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實訓(xùn)報告
實訓(xùn)課程名稱:機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計
《機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計》實訓(xùn)任務(wù)書
設(shè)計題目:XX(零件)機(jī)械加工工藝規(guī)程編制及XX(工序)夾具設(shè)計
生產(chǎn)綱領(lǐng):3000-10000件
生產(chǎn)類型:大批量生產(chǎn)
設(shè)計內(nèi)容:
1、制訂工藝規(guī)程
1) 零件工藝分析 繪制零件圖,熟悉零件的技術(shù)要求,找出各表面的成形方法。
2) 確定毛坯 選擇毛坯的制造方法,確定毛坯余量,繪制毛坯圖。
3) 擬定工藝路線 確定加工方法,選擇加工基準(zhǔn),安排加工順序,劃分加工階段,選取加工設(shè)備及工藝裝備,填寫機(jī)械加工工藝過程卡。
4) 進(jìn)行工藝計算,填寫工藝文件 計算加工余量、工序尺寸,選擇、計算切削用量,繪制工序簡圖,填寫機(jī)械加工工序卡。
2、設(shè)計專用夾具
1) 夾具方案確定 根據(jù)工序內(nèi)容,確定定位方案、選擇合適的定位元件,確定夾緊方式,布置對刀元件、導(dǎo)引件,設(shè)計夾具體等。
2) 夾具計算 分析定位誤差,計算夾緊力。
3) 夾具總體設(shè)計 繪制夾具裝配圖。
4) 夾具零部件設(shè)計 繪制主要零件圖2張。
3、編寫設(shè)計說明書
內(nèi)容包括:封面、任務(wù)書、目錄、正文(工藝規(guī)程及夾具設(shè)計的基本理論、方案確定過程、相關(guān)計算過程、設(shè)計結(jié)果等)、參考文獻(xiàn)。
應(yīng)提交的設(shè)計文件:
1) 產(chǎn)品零件圖 1張
2) 產(chǎn)品毛坯圖 1張
3) 機(jī)械加工工藝過程卡 1張
4) 機(jī)械加工工序卡 1套
5) 夾具裝配圖 1張
6) 夾具體及其他夾具主要零件圖 2-3張
7) 設(shè)計說明書 1份
托架零件工藝規(guī)程及鉆夾具設(shè)計說明書
設(shè)計題目
設(shè)計"托架"零件,機(jī)械加工工藝規(guī)程及重要工序的夾具。批量生產(chǎn)。
一、零件的分析
(一)托架零件的作用
托架主要起支撐和固定其他零部件的作用
(二)零件的工藝分析
1.2.1零件的分析
由零件圖得知,其材料為HT200。
該跟刀架的加工表面及各項技術(shù)要求如下表所示:
加工表面
尺寸偏差(mm)
公差及精度等級
表面粗糙度(um)
形位公差(mm)
Φ35孔
35H8*68
IT8
3.2
左端面
55*68
IT8
3.2
左端面槽
55*36
IT8
3.2
橢圓孔
寬14長18
IT8
3.2
右端面
58*68
IT8
3.2
右端面槽
38*68
IT8
3.2
橢圓孔
寬14長18
IT8
3.2
M8的螺紋孔
M8
IT8
3.2
1.2.2審查托架的工藝性
該拖架結(jié)構(gòu)簡單,形狀普通,屬一般的拖架類零件。主要加工表面有Φ35的孔,要求其表面粗糙度3.2um,其次就是兩端面表面等粗糙度3.2um能夠保證其加工工藝要求。該零件除主要加工表面外,其余的表面加工精度均較低,不需要高精度機(jī)床加工,通過銑削、鉆床的粗加工就可以達(dá)到加工要求。由此可見,該零件的加工工藝性較好。
二、確定毛坯、畫毛坯—零件合圖
2.1確定跟刀架體的生產(chǎn)類型
已知年生產(chǎn)綱領(lǐng)為批量生產(chǎn),所以初步確定工藝安排為:加工過程劃分階段;工序適當(dāng)集中;加工設(shè)備以通用設(shè)備為主, 采用專用工裝。
2.2選擇毛胚
