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課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
題目:連桿螺釘工藝及其夾具設(shè)計(jì)
專(zhuān) 業(yè): 機(jī)械制造與設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化
班 級(jí): 機(jī)制 班
姓 名:
學(xué) 號(hào):
指導(dǎo)老師:
目 錄
一.零件的分析
1.零件的作用…………………………………………………1
2.零件的工藝分析……………………………………………1
二.工藝規(guī)程設(shè)計(jì)………………………………………………1
1.確定毛坯的制造形式………………………………………1
2.基準(zhǔn)的選擇…………………………………………………1
3.工藝路線的制定……………………………………………2
4.機(jī)械加工余量的確定………………………………………3
5.加工余量的確定……………………………………………4
6.確定切削用量及基本工時(shí) ………………………………20
三.夾具設(shè)計(jì)……………………………………………………21
四.設(shè)計(jì)體會(huì)……………………………………………………23
五.參考資料……………………………………………………24
六.致謝…………………………………………………………24
一 零件的分析
零件的工藝分析:
連接螺釘共有3組加工表面,它們之間有一定的位置要求,具體分述如下:
1.以Φ45和Φ34為中心的加工表面。這一組加工表面包括:
所有外圓及倒角、退刀槽、兩端面。
2.以Φ45為中心的加工表面。主要包括:Φ45上的削邊。
3. M30×2-6g加工表面。主要包括: 2-Φ6孔。
這3組加工表面之間有著一定的位置要求,具體如下:
Φ45外圓側(cè)面與Φ34有垂直度要求跳動(dòng)0.015mm,M30×2-6g螺紋與Φ34跳動(dòng)公差為0.04mm;
Φ34圓度與圓柱度公差為008mm
由以上分析可知,對(duì)于這3組加工表面而言,可以先加工其中一組表面,然后再加工其他兩組表面,并保證它們之間的位置精度要求。
二.工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
(一).確定毛坯的制造形式
根據(jù)零件的工作情況,零件的材料為40Cr, 要承受較大的循環(huán)載荷、沖擊載荷等,所以毛坯形式采用鍛件,其晶粒細(xì)小,較均勻、致密,可以保證零件的工作可靠,由于零件為中批生產(chǎn),為了提高生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量,故采用模鍛成型。
(二).基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)的選擇。由于該零件為普通的軸類(lèi)零件,故選外圓為粗基準(zhǔn)。
精基準(zhǔn)的選擇,選軸前端的圓錐孔和后端孔倒角作為精基準(zhǔn)。
(三).工藝路線的制訂
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn),應(yīng)使零件的幾何形狀精度、 尺寸精度、位置精度等技術(shù)要求得到保證。 在生產(chǎn)綱領(lǐng)成批生產(chǎn)的條件下, 可以考慮采用通用機(jī)床和專(zhuān)用夾具盡量使工序集中而提高生產(chǎn)率,除此還應(yīng)考慮,經(jīng)濟(jì)效果使成本最低。
1. 工藝路線方案一:
工序一: 下料
工序二: 鍛造
工序三: 熱處理 (正火)
工序四: 車(chē)端面,鉆中心孔
工序五: 半精車(chē)Φ45、Φ30、Φ34外圓及其倒角
工序六: 銑前端42的平臺(tái)達(dá)到圖紙要求
工序七: 鉆2-Φ6孔
工序八: 精車(chē)Φ34外圓
工序九: 粗磨外圓Φ34
工序十: 車(chē)螺紋M30
工序十一: 精磨外圓Φ34至圖紙要求
工序十二: 鉗工
工序十三:檢驗(yàn)
2. 工藝方案路線二
工序一: 下料
工序二: 鍛造
工序三:熱處理 (正火)
工序四:車(chē)平面,車(chē)兩端中心孔
工序五:粗車(chē)兩端外圓
工序六:熱處理(調(diào)質(zhì))
工序七:車(chē)兩端工藝凸臺(tái)及半其外圓
工序八:半精車(chē)各外圓
工序九:車(chē)螺紋M30
工序十:精磨φ34外圓
工序十一:銑Φ45端尺寸42的平臺(tái)達(dá)到圖紙要求
工序十二:鉆2-Φ6孔
工序十三:銑去兩端工藝凸臺(tái)
工序十四:鉗工,去除銳邊毛剌
工序十五:檢驗(yàn)
經(jīng)分析比較,方案一比方案二多增加了一道工序熱處理,并且增加了工藝零件兩端的凸臺(tái),方案二更容易保證零件圖的尺寸要求,故采用方案二。
(四).機(jī)械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的確定
該零件的材料為40Cr,硬度為HB220--250, 生產(chǎn)類(lèi)型為中批生產(chǎn),
采用在鍛錘上合模模鍛生成毛坯。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝,用查表法分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。
