油閥座 加工工藝及鉆φ10.5孔夾具設計帶CAD原圖
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目錄序言21.1設計目的21.2設計意義21.3現狀分析及發(fā)展前景22零件的分析32.1零件的作用32.2零件的工藝分析33工藝規(guī)程的設計43.1確定毛坯的制造形式43.2基準的選擇53.3表面加工方法的選擇53.4工序的安排63.5機械加工余量及毛坯尺寸的確定83.6有關工序尺寸及公差的確定93.7確定切削用量及基本工時124夾具設計284.1 問題的提出284.2 定位基準的選擇294.3切削力及夾緊力的計算294.4定位誤差的分析304.5夾具設計及操作說明30設計心得體會32致謝33參考文獻34附圖36CA6140油閥座加工工藝及夾具設計摘要:本設計的主要內容是CA6140油閥座零件的機械加工工藝規(guī)程以及其專用夾具的設計。根據所設計出的零件的尺寸,運用CAD畫出零件圖、毛坯圖、夾具零件圖、夾具裝配圖以及做出PROE三位造型圖。設計的主要步驟為確定零件的生產類型,進行工藝分析,確定毛坯種類及制造方法,運用CAD以及PROE軟件對零件進行分析,通過對相關資料的查詢確定出零件表面的加工方法及加工工序順序的安排以及其專用夾具的設計,填寫相關的工藝卡片。在保證零件加工質量的前提下,還要提高生產效率,降低消耗,以取得較好的經濟效益和社會效益。關鍵詞:油閥座、工藝、工序、夾具設計 序言機械制造是國民經濟的支柱產業(yè),現代制造正在改變著人們的生活方式、生產方式、經濟管理模式乃至社會的組織結構和文化。我們的生活離不開制造業(yè),因此制造業(yè)是國民生產的重要行業(yè),是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某種意義上講,機械制造水平的高低是衡量一個國家的國民經濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。而隨著生產的發(fā)展和產品的更新換代速度的加快,對生產效率和制造質量提出了越來越高的要求,也就對機械加工工藝等提高了加工要求。在實際生產中,由于零件的生產類型、形狀、尺寸和技術要求等條件不同,針對某一零件,往往不是單獨在一種機床上用某一種加工方法就能完成的,而是需要經過一定的工藝過程。因此,我們不僅要根據零件具體要求,選擇合適的加工方法,還要合理地安排加工順序,一步一步地把零件加工出來。1.1設計目的1.培養(yǎng)工程意識。通過畢業(yè)設計,結合畢業(yè)實習,貼近就業(yè)崗位,培養(yǎng)我們分析和解決機械制造工程中實際問題的能力,培養(yǎng)工程意識,做到學以致用。2.訓練基本技能。通過畢業(yè)設計,培養(yǎng)掌握工藝規(guī)程和工藝裝備設計的方法和步驟,初步具備設計工藝和工裝的能力,進一步培養(yǎng)學生識圖、繪圖、計算和編寫技術文件的基本技能。3.培養(yǎng)質量意識。通過畢業(yè)設計,以強化質量意識,使我們能學會協調技術性和經濟性的矛盾。4.培養(yǎng)規(guī)范意識。通過畢業(yè)設計,養(yǎng)成遵守國家標準的習慣,學會使用與設計有關的手冊、圖冊、標準和規(guī)范。1.2設計意義本次設計的課題是CA6140油閥座機械加工工藝規(guī)程設計及夾具設計。我希望能夠通過這次的畢業(yè)設計鞏固、擴大和強化自己所學到的理論知識和技能,從中鍛煉自己發(fā)現問題、分析問題、解決問題的能力,并提高自己設計計算、制圖、編寫技術文件的能力,并在設計中培養(yǎng)自己嚴肅認真的工作能力。1.3現狀分析及發(fā)展前景工藝設計是制造型企業(yè)技術部門的主要工作之一,其質量之優(yōu)劣及設計效率的高低,對生產組織、產品質量、生產率、產品成本、生產周期等有著極大的影響。長期以來,依靠工藝人員根據個人的經驗以手工方式進行的工藝設計,由于其固有的缺陷,難以適應當今生產發(fā)展的需要。只有應用計算機輔助工藝設計(CAPP),才能迅速編制出完整、詳細、優(yōu)化的工藝方案和各種工藝文件,從而極大地提高工藝人員的工作效率,縮短工藝準備時間,加快產品的投產3。自動化工藝設計的目的就是根據CAD設計結果,用CAPP系統(tǒng)軟件自動進行工藝規(guī)劃。CAPP系統(tǒng)直接從CAD系統(tǒng)的圖形數據庫中,提取用于工藝規(guī)劃的零件的幾何和拓撲信息,進行有關的工藝設計,主要包括零件加工工藝過程設計及工序內容設計,必要時CAPP還可向CAD系統(tǒng)反饋有關工藝評價結果。此外,應用CAPP可以獲得符合企業(yè)實際條件的優(yōu)化的工藝方案、給出合理的工時定額和材料消耗。CAPP還可以為企業(yè)管理提供必要的數據。為了工藝設計的目的,預測將被用于決定工藝過程的類型和使用自動化的程度。例如,預測到將來的銷售量低,這就不需要什么自動化并使用工藝盡可能的簡單。如果預測的銷售量越大,那么理所當然,就應該采用更高的自動化程度和包括生產線在內的復雜過程。因為工藝決策是一個長期決策,這需要對將來的許多年進行預測12。