填料箱盖零件机械加工工艺和典型夹具设计（有cad源图等）（可编辑）

填料箱盖零件机械加工和典型夹具（有cad源图等）（可编辑） 填料箱盖零件机械加工工艺和典型夹具设计(有cad源 图等) 本科毕业设计论文 题目:填料箱盖零件机械加工工艺和典型 夹具设计 系 别: 机电信息系 专 业: 机械设计制造及其自动化 班 级: 学 生: 学 号: 指导教师: 7>2013年5月 填料箱盖零件机械加工工艺和典型夹具设计 摘要 油液的渗漏问题一直是汽车行业关注的问题,而填料箱盖是润滑装备的关键零件。如何解决填料箱盖的工艺规程、如何缩短产品的设计周期是目前亟待解决的问题。 设计中,首先对填料箱盖零件进行工艺分析,根据零件的用途以及加工要求以及产品的批量确定零件的毛坯,其次根据零件的尺寸及批量,设计零件加工 工艺过程,给出了零件的合理加工路线。随后确定各工序的加工余量,切削参数, 并计算各步工时。 最后在对零件的第4道工序加工12孔进行夹具设计。考虑到12孔中为 平均分布,采用心轴定位,可卸钻模板与止口配合实现五点定位,各孔气动夹紧, 设计中的定位精度高可与工件一起装卸。再对第11道工序铣65孔端面进行夹具 设计,本夹具将用于组合机床,对机床进行铣加工。为了降低生产成本,本设计选 择采用螺纹夹紧的方式,选择以60孔的内表面和155的底端面为主要定位基面, 因此,在保证提高劳动生产率,降低劳动强度的同时可以设计比较简单的夹具。 关键词:填料箱盖;油液渗漏;工艺夹具设计 Filler lid part machining process and typical fixture design Abstract Oil leakage issue has been a concern of the automotive industry, the filler cover key parts of lubrication equipment. How to solve the the filler lid technical rules, how to shorten the product design cycle current problems to be solved. Design, the first part of the filler cover for process analysis to determine the parts of the rough, according to the use of parts and processing requirements as well as bulk, followed by machining process based on the size and bulk of the parts, design parts, the parts of a reasonable processing route. Then determines the allowance, the cutting parameters of each step, and the each step working hours is calculated. Finally, on the part of four machining processes 12 holes for fixture design. Taking into account the 12 holes evenly distributed, spindle positioning, detachable drilling template with the realization of a five-point positioning with the Mouth, each hole pneumatic clamping, high positioning accuracy in the design together with the workpiece loading and unloading. 