，齿数12。 精铣该平面的单边余量:Z=0.5mm 铣削深度:a=0.5mm app ammZ,0.08/每齿进给量:取 aff Vms,0.32/铣削速度: 取 V n机床主轴转速，由式(2.1)有: 7 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 100010000.3260V，， nr,,,61/min,d3.14100， nr,75/min取 ,dn3.1410075，，v: 实际铣削速度vms,,,0.4/1000100060， 进给量，由式(2.3)有: VaZnmms,,，，,0.151275/602.25/Vfff f工作台每分进给量: fVmmsmm,,,2.25/135/minmmf lmm,40被切削层长度:由毛坯尺寸可知 l l刀具切入长度:精铣时lDmm,,100 11 l刀具切出长度:取 l,2mm22 走刀次数为1 +0.28工序70,钻ø22孔 +0.28工件材料为QT500。孔的直径为ø22，公差为H7，表面粗糙度Rm1.6,。加工机a床为Z535立式钻床，加工工序为钻、扩、铰，加工刀具分别为:钻孔——Φ22mm标准 高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃;扩孔——Φ21.8mm标准高速钢扩孔钻;铰孔—— Φ25mm标准高速铰刀。选择各工序切削用量。 (1)确定钻削用量 ffmmr,0.47~0.57/1)确定进给量:，由于孔深度比ld/30/221.36,,，0表 k,0.9，故fmmr,，,(0.47~0.57)0.90.42~0.51/。查Z535立式钻床说明，取lf表 。 fmmr,0.43/ '钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力fmmr,1.75/ "FN,15690(由机床说明书查出)，允许的进给量fmmr,1.8/。 max '"ffff由于所选进给量远小于及，故所选可用。 Pv2)确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 由插入法得: m vm,17/minFN,4732， 表表 TNM,,51.69PkW,1.25， 表m表 8 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。 ，，故 k,0.88k,0.75lvMv ' vmm,，，,17/min0.880.7511.22(/min)表 '1000v，100011.22/minmm'表 nr,,,162/min,,dmm，220 查Z535机床说明书，取nr,195/min。实际切削速度为: ,dn,，，22195/minmmr0 vm,,,14/min10001000 ，故 kk,,1.06MFMT FNN,，,47321.065016() TNmNm,,，,,51.691.0654.8 P3)校验机床功率 切削功率为 m 'PPnnk,(/) mMMm表 ,，，,1.25(195/246)1.061.05kWkW 机床有效功率 ' PPkWkWP,,，,,,4.50.813.65EEm 故选择的钻削用量可用。即 nr,195/minvm,14/mind=20,，， fmmr,0.43/0 相应地 FN,5016TNm,,54.8PkW,1.05，， m(2)确定扩孔切削用量 ff1)确定进给量 取=0.57mm/r。 vm,25/minvn2)确定切削速度及 取。修正系数: 表 a24.722,pRk,0.88， k,,,1.02(/1.50.9)根据mvavpa2p 'vmm,，，,25/min0.881.0211.22/min故 表 9 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 ''nvd,1000/)(, 0表 ,，，100011.22/min/(24.7)mmmm, ,286/minr 查机床说明书，取nr,275/min。实际切削速度为 ,3 vdn,，,100 ,3,，，，,24.7275/min10mmr ,21.3/minm (3)确定铰孔切削用量 fmm,1.3~2.61)确定进给量f ，按该表注4，进给量取小植。查Z535表 说明书，取。 