机床前横架加工工艺与夹具课程设计文档格式.docx
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(1)铸件公差等级由该零件的技术要求可知,该铸件的公差等级为普通级。
(2)零件表面粗糙度由零件图可知该零件下表面Ra=25,其余的不用加工。
2.确定机械加工余量
查阅《金属机械加工工艺人员手册(第三版)》表12—3可知,该铸件加工余量等级为5~7级,取6级。
再查阅表12-2可知,加工底面,加工余量为3。
3、确定毛坯尺寸
分析本零件,结合上面得到的加工余量可知,毛坯在加工方向的尺寸为22+3=25mm。
其余表面不用加工,所以不留余量。
4、设计毛坯图
由零件图可知,图中除了标注的圆角R10之外,所有未注的圆角均为R3,所以毛坯图如下。
(三)选择加工方法,制定工艺路线
1,定位基准的的选择
本零件需加工下表面,保证厚度尺寸22mm,上表面是设计基准。
为了避免基准不重合误差,应选择上表面为定位基准,即遵守“基准重合”的原则。
2,零件表面加工方法的选择
本零件需加工下表面,并钻孔,攻螺纹。
(1)下表面,由于本零件的形状不适合进行车削加工,所以加工下表面时选择铣削加工
(2)φ10.8的孔,选用摇臂钻床进行加工,并用φ12mm的丝锥攻螺纹。
3,制订工艺路线
根据先面后孔的原则,本零件先进行先表面的铣削,再进行钻孔和攻螺纹。
工序号
工种
工作容
说明
铸造
金属型铸造
铸件毛坯尺寸:
长:
宽:
高:
020
清砂
除去浇冒口,锋边及型砂
030
热处理
退火
石墨化退火,来消除铸铁表层和壁厚较薄的部位可能出现的白口组织(有大量的渗碳体出现),以便于切削加工
040
检验
检验毛坯
050
铣
粗铣、精铣底平面
工件用专用夹具装夹;
立式铣床
060
钻
平面上:
将螺纹孔4XM12钻到Ф10.8
摇臂钻床
攻丝
四个钻孔
攻螺纹M12
选用M12机用丝锥
070
锪孔钻
锪孔Ф25
凸耳上:
将螺纹孔M12钻到Ф10.8mm
凸耳面上:
080
钳
倒角去毛刺
090
100
入库
清洗,涂防锈油
工序I:
以上表面为定位基准,铣削下表面,保证22mm的尺寸。
工序II:
以侧面定位。
钻φ10.8*4的孔,用φ12mm的丝锥攻螺纹。
并倒角。
工序III:
用φ12mm的丝锥攻螺纹。
工序IV:
以上表面定位,钻φ10.8的孔,孔心距离上表面27mm。
并保证位置度误差φ0.1mm。
锪φ25的孔,再用φ12mm的丝锥攻螺纹。
工序
:
倒角去毛刺,检查工件
(四)工序设计
1选择加工设备与工艺设备
(1)选择机床
工序I选用立式铣床。
型号为X51
工序II,III选用摇臂钻床,型号Z3052
(2)选择夹具
工序I选用通用夹具即可
工序II,III选用专用夹具。
(3)选择刀具
铣刀按表5-100选择莫氏锥柄立铣刀,莫氏锥柄号为2,直径d=18mm,l=32mm,L=117mm,齿数z=6粗铣留余量1.5mm。
钻φ10.8mm孔,选用莫氏φ10.8麻花钻.
