机械制造技术课程设计-推动架机械加工工艺规程及钻扩铰φ16孔夹具设计

目录TOC\o"1-3"\h\u15331第1章零件的工艺分析 零件的工艺分析全套图纸加V信153893706或扣3346389411图1-1为推动架，材料为45#，毛坯为锻件，生产纲领6000件/年，生产类型确定为大批量。零件的结构分析据资料所示，可知该零件是X52K立式铣床推动架，是牛头刨床进给机构的中小零件，Ф32mm孔用来安装工作台进给丝杠轴，靠近Ф32mm孔左端处一棘轮，在棘轮上方即Ф16mm孔装一棘爪，Ф16mm孔通过销与杠连接杆，把从电动机传来的旋转运动通过偏心轮杠杆使推动架绕Ф32mm轴心线摆动，同时拨动棘轮，带动丝杠转动，实现工作台的自动进给。零件主要加工表面的技术要求分析由零件图可知，其材料为HT200，该材料为灰铸铁，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。由零件图可知，Ф32、Ф16的中心线是主要的设计基准和加工基准。该零件的主要加工面可分为两组：1.Ф32mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：Ф32mm的两个端面及孔和倒角，Ф16mm的两个端面及孔和倒角。2.以Ф16mm孔为加工表面这一组加工表面包括，Ф16mm的端面和倒角及内孔Ф10mm、M8-6H的内螺纹，Ф6mm的孔及120°倒角2mm的沟槽。这两组的加工表面有着一定的位置要求，主要是：1.Ф32mm孔内与Ф16mm中心线垂直度公差为0.10；2.Ф32mm孔端面与Ф16mm中心线的距离为12mm。由以上分析可知，对这两组加工表面而言，先加工第一组，再加工第二组。由参考文献中有关面和孔加工精度及机床所能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。图1-1推动架零件图毛坯的选择根据生产纲领为大批量，参考《机械制造工艺设计简明手册》表1.3-1，毛坯采用铸造。1.选择毛坯推动架的零件材料HT200，依据《机械制造工艺设计简明手册》表1.3-1，P8知，毛坯精度等级CT8，加工余量等级MA-F。2.机械加工余量由上述资料，再根据参考文献1表2.2-4、表1.4-6、表1.4-7和表1.4-8，查出推动架表面和孔的加工余量如下：1.推动架Φ35端面的加工余量推动架Φ35端面，由参考文献1，表2.2-4知，Φ35端面单边余量2.0mm，由推动架零件知，Φ35端面粗糙度Ra6.3，由参考文献1，表1.4-8知，粗铣即可。2.推动架Φ50端面的加工余量推动架Φ50端面，由参考文献1，表2.2-4知，Φ50端面单边余量2.0mm，由推动架零件知，Φ50端面粗糙度Ra6.3，由参考文献1，表1.4-8知，粗铣即可。3.推动架Φ27端面的加工余量推动架Φ27端面，由参考文献1表2.2-4知，Φ27端面单边余量2.0mm，由推动架零件知，Φ27端面粗糙度Ra6.3，由参考文献1，表1.4-8知，粗铣即可。4.推动架Φ32H7孔的加工余量推动架Φ32H7孔，由参考文献1，表2.2-4知，Φ32H7孔单边余量1.5mm，由推动架零件知，Φ32H7孔粗糙度Ra6.3，由参考文献1，表2.3-8知，扩——粗铰——精铰即可。5.推动架宽Φ16H7孔的加工余量推动架Φ16H7孔，因Φ16H7孔不大，故采用实心铸造，由推动架零件知，Φ16H7孔粗糙度Ra3.2，由参考文献1，表2.3-8知，钻——扩——粗铰——精铰即可。6.推动架Φ10孔的加工余量推动架Φ10孔，因Φ10孔不大，故采用实心铸造，由推动架零件知，Φ10孔粗糙度Ra12.5，由参考文献1，表1.4-7知，钻即可。7.推动架Φ16H8孔的加工余量推动架Φ16H8孔，因Φ16H8孔不大，故采用实心铸造，由推动架零件知，Φ16H8孔粗糙度Ra6.3，由参考文献1，表2.3-8知，扩——铰即可。8.推动架M81-6H螺纹的加工余量推动架M81-6H，因M81-6H不大，故采用实心铸造，由推动架零件知，M81-6H粗糙度Ra12.5，由参考文献1，表2.3-20知，钻——攻即可9.推动架61槽的加工余量推动架61槽，因61槽不大，故采用实心铸造，由推动架零件知，61槽粗糙度Ra12.5，由参考文献1，表1.4-8知，粗铣即可。10.推动架69.5槽的加工余量推动架69.5槽，因69.5槽不大，故采用实心铸造，由推动架零件知，69.5槽粗糙度Ra6.3，由参考文献1，表1.4-8知，粗铣即可。11.