為簡(jiǎn)化模鍛毛坯的外形,取直徑為Φ30的各段的毛坯尺寸與Φ34相同。
1.毛坯直徑的確定,查《機(jī)械制造工藝手冊(cè)》以下簡(jiǎn)稱《工藝手冊(cè)》表1-27
名義直徑(mm) 表面加工方法 直徑余量(mm)
Φ45
粗車(chē) 2.6
半精車(chē) 0.5
精車(chē) 0.3
Φ34
粗車(chē) 2.2
半精車(chē) 0.45
精車(chē) 0.3
粗磨 0.1
精磨 0.06
毛坯直徑的確定:
工件直徑Φ45,公差為0.015,機(jī)械加工總余量為:
2×(2.6+0.5+0.3) =2×3.4
∴毛坯尺寸為Φ51.8mm。
工件直徑Φ34,公差0.013,機(jī)械加工總余量:
2×(2.2+0.45+0.3+0.1+0.06) =2×3.11
∴毛坯尺寸為Φ40.22mm
∴取毛坯直徑為Φ52mm,Φ41mm。
2.毛坯長(zhǎng)度L的確定:查《工藝手冊(cè)》表(1-52)可知
Φ45的長(zhǎng)度方向的加工余量為2.0mm
∴L1=17mm
Φ34及以后的外圓長(zhǎng)度方向的加工余量為3.25mm
∴L2=178.25
∴總長(zhǎng)L=17+178.25=195.25mm,根據(jù)工藝需要兩端增加7mm的加工藝凸臺(tái),因此毛坯總長(zhǎng)度為210m
模鍛斜度為7°。查(《工藝手冊(cè)》表1-51)
3.毛坯過(guò)渡圓角的確定查(《工藝手冊(cè)》表1-51)
取L1段過(guò)渡到L2段的毛坯圓角半徑R=5mm
∴毛坯的內(nèi)圓角半徑取R=5mm,外圓角半徑取2mm。
(五).確定切削用量及基本工時(shí)
車(chē)端面,鉆中心孔,粗車(chē)各外圓工序(如未特別注明,本工序相關(guān)數(shù)據(jù)的出示《切削用量手冊(cè)》的車(chē)削用量選擇)
1. 車(chē)端面
(1).加工條件
工作材料:40Cr鋼正火,σb=0.735GPa,模鍛。
加工要求:車(chē)兩端面,打中心孔,粗車(chē)各外圓表面
機(jī)床:C620-1臥式車(chē)床
刀具:刀片材料YT15 , 刀桿尺寸16×25mm Kr=90°, r0=10°,
α。=12°, λs=0°,rε=1.0mm.
(2).計(jì)算切削用量
a.粗車(chē)Φ45端面,用計(jì)算法
切削深度:加工總余量=2.0mm,留余量0.5mm,單邊余量0.75mm,一次走刀,ap=0.75mm
進(jìn)給量:根據(jù)表4選f=0.6-0.9mm/r。
按C620-1機(jī)床說(shuō)明書(shū)選f=0.52mm/r表26
計(jì)算切削速度:見(jiàn)表21
根據(jù)表10,車(chē)刀耐用度t=60min
V=(1-m×Tm×apxv×fyv)×Kv
式中Cv=242,xv=0.15,yv=0.35,m=0.20
Kv=KMv ×Ktv×Kkrv×Ksv×KTv×KKv
其中Ktv=1.0(表21-6),Kkrv=0.81(表21-7),KSV=0.8(表21-5),
KTv=1.0(表11),KKv=1.24(表21-9),KMv=0.637/σb
=0.637/0.735=0.87(表21-1)
∴v=(242/601-0.2×36000.2×0.750.15×0.520.35)×0.87×1.0×0.81
×0.8×1.0×1.24=1.623m/s
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:
ns=1000v/πdw =1000×1.623/(3.14×45)=5.38r/s(323r/min)
按C620-1機(jī)床說(shuō)明書(shū)(表26),與323r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為305r/min
及370r/min,現(xiàn)選nw=370r/min,所以實(shí)際切削速度
V=nW×dw×π/1000 =370×96×3.14/1000=111.53r/min(1.86r/s)
切削工時(shí)《工藝手冊(cè)》表7-1:
T左=L+l1+l2/n×f 式中L=96/2=48,l1=4,l2=0
∴T左=48+4+0/0.52×370=0.27min(16.2s)
T右=L+l1+l2/n×f, 式中L=96-72/2=12,l1=4,l2=0
∴T右=12+4+0/0.52×370=0.083min(5s)
b.車(chē)Φ30端面:
切削深度: 加工總余量=3.25mm,留余量0.5mm,單邊余量2.75mm,一次走刀,ap=2.75mm
主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量:
為了提高生產(chǎn)率,在不影響加工質(zhì)量的情況下,取與車(chē)Φ45端面時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量。即n=370r/min,f=0.52mm/r。所以實(shí)際切削速度:
V=πdwns/1000=3.14×72×370/1000=83.65m/min(1.394m/s)
切削工時(shí)《工藝手冊(cè)》表7-1:
T=L+l1+l2/n×f,式中L=72/2=36,l1=4,l2=0
T=36+4+0/0.52×370=0.21min(12.6s)
2.車(chē)外圓
粗車(chē)Φ45外圓。要求校驗(yàn)機(jī)床功率及進(jìn)給強(qiáng)度