零件材料為HT200,考慮零件在機(jī)床運(yùn)行過程中所受沖擊不大,零件結(jié)構(gòu)又比較簡單,生產(chǎn)類型為批量生產(chǎn),故選擇木摸機(jī)械砂型鑄件毛坯。選用鑄件尺寸公差等級為CT10。這對提高生產(chǎn)率,保證產(chǎn)品質(zhì)量有幫助。此外為消除殘余應(yīng)力還應(yīng)安排人工時效。
2.3確定毛胚的尺寸公差和機(jī)械加工余量
參考文獻(xiàn)[1]表2.3-5,用查表法確定各表面的總余量如表2-1所示。
表2-1 各加工表面總余量
加工表面
基本尺寸(mm)
加工余 量等級
加工余量數(shù)值(mm)
說 明
Φ35孔
35*68
H
5
左端面
55*68
H
5
單側(cè)面加工
右端面
58*68
G
5
單側(cè)面加工
由參考文獻(xiàn)[1]表2.3-9可得鑄件主要尺寸的公差,如表2-2所示。
表2-2 鑄件尺寸公差
主要面尺寸
零件尺寸
總余量
毛坯尺寸
公差CT
Φ35孔
35
5
30
12
左端面
68
5
73
11
右端面
68
5
73
11
端面到孔中心距
80
5
85
13
2.4繪制毛坯圖
三 制定零件的工藝規(guī)程
3.1選擇表面加工方法
根據(jù)下表及所需加工內(nèi)容,公差及粗糙度要求選擇加工方法:
平面及孔-銑床,精度孔-鉆床/擴(kuò)鉆鉸
3.2基面的選擇:
粗基準(zhǔn)的選擇:以52圓柱下表面為基準(zhǔn)加孔35孔及左端面及表面
精基準(zhǔn)的選擇:以52圓柱下表面精基準(zhǔn)面加工左端面及表面。
3.3 擬定零件加工工藝路線
方案1:
1)鑄造;
2)熱處理;
3)銑床,粗銑52圓柱下表面;
4)擴(kuò),專用夾具擴(kuò)Φ35孔;
5)鉆,專用夾具擴(kuò)Φ35孔;
6)鉸,鉸孔至公差尺寸;
7)銑,粗銑左端面;
8)銑,銑槽和孔;
9)銑,粗銑上表面;
10)銑,銑槽和孔;
11)熱處理;
12)銑,精銑52圓柱下表面;
13)銑,精銑左端面;
14)攻,螺紋M8;
15)清洗;
16)檢驗;
17)入庫;
方案2:
1)鑄造;
2)熱處理;
3)銑床,銑托架下端面,已下端面為基準(zhǔn)面左端面;
4)劃線,外形加工線;
5)銑,銑凹槽面,粗銑和精銑左右底面;
6)銑,以下底面為基準(zhǔn)面加工左右上端面;
7)鉆,專用夾具鉆Φ35孔,鉸至尺寸;
8)劃線,劃孔線;
9)鉆,鉆攻M8螺紋孔;
10)鉗,倒角去毛刺;
11)檢驗;
12)涂油入庫。
方案比較:
方案1工序相對集中,便于管理,且由于采用普通機(jī)床,較少使用專用夾具,易于實現(xiàn),;方案2則采用工序分散原則,各工序工作相對簡單??紤]到該零件生產(chǎn)批量較大,工序分散可簡化調(diào)整工作,易于保證加工質(zhì)量和提高加工效率,故采用方案1較好。
3.4 選擇各工序所用機(jī)床、夾具、刀具、量具和輔具
3.5切削用量和工時定額的選擇和計算:
工序四,五,六:鉆擴(kuò)鉸35孔
1、T=kT機(jī)+ T裝卸
其中k—難度系數(shù) 有工差要求k=1.5 有深度要求k=1.1 擴(kuò)孔及攻絲k=0.8
2、機(jī)動時間:T機(jī)
L
20
40
60
80
100
<φ10
0.6~1.07
1.59
2.11
2.63
3.15
φ10~φ15
0.62~1.16
1.72
2.28
2.84
3.40
φ15~φ25
0.76~1.42
2.11
2.79
3.48
4.17
φ25~φ35
0.97~1.81
2.69
3.57
4.45
5.33
φ35~φ50
1.42~2.65
3.93
5.22
6.51
7.80
φ50~φ60
1.81~3.37
5.01
6.65
8.29
9.93
注:L/D≥8時,須另增排屑時間60%。
3、裝卸零件時間及輔助時間: T裝卸
L
T裝卸
快速夾緊
扳手夾緊
200
0.6
0.8
300
1.0
1.4
500
1.8
2.2
吊車裝卸
8
10
T=kT機(jī)+ T裝卸=1.5*6.51+0.8=10.565
工序九,粗銑上表面
1) 確定銑的切削用量:
所選高速鋼圓柱銑刀,幾何參數(shù)為:D=80,d=32,L=63,細(xì)齒8.