推动架R3油槽的加工余量推动架R3油槽，因69.5槽不大，故采用实心铸造，由推动架零件知，69.5槽粗糙度Ra6.3，由参考文献1，表1.4-8知，粗铣即可。推动架Φ6孔的加工余量推动架Φ6孔，因Φ6孔不大，故采用实心铸造，由推动架零件知，Φ6孔粗糙度Ra12.5，由参考文献1，表1.4-7知，钻即可。图3-1毛坯简图基准的选择基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择的正确、合理，可以保证质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。粗基准的选择原则1.如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面，则应以其中与加工面位置精度要求较高的表面作粗基准。2.如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，应选择该表面作精基准。3.如需保证各加工表面都有足够的加工余量，应选加工余量较小的表面作粗基准。4.选作粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口、飞边等缺陷，以便定位可靠。5.粗基准一般只能使用一次，特别是主要定位基准，以免产生较大的位置误差。精基准选择的原则1.用设计基准作为定位基准，实现“基准重合”，以免产生基准不重合误差。2.当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面时，应尽可能采用此组精基准定位，实现“基准统一”，以免生产基准转换误差。3.当精加工或光整加工工序要求加工余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位置精度要求由先行工序保证。4.为获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可遵循“互为基准”、反复加工的原则。5.有多种方案可供选择时应选择定位准确、稳定、夹紧可靠，可使夹具结构简单的表面作为精基准。根据粗、精基准的选择原则，确定各加工表面的基准见表4-1所示。拟定加工工艺路线选定加工方法根据各加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，选定如下加工方法：Φ35左端面；Φ50左端面；Φ27端面加工方法为铣；Φ35右端面；Φ50右端面加工方法为铣；Φ32H8孔的加工方法扩——铰；Φ16H7孔的加工方法为钻——扩——粗铰——精铰；Φ16H8孔的加工方法为钻——扩——铰；Φ6孔的加工方法为钻；M8-6H螺纹的加工方法为钻——攻丝；61槽；69.5槽的加工方法为铣；R3油槽的加工方法为铣。表4-1加工表面的基准序号加工部位基准选择10Φ35左端面；Φ50左端面；Φ27端面Ф50右端面、Ф35外圆20Φ35右端面；Φ50右端面Ф50左端面、Ф35外圆30Φ32H8孔Ф50左端面、Ф35外圆40Φ16H7孔Ф50左端面、Ф32H8孔50Φ16H8孔Ф50右端面、Ф32H8孔和Ф16H7孔60Φ6孔Ф50右端面、Ф32H8孔和Ф16H7孔70M8-6H螺纹Ф50右端面、Ф32H8孔和Ф16H7孔8061槽；69.5槽Ф50右端面、Ф32H8孔和Ф16H7孔90R3油槽Ф50右端面、Ф16H7孔和Ф27外圆加工顺序的安排原则根据加工顺序的安排原则，支架的加工工艺路线方案有两种见表4-2和表4-3所示。工艺路线方案的分析与比较方案一：按工序集中原则组织工序，各孔及其端面采用立式铣床X52K、立式钻床Z525和铣夹具、钻夹具加工，在两台机床上完成。其特点是：工艺路线短，工件装夹次数少，易于保证加工面相互位置精度，机床数量少，工件在工序间的运输量小，辅助时间和准备终结时间少。方案二：按工序分散原则组织工序，先在立式铣床X52K上Φ35左端面；Φ50左端面；Φ27端面；Φ35右端面；Φ50右端面，再在立式钻床Z525上加工Φ32H8孔；Φ16H7孔；Φ16H8孔等，最后在立式铣床X52K上铣R3油槽。其特点是：工艺路线长，易采用通用夹具，工件装夹次数多。由于该推动架形状简单，加工面集中，要适用于大批量生产，可以采用自动化水平较高和机床配以专用夹具，尽量使用工序集中以满足生产率和保证质量要求，综合分析和比较，方案一更为合适，故采用方案一。