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機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)
課 程 設(shè) 計(jì)
題 目 插入耳環(huán)工藝及夾具設(shè)計(jì)
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)老師
完成日期
31
目 錄
第一章 零件分析 1
一、零件的功用分析 1
二、零件的工藝分析 1
第二章 機(jī)械加工工藝規(guī)程制定 1
一、選擇毛坯種類并確定制造方法 1
二、基面的選擇 1
(一)粗基準(zhǔn)的選擇 2
(二)精基準(zhǔn)的選擇 2
三、選擇加工方法 2
(一)平面的加工 2
(二)孔的加工 2
(三)外圓與退刀槽、攻螺紋 2
(四)槽加工 2
四、制定工藝路線 2
五、確定加工余量及毛坯尺寸 3
(一) 確定加工余量 3
(二) 確定毛坯基本尺寸 4
(三) 確定毛坯尺寸公差 4
(四) 繪制毛坯簡(jiǎn)圖 4
六、工序設(shè)計(jì) 5
(一)選擇加工設(shè)備與工藝裝備 5
(二)確定工序尺寸 6
七、確定切削用量和基本時(shí)間 6
(一)工序05(粗銑兩邊面D、E)切削用量及基本時(shí)間的確定 7
(二) 工序15(粗車Φ35外圓)切削用量及基本時(shí)間的確定 8
(三) 工序20、25(粗車Φ27外圓、倒角C2、錐面及切退刀槽)切削用量及基本時(shí)間的確定 10
(四)工序35、40(鉆及擴(kuò)Φ32mm孔) 切削用量及基本時(shí)間的確定 12
(五) 工序45(半精車Φ35外圓)切削用量及基本時(shí)間的確定 15
(六) 工序50(精車Φ35外圓)切削用量及基本時(shí)間的確定 17
(七) 工序60(車削螺紋)切削用量及基本時(shí)間的確定 19
(八)工序70(粗銑鍵槽)切削用量及基本時(shí)間的確定 21
(九)工序75(精銑鍵槽)切削用量及基本時(shí)間的確定 23
八 夾具設(shè)計(jì) 24
參考文獻(xiàn) 25
第一章 零件分析
一、零件的功用分析
題目所給的零件是插入耳環(huán),其作用是用來(lái)固定晾衣架的上端,當(dāng)然插入耳環(huán)的作用還有很多,主要起固定功能。
二、零件的工藝分析
如圖1-1可以看出,標(biāo)有表面粗糙度符號(hào)的表面有平面、退刀槽、內(nèi)孔、鍵槽等。其中,表面粗糙度要求最低的是表面D、E,粗糙度為Ra50,粗糙度要求最高的是外圓Φ35,表面粗糙度為Ra1.6。該外圓也是插入耳環(huán)的主要設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。
從工藝上看,鍵槽對(duì)Φ35軸線的對(duì)稱度公差為0.1,孔Φ32軸線對(duì)Φ35軸線的垂直度公差為0.5/50,可以通過(guò)使用專用機(jī)床夾具來(lái)保證。Φ35的公差等級(jí)為IT7級(jí),表面粗糙度為Ra1.6,可以通過(guò)精車來(lái)保證。表面D、E精度要去不高可以通過(guò)粗銑來(lái)完成,Φ32孔的內(nèi)孔粗糙度為Ra6.5可以通過(guò)鉆床,然后再擴(kuò)鉆,可達(dá)到精度。C面通過(guò)粗銑就可以達(dá)到要求。A面也通過(guò)粗銑。
對(duì)插入耳環(huán)零件圖進(jìn)行工藝審核后,可知該零件圖視圖正確、完整,尺寸、公差及技術(shù)要求齊全,加工要求合理,零件的結(jié)構(gòu)工藝性較好。
C面
A面
D面,對(duì)立面為E面
圖1-1
第二章 機(jī)械加工工藝規(guī)程制定
一、選擇毛坯種類并確定制造方法
按設(shè)計(jì)任務(wù)書,插入耳環(huán)成大批大量生產(chǎn)。
由該零件的功用和原始零件圖可知,該零件材料為45鋼,屈服強(qiáng)度為600MPA,該零件的形狀不是十分復(fù)雜,因此毛坯的形狀與零件的形狀應(yīng)盡量接近,Φ35軸的單邊余量2.5mm,兩邊余量5.0mm,所以毛坯尺寸Φ40,在軸向方向3mm,所以毛坯軸向長(zhǎng)度為150mm,所以用150×79×41的毛坯,確定加工余量及毛坯尺寸。
二、基面的選擇
定位基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程制定中的重要工作,它是工藝路線是否正確合理的前提。正確合理地選擇定位基準(zhǔn),可以確保加工質(zhì)量、縮短工藝過(guò)程、簡(jiǎn)化工藝裝備結(jié)構(gòu)與種類、提高生產(chǎn)率。
(一)粗基準(zhǔn)的選擇
對(duì)于零件而言,盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。Φ35mm軸為重要表面,加工時(shí)要求余量小而均勻,盡量通過(guò)粗基準(zhǔn),加工出一個(gè)精基準(zhǔn)面,因此應(yīng)選擇該Φ35mm軸線為粗基準(zhǔn)。
(二)精基準(zhǔn)的選擇
精基準(zhǔn)的選擇有利于保證加工精度,并使工件裝夾方便。在選擇時(shí),主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一等問(wèn)題。插入耳環(huán)是帶有孔的零件。Φ32mm孔是精度要求最高的高的孔,俄日避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生誤差,保證加工精度,應(yīng)選Φ32mm孔為精基準(zhǔn),即遵循“基準(zhǔn)重合”的原則。還由于零件的要求是Φ35mm軸和Φ32mm孔在垂直度上有較高的精度要求,因此選擇Φ32mm孔作為精基準(zhǔn),這樣就保證精度要求最高的Φ35mm軸的加工精度,減少加工誤差。在插入耳環(huán)的加工過(guò)程中,該孔還可以作為大部分工序的定位基準(zhǔn),加工其他次要表面,體現(xiàn)了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的選擇原則。
三、選擇加工方法
(一)平面的加工
平面加工的方法很多,有車、刨、銑、磨、拉等。對(duì)于本零件由于表面D、E粗糙度為Ra50,通過(guò)粗銑就可以達(dá)到。而對(duì)于C面粗糙度為Ra6.3通過(guò)粗銑也可以達(dá)到。而表面A的粗糙度要求為Ra12.5,由表5-11,根據(jù)GB/T 1804-2000規(guī)定,選用中等級(jí)(m),相當(dāng)于IT13級(jí),故可考慮粗車或粗端銑,根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),選用端銑加工方式。
(二)孔的加工
孔的加工方式有鉆、擴(kuò)、鏜、拉、磨等。Φ32孔內(nèi)壁粗糙度為Ra6.3,采以就用鉆-擴(kuò)方式進(jìn)行加工,鉆孔后擴(kuò)孔就可以達(dá)到這個(gè)精度要求,滿足安裝配合E9。Φ5的銷孔,直接用槍孔鉆就可以加工出來(lái)。