隨著科學技術的進步和市場需求的日益增長,要求產品更新換代的周期越來越短。因而導致尋求縮短生產準備周期的途徑,提高產品質量和降低生產準備的成本等問題,以顯得十分突出。在現代制造業(yè)中,作為工藝裝備重要組成部分的機床夾具,如何適應上述生產發(fā)展的需要,是廣大工藝設計人員值得注意的問題。根據今后各種生產組織形式的發(fā)展特點,機床夾具的發(fā)展可以歸納為以下幾個方面:1.功能柔性化2.傳動高效化、自動化3.夾具制造的精密化4.旋轉夾具的高速化5.結構的標準化、模塊化6.設計自動化7.加強機床夾具方面的基礎研究8.采用新結構、新工藝、新材料來設計制造夾具。2零件的分析 2.1零件的作用題目所給定的零件是CA6140油閥座。該零件的左端通過一個Rc3/4的圓錐內管螺紋與主機相連,一管套穿過油壺體與24.5的孔焊接,高壓氣體從左端進入閥座,在負壓的作用下,油壺內的油從2孔流至22孔與高壓氣體混合后成霧狀從套筒噴出。16H10裝入油量調節(jié)裝置。2.2零件的工藝分析1.零件材料零件材料為ZG45:抗拉強度;屈服強度;伸長率;沖擊韌性值;彈力小時率。2.刀具材料鑄鋼為脆性材料,切屑成崩碎切屑,切削力和切削熱集中在刃口附近,并有一定的沖擊,要求刀具材料具有好的強度、韌性及導熱性,應該選擇YT類,所以刀具材料應選擇YT15類3.零件的組成表面(1)以22孔為中心的加工表面。這一組加工表面包括:22和的孔,Rc3/4的圓錐內管螺紋,3、5孔以及右端面上的2mm孔和63的右端面以及32的左端面及其倒角,同時保證零件的尺寸要求。(2)以16H10孔為中心的加工表面這一組加工表面包括:16H10的孔、10.5的孔、135的缺口以及圓柱面上的2的孔,上下孔加工保證同軸。由以上的分析可知,對于這兩組加工表面,可先選取第一組加工表面加工,然后借助專用夾具加工第二組表面,并保證他們之間的位置精度要求。4.零件的總體特征零件尺寸比較大 ,外形結構復雜,屬于異形件,精度要求不高,需要精密加工的表面很少。由于同一產品和零件可以有不用的結構,不同結構在一定條件下制造的難度也不同。由于此零件屬于異性零件,結構形狀較復雜,加工時難于裝夾,然而合理的裝夾有利于加工,同時提高生產效率。因此,在制定工藝過程時,分析好切削加工工藝,才有利于零件加工。對于此異形零件,結構形狀較復雜,因此難于裝夾,在加工前必須考慮使用專用夾具。從零件的組成表面可以看出,零件的組成面大多為平面和孔,而且精度和粗糙度要求較低,所以,加工方面只需車床,銑床,鉆床,鏜床就能完成加工。零件圖見附錄。3工藝規(guī)程的設計3.1確定毛坯的制造形式毛坯的選擇主要包括以下幾個因素:(1)零件的生產綱領(2)零件材料的工藝性(3)零件結構、形狀和尺寸(4)現有的生產條件零件年產量=8000臺/年,m=1件/臺;結合實際生產,備品率a%和廢品率b%分別取3%和0.5%。帶入公式得=80001(1+3%)(1+0.5%)=8281.2件/年該油閥座的生產類型為大批生產。根據零件材料為ZG45,可以確定毛坯為鑄造毛坯,能夠滿足零件大批生產時所要求的精度和生產率。為了保證零件上孔的加工質量,將整個工件鑄造成整體毛坯。由于零件是大批量生產,根據鑄造毛坯的工藝特點毛坯的材料應選擇砂型鑄造,機器造型。因零件為鑄件,為確保零件加工精度,零件加工前應進行去除應力處理,一般的鑄件都是時效處理的,對于鑄鋼回火比較好,所以毛坯的熱處理應該選擇回火。3.2基準的選擇本零件是帶孔的油閥座,孔是其設計基準(亦是裝配基準和測量基準),為了避免由于基準不重合而產生的誤差,應選取孔為定位基準,即遵循“基準重合”的原則。具體選擇如下:1.粗基準的選擇按照粗基準的選擇原則,為了保證相互位置的要求,可選擇一些非加工表面作為基準,為了保證壁厚的均勻及加工余量的均勻分配,同時還得保證22孔的位置精度,綜合考慮,故選零件左端的32圓柱面作為粗基準。2.精基準的選擇精基準的選擇主要考慮的是基準重合的問題,對于該油閥座零件,孔應作為精基準先進行加工,而22作為第一個加工孔,將該孔作為定位基準,選擇其作為加工其他表面的統(tǒng)一基準。此外,其面積較大,定位較穩(wěn)定,夾緊方案比較簡單,操作方便。另外右端面是加工左端面和鉆16孔的精基準。3.3表面加工方法的選擇本零件的加工表面有外圓、內孔、端面、小孔等,材料為ZG451.32左端面及倒角、63圓柱面及右端面加工采用粗車2.24上端面及135缺口采用粗銑3.22孔采用鉆孔,24.5孔在鉆之后擴孔4.鉸Rc3/4錐孔,攻內螺紋5.10.5孔直接采用鉆,16孔采用粗鏜,半精鏜6.3孔采用鉆,再鉸出5的孔 7圓柱面上的2孔采用鉆8.右端面上的2孔采用鉆表2-1 油閥座零件各表面加工方案Table 2-1, the seat part of the surface of the oil processing programs加工表面尺寸精度要求表面粗糙度加工方案63圓柱面IT1312.5粗車63右端面IT1312.5粗車32左端面IT1312.5粗車22孔IT1312.5鉆Rc3/4錐孔IT93.2鉸24.5孔IT116.3擴24上端面IT1312.5粗銑10.5孔IT1312.5鉆16孔IT93.2粗鏜-半精鏜3、2孔IT1312.5鉆5孔IT1312.5鉸3.4工序的安排根據先基準后其它的原則:先加工精基準63圓柱的右端面根據先粗后精的原則:先安排粗加工工序,后加工精加工工序根據先主后次得原則:先加工主要面右端面,22孔,Rc3/4內圓錐螺紋以及16孔,后加工次要面10.5孔等根據先面后孔的原則:先加工左右端面,后鉆軸向孔工藝路線方案1. 