CA6140车床拨叉831005的加工工艺装备及铣40x47右端面夹具设计含proe三维及3张CAD图-版本3.zipCA6140车床拨叉831005的加工工艺装备及铣40x47右端面夹具设计含proe三维及3张CAD图-版本3.zip

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CA6140 车床 831005 加工 工艺 装备 40 x47 端面 夹具 设计 proe 三维 CAD 版本
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摘要 随着机床加工精度的提高,为了降低定位误差,提高加工精度,对夹 具的制造精度要求相应提高。为了适应不同行业的需要和经济性,夹具有 不同的型号,以及不同档次的精度标准供选择。夹具的通用性直接影响其 经济性,采用模块、组合式的夹具系统只有夹具系统的可重组性、可重构 性及可扩展性功能强,应用范围广,通用性好,夹具利用率高,元件的功 能强,使得夹具的通用性好,元件少而精,配套的费用低,经济使用才有 推广的价值。 本设计是结合目前实际生产中,通用夹具不能满足生产要求,而专门 设计的一种铣床夹具,主要包括夹具的定位方案,夹紧方案,夹具体与定 位键的设计及加工精度等方面的分析。 该夹具具有良好的加工精度,针对性强,主要用于拨叉 47x40 右端面零 件工序的加工。本夹具具有夹紧力装置,具备现代机床夹具所要求的高效 化和精密化的特点,可以有效的减少工件加工的基本时间和辅助时间,大 大提高了劳动生产力,有效地减轻了工人的劳动强度。 关键词 :拨叉;机床夹具;定位;工序;夹紧力 Abstract With the improvement of machining accuracy of machine tools, in order to reduce the positioning error and improve the machining accuracy, the manufacturing accuracy of fixture is required to be improved accordingly. In order to meet the needs and economy of different industries, clamps have different models and different grades of accuracy standards for selection. The generality of fixture directly affects its economy. Only the modular and combined fixture system has strong function of reconfigurability, reconfigurability and expansibility, wide application range, good generality, high utilization rate of fixture and strong function of components, which makes the fixture have good generality, few and precise components, low cost of supporting, and economic use has the value of promotion. This design is a kind of milling machine fixture specially designed in combination with the current actual production, which can not meet the production requirements of the general fixture. It mainly includes the positioning scheme, clamping scheme, clamp specific and positioning key design and processing accuracy analysis of the fixture. The fixture has good machining accuracy and strong pertinence, and is mainly used for the machining of the right end face part of the