A 確定背吃刀量ap=1mm
B確定進(jìn)給量:每齒進(jìn)給量fz=0.2mm,每轉(zhuǎn)進(jìn)給量F=Z*fz=1.6mm/r
C選擇銑刀耐用度,t=100min;
D確定切削速度:
=53.62m/min
=1000*53.62/3.14*80=213.46r/min
查表選取銑床為X52k,功率7.5KW,轉(zhuǎn)速范圍:30-1500r/min,轉(zhuǎn)速級數(shù)18級
機(jī)床公比:
所取刀具轉(zhuǎn)速滿足機(jī)床轉(zhuǎn)速,因此取n=nmin*φ8=220r/min
從而求出切削速度=3.14*80*220/1000=55.27m/min
校驗機(jī)床功率
=5.5KW<7.5KW
最后確定切削用量:ap=1mm,f=1.6mm/r,n=220r/min,v=55.27m/min.
2) 工時定額
基本時間=445/220=2.02min
輔助時間=0.404min
工作地點(diǎn)及身體服務(wù)所用時間:=0.32min
單件時間:
=2.75min
準(zhǔn)備終結(jié)時間:
=0.101min
單件核算時間:
=2.86min
四 銑夾具設(shè)計
4.1定位機(jī)構(gòu)
在夾具設(shè)計中,定位方案不合理,工件的加工精度就無法保證。工作定位方案的確定是夾具設(shè)計中首先要解決的問題。
根據(jù)工序圖給出的定位元件方案,按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)正確選擇定位元件或定位的組合。在機(jī)床夾具的使用過程中,工件的批量越大,定位元件的磨損越快,選用標(biāo)準(zhǔn)定位元件增加了夾具零件的互換性,方便機(jī)床夾具的維修和維護(hù)。
設(shè)計夾具是原則上應(yīng)選該工藝基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)。無論是工藝基準(zhǔn)還是定為基準(zhǔn),均應(yīng)符合六點(diǎn)定位原理。
由于該零件的加工是鏜φ75孔并以工件底作為定位面,屬平面定位類型,
根據(jù)六點(diǎn)定位原則,用面以及側(cè)面擋銷定位,限制自由度如下圖所示:
同時用圓柱銷限制X,Y軸的平移
夾緊定位方案如下:
根據(jù)工序加工要求分析,工件定位時只需限制五個自由度,沿工件寬度方向的自由度可不必予以限制,則定位夾緊方案為:
方案一:工件以側(cè)平面 4 作為第一位基準(zhǔn),限制三個自由度 (沿X 方向移動,繞 YZ 軸轉(zhuǎn)動), 可保證被加工平面 5 與側(cè)平面 4 的垂直要求,以35 孔作為第二定位基準(zhǔn),用長削邊銷限制工件的兩個自由度 (繞X 軸轉(zhuǎn)動, 沿 Z 軸移動)" 可保證 C 面的高度尺寸20及 C面對35H8孔軸線的平行度要求,根據(jù)主要夾緊力,應(yīng)作用于第一定位基準(zhǔn)面的原則, 主要夾緊力 W1的方向垂直于側(cè)面 B,為防止工件在加工過程中發(fā)生振動,在銑削平面 C時,為了提高其穩(wěn)定性, 在加工面 C的下方需增加一個輔助支承,以提高工件的剛度,輔助支承不限制工件的自由度,如圖 所示:
4.2夾緊機(jī)構(gòu)
1 .夾緊力的方向的確定:
1)夾緊力的方向應(yīng)有利于工件的準(zhǔn)確定位,而不能破壞定位,一般要求主夾緊力應(yīng)垂直于第一定位基準(zhǔn)面。