(三)外圓與退刀槽、攻螺紋
外圓Φ35的加工在本零件中最重要部分。由于外圓的公差等級(jí)為IT7級(jí),表面粗糙度Ra1.6,所以采用粗車-半精車-精車。而對(duì)于外圓Φ27,表面要進(jìn)行攻螺紋,所以進(jìn)行粗車就可以了。在粗車過(guò)后再用螺紋車刀進(jìn)行攻螺紋。退刀槽可以用切斷刀車出。
(四)槽加工
對(duì)槽的加工,槽的要求為Ra3.2,進(jìn)過(guò)粗銑-精銑就可以達(dá)到。
四、制定工藝路線
制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下,可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專用工夾具,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外,還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果,以便使生產(chǎn)成本盡量下降。故采用如下加工工藝:
工序5:粗銑二邊表面D、E
定位基準(zhǔn):外圓Φ35
工序10:粗銑C面
定位基準(zhǔn):底面D面以及E面。
工序15:粗車外圓Φ35
定位基準(zhǔn):底面D面以及E面。
工序20:粗車外圓Φ27(工步1)、倒角C1(工步2)及車退刀槽Φ24
定位基準(zhǔn):底面D面以及E面。
工序25:進(jìn)行熱處理調(diào)質(zhì)
工序30:鉆Φ32的孔
定位基準(zhǔn):外圓Φ35以及R25外圓面。
工序35:擴(kuò)Φ32的孔
定位基準(zhǔn):外圓Φ35以及R25外圓面。
工序40:半精車外圓Φ35
定位基準(zhǔn):Φ32的孔及兩邊表面D、E。
工序45:精車Φ35
定位基準(zhǔn):Φ32的孔及兩邊表面D、E。
工序50:車錐面,倒角C2
定位基準(zhǔn):Φ32的孔及兩邊表面D、E。
工序55:攻螺紋M27×1.5-6h
定位基準(zhǔn):Φ32的孔及兩邊表面D、E。
工序60:鉆Φ5的銷孔
定位基準(zhǔn):Φ32的孔及兩邊表面D、E。
工序65:粗銑鍵槽
用銑床專用夾具,進(jìn)行鍵的加工。
工序70:精銑鍵槽
用銑床專用夾具,進(jìn)行鍵的加工
工序75:銑A面
定位基準(zhǔn):Φ32的孔及兩邊表面D、E。
五、確定加工余量及毛坯尺寸
(一) 確定加工余量
插入耳環(huán)的材料為45鋼,屈服強(qiáng)度600MPa,采用砂型機(jī)器造型,且為批量生產(chǎn)。由表5-2知,鑄鋼件采用砂型機(jī)器造型時(shí),鑄件的尺寸公差為CT8-CT12級(jí),此處選為CT9級(jí)。由表5-3選擇加工余量為H級(jí),根據(jù)機(jī)械加工后鑄件的最大輪廓尺寸由表5-4可查得個(gè)加工表面余量如下表:
表1-1
加工表面
單邊余量/mm
雙邊余量/mm
備注
兩邊面D、E面
3
6
粗銑一次完成
φ35外圓
3
6
基本尺寸為81mm
φ32孔E9
3
6
先用鉆頭鉆孔至Φ31,再擴(kuò)至Φ32。基本尺寸為孔深尺寸36mm。
銑鍵槽
3
無(wú)
基本尺寸為Φ25
M27x1.5-6h的螺紋
7
14
主要由φ35外圓的毛坯尺寸決定
軸向長(zhǎng)度84尺寸
3
無(wú)
車錐面、粗車Φ27端面、粗車Φ35端面共同決定
(二) 確定毛坯基本尺寸
加工表面的毛坯尺寸只需將零件尺寸加上查取得相應(yīng)加工余量即可,所得毛坯尺寸如表3-2所示:
表3-2
零件尺寸/mm
加工余量/mm
毛坯尺寸/mm
36
6
42
Φ35
6
Φ41
81
3
84
(三) 確定毛坯尺寸公差
由表5-1,選用CT7級(jí)查的各鑄件加工尺寸公差如表3-3所示:
表3-3
毛坯尺寸/mm
公差/mm
標(biāo)注
結(jié)果
42
1.8
±0.9
42±0.9
41
1.8
±0.9
41±0.9
84
2.2
±1.1
84±1.1
(四) 繪制毛坯簡(jiǎn)圖
根據(jù)以上內(nèi)容及砂型鑄件的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)定,繪制毛坯簡(jiǎn)圖,如圖3-1:
如圖3-1 毛坯簡(jiǎn)圖
六、工序設(shè)計(jì)
(一)選擇加工設(shè)備與工藝裝備
1.選擇加工設(shè)備
選擇加工設(shè)備即選擇機(jī)床類型。由于已經(jīng)根據(jù)零件的形狀、精度特點(diǎn),選擇了加工方法,因此機(jī)床的類型也隨之確定。至于機(jī)床的型號(hào),主要取決于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備情況。若零件加工余量較大,加工材料又較硬,有必要校驗(yàn)機(jī)床功率。根據(jù)以上內(nèi)容和考慮零件經(jīng)濟(jì)度與零件表面設(shè)計(jì)相適應(yīng),又本零件的加工余量和硬度不是很大,故選定各工序機(jī)床如下:
(1)工序05:XA5032立式升降臺(tái)銑床,主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表5-13。
(2)工序10、65、70、75、80:X6132萬(wàn)能銑床。
(3)工序15、20、25、45、50、55、60:選擇CA6140車床
(4)工序35、40:選用Z3025搖臂鉆床。
2.選擇夾具
對(duì)于成批生產(chǎn)的零件,大多采用專用機(jī)床夾具。在保證加工質(zhì)量、操作方便、滿足高效率的前提下,亦可部分采用通用夾具。本機(jī)械加工工藝規(guī)程中所有工序均采用了專用機(jī)床夾具,專門設(shè)、制造。
3.選擇刀具
根據(jù)加工工藝需要刀具的選擇情況如下:
(1)工序05 二邊表面D、E 高速鋼鑲齒套式面銑刀
(2)工序35 鉆Φ32 高速鋼錐柄麻花鉆
(3)工序15、45、50 YT類硬質(zhì)合金
(4)工序 70、75銑鍵槽 高速鋼鑲齒套式面銑刀
在刀具選擇過(guò)程中盡量選擇通用刀具。在中批生產(chǎn)中,不排除在某些工序中使用專用刀具,但專用刀具需要專門定做,詳細(xì)的內(nèi)容可參閱《金屬切削刀具》等教材及相關(guān)資料。
4.選擇量具
選擇量具的原則是根據(jù)被測(cè)對(duì)象的要求,在滿足測(cè)量精度的前提下,盡量選用操作方便、測(cè)量效率搞的量具。量具由通用量具和各種專業(yè)量具,其種類的選擇主要應(yīng)考慮被測(cè)尺寸的性質(zhì),如內(nèi)徑、外徑、深度、角度、幾何形狀等以及被測(cè)工件的特點(diǎn),如工件的形狀、大小、精度、生產(chǎn)類型等。本零件屬于成批生產(chǎn),一般采用通用量具。選擇量具的方法有兩種:一種按計(jì)量器具的不確定度選擇。一般根據(jù)被測(cè)對(duì)象的公差帶寬度先查得相應(yīng)的安全裕度A和計(jì)量器具的不確定度允許值(),然后在量具手冊(cè)中選擇一種不確定度等于或小于U1的量具;二是按計(jì)量器具的測(cè)量方法極限誤差選擇。