shift fork 47x40. The fixture has a clamping force device, which has the characteristics of high efficiency and precision required by modern machine tool fixture. It can effectively reduce the basic time and auxiliary time of workpiece processing, greatly improve the labor productivity and effectively reduce the labor intensity of workers. Key words: shift fork; machine tool fixture; positioning; process; clamping force 目 录 摘要 1 ABSTRACT .2 第 1 章 绪论 1 第 2 章 零件的分析 2 2.1 零件的分析 2 2.1.1 零件的作用 .2 2.1.2 零件的工艺分析 .2 2.2 工艺规程设计 2 2.3 制定工艺路线。 3 2.4 机械加工余量。 4 2.5 确定切削用量及基本工时。 5 第 3 章 铣 40X47 右端面夹具设计 13 3.1 任务的提出 13 3.2 定位方案及定位装置的设计计算 13 3.3 夹紧方案及装置的设计计算 15 3.4 夹具操作及维护简要说明 18 总 结 19 致 谢 20 参 考 文 献 22 1 第 1 章 绪论 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品,并把它们 装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用,也可 以为其它行业的生产提供装备,社会上有着各种各样的机械或机械制造业 的产品。我们的生活离不开制造业,因此制造业是国民经济发展的重要行 业,是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲,机 械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重 要指标。 零件加工工艺及夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、 机械设计、机械工程材料等的基础下,进行的一个全面的考核。正确地解 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,并设计出专用夹具,保证尺寸证零件的加工质量。本次设计也要培养 自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。 所以在设计中既要注意基本概念、基本理论,又要注意生产实践的需要, 只有将各种理论与生产实践相结合,才能很好的完成本次设计。 本次设计水平有限,其中难免有缺点错误,敬请老师们批评指正。 2 第 2 章 零件的分析 2.1 零件的分析 2.1.1 零件的作用 题目给定的零件是 CA6140 拨叉(见附图 1)它位于铣床变速机构中,主要起换档,使 主轴回转运动按照工作者的要求进行工作。宽度为 18+0.0120mm 的槽尺 寸精度要求很高,因为在拨叉拔动使滑 移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙 很大时,滑移齿轮得不到很高的位置精 度。所以,宽度为 18+0.0120mm 的槽和滑 移齿轮的配合精度要求很高。 2.1.2 零件的工艺分析 CA6140 拨叉共有两组加工表面。 1. 以花键孔的中心线为基准的加工面 这一组面包括 Ø25+0.230mm 的六齿方花键孔、Ø22 +0.280花键底孔两端的 2X150到 角和距中心线为 27mm 的平面。 2. 以工件右端面为基准的 8+0.030 mm 的槽和 18+0.120mm 的槽 经上述分析可知, 对于两组加工表面,可先加工其中一组表面,然后借助于专 用夹具加工另一组表面。 2.2 工艺规程设计 (一) 确定毛坯的制造形成 零件材料 HT200、考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击性载荷,因此 选用锻件,以使金属纤维尽量不被切断,保证零件的工作可靠。由于生产纲领为中 批生产而且零件的尺寸并不很大,故可采取模锻成型。