65 hole end of the 11 step milling fixture design, the fixture will be used for the combination of machine tools, machine tools for milling. In order to reduce production costs, the design options with a threaded clamping manner. Select the main positioning the base surface to the bottom surface of the inner surface of the hole 60 and 155, Therefore, improve labor productivity, reduce labor intensity can be designed relatively simple jig. Key Words: the filler cover;fluid leakage; the process of design and fixture 目 录 1 绪论 1 1.1 课题的研究背景 1 2 零件的分析 2 2.1 零件的作用 2 2 .2 零件的工艺分析 3 3 工艺规程设计 4 3.1 毛坯的制造形式 4 3.2 基准面的选择 4 3.2.1粗基准的选择 4 3.2.2精基准的选择 4 3.2.3切削用量的确定 4 3.3 制订工艺路线 6 3.3.1工艺线路方案一 6 3.3.2工艺路线方案二 6 3.3.3工艺方案的比较与分析 7 3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 7 3.5 确定切削用量及基本工时 8 4 填料箱盖零件典型夹具设计 22 4.1 问题的指出 22 4.2 夹具设计 22 4.2.1定位基准的选择 22 4.2.2切削力及夹紧力的计算 22 4.3 定位误差的分析 23 4.4 夹具设计及操作的简要说明 23 4.5 基于Pro/E的夹具建模过程概述 23 5 填料箱盖零件专用夹具设计 29 5.1 问题的提出 29 5.2 夹具设计 29 5.2.1定位基准的选择 29 5.2.2切削力及夹紧力计算 29 5.2.3定位误差分析 30 5.2.4夹具设计及操作的简要说明 31 6 结论 32 参考文献 33 致谢 34 毕业设计(论文)知识产权声明 35 毕业设计(论文)独创性声明 36 此仅为文档售价,若需要cad图等其他文件,请加Q:1985639755 1 绪论 1.1 课题的研究背景 随着社会的发展,能源问题成为全球共同的话题,而石油作为不可再生能源,一直是各个国家最为关注的。世界各国在努力寻求解决石油紧缺问题的方法。其实石油问题的解决不外乎两点,一是开发新能源,二是减少资源的浪费。如何解决石油的泄漏问题是本设计研究的关键。汽车中石油的泄漏主要体现在填料箱盖上。本设计的课题将就填料箱盖的工艺规程及夹具的设计。 当今国内的工业社会,尚处于发展阶段,制造工业占主导地位。而在实际生产中产品的加工路线的确定对企业的生存有着至关重要的影响。人类的生活无不与机械相关,现代社会的每一个人都随时随地的享受机械所带来的恩惠。机械制造始终是人类物质生产的基础,这已是一个不争的事实。一个国家生产技术水平的高低,可以说机械制造业发展的历史是人类技术进步的事实写照。然而,机械 制造业的发展要靠机械装备的发展来推动。 箱体类零件是机器和部件的基础零件,它把机器和部件中的所有零件连接成一个整体,并使机器和部件中的零件相互保持正确位置,完成必需的运动。因此, 箱体零件的加工质量直接影响着机器的性能、精度和寿命。箱体类零件结构一般比较复杂,箱壁薄,表面和孔比较多。但箱体零件主要加工的对象是一些平面和孔。对于平面大多采用铣削和磨削, 对于轴承孔多采用镗削, 对于连接孔多采用钻、扩、铰等。另外,在箱体类零件加工安排时, 工艺顺序一般为先面后孔,先粗后精,并在各个工序间安排时效处理,通过对箱体零件的研究,自动编程能够优化箱体零件加工工艺,提高箱体零件质量,缩短了加工时间,减少了工人的劳动强度,提高企业生产效率就是本次研究的目的。 箱体类零件的主要结构特点:形状较复杂;体积较大;壁薄比较容易变形;孔和平面的精度要求较高。总而言之,箱体类零件在整个机械制造业当中占有相当重要的地位,它的精度高低直接影响到机器性能的好坏。因此讨论研究箱体零件的加工工艺和自动编程是很有现实意义。 2 零件的分析 2.1 零件的作用 零件的制造工艺方法可以分为材料成形法,材料去除法以及材料累加法。根据零件的特性以及从经济性的角度分析,经过一系列的性能比较,HT200是相 对适合的材料,毛坏的成型方法为铸造。 本设计是首先对零件进行分析,确定零件加工的工艺规程,设计加工工序,然后根据要求设计夹具,利用Pro/E的建模功能设计夹具的各个组件,最后将各组件组装成装配图,最后导出工程图。 