表4-2加工工艺路线一工序号内容设备10铣Φ35左端面；铣Φ50左端面；铣Φ27端面立式铣床X52K20铣Φ35右端面；铣Φ50右端面立式铣床X52K30扩Φ29孔至Φ31.75；铰Φ31.75孔至Φ32H8；孔口倒角145°立式钻床Z52540钻孔至Φ15；扩Φ15孔至Φ15.85；粗铰Φ15.85孔至Φ15.95；精铰Φ15.95孔至Φ16H7；孔口倒角145°立式钻床Z52550钻Φ10孔；扩Φ10孔至Φ15.85；铰Φ15.85孔至Φ16H8立式钻床Z52560钻Φ6孔，孔口倒角立式钻床Z52570钻M8-6H螺纹底孔Φ6.8；攻M8-6H螺纹立式钻床Z52580铣61槽；铣69.5槽卧式铣床X6290铣R3油槽立式铣床X52K100去毛刺110检验至图纸要求120包装、入库表4-3加工工艺路线二工序号内容设备10铣φ32mm孔的端面立式铣床X52K20铣φ16mm孔的端面立式铣床X52K30铣φ32mm孔和φ16mm孔在同一基准的两个端面立式铣床X52K40扩Φ29孔至Φ31.75；铰Φ31.75孔至Φ32H8；孔口倒角145°立式钻床Z52550铣61槽；铣69.5槽卧式铣床X6260车φ10mm孔和φ16mm的基准面卧式车床CA614070钻Φ10孔；扩Φ10孔至Φ15.85；铰Φ15.85孔至Φ16H8立式钻床Z52580钻孔至Φ15；扩Φ15孔至Φ15.85；粗铰Φ15.85孔至Φ15.95；精铰Φ15.95孔至Φ16H7；孔口倒角145°立式钻床Z52590钻M8-6H螺纹底孔Φ6.8；攻M8-6H螺纹立式钻床Z525100钻Φ6孔，孔口倒角立式钻床Z525110铣沟槽R3立式铣床X52K120去毛刺130检验至图纸要求140包装、入库确定机械加工余量、工序尺寸及公差根据上述原始资料和加工工艺，查阅《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-1、2.2-4和表1.4-24，分别确定各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差，如表5-1所示。表5-1机械加工余量及工序尺寸工序号工序内容单边余量（mm）工序尺寸（mm）表面粗糙度Ra（）10铣Φ35左端面；铣Φ50左端面；铣Φ27端面2.020；45；4125；6.3；6.320铣Φ35右端面；铣Φ50右端面2.020；4525；6.330扩Φ29孔至Φ31.751.375Φ31.7512.5铰Φ31.75孔至Φ32H80.25Φ32H86.3孔口倒角145°140钻孔至Φ157.5Ф1512.5扩Φ15孔至Φ15.850.425Φ15.8512.5粗铰Φ15.85孔至Φ15.950.05Φ15.956.3精铰Φ15.95孔至Φ16H70.025Φ16H73.2孔口倒角145°150钻Φ10孔5.0Φ1012.5扩Φ10孔至Φ15.852.925Φ15.856.3铰Φ15.85孔至Φ16H8Φ16H80.0753.260钻Φ6孔3.0Ф625孔口倒角2.0Ф10×120°70钻M8-6H螺纹底孔Φ6.83.4Ф6.86.3攻M8-6H螺纹0.6M86.380铣61槽；铣69.5槽3.0612.590铣R3油槽3.0625选择机床设备及工艺装备根据生产类型和满足被加工零件的技术要求，查阅《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-6、表1.4-7、表1.4-8、表4.2-14、表4.2-35、表4.2-38及相关资料，各工序所选用的机床设备及工艺装备见表6-1所示。表6-1机床设备及工艺装备的选择工序号工序内容机床设备及工艺装备10铣Φ35左端面；铣Φ50左端面；铣Φ27端面立式铣床X52K，Ф50立铣刀，游标卡尺20铣Φ35右端面；铣Φ50右端面立式铣床X52K，Ф50立铣刀，游标卡尺30扩Φ29孔至Φ31.75；铰Φ31.75孔至Φ32H8；孔口倒角145°立式钻床Z525，Φ31.75扩孔钻，Φ32H8铰刀，圆柱塞规40钻孔至Φ15；扩Φ15孔至Φ15.85；粗铰Φ15.85孔至Φ15.95；精铰Φ15.95孔至Φ16H7；孔口倒角145°立式钻床Z525，Φ15麻花钻，Φ15.85扩孔钻，Φ15.95铰刀，Φ16H7铰刀，圆柱塞规50钻Φ10孔；扩Φ10孔至Φ15.85；铰Φ15.85孔至Φ16H8立式钻床Z525，Φ10麻花钻，Φ15.85扩孔钻，Φ16H8铰刀，圆柱塞规60钻Φ6孔，孔口倒角立式钻床Z525，Ф6麻花钻，倒角钻，圆柱塞规70钻M8-6H螺纹底孔Φ6.8；攻M8-6H螺纹立式钻床Z525，Ф6.8麻花钻，M8丝锥，圆柱塞规，螺纹塞规80铣61槽；铣69.5槽卧式铣床X62，Ф63三面刃铣刀，游标卡尺90铣R3油槽立式铣床X52K，Ф6槽铣刀，游标卡尺确定切削用量工序40：钻孔至Φ15；扩Φ15孔至Φ15.85；粗铰Φ15.85孔至Φ15.95；精铰Φ15.95孔至Φ16H7；孔口倒角145°工步一：钻孔至Φ151.