fmmr,1.6/ vnvm,8.2/min2)确定切削速度及 取，得修正系数，k,0.88Mv表k,0.99 avp a2524.7,pR (/0.1251.2)根据,,2ap 'vmm,，，,8.2/min0.880.997.14/min 故 表 ''nvd,1000/(), 0表 ,，，10007.14(/min)/(25)mmm, ,91.5/minr nr,100/min查Z535说明书，取，实际铰孔速度 ,3vdn,，,10 0 ,3,，，，,,25100/min107.8/minmmrm (4)各工序实际切削用量 根据以上计算，各工序切削用量如下: nr,195/minvm,14/min钻孔:d=ø20mm，，， fmmr,0.43/0 nr,275/minvm,21.3/min扩孔:d=ø21.8mm，，， fmmr,0.57/0 +0.28nr,100/minvm,7.8/min铰孔:d=ø22mm，，， fmmr,1.6/0 10 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 +0.12工序110: 钻Ф13孔 孔的直径为12.7mm，，表面粗糙度Ra=12.5um。加工机床为Z535立式钻床，钻孔— +0.12—Φ12.7mm标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃;扩孔——Φ13mm标准高速钢 扩孔钻。选择各工序切削用量。 (1)确定钻削用量 1)确定进给量 f k,0.9fmmr,0.47~0.57/，由于孔深度比，，故ld/30/221.36,,lf0表 。查Z535立式钻床说明书，取。 fmmr,，,(0.47~0.57)0.90.42~0.51/fmmr,0.43/表 '钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力fmmr,1.75/ "(由机床说明书查出)，允许的进给量。 FN,15690fmmr,1.8/max '"ffff由于所选进给量远小于及，故所选可用。 Pv2)确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 由插入法得: m vm,17/minFN,4732， 表表 TNM,,51.69PkW,1.25， 表m表 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。 k,0.88k,0.75，，故 lvMv 'vmm,，，,17/min0.880.7511.22(/min) 表 '1000v，100011.22/minmm'表 ,,,nr162/min,,，dmm220 nr,195/min。实际切削速度为: 查Z535机床说明书，取 ,dn,，，22195/minmmr0 vm,,,14/min10001000 kk,,1.06，故 MFMT FNN,，,47321.065016() TNmNm,,，,,51.691.0654.8 P3)校验机床功率 切削功率为 m 11 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 'PPnnk,(/) mMMm表 ,，，,1.25(195/246)1.061.05kWkW 机床有效功率 ' PPkWkWP,,，,,,4.50.813.65EEm 故选择的钻削用量可用。即 nr,195/minvm,14/mindo=12.7，，， fmmr,0.43/ 相应地 FN,5016TNm,,54.8，， PkW,1.05m (2)确定扩孔切削用量 1ff)确定进给量 根据Z535机床说明书，取=0.57mm/r。 vnvm,25/min2)确定切削速度及 取。修正系数: 表 a24.722,pR， k,0.881.02(/1.50.9)k,,,根据mvavp2ap 'vmm,，，,25/min0.881.0211.22/min故 表 ''nvd,1000/)(, 0表 ,，，100011.22/min/(24.7)mmmm, ,286/minr nr,275/min故取。