2)夾緊力的方向應(yīng)與工件剛度高的方向一致,以利于減少工件的變形。
3)夾緊力的方向盡可能與切削力、重力方向一致,有利于減小夾緊力。
2 .夾緊力的作用點(diǎn)的選擇:
1)夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)與支承點(diǎn)“點(diǎn)對點(diǎn)”對應(yīng),或在支承點(diǎn)確定的區(qū)域內(nèi),以避免破壞定位或造成較大的夾緊變形。
2)夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)選擇在工件剛度高的部位。
3)夾緊力的作用點(diǎn)和支承點(diǎn)盡可能靠近切削部位,以提高工件切削部位的剛度和抗振性。
4)夾緊力的反作用力不應(yīng)使夾具產(chǎn)生影響加工精度的變形。
3. 選擇夾緊機(jī)構(gòu):
設(shè)計夾緊機(jī)構(gòu)一般應(yīng)遵循以下主要原則:
1)夾緊必須保證定位準(zhǔn)確可靠,而不能破壞定位。
2)工件和夾具的變形必須在允許的范圍內(nèi)。
3)夾緊機(jī)構(gòu)必須可靠。夾緊機(jī)構(gòu)各元件要有足夠的強(qiáng)度和剛度,手動夾緊機(jī)構(gòu)
4)必須保證自鎖,機(jī)動夾緊應(yīng)有聯(lián)鎖保護(hù)裝置,夾緊行程必須足夠。
5)夾緊機(jī)構(gòu)操作必須安全、省力、方便、迅速、符合工人操作習(xí)慣。
6)夾緊機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度、自動化程度必須與生產(chǎn)綱領(lǐng)和工廠的條件相適應(yīng)。
根據(jù)以上原則,在生產(chǎn)批量較大時,可采用手動聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)或液動,氣動;在生產(chǎn)批量較小時,可采用螺釘壓板式,前者缺點(diǎn)是體積龐大,制造成本較高,后者缺點(diǎn)是,加工耗時。但后者擴(kuò)力較大,且自鎖性較好,綜合考慮選擇壓板螺旋夾緊方式。
4.3機(jī)床夾具的總體形式
機(jī)床夾具的總體形式一般應(yīng)根據(jù)工件的形狀、大小、加工內(nèi)容及選用機(jī)床等因素來確定。
夾具的組成歸納為:
1)定位元件及定位裝置 用于確定工件正確位置的元件或裝置。
2)加緊元件及夾緊裝置 用于固定元件已獲得的正確位置的元件或裝置。
3)導(dǎo)向及對刀元件 用于確定工件與刀具相互位置的元件。
4) 動力裝置在成批生產(chǎn)中,為了減輕工人勞動強(qiáng)度,提高生產(chǎn)率,常采用氣動、液動等動力裝置。
5) 夾具體用于將各種元件裝置連接在一體,并通過它將整個夾具安裝在機(jī)床上。
6)其他元件及裝置 根據(jù)加工需要來設(shè)置的元件或裝置。
4.5確定夾具體:
夾具體上一般不設(shè)定位和定向裝置,特別是鉆床上使用時,但夾具體底板上一般都設(shè)有翻邊或留一些平臺面,以便夾具在機(jī)床工作臺上固定。夾具體一般是設(shè)計成平板式(有些夾具體鑄造成特殊形狀),保證具有足夠的剛性。它用來固定定位元件、加緊機(jī)構(gòu)和聯(lián)接體,并于機(jī)床可靠聯(lián)接。
4.6確定聯(lián)接體:
聯(lián)接體是將導(dǎo)向裝置與夾具體聯(lián)接的工件,設(shè)計時主要考慮聯(lián)接體的剛性,合理布置聯(lián)接體的位置,給定位元件、夾緊機(jī)構(gòu)留出空間。此夾具體的聯(lián)接裝置通過內(nèi)六角螺栓和圓柱銷來定位,考慮到剛性問題,在相對應(yīng)的位置上在用一個聯(lián)接體支承鉆套板,同樣用內(nèi)六角螺栓定位。
4.7繪制夾具零件圖
對裝配圖中需加工的零件圖均應(yīng)繪制零件圖,零件圖應(yīng)按制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制。視圖盡可能與裝配圖上的位置一致。
1.零件圖盡可能按1:1繪制。
2.零件圖上的尺寸公差、形位公差、技術(shù)要求應(yīng)根據(jù)裝配圖上的配合種類、位置精度、技術(shù)要求而定。
3.零件的其他尺寸,如尺寸、形狀、位置、表面粗糙度等應(yīng)標(biāo)注完整。
4.8 繪制夾具裝配圖
1.裝配圖按1:1的比例繪制,用局部剖視圖完整清楚地表示出夾具的主要結(jié)構(gòu)及夾具的工作原理。
2.視工件為透明體,用雙點(diǎn)劃線畫出主要部分(如輪廓、定位面、夾緊面和加工表面)。畫出定位元件、夾緊機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向裝置的位置。
3.按夾緊狀態(tài)畫出夾緊元件和夾緊機(jī)構(gòu)。
4.畫出夾具體及其它聯(lián)接用的元件(聯(lián)接體、螺釘?shù)龋?,將夾具各組成元件聯(lián)成一體。
5.標(biāo)注必要的尺寸、配合、公差等
(1)夾具的外形輪廓尺寸,所設(shè)計夾具的最大長、寬、高尺寸。
(2)夾具與機(jī)床的聯(lián)系尺寸,即夾具在機(jī)床上的定位尺寸。如車床夾具的莫氏硬度、銑床夾具的對定裝置等。
(3)夾具與刀具的聯(lián)系尺寸,如用對刀塊塞尺的尺寸、對刀塊表面到定位表面的尺寸及公差。
(4)夾具中所有有配合關(guān)系的元件間應(yīng)標(biāo)注尺寸和配合種類。
(5)各定位元件之間,定位元件與導(dǎo)向元件之間,各導(dǎo)向元件之間應(yīng)標(biāo)注裝配后的位置尺寸和形位公差。
4.9.夾具裝備圖上應(yīng)標(biāo)注的技術(shù)要求
(1)定位元件的定位面間相互位置精度。
(2)定位元件的定位表面與夾具安裝基面、定向基面間的相互位置精度。
(3)定位表面與導(dǎo)向元件工作面間的相互位置精度。
(4)各導(dǎo)向元件的工作面間的相互位置精度。
(5)夾具上有檢測基準(zhǔn)面的話,還應(yīng)標(biāo)注定位表面,導(dǎo)向工作面與該基準(zhǔn)面間的位置精度。
對于不同的機(jī)床夾具,對于夾具的具體結(jié)構(gòu)和使用要求,應(yīng)進(jìn)行具體分析,訂出具體的技術(shù)要求。設(shè)計中可以參考機(jī)床夾具設(shè)計手冊以及同類的夾具圖樣資料。
4.10.對零件編號,填寫標(biāo)題欄和零件明細(xì)表:
每一個零件都必須有自己的編號,此編號是唯一的。在工廠的生產(chǎn)活動中,生產(chǎn)部件按零件編號生產(chǎn)、查找工作。
完整填寫標(biāo)題欄,如裝配圖號、名稱、單位、設(shè)計者、比例等。