速度（关于钻削的）由推动架知，钻孔至Φ15，一次加工完成，故选用Φ15高速钢麻花钻，Z=2，再由立式钻床Z525的参数表知，主轴转速取n=545≈262.进给量由立式钻床Z525参数知，=0.28mm/r3.钻削余量由推动架零件知，=7.5mm4.钻削深度由推动架零件知，钻削深度尺寸=20mm5.推动架钻孔至Φ15的机动时间计算公式如下：=，取=2mm故=≈0.193min工步二：扩Φ15孔至Φ15.851.速度（关于钻削的）由推动架知，扩Φ15孔至Φ15.85，一次加工完成，故选用Φ15.85高速钢扩孔钻，Z=2，再由立式钻床Z525的参数表知，主轴转速取n=680≈342.进给量由立式钻床Z525参数知，=0.22mm/r3.钻削余量由推动架零件知，=0.425mm4.钻削深度由推动架零件知，钻削深度尺寸=20mm5.推动架扩Φ15孔至Φ15.85的机动时间计算公式如下：=，取=2mm故=≈0.150min工步三：粗铰Φ15.85孔至Φ15.951.速度（关于钻削的）由推动架知，粗铰Φ15.85孔至Φ15.95，一次加工完成，故选用Φ15.95高速钢铰刀，Z=2，再由立式钻床Z525的参数表知，主轴转速取n=960≈482.进给量由立式钻床Z525参数知，=0.17mm/r3.钻削余量由推动架零件知，=0.05mm4.钻削深度由推动架零件知，钻削深度尺寸=20mm5.推动架粗铰Φ15.85孔至Φ15.95的机动时间计算公式如下：=，取=2mm故=≈0.135min工步四：精铰Φ15.95孔至Φ16H71.速度（关于钻削的）由推动架知，精铰Φ15.95孔至Φ16H7，一次加工完成，故选用Φ16高速钢铰刀，Z=2，再由立式钻床Z525的参数表知，主轴转速取n=1360≈682.进给量由立式钻床Z525参数知，=0.13mm/r3.钻削余量由推动架零件知，=0.025mm4.钻削深度由推动架零件知，钻削深度尺寸=20mm5.推动架精铰Φ15.95孔至Φ16H7的机动时间计算公式如下：=，取=2mm故=≈0.125min工步五：孔口倒角145°钻Ф16孔夹具设计定位方案设计8.1.1定位方案设计钻孔至Φ15；扩Φ15孔至Φ15.85；粗铰Φ15.85孔至Φ15.95；精铰Φ15.95孔至Φ16H7；孔口倒角145°夹具设计，依据六点定位原理及常用定位元件，定位方案分析如下：方案一：采用\t"C:/Users/Administrator/Desktop/%E8%AE%BA%E6%96%87%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%9F%A5%E9%87%8D%E5%8A%A9%E6%89%8B/static/resultFrame"夹具设计要遵循六点定位原理，定位基准选择应首选工艺基准。由于推动架所设计的为钻、扩、铰Φ16孔的夹具，以推动架Φ50右端面、Φ32孔和Φ27外圆定位，对应的定位元件为：套筒、心轴、挡销。定位分析如下：①本套设计定位方案，套筒端面、可调支承钉与推动架Φ50端面相配合，限制三个自由度，即X轴转动、Y轴转动和Z轴移动；②心轴外圆与推动架Φ32孔相配合限制两个自由度，即X轴移动、Y轴移动；③挡销与推动架Φ27外圆相配合，限制一个自由度，即Z轴转动，属于完全定位。方案二：采用推动架Φ50右端面、Φ35外圆和Φ27外圆定位，对应的定位元件为A型支承钉、固定V型块和挡销。定位分析如下：①推动架Φ50右端面与A型支承钉、可调支承钉配合定位，限制三个自由度，即X轴转动、Y轴转动和Z轴移动。②推动架Ф35外圆与固定V型块配合定位，限制两个自由度，即X轴移动和Y轴移动。③挡销与推动架Φ27外圆相配合，限制一个自由度（即Z轴转动），属于完全定位。V型块能使工件的定位基准轴线在V型块两斜面的对称平面上，而不受定位基准直径误差的影响，并且安装方便，可用于粗、精基准；因Φ35外圆为粗基准，Ф16H7孔精度无法保证。故方案一更为合适，采用方案一。8.1.2定位误差分析1.