实际切削速度为 ,3vdn,，,10 0 ,3,，，，,24.7275/min10mmr ,21.3/minm 3.6 确定基本工时 +0.28(1)粗铣、精铣Φ22孔下平面(D面) 加工条件: ,,工件材料:QT500铸铁，200MPa b 机床:X525K机床 12 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 刀具:高速钢镶齿套式面铣刀 粗铣的切削工时 被切削层长度:由毛坯尺寸可知=44mm， ll l刀具切入长度: 1 22 lDDa,,,，0.5()(1~3),1 22,,,，,0.5(10010040)(1~3)7mm l刀具切出长度:取 l,2mm22 走刀次数为1 44，7，2l，l1，l2机动时间:===0.184min ttj1j1288fm t,0.41可查得铣削的辅助时间 f1 精铣的切削工时 被切削层长度:由毛坯尺寸可知 =40mm ll ll刀具切入长度:精铣时=7mm 11 l刀具切出长度:取 l,2mm22 走刀次数为1 40，7，2l，l1，l2机动时间:==0.184min ,ttj2j2135fm t,0.41可查得铣削的辅助时间 f2 总铣削工时t=t+t+t+t时=0.184+0.41+0.184+0.41=0.188min j1f1j2f2 (2)钻孔 加工条件: ,,工件材料:QT500铸铁，200MPa b 机床:Z535立式钻床 刀具:钻孔——标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃;扩孔——标准高速钢扩孔钻; 铰孔——标准高速铰刀 13 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 钻孔工时:切入3mm、切出1mm，进给量，机床主轴转速nr,195/min， fmmr,0.43/铰孔:，，， nr,100/minvm,7.8/mindmm,25fmmr,1.6/0 t=(30+3+1)/0.43×195=0.41min 1 可查得钻削的辅助时间t,1.77 f1 扩孔工时:切入3mm、切出1mm，进给量，机床主轴转速nr,275/min fmmr,0.57/ t=(30+3+1)/0.57×275=0.22min 2 t,1.77可查得钻削的辅助时间 f2 nr,100/min铰孔工时:切入3mm、切出1mm，进给量，机床主轴转速 fmmr,1.6/ t=(30+3+1)/1.6×100=0.21min 3 t,1.77可查得钻削的辅助时间 f3 (3)粗精铣宽度为42mm的下平台 工件材料:QT500，金属模铸造 度为30mm的下平台达到粗糙度3.2。 加工要求:粗铣宽度42mm的下平台，精铣宽机床:X52K立式铣床 刀具:高速钢镶齿式面铣刀 计算切削工时 粗铣宽度为42mm的下平台 进给量f=3mm/z，切削速度0.442m/s，切削深度1.9mm，走刀长度是2×25mm。机床主 轴转速为37.5z/min。 t切削工时:=50/(37.5×3)=0.444min。 1 t,0.41铣削的辅助时间 f1 精铣宽度为30mm的下平台 进给量f=3mm/z，切削速度0.442m/s，切削深度0.1mm，走刀长度是2×25mm。机床主 轴转速为37.5z/min。 t切削工时:=50/(37.5×3)=0.444min。 2 14 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 铣削的辅助时间t,0.41 f2 +0.12(4)钻孔Φ13 工件材料:HT200，金属模铸造， 加工要求:粗糙度要求， Rm,6.3,a 机床:Z535立式钻床 ， 刀具:高速钢钻头Φ12.7 计算基本工时 孔Φ12.7的内表面。进给量f=0.64mm/z，切削速度0.193m/s，切削深度是1.5mm，机床主轴 。 转速为195r/min。走刀长度是36mm 基本工时: t=2×36/(0.64×195)=0.58 min。 1 t,1.77钻削的辅助时间 f1 用Φ13扩孔Φ12.7的内表面。进给量f=0.64mm/z，切削速度0.204m/s，切削深度是0.5mm， 机床主轴转速为195r/min。走刀长度是36mm。 基本工时: t=2×36/(0.64×195)=0.58 min。 2 t,1.77钻削的辅助时间 f2 15 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 第四章 夹具设计 4.1.