切削深度:?jiǎn)芜呌嗔縕=2.76mm,一次走刀。ap=2.76mm,
進(jìn)給量:查表4,f=0.6-0.9mm/r。按機(jī)床說(shuō)明書(shū)取f=0.6mm/r。
計(jì)算切削速度:按表21
V=(1-m×Tm×apxv×fyv)×Kv,式中Cv=242,xv=0.15,yv=0.35,m=0.20,Kv=KMv ×Ktv×Kkrv×Ksv×KTv×KKv
其中Ktv=1.0(表21-6),Kkrv=0.81(表21-7),KSV=0.8(表21-5),
KTv=1.0(表11),KKv=1.0(表21-9),KMv=0.637/σb
=0.637/0.735=0.87(表21-1)
V=(242/601-0.2×36000.2×2.760.15×0.60.35)×0.87×1.0×0.81
×0.8×1.0×1.0=1.03m/s(61.8m/min)
確定主軸轉(zhuǎn)速:
ns=1000v/πdw =1000×61.8/3.14×30=205.02r/min
按機(jī)床選取n=230r/min,所以實(shí)際切削速度
V=nW×dw×π/1000 =3.14×45×230/1000=32.5m/min (1.94m/s)
校驗(yàn)機(jī)床功率:
由表22中查得:Pm=FzV×10-3KW,式中Fz可由表13查出,當(dāng)
σb=0.569-0.951GPa,ap<2.0mm,f≤0.6mm/r,
V<1.66m/s時(shí),F(xiàn)z=2350N,切削力Fz的修正系數(shù)為KKrFz=0.89,
Kr0Fz=1.0(表22-3)
故Fzc=2350×0.89=2091.5N
∴Pmc= FzV×10-3=2091.5×1.16×10-3=2.43kw,按機(jī)床說(shuō)明書(shū),當(dāng)n=230r/min時(shí),機(jī)床主軸允許功率PE=5.9kw,因Pmc<PE
故所選切削用量可在C620-1車(chē)床上進(jìn)行。
校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度:根據(jù)C620-1機(jī)床說(shuō)明書(shū),其進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許走刀力Fmax3530N,由表16,當(dāng)σb=0.669-0.794GPa,ap<2.8mm,
f<0.75mm/r,V<1.66m/s,Kr=90°時(shí),走刀力Fxc=760N。
切削時(shí)Fx的修正系數(shù)為Kr0Fx=1.0,KλsFx=1.0,KKrFx=1.17(表22-3)
故實(shí)際走刀力為Fxc=760×1.0×1.0×1.17=889.2N,則所選
f=0.6mm/r的進(jìn)給量可用。
切削工時(shí)《工藝手冊(cè)》表7-1:
T=L+l1+l2/n×f,式中L=35.5,l1=4,l2=3
∴T=35.5+4+3/230×0.6=0.31min(18.6s)
考慮到該零件臺(tái)階面較多,如若各臺(tái)階面都采用不同的轉(zhuǎn)速和不同的進(jìn)給量,則效率不高,故在不影響加工質(zhì)量的情況下, 粗車(chē)該軸時(shí),采用主軸轉(zhuǎn)速230r/min,粗車(chē)進(jìn)給量f=0.6mm/r。
粗車(chē)Φ34外圓
切削深度:?jiǎn)芜呌嗔?.59mm,一次走刀,ap=2.59mm
進(jìn)給量f=0.6mm/r
主軸轉(zhuǎn)速n=230r/min,所以實(shí)際切削速度
V=nW×dw×π/1000=3.14×72×230/1000=52m/min(0.87m/s)
切削工時(shí):
T=L+l1+l2/n×f,式中L=400.5,l1=4,l2=0
∴T=400.5+4/230×0.6=2.93min
粗車(chē)Φ30外圓
切削深度:?jiǎn)芜呌嗔?mm,一次走刀,ap=2mm
進(jìn)給量f=0.6mm/r
主軸轉(zhuǎn)速n=230r/min,所以實(shí)際切削速度
V=nW×dw×π/1000=3.14×66.82×230/1000
=48.26m/min(0.804m/s)
切削工時(shí):
T=L+l1+l2/n×f,式中L=45,l1=4,l2=0
∴T=45+4/230×0.6=0.36min
半精車(chē)Φ34外圓
切削深度ap=0.45mm
進(jìn)給量:因表面粗糙度Ra=0.8,rε=1.0mm。為了保證質(zhì)量,查表6,f=0.2~0.3mm,按機(jī)床說(shuō)明書(shū)取f=0.25mm/r。
計(jì)算切削速度:根據(jù)表21
Vc=(Cv/601-mTmapXvfyv)×Kv, 式中Cv=291,Xv=0.15,yv=0.2,m=0.2。
Kv=KMv ×Ktv×Kkrv×Ksv×KTv×KKv 。其中KMv=0.637/0.735=0.87,
Ktv=1.0,Kkrv=1.0,Ksv=0.8,KTv=1.0,KKv=1.0
∴Vc=(291/601-0.2×36000.2×0.450.15×0.250.35)×0.87×1.0
×1.0×0.8×1.0×1.0=2.21m/s(132.6m/min)
確定主軸轉(zhuǎn)速:
ns=1000v/πdw =1000×132.6/3.14×66.82=632r/min
按機(jī)床選取n=610r/min,所以實(shí)際切削速度
V=nW×dw×π/1000
=3.14×66.82×610/1000