方案一:工序1.鑄造工序2.鑄件回火工序3.車63外圓,右端面工序4.鉆22孔,擴24.5孔工序5.車左端面,倒角,鉸Rc3/4錐孔,锪內倒角,攻內螺紋工序6.鉆10.5孔工序7.鏜16的孔以及16.8的內槽工序8.銑24上端面、銑缺口、車倒角工序9.鉆3孔,右端面上的2孔,鉸5孔工序10.鉆圓柱面上的2孔工序11.焊封,去毛刺工序12.終檢2. 方案二:工序1.鑄造工序2.鑄件回火工序3.粗車63外圓,以及右端面工序4.鉆22孔,鉆10.5孔工序5.車左端面,倒角,鉸Rc3/4錐孔,锪內倒角,攻內螺紋工序6.鏜16的孔以及擴24.5的孔工序7.銑24的上端面、銑缺口以及車倒角工序8.鉆右端面上的3孔、2孔工序9.鉸5孔以及鉆圓柱面上的2的孔工序10.鏜16.8的內槽工序11.焊封、去毛刺工序12.終檢 3.工藝方案的比較分析上述的兩個工藝方案的特點在于:方案一中的工序7中對于16H10的孔的加工右較高的精度要求,粗加工和精加工應分開。工序9中的鉆和鉸孔部分加工所用的鉆模板及鉆套不同,應分開。方案二中的工序4和工序6中的孔加工所需的夾具不同,應分開;工序5錐孔加工所用機床不同,應分開;工序9過于集中,更改夾具復雜。并且考慮到后續(xù)工作中鉆孔夾具設計時的定位,應先加工工件右端面上的孔,再加工工件豎直方向上的孔。綜上考慮,最后的加工路線確定如下:工序1.鑄造工序2.鑄件回火工序3.以32外圓面為粗基準,粗車63外圓,以及右端面工序4.以63外圓為基準,粗車32左端面,C1倒角工序5.以63mm外圓及右端面作為基準,鉆22孔工序6.鉸Rc3/4錐孔,锪內倒角,攻螺紋工序7.擴24.5孔工序8.鉆右端面上的2孔、3孔、鉸5孔工序9.鉆圓周上的2孔工序10.粗銑24上端面,粗車C1倒角工序11.鉆10.5孔工序12.粗鏜、半精鏜16的孔工序13.粗鏜16.8的內槽工序14.粗銑135缺口工序15.焊封、去毛刺工序16.熱處理工序17.清洗工序18.終檢以上工藝過程詳見機械加工工藝過程卡片3.5機械加工余量及毛坯尺寸的確定油閥座零件材料為ZG45,生產類型為大批量生產,采用砂型鑄造,機器造型。由參考文獻1表2.4查得,對于大批生產,砂型機器造型,取公差等級為10級,加工余量等級為G級,選取鑄件錯箱值為1。根據上述原始資料及加工工藝,分別確定各加工表面的機械加工余量,及毛坯尺寸如下:1.外圓表面(63) 考慮其加工長度為9,與其聯結的非加工表面直徑為70,為簡化鑄造毛坯的外形,現直接取其外圓表面直徑為70、63表面為自由尺寸公差,表面粗糙度要求為Ra12.5,只要求粗加工,此時直徑余量為2Z=72.外圓表面沿軸線長度方向的加工余量(63右端面,32左端面)兩個端面的加工余量均為23.孔10.5及孔16毛坯為實心,不沖孔。內孔精度要求介于IT8-IT11之間,參照5表2.29,確定工序尺寸及余量鉆孔10.5粗鏜15.85 2Z=5.35半精鏜15.95 2Z=0.14.24外圓的上端面查1得24端面的單邊余量為23,取Z=2+0.4=2.45.孔3及孔5毛坯為實心,內孔精度要求介于IT8-IT11之間,確定工序尺寸及余量鉆3孔 2Z=3鉸5孔 2Z=26.銑缺口設計中對135的缺口的精度要求不高,可直接粗銑余量為4,經過粗銑后即可達到設計的要求7.其它孔的加工由于其它孔的加工要求不高,可直接采用鉆的形式,加工總余量即為孔的直徑。表2.2各表面總余量及毛坯尺寸Table 2.2 The total margin and the rough size of the surface基本尺寸加工余量數值毛坯尺寸上端面到22孔中心軸尺寸39.62.44216孔中心軸到右端面尺寸2222463軸左端面到右端面的尺寸63557470593.6有關工序尺寸及公差的確定1.工序3以32外圓面為粗基準,粗車63外圓加工外圓:粗車:IT13,公差值為0.4工序尺寸偏差按“入體原則”標注:表2.3 工序3的工序尺寸表Table 2.3 Process 3 of the process size table工序名稱工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差粗車630.42.工序3、4加工油閥座左右兩端面至設計尺寸的工序尺寸和公差的確定圖2.1 第3、4道工序兩端面加工方案示意圖Figure 2.1 The procedure at both ends of 3,4-diagram surface processing program(1) 由圖可知,=D=55,查表可知粗車工序的經濟加工精度等級可達到左端面的最終加工要求,因此確定該工序尺寸 公差為IT13,其公差值為0.46,故=(550.23);(2) 由圖可知,左右兩端面的加工余量均為2,則=(55+2)=57。由表可確定該出車工序的經濟加工精度等級為IT13,其公差值為0.46,故=(570.23)。