零件工艺及铣槽专用夹具设计.doc
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1、机械制造技术课程设计任务书题目:零件工艺及铣槽专用夹具设计内容:(1)零件图 1张 (2)零件-毛坯合图 1张 (3)机械加工工艺规程卡片 1套 (4)机械加工工序卡 2道工序 (5)夹具装配图 1张(6)课程设计说明书 1份 原始资料:零件图一张废品率1%,备品率2%,每日一班。目录前言 4一计算生产纲领确定生产类型 5二 零件的分析 5三 选择毛坯及毛坯制造方法 5四 工艺规程设计 6(一) 定位基面的选择 6(二) 拟定工艺路线 6(三) 选择机床及夹具、刀具、量具 7(四) 加工工序设计、工序尺寸及切削用量的计算 8(五) 时间定额计算 10五 零件的夹具设计(铣槽夹具的设计) 12(
2、一) 夹具设计的基本要求和一般步骤 121、夹具设计的基本要求 122、专用夹具的设计步骤 12 (二) 零件的夹具设计 131、确定夹具类型 132、拟订定位方案和选择定位元件 143、工件的夹紧 154、对刀装置选择 155、夹具体选择 156、绘制总装配图 15附录 16 附图 1 零件图2 毛坯图3 铣床夹具总装配图 附表 零件机械加工工序卡零件机械加工工艺过程卡总结 20参考文献 21前言机械制造工艺学课程设计是在学完了工艺学课程、进行了工艺实习之后进行的一个重要的教学环节。通过课程设计,要获得综合应用所学知识,独立解决机械制造工艺问题的能力。学生应通过工艺学课程设计得到下面几个方面
3、的锻炼:1.能运用机械制造工艺学课程的基本理论及在实习中得到的实践知识,正确的解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题,保证零件的加工质量。2.能设计简单的夹具。3.学会使用手册及图表资料。机械加工工艺规程,是规定零件机械加工工艺过程和操作方法的重要工艺文件。它不仅是企业生产中重要的技术文件,也是机械制造过程中用于指导生产、组织加工和管理工作的基本依据,还是新建和改建工厂或车间的基本资料。本次课程设计是在学习了机械制造技术课程之后,我们综合3年来所学的基础和专业知识,在老师的指导下进行系统、全面的一次综合性生产实践的检验。课程设计说明书概括性的介绍了设计过程,,对设
4、计中各部分内容作了重点的说明、分析、论证和必要的计算,系统性整理、表达了在机械加工工艺设计过程中涉及到的专业知识和基本要求,有条理的表达了自己对工艺规程作用的独到见解。虽然在设计中我们下了很大的工夫,取得了一定的收获,但是由于生产经验和专业知识有限,设计中一定存在较多的缺点和错误,恳请各位老师批评指正。第一章 零件机械加工工艺规程的编制一、 计算生产纲领,确定生产类型生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用,它决定了各工序所需专业化和自动化的程度,以及所选用的工艺方法和工艺装备。零件生产纲领可按下式计算。N=Qn(1+a%)(1+b%) 根据教材中生产纲领与生产类型及产品大小和
5、复杂程度的关系,确定其生产类型。该零件的生产批量为中、大批生产,其备品率为2%,机械加工废品率为1%,大量生产的工艺特征:(1) 零件的互换性:具有广泛的互换性,少数装配精度较高处,采用分组装配法和调整法。(2) 毛坯的制造方法和加工余:广泛采用金属模机器造型,铸或其他商效方法。毛坯精度高,加工余量小。(3) 机床设备及其布置形式:广泛采用商效专用机床及自动机床,按流水线和自动排列设备。(4) 工艺装备:广泛采用高效夹具,复合刀具,专用量具或自动检验装置,靠调整法达到精度要求。(5) 对工人的技术要求:对调整工的技术水平要求高,对操作工的技术水平要求较低。(6) 工艺文件:有工艺过程卡或工序卡
6、,关键工序要调整卡和检验卡。(7) 成本:较低。(8) 生产率:高。(9) 工人劳动条件:较好。二、零件的分析(一)、零件的作用 题目所给的零件是定位元件,主要作用是用于定位工件。(二)、零件的工艺分析该零件的图样的视图正确,完整,尺寸,公差及技术要求齐全。零件加工表面有两个孔,分别150+0.027和60+0.018,槽两侧与零件中心线的对称度公差为0.2,两孔与销配合有尺寸公差和表面粗糙度Ra=1.6 um的要求,槽两侧要求表面粗糙度Ra=3.2 um。三、选择毛坯及毛坯制造方法毛坯的选择应以生产批量的大小、零件的复杂程度、加工表面及非加工表面的技术要求等几个方面综合考虑。应使整个工艺过程