夹具的工作原理与结构设计 4.1.1定位方案与定位元件:为了满足杠杆臂的需要，使杠杆臂左右两端底面定位固定，因不同零件存在一定的误差，应使杠杆臂被加工两孔轴线与钻模板轴线的重合，所以将钻模板固定，又因零件要求为垂直距离，所以设计右端平面固定，左端设置螺旋辅助支撑2进行左右两端垂直距离的调整定位。使其孔轴线与钻模板轴线重合。(如图4.2所示) 4.1.2夹紧机构:防止钻孔时零件晃动，应对杠杆臂的两端底面以及前后移动进行定位 、开口垫圈6、夹紧螺母5对零件零件进行固定;定位固定，所以在右端设计定位销7 销7通过垫圈16和六角螺母15固定于夹具体上。 4.1.3其他辅助设备:考虑到零件加工存在误差，所以设计螺旋辅助支撑2可以上下升降，使所有零件都能使左右两端面同时得到固定，为防止误差使加工时上下颠簸，设置锁紧螺母1对螺旋辅助支撑进行锁紧，防止钻孔时辅助支撑受力太大而下降影响加工。设计可调支撑钉11为防止钻孔时零件前后移动，影响加工精度;设计锁紧螺母10，方便了可调支撑钉11的前后移动，提高了定位固定的精度。设计定位体17为了使零件右端底面固定精度更高。(如图4.2所示) 图4.1定位零件、固定零件和其他辅助零件 开口垫圈6 夹紧螺母5 左底面固定 定位销7 螺旋辅助支撑2 锁紧螺母1 垫圈16 右底面固定 定位体17 六角螺母15 16 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 锁紧螺母10 可调支撑 钉11 图4.2定位零件、固定零件和其他辅助零件 4.2 夹具的使用方法 被加工零件放在夹具体上时以右端底面与夹具体接触面重合为基准，将被加工零件右端底面放在平面上，调整螺旋辅助支撑2使零件左右底面同时接触夹具，拧紧锁紧螺母1是螺旋辅助支撑固定;调整可调支撑钉11使被加工零件的垂直孔轴线与钻套轴线重合，拧紧定位销7使零件固定于夹具体上。 4.3 夹具与翻转式钻床的固定 夹具加紧杠杆臂后，加工的时候将承受向下、向内的力以及钻孔时的旋转力，夹具将会受力而产生直线以及旋转运动，所以夹具固定在钻床上应受到约束，是夹具加紧零件加工时，不因受力而产生位移，影响加工精度，所以对家具的下面以及左面进行固定。4.4定位误差分析 本夹具选用的定位元件为一面两销定位。其定位误差主要为: 销与孔的配合0.05mm，铣/钻模与销的误差0.02mm，铣/钻套与衬套0.029mm 由公式e=(H/2+h+b)×?/H max 2221/2 ?=(0.05+0.02+0.029)max 17 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 =0.06mm e=0.06×30/32=0.05625 可见这种定位方案是可行的。 4.5夹紧力计算 本夹具是在钻床上使用的，用于定位螺钉的不但起到定位用，还用于夹紧，为了保 证工件在加工工程中不产生振动，必须对“17”六角螺母和”11”螺母螺钉施加一定的 夹紧力。由计算公式 ’’ F=FL/(dtg(α+ψ)/2+rtgψ) (式3.2) js012 F,沿螺旋轴线作用的夹紧力 j F,作用在六角螺母 s L,作用力的力臂(mm) d,螺纹中径(mm) 0 α,螺纹升角(?) ψ,螺纹副的当量摩擦(?) 1 ψ,螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的摩擦角(?) 2 r’,螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的当量摩擦半径(?) 根据参考文献[6]其回归方程为 F,kT jts 其中F,螺栓夹紧力(N); j ,1 k,力矩系数(cm) t T,作用在螺母上的力矩(N.cm); s F =5×2000=10000N j 18 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 第五章:翻转式钻床夹具零件的具体设计 5.1钻床夹具的概括 钻床夹具的特点 1) 保证工件的加工精度 专用夹具应有合理的定位方案，合适的尺寸，公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要求。 