题目所给定的零件是汽车的填料箱盖如图2.1所示,其主要作用是保证对箱体起密封作用,使箱体在工作时不致让油液渗漏。填料箱主要由填料,水封环,填料筒,填料压盖,水封管组成。填料箱的作用主要是为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙,不使泵内的水流不到外面来也可阻止外面的空气进入到泵内。始终保持水泵内的真空。当泵轴与填料摩擦产生热量就要靠水封管住水到水封圈内使填料冷却。保持水泵的正常运行。 图2.1 填料箱盖三维图 2 .2 零件的工艺分析[2][3] 填料箱盖的零件图中规定了一系列技术要求[4]: (1)以ф65H5()轴为中心的加工表面。 包括:尺寸为ф65H5()的轴,表面粗糙度为1.6,尺寸为ф80的与ф65H5()相接的肩面,尺寸为ф100f8与ф65H5()同轴度为0.025的面,尺寸为ф60H8与ф65H5()同轴度为0.025的孔。 (2)以ф60H8孔为中心的加工表面。 尺寸为78与ф60H8垂直度为0.012的孔底面,表面粗糙度为0.4,须研磨。 (3)以ф60H8孔为中心均匀分布的12孔,6-ф13.5,4-M10-6H深20孔深24及2-M10-6H。 (4)其它未注表面的粗糙度要求为6.3,粗加工可满足要求。 3 工艺规程设计 3.1毛坯的制造形式 零件材料为HT200,考虑到零件材料的综合性能及材料成本和加工成本,保证零件工作的可靠,采用铸造。由于年产量为1000件,属于中批生产的水平,而且零件轮廓尺寸不大,故可以采用铸造成型,这从提高生产率、保证加工精度上考虑,也是应该的。 3.2基准面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一,基面选择的正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产率得以提高。否则,加工工艺过程中会问题百出,更有甚者,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。 3.2.1粗基准的选择 对于一般轴类零件而言,以外圆作为粗基准是完全合理的。按照有关的粗基准选择原则(保证某重要表面的加工余量均匀时,选该表面为粗基准。若工件每个表面都要求加工,为了保证各表面都有足够的余量,应选择加工余量最小的表面为粗基准。) 3.2.2精基准的选择 选择精基准时应重点考虑如何减少工件的定位误差,保证加工精度,并使夹具结构简单,工件装夹方便。 按照有关的精基准选择原则(基准重合原则;基准统一原则;可靠方便原则),对于本零件,有中心孔,可以以中心孔作为统一的基准,但是随便着孔的加工,大端的中心孔消失,必须重新建立外圆的加工基面,一般有如下三种方法: 当中心孔直径较小时,可以直接在孔口倒出宽度不大于2MM的锥面来代替中心孔。若孔径较大,就用小端孔口和大端外圆作为定位基面,来保证定位精度。采用锥堵或锥套心轴。 精加工外圆亦可用该外圆本身来定位,即安装工件时,以支承轴颈本身找正。 3.2.3切削用量的确定 切削用量是切削加工时可以控制的参数,具体是指切削速度、 进给量和背吃刀量三个参数;确定方法是先确定切削深度、进给量,再确定切削速度。现根据《切削用量手册》[4]确定本零件各工序的切削用量所选用的均加以*号,以与《机械制造工艺设计简明手册》[1]区别。 选择切削用量主要应根据工件的材料、精度要求以及刀具的材料、机床的功率和刚度等情况,在保证工序质量的前提下,充分利用刀具的切削性能和机床的功率、转矩等特性,获得高生产率和低加工成本。从刀具耐用度出发,首先应选定背吃刀量,其次选定进给量,最后选定切削速度。粗加工时,加工精度和表面粗糙度要求不高,毛坯余量大。因此,选择粗加工的切削用量时,要尽量能保证较高的金属切除率,以提高生产率;精加工时,加工精度和表面粗糙度要求较高,加工余量小且均匀。因此选择切削用量是应着重保证加工质量,并在此基础上尽量提高生产率。 (1)背吃刀量的选择 粗加工时,背吃刀量应根据加工余量和工艺系统刚度来确定。由于粗加工时是以提高生产率为主要目标,所以在留出半精加工、精加工余量后,应尽量将粗加工余量一次切除。一般可达8~10mm。当遇到断续切削、加工余量太大或不均 匀时,则应考虑多次走刀,而此时的背吃刀量应一次递减,即ap1>ap2>ap3。 精加工时,应根据粗加工留下的余量确定背吃刀量,使精加工余量小而均匀。 (2)进给量的选择 粗加工时对表面粗糙度要求不高,在工艺系统刚度和强度好的情况下,可以选用大一些的进给量;精加工时,应主要考虑工件表面粗糙度要求,在一般表面粗糙度数值越小,进给量也要相应减小。 (3)切削速度的选择 切削速度主要应根据工件和刀具的材料来确定。粗加工时,主要受刀具寿命和机床功率的限制。如超出了机床许用功率,则应适当降低切削速度;精加工时,和的选用得都较小,在保证合理刀具寿命的情况下,切削速度应选取的尽可能高,以保证加工精度和表面质量,同时满足生产率的要求。 切削用量选定后,应根据已选定的机床,将进给量和切削速度修定成机床所具有的进给量和转速,并计算出实际的切削速度。工序卡上填写的切削用量应是修定后的进给量、转速及实际切削速度。转速 的计算公式如下: 式中刀具(或工件)直径; 切削速度。 3.3制订工艺路线 制订工艺路线的出发点,应当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合理的保证。在生产纲领已经确定为中批生产的条件下,考虑采用普通机床以及部分高效专用机床,配以专用夹具,多用通用刀具,万能量 具。部分采用专用刀具和专一量具。并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外, 还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。 3.3.1工艺线路方案一 工序? 铣削左右两端面。 工序? 粗车ф65,ф80,ф75,ф155,ф100外圆及倒角。 工序? 扩ф32孔,锪ф47孔。 工序? 钻6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹。 工序? 精车ф65外圆及与ф80相接的端面。 工序? 粗、精、细镗ф60H8(孔。 工序? 铣ф60孔底面。 工序? 磨ф60孔底面。 工序? 镗ф60孔底面沟槽。 工序? 研磨ф60孔底面。 工序? 铣ф65端面。 工序XII去毛刺,终检。 3.3.2工艺路线方案二 工序? 车削左右两端面。 工序? 粗车ф65,ф80,ф75,ф155,ф100外圆及倒角。 工序? 扩ф32孔,锪ф47孔。 工序? 精车ф65外圆及与ф80相接的端面。 工序? 粗、精、细镗ф60H8(孔。 工序? 铣ф60孔底面。 工序? 磨ф60孔底面。 工序? 镗ф60孔底面沟槽。 工序? 研磨ф60孔底面。 工序? 铣ф65端面。 工序? 钻6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹。 工序XII去毛刺,终检。 3.3.3工艺方案的比较与分析 上述两个方案的特点在于:方案一是采用铣削方式加工端面,且是先加工12孔后精加工外圆面和ф60H8(孔。方案二是使用车削方式加工两端面,12孔的加工放在最后。两相比较起来可以看出,由于零件的端面尺寸不大,应车削端面,在中批生产中,综合考虑,我们选择工艺路线二。 但是仔细考虑,在线路二中,工序?精车ф65外圆及与ф80相接的端面。 然后工序?钻6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹。 这样由于钻孔属于粗加工,其精度要求不高,且切削力较大,可能会引起已加工表面变形,表面粗糙度的值增大。因此,最后的加工工艺路线确定如下: 工序? 车削左右两端面。 工序? 粗车ф65,ф80,ф75,ф155,ф100外圆及倒角。 工序? 扩ф32孔,锪ф47孔。 工序? 钻6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹。 工序? 精车ф65外圆及与ф80相接的端面。 工序? 粗、精、细镗ф60H8(孔。 工序? 铣ф60孔底面。 工序? 磨ф60孔底面。 工序? 镗ф60孔底面沟槽。 工序? 研磨ф60孔底面。 工序? 铣ф65端面。 工序XII去毛刺,终检。 以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。 3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “填料箱盖”零件材料为HT200,硬度为HBS190~241,毛坯质量约为5kg,生产类型为中批生产,采用机器造型铸造毛坯。 根据上述材料及加工工艺,分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下: (1)外圆表面ф65、ф80、ф75、ф100、ф91、ф155考虑到尺寸较多且相差不大,为简化铸造毛坯的外形,现直接按零件结构取为ф84、ф104、ф160的阶梯轴式结构,除ф65以外,其它尺寸外圆表面粗糙度值为R6.3um,只要粗车就可满足加工要求,以ф155为例,2Z5mm已能满足加工要求。 (2)外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差[4]。铸件轮廓尺寸长度方向)100~160mm,故长度方向偏差为 mm,其余量值规定为3.0~3.5 mm。现取3.0 mm[4]。 (3)ф32、ф47内孔。两内孔尺寸无精度要求,R为6.3,钻扩即可满足要求。 (4)内孔ф60H8。要求以外圆面ф65H5()定位,铸出毛坯孔ф30。 粗镗ф59.5 2Z4.5 精镗 ф59.92Z0.4 细镗ф60H8 2Z0.1 (5)ф60H8孔底面加工。 按照[4] 1)研磨余量 Z0.010~0.014 取Z0.010 2)磨削余量 Z0.2~0.3 取Z0.3 3)铣削余量 Z3.0-0.3-0.012.69 (6)底面沟槽,采用镗削,经过底面研磨后镗可保证其精度。Z0.5。 (7)6?孔及2?M10?6H孔、4?M10?6H深20孔。均为自由尺寸精度要求。 1)6?孔可一次性直接钻出。 2)攻螺纹前用麻花钻直径为ф8.5的孔[14]。 钻孔ф8.5,攻螺纹M10。 3.5确定切削用量及基本工时 工序?:车削端面、外圆 本工序采用计算法确定切削用量、加工条件。 工件材料:HT200,铸造。 加工要求:粗车ф65、ф155端面及ф65、ф80、ф75、ф100、ф155 外圆,表面粗糙度值R为6.3。 机床:C620?1卧式车床。 刀具:刀片材料为YG6,刀杆尺寸为16mmX25mm,k90?,r15?12 r0.5mm。 计算切削用量: 1 粗车ф65、ф155两端面 确定端面最大加工余量:已知毛坯长度方向单边余量为3mm,则毛坯长度 方向的最大加工余量为4.25mm,分两次加工,a2mm。长度加工方向取IT12级,取 mm。确定进给量f[4]当刀杆16mmX25mm, a2mm时,以及工件直径为ф160时。 f0.5~0.7mm/r 按C620?1车床说明书取f0.5 mm/r计算切削速度 ,切削速度的 计算公式为[4] Vm/min 3.1 式中, 1.58,0.15, y0.4,m0.2。修正系数k即 k1.44, k0.8, k1.04, k0.81, k0.97[4] 所以 V 66.7m/min 确定机床主轴转速 n253r/min 按机床说明书[4]与253r/min相近的机床 转速有230r/min及305r/min。现选取305r/min。如果选230m/min,则 速度损失较大,所以实际切削速度 V80m/min。 计算切削工时,取 L42mm,L3mm,L0mm,L0mm t0.59min[4] 2 粗车ф160端面 确定机床主轴转速: n133r/min 按机床说明书[4]与133r/min相近的机床 转速有120r/min及150r/min。现选取150r/min。如果选120m/min,则 速度损失较大。所以实际切削速度 V75.4m/min。 计算切削工时[4],取 L80mm,L3mm,L0mm,L0mm t2.21min (3)粗车160与104连接之端面 L28mm,L3mm,L0mm,L0mm t0.82min 工序?:粗车65,80,75,100外圆以及槽和倒角 1 切削深度:先84车至80以及104车至100 切削速度: Vm/min 66.7m/min 确定机床主轴转速: n204r/min 按机床选取n230 r/min。所以实际切削速度 V75.1 m/min 检验机床功率: 主切削力 FCFafvk (3.2) 式中:CF900,x1.0 ,y0.75 ,n-0.15 k k0.73 所以 F900 切削时消耗功率 P C630-1机床说明书可知[4],C630-1主电动机功率为7.8KW,当主轴转速 为230r/min时,主轴传递的最大功率为2.4KW,所以机床功率足够,可以正常加 工。 检验机床进给系统强度:已知主切削力F598N,径向切削力F[4] FCFafVk (3.3) 式中:CF530,x0.9,y0.75,n0 k k0.5 所以 F530 而轴向切削力 FCFafvk 式中:CF450,x1.0,y0.4,n0 k(3.4) k1.17 轴向切削力 F450 取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数u0.1,则切削力在纵向进给机构可承 受的最大纵向力为3550N[4],故机床进给系统可正常工作。 