將工序尺寸按“入體原則”表示:=,=。表2.4 粗車左右端面工序的工序尺寸表Table 2.4 Rough around the process size table end process工序名稱工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差車550.46車570.463.工序5以63外圓及右端面作為基準,鉆22孔鉆:IT13,公差值為0.33工序尺寸偏差按“入體原則”標注:表2.5 工序5的工序尺寸表Table 2.5 Process 5 Process Size Chart工序名稱工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差鉆220.334.工序7.擴24.5孔擴24.5孔:IT11,公差值為0.13工序尺寸偏差按“入體原則”標注:擴24.5孔:表2.6 工序7的工序尺寸表Table 2.6 Process 7 Process Size Chart工序名稱工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差擴24.50.135.工序8.鉆右端面上的2孔、3孔、鉸5孔鉆2孔:IT13,公差值為0.14鉆3孔:IT13,公差值為0.14鉸5孔:IT13,公差值為0.18工序尺寸偏差按“入體原則”標注:鉆2孔:鉆3孔:鉸5孔:表2.7 工序8的工序尺寸表Table 2.7 Process 8 Process Size Chart工序名稱工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差鉆2孔20.14鉸5孔50.14鉆3孔30.186.工序9.鉆圓周上的2孔鉆2孔:IT13,公差值為0.14工序尺寸偏差按“入體原則”標注:鉆2孔:表2.8 工序9的工序尺寸表Table 2.8 Process 9 Process Size Chart工序名稱工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差鉆20.147.工序11.鉆10.5孔鉆10.5孔:IT13,公差值為0.27工序尺寸偏差按“入體原則”標注:鉆10.5孔:表2.9 工序11的工序尺寸表Table 2.9 Size of the table process 11 processes工序名稱工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差鉆10.50.278.工序12粗鏜、半精鏜16孔半精鏜:IT9,公差值為0.043粗鏜:IT11,公差值為0.11工序尺寸偏差按“入體原則”標注:半精鏜:粗鏜:表2.10 工序12的工序尺寸表Table 2.10 12 processes process size table工序名稱工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差半精鏜0.115.950.043粗鏜5.3515.850.113.7確定切削用量及基本工時切削用量包括背吃刀量、進給量、和切削速度、確定順序是先確定、,再確定工序3:以32mm外圓面為粗基準,粗車63mm外圓,以及右端面.粗車63外圓面1.加工條件工件材料:ZG45,=0.67Gp,鑄造加工要求:粗車63外圓及端面機床:CA6140車床刀具:刀片材料為YT15,刀桿尺寸為BH=1625,刀具厚度為4.5,Kr=45(主偏角),r0=12(前角),0=6(后角),=0.5(刀尖圓弧半徑)。2.確定切削用量(1)確定背刀吃量加工可在一次走刀內切完,故=3.5(2)確定進給量根據10表1.4查得,當刀桿尺寸為BH=1625,=mm及工件直徑為mm時,=0.40.7,按5表4-2,取標準進給量=0.51(3)確定車到磨鈍標準及壽命查表可得,車到后表面最大磨損量取為1,車刀壽命T=60min(4)確定切削速度根據10表1.10,當用YT15硬質合金車刀加工=630700MPa,7,f0.54r,切削速度=109,車刀壽命T=60min。切削速度的修正系數為=0.8,=0.65,=0.8,=1.0,=1.0故=1090.80.650.811=45n0=204根據5表4-2選擇,n=200,實際切削速度為=44最后確定的=3.5、=0.51r、n=200、=443.計算基本工時=式中,L=+,,l=9,根據10表1.26,車削時的入切量及超切量y+=3.8,則L=9+3.8=12.8,故=0.125min.粗車63右端面1.將上述加工條件中的刀具的主偏角改為90,其它不變2.確定切削用量(1)確定背刀吃量=2(2)確定進給量根據10表1.4查得,當刀桿尺寸為BH=1625,及工件直徑為時,= ,按5表4-2,取標準進給量=0.61(3)確定車到磨鈍標準及壽命查10表1.9可得,車到后表面最大磨損量取為1,車到壽命T=60min(4)確定切削速度根據表10表1.10,當用YT15硬質合金車刀加工=630700MPa,3,f0.75,切削速度=109車刀壽命T=60min。