2)提高生产效率 专业夹具的复杂程度要与工件的生产纲领相适应，应根据工件生产批量的大小选用不同复杂程度的高效夹紧装置，以缩短辅助时间，以提高生产效率。 3) 工艺性好 专用夹具的结构简单，合理，便于加工，装配，检验和维修。专用夹具的生产属于批量生产 4) 使用性好 专用夹具的操作应简单，省力，安全可靠，排屑应方便，必要时可设置排屑机构。 5) 经济型好 除考虑专用夹具本身结构简单，标准化程度高，成本低廉外，还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。 钻床夹具的设计要点 1、钻套 钻套的作用是确定钻头，铰刀等刀具的轴线位置，防止刀具在加工过程中发生偏斜。根据使用二点，钻套可分为固定式，可换式，快换式等多种结构形式 (1) 固定钻套 固定钻套直接被压在钻模板上，其位置精度要求较高，但磨损后不易更换，钻模板较薄时，为使钻套具有足够的引导长度，赢采用有肩钻套。 (2) 可换钻套 在成批生产、大量生产中，为便于更换钻套，采用可换钻套 (3) 快换钻套 在工件的一次装夹中，若顺序进行钻孔、扩孔、铰孔或攻丝等多个工步加工，需要不同孔径的钻套来引导刀具，此时应使用快换钻套。更换钻套时，只需逆时针转动钻套使削边平面转至螺钉位置，即可向上快速取出钻套。 (4) 专用钻套 在一些特殊场合，可以根据具体要求自行设计钻套 2、钻模板 19 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 常见的钻模板有固定式、铰链式、可卸式、悬挂式等四种结构形式 (1) 固定式钻模板 固定式钻模板与夹具是固定连接的可以与夹具体做成一体，也可以用螺钉将它与夹具体相连接。采用这种钻模板钻孔，位置精确度较高。 2) 铰链式钻模板 铰链式钻模板与夹具体通过铰链连接。1.翻转。装卸工件时，( 将钻模板往上翻;加工时将钻模板往下翻，并用菱形夹紧螺钉。2.固紧。采用铰链式钻模板，工件可以在夹具上方装入，装卸工件方便;但翻转钻模板费工费时，效率较低，且钻模板位置精度受铰链间隙影响，钻孔位置精度不高;它主要用于生产规模不大、钻孔精度要求不高的场合。 (3) 悬挂式钻模板 悬挂式钻模板是与机床主轴箱连接的，悬挂式钻模板通常用在多轴传动头加工平行孔系时采用，生产效率高，适于在大批量生产中应用。 确定各表面加工方案 在选择各表面的及孔的加工方法时，需综合考虑以下因素 (1)要考虑各表面的精度和质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工 (2)根据生产类型来选择，在大批量生产中可使用专用的高效率的设备;在单件小批量生产中则使用常用设备和一般加工方法。 (3)要考虑被加工材料的性质 (4)要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有的加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。 (5)此外，还要考虑一些其他因素，如加工表面的物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等 5.2 夹具零件的设计 为了节省零件的加工时间，减少家具的成本，在同样的情况下采用了国标零件，减少因为专用零件的开发要花费很多时间以及成本，螺母、垫圈、螺钉、锁紧螺母等零件采用国标零件 5.3夹具体的设计 夹具体是整个夹具的结构基础，它与翻转钻床连接，支撑整个夹具，所以夹具体的设计应符合与钻床连接要求也要符合支撑整个夹具体以及加工时承受的力的机械性能要求。 5.2.1夹具体机构分析设计 20 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 夹具体体型比较大，为了减轻其重量，方便在钻床上装卸，所以我将夹具体的后面以及下面个减去一个方形空间。为了提高夹具体对零件定位的精度，在夹具体上左右两面各设一个突台，提高定位固定精度。 5.2.2夹具体的制造 夹具体是铸造件，铸造完成后要进行时效处理，满足加工强度要求，要对表面进行去除氧化层处理，保证表面粗糙度，满足定位精度。 5.2.3夹具体的固定 夹具下端固定于钻床上，通过凹槽直接防御钻床上，方便与装卸，并能满足加工时对夹具的约束。 5.4定位销的设计 5.4.1定位销的设计 定位销的作用是固定被加工零件的右端，时期在被加工时能够固定不动，提高加工精度。