经查《金属机械加工工艺人 员手册》表 5-5 取等级为 2 级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为 3±0.8mm。毛坯零件图如下图: (二)基准的选择。 1. 粗基准的选择:因为要保证花键的中心线垂直于右端面,所以以 Φ40 的外 圆表面的粗基准。 3 2. 精度基准的选择:为保证定位基准和工序基准重合,以零件的 A 面为精基准。 2.3 制定工艺路线。 方案一 工序: 1. 粗、精铣端面,钻、扩花键底孔、倒两端 15°倒角。 2. 粗、精铣削 B 面。 3. 铣削 8+0.030mm 的槽。 4. 铣削 18+0.0120mm 的槽。 5. 拉花键。 方案二 工序: 1. 粗、精铣端面,钻、扩花键底孔、倒两端 15°倒角。 2. 以 Ф40mm 圆柱面为粗基准。 3. 拉花键。以 A 面为基准, 4. 铣削槽 B 面。以花键的中心线及 A 面为基准。选用 X62W 卧式铣床加专用 夹具 5. 铣削 8+0.030mm 的槽。以花键的中心线及 A 面为基准。选用 X62W 卧式铣床 加专用夹具。 6. 铣削 18+0.0120mm 的槽。以花键的中心线及 A 面为基准。选用 X62W 卧式铣床 加专用夹具。 方案分析: 上述两方案中,工艺方案一把拉花键放在最后一道工序。但此方案中 2.3.4 工序 很难对工件进行定位和加紧、方案二中,把花键放在第一道工序的后边,这样,方案 二中的 3.4.5 道工序很容易对工件进行定位与加紧即以花键中心线和 A 面作为 3.4.5 道工序的定位基准。此方案定位精度高,专用夹具结构简单、可靠, 最终拟定的方案如下: 工序号 工序名 称 工序内容 车 间 工 段 设备 10 铸造 铸造毛坯 ,时效处理 20 铣 铣左端面 机 二 铣床 X52K 4 30 铣 铣右端面 机 二 铣床 X52K 40 钻 钻花键底孔 机 二 钻床 Z525 50 钻 扩花键底孔 机 二 钻床 Z525 60 倒角 倒角 2x15° 机 二 钻床 Z525 70 拉 拉六齿方型花键 机 二 拉床 80 铣 粗铣 B 面 机 二 铣床 X62W 90 铣 精铣 B 面 机 二 铣床 X62W 100 铣 铣 800。03mm 的槽 机 二 铣床 X62W 110 铣 铣 1800。12mm 机 二 铣床 X62W 120 磨 磨宽为 1800。12mm 的槽 机 二 磨床M114W 130 钳 去毛刺 140 检 检验入库 2.4 机械加工余量。 CA6140 的拨叉材料为 HT200。毛坯重量为 1.0 kgσ b =160MPa HBS 生产类型为 由大、中批量生产,采用模锻锻模。 根据上述的原始资料加工工艺,分别确定各个加工表面的机械加工余量,工序尺 寸以毛坯尺寸如下: 1. A 面的加工余量 A 面有 3±0.8mm 的加工余量,足够把铸铁的硬质表面层切除 2. 矩形花键底孔。 要求以矩形花键的外径定心,故采用拉削加工内孔尺寸为 Φ22 0+0.28,见零件 图,参照《金属机械加工工艺人员手册》 表 3-59 确定孔加工余量的分配。 钻孔 Φ20mm 扩孔 Φ21mm 拉花键 花键孔要求以外径定心:拉削时加工余量参照《金属机械加工工艺人员手册》 取 2Ζ=1mm 3. B 面的加工余量。 此工序分 2 个工步 1、粗铣 B 面 2、精铣 B 面。 精加工余量为 0.2mm 粗铣加工余量为 2.8mm 5 2.5 确定切削用量及基本工时。 工序 20 :铣左端面 机床:铣床 X52K 刀具:硬质合金可转位端铣刀(面铣刀) ,材料: , ,齿数 ,此为粗15YT0Dm5Z 齿铣刀。 因其单边余量:Z=2.2mm 所以铣削深度 :pa2.m 每齿进给量 :根据参考文献 [3]表 2.4~73,取 :根据参考文献[3]表f ./fa 2.4~81,取铣削速度 .8/Vs 每齿进给量 :根据参考文献 [3]表 2.4~73,取 根据参考文献[3]表f Zmf/18.0 2.4~81,取铣削速度 2.47/ 机床主轴转速 :n10601.97/in3.1rd 按照参考文献[3]表 3.1~74,取 5n 实际铣削速度 :v .42.4/1060nvms 进给量 : fV18760.12/ffaZs 工作台每分进给量 : m./475minfV :根据参考文献 [3]表 2.4~81,取aa 切削工时 被切削层长度 :由毛坯尺寸可知 , l1l'68l 刀具切入长度 :1 210.5()(~3lDa60)2m 刀具切出长度 :取2l 走刀次数为 1 机动时间 : jt 1240.36in7.5jmlf 机动时间 : '1jt' 682.19i.jlf 所以该工序总机动时间 '10injjtt 工序 50:粗、精铣右端面。 