7、经济合理,通常情况下,主要以生产性质来决定。根据技术要求,该零件为定位元件,材料选灰铸铁,由于该零件定位作用,生产类型为中、大批生产,轮廓尺寸不大,故使用模锻成型。通过查加工余量表,得端面的总加工余量为8mm,毛坯尺寸可以通过加工余量确定。对毛坯进行退火处理以增加强度。四 工艺规程设计(一)、定位基面的选择基准面的选择是工艺规程设计的重要工作之一。基准面选择得正确与合理,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,造成零件的大批报废,使生产无法正常进行。(1)组基准的选择对于零件而言,尽力能选择不加工的表面为粗基准,而对于有若干个不加工的表面的工件,则应与加工表面要
8、求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准根据这个基准选择原则,选择其中一个侧面作为粗基准,加工另一个侧面。(2)精基准的选择将被加工的侧面作为精基准,加工其他表面。 (二)、拟定工艺路线1. 拟定方案拟定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度技术要求能得到合理的保证。在生产纲领以确定为审批生产的条件下,应该考虑机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生存率。除此以为,还应该考虑经济效果,以便使经济成本尽量下降。故在对零件进行工艺分析的基础上,制定零件的机械加工工艺路线,拟定以下两个方案:方案(一): :铣两侧面 :铣轮廓 :钻孔 :铣槽 :去毛刺 :检验 方案(二): :
9、铣一个侧面:钻孔 :铣另一侧面 :铣轮廓:铣槽:去毛刺:检验 两个方案的比较分析两个方案除了前三道工序不同外,后面的工序全相同。方案一前三道工序是为了获取精基准,提高了生产效率,相对于方案二,保证了钻孔时孔中心位置的精度。另外,选择方案时还应考虑工厂的具体环境等因素,如设备,能否借用工、夹、量具等,所以选择方案一较合理。2. 根据方案一制定详细的工艺路线划分如下:工序10:铣前、后两端面,保证其厚度为10mm工序20:铣上、下两端面40mm工序30:铣两斜侧面工序40:铣两外圆面 R10工序50:钻两个孔,满足150+0.027 ,60+0.018工序60:铣槽 工序70: 钳工去毛刺。工序8
10、0: 总检入库。(三)、选择机床及夹具、刀具、量具1、由于生产类型为中、大批生产,故加工设备宜以通用机床为主,辐以少量专用机床的流水生产线。工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。A,工序10,20,30,40:是粗铣和半精铣。本零件外轮廓尺寸不大。精度要求不是很高,选用X53K。B,工序50:可以在立式钻床上加工。可选用Z3025立式钻床。C,工序60:可以在卧式铣床上加工,可选用X60W。2、选择夹具本零件除铣宽8mm的槽需设计专用夹具外,其他各工序使用通用夹具即可。3、选择刀具A,铣端面时,铣刀选镶齿套式面铣刀。B,钻、扩15mm和6mm的孔至尺寸15H7 mm和6H7mm,选
11、用高速钢麻花钻。C,铣槽时,铣刀选用端面铣刀。4、选择量具本零件属中、大批生产,一般均采用量具,选择量具的方法有两种:一是按计量器具的不确定度选择;二是按计量具的测量方法极限误差选择。A,按计量器具的不确定度选择该表面的加工时所用量具,按工艺人员手册计量器具的不确定度允许值为u=0.016。各端面加工面的量具:可选择分度值为0.01,测量范围为0150游标卡尺。B,选择加工孔用量具,可选内径百分尺,选分度植为0.01mm。C,选择加工槽所用量具,选用分度植为0.02mm,测量范围为0150mm游标尺进行测量。(四)、毛坯尺寸、加工余量、工序尺寸与公差及切削用量的确定1、毛坯尺寸的确定“毛坯各面
12、的尺寸设计基准(包括位置基准)应尽量采用加工该毛坯时采用的粗基准”称为毛坯尺寸设计原则(以下称原则)。遵循该原则,一是可以使毛坯各面的粗加工余量公差最小,从而可选取较小的加工余量,降低材料消耗:二是可以使得非加工面与加工面之间的相对位置尺寸最准确,以提高零件的加工精度。 查机械加工工艺手册,由表3.225得(单面) 铣前、后两侧面半精铣 10mm 2Z=1.4mm IT=11粗铣 11mm 2Z=2mm IT=13毛坯 13.4mm 铣上、下两个端面半精铣 40mm 2Z=1.4mm IT=11粗铣 41.4mm 2Z=1.4mm IT=13毛坯 43.4mm 铣两个斜侧面半精铣 18mm 2