=127.99m/min (2.13m/s)
切削工時(shí):
T=L+l1+l2/n×f,式中L=60,l1=4,l2=0
∴T=64+4+0/610×0.25=0.446min(26.76s)
半精車(chē)Φ45
切削深度ap=0.45mm
進(jìn)給量與主軸轉(zhuǎn)速:與Φ88.88相同,即f=0.55mm/r,n=370r/min
所以實(shí)際切削速度
V=nW×dw×π/1000
=3.14×46.5×370/1000
=54m/min (0.9m/s)
切削工時(shí):
T=L+l1+l2/n×f,式中L=35,l1=4,l2=0
∴T=35+4+0/370×0.55=0.192min(11.5s)
半精車(chē)Φ30
切削深度ap=0.45mm
進(jìn)給量與主軸轉(zhuǎn)速:與Φ45相同,即f=0.55mm/r,n=370r/min,
所以實(shí)際切削速度:
V=nW×dw×π/1000
=3.14×43.5×370/1000
=50.54m/min (0.84m/s)
切削工時(shí):
T=L+l1+l2/n×f,式中L=45,l1=4,l2=0
∴T=100+4+0/370×0.55=0.51min(30.6s)
鉆Φ6(如未特別注明,本工序相關(guān)數(shù)據(jù)的出示《切削手冊(cè)》的孔加工削用量選擇)
鉆孔Φ6mm。要求校驗(yàn)機(jī)床的功率和扭矩。
選擇鉆頭:選莫氏錐柄麻花鉆,其直徑d0=20mm,鉆頭幾何形狀(表1及表2):雙錐修磨橫刃、棱帶,β=30°,2φ=118°,2φ1=70°,α0=10°,ψ=50°。
切削用量:
進(jìn)給量:根據(jù)表5,當(dāng)鋼的σb<0.784GPa,d=20m 時(shí),
f=0.35~0.43mm/r,按機(jī)床取f=0.43mm/r.
切削速度:根據(jù)表11,σb=0.735GPa的40Cr鋼加工性屬7類(lèi)。由表10,當(dāng)加工性為第7類(lèi),f≤0.49mm/r,雙橫刃磨的鉆頭,d0=20mm時(shí),Vt=0.30m/s(18m/min),切削速度的修正系數(shù):KTV=1.0(表10),
KCV=1.0(表23),Klv=1.0(表23),Ktv=1.0(表21-6)。故V=0.30
主軸轉(zhuǎn)速:n=1000V/πdw =1000×18/3.14×20=286.6r/min
按機(jī)床說(shuō)明書(shū)去取nW=400r/min,所以實(shí)際切削速度為:
V=nW×dw×π/1000
=3.14×6×400/1000
=7.536m/min (0.45m/s)
校驗(yàn)機(jī)床功率及扭矩:
根據(jù)表17,當(dāng)f<0.51mm/r,d0<21mm時(shí),Mt=76.81N·m。扭矩的修正系數(shù)KMM=1.11,KWM=1.0,故Mc=76.81×1.1=85.26N·m。根據(jù)鉆床說(shuō)明書(shū),當(dāng)n=400r/min時(shí),Mm=115.8N·m。據(jù)表19,當(dāng)
σb=0.667~0.804GPa,d0=20mm,f<0.38mm/r,V<0.29m/s時(shí),Pm=1.7Kw。根據(jù)鉆床說(shuō)明書(shū),PE=4.5×0.81=3.645Kw。由于Mc<Mm,Pm<PE,故選擇的切削用量可用。
粗精銑Φ45mm端削邊(如未特別注明,本工序相關(guān)數(shù)據(jù)的出示《切削手冊(cè)》的銑削用量選擇)
1.粗銑:
選擇銑刀:采用錯(cuò)齒三面刃盤(pán)銑刀,齒數(shù)為18。耐用度T=7200s(表8)
機(jī)床:X62W銑床
切削用量:
進(jìn)給量af:根據(jù)X62W銑床說(shuō)明書(shū)(表24),其功率為7Kw。屬中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表3,af=0.08~0.15mm/z,現(xiàn)取af=0.15mm/z。
切削速度和每秒進(jìn)給量vf:根據(jù)表9,當(dāng)d=100mm,z=18,ap=12~40mm,ae1=4mm,
af<0.18mm/z時(shí),vt=0.35m/s,nt=1.13r/s,vft=1.40mm/r
各修正系數(shù)為KMv=KMn=KMvf=0.69,KSv=KSn=KSvf=0.8,KZv=KZn=0.9,KZvf=2.7
所以v=vt·Kv=0.35×0.69×0.8×0.9=0.17m/s
n=nt·Kn=1.13×0.69×0.8×0.9=0.56r/s
vf=vft·Kvf=1.40×0.69×0.8×2.7=2.087mm/r
根據(jù)機(jī)床取nc=0.625r/s,vfc=2.5mm/s,因此實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量為:
vc=πdnc=/1000=3.14×100×0.625/1000=0.196m/s
vfc=vfc/ncz=2.5/0.625×18=0.22mm/z
切削工時(shí):
T=L/vf,式中L=l+y+Δ,l=45,根據(jù)表19,y+Δ=23mm
∴T=45+23/0.5=0.746min(91s)
切槽3×2
1.選用刀具:W18Cr4V,幾何形狀:h1=20,h=25,H1=18,B=3r0=7°,α0=5°。車(chē)刀耐用度T=3600s(表10)
2.切削用量:
切削深度:ap=1.5mm
進(jìn)給量:查《工藝手冊(cè)》表3-16,f=0.1~0.14mm/r
主軸轉(zhuǎn)速:為了縮短輔助時(shí)間,取主軸轉(zhuǎn)速n=460r/min,所以實(shí)際切削速度
v=ndπ/1000 =3.14×45×460/1000=65m/min (1.1m/s)
切削工時(shí):《工藝手冊(cè)》表7-1
T=L/n×f,式中L=d-d1/2+l1,l1=4,L=45-42/2+4=5.5
∴T=5.5/460×0.12=0.10min(6s)
倒角:采用45°車(chē)刀,為了縮短輔助時(shí)間,取倒角時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速n=460r/min,手動(dòng)進(jìn)給。
車(chē)螺紋:
切削速度:當(dāng)公稱直徑D=30mm,螺距P=2,查《工藝手冊(cè)》表3-57及《切削手冊(cè)》表21,粗車(chē)螺紋的速度v=0.6m/s,并規(guī)定粗車(chē)螺紋時(shí)ap=0.17,走刀次數(shù)i=4;精車(chē)螺紋的速度v=1.066m/s,精車(chē)時(shí)ap=0.08,走刀次數(shù)i=2。
確定主軸轉(zhuǎn)速:
粗車(chē)螺紋時(shí):
n1=1000v/πd=1000×0.6/3.14×30=4.25r/s(255r/min)
按機(jī)床取n=230r/min,實(shí)際切削速度:
v=πd·n/1000=3.14×30×230/1000=32.50m/min
精車(chē)螺紋時(shí):
n2=1000v/πd=1000×1.066/3.14×30=7.54r/s(452.4r/min)
按機(jī)床取n=460r/min,實(shí)際切削速度:
v=πd·n/1000=3.14×30×460/1000=65m/min(1.08m/s)
切削工時(shí):取切入長(zhǎng)度l1=3mm,
粗車(chē)螺紋的工時(shí):
t1=(l+l1/n·f)·i=(40+3/230×1.5)×4=0.41min(24.6s)
精車(chē)螺紋的工時(shí):
t2=(l+l1/n·f)·i=(32+3/450×1.5)×2=0.10min(6s)
粗精磨外圓Φ34(本工序未特別注明,數(shù)據(jù)均出自《工藝手冊(cè)》):
1.粗磨外圓Φ34:
選擇砂輪:見(jiàn)表3-91~97,表4-10,其結(jié)果為GB50ZR1A6P600×63×305。
切削用量:表4-11
n砂=1110r/min,v砂=3.14×600×1110/1000=2091.24m/min(34.854m/s)
軸向進(jìn)給量fa=0.7B=0.7×63=44.1mm(雙行程)(P175)
工件速度vw=0.45m/s(表3-101)
徑向進(jìn)給量fr=0.025mm/雙行程
切削工時(shí):
t=2l·Zb·k/n·fB·f雙 , 式中l(wèi)=64,Zb=0.1,k=1.1
∴t=2×64×0.1×1.1/1110×44.1×0.025=0.012min(0.72s)
精磨Φ34:
選擇砂輪:參照有關(guān)資料及《工藝手冊(cè)》表3-91~97。其結(jié)果為GB70R2A3P20×32×6
切削用量:
n砂=11000r/min,v砂=3.14×20×11000/1000=690.8m/min(11.5m/s)
軸向進(jìn)給量fa=(0.25~0.7)B=(0.25~0.7)×32=8~22.4mm,取fa=20mm
工件速度vw=50m/min(表3-107)
徑向進(jìn)給量fr=0.006mm/雙行程
切削工時(shí):
t=2l·Zb·k/n·fB·f雙 , 式中l(wèi)=20,Zb=0.06,k=1.1
∴t=2×20×0.06×1.1/11000×20×0.006=0.002min(0.12s)
銑直徑45mm端尺寸為42mm的平面:
加工條件:
工件材料: HT200,鑄造。
機(jī)床:X62w銑床。
查參考文獻(xiàn)[7]表30—34
刀具:硬質(zhì)合金三面刃圓盤(pán)銑刀(面銑刀),材料:, ,齒數(shù),此為粗齒銑刀。
因其余量:Z=3mm
所以銑削深度:
每齒進(jìn)給量:根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-75,取銑削速度:參照參考文獻(xiàn)[7]表30—34,取。
由式2.1得機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1-74
實(shí)際銑削速度:
進(jìn)給量:
工作臺(tái)每分進(jìn)給量:
:根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表2.4-81,
被切削層長(zhǎng)度:由毛坯尺寸可知,
刀具切入長(zhǎng)度:
式(2.2)
刀具切出長(zhǎng)度:取
走刀次數(shù)為1
根據(jù)參考文獻(xiàn)[9]切削工時(shí):=249/(37.5×3)=2.21min
根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時(shí)間
銑平臺(tái)的總工時(shí): t=2.62min
銑φ45外圓削邊的夾具
(一) 問(wèn)題的提出
