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湖北理工学院 机床夹具毕业设计论文

目录一、零件的分析 (2)(一)零件的生产纲领 (2)(二)零件的作用 (2)(三)零件的形状及其具体尺寸、公差 (2)(四)零件的工艺分析 (2)二、工艺规程设计 (4)(一)确定毛坯的制造形式 (4)(二)基面的选择 (4)(三)制定工艺路线 (4)(四)机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (5)(五)确定切削用量及基本工时 (8)三、夹具设计 (17)(一)切削力及夹紧力计算 (17)(二)定位元件的选定 (17)(三)夹具设计及操作的简要说明 (17)四、总结 (19)五、参考文献 (20)一、零件的分析(一)零件的生产纲领此零件为小批量生产,所以工序要集中,步骤尽量简单。

见后面零件图。

(二)零件的作用拨叉零件主要用在操作机构中,比如改变车床滑移齿轮的位置,实现变速;或者应用于控制离合器的啮合、断开的机构中,从而控制横向或纵向进给。

通过φ40mm的孔安装在轴上,拨叉顶部开有5mm宽的通槽。

Φ40mm的孔上开有8mm宽的键槽,拨叉一端开φ20mm的轴孔中间穿一小轴,通过拨块拨动。

(三)零件的形状及其具体尺寸、公差如后面零件图所示。

(四)零件的工艺分析由零件图可知,其材料为45钢,具有较高强度,耐磨性,适用于承受较大应力,要求耐磨的零件。

拨叉共有多组加工表面,现分述如下:1、以φ40mm孔为中心的加工表面:这一组加工表面包括:与φ40+0.0390 mm相垂直的两端面B、C,在φ40+0.0390 mm孔中宽8mm键槽,其中主要加工表面为φ40+0.0390 mm的孔。

2、以φ20孔为中心的加工表面:这一组加工表面包括一个φ20+0.0250mm的孔及倒角,尺寸为35mm与φ20+0.0250mm相垂直的两个平面D、E,其中主要加工表面为φ20+0.0250mm的孔。

3、以φ18mm为中心的加工表面这一组加工表面包括:一个φ18mm的孔,尺寸为φ35mm的沉头孔,以及与孔φ35mm相垂直的轴向宽5mm的槽。

4、以M12mm孔为中心的加工表面这一组表面包括:二个2xM12—7H的螺纹孔,尺寸为15mm的与M12相垂直的平面。

加工方法选择如下表:二、工艺规程设计(一)确定毛坯的制造形式零件材料为45钢。

零件在工作过程中则经常承受变载荷及冲击性载荷,因此应该选用锻件,保证零件工作可靠。

由于零件年产量为4000件,已达大批生产的水平,而且零件的轮廓尺寸不大,故可采用模锻成型。

这从提高生产率、保证工作精度上考虑,也是应该的。

(二)基面的选择基面的选择是工艺设计中的重要工作之一。

基面选择得正确合理,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。

粗基准的选择。

对于一般的轴类零件而言,按照有关粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时,应该以这些不加工表面作为粗基准面;若零件有若干个不加工表面时,则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工面作为粗基准)现选取φ80的外圆表面做基准(四点定位);利用一组共两个短V形块支撑其外轮廓作主要定位面以消除x→x︵y→y︵四个自由度,再利用一堆自动定心卡爪支撑在φ80mm外圆柱面上,用以消除 y→y︵达到完全定位。

(三)制定工艺路线制定工艺路线的出发点,应当是零件的几何尺寸形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能合理的保证。