攻M12螺纹,选用机用丝锥φ12mm
(4)选用量具
铣下表面选用分度值0.05mm的游标卡尺进行测量。
由于孔加工选用的是标准的麻花钻与丝锥,故不需用量具进行测量。
2,确定工序尺寸
(1)确定下表面的工序尺寸
工序尺寸与加工余量有关,应将毛坯余量分为各个工序加工余量,然后由后往前计算工序尺寸,中间工序尺寸按加工方法的经济精度确定。
本零件下表面的加工余量工序尺及表面粗糙度见下表。
加工表面
加工余量
工序尺寸
表面粗糙度
下表面
1.5
55.5
——
54
Ra25
(2)钻孔工序尺寸
先钻孔,后攻螺纹,采用标准麻花钻与标准丝锥。
各工序尺寸见下表。
钻φ10.8*4孔
φ10.8
攻M12*4螺纹
M12
钻φ10.8孔
锪φ25的孔
φ25
攻M12螺纹
(五)确定切削用量及基本时间
切削用量包括背吃刀量ap,进给量f和切削速度v。
确定顺序是先确定ap,f,再确定v。
1,工序I切削用量及基本时间的确定
(1)切削用量本道工序为粗铣下表面。
已知加工材料为HT200.机床为X51铣床。
工件安装采用专用夹具。
1)确定粗铣下表面,留余量1.5mm的切削用量。
根据表5-100所选刀具为莫氏锥柄立铣刀,莫氏锥柄号为3,直径d=28mm,l=45mm,L=147mm,(细)齿数z=6粗铣留余量1.5mm。
前角γ0为0后角α0为7度,刀齿斜角λs=-10,主刃Κr=50,过渡刃Κrε=30,过渡刃宽度bε=1.5mm。
i确定背吃刀量ap粗铣单边余量为1.5mm,显然ap=1.5mm
ii确定进给量f根据表5-144根据:
铣床的功率为4.5kW细齿铣刀确定f=0.12mm/Z所以f=0.72mm/r
iii确定切削速度v和工作台每分钟进给量
根据表2-17中公式计算
式中,
,
,m=0.25,
z=6,
T=90min(表5-149),d=28mm
根据X51型铣床主轴转速表5-72,选择n=125r/min=2.08r/s
则实际切削速度v=0.18m/s,工作台每分钟进给量为
根据X51型铣床工作台进给量表5-73,选择
则实际的每齿进给量
校验机床功率。
根据表2-18的计算公式铣削时的功率为
X51型铣床的功率为4.5KW,故所选切削用量可以采用,确定切削用量为
,n=210r/min=2.08r/s,v=0.18m/s
(2)基本时间:
根据表2-28,
式中
需要二次走刀Tj1=7.28min
本工序时间为T=15.56S
2、工序II切削用量及基本时间的确定
(1)切削用量
1)钻孔切削用量
本工序为钻孔,倒角,再攻螺纹,钻孔在摇臂钻床上进行加工,刀具选用直柄短麻花钻φ10.8用机用丝锥φ12。
钻φ10.8孔选用直柄短麻花钻,材料为高速钢,根据表5-84查得:
φ10.8柄麻花钻总长l=95沟漕L1=47mm。
根据表5-127.钻孔进给量f=0.52~0.64mm/r,取f=0.6mm/r。
为避免损坏钻头,当刚要钻穿时应该停止自动走刀,改用手动走刀。
根据表5-134,硬质合金钻头钻削不同材料的切削用量可知,硬质合金钻头钻削灰铸铁是的切削速度Vc为50~70mm/min,取Vc=60mm/min,用乳化液做冷却液。
转速:
根据表5-62摇臂钻床Z3025选转速1600r/min
则实际切削速度V=54.29mm/min
根据《金属机械加工工艺人员手册(第三版)》表9-5查得钻床功率2.2kw.
