星輪 加工工藝和鉆φ28孔夾具設計課程設計

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機械制造基礎課程設計 設計題目：星輪零件的工藝規(guī)程及工裝設計 設計鉆直徑28孔的立式鉆床夾具 班 級： 學 生： 指導教師： 目 錄 設計任務書 一、 零件的分析（生產類型）……………………(3) 二、 工藝規(guī)程設計……………………………………(3) （一）、確定毛坯的制造形式及尺寸的確定………(3) （二）、基面的選擇………………………………(3) （三）、制訂工藝路線……………………………(3) （四）、機械加工余量、工序尺寸…………………(4) （五）、確定切削用量及基本工時………………(5) 三、 夾具設計…………………………………………(11) （一）、定位基準分析 ……………………(3) （二）、切削力與夾緊力計算…………………(3) （三）、定位誤差分析……………………………(3) 四、 參考文獻…………………………………………(13) 浙江大學寧波理工學院機能分院 機械制造工藝及夾具課程設計任務書 設計題目：星輪零件的工藝規(guī)程及工裝設計 設計鉆直徑28孔的立式鉆床夾具 設計要求：1.大批生產； 2.盡量選用通用設備。 設計內容： 1.零件圖 1張 2.毛坯圖 1張 3.工藝規(guī)程 1套（工藝過程工序卡片） 4.夾具裝配圖 1張 5.夾具零件圖 2-3張 6.設計說明書 1份 班 級：05機制（1）班 學 生：樂 燕 峰 指導教師：樓 應 候 2008年12月21日 一、 零件的分析 （一） 零件的工藝分析 我所設計的零件是星輪，它位于各種機床的轉位機構中，像車床的可轉位刀架。主要起轉位時，使刀架轉到所需刀位后既可卡住鎖緊，不再轉動的作用。零件上的φ28孔與旋轉機構相連，中間的三個φ4、φ2孔則是用于定位卡緊的。 ，它大致一共可分為4個加工表面，而這四組加工表面之間有一定的位置要求，現將這四組加工表面分述如下： 1. 以φ45mm外圓為中心的加工表面 這一組加工表面包括：φ45K6mm、φ45f7的外圓，以及φ40K6mm的外圓面，三個外圓面粗糙度均為1.6。 2. 以φ28mm孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：φ28H7的孔，以及φ28H7的兩個端面。主要是的φ28H7孔，粗糙度為0.8。 3. 銑8×16的鍵槽 這一組加工表面包括：此鍵槽的底面，粗糙度3.2的鍵槽內壁。 4. 以φ4、φ2孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：六個平面，其中三個大平面粗糙度為0.8，以及三個φ4和φ2的孔，φ4孔長11mm。 這四組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是： （1） Φ4和Φ2孔與粗糙度為0.8的平臺夾角為15°。 （2） Φ45K6與Φ40K6的同心度要求為0.06。 由上面分析可知，加工時應先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準加工另外一組。 （二） 確定生產類型 已知此零件年產量為5000件，每臺（輛）產品中 該零件的數量為1，備品率a%=3%,廢品率b%=0.5%。所以零件的生產綱領N=Qm（1＋a％）（1＋b％）＝5176件/年,通過查表，得出該零件的生產類型為大批量生產。 二、 工藝規(guī)程設計 （一） 確定毛坯的制造形式及尺寸 1 確定毛坯種類 零件材料為40cr，考慮到該零件在車床中的受力并保證零件的工作可靠性，零件為大批生產，而且零件的尺寸不大，因此，毛坯可采用錘上鋼質自由鍛鑄造。 2確定鍛件尺寸 星輪鍛造毛坯尺寸公差及及加工余量 單位(mm) 項目 及加工余量(單邊) 尺寸公差 備注 厚度61 表2-11 1.52.0 取(1.5) 表2-13 寬度45 表2-10 1.52.0 取(1.8) 表2-13 寬度40 表2-10 1.52.0 取(1.8) 表2-13 寬度64 表2-10 1.52.0 取(1.8) 表2-13 孔徑28 表2-10 2.0 表2-14 厚度14 表2-11 1.52.0 取(1.5) 表2-13 注:備注中所選表格皆來自機械制造技術基礎課程設計指導教程》 3繪制鍛件零件圖：（附零件圖）。 （二） 基面的選擇 基準面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。基面選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。 （1）粗基準的選擇。 對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。根據這個基準選擇原則，現選取φ70的棒料外圓輪廓表面作為粗基準。采用φ70外圓面定位加工內孔、外表面和端面可保證孔的壁厚均勻并與外表面同軸度較高，并能保證端面的垂直度。 （2）精基準的選擇。 根據星輪的技術要求和裝配要求，選擇星輪右端面和右側φ45f7外圓作為精基準，零件上的許多表面都可以采用它們作基準進行加工，即遵循了“基準統(tǒng)一”原則。 （三） 制訂工藝路線 制訂工藝路線的出發(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得到合理的保證。在生產綱領為中批生產的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具來提高生產效率。除此以外，還應當考慮經濟效率，以便使生產成本盡量下降。 工 序 號 工 名 序 稱 機床 設備 刀具 量具 1 粗車，半精車兩端面 臥式車床C618k 車刀 游標卡尺 2 鉆、擴，鉸中心孔 立式鉆床字Z535 立式鉆床字Z535 游標卡尺 3 粗車,半精車，精車外圓和凸臺 臥式車床C618k 車刀 游標卡尺 4 開槽 臥式車床C618k 切槽刀 游標卡尺 5 銑φ64三個端面 X60臥式銑床 專用銑刀 游標卡尺 6 磨φ64三個端面 M315磨床 專用磨刀 游標卡尺 7 鉆孔，擴孔 立式鉆床字Z535 麻花鉆 游標卡尺 8 銑鍵槽 X60臥式銑床 銑刀 游標卡尺 9 中檢 10 熱處理 11 校正 12 清洗 13 終檢 （四）機械加工余量、工序尺寸 零件材料為40Cr，硬度190～210HB，毛坯重量1.3kg，生產類型為大批量，棒料毛坯。 