在生产纲领已经确定为大批生产的条件下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提生产率。

除此之外,还应考虑经济效果,以便使成本尽量下降。

工艺路线工序一:铣φ80圆柱体后端面B。

定位基准:圆柱前端面C。

工序二:铣φ80圆柱体前端面C。

定位基准:圆柱后端面B。

工序三:钻、扩、拉、铰加工键槽及孔Φ40,倒角45°。

定位基准:圆柱体C面及Φ80圆柱面。

工序四:铣φ45mm凸台上端面D,下端面E。

定位基准:Φ45圆柱的D、E端面工序五:钻、扩、铰孔φ20mm,倒角45°。

定位基准:Φ40孔和Φ45外圆柱面。

工序六:钻φ18,锪Φ35沉孔。

定位基准:Φ40孔和Φ45外圆柱面。

工序七:铣轴面宽5mm槽。

定位基准:Φ40孔和Φ45外圆柱面。

工序八:钻螺纹孔攻丝孔M12mm。

定位基准:Φ40孔外圆柱面。

(四)机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定拨叉零件材料为45钢,硬度207~241HBS,毛坯重约6kg;生产类型为大批量生产,采用在锻锤上合模板锻毛坯根据上述资料及加工工艺,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)孔φ40+0.0390mm毛坯为实心。

内孔为φ40+0.0390mm,即内孔精度要求IT8,参照《机械制造工艺设计简明手册》表2.3.9,确定工序尺寸余量为:钻孔:φ25mm钻孔:φ38mm 2Z=13mm扩孔:φ39.75mm 2Z=1.75mm铰孔:φ40+0.0390mm 2Z=0.25mm(2)内孔φ20+0.0250mm毛坯为实心。

内孔为φ20+0.0250mm,即内孔精度要求IT8~IT10,参照《机械制造工艺设计简明手册》表2.3.8,确定工序尺寸余量为:钻孔:φ18mm扩孔:φ19.8mm 2Z=1.8mm粗铰:φ19.94mm 2Z=0.14mm精铰:φ20+0.0250mm 2Z=0.06mmφ18mm孔内表面及2×M12-7H螺纹孔φ18mm内表面为自由尺寸公差,表面粗糙度值要求为Ra12.5μm,只需要粗加工,直接加工已能满足加工要求。

(3)上下方向宽为5mm的槽槽内表面粗糙度精度要求为Ra12.5μm,参照《机械制造工艺设计简确定工序尺寸及余量为:粗铣:3mm(4)B、C、D、E外端面的加工余量按照《工艺手册》表2.2-2.5,取加工精度为F1,锻件复杂系数S2,锻件重6kg,则孔外端面的单边加工余量为2.0-2.5mm,取Z=2mm。

锻件的公差按《工艺手册》表 2.2-2.4,材质系数取M1,复杂系数S2,则锻件的偏差为+1.2-0.6mm铣削公差:A:B、C两端面:现由表面粗糙度为Ra12.5,加工精度为IT13,因此可知本工序加工公差为-0.45(注向体内原则)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,加工余量可能存在有最大加工余量及最小加工余量之分。

主坯名义尺寸:120+2x2=124mm毛坯最大尺寸:124+1.2x2=126.4mm毛坯最小尺寸:126-0.6x2=122.8mm精铣后最大尺寸:120+0.54/2=120.27mm精铣后最小尺寸:120-0.54/2=119.73mm精铣后尺寸与零件图尺寸:B: D、E端面由表面粗糙度为Ra12.5,加工精度为IT13,因此可知本工序加工公差为-0.39 (注向体内原则)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,加工余量可能存在有最大加工余量及最小加工余量之分。

主坯名义尺寸:35+2x2=39mm毛坯最大尺寸:39+1.2x2=41.4mm毛坯最小尺寸:39-0.6x2=37.8mm精铣后最大尺寸:35+0.39/2=35.2mm精铣后最小尺寸:35-0.39/2=34.8mm精铣后尺寸与零件图尺寸:精铣后尺寸与零件图尺寸:(五)确定切削用量及基本工时工序一:铣Φ80圆柱体上端面。

工件材料:45钢正火σb=0.06GPa 模锻加工要求:粗铣Φ80mm端面。

刀具:刀片材料YT15,刀杆尺寸16x25mm2,K r=900,V0=150,α0=120,γe=0.5mm计算切削用量:粗铣Φ80mm端面1) 已知毛坯长度方向的加工余量为200.5mm,考虑70的模锻拔模斜度,则毛坯长度方向的最大加工余量Z max=2mm因此端面不必全部加工掉,故此时实际端面由于是粗铣αq=2mm计。