所以最终确定该工序的切削用量为:
f=0.6mm/rVc=54.29m/minN=1600r/minPc=2.2kw
(2)基本时间的确定
1)钻孔基本时间
根据表2-26计算得
S
Tj1=2.125s*4=8.5s
本工序时间:
Tj=Tj1=8.5s
3工序
(攻四个孔的螺纹)的切削用量及基本时间的确定
攻螺纹切削用量
攻螺纹选用M12机用丝锥。
根据表5-97查得:
丝锥公称直径d=12.0mm
螺距p=1.75mm
锥柄直径d1=9.00mm
螺纹部分长度l=29.0mm
总长L=89mm
方头a=7.10mm
L2=10mm
根据表5-142查得:
d=12p=1.75材料为灰铸铁攻螺纹时切削速度
V=9.6m/min=160mm/s
根据表5-62摇臂钻床主轴转速选n=250r/min
所以V=9.42m/min
攻螺纹的切削用量为f=1.75mm,n=250r/min,d=12,Pc=2.2kw
攻螺纹基本时间
由表2-30计算得:
Tj=
=
=0.09min=5.54S
Tj2=5.54*4=22.16S
Tj=Tj2=22.16s
4,工序
的切削用量及基本时间的确定
(1)切削用量
1)锪平φ25孔。
根据《金属机械加工工艺人员手册(第三版)》查得改工序选用高速钢莫氏短锥柄平底锪钻。
P613表20-34基本参数如下:
锪钻代号d*d1=25*8L=76c=1.2H=5
莫氏锥柄号为2
材料为高速钢
由《金属机械加工工艺人员(第三版)》p926表28-10可知:
进给量f=0.78~0.96m/r取f=0.8mm/r
由切削速度公式
根据表5-62摇臂钻床的转速选择n=125r/min
实际转速为v=9.82m/min
2)钻孔切削用量
本工序为钻孔,倒角,再攻螺纹,钻孔在摇臂钻床上进行加工,刀具选用直柄短麻花钻φ10.8,材料为高速钢。
攻螺纹时选用机用丝锥φ12。
φ10.8直柄短麻花钻总长l=95mm,沟漕L1=47mm。
根据《金属机械加工工艺人员手册(第三版)》查得钻床功率2.2kw.
3)攻螺纹切削用量
攻螺纹的切削用量为:
f=1.75mm,n=250r/min,d=12,Pc=2.2kw
1)锪孔基本时间由表2-26求得:
=3.6S
2)钻孔基本时间
3)、攻螺纹基本时间
Tj2=
本工序时间为Tj=Tj1+Tj2=3.6+2.125+5.54=11.265s
(6)、工序
夹具设计及使用说明
1、确定夹具的的结构方案,绘制装配草图:
(1)布置图面
(2)确定定位方案,选择定位元件。
本工序要求保证四个孔的位置度以及尺寸要求,根据基准重合原则,两尺寸方向分别选择侧边为定位基准。
定位元件选择支承钉,底面三个,左侧面一个,里面两个,实现完全定位。
(3)定位误差的分析和计算:
基准不重合误差
,工序基准的位移误差
,两者之和为定位误差
即:
+
铰链连接处铰链轴和铰链支座之间的配合尺寸为
(即铰链支座孔:
铰链轴:
)钻模板与铰链轴的配合尺寸为
即孔
轴
,钻模板与支座之间的配合尺寸为
即支座:
钻模板
=0所以
=0.025+0.016+0.025+0.016=0.042mm,在宽度方向上定位误差为:
0.042mm在长度方向上的定位误差为:
0.050mm,满足孔的位置度
的要求。
故该方案可行。
(4)导向装置设计:
为了引导刀具对工件的加工,可提高加工孔的形状精度、尺寸精度以及孔系的位置精度。
故使用钻套进行导向,以确定夹具及工件的位置。
选择快换钻套,
(5)夹紧装置的设计:
夹紧元件,中间机构,动力装置。
根据夹紧装置设计的要求,为了垂直于主要定位基准面并与重力方向一致,所以选择向下的夹紧力方向。
位置的选择
(6)夹紧力的计算:
1.2
1
1.3
1=1.872
钻孔切削力的计算:
d=10.8mm,f=0.6mm/r,
=,所以,
=3101.2N
实际所需夹紧力:
(7)夹紧机构
本夹具选用偏心压板夹紧机构,手柄的拨动压紧垫块和工件之间的力,方便夹紧与装卸。
(8)夹具体与机床连接
在夹具体下面的板上开有2个槽,可以通过使用螺旋压紧机构与机床的T形槽相连。
(9)使用说明
安装工件时,松开螺母,将工件安装在定位销上,拧紧螺母夹紧工件。
(10)结构特点
本夹具结构简单,操作方便。
设计小结:
这次设计,综合运用了以前所学过的《工程制图》,《互换性与测量技术》,《机械设计》,《机械制造基础》,《机械制造装备设计》,《机械原理》等学科的知识。
参考资料:
《金属机械加工工艺人员手册》,《机床夹具设计手册》。
《机床夹具图册》以及《机械制造基础课程设计指南》。
通过这次设计,巩固了前面所学的各科知识,也让我对设计有了进一步的认识。