下面以精車Φ35為例選擇量具。外圓Φ35的尺寸公差T=0.025,選擇刻度值為0.001mm的千分尺。
(二)確定工序尺寸
確定工序尺寸時(shí),對(duì)于加工精度要求較低的表面,只需粗加工工序就能保證設(shè)計(jì)要求,將設(shè)計(jì)尺寸作為工序尺寸即可,上下偏差的標(biāo)注也按設(shè)計(jì)規(guī)定。當(dāng)加工表面精度較高時(shí),往往要經(jīng)過(guò)數(shù)道工序才能達(dá)到要求。
工序的尺寸的確定采用的是由后往前推算的方法,由加工表面的最后工序即設(shè)計(jì)尺寸開(kāi)始,逐次加上每道加工工序余量,分別得到各工序基本尺寸。各個(gè)工序加工余量可查手冊(cè)得到,工序尺寸的公差帶寬度按經(jīng)濟(jì)精度確定,上下偏差按“入體”原則標(biāo)注,最后一道工序的公差應(yīng)按設(shè)計(jì)要求標(biāo)注。
下面確定各工序的工序尺寸、余量及確定公差。
(1)Φ35的外圓表面:
工序名稱
工序基本余量
工序尺寸
精度
粗糙度
精車
0.5
Φ35
IT7
Ra1.6
半精車
1.5
Φ35.5
IT9
Ra6.3
粗車
4
Φ37
IT11
Ra12.5
毛坯
Φ41
(2)加工M27x1.5-6h的螺紋:
工序名稱
工序基本余量
工序尺寸
精度
粗糙度
攻螺紋
M27x1.5-6h
粗車
14
Φ27
IT11
Ra12.5
(3) Φ32E9的孔:
工序名稱
工序基本余量
工序尺寸
精度
粗糙度
擴(kuò)
1
32
IT10
R6.3
鉆
30
30
IT11
R12.5
(4)銑鍵槽
工序名稱
工序基本余量
工序尺寸
精度
粗糙度
精銑
0.5
8
IT8
Ra3.2
半精銑
1.5
7.5
IT11
Ra6.3
粗銑
5
5
(5)軸向長(zhǎng)度84尺寸:
工序名稱
工序基本余量
工序尺寸
精度
粗糙度
車錐面
1
84
IT8
Ra6.3
粗車Φ27端面
1
85
IT11
Ra12.5
粗車Φ35端面
1
86
IT11
Ra12.5
毛坯
87
七、確定切削用量和基本時(shí)間
切削用量包括切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量,確定方法是先確定背吃刀量,再進(jìn)給量,最后確定切削速度。不同的加工性質(zhì),對(duì)切削加工的要求不一樣。粗加工時(shí),應(yīng)盡量保證較高的金屬切削率和必要的刀具耐用度,故一般優(yōu)先選擇盡可能大的背吃刀量,其次選擇較大的進(jìn)給量,最后根據(jù)刀具耐用度要求,確定適合的切削速度。精加工時(shí),首先應(yīng)保證工件的加工精度和表面質(zhì)量要去,故一般選用較小的背吃刀量和進(jìn)給量,而盡可能選用較高的切削速度。
(一)工序05(粗銑兩邊面D、E)切削用量及基本時(shí)間的確定
1.切削用量
本道工序是粗銑端面,已知加工材料為45鋼,機(jī)床選用XA5032立式銑床,選用刀具為高速鋼鑲齒套式面銑刀,其參數(shù):直徑d=125mm,孔徑D=40mm,寬L=40mm,齒數(shù)z=14.根據(jù)表5-26確定銑刀角度,選擇前角Υ=20°,后角α=12°,主偏角k=60°,螺旋角β=10°,已知銑削寬度為63mm,銑削背吃刀量為ap=6mm。
(1)確定每齒進(jìn)給量 根據(jù)表5-13知XA5032型立式銑床的主電機(jī)功率為7.5kw,查表5-27知當(dāng)工藝系統(tǒng)剛性中等、鑲齒端銑刀加工鑄鐵時(shí),其每齒進(jìn)給量。由于本工序被吃刀量和銑削寬度較小,故選擇最大的每齒進(jìn)給量。
(2)選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)和耐用時(shí)度 根據(jù)表5-28,用高速鋼鑲齒端銑刀粗加工鑄劍時(shí),選擇銑刀后刀面磨損極限值為2.0mm,查表5-29知銑刀直徑d=80mm時(shí),經(jīng)插值的端銑刀的合力耐用度T=50min。刀具耐磨用度是指刃磨后的刀具自開(kāi)始切削直到磨損量達(dá)到磨鈍的標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)歷的總切削時(shí)間。
(3)確定切削速度和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 查表5-30知,高速鋼銑刀銑削速度為,則所需銑床主軸轉(zhuǎn)速范圍是
根據(jù)XA5032機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)主軸轉(zhuǎn)速,由表5-13選取n=60r/min,則實(shí)際銑削速度為
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為
根據(jù)表5-13中工作臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)縱向進(jìn)給量,選取,則實(shí)際每齒進(jìn)給量為
(4)校驗(yàn)機(jī)床功率 由表5-31和表5-32知,銑削力和銑削功率計(jì)算公式如下:
式中。所以,銑削梨為
XA5023銑床主電機(jī)功率為7.5kW。故選用切削用量合適。最后的切削用量為
2.基本時(shí)間
根據(jù)表5-33知,的端銑刀對(duì)銑削的基本時(shí)間為
式中,
—工件銑削部分長(zhǎng)度,單位為mm;
—切入行程長(zhǎng)度,單位為mm,;
—切出行程長(zhǎng)度,單位mm;
—工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量,單位為mm/min。
已知。由表5-34查的切入切出行程長(zhǎng)度。所以,基本時(shí)間為
(二) 工序15(粗車Φ35外圓)切削用量及基本時(shí)間的確定
本工序?yàn)榇周囃鈭A,機(jī)床采用最常用的CA6140臥式車床,采用YT15硬質(zhì)合金刀具,根據(jù)加工條件和工件材料由表5-35、表5-36、表5-37、表5-38得刀具參數(shù)為主偏角、前角、刃傾角、刀尖圓弧半徑車刀加工。由表5-39知,選用桿部直徑為20mm的圓形車刀。由表5-40知,車刀合理耐用度為。
1.確定粗車Φ35外圓切削用量
(1)確定背吃刀量 由前述可知粗車時(shí)雙邊加工余量為4mm,,粗車后外圓直徑為,故單邊余量為2mm,即。
(2)確定進(jìn)給量 對(duì)于粗加工,根據(jù)表5-42,按照CA6140機(jī)床的進(jìn)給量值,以及參考《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》第95頁(yè)表4-53可知,當(dāng)加工45鋼時(shí),車刀刀桿尺寸B×H為20×30,背吃刀量a =2.0mm,則進(jìn)給量f=0.4~0.5mm/r,因此選取。