切削速度的修正系數為=0.8,=0.65,=0.8,=1.0,=1.0故=1090.80.650.811=45n0=227根據5表4-1選擇,n=250實際切削速度為=mmin=49最后確定的=2、=0.61、n=250、=493.計算基本工時=式中,=,d=63,根據10表1.26,車削時的入切量及超切量y+=1,則=31.5+132.5,故=min=0.21min工序4. 以63mm外圓為基準,粗車32mm端面,C1倒角.粗車32端面1.加工條件:工件材料:ZG45,=0.67Gp,鑄造加工要求:粗車32端面機床:CA6140車床刀具:刀片材料為YT15,刀桿尺寸為BH=1625,刀具厚度為4.5,Kr=90(主偏角),r0=12(前角),=6(后角),=0.5(刀尖圓弧半徑)。2.確定切削用量(1) 確定背刀吃量=2(2)確定進給量根據10表1.4查得,當刀桿尺寸為BH=1625mm,mm及工件直徑為時,=,按5表4-2,取標準進給量=0.4(3) 確定車刀磨鈍標準及壽命查10表1.9可得,車到后表面最大磨損量取為1,車到壽命T=60min(4) 確定切削速度根據10表1.10,當用YT15硬質合金車刀加工=630700MPa,3,f0.54,切削速度=123車刀壽命T=60min。切削速度的修正系數為=0.8,=0.65,=0.8,=1.0,=1.0故=1230.80.650.811=51n0=508根據5表4-1, n=500實際切削速度為=50最后確定的=2、=0.4、n=500、=503.計算基本工時=式中,= ,d=32,根據10表1.26,車削時的入切量及超切量y+=1,則=16+1=17,故=min=0.085min.粗車32左端面上的C1倒角1.將上述加工條件中的刀具主偏角改為45,其它不變2.計算切削用量采用粗車32左端面時一樣的進給量和主軸轉速,即=0.4,n=500采用手動進給。工序5. 以63mm外圓及右端面作為基準,鉆22mm孔1.加工條件工件材料:ZG45,=0.67Gp,鑄造加工要求:鉆22孔,孔徑d=22,孔深l=55,通孔,加工精度為IT13機床:Z525型立式鉆床刀具:選擇高速剛麻花鉆頭,其直徑=22,根據10表2.1和表2.3可確定鉆頭幾何形狀為:雙錐、修磨橫刃,=302=118,2=70,=4.5(雙重磨法二重刃長度),b=2.5,l=5。2.確定切削用量(1)確定進給量.按加工要求決定進給量:根據10表2.7,當加工要求為H12H13精度,鋼的強度800MPa,=20時,=0.390.47。由于=55/22=2.5,比值小于3,無須考慮孔深修正系數,不變.按鉆頭強度決定進給量:根據10表2.8,當=670Mpa,=22時,鉆頭強度允許的進給量=1.194。.按機床緊急機構強度決定進給量:根據10表2.9,當=670Mpa,25mm,機床進給機構允許的軸向力為8330N(Z525鉆床允許的軸向力為8330N,見10表2.35)時,進給量為0.32。從以上三個進給量比較可以看出,受限制的進給量是工藝要求,值為=0.390.47。根據5表4-10,Z525鉆床說明書,選=0.36。由于是加工通孔,為了避免孔即將鉆穿時鉆頭容易折斷,故宜在孔即將鉆穿時停止自動進給而采用手動進給。(2)確定鉆頭磨鈍標準及壽命由10表2.12,當=mm時,鉆頭后刀面最大磨損量取為0.8,壽命T=50min。(3)確定切削速度由10表2.14,=670Mpa的45鋼加工性屬5類。由10表2.13,當加工性為第5類,=0.36,雙橫刃磨的鉆頭,30時=19。切削速度的修正系數為:=1.0,=1.0,=0.85,=1.0,故=191.01.01.00.85=16.15=233.8根據5表4-9,可考慮選擇=272。實際切削速度為=mmin=18.8最后確定的=0.36、=272、=18.8。3.計算基本工時=式中,L=+,=55,入切量及超切量由10表2.29查出=11。=min=0.67min工序6. 鉸Rc3/4錐孔,锪內倒角,攻螺紋.鉸Rc3/4錐孔(23.5)1.刀具選擇:采用公制/莫氏4號錐柄鉸刀,刀具材料選為2.確定切削用量確定進給量工序中所要加工的錐孔為盲孔,查相關資料知加工盲孔時的進給應取,查5表4-10,取標準進給量=0.48。確定鉸刀磨鈍標準及壽命由10表2.12,當=時,鉸刀刀面最大磨損量取為0.7,壽命T=80min。確定切削速度由10表2.24,當加工材料為鑄鋼時,背刀吃量=0.2切削速度為,取=6n0=rmin=82根據5表4-9, n=97實際切削速度為=7最后確定的=0.2、=0.48、n=97、=73.計算基本工時=式中,L=+,=20,入切量及超切量由10表2.29查出=11,。=min=0.67min. 锪內倒角1.加工條件工件材料:ZG45,=0.67Gp,鑄造機床:Z525型立式鉆床刀具:選用60直柄錐面锪鉆,導柱直徑的d1=10,=60,L=64,=28,齒數Z=6。2.確定切削用量據有關資料的介紹,采用锪鉆時的進給量和切削速度約為鉆孔時的,即最后確定的=0.24、n=97、=3.53.計算基本工時=式中,L=+,=20,入切量由表2.29查出=9,超切量=0。=min=0.086min.攻螺紋1.