據以上原始資料及加工路線，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如下 1．左右端面：由表1-6，通過粗車，半精車達到要求，加工余量由鍛件得為1.5mm所以粗車余量為1.26mm，半精車為0.24mm,粗糙度為Ra3.2. 2．內孔（φ28）：由表2-28，孔φ28H7的鉆孔工序尺寸為26mm，鉆、擴φ28h7孔至φ27，粗鉸，精鉸到φ28～φ28.021,Ra0.8um。 （五）確立切削用量及基本工時 工序一 車左右端面。 1. 加工條件 工件材料：40Cr,σb =980MPa， HB235，棒料 加工要求：粗車，半精車星輪左右端面 機床：臥式車床C618k。 刀具：硬質合金鋼車刀,牌號YT5。選擇刀具前角γo＝0°后角αo＝15°，副后角αo’=10°。 2.選擇切削用量 機床功率為10kw。查表4-2得f=0.15~2.65mm/r。由于切削量不大，選較小量f=0.8mm/r。 2. 計算工時 總工時t＝12*2＝24S 工序二 鉆、擴，鉸φ28H7孔。 1. 加工條件 工件材料：40Cr,σb =980MPa， HB235，棒料。 加工要求：鉆、擴，鉸φ28H7孔。 機床：立式鉆床字Z535。 刀具：高速鋼莫氏麻花鉆，擴孔鉆。由表3-4，鉆頭直徑為26mm，切削速度16m/min。 2. 切削用量 1） 切削速度 因為切削量較小，故可以選擇ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需長度。 2） 每轉進給量 機床功率為4.5kw。查《切削手冊》表5 f=0.25~0.36mm/r。選較小量f=0.25 mm/r。 3） 計算切削速度 按表5-21，查得 Vf＝16m/min， 4） 計算基本工時 tm＝(2L1+L)/(fn)=(23+61)/187≈22s。 由表5-16，，ap=0.1mm,v=30m/min 三、專用夾具設計 －－直徑28孔的立式鉆床夾具 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 確定夾緊力要確定夾緊力的作用點，方向及大小三個要素。 （一），定位基準的選擇 由于夾具對零件的夾緊和定位有重大影響，否則加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。由于星輪該零件外形比較均勻，所以加工直徑28的中心孔可以以下端（底）面為精基準，然后用V型塊這樣可以限制5個自由度，這樣加工可以保障加工孔的尺寸和精度要求。 （二），切削力及夾緊力計算 （1）刀具： 高速鋼麻花鉆，擴孔鉆，鉸刀 機床： 立式鉆床Z535 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系數 z=26 代入上式，可得 F=927N 因在計算切削力時，須把安全系數考慮在內。 安全系數 K= 其中：為基本安全系數1.5 為加工性質系數1.1 為刀具鈍化系數1.1 為斷續(xù)切削系數1.1 所以 （2）夾緊力的計算 選用螺旋快速夾緊機構 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數，取 F=+G G為工件自重 調節(jié)夾緊螺釘： 公稱直徑d=24mm，材料45鋼 性能級數為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應力幅： 許用應力幅： 螺釘的強度校核：螺釘的許用切應力為 [s]=3.5~4 取[s]=3.5 得 滿足要求 經校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠，加工效率高。 使用快速螺旋定位機構快速人工夾緊，調節(jié)夾緊力調節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力 （三），定位誤差分析 （1） 定位元件尺寸及公差確定。 夾具的主要定位元件為孔的定位銷，孔與銷間隙配合。 （2） 工件的工序基準為孔心，當工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時，孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來在臥式鏜床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時可求出孔心在接觸點與銷中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin 基準位移誤差△y 由于孔和銷都有制造誤差，為工件裝卸方便還有最小間隙（次間隙可以在調刀尺寸和對刀時消除） 由制造誤差引起的△y＝(Dmax－dmin)/2－(Dmin-dmax)/2=(0.023+0,020)/2=0.0215<0.08 在垂直度要求范圍內 本工序采用一定位銷，一擋銷定位，工件始終靠近定位銷的一面，而擋銷的偏角會使工件自重帶來一定的平行于夾具體底版的水平力，因此，工件不在在定位銷正上方，進而使加工位置有一定轉角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應當能滿足定位要求。 （四），鉆床夾具的裝配圖見附圖 四、參考文獻 [1] 趙家齊主編 機械制造工藝學課程設計指導書。北京：機械工業(yè)出版社 [2] 艾興，肖詩綱主編。切削用量手冊 北京：機械工業(yè)出版社 [3] 金屬切削手冊 上海：上海科學文化技術出版社 [4] 機械設計課程設計 出版：哈爾濱理工大學 [5] 機床夾具設計手冊（第二版） 上?？茖W技術出版社 - 10 -