机床:铣床 X52K 刀具:硬质合金可转位端铣刀(面铣刀) ,材料: , ,齿数 8,此为细齿铣15YT0Dm 刀。 因其单边余量:Z=2.2mm 所以铣削深度 :pa2.m 6 每齿进给量 :根据参考文献 [3]表 2.4~73,取 根据参考文献[3]表fa Zmaf/18.0 2.4~81,取铣削速度 2.47/Vms 每齿进给量 :根据参考文献 [3]表 2.4~73,取 :根据参考文献[3]表f .5/f 2.4~81,取铣削速度 .8/ 机床主轴转速 :n1026053/in3.14rd 按照参考文献[3]表 3.1~31,取  实际铣削速度 :v .1603.14/dnms 进给量 :fV0.58/2ffaZ 工作台每分进给量 : m7/infVs 被切削层长度 :由毛坯尺寸可知 ,l14l'68l 刀具切入长度 :精铣时11lD 刀具切出长度 :取2l 走刀次数为 1 机动时间 :2jt 12402.34min7jmlf 机动时间 :jt ' 68.ijlf 所以该工序总机动时间 '20.5injjtt 3、钻孔、扩孔、倒角。 (1) 、钻孔 钻头选择:见《切削用量简明手册》表 2.2 钻头几何形状为(表 2.1 及表 2.2):双锥修磨具刃,钻头参数: d=Ф20mm β=30°,2Φ=118°,2Φ=70°,bε=3.5mm ,ao=12°, Ψ=55°,b=2mm,=4mm。 根据《切削用量简明手册》表 2-9 确定 f=0.48 a、按机床进给强度决定进给量:根据表 2.9 ,当 σb=210MPa d0=20.5mm 可确定 f=0.75。 按 C3163-1 铣床说明书 取 f=0.62mm/n. b、 决定钻头磨钝标准及寿命 表 2.21,当 do=20mm、钻头最大磨损量取 0.6 寿命 T=45min. c、切削速度 由《切削用量简明手册》 ,表 2.15 得 V=21m/min n=1000V/ D=334.4 由机床技术资料得和 334.4 接近的有 280n/m 和 400n/min  7 取 280n/min 取 n=280m/min. 实际V=17 m/min d、 基本工时,Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min) 入切量及超切量由表 2.29. 查出 Ψ+△=10mm 所以 Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min) (2) 、扩孔 刀具直径 do=21mm;刀具几何参数同上。 由于两孔直径相差不大,为了节省停铣和调换走刀量等辅助时间,n 和 f 都不 变,所以 Tm 同上 Tm=0.32 倒角刀具 15°锪钻由于两孔直径相差不大,以表面粗度要求不高手动进给。 (3) 、倒角 刀具:专用刀具。此工步使用到专用刀具与手动进给。 检验机床功率 按《切削用量简明手册》表 1.24 可以查出 当 σb =160~245HBS ap≤2.8mm f≤0.6mm/r Vc≤41m/min Pc=3.4kw 按 C3 1 6 3 - 1 铣床说明书 主电机功率P=11kw 可见Pc比P小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求 钻削功率检验按《切削用量简明手册》表 2.21 当do=21 mm f=0.64 mm 查得转矩M=61.8 N.M 《切削用量简明手册》表由表 2.32 得功率公式 PC= McVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km 按 C3 1 6 3 - 1 铣床说明书 主电机功率P=11kw 可见PC 比P小得多,所以机床功率足够,所用切削用量符合要 工序Ⅱ 拉花键孔 单面齿升:根据有关手册,确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿 为 0.06mm, 拉削速度 v=0.06m/s(3.6m/min) 切削工时 t=Zblηk/1000vfzZ 式中: Zb 单面余量 1.5mm(由 Φ21mm 拉削到 Φ25mm); 8 L 拉削表面长度,80mm; η 考虑校准部分的长度系数,取 1.2; k 考虑机床返回行程系数,取 1.4 ; v 拉削速度(m/min) ; fz 拉刀单面齿升; Z 拉刀同时工作齿数,Z=l/p; P 拉刀齿距。 P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm ∴拉刀同时工作齿数 z=l/p=80/12≈7 ∴其本工时 Tm=1.5×80×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×7=0.13(min) 工序Ⅲ 粗铣,精铣 B 面。 