加工條件工件材料:ZG45,=0.67Gp,鑄造刀具:采用錐形絲錐攻錐螺紋,13,15,每25mm內的牙數為14,螺距p=1.814,=21,=35,L=83,=22.4,=18,=222.確定切削用量由2表7.2-29查得,=13,所以=172,按5表4-9,選取=195,則=14.73.計算基本工時=0.11min工序7. 擴24.5mm孔1.刀具選用擴孔鉆選用24.5標準高速鋼擴孔鉆2.確定擴孔切削用量(1)確定進給量根據2表3.4-5,取=(0.81.0)0.7=0.560.7。根據5表4-10,取標準進給量=0.62。(2)確定切削速度根據2表3.4-34,取=49由于切削條件與上表不用,切削速度尚需乘以以下修正系數=0.88,=1.02故=490.881.02=44=r/min=572根據5表4-9,取標準轉速n=5。實際擴孔速度=423.計算基本工時=式中,L=+,=10,入切量由10表2.29查出=9,超切量=0。=min=0.056min工序8. 鉆右端面上的2mm孔、3mm孔、鉸5mm孔.鉆右端面上的2孔1.加工要求:鉆2孔,孔徑d=2,孔深l=13,通孔2.確定切削用量(1) 按加工要求決定進給量:根據10表2.7,當加工要求為H12H13精度,鋼的強度800MPa,=2時,=0.050.06。由于=13/2=6.5,孔深修正系數為0.85=0.04250.051。(2)確定切削速度查10得,=0.05,=30。由于加工的孔徑太小,據上述加工經驗,主軸轉速盡量取大。根據5表4-9,可考慮選擇=1360。最后確定的=0.05、=1360、=30。3. 計算基本工時=式中,L=+,=,入切量及超切量由10表2.29查出=2。=min=0.22min.鉆3孔1. 加工要求:鉆3孔,孔徑d=3,孔深l=14,通孔2. 確定切削用量(1)確定進給量按加工要求決定進給量:根據10表2.7,當加工要求為H12H13精度,鋼的強度800MPa,=3時,=0.080.1。由于=14/3=4.7,孔深修正系數為0.95,則實際=(0.080.1)0.95=0.0760.095(2)確定鉆頭磨鈍標準及壽命由10表2.12,當=2時,鉆頭后刀面最大磨損量取為0.4,壽命T=15min。(3)確定切削速度由10表2.14,=670Mpa的45鋼加工性屬5類。由10表2.13,當加工性為第5類,=0.09 ,標準的鉆頭,=3時=26。切削速度的修正系數為:=1.0,=1.0,=0.85,=1.0,故=261.01.01.00.85=22.1=2346根據5表4-9,可考慮選擇=1360這時實際切削速度為=mmin=12.8最后確定的=0.09、=1360、=12.8。3.計算基本工時=式中,L=+,=14,入切量及超切量由10表2.29查出=2。=min=0.137min.鉸5孔1.選用5標準高速鋼鉸刀2.確定鉸孔切削用量(1)確定進給量 根據2表3.4-6,=0.20.9mm/r,按該表注4,進給量取小值。按5表4-10,取標準進給量=0.22。(2)確定切削速度及 根據2表3.4-40,取=18.9。切削速度的修正系數由表3.4-9查出=0.88 =0.99故 =18.90.880.99=16.5=1065根據5表4-9,取=960,實際鉸孔速度3.計算基本工時=式中,L=+,其中=6,=1.6,=0則工序9. 鉆圓周上的2mm孔1.加工要求:鉆2孔,孔徑d=2,孔深l=24,通孔2.確定切削用量(1)按加工要求決定進給量:根據10表2.7,當加工要求為H12H13精度,鋼的強度800MPa,=2時,=0.050.06。由于=24/2=12,孔深修正系數為0.75,=0.03750.045。由于是加工通孔,為了避免孔即將鉆穿時鉆頭容易折斷,故宜在孔即將鉆穿時停止自動進給而采用手動進給。(2)確定切削速度查相關資料=0.055,=30。由于加工的孔徑太小,據上述加工經驗,主軸轉速盡量取大。根據5表4-9,可考慮選擇=1360r/min。最后確定的=0.055、=1360rmin、=30。3.計算基本工時=式中,L=+,=24,入切量及超切量由10表2.29查出=2。故 =min=0.35min工序10.粗銑24mm上端面,粗銑C1倒角.粗銑24上端面1.加工條件工件材料:ZG45,=0.67Gp,鑄造工件尺寸:24的上端面加工要求:采用標準硬質合金端銑刀銑削,加工余量為2.4,保證尺寸39.6機床:X62臥式銑床刀具:根據10表1.2,選擇YT15硬質合金刀片。根據表3.1,銑削深度4,端銑刀直徑為80,由于采用標準硬質合金端銑刀,故齒數z=4。根據表3.2,由于800MPa,故選擇=60,=5,=8。2.確定切削用量(1)確定銑削深度 由于加工余量不大,故可在一次走刀內切完,則=2.4(2)決定每齒進給量 采用不對稱端銑以提高進給量。根據10表3.5,當使用YT15,銑床功率為7.5kw(5表4-17)時,=0.090.18/z但因采用不對稱端銑,故取=0.18/z(3)選擇銑刀磨頓標準及刀具壽命 根據10表3.7,銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.8;由于銑刀直徑=80,故刀具壽命T=180min(10表3.8)(4)決定切削速度和每分鐘進給量 切削速度可根據10表3.15中查出,當=80,Z=10,4,0.24時,=491r/min,=393。