基准位移误差由于定位副的制造误差或定位副配合同间所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量，称为基准位移误差，用表示。工件以Φ32孔在轴上定位钻、扩、铰Φ16孔，如果工件内孔直径与轴外圆直径做成完全一致，做无间隙配合，即孔的中心线与轴的中心线位置重合，则不存在因定位引起的误差。但实际上，轴和工件内孔都有制造误差，于是工件套在轴上必然会有间隙，孔的中心线与轴的中心线位置不重合，导致这批工件的加工尺寸H中附加了工件定位基准变动误差，其变动量即为最大配合间隙。按下式计算式中——基准位移误差，mm——孔的最大直径，mm——轴的最小直径，mm=0.034mm2.基准不重合误差加工尺寸h的基准是外圆柱面的母线上，但定位基准是工件圆柱孔中心线。这种由于工序基准与定位基准不重合导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为基准不重合误差，用表示。基准不重合误差为=式中——基准不重合误差，mm——工件的最大外圆面积直径公差，mm=夹紧方案设计8.2.1夹紧方案设计钻孔至Φ15；扩Φ15孔至Φ15.85；粗铰Φ15.85孔至Φ15.95；精铰Φ15.95孔至Φ16H7；孔口倒角145°夹具设计，依据夹紧装置设计的设计原则，夹紧方案分析如下：方案一：采用六角螺母、心轴和快换垫圈等组成的螺旋夹紧机构夹紧工件。方案二：采用六角螺母、圆垫圈、螺柱、移动压板和六角法兰面螺母等组成的夹紧机构夹紧工件。移动压板增力机构的夹紧机构行程的适应范围较大，结构简单，但相对于此，心轴夹紧机构更简单，取件更方便，故采用方案一。8.2.2钻削力及夹紧力计算查《简明机床夹具设计手册》表3-3得切削力计算公式：由钻孔至Φ15；扩Φ15孔至Φ15.85；粗铰Φ15.85孔至Φ15.95；精铰Φ15.95孔至Φ16H7；孔口倒角145°的钻削力计算，由于钻孔时切削力最大，故采用此处计算，由钻Φ15孔切削工时知，，=0.28mm由《简明机床夹具设计手册》表3-3知即≈667×15×0.41×0.75N≈3077N所需夹紧力，查表5得，，安全系数K=式中为各种因素的安全系数，查表得：K=2.153，当计算K<2.5时，取K=2.5心轴夹紧部分由M12螺母锁紧，查表得夹紧力为5380N由上计算得》，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。夹具装备及使用维护8.3.1夹具装备1.保证加工精度这是必须做到的最基本要求。其关键是正确的定位、夹紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。2.夹具的总体方案应与年生产纲领相适应在大批量生产时，尽量采用快速、高效的定位、夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求。在中、小批量生产时，夹具应有一定的可调性，以适应多品种工件的加工。3.安全、方便、减轻劳动强度机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加保护装置。要符合工人的操作位置和习惯，要有合适的工件装卸位置和空间，使工人操作方便。大批量生产和工件笨重时，更需要减轻工人劳动强度。4.排屑顺畅机床夹具中积集切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。清理切屑将增加辅助时间，降低生产率。因此夹具设计中要给予排屑问题充分的重视。5.机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性机床夹具设计时，要方便制造、检测、调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。8.3.2夹具使用维护1、观察定位元件有没有磨损，定位面有没有松动回坑，基准面表面有没有坑洞的现象，如果有磨损，需要及时汇报处理。2、检查夹爪有没有加紧、松动，定位元件有没有脱落等现象。打开气源检查气缸能否自由活动，各快速接头、气管有没有老化、松动等现象。3、工装夹具现场需要按要求在规定区域水平放置平稳，夹具表面要保持干净，不能有灰尘、杂物等，夹具上的按钮完整无损坏并保持清洁。4、各单元齐全，夹具编号和铭牌清楚完整，各个附属装置表面保持干净，气路完好，没有老化泄漏的现象。5、夹具上个定位元件、夹头以及铜块需保持完整，而且润滑良好，没有异常。各个移动部件的导轨中没有异物，润滑性能好