加工要求:粗铣 B 面,精铣 B 面,Ra=3.2 um。 用标准镶齿圆柱铣刀粗铣 加工余量 3mm 机床 :X62W 加工工件尺寸:宽度:40mm 长度:28mm 1. 粗铣 1) 选择刀具 根据《切削用量简明手册》表 3.1 铣削宽度 ae≤5mm 时。直径为 do=50mm 故 齿数Z=8,由于采用标准镶齿圆柱铣刀 铣刀几何参数(表 3.2)rn=10°ao=16° 2) 切削用量 留精铣的加工余量为 0.2,所以本道工步切削宽度 ac=2.8±0.8mm,由于加工表 面精度要求 Ra=3.2 um.根据表 3.5 得每转进给量f=0.5~1mm/r 就能满足要求, 但考虑到X62W 功率为 7.5kw,机床为中等系统刚度和X62W 铣床说明书 所以 每转进给量f=0.6mm/r 3) 选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据《切削用量简明手册》表 3.7、铣刀刀齿后 刀面的最大磨损量为 0.6 镶齿铣刀 do=50mm, 刀具寿命 T=120min(表 3.8) 4) 决定切削速度 Vc、可根据《切削用量简明手册》表 3.9 确定 Z=8, aP=40-70mm, ac=2.8±0.8mm, fz=f/z=0.0750.1mm/z Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv) 9 Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12, Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=23.7(m/min) n=1000V/ d=(1000x23.7)/(3.14x50)=151r/min 根据 X62W 型铣床说明书选 n=160r/min Vc=3.14nd/1000=(160x3.14x50)/1000=25.1m/min Vf=nf=160x0.6=96mm/min 选 Vf=80mm/min 实际 fz=Vf/(nxz)=0.0625mm/z 5) 机床功率:根据《切削用量简明手册 》表 3.20 当 Vc=71m/min ae=2.8mm ap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw 切削功率的修正系数: 故 Pct<0.8, 根据 X62W 型铣床说明书,机床主轴允许的功率为 Pcm=7.5×0.75=5.63kw 故 Pcc<Pcm 因此所决定的切削用量可以采用。 ae=2.8mm Vf=80m/minn=160r/min Vc=25.1m/min fz=0.0625mmm/z 6) 基本工时根据 《切削用量简明手册》表 3.5 Tm=(L+L1+△)/Vf=(28+14)/80=0.525(min) L1+△=14mm 2. 精铣 1)选择刀具 刀具与上道工步是同一把刀。 2)切削用量 精铣的加工余量为 0.2,所以本道工步切削宽度 ae=0.2mm,f=0.6 3)决定切削速度 Vc、可根据《切削用量简明手册》表 3.9 确定 ac=0.2mm, Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=33.1m/min n=1000V/ d=(1000x33.1)/(3.14x50)=211r/min 根据 X62W 型铣床说明书选 n=210r/min Vf=nf=210x0.6=126mm/min、VF=125mm/min fz=Vf/(nxz)=0.074mm/Z 4)基本工时基本工时根据 《切削用量简明手册》表 3.5 Tm=(L+L1+△)/Vf=(28+14)/125=0.336(min) L1+△=14mm 工序Ⅳ 铣削 8+0.030mm 槽。 加工工件尺寸:8 +0.030mm , 长度 L=40mm 10 加工要求:高速钢错齿三面刃铣刀(精密级 K8)加工余量 8 用乳化液冷却 机床:X62W 1) 选择刀具:由加工尺寸公差 0-0.3 。