本夾具要用于銑槽φ45外圓削邊,精度等級(jí)為IT12級(jí),面粗糙度為6.3。本道工序只銑一次即達(dá)到各要求,因此,在本道工序加工時(shí),我們應(yīng)首先考慮保證平面的各加工精度,如何提高生產(chǎn)效率,降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
(二) 夾具設(shè)計(jì)
對(duì)夾具主要有兩大要求:一是夾具應(yīng)具有足夠的精度和剛度;二是夾具應(yīng)有可靠的定位基準(zhǔn)。選用夾具時(shí),通常考慮以下幾點(diǎn):
盡量選用可調(diào)整夾具、組合夾具及其它通用夾具,避免采用專(zhuān)用夾具,以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。
1 在成批生產(chǎn)時(shí)才考慮采用專(zhuān)用夾具,最好結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、制造容易。
2 裝卸零件要迅速方便,以減少機(jī)床的停機(jī)時(shí)間。
3 夾具在機(jī)床上安裝要準(zhǔn)確可靠,以保證工件在正確的位置上加工。
根據(jù)基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則,我采用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)來(lái)作為我們的定位基準(zhǔn),即采零件的φ34外圓作為定位基準(zhǔn).夾緊方式的確定,我考慮了各種各樣的方案,都覺(jué)得不理想.最后我選用了在V形塊與壓板的螺旋夾緊方法。.
定位基準(zhǔn)的選擇:擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇必須合理,否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量?;鶞?zhǔn)選擇不當(dāng)往往會(huì)增加工序或使工藝路線不合理,或是使夾具設(shè)計(jì)更加困難甚至達(dá)不到零件的加工精度(特別是位置精度)要求。因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求,從保證零件的加工精度要求出發(fā),合理選擇定位基準(zhǔn)。此零件圖沒(méi)有較高的技術(shù)要求,也沒(méi)有較高的平行度和對(duì)稱度要求,所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)效率,降低勞動(dòng)強(qiáng)度。Φ34的外圓和其兩端面都已加工好,為了使定位誤差減小,選擇已加工好的φ34外圓和其端面作為定位精基準(zhǔn),來(lái)設(shè)計(jì)本道工序的夾具.
1. 切削力和夾緊力計(jì)算
(1)刀具: 高速鋼銑刀 φ160mm z=24
機(jī)床: x61W型萬(wàn)能銑床
由[3] 所列公式 得
查表 9.4—8 得其中: 修正系數(shù)
z=24
代入上式,可得 F=889.4N
因在計(jì)算切削力時(shí),須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。
安全系數(shù) K=
其中:為基本安全系數(shù)1.5
為加工性質(zhì)系數(shù)1.1
為刀具鈍化系數(shù)1.1
為斷續(xù)切削系數(shù)1.1
所以
(2)夾緊力的計(jì)算
選用夾緊螺栓夾緊機(jī) 由
其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù),取
F=+G G為工件自重
夾緊螺栓: 公稱直徑d=20mm,材料45鋼 性能級(jí)數(shù)為6.8級(jí)
螺栓疲勞極限:
極限應(yīng)力幅:
許用應(yīng)力幅:
螺栓的強(qiáng)度校核:螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為
[s]=3.5~4 取[s]=4
得
滿足要求
經(jīng)校核: 滿足強(qiáng)度要求,夾具安全可靠,
使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工夾緊,調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置,即可指定可靠的夾緊力
夾具使用說(shuō)明:
先用螺母上旋,把壓板移開(kāi),然后放上零件,再固定把零件靠在一端的擋板側(cè)面,最后把活動(dòng)螺母旋進(jìn)去通過(guò)壓板把零件壓在V形塊上面,把整個(gè)夾具放到機(jī)床工作臺(tái)上,用夾具體上的U形槽對(duì)準(zhǔn)機(jī)床的T形槽.用螺栓和壓板把夾具體固定在機(jī)床上. 當(dāng)加工零件時(shí),把零件放到夾具體上,把零件固定在夾具上,.再通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺母。夾緊零件.夾緊力的大小通過(guò)手工來(lái)調(diào)節(jié)。當(dāng)零件在機(jī)床上加工完成后,再通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺母使其與V形塊分開(kāi),再用手去輕輕移動(dòng)壓板,使零件能從夾具體上拿下來(lái),在用同樣的方法加工下一個(gè)零件.