各修正系數為 1.0 0.8根據5表4-18,選擇,300因此實際切削速度和每齒進給量為=最后確定的切削用量為=2.4,=300,=94.23.計算基本工時式中,L=+,=24,根據10表3.26,不對稱安裝,入切量及超切量+=29,則.粗銑C1倒角刀具選用標準高速鋼立銑刀銑削,采用普通直柄立銑刀,刀具端面直徑選為4,銑刀齒數=4, =11采用手動進給。工序11. 鉆10.5mm孔1.加工條件工件材料:ZG45,=0.67Gp,鑄造加工要求:鉆10.5孔,孔徑d=10.5,孔深l=28.6,通孔,加工精度為IT13機床:Z525型立式鉆床2.確定切削用量(1)確定進給量.按加工要求決定進給量:根據10表2.7,當加工要求為H12H13精度,鋼的強度800MPa,=10.5時,=0.250.31。.按鉆頭強度決定進給量:根據10表2.8,當=670Mpa,=10.5時,鉆頭強度允許的進給量=0.65。.按機床緊急機構強度決定進給量:根據10表2.9,當=670Mpa,12.1,機床進給機構允許的軸向力為8330N(Z525鉆床允許的軸向力為8330N,見10表2.35)時,進給量為0.58。從以上三個進給量比較可以看出,受限制的進給量是工藝要求,其值為=0.250.31。根據5表4-10,選擇=0.28。由于是加工通孔,為了避免孔即將鉆穿時鉆頭容易折斷,故宜在孔即將鉆穿時停止自動進給而采用手動進給。(2)確定鉆頭磨鈍標準及壽命由10表2.12,當時,鉆頭后刀面最大磨損量取為0.6,壽命T=30min。(3)確定切削速度由表2.14,=670Mpa的45鋼加工性屬5類。由表2.13,當加工性為第5類,=0.28,標準鉆頭,=10.5時=14。切削速度的修正系數為:=1.0,=1.0,=0.85,=1.0,故=141.01.01.00.85=11.9=361r/min根據5表4-9,可考慮選擇=392r/min實際切削速度為=mmin=12.9最后確定的=0.28mmr、=392rmin、=12.9。3. 計算基本工時=式中,L=+,=28.6,入切量及超切量由10表2.29查出=5。故 =min=0.3min工序12.粗鏜、半精鏜16mm的孔.粗鏜16的孔選用機床:T740金剛鏜床,刀具采用高速鋼刀頭粗鏜孔至,單邊余量Z=2.675,一次鏜去全部余量,=2.675,進給量=0.5根據5表5-30,確定金剛鏜床的切削速度為=30,則=597由于T740金剛鏜床主軸轉速為無極調速,以上轉速可以作為加工時使用的轉速。切削工時(當加工1個孔時)=26.6,=3,=0,則=0.1min. 半精鏜16孔半精鏜孔至,單邊余量Z=0.05,一次鏜去全部余量,=0.05,進給量=0.3根據5表5-30,確定金剛鏜床的切削速度為=20,則=398由于T740金剛鏜床主軸轉速為無極調速,以上轉速可以作為加工時使用的轉速。切削工時(當加工1個孔時)=26.6,=3,=0,則=0.25min工序13.粗鏜16.8mm的內槽選用機床:T740金剛鏜床,刀具采用高速鋼刀頭加工要求:鏜16.8的內槽選用鏜桿,刀具選用寬1.1的成型鏜刀,采用手動進給,主軸轉速n=40r/min,切削速度v=20工序14.粗銑135缺口1.加工條件工件材料:ZG45,=0.67Gp,鑄造工件尺寸:135缺口加工要求:采用標準高速鋼立銑刀銑削,加工余量為4機床:X5012立式銑床刀具:采用普通直柄立銑刀,刀具端面直徑選為4,銑刀齒數=4,銑削深度為42.確定切削用量(1)決定每齒進給量 當使用YT15,銑床功率為1.5kw(5表-14)時,=0.050.17(2)決定切削速度和工作臺每分鐘進給量 切削速度可根據10表3.21中查出,=188,。根據5表4-15,X5012型立銑說明書選擇,=205因此實際切削速度和每齒進給量為=最后確定的切削用量為=4,=205 ,=113.計算基本工時式中,L=+,=,入切量及超切+=0.5,則4夾具設計 機床夾具按專門化程度分通用夾具、專用夾具、可調整夾具、專門化拼裝夾具和自用化生產用夾具。通用夾具是指已經標準化,且具有較大適用范圍的夾具。它由專業(yè)廠生產供應,有的已作為機床附件與通用機床配套,這類夾具主要用于單件小批生產。專用夾具是根據零件工藝機械加工過程中的某一道工序而專門設計的夾具。由于不考慮通用性,故結構緊湊、操作方便。這類夾具可保證高的加工精度和生產率。但這類夾具的針對性很強。本文通過分析注油器油閥座零件的結構特點和加工要求,制定了一套較合理的夾具設計,從而為保證該零件的加工精度將提供一種經濟實用的工藝裝備,具有一定的實用價值。對于夾具設計來說,最重要的就是定位、夾緊方案的確定。通過對各種定位夾緊裝置的分析比較,選擇并組合了一套既能夠滿足加工要求的,又比較簡潔的裝置。經過與指導老師協商,決定設計第9道工序鉆10.5孔的鉆床夾具設計。本夾具將采用Z525型立式鉆床。刀具選用高速鋼直柄麻花鉆頭。4.1 問題的提出這道工序是要設計鉆10.5孔的鉆床夾具設計。在本道工序加工時,為了保證技術要求,最關鍵是找到定位基準,以及夾緊的方便與快速性上。同時,應考慮如何提高勞動生產率,降低勞動強度。