完整填寫明細(xì)表,一般來說,加工工件填寫在明細(xì)表的下方,標(biāo)準(zhǔn)件、裝配件填寫在明細(xì)表的上方。注意,不能遺漏加工工件和標(biāo)準(zhǔn)件、配套件。
4.11.機(jī)床夾具應(yīng)滿足的基本要求包括下面幾方面:
1)保證加工精度 這是必須做到的最基本要求。其關(guān)鍵是正確的定位、夾緊和導(dǎo)向方案,夾具制造的技術(shù)要求,定位誤差的分析和驗算。
2)夾具的總體方案應(yīng)與年生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng) 在大批量生產(chǎn)時,盡量采用快速、高效的定位、夾緊機(jī)構(gòu)和動力裝置,提高自動化程度,符合生產(chǎn)節(jié)拍要求。在中、小批量生產(chǎn)時,夾具應(yīng)有一定的可調(diào)性,以適應(yīng)多品種工件的加工。
3)安全、方便、減輕勞動強(qiáng)度 機(jī)床夾具要有工作安全性考慮,必要時加保護(hù)裝置。要符合工人的操作位置和習(xí)慣,要有合適的工件裝卸位置和空間,使工人操作方便。大批量生產(chǎn)和工件笨重時,更需要減輕工人勞動強(qiáng)度。
4)排屑順暢 機(jī)床夾具中積集切屑會影響到工件的定位精度,切屑的熱量使工件和夾具產(chǎn)生熱變形,影響加工精度。清理切屑將增加輔助時間,降低生產(chǎn)率。因此夾具設(shè)計中要給予排屑問題充分的重視。
5)機(jī)床夾具應(yīng)有良好的強(qiáng)度、剛度和結(jié)構(gòu)工藝性 機(jī)床夾具設(shè)計時,要方便制造、檢測、調(diào)整和裝配,有利于提高夾具的制造精度。
4.12.定位誤差設(shè)計
1)誤差分析
a定位誤差
工件的加工誤差,是指工件加工后在尺寸,形狀和位置三個方面偏離理想工件的大小,它是由三部分因素產(chǎn)生的:
1)工件在夾具中的定位、夾緊誤差。
2)夾具帶著工件安裝在機(jī)床上,夾具相對機(jī)床主軸(或刀具)或運(yùn)動導(dǎo)軌的位置誤差,也稱對定誤差。
3)加工過程中誤差,如機(jī)床幾何精度,工藝系統(tǒng)的受力、受熱變形、切削振動等原因引起的誤差。
其中定位誤差是指工序基準(zhǔn)在加工方向上的最大位置變動量所引起愛的加工誤差。
b產(chǎn)生定位誤差的原因
1.基準(zhǔn)不重合來帶的定位誤差:
夾具定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合,兩基準(zhǔn)之間的位置誤差會反映到被加工表面的位置上去,所產(chǎn)生定位誤差稱之為基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差。
2.間隙引起的定位誤差
在使用心軸、銷、定位套定位時,定位面與定位元件間的間隙可使工件定心不準(zhǔn)產(chǎn)生定位誤差。
3.與夾具有關(guān)的因素產(chǎn)生的定位誤差
1)定位基準(zhǔn)面與定位元件表面的形狀誤差。
2)導(dǎo)向元件、對刀元件與定位元件間的位置誤差,以及其形狀誤差導(dǎo)致產(chǎn)生的導(dǎo)向誤差和對刀誤差。
3)夾具在機(jī)床上的安裝誤差,即對定誤差導(dǎo)致工件相對刀具主軸或運(yùn)動方向產(chǎn)生的位置誤差。
4)夾緊力使工件與定位元件間的位置誤差,以及定位元件、對刀元件、導(dǎo)向元件、定向元件等元件的磨損。
4.13機(jī)床夾具裝配圖