切削工时: t 式中: L105mm,L4mm,L0 所以 t (2)粗车65外圆 实际切削速度V 计算切削工时[4]: 取L17mm,L3mm,L0mm t (3)粗车75外圆 取n305r/min 实际切削速度V 计算切削工时[4]: 取L83mm,L3mm,L0mm t (4)粗车100外圆 取n305r/min 实际切削速度V 计算切削工时[4]: 取L15mm,L3mm,L0mm t (5)车槽采用切槽刀,r0.2mm 取f0.25mm/r,n305r/min 计算切削工时: 取L7.5mm,L3mm,L0mm t 工序?:钻扩mm、及锪孔,转塔机床C365L (1)钻孔 取f0.41mm/r,r12.25m/min 按机床选取: 136r/min所以实际切削速度 切削工时计算: 取,10mm,4mm (2)钻孔mm 根据有关资料介绍,利用钻头进行扩钻时,其进给量与切削速度与钻同样 尺寸的实心孔的进给量与切削速度之关系为 f(1.2~1.3) v() 公式中、为加工实心孔时的切削用量[4] 得0.56mm/r 19.25m/min 并令:f1.35 0.76mm/r 按机床取f0.76mm/r v0.47.7m/min 按照机床选取 所以实际切削速度: 切削工时计算: 取,, (3)锪圆柱式沉头孔Φ47 mm 根据有关资料介绍,锪沉头孔时进给量及切削速度约为钻孔时的 1/2~1/3,故 f 按机床取f0.21mm/r r 按机床选取: 所以实际切削速度为: 切削工时计算: 取,, 工序?:钻6?13.5,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24 (1)钻6-13.5 f0.35mm/r V17mm/min 所以 n401r/min 按机床选取: 所以实际切削速度为: 切削工时: 取,,则: t6t60.1570.942min (2)钻2底孔Φ8.5 f0.35mm/r v13m/min 所以min 按机床选取 实际切削速度 切削工时: 取,,则: (3)4深20,孔深24,底孔Φ8.5 f0.35mm/r v13m/min 所以 min 按机床选取 实际切削速度 切削工时: 取,, 则: (4)攻螺纹孔2 r0.2m/s12m/min 所以按机床选取 则实际切削速度 计算工时: 取,,则: (5)攻螺纹4-M10-6H r0.2m/s12m/min 所以 按机床选取 则实际切削速度 计算工时: 取,,则: 工序?:精车Φ65mm的外圆及与Φ80mm相接的端面 车床:C616 (1)精车端面 Z0.4mm 计算切削速度[4],切削速度的计算公式为(寿命选T90min) 按机床说明书[4]与1023r/min。如果选995r/min,则速度损失较大。 所以实际切削速度 计算切削工时[4] , 则: (2)精车Φ65外圆 Z0.3 f0.1mm/r 式中, , , m0.15 所以实际切削速度 计算切削工时: 取,,则: (3)精车外圆Φ100mm 2Z0.3mm Z0.15mm f0.1mm/r 取 实际切削速度 计算切削工时: 取,,则: 工序?:精、粗、细镗mm孔 (1)粗镗孔至Φ59.5mm 2Z4.5mm则 Z2.25mm 查有关资料,确定金刚镗床的切削速度为v35m/min,f0.8mm/min由于 T740金刚镗主轴转数为无级调数,故以上转数可以作为加工时使用的转数。 取,,则: (2)精镗孔至Φ59.9mm 2Z0.4mm, Z0.2mm f0.1mm/r v80m/min 计算切削工时: 取,,则: (3)细镗孔至mm 由于细镗与精镗孔时共用一个镗杆,利用金刚镗床同时对工件精、细镗孔, 故切削用量及工时均与精樘相同。 f0.1mm/r 425r/min V80m/min 工序?:铣Φ60孔底面 铣床:X63 铣刀:选用立铣刀 d10mm L115mm 齿数Z4 切削速度:参照有关手册,确定v15m/min 477.7r/min 采用X63卧式铣床,根据机床使用说明书[4] 取 475r/min 故实际切削速度为: 当时,工作台的每分钟进给量应为 查机床说明书,刚好有故直接选用该值。 计算切削工时 L(60mm-30mm)30mm 倒角1x45?采用90?锪钻。 