2) 进给量f根据《切削用量简明手册》,刀杆尺寸为16mmx25mm,αq≦3mm,以及工件直径为80mm时,f=0.7mm/r3) 计算切削速度,按照《切削手册》,切削速度的计算公式为(寿命选T=60min)V c=C u/T m. αqxufyu x K U m/min)其中:C v=242 X v=0.15,Y U=0.35 m=0.2修正系数Ku查表《切削手册》表 1.28即K Mv=1.31 K KU=1.18 K Su=0.8 K ktv=0.81 K bu=0.97所以V c=(242/600.2x20.15x0.70.35)x1.31x1.18x0.8x0.81x0.97=112.3m/min4) 确定机床主轴转速N S=1000Vc/πdw=1000x112.3/80π=447r/min按照机床说明书(见《工艺手册》表 4.2-8),与421r/min相近的机床转速为380r/min和460r/min,现取ηw=460r/min,如果ηw=460r/min,则速度损失太大.所以实际选取的切削速度V=116r/min5) 切削加工时,按照《工艺手册》表6.2-1L=(80-40)/2=20mm L1=3mm L2=0 L3=0T m=(l1+l2+l3+l)/ηwf=((20+3)/(460x0.7)x2=0.143min工序三:钻孔、扩孔、铰孔Φ40。

钻Φ25、扩孔Φ38、2Z=13。

扩Φ39.75 2Z=1.75 铰Φ40+0.0390 2Z=0.25其中包括拉键槽钻孔Φ25:确定进给量f:根据《切削手册》表 2.7,当钢的σb<800MPa,d b=Φ25mm时,f=0.39~0.47mm/r.由于本零件在加工Φ25mm孔时属于低刚度零件,故进给量应乘以系数0.75,则f= (0.39~0.47)x0.75=0.29~0.35mm/r根据Z535机床说明书,现取f=0.25mm/r切削速度根据《切削手册》表2.13,表2.14差的切削速度V=18m/min 所以Ns=(1000V/πd w)=(1000x18)/ 25π=229r/min根据机床说明书,取ηw=195r/min,故实际切削速度V=πdwηw/1000=195x25π/1000=15.3m/min切削时,按照《工艺手册》表:L=120 L1=9 L2=3T m=(L+L1+L2)n w=((120+9+3)/(195x0.25)=2.7min扩孔Φ38利用Φ37钻头和Φ25钻头进行扩钻。

扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取。

f=(1.2~1.8)x0.65x0.75=0.585~0.87mm/r选取f=0.57mm/rV=(1/2~1/3)V钻=(1/2~1/3)x15.3=7.65~5.1m/min主轴转速n=1000V/πd=64.1~42.7r/min 按照机床说明书取 n w=68/min实际切削速度:v=πd wηw/1000=πx38x68/1000=8.1m/min L=120 L1=6 L2=3T=(120+6+3)/(68x0.57)=3.3min扩孔Φ39.75刀具:Φ39.75专用扩孔钻《切削表》2.10:进给量f=(0.9~1.2)x0.7=0.63~0.84mm/r取f=0.72mm/r机床主轴转速取n=68r/min,切削速度V=8.26m/min,机动工时, L=120mm L1=3mm L2=2mmT=(120+3+3)/(68x0.72)=2.6min铰Φ40+0.0390选取高速钢锻刀Φ40 σb≦900MPa 进给量f=0.95~2.10mm取最小进给量f=0.95 mm/r 机床主轴转速取n=68r/minL=120mm L1=2mm L2=1mm切削速度v=πd wηw/1000=40x68xπ/1000=8.5 m/minT=(L+L1+L2)/ηwf=((120+2+1)/(0.95x68)=1.9min下端面倒角2x450为缩短辅助时间,取倒角时的主轴转速与铰孔时相同n=68r/min 手动进给。

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