定位销应先让自己固定于夹具体上，然后将零件放在夹具体上进行定位固定，因而定位销属于一个细长轴，所以定位销要具有足够的强度和韧性，一面在加工时承受不了冲击力而折断，影响加工。所以定位销的材料选择为20号钢，并进行渗碳处理，渗碳深度为0.8~1.2mm，达到HRC为55~60。 5.5 钻模板以及钻套的设计 5.4.1钻模板的设计 钻模板结构形式的选择:在设计钻模板的结构时，主要要根据工件的外形大小、加工部位、结构特点和生产规模以及机床类型等条件而定。要求所设计的钻模板结构简单、使用方便、制造容易。 常见的钻模板有固定式、铰链式、可卸式、悬挂式等四种结构形式 固定式钻模板与夹具是固定连接的可以与夹具体做成一体，也可1)固定式钻模板 以用螺钉将它与夹具体相连接。采用这种钻模板钻孔，位置精确度较高。 2)铰链式钻模板 铰链式钻模板与夹具体通过铰链连接。1.翻转。装卸工件时，将钻模板往上翻;加工时将钻模板往下翻，并用菱形夹紧螺钉。2.固紧。采用铰链式钻模板，工件可以在夹具上方装入，装卸工件方便;但翻转钻模板费工费时，效率较低，且钻模板位置精度受铰链间隙影响，钻孔位置精度不高;它主要用于生产规模不大、钻孔精度要求不高的场合。 21 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 3)悬挂式钻模板 悬挂式钻模板是与机床主轴箱连接的，悬挂式钻模板通常用在多轴传动头加工平行孔系时采用，生产效率高，适于在大批量生产中应用。 钻模板上安装钻套的底孔与定位元件间的位置精度直接影响工件孔的位置精度，因此至关重要。在上述各钻模板结构中，以固定式钻模板钻套底孔的位置精度最高，而以悬挂式钻模板钻套底孔的位置精度为最低。杠杆臂的夹具属于专用夹具，进行小批量生产，考虑到夹具的加工成本，所以选择固定式钻模板。为了减少成本又可以进行装卸，我将通过螺钉将它与夹具体固定(如图5.1所示)。固定钻模板与夹具体，我选择国标零件圆锥销14(6X30)和螺钉9(M8X25)。 在保证钻模板有足够刚度的前提下，要尽量减轻其重量。在生产中，钻模板的厚度往往按钻套的高度来确定，一般在10~30mm之间。如果钻套较长，可将钻模板局部加厚。此外，钻模板一般不宜承受夹紧力。因为钻模板13的钻套在顶部，所以将钻模板13的厚度设计为21mm。因为钻模板4的钻套位于靠右端，所以讲钻模板4厚度定位17mm。 钻模板材料的选择:钻模板在满足刚性要求的情况下减轻其重量，所以对材料的选择进 模具中常用来做45号钢行了对比。45号钢为优质碳素结构用钢，硬度不高易切削加工, 管模板,梢子,导柱等。45号钢广泛的应用于机械制造行业，二它的机械性能要求完全满足钻模板的要求，所以选择45号钢作为钻模板的材料。 22 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 钻模板13 夹具体8 圆锥销14 螺钉9 图5-1 螺钉9 圆锥销14 钻模板4 夹具体8 图5.2钻模板与夹具体的固定 23 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 5.4.2钻套的设计 钻套结构形式的选择: 钻套的作用是确定钻头，铰刀等刀具的轴线位置，防止刀具在加工过程中发生偏斜。根据使用二点，钻套可分为固定式，可换式，快换式等多种结构形式 1)固定钻套 固定钻套直接被压在钻模板上，其位置精度要求较高，但磨损后不易更换，钻模板较薄时，为使钻套具有足够的引导长度，应采用有肩钻套。 )可换钻套 在成批生产、大量生产中，为便于更换钻套，采用可换钻套 2 3)快换钻套 在工件的一次装夹中，若顺序进行钻孔、扩孔、铰孔或攻丝等多个工步加工，需要不同孔径的钻套来引导刀具，此时应使用快换钻套。更换钻套时，只需逆时针转动钻套使削边平面转至螺钉位置，即可向上快速取出钻套。 4)专用钻套 在一些特殊场合，可以根据具体要求自行设计钻套 跟据钻套的选择原则，杠杆臂的加工属于小批量生产，所以选择固定钻套。又因为右端垂直孔孔径大，钻模板薄，应采用有肩钻套(如图5.1所示) 24 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 无肩钻套3 左端钻垂直孔的钻 模板4 有肩钻套12 右端钻垂直孔的 钻模板13 图5-3 25 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 钻套的选择: 由于钻套属于国标规定零件，按照杠杆臂钻孔的大小要求，选择国标内的钻套:无肩钻套3(10G7)和右肩钻套12(B13F7X32)。 