工序?:磨Φ60孔底面 (1)选择磨床: 选用MD1158(内圆磨床) (2)选择砂轮[4]: 结果为A36KV6P 20x6x8mm (3)切削用量的选择: 砂轮转速 ,m/s 轴向进给量 径向进给量 (4)切削工时计算: 当加工一个表面时 式中 L:加工长度 L30mm b:加工宽度 b30mm :单位加工余量 0.2mm K:系数 K1.1 r:工作台移动速度(m/min) :工作台往返一次砂轮轴向进给量 :工作台往返一次砂轮径向进给量 则 工序?:镗Φ60mm孔底沟槽 内孔车刀 保证t0.5mm,d2mm。 工序?:研磨Φ60mm孔底面 采用手工研具进行手工研磨:Z0.01mm。 工序?:铣ф65端面 机床:X53K系列 铣刀:选用立铣刀 d80mm L115mm 齿数Z4 切削速度:参照有关手册,确定v15m/min r/min 采用X53K立式铣床,根据机床使用说明书(见《工艺手册》表4.2-39) 取 400r/min 故实际切削速度为: 当时,工作台的每分钟进给量应为 查机床说明书,确定故直接选用该值。 4 填料箱盖零件典型夹具设计 为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。经过各方面的比较,决定设计第4道工序??钻12孔的钻床专用夹具。本夹具将用于Z3025摇臂钻床,刀具为麻花钻。 4.1 问题的指出 本夹具主要用来钻12孔,由于工艺要求不高,因此,在本道工序加工时,主要应考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度。 4.2 夹具设计 4.2.1 定位基准的选择 由零件图可知,12孔中,6?13.5在圆周上均匀分布,2?M10,4?M10也为对称分布,尺寸精度为自由尺寸精度要求。其设计基准为两对称孔中心距,由于难以 使工艺基准与设计基准统一,只能以65外圆面作为定位基准。 为了提高加工效率及方便加工,决定钻头材料使用高速钢,用于对 6?13.5孔进行加工。同时,为了缩短辅助时间,准备采用气动夹紧。 4.2.2 切削力及夹紧力的计算 刀具:高速钢麻花钻头,尺寸为13.5。 则轴向力[4]: FCdfk (4.1) 式中:C420, Z1.0, y0.8, f0.35 k F420 转矩 TCdfk 式中:C0.206, Z2.0, y0.8 T0.206 功率P 在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 KKKKK 式中 K?基本安全系数,1.5; K?加工性质系数,1.1; K?刀具钝化系数,1.1; K?断续切削系数,1.1; 则FKF1.5 气缸选用。当压缩空气单位压力P0.6MP,夹紧拉杆。 N NF 钻削时 T17.34 切向方向所受力: F 取 F4416 F F 所以,钻削时工件不会转动,故本夹具可安全工作。 4.3 定位误差的分析 定位元件尺寸及公差的确定。本夹具的主要定位元件为止口,而该定位元件的尺寸公差为,而孔径尺寸为自由尺寸精度要求,可满足加工要求。 4.4 夹具设计及操作的简要说明 如前所述,在设计夹具时,为提高劳动生产率,应首先着眼于机动夹具,本道工序的钻床夹具选用气动夹紧方式。本工序由于是粗加工,切削力较大,为了夹紧工件,势必要增大气缸直径,而这将使整个夹具过于庞大。因此,应设法降低切削力。目前采取的有两个:一是提高毛坯精度,使最大切削深度降低,以降低切削力;二是在可能的情况下,适当提高压缩空气的工作压力(由0.5M增至0.6 M)以增加气缸推力。结果,本夹具结构比较紧凑。 4.5 基于Pro/E的夹具建模过程概述 根据上述计算与设计,确定的夹具的夹具体的设计,最终确立夹具的结构。 基于Pro/E的夹具体的建模过程: 第一步,新建一个文件名为“jiajuti"的文件类型,单位:mm的文件如图4.1所示: 图4.1 创建新文件 第二步,插入一个长为310mm,宽280mm,25mm的长方体。生成实体模型如图4.2所示: 图4.2 长方体特征 第三步,选择成形特征下的凸垫,选择生成长方体的一个棱边为水平参考,凸垫的长250mm,宽310mm,高度为185mm。生成特征如下4.3图示: 图4.3 凸垫特征 第四步,创建长210mm,宽度190mm,深度310mm腔体特征如下4.4图 所示: 图4.4 腔体特征 第五步,创建拉伸异形定位孔,具体做法如下 (1)在草绘环境下,绘出孔的草图确; (2)进入建模环境下,拉伸草绘完成的草图剖面完成结果如下4.5图所示: 图4.5 异形孔特征 第六步,创建夹具体的其他的三个异形定位孔,具体做法如下: (1)创建XOZ和YOZ平面; (2)点击Pro/E菜单中的插入命令中的关联复制中镜像特征; (3)选择上一步生成的异形定位孔,然后选择镜像平面XOZ,确定完成; (4)选择生成的两个异形定位孔,选择镜像平面YOZ,确定完成四个定位孔的绘制如下4.6图所示: 图4-6 异形孔特征 第七步,生成夹具体的四个夹紧定位孔并插入螺纹特征。 