所以铣刀精度为精密级 K8 铣刀参数:L=8mm D=63 d=22 d1=34 ro=15° ao=12°an=6°Z=16 2) 选择切削量 由于槽的深度为 8mm, 故一次走完,ae=8mm ap=8mm 由《切削用量简明手册》表 3.3 确定 f=0.15-0.3mm/r 现取 f=0.3mm/r fz=0.3/16=0.018mm/z 3) 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命:根据《切削用量简明手册》表 3.7,得最大磨损量 为 0.5 由表 3.8 确定刀具寿命:T=100min 其中 4) 决定切削速度 Vc 和每齿进给量 Vf、由《切削用量简明手册》3.27 的公式 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82, Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv =82.86m/min n=1000×Vc/ do=1000×82.86/3.14×63=418.87r/min 根据 X62W 型铣床说明书选 nc=375r/min 实际速度 Vc= donc/1000=74.2m/min 选 Vfc=ncf=375X0.3=112.5mm/min 根据 X62W 型铣床说明书选选 Vf=110mm/min fzc=110/375×16=0.018mm/z 5) 机床功率:根据《切削用量简明手册》表 3.28 公式 圆周力 fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doaFnWF)KFC KTV=0.90 KMFC=0.94 由表 28 得 CF=30,XF=1.0,yF=0.65 ,UF=0.83 ,WF=0,qF=0.83 ,KFC=1.28 Fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doqFnWF)KFC=30 X 8 X 0.018 X 8/ 63 X 375 =505.6 N M=FCdo/2×103=15.9N•M Pc=FcVc/1000=1.18km 根据 X62W 型铣床说明书,功率足够。 6) 基本工时基本工时根据 《切削用量简明手册》表 3.5 Tm=(L+L1+△)/Vf=(40+14)/110=0.49(min) L1+△=14mm 工序Ⅴ铣宽为 180+0.12mm 槽 加工要求:用乳化液冷却,加工工件尺寸,宽 180+0.12mm,长 L=40mm,加工余 11 量 23mm 由于此工步的设计尺寸精度要求很高,用铣削加工很难达到尺寸精度的要求,所 以为了留给下一道公序磨削的加工余量,所以分两步走,ae=23,ap=10mm, 1) 选择刀具 铣刀参数:L=10 D=100mm d=30mm ro=15° ao=12°an=6°Z=24 2) 选择铣削用量 由于槽的宽度为 18mm, 故二次走完,ae=23mm ap=10mm 由《切削用量简明手册》表 3.3 确定 f=0.5mm/r 现取 f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z 3)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命:根据《切削用量简明手册》表 3.7,得最大磨损量 为 0.5 由表 3.8 确定刀具寿命:T=100min 其中 4)确定切削速度 Vc 和每齿进给量:决定切削速度 Vc 和每齿进给量 Vf、由《切削用 量简明手册》3.27 的公式 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12, Ksv=0.8,KTv=0.82, Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv =98.6m/min n=1000×Vc/ do=1000×98.6/3.14×100=314r/min 根据 X62W 型铣床说明书选 nc=300r/min 实际速度 Vc= donc/1000=94.2m/min 选 Vfc=ncf=300X0.5=150mm/min 根据 X62W 型铣床说明书选选 Vf=150mm/min fzc=150/300×24=0.020mm/z 5)基本工时基本工时根据 《切削用量简明手册》表 3.5 Tm=(L+L1+△)•i/Vf=(40+20)X2/150=0.8(min) L1+△=20mm i=2(走两次) 工序Ⅵ 磨 18mm 槽, 保证尺寸 18mm 1) 选择砂轮。 见《切削手册》第三章中磨料选择各表,结果为 GZ46KV6P350×40×127 其含义为:磨轮磨料为棕刚玉,为了防止粒度过小而磨轮 12 堵塞,所以选用为粒度为 46#,硬度为软 2 级。 平型砂轮,其尺寸为 16×6×40(D×d×H) 。 2) 切削用量的选择。