銑工藝凸臺(tái)夾具:
工件的裝夾指的是工件的定位和夾緊。
工件的夾具中定位的任務(wù)是:使同一工序中的一批工件都能在夾具中占據(jù)正確的位置。
工件位置的正確與否,用加工要求衡量。能滿足加工要求的為正確,不能滿足加工要求的為不正確。
一批工件逐個(gè)在夾具上定位時(shí),各個(gè)工件在夾具中占據(jù)的位置不可能完全一致,也不必要求它們完全一致,但各個(gè)工件的位置變動(dòng)時(shí)必須控制在加工要求所允許的范圍之內(nèi)。
將工件定位后的位置固定下來(lái),稱為夾緊。工件夾緊的任務(wù)是:使工件在切削力、離心力、慣性力和重力的作用下不離開(kāi)已經(jīng)占據(jù)的正確位置,以保證機(jī)械加工的正常進(jìn)行。
夾緊機(jī)構(gòu):
根據(jù)該產(chǎn)品是批量生產(chǎn),因此夾具的夾緊機(jī)構(gòu)不用太過(guò)復(fù)雜,自動(dòng)化程度也不能太高,采用螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu),采用M10螺栓作為夾具夾緊手柄。
夾緊力的計(jì)算:
根據(jù)理論力學(xué)的力平衡理論,夾緊摩擦力矩應(yīng)與銑削力矩平衡,即M摩=M切。銑削力矩M切的計(jì)算和夾緊力的計(jì)算 (1)切削力的計(jì)算(C a吃刀量 f進(jìn)給量 v切削速度 k修正系數(shù))
Fz=9.81Cafvk=9.81×180×0.2×4 ×10 ×(300/190)×0.55×1.8=1561.18N
Fy=9.81Cafvk=9.81×94×0.2 ×4 ×10 ×(300/190)×1.3×1.63=1795.36N
Fx=9.81Cafvk=9.81×54×0.2 ×4 ×10 ×(300/190)×1.1×0.7=1092.82N
故總的切削力F=【〔Fz_+ Fy + Fx 〕】開(kāi)平方根=2618.27N
(2)夾緊力的計(jì)算
Fwk=KM/LF(Fwk實(shí)際夾緊力,M切削力矩,L壓板長(zhǎng)度,F進(jìn)給量)
=0.1 × 2618.27×20 /50×0.2=523.65N
在確定夾緊力的大小時(shí),為簡(jiǎn)化計(jì)算,通常將夾具和工件看成一個(gè)剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件所受切削力。夾緊力(大型工件還應(yīng)考慮重力,慣性力等)的作用情況,找出加工過(guò)程中對(duì)夾緊最不利的狀態(tài),按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力,最后再乘以安全系數(shù)。此夾具圖形如附圖.
操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明
在設(shè)計(jì)夾具時(shí),為降低成本,可選用手動(dòng)螺釘夾緊,本道工序的銑床夾具就是選擇了手動(dòng)螺旋—板夾緊機(jī)構(gòu)。由于本工序是粗加工,切削力比較大,為夾緊工件,勢(shì)必要求工人在夾緊工件時(shí)更加吃力,增加了勞動(dòng)強(qiáng)度,因此應(yīng)設(shè)法降低切削力??梢圆扇〉拇胧┦翘岣呙鞯闹圃炀龋棺畲笄邢魃疃冉档?,以降低切削力。
夾具上裝有對(duì)刀塊,可使夾具在一批零件的加工之前很好地對(duì)刀(與塞尺配合使用)
結(jié)構(gòu)分析
按設(shè)計(jì)步驟,先在各視圖部位用雙點(diǎn)劃線畫(huà)出工件的外形,然后圍繞工件的布置定位,加緊和導(dǎo)向元件再進(jìn)一步考慮零件的裝卸,各部件結(jié)構(gòu)單元的劃分,加工時(shí)操作的方便和結(jié)構(gòu)工藝性的問(wèn)題使整個(gè)夾具設(shè)計(jì)形成一個(gè)整體。
1、夾具采用分鑄式鑄件組合的結(jié)構(gòu)。鑄造簡(jiǎn)單,剛性較好。為保證鑄件壁厚均勻,內(nèi)腔掏空;為減少加工面,各部件的結(jié)合面處設(shè)置鑄件凸臺(tái)。
2、定位板和定位釘安裝在夾具體的底面與側(cè)面并通過(guò)夾具體的孔與底面的平行度,保證工件底面與夾具底面的平行度。
小結(jié):
本次設(shè)計(jì)總體來(lái)說(shuō)較為成功。在分析目前機(jī)械產(chǎn)品加工的特點(diǎn)、技術(shù)特點(diǎn)以及使用情況后,我們確定了設(shè)計(jì)這個(gè)課題。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,我們特別注意吸收各種新的技術(shù),新的設(shè)計(jì)方法,并將之盡量融入到我們的設(shè)計(jì)中,使機(jī)加工能夠達(dá)到一個(gè)較高的水平。同時(shí)我們自始至終貫徹使我的設(shè)計(jì)具有實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性的要求,總體方案的設(shè)計(jì)及部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)均以降低成本為目的,盡量采用新工藝、新技術(shù),并結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況,具有一定的可行性;機(jī)械設(shè)計(jì)保證了其功能良好、使用可靠、維護(hù)方便;零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選擇合理的毛坯型式和材料,保證具有良好的加工工藝性;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中盡可能的采用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件。