(3)確定切削速度 根據(jù)表5-43的計(jì)算公式確定切削速度
式中,,因本例的加工條件與該公式應(yīng)用條件不完全相同,故需根據(jù)表5-32對(duì)車削速度進(jìn)行修正:根據(jù)刀具耐用度T=60min,得修正系數(shù)為;根據(jù)工件材料,得修正系數(shù)為;根據(jù)毛坯表面狀態(tài)得修正系數(shù)為,刀具材料為YT15,得修正系數(shù);主偏角,經(jīng)插值得修正系數(shù)。所以
查表5-44,以及參考《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》第98頁(yè)表4-58外圓切削速度參考值可知,V =1.5~1.83m/s,則所需車床主軸轉(zhuǎn)速范圍n= =709~874.2r/min,根據(jù)CA6140機(jī)床上的主軸轉(zhuǎn)速選擇,則實(shí)際切削速度為
(4)檢驗(yàn)機(jī)床功率 由表5-45,查得切削力和切削功率計(jì)算公式如下:
式中,,,由表5-32得:與刀具耐用度有關(guān)的修正系數(shù),與工件材料有關(guān)的修正系數(shù),與主偏角相關(guān)的修正系數(shù);與前角有關(guān)的修正系數(shù)。因此總的修正系數(shù)為
所以,切削力為
切削功率為
根據(jù)表5-46知:CA6140機(jī)床主電機(jī)功率,因,故上述切削用量可用,最后所確定的切削用量為
;
。
2. 基本時(shí)間
由表5-47得外圓的基本時(shí)間為
式中,——切削加工長(zhǎng)度,單位為mm;
——刀具切人長(zhǎng)度,單位為mm,;
——刀具切入長(zhǎng)度,單位為mm,;
——單件小批量生產(chǎn)時(shí)的試切附加長(zhǎng)度,單位為mm;
——進(jìn)給次數(shù)。
已知,,,,,,。所以,基本時(shí)間為
(三) 工序20、25(粗車Φ27外圓、倒角C2、錐面及切退刀槽)切削用量及基本時(shí)間的確定
本工序?yàn)榇周囃鈭A,機(jī)床采用最常用的CA6140臥式車床,采用YT15硬質(zhì)合金刀具,根據(jù)加工條件和工件材料由表5-35、表5-36、表5-37、表5-38得刀具參數(shù)為主偏角、前角、刃傾角、刀尖圓弧半徑車刀加工。由表5-39知,選用桿部直徑為20mm的圓形車刀。由表5-40知,車刀合理耐用度為。
1.確定粗車Φ27外圓切削用量
(1)確定背吃刀量 由前述可知粗車時(shí)雙邊加工余量為8mm,,粗車后外圓直徑為,故單邊余量為4mm,即。
(2)確定進(jìn)給量 對(duì)于粗加工,根據(jù)表5-42,按照CA6140機(jī)床的進(jìn)給量值,以及參考《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》第95頁(yè)表4-53可知,當(dāng)加工45鋼時(shí),車刀刀桿尺寸B×H為20×30,背吃刀量a =4.0mm,則進(jìn)給量f=0.4~0.5mm/r,因此選取。
(3)確定切削速度 根據(jù)表5-43的計(jì)算公式確定切削速度
式中,,因本例的加工條件與該公式應(yīng)用條件不完全相同,故需根據(jù)表5-32對(duì)鏜削速度進(jìn)行修正:根據(jù)刀具耐用度T=60min,得修正系數(shù)為;根據(jù)工件材料,得修正系數(shù)為;根據(jù)毛坯表面狀態(tài)得修正系數(shù)為,刀具材料為YT15,得修正系數(shù);主偏角,經(jīng)插值得修正系數(shù)。所以
查表5-44,以及參考《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》第98頁(yè)表4-58外圓切削速度參考值可知,V =1.5~1.83m/s,則所需車床主軸轉(zhuǎn)速范圍n= =709~874.2r/min,根據(jù)CA6140機(jī)床上的主軸轉(zhuǎn)速選擇,則實(shí)際切削速度為
(4)檢驗(yàn)機(jī)床功率 由表5-45,查得切削力和切削功率計(jì)算公式如下:
式中,,,由表5-32得:與刀具耐用度有關(guān)的修正系數(shù),與工件材料有關(guān)的修正系數(shù),與主偏角相關(guān)的修正系數(shù);與前角有關(guān)的修正系數(shù)。因此總的修正系數(shù)為
所以,切削力為
切削功率為
根據(jù)表5-46知:CA6140機(jī)床主電機(jī)功率,因,故上述切削用量可用,最后所確定的切削用量為
;
。
2. 基本時(shí)間
由表5-47得外圓的基本時(shí)間為
式中,——切削加工長(zhǎng)度,單位為mm;
——刀具切人長(zhǎng)度,單位為mm,;
——刀具切入長(zhǎng)度,單位為mm,;
——單件小批量生產(chǎn)時(shí)的試切附加長(zhǎng)度,單位為mm;
——進(jìn)給次數(shù)。
已知,,,,,,。所以,基本時(shí)間為
(四)工序35、40(鉆及擴(kuò)Φ32mm孔) 切削用量及基本時(shí)間的確定
本工序?yàn)殂@及擴(kuò)Φ32mm的孔,所選用機(jī)床為Z3025搖臂鉆床。根據(jù)表5-19知選取d=30mm,l=294mm,莫氏圓錐號(hào)為3號(hào)的高速鋼錐柄麻花鉆作為刀具。根據(jù)表5-48選擇的麻花鉆參數(shù)由表5-49知,當(dāng)時(shí),選擇鉆頭后刀面磨損極限值為0.9mm,耐用度T=50min。
1.切削用量
(1) 確定背吃刀梁鉆孔時(shí),,故可取=15mm。
(2)確定進(jìn)給量按照加工要求決定進(jìn)給量。鉆頭直徑,工件材料為45鋼時(shí),根據(jù)表5-50,鉆頭進(jìn)給范圍mm/r.根據(jù)表5-51,選取。因?yàn)榭椎纳疃扰c孔的直徑相差不多,故無(wú)需修正系數(shù)來(lái)修正。
(3)確定切削速度v 根據(jù)表5-52的計(jì)算公式
式中,。因本例的加工的條件與該公式應(yīng)用條件不完全相同,故對(duì)切削速度進(jìn)行修正,由表5-53得:根據(jù)刀具耐磨度T=50min,得修正系數(shù)k;工件材料=600MPa,得修正系數(shù)為;刀具材料為高速鋼,得修正系數(shù);鉆頭為標(biāo)準(zhǔn)刃磨形狀,得修正系數(shù)。所以
根據(jù)Z3025機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)主軸轉(zhuǎn)速,由表5-54選取n=125m/min,實(shí)際轉(zhuǎn)速為:
(4)校驗(yàn)機(jī)床功率 由表5-55,查的轉(zhuǎn)矩T和切削功率計(jì)算公式如下:
式中,,由表5-56得:與加工材料有關(guān)的修正系數(shù)45鋼的修整系數(shù)為;與刃磨形狀有關(guān)的修正系數(shù);與刀具磨鈍有關(guān)的修正系數(shù)。因此總的修正系數(shù)為
所以鉆孔時(shí)的轉(zhuǎn)矩為
切削功率為
由表5-14知,Z3025機(jī)床主軸的最大轉(zhuǎn)矩 ,主電機(jī)功率。由于 ,故選用的切削用量可以用。最后確定的切削用量為
=15mm
2.基本時(shí)間
由表5-57的鉆孔的基本時(shí)間為
式中,—共建切削部分長(zhǎng)度,單位為mm;
—切入量,單位mm,;
—超入量,單位mm, :
已知=36mm,
==10.73mm
所以,加工3個(gè)空所用基本時(shí)間為
=3=3
(五) 工序45(半精車Φ35外圓)切削用量及基本時(shí)間的確定
本工序?yàn)榘刖囃鈭A,機(jī)床采用最常用的CA6140臥式車床,采用YT15硬質(zhì)合金刀具,根據(jù)加工條件和工件材料由表5-35、表5-36、表5-37、表5-38得刀具參數(shù)為主偏角、前角、刃傾角、刀尖圓弧半徑車刀加工。由表5-39知,選用桿部直徑為20mm的圓形車刀。由表5-40知,車刀合理耐用度為。
1.確定粗車Φ35外圓切削用量
(1)確定背吃刀量 由前述可知粗車時(shí)雙邊加工余量為1.5mm,,半精車后外圓直徑為,故單邊余量為0.75mm,即。
(2)確定進(jìn)給量 對(duì)于半精加工,根據(jù)表5-42,按照CA6140機(jī)床的進(jìn)給量值,以及參考《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》第95頁(yè)表4-53可知,當(dāng)加工45鋼時(shí),車刀刀桿尺寸B×H為20×30,背吃刀量a =0.75mm,因此選取。
(3)確定切削速度 根據(jù)表5-43的計(jì)算公式確定切削速度
式中,,因本例的加工條件與該公式應(yīng)用條件不完全相同,故需根據(jù)表5-32對(duì)車削速度進(jìn)行修正:根據(jù)刀具耐用度T=60min,得修正系數(shù)為;根據(jù)工件材料,得修正系數(shù)為;根據(jù)毛坯表面狀態(tài)得修正系數(shù)為,刀具材料為YT15,得修正系數(shù);主偏角,經(jīng)插值得修正系數(shù)。所以
查表5-44,根據(jù)CA6140機(jī)床上的主軸轉(zhuǎn)速選擇,則實(shí)際切削速度為
(4)檢驗(yàn)機(jī)床功率 由表5-45,查得切削力和切削功率計(jì)算公式如下:
式中,,,由表5-32得:與刀具耐用度有關(guān)的修正系數(shù),與工件材料有關(guān)的修正系數(shù),與主偏角相關(guān)的修正系數(shù);與前角有關(guān)的修正系數(shù)。因此總的修正系數(shù)為
所以,切削力為
切削功率為
根據(jù)表5-46知:CA6140機(jī)床主電機(jī)功率,因,故上述切削用量可用,最后所確定的切削用量為
;
。
2. 基本時(shí)間
由表5-47得外圓的基本時(shí)間為
式中,——切削加工長(zhǎng)度,單位為mm;
——刀具切人長(zhǎng)度,單位為mm,;
——刀具切入長(zhǎng)度,單位為mm,;
——單件小批量生產(chǎn)時(shí)的試切附加長(zhǎng)度,單位為mm;
——進(jìn)給次數(shù)。
已知,,,,,,。所以,基本時(shí)間為
(六) 工序50(精車Φ35外圓)切削用量及基本時(shí)間的確定
本工序?yàn)榫囃鈭A,機(jī)床采用最常用的CA6140臥式車床,采用YT15硬質(zhì)合金刀具,根據(jù)加工條件和工件材料由表5-35、表5-36、表5-37、表5-38得刀具參數(shù)為主偏角、前角、刃傾角、刀尖圓弧半徑車刀加工。由表5-39知,選用桿部直徑為20mm的圓形車刀。由表5-40知,車刀合理耐用度為。
1.確定精車Φ35外圓切削用量
(1)確定背吃刀量 由前述可知粗車時(shí)雙邊加工余量為0.5mm,精車后外圓直徑為,故單邊余量為0.25mm,即。
(2)確定進(jìn)給量 對(duì)于精加工,根據(jù)表5-42,按照CA6140機(jī)床的進(jìn)給量值,以及參考《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》第95頁(yè)表4-53可知,當(dāng)加工45鋼時(shí),車刀刀桿尺寸B×H為20×30,背吃刀量a =0.75mm,因此選取。
(3)確定切削速度 根據(jù)表5-43的計(jì)算公式確定切削速度
式中,,因本例的加工條件與該公式應(yīng)用條件不完全相同,故需根據(jù)表5-32對(duì)車削速度進(jìn)行修正:根據(jù)刀具耐用度T=60min,得修正系數(shù)為;根據(jù)工件材料,得修正系數(shù)為;根據(jù)毛坯表面狀態(tài)得修正系數(shù)為,刀具材料為YT15,得修正系數(shù);主偏角,經(jīng)插值得修正系數(shù)。所以
查表5-44,根據(jù)CA6140機(jī)床上的主軸轉(zhuǎn)速選擇,則實(shí)際切削速度為
(4)檢驗(yàn)機(jī)床功率 由表5-45,查得切削力和切削功率計(jì)算公式如下:
式中,,,由表5-32得:與刀具耐用度有關(guān)的修正系數(shù),與工件材料有關(guān)的修正系數(shù),與主偏角相關(guān)的修正系數(shù);與前角有關(guān)的修正系數(shù)。因此總的修正系數(shù)為
所以,切削力為
切削功率為
根據(jù)表5-46知:CA6140機(jī)床主電機(jī)功率,因,故上述切削用量可用,最后所確定的切削用量為
;
。
2. 基本時(shí)間
由表5-47得外圓的基本時(shí)間為
式中,——切削加工長(zhǎng)度,單位為mm;
——刀具切人長(zhǎng)度,單位為mm,;
——刀具切入長(zhǎng)度,單位為mm,;
——單件小批量生產(chǎn)時(shí)的試切附加長(zhǎng)度,單位為mm;
——進(jìn)給次數(shù)。
已知,,,,,,。所以,基本時(shí)間為
(七) 工序60(車削螺紋)切削用量及基本時(shí)間的確定
本工序?yàn)檐囅魍鈭A,機(jī)床采用最常用的CA6140臥式車床,采用YT15硬質(zhì)合金刀具,根據(jù)加工條件和工件材料由表5-35、表5-36、表5-37、表5-38得刀具參數(shù)為主偏角、前角、刃傾角、刀尖圓弧半徑車刀加工。由表5-39知,選用桿部直徑為20mm的圓形刀。由表5-40知,車刀合理耐用度為。
1.確定外圓切削用量
(1)確定背吃刀量 由前述可知車削時(shí)雙邊加工余量為1.5mm,,車削螺紋后外圓直徑為,故單邊余量為0.75mm,即。