砂轮转速 n 砂 =3000r/min(见机床说明书), v 砂 =2.5m/s 进给量 f=50mm/min 双单行程 fr=0.015mm 3) 切削工时。当加工 1 个表面时 Tm=(L+y+△)••i K/50=3.1min 最后,将以上各个工序切削用、工时定额的计算结果,连同其它加工数据,一起填入 机械加工工艺卡片中,见附后表。 13 第 3 章 铣 40x47 右端面夹具设计 3.1 任务的提出 为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动成本,需要设计专用夹具。B 本 次设计的工序是加工 47x40 的端面,本夹具将用于立式铣床,刀具为高速端铣刀。 3.2 定位方案及定位装置的设计计算 加工 47x40 的端面,在给定的零件中,对本步加工的位置公差并未提出具体的要求, 但也要保证一定的同轴度误差使壁厚均匀。因此,本步的重点应在卡紧的方便与快速 性上。未标注公差认为 IT12 精度,故 Ø40 外圆直径公差 T=0.25mm. 1.定位方案的确定: 首先必须明确其加工时应如图所示,这样水平放置,便于加工。那么要使其完全定 位,可以采用:一面加固定 V 型块和滑动 V 型块定位,这样既简单又方便。一底面限制 的自由度有 3 个,一个固定 V 型块限制两个自由度,一个滑动 V 型块限制限制一个自 由度,为使定位可靠,加工稳定,我所设计的定位方案,总共限制了工件的全部 6 个 自由度,属于完全定位。 在该定位方案中,一个支撑面顶住,限制了 z 轴的移动,z 轴的旋转,y 轴的旋转 三个移动自由度。一个固定 V 型块限制了 y 轴的移动,x 轴的移动,一个滑动 V 型块限 制了 z 轴的旋转,这样 6 个自由度全部被限制 根据上面叙述选择方案。 2.选择定位基准 定位基准应以 Ø40 外圆为基准,与工序基准重合。 3.选择或设计定位元件 定位简图: 14 (3)定位误差的分析计算 该夹具以一面两 V 形块定位,为了满足工序的加工要求,必须使工序中误差总和 等于或小于该工序所规定的尺寸公差。 gwj 与机床夹具有关的加工误差 ,一般可用下式表示:j MjjWDAZWj   由参考文献[5]可得: ⑴ 两 V 型块定位误差 : 11minDWd 1 2min2i. dJWarctgL 其中: ,10.52D20D ,d.3d , minmin4 ⑵ 夹紧误差 : cos)(inaxyj 其中接触变形位移值: 15 1()(9.62nHBZyRaZkNcl 查[5]表 1~2~15 有 。 10.4,0,.42,0.7zKCcos8jym ⑶ 磨损造成的加工误差: 通常不超过Mj5. ⑷ 夹具相对刀具位置误差: 取AD01. 误差总和: 0.853jw 从以上的分析可见,所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。 3.3 夹紧方案及装置的设计计算 (1)夹紧方案的确定 本夹具采用右端面支承定位及固定 V 型块定位,螺旋夹紧机构推动活动 V 型块 夹紧 (2)夹紧力大小的分析计算 1. 确定夹紧力的作用方向和作用点 16 2.估算夹紧力的大小 1) 计算切削力 ,由金属切削原理及刀具 P120 查得:材料 HT200, 刀具为高速钢时 , 把数据代入公式可得: Ff = 3360 N ,由金属切削原理及刀具 P120 查得:材料 HT200,刀具 为高速钢时 , 17 把数据代入公式可得: 2)估算夹紧力 由扭矩 M=33 可得,F=412.5N,由机械制造工艺学 P276 表 6-2 可知 故 FN=2063.5N , 则 Fj=2916N 实际夹紧力 其中安全系数 由《机械工艺手册》查得: 基本安全系数 加工性能为粗加工 刀具为高速钢麻花钻,刀具材料为 HT200 切削性能为连续切削 夹紧方式为手动夹紧 夹紧时手柄位置操作方便 工件与支撑面接触点确定 , 对于螺旋夹紧机构,由《金属切削机床夹具设计手册》P485 可查得,螺旋夹紧机构 的所需夹紧转矩计算公式为: 式中 T 为应加在螺旋夹紧机构上的夹紧转矩, Q 为夹紧力,r 为螺纹的平均半径, 为螺纹升角,本装置中的快速螺旋夹紧机构螺纹升角为 4.5 度,摩擦角 一般取 10 度,f 1 为支撑表面摩擦系数, 为计算力臂,由于支承钉与活动 V 型块为点接触。故 为 0,通过计算可得: 故工人所施加的力 一般工人所能扳动的力为 300N,手柄长为 150mm,故工人所能施加的转矩为 18 ,故此装置设计合理。力矩施加示意图如 下图示: (3)夹紧机构及装置设计 本夹具采用固定 V 型块定位,螺旋夹紧机构推动活动 V 型块夹紧. 3.4 夹具操作及维护简要说明 本夹具用在立式铣床铣 47x40 端面,工件以 Ф40 外圆为定位基准,在底面支撑板, 固定 V 型块及活动 V 型块共同作用下实现完全定位。