13、Z=1.4mm IT=11粗铣 19.4mm 2Z=2mm IT=13毛坯 21.4mm 铣两段圆弧半精铣 R10mm 2Z=1.4mm IT=11粗铣 R11.4mm 2Z=2mm IT=13毛坯 R13.4mm 铣槽两侧半精铣 8mm 2Z=1.4mm IT=11粗铣 9.4mm 2Z=2mm IT=13毛坯 11.4mm2、切削用量的确定1)工序1:铣削两侧面:机床选用立式铣床X-53K。由于是铣端面,所以选用端面铣刀,刀具直径为100mm。查阅有关资料手册,取粗铣的每齿进给量fz=0.08mm/z;半精铣的每转进给量f=1.2mm/z,粗铣走刀1次,背吃刀量ap =0.5mm;半精铣走
14、刀1次,背吃刀量ap=0.4mm。取粗铣的主轴转速为130r/min,取半精铣的主轴转速为260r/min,又前面已选定铣刀直径D为100 mm,故相应的切削速度分别为:粗加工 Vc=Dn/1000=3.14*100*130/1000m/min=40.82m/min半精加工 Vc=Dn/1000=3.14*100*260/1000 m/min=81.64 m/min校核机床功率(只需校核粗加工即可)由文献【1】表2.496得切削功率Pm为:Pm=92.4*10-5*d00.14 *ae0.86 af0.72*ap*Z*n*Kpm取Z=10,n=130/60=2.17r/s , ae=51mm,
15、 af=0.08mm/z,ap=0.5mm,Kpm=Kv*Kfz,由文献【1】表2.494可知,Kv=1,Kfz=1,故Kpm=Kv*Kfz=1所以Pm=92.4*10-5*d00.14 *ae0.86 af0.72*ap*Z*n*Kpm=92.4*10-5*1000.14 *510.86 0.080.72*0.5*10*2.17*1=0.91 其所耗功率远小于机床功率,故可用。 2)工序2:铣削外轮廓:机床选用立式铣床X-53K。刀具选用圆柱铣刀,刀具直径为60mm。查阅有关资料手册,取粗铣的每齿进给量fz=0.08mm/z;半精铣的每转进给量f=1.2mm/z,粗铣走刀1次,背吃刀量ap
16、=0.5mm;半精铣走刀1次,背吃刀量ap=0.4mm。取粗铣的主轴转速为130r/min,取半精铣的主轴转速为260r/min,又前面已选定铣刀直径D为100 mm,故相应的切削速度分别为:粗加工 Vc=Dn粗/1000=3.14*60*130/1000m/min=24.49m/min半精加工 Vc=Dn粗/1000=3.14*60*260/1000 m/min=48.98 m/min3)工序3:钻150+0.027 孔:钻床选用Z3025。钻头选用高速钢麻花钻,由文献【1】5133取直径D=12mm参考Z3025机床技术参数表,取钻孔15H7的进给量f=0.13 mm/ r,参考有关资料得
17、钻孔12mm的v=29m/min。由此算出转速为:n=1000v/(3.14*D)=1000*29/3.14/12=769r/min按机床实际转速取n=960r /min,则实际切削速度为:v=3.14*D*n/1000=3.14*12*960/1000=36.18m/min查有关资料得:Ff=9.81*43.3*do*f0.86*KF(N)M=9.81*0.021* do*f0.86* KM(Nm)因为加工可锻铸铁时KF=KM,且查得KF=0.92,钻12 mm的孔Ff和M如下:Ff=9.81*43.3*do*f0.86*KF N=916.8 NM=9.81*0.021* do*f0.86*
18、 KM Nm=5.34 Nm他们均小于机床所能提供的进给力和扭转力矩,故机床刚度足够。 扩孔14参考有关资料,并参考机床实际进给量,取f=0.5mm/ r铰15 mm,参考有关资料,并参考机床实际进给量,取f=0.3mm/ r,参考有关资料,铰孔切削速度为钻孔是的1/2-1/3,故取铰孔时v=1/2*36.18 m/min=18.09 m/min。4) 工序4:钻、铰6H7 mm的孔:查切削用量手册,取转速n=1500r/min,所以实际切削速度 v=d n/1000=3.14*4*1500/1000 m/min=18.84m/min5) 工序5:用铣刀铣槽:选用铣床的型号为X60W,选用刀具
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