(2)確定進(jìn)給量 對(duì)于粗加工,根據(jù)表5-42,按照CA6140機(jī)床的進(jìn)給量值,以及參考《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》第95頁(yè)表4-53可知,當(dāng)加工45鋼時(shí),車刀刀桿尺寸B×H為20×30,背吃刀量a =0.75mm,因此選取。
(3)確定切削速度 根據(jù)表5-43的計(jì)算公式確定切削速度
式中,,因本例的加工條件與該公式應(yīng)用條件不完全相同,故需根據(jù)表5-32對(duì)車削速度進(jìn)行修正:根據(jù)刀具耐用度T=60min,得修正系數(shù)為;根據(jù)工件材料,得修正系數(shù)為;根據(jù)毛坯表面狀態(tài)得修正系數(shù)為,刀具材料為高速鋼,得修正系數(shù);主偏角,經(jīng)插值得修正系數(shù)。所以
查表5-44,根據(jù)CA6140機(jī)床上的主軸轉(zhuǎn)速選擇,則實(shí)際切削速度為
(4)檢驗(yàn)機(jī)床功率 由表5-45,查得切削力和切削功率計(jì)算公式如下:
式中,,,由表5-32得:與刀具耐用度有關(guān)的修正系數(shù),與工件材料有關(guān)的修正系數(shù),與主偏角相關(guān)的修正系數(shù);與前角有關(guān)的修正系數(shù)。因此總的修正系數(shù)為
所以,切削力為
切削功率為
根據(jù)表5-46知:CA6140機(jī)床主電機(jī)功率,因,故上述切削用量可用,最后所確定的切削用量為
;
。
2. 基本時(shí)間
由表5-47得外圓的基本時(shí)間為
式中,——切削加工長(zhǎng)度,單位為mm;
——刀具切人長(zhǎng)度,單位為mm,;
——刀具切入長(zhǎng)度,單位為mm,;
——單件小批量生產(chǎn)時(shí)的試切附加長(zhǎng)度,單位為mm;
——進(jìn)給次數(shù)。
已知,,,,,,。所以,基本時(shí)間為
(八)工序70(粗銑鍵槽)切削用量及基本時(shí)間的確定
1.切削用量
本道工序是粗銑端面,已知加工材料為45鋼,機(jī)床選用X6132萬(wàn)能銑床,選用刀具為高速鋼鑲齒套式面銑刀,其參數(shù):直徑d=80mm,孔徑D=27mm,寬L=36mm,齒數(shù)z=10.根據(jù)表5-26確定銑刀角度,選擇前角。已知銑削寬度為8mm,銑削背吃刀量為ap=2.5mm。
(1)確定每齒進(jìn)給量 根據(jù)表5-13知X6132萬(wàn)能銑床的主電機(jī)功率為7.5kw,查表5-27知當(dāng)工藝系統(tǒng)剛性中等、鑲齒端銑刀加工鑄鐵時(shí),其每齒進(jìn)給量。由于本工序被吃刀量和銑削寬度較小,故選擇最大的每齒進(jìn)給量。
(2)選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)和耐用時(shí)度 根據(jù)表5-28,用高速鋼鑲齒端銑刀粗加工鑄劍時(shí),選擇銑刀后刀面磨損極限值為2.0mm,查表5-29知銑刀直徑d=80mm時(shí),經(jīng)插值的端銑刀的合力耐用度T=50min。刀具耐磨用度是指刃磨后的刀具自開(kāi)始切削直到磨損量達(dá)到磨鈍的標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)歷的總切削時(shí)間。
(3)確定切削速度和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 查表5-30知,高速鋼銑刀銑削速度為,則所需銑床主軸轉(zhuǎn)速范圍是
根據(jù)X6132萬(wàn)能銑床的標(biāo)準(zhǔn)主軸轉(zhuǎn)速,由表5-13選取n=75r/min,則實(shí)際銑削速度為
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為
根據(jù)表5-13中工作臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)縱向進(jìn)給量,選取,則實(shí)際每齒進(jìn)給量為
(4)校驗(yàn)機(jī)床功率 由表5-31和表5-32知,銑削力和銑削功率計(jì)算公式如下:
式中。所以,銑削梨為
XA5023銑床主電機(jī)功率為7.5kW。故選用切削用量合適。最后的切削用量為
2.基本時(shí)間
根據(jù)表5-33知,的端銑刀對(duì)銑削的基本時(shí)間為
式中,
—工件銑削部分長(zhǎng)度,單位為mm;
—切入行程長(zhǎng)度,單位為mm,;
—切出行程長(zhǎng)度,單位mm;
—工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量,單位為mm/min。
已知。由表5-34查的切入切出行程長(zhǎng)度。所以,基本時(shí)間為
(九)工序75(精銑鍵槽)切削用量及基本時(shí)間的確定
1.切削用量
本道工序?yàn)榫婃I槽,已知加工材料為45鋼,機(jī)床選用X6132萬(wàn)能銑床,選用刀具為高速鋼鑲齒套式面銑刀,其參數(shù):直徑d=80mm,孔徑D=27mm,寬L=36mm,齒數(shù)z=10.根據(jù)表5-26確定銑刀角度,選擇前角。已知銑削寬度為8mm,銑削背吃刀量為ap=0.5mm。
(1)確定每齒進(jìn)給量 根據(jù)表5-13知X6132萬(wàn)能銑床的主電機(jī)功率為7.5kw,查表5-27知當(dāng)工藝系統(tǒng)剛性中等、鑲齒端銑刀加工鑄鐵時(shí),其每齒進(jìn)給量。由于本工序被吃刀量和銑削寬度較小,故選擇最大的每齒進(jìn)給量。
(2)選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)和耐用時(shí)度 根據(jù)表5-28,用高速鋼鑲齒端銑刀粗加工鑄劍時(shí),選擇銑刀后刀面磨損極限值為2.0mm,查表5-29知銑刀直徑d=80mm時(shí),經(jīng)插值的端銑刀的合力耐用度T=50min。刀具耐磨用度是指刃磨后的刀具自開(kāi)始切削直到磨損量達(dá)到磨鈍的標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)歷的總切削時(shí)間。
(3)確定切削速度和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 查表5-30知,高速鋼銑刀銑削速度為,則所需銑床主軸轉(zhuǎn)速范圍是
根據(jù)X6132萬(wàn)能銑床的標(biāo)準(zhǔn)主軸轉(zhuǎn)速,由表5-13選取n=75r/min,則實(shí)際銑削速度為
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為
根據(jù)表5-13中工作臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)縱向進(jìn)給量,選取,則實(shí)際每齒進(jìn)給量為