利用Pro/E中的简单孔功能,根据孔的定位参数绘制一个孔; 在绘制好的孔中插入螺纹特征; 插入基准轴Z轴; 利用Pro/E工具栏中的环形特征生成其余3个孔, 选择生成的孔简单孔和孔内螺纹, 选择Z轴,输入数量4,角度为90度,生成4个螺纹孔如下4.7图示。 图4.7 螺纹孔特征 第八步,在夹具体上创建一个夹紧拉杆的了孔创建如4.8图。图4.8 拉杆孔特征 最后创建完成的实体模型如下4.9所示: 图4.9 夹具体型特征 经过一系列的设计和零件装配,最终夹具与零件的装配图如图4.10所示: 图4.10 装配图 爆炸组件如图4.11所示: 图4.11 爆炸图 5 填料箱盖零件专用夹具设计 为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。决定设计工序?:铣ф65孔端面的夹具。本夹具将用于组合机床,对工件进行铣加工,刀具为镶齿三面刃铣刀。 5.1 问题的提出 本夹具主要用来铣ф65孔端面,此平面的形位公差和表面要求均较高,无特殊要求,且加工此平面时轴的外端面及孔的内表面都已加工出来,可用来作为此工序的定位面。因此在本道工序,在保证提高劳动生产率,降低劳动强度的同时可以设计选用比较简单的夹具。 5.2 夹具设计 5.2.1 定位基准的选择 由零件图可知,待加工平面设计基准为孔的中心线。本设计选用以孔的内表面和的底端面为主要定位基面,另选用的上端面作为辅助定位基准。为了降低生产成本,本设计选择采用螺纹夹紧的方式。 5.2.2 切削力及夹紧力计算 刀具:镶齿三面刃铣刀dΦ80mm 由《机械制造工艺设计手册》P 可查得 铣削扭矩 M 切向力 切削功率Pm2πM?n?10kw 式中:C558.6 x1 y0.8d80 k0.9 f0.13 n1450 所以当铣距中心轴线24mm和34mm面时有: 19.65 因为是对铣加工,故: 如上所述,本设计采用螺旋夹紧机构,即由螺杆、螺母、垫圈、压板等元件组成的夹紧机构。 螺旋夹紧机构结构简单、容易制造,而且由于缠绕在螺钉表面的螺旋线很长,升角又小,所以螺旋夹紧机构的自锁性能好,夹紧力和夹紧行程都很大,是手动夹紧中用得最多的一种夹紧机构。 根据夹紧状态下螺杆的受力情况和力矩平衡条件FLF 式中: F??夹紧力N F??作用力NL??作用力臂mm d??螺杆直径α??螺纹升角 ??螺纹处摩擦角??螺杆端部与工件间的摩擦角??螺杆端部与工件间的当量摩擦半径mm 所以有 F3075.73N 显然F3075.73N982.7NF.故本夹具可安全工作。 5.2.3 定位误差分析 夹具的主要定位元件为支撑板和定位销。支撑板尺寸与公差都是选取的件,其公差由标准件决定,并且在夹具装配后的技术要求统一磨削加工,支撑板的定位表面与夹具体底面平行度误差不超过0.02;定位销选取标准件,夹具体上装定位销销孔的轴线与夹具体底面的垂直度误差不超过0.01。 夹具的主要定位元件为短定位销限制了两个自由度,另一端面限制三个自由度,绕铣刀轴线旋转方向的自由度无须限制。因零件对形位公差及尺寸公差均要求不高,且各定位件均采用标准件,故定位误差在此可忽略。5.2.4 夹具设计及操作的简要说明 如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动生产率。为此,应首先着眼于机动夹紧而不采用手动夹紧。因为这是提高劳动生产率的重要途径。但由于本夹具是应用于组合机床上,两铣刀同时工作的对铣加工,夹具尺寸不能很大,如果采用机动夹紧,夹具势必过于复杂和庞大,本夹具为了提高生产率和降低生产成本,考虑简单、经济、实用, 减轻工人劳动强度,采用螺旋夹紧机构,操作非常简单,先拧松夹紧螺母,稍旋转弯头压板,将工件放置在夹具支撑板上,由定位销定位,再将压板旋转复位,拧紧螺母达到夹紧要求即进行铣削加工.本工序采用的是专用的组合机床,高速钢镶齿三面刃铣刀来铣侧端面,因而不需要很大的夹紧力,而 且可以采用长柄扳手,只需拧松两个夹紧螺母即可,因而工人的劳动强度不大。 6 结论 参考文献 [1] 孙丽媛.机械制造工艺及专用夹具设计指导[M].第2版.冶金工业出版社.2002 [2] 肖继德.机床夹具设计[S].第2版.机械工业出版社.2004. 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