5.4.3钻模板与夹具的连接固定 钻模板支撑钻套，对钻套进行定位固定，所以在加工时钻模板将承受力而产生运动，影响加工，所以应对其进行固定。因为螺钉固定会有空隙产生误差，影响加工精度，所以在应用螺钉的固定的基础上，再加上圆锥销进行定位固定，是钻模板与夹具体紧密结合，以免加工时螺钉松动产生误差，影响加工。 26 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 第五章 总 结 通过这次毕业设计，使我对零件制造过程、加工工艺和夹具设计都有了更进一步的认识，也加深了对大学三年中所学基础知识的学习和理解。毕业设计是理论联系实际的最有效方法。在具体设计过程中，必须考虑到方方面面的问题，在理论上正确无误的设计，在实际中往往存在各种问题。这样，在设计时就必须考虑所设计的机构是否合理，在实际运用中能否正常工作，而不仅仅考虑理论上的可行性，通过毕业设计使我学会了从实际出发设计机床夹具和制定工艺文件。 在本次设计中，考虑到零件的加工难易、材料、成本等问题，所选用的零、部件都是操作简单，通用性较强的标准件，从现时以最低的成本实现最先进的加工。但也有不足之处，为此，钻孔的专用夹具还有待改进。无论怎样，这次的毕业设计使我获益良多，是我在学校的最后一次答卷，也是我成功迈向社会的第一步。 通过这段时间对论文的设计让我受益良多，懂得理论与实践的相结合的重要性。掌握设计步骤，为我们以后参加工作打下结实的基础。 本设计研究过程中仍然存在不足之处，还待于进一步深入，具体如下: (1)对夹具的分析比较清楚，夹具设计新颖性有待进一步深入。 (2)零件之间配合比较明了，增加导向元件和分度装置易于加工。 (3)缺乏实际工厂经验，对一些参数和元件的选用可能不是非常合理 (4)在查阅资料能力方面，数据采集和控制计算等方面还有一些不足。 27 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 参考文献 ,1,李名望主编.机床夹具设计实例教程[M](北京:化学工业出版社2009. ,2, 陆剑中、孙家宁主编.金属切削原理与刀具[M](北京:机械工业出版社，2005. ,3,许德珠主编.机械工程材料[M](北京:高等教育出版社，2001. ,4,陈榕林主编.机械设计应用手册[M](北京:科学技术文献出版社，1995. ,5,陈立德主编.机械设计基础[M](北京:高等教育出版社，2002. ,6,李益明主编.机械制造工艺设计简明手册[M](北京:机械工业出版社,1993. ,7,陈旭东主编.机床夹具设计[M](北京:清华大学出版社，2010. ,8,孟宪东主编.机床夹具图册[M](北京:机械工业出版社，1991. 浅谈组合夹具的重要作用[J].北京:科技情报开发与经济.2008. [9] 王凤鲜. [10] 张亚明主编.机床夹具的分类与构成[J].北京:科技资讯.2008. [11] 郑修本主编.机械制造工艺学[M](北京:机械工业出版社，1999. [12] 赵如福主编.金属机械加工工艺人员手册(第四版)[M](上海:上海科学技 术出版社，2006. 28 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 致 谢 在南昌理工学院学习期间,得到许多人的支持与帮助,值此论文即将完成之际,谨向所有关心我学业的老师、同学和朋友表示感谢! 本文是在指导老师罗伟老师的细心指导下完成的。老师在论文选题，科研过程和论文撰写方面给予了我亲切与耐心的指导，提出了宝贵的意见，使我豁然开朗。导师在言传身教中体现出来的渊博的学识，严谨的教学态度，开阔的知识眼界和平易近人的态度给我留下了深刻的印象。 衷心感谢罗伟老师在论文完成期间给予的热情关心和悉心指导.老师严谨的教学态度和谦逊的性格，务实高效的工作作风使我受益匪浅。在这里，谨向我的指导导师致以衷心的感谢～ 我还要感谢南昌理工学院工程机械系曾经教育过我的各位老师，感谢他们的不倦教诲，让我在四年的本科课程的学习中不仅学习了知识，也学习到了他们身上所具有的勤奋刻苦、努力钻研的精神。 29