(4)校驗(yàn)機(jī)床功率 由表5-31和表5-32知,銑削力和銑削功率計(jì)算公式如下:
式中。所以,銑削梨為
XA5023銑床主電機(jī)功率為7.5kW。故選用切削用量合適。最后的切削用量為
2.基本時(shí)間
根據(jù)表5-33知,的端銑刀對(duì)銑削的基本時(shí)間為
式中,
—工件銑削部分長(zhǎng)度,單位為mm;
—切入行程長(zhǎng)度,單位為mm,;
—切出行程長(zhǎng)度,單位mm;
—工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量,單位為mm/min。
已知。由表5-34查的切入切出行程長(zhǎng)度。所以,基本時(shí)間為
4 加工外圓車夾具設(shè)計(jì)
4.1 車床夾具設(shè)計(jì)要求說(shuō)明
車床夾具主要用于加工外圓及孔車夾具設(shè)計(jì)。因而車床夾具的主要特點(diǎn)是工件加工表面的中心線與機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)軸線同軸。
(1) 安裝在車床主軸上的夾具。這類夾具很多,有通用的三爪卡盤、四爪卡盤,花盤,頂尖等,還有自行設(shè)計(jì)的心軸;專用夾具通??煞譃樾妮S式、夾頭式、卡盤式、角鐵式和花盤式。這類夾具的特點(diǎn)是加工時(shí)隨機(jī)床主軸一起旋轉(zhuǎn),刀具做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)
定心式車床夾具 在定心式車床夾具上,工件常以孔或外圓定位,夾具采用定心夾緊機(jī)構(gòu)。
角鐵式車床夾具 在車床上加工殼體、支座、杠桿、接頭等零件的回轉(zhuǎn)端面時(shí),由于零件形狀較復(fù)雜,難以裝夾在通用卡盤上,因而須設(shè)計(jì)專用夾具。這種夾具的夾具體呈角鐵狀,故稱其為角鐵式車床夾具。
花盤式車床夾具 這類夾具的夾具體稱花盤,上面開(kāi)有若干個(gè)T形槽,安裝定位元件、夾緊元件和分度元件等輔助元件,可加工形狀復(fù)雜工件的外圓和內(nèi)孔。這類夾具不對(duì)稱,要注意平衡。
(2) 安裝在托板上的夾具。某些重型、畸形工件,常常將夾具安裝在托板上。刀具則安裝在車床主軸上做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),夾具做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
由于后一類夾具應(yīng)用很少,屬于機(jī)床改裝范疇。而生產(chǎn)中需自行設(shè)計(jì)的較多是安裝在車床主軸上的專用夾具,所以零件在車床上加工用專用夾具。
4.2車床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
(1)定位裝置的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和夾緊裝置的設(shè)計(jì)要求
當(dāng)加工回轉(zhuǎn)表面時(shí),要求工件加工面的軸線與機(jī)床主軸軸線重合,夾具上定位裝置的結(jié)構(gòu)和布置必須保證這一點(diǎn)。
當(dāng)加工的表面與工序基準(zhǔn)之間有尺寸聯(lián)系或相互位置精度要求時(shí),則應(yīng)以?shī)A具的回轉(zhuǎn)軸線為基準(zhǔn)來(lái)確定定位元件的位置。
工件的夾緊應(yīng)可靠。由于加工時(shí)工件和夾具一起隨主軸高速回轉(zhuǎn),故在加工過(guò)程中工件除受切削力矩的作用外,整個(gè)夾具還要受到重力和離心力的作用,轉(zhuǎn)速越高離心力越大,這些力不僅降低夾緊力,同時(shí)會(huì)使主軸振動(dòng)。因此,夾緊機(jī)構(gòu)必須具有足夠的夾緊力,自鎖性能好,以防止工件在加工過(guò)程中移動(dòng)或發(fā)生事故。對(duì)于角鐵式夾具,夾緊力的施力方式要注意防止引起夾具變形。
(2)夾具與機(jī)床主軸的連接
車床夾具與機(jī)床主軸的連接精度對(duì)夾具的加工精度有一定的影響。因此,要求夾具的回轉(zhuǎn)軸線與臥式車床主軸軸線應(yīng)具有盡可能小的同軸度誤差。
心軸類車床夾具以莫氏錐柄與機(jī)床主軸錐孔配合連接,用螺桿拉緊。有的心軸則以中心孔與車床前、后頂尖安裝使用。
根據(jù)徑向尺寸的大小,其它專用夾具在機(jī)床主軸上的安裝連接一般有兩種方式:
1)對(duì)于徑向尺寸D<140mm,或D<(2~3)d的小型夾具,一般用錐柄安裝在車床主軸的錐孔中,并用螺桿拉緊,如圖1-a所示。這種連接方式定心精度較高。
2)對(duì)于徑向尺寸較大的夾具,一般用過(guò)渡盤與車床主軸軸頸連接。過(guò)渡盤與主軸配合處的形狀取決于主軸前端的結(jié)構(gòu)。
圖1-b所示的過(guò)渡盤,其上有一個(gè)定位圓孔按H7/h6或H7/js6與主軸軸頸相配合,并用螺紋和主軸連接。為防止停車和倒車時(shí)因慣性作用使兩者松開(kāi),可用壓板將過(guò)渡盤壓在主軸上。專用夾具則以其定位止口按H7/h6或H7/js6裝配在過(guò)渡盤的凸緣上,用螺釘緊固。這種連接方式的定心精度受配合間隙的影響。為了提高定心精度,可按找正圓校正夾具與機(jī)床主軸的同軸度。
對(duì)于車床主軸前端為圓錐體并有凸緣的結(jié)構(gòu),如圖1-c所示,過(guò)渡盤在其長(zhǎng)錐面上配合定心,用活套在主軸上的螺母鎖緊,由鍵傳遞扭矩。這種安裝方式的定心精度較高,但端面要求緊貼,制造上較困難。
圖1-d所示是以主軸前端短錐面與過(guò)渡盤連接的方式。過(guò)渡盤推入主軸后,其端面與主軸端面只允許有0.05~0.1mm的間隙,用螺釘均勻擰緊后,即可保證端面與錐面全部接觸,以使定心準(zhǔn)確、剛度好。
圖1 車床夾具與機(jī)床主軸的連接
過(guò)渡盤常作為車床附件備用,設(shè)計(jì)夾具時(shí)應(yīng)按過(guò)渡盤凸緣確定專用夾具體的止口尺寸。過(guò)渡盤的材料通常為鑄鐵。各種車床主軸前端的結(jié)構(gòu)尺寸,可查閱有關(guān)手冊(cè)
4.3 定位機(jī)構(gòu)
由零件圖分析孔F的加工要求,必須保證孔軸向和徑向的加工尺寸,得出,夾具必須限制工件的六個(gè)自由度,才可以達(dá)到加工要求。先設(shè)計(jì)夾具模型如下:
選擇定位元件為:支承板,支撐釘,定位銷,上下蓋板。支撐板限制了X,Y,Z方向的移動(dòng)自由度,X,Y方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度,支撐釘限制了Z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度??梢?jiàn),定位方案選擇合理。
4.4夾緊機(jī)構(gòu)