在設(shè)計(jì)中,我學(xué)到了很多很多,從開(kāi)始的無(wú)從下手到后來(lái)的掌握,我明白了一個(gè)道理:做任何事情都不要畏懼,要敢于面對(duì)任何挑戰(zhàn)。通過(guò)這次設(shè)計(jì),我將四年中學(xué)到的知識(shí)得到了一次綜合應(yīng)用,使學(xué)到的知識(shí)結(jié)構(gòu)得到科學(xué)組合,同時(shí)也從理論到實(shí)踐之間得到一次質(zhì)的飛躍。只有這樣不斷的學(xué)習(xí)、實(shí)踐,我才能夠不斷的提高自己的專(zhuān)業(yè)水平,使得自己在平時(shí)的工作中能夠得心應(yīng)手的解決所遇到的問(wèn)題,即使偶爾遇到一些以前沒(méi)接觸出甚至根本就沒(méi)想到過(guò)的問(wèn)題,我想只要我能夠一直堅(jiān)持學(xué)下去,也會(huì)通過(guò)自己已有的工作經(jīng)驗(yàn)和理論知識(shí)在摸索中解決它的。
參 考 資 料
1.《機(jī)械制圖》 教材
2.《機(jī)械設(shè)計(jì)》 教材
3.《金屬切削原理》 教材
4.<<機(jī)械工程材料>> 教材
5.<<金屬工藝學(xué)>> 教材
6.<<機(jī)械制造工藝學(xué)>> 教材
7.<<機(jī)床夾具設(shè)計(jì)>> 教材
8.<<機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)>> 機(jī)械工業(yè)出版社
9.<<機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)>> 哈工大出版社
10.<<切削用量手冊(cè) >> 機(jī)械工業(yè)出版社
11.<<機(jī)械制造工藝及專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)>> 冶金工業(yè)出版社
12.<<典型零件機(jī)械加工工藝>> 機(jī)械工業(yè)出版社
致 謝
一個(gè)學(xué)期的課程設(shè)計(jì)業(yè)課程已經(jīng)結(jié)束。在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中,雖然充滿了困難與曲折,但我感到受益匪淺。本設(shè)計(jì)是對(duì)我所學(xué)知識(shí)的一次大檢驗(yàn)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我熟悉了解了機(jī)械產(chǎn)品加工的設(shè)計(jì)制造和應(yīng)用,掌握了一些生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)、選型和計(jì)算。從收集資料到分析解決問(wèn)題,提出觀點(diǎn),每一步都認(rèn)真對(duì)待同時(shí)使我能夠?qū)⒗碚撆c實(shí)踐更加融會(huì)貫通,加深了我對(duì)理論知識(shí)的理解,強(qiáng)化了實(shí)際生產(chǎn)中的感性認(rèn)識(shí)。
通過(guò)這次課程設(shè)計(jì),我基本上掌握了了解了零件的生產(chǎn)流程,對(duì)機(jī)加工的工作原理以及其工作特性有和全面了解,使我們知道怎樣將生產(chǎn)的問(wèn)題,在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行解決,以及讓我了解到在設(shè)計(jì)時(shí)要注意許多問(wèn)題等,另外還更加熟悉運(yùn)用查閱各種相關(guān)手冊(cè),選擇使用工藝裝備等。
回顧整個(gè)課程設(shè)計(jì)過(guò)程,使我在基本理論的綜合運(yùn)用以及正確解決實(shí)際問(wèn)題等方面實(shí)現(xiàn)了一次質(zhì)的飛躍,提高了我獨(dú)立思考問(wèn)題、解決問(wèn)題以及創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力,為我以后從事實(shí)際工程技術(shù)工作打下了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中,劉平成老師對(duì)我進(jìn)行了認(rèn)真的指導(dǎo)。劉平成老師經(jīng)常為我解答一系列的疑難問(wèn)題,以及指導(dǎo)我們?cè)O(shè)計(jì)的思想,引導(dǎo)我的設(shè)計(jì)思路。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,一直熱心的輔導(dǎo)。還有其他老師在我們課程設(shè)計(jì)期間也很關(guān)心我們,感謝多位老師的熱情關(guān)心,也感謝我的同學(xué)在我困難的時(shí)候幫助我,使我順利完成了設(shè)計(jì)。
當(dāng)然由于個(gè)人能力有限,在設(shè)計(jì)中難免有許多不足之處,懇請(qǐng)各位老師給予批評(píng)指正。
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