夹紧时,旋动右侧螺旋夹紧装置 推动活动 v 型块即可夹紧工件。 19 总 结 课程设计即将结束了,时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的,通过这次的设计使我们 不再是只知道书本上的空理论,不再是纸上谈兵,而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计, 使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领,使我们更好的利用图书馆的资料,更好 的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和 AUTOCAD 等制图软件,为我们踏入社会打下了好的 基础。 课程设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的,还应该更好的做到理论和实践 的结合。因此我们非常感谢老师给我们的辛勤指导,使我们学到了很多,也非常珍惜大学给我们的 这次设计的机会,它将是我们课程设计完成的更出色的关键一步。 20 致 谢 这次课程设计使我收益不小,为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是,查阅资 料尤其是在查阅切削用量手册时,数据存在大量的重复和重叠,由于经验不足,在选取数据上存在 一些问题,不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见,在我遇到难题时给我指明了 方向,最终我很顺利的完成了课程设计。 课程设计是将大学所学的知识融合在一起,综合运用所有的相关专业知识,是课本知识在实 际中的应用。通过这次课程设计,使我的专业知识在原有的基础上得到更加的巩固和提高,这离不 开老师和同学们的帮助。本设计分析是在老师的指导下完成的,在分析的过程中,尹长城老师给了 我很大的鼓励,在设计分析中引导我去思考了更多的设计思路,增强了我的学习能力,与我们一起 讨论问题,使我对分析有了更清晰明确的认识,使我受益非浅。 课程设计是我们的专长,这是我们走向社会化,专业化的工作中必不可少的过程中前实际训 练综合应用。 “千里之行始于足下” ,通过课程设计,让我深深体会到永恒的那句词的真正含义。 我认真地把今天的课程设计,学习踏踏实实地采取这一步骤是在社会稳定的未来潮流的运行打下了 坚实的基础。 说实话,课程设计是真的累了。但一开始清理自己的设计成果,仔细琢磨课程设计的思路, 成功的喜悦难得让我疲惫顿消瞬间。虽然这是我第一次学会了如何完成,我的生活的小胜利,但它 让我感觉更成熟了。 通过课程设计,使我深深体会到,干任何事都必须耐心、细致。课程设计过程中,许多计算 有时不免令我感到有些心烦意乱;有时应为不小心计算出错,只能毫不留情地重做。但一想起老师 平时多耐心的教导,想到今后自己应当承担的社会责任,想到世界上因为某些细小失误而出现的令 世人无比震惊的事故,我不禁时刻提醒自己,一定要养成一种高度负责、一丝不苟的良好习惯。 经历了课程设计,使我我发现了自己所掌握的知识是真正的贫乏,自己综合运用所学专业知 识的能力是如此的不足,几年来学习了那么多的课程,今天才知道自己并不会用。想到这里,我真 的有点心急了。 由于毕业时间的仓促,很多本来应该弄懂弄透的地方都没有时间去细细追究来源,比如网格 划分的控制、坐标系的理解、求解器的选择等,这使我明白了大学里学的只是一个大体上的方向, 离实际应用还有太远的距离。但我相信方向才是最重要的,因为方向确定了,就会用最少的精力做 好事情,这对于我以后的工作至关重要。因为在实际生产生活中,要从事的工种是千差万别的,只 有从中找到自己最拿手,最有发展前途的岗位,个人才有更多的热情,也最可能在自己的岗位做出 一些贡献。 这次课程设计成绩的取得,与指导老师的细心指导是分不开的。在此,我衷心感谢我的指导老 师,特别是每次都放下他的休息时间,耐心地帮助我解决技术上的一些难题,她严肃的科学态度, 严谨的治学精神,精益求精的工作作风,深深地感染和激励着我。从题目的选择到项目的最终完成, 他都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜,他不仅在学业上给我以精心指导,同 21 时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀
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