選擇工件的夾緊方案,夾緊方案的選擇原則是夾得穩(wěn),夾得勞,夾得快。選擇夾緊機(jī)構(gòu)時(shí),要合理確定夾緊力的三要素:大小、方向、作用點(diǎn)。夾緊裝置的基本要求如下:
1.夾緊時(shí)不能破壞工件在夾具中占有的正確位置;
2.夾緊力要適當(dāng),既要保證工件在加工過(guò)程中不移動(dòng)、不轉(zhuǎn)動(dòng)、不震動(dòng),又不因夾緊力過(guò)大而使工件表面損傷、變形。
3夾緊機(jī)構(gòu)的操作應(yīng)安全、方便、迅速、省力。
4機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單,制造、維修要方便。
分析零件加工要素的性質(zhì),確定夾緊動(dòng)力源類型為手動(dòng)夾緊,夾緊裝置為壓板,壓緊力來(lái)源為螺旋力。夾具的具體結(jié)構(gòu)與參數(shù)見(jiàn)夾具裝配圖和零件圖。
4.5零件的車床夾具的加工誤差分析
工件在車床夾具上加工時(shí),加工誤差的大小受工件在夾具上的定位誤差、夾具誤差、夾具在主軸上的安裝誤差和加工方法誤差的影響。
如夾具圖所示,在夾具上加工時(shí),尺寸的加工誤差的影響因素如下所述:
(1)定位誤差
由于C面既是工序基準(zhǔn),又是定位基準(zhǔn),基準(zhǔn)不重合誤差為零。工件在夾具上定位時(shí),定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)是重合的,基準(zhǔn)位移誤差為零。因此,尺寸的定位誤差等于零。
(2)夾具誤差
夾具誤差為限位基面與軸線間的距離誤差,以及限位基面相對(duì)安裝基面C的平行度誤差是0.01.
(3)安裝誤差
因?yàn)閵A具和主軸是莫氏錐度配合,夾具的安裝誤差幾乎可以忽略不計(jì)。
(4)加工方法誤差
如車床主軸上安裝夾具基準(zhǔn)與主軸回轉(zhuǎn)軸線間的誤差、主軸的徑向跳動(dòng)、車床溜板進(jìn)給方向與主軸軸線的平行度或垂直度等。它的大小取決于機(jī)床的制造精度、夾具的懸伸長(zhǎng)度和離心力的大小等因素。一般取
=/3=0.05/3=0.017mm
零件的車床夾具總加工誤差是:
精度儲(chǔ)備:
故此方案可行。
4.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu)
夾具體設(shè)計(jì)的基本要求
(1)應(yīng)有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性
夾具體上的重要表面,如安裝定位元件的表面、安裝對(duì)刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面,應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽缇群托螤罹?,它們之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁取?
為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定,鑄造夾具體要進(jìn)行時(shí)效處理,焊接和鍛造夾具體要進(jìn)行退火處理。
(2)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度
為了保證在加工過(guò)程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振動(dòng),夾具體應(yīng)有足夠的壁厚,剛性不足處可適當(dāng)增設(shè)加強(qiáng)筋。
(3)應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性
夾具體一般外形尺寸較大,結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,而且各表面間的相互位置精度要求高,因此應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性,應(yīng)做到裝卸工件方便,夾具維修方便。在滿足剛度和強(qiáng)度的前提下,應(yīng)盡量能減輕重量,縮小體積,力求簡(jiǎn)單。
(4)應(yīng)便于排除切屑
在機(jī)械加工過(guò)程中,切屑會(huì)不斷地積聚在夾具體周圍,如不及時(shí)排除,切削熱量的積聚會(huì)破壞夾具的定位精度,切屑的拋甩可能纏繞定位元件,也會(huì)破壞定位精度,甚至發(fā)生安全事故。因此,對(duì)于加工過(guò)程中切屑產(chǎn)生不多的情況,可適當(dāng)加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間:對(duì)于加工過(guò)程中切削產(chǎn)生較多的情況,一般應(yīng)在夾具體上設(shè)置排屑槽。
(5)在機(jī)床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠
夾具在機(jī)床上的安裝都是通過(guò)夾具體上的安裝基面與機(jī)床上的相應(yīng)表面的接觸或配合實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上安裝時(shí),夾具的重心應(yīng)盡量低,支承面積應(yīng)足夠大,安裝基面應(yīng)有較高的配合精度,保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應(yīng)中空,大型夾具還應(yīng)設(shè)置吊環(huán)或起重孔。
確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸,然后繪制夾具總圖。詳見(jiàn)繪制的夾具裝配圖。
4.7 零件的車床專用夾具簡(jiǎn)單使用說(shuō)明
(1)夾具的總體結(jié)構(gòu)應(yīng)力力求緊湊、輕便,懸臂尺寸要短,重心盡可能靠近主軸。
(2)當(dāng)工件和夾具上個(gè)元件相對(duì)機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)軸線不平衡時(shí),將產(chǎn)生較大的離心力和振動(dòng),影響工件的加工質(zhì)量、刀具的壽命、機(jī)床的精度和安全生產(chǎn),特別是在轉(zhuǎn)速較高的情況下影響更大。因此,對(duì)于重量不對(duì)稱的夾具,要有平衡要求。平衡的方法有兩種:設(shè)置平衡塊或加工減重孔。在工廠實(shí)際生產(chǎn)中,常用適配的方法進(jìn)行夾具的平衡工作。
(3)為了保證安全,夾具上各種元件一般不超過(guò)夾具的圓形輪廓之外。因此,還應(yīng)該注意防止切削和冷卻液的飛濺問(wèn)題,必要時(shí)應(yīng)該加防護(hù)罩。
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