4.2 定位基準的選擇這道工序加工的10.5孔,按照基準重合原則并考慮到目前有22孔,臺階孔3,5,則通過22孔和5孔定位。通過對工件的結構形狀分析,考慮定位和鉆削力,定位夾緊都比較穩(wěn)定可靠,也是容易實現。夾具以夾具體的安裝面和定位孔,通過定位銷定位,通過螺紋來鎖緊。工件以外輪廓兩端面和螺紋,定位銷定位,限制了6個自由度。這種方案定位可靠,夾緊也很方便。本道工序的夾具為鉆夾具,故選手動夾緊,且夾具簡單,操作可靠。4.3切削力及夾緊力的計算由11表3-89可得:切削力公式:式中=10.5 =0.28由11表3-90可得:=0.92則=68010.50.410.92=2693.21計算實際切削力時,必須考慮安全系數。安全系數式中 基本安全系數1.5加工性質系數1.1刀具鈍化系數1.1斷續(xù)切削系數1.1則=1.5111111112693.21=5914.7由11查表得:所需夾緊力計算公式:式中=2.8基本安全系數1.5加工性質系數1.1刀具鈍化系數1.1切削特點系數1.0考慮夾緊動力穩(wěn)定性系數1.3考慮手動夾緊時手柄位置的系數1.2有力矩企圖時工件回轉時,考慮支撐面接觸情況的系數1.0=5914.7 =0.0315 H= L=0.05 =0.25則=18298.344.4定位誤差的分析加工孔時,用的是一平面兩圓孔的定位形式,一平面即是零件的右端面,兩圓孔即是22孔和5的孔,其中兩定位銷是水平安裝的。根據設計中的有關計算,得它的最大定位誤差=0.13=0.13=0.065(注:通孔直徑:24.5,短圓柱銷的直徑:5,為小間隙配合。)而兩孔之間的軸線距離為23.5則=0而故符合定位精度要求。4.5夾具設計及操作說明如前所述,在設計夾具時,為了提高勞動生產率,應首先著眼于夾緊,實現零件的快換,本道工序的鉆床夾具就選擇了手動的螺旋夾緊裝置。該夾緊機構操作簡單、夾緊可靠。夾具使用在Z525型立式鉆床上,加工油閥座10.5的孔。工件以定位銷定位,由于對精度等級要求較低,可一次完成所需要的工序。零件在加工時,在鉛直方向上受到很大的沖擊力,故在其相應的方向上應適當的考慮強度上的要求。目前采取的措施有:一是提高毛坯的精度,使最大切削深度降低,以降低切削力;二是選擇精度的定位銷,使其定位精確,這樣可以減少縱向傾斜的偏差;三是加大螺旋夾緊機構的夾緊力。使工件進行時,工作緊湊和保證加工要求。夾具裝配圖見附錄。設計心得體會經過近一個學期的艱苦努力,終于比較圓滿地完成了畢業(yè)設計的各項任務。畢業(yè)設計是我們在大學期間的最后一個環(huán)節(jié),它是對我們以前所學的理論知識以及所掌握的技能的綜合的運用和檢驗,有著轉折性的意義。在本次設計中我深深地體會到作為一名即將踏入社會工作的應屆畢業(yè)生而言,需要培養(yǎng)并確實做到求真務實和嚴謹的科學態(tài)度,培養(yǎng)理論聯系實際、鉆研創(chuàng)新與實事求是相結合的工作作風。必須重視基礎理論知識,只有在牢固掌握專業(yè)知識的基礎上,才能有創(chuàng)新和發(fā)展,同時注重理論聯系實際,要學會將書本上的知識運用到實際中的生產和工作上來。經過這次畢業(yè)設計,我學會了收集、查閱和綜合分析各種資料,正確應用各種標準手冊和工具書籍,進一步提高了自己分析、計算等基本技能,特別是在應用辦公軟件和繪圖軟件的應用上,我的收獲很大,掌握了很多的常用技巧,同時讓我了解到還必須保持一個嚴謹的科學態(tài)度,讓我對以前所學的知識有了更深的了解,掌握了一些常用的機械結構及其夾具設計一般方法和步驟,熟悉了設計計算說明書、論文摘要、文獻綜述等格式和寫作方法,為將來的實際工作打下了堅實的基礎。通過本次設計,自己的綜合能力得到了很大提高。在整個設計過程中,我始終圍繞著設計合理、簡化工藝、保證精度、結構簡單、裝夾方便、使用方便、安全可靠、經濟實用等而開展思路,只有掌握了扎實的基礎知識才能在以后的工作和學習中有所發(fā)展。經過這次畢業(yè)設計,我相信一定能成為四年的大學生涯劃上一個圓滿的句號。畢業(yè)設計也是一個新的起點,是我們用一點一滴的辛苦和努力堆積出來的,而一分耕耘,一分收獲,這對于后面的人生來說是一段必不可少的經歷,也是一個寶貴的財富。對于在這次設計過程中出現的不足的地方希望各位老師提出寶貴的意見和建議,謝謝!致謝油閥座的加工工藝規(guī)程及夾具設計是在我們學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。這次畢業(yè)設計中,我得到了許多專業(yè)課老師以及同學的幫忙,特別是張春雨老師的悉心教導。由于這是我們第一次接觸機械加工工藝的設計,設計伊始,總覺得難度很大,不知從何下手,對一些設計的步驟不知怎么安排,怎么設計。老師給我們詳細的講解了機械設計時應該注意的問題和要求,并讓我們先從零件圖的分析開始,然后在得出零件的技術要求后,再根據零件的技術要求畫出毛坯圖和零件圖等后續(xù)工作。本畢業(yè)論文的撰寫是在張春雨老師的精心指導和關心下完成的。從課題的選擇、方案的制定、工作實施到論文的撰寫、修改無不滲透著老師的心血。老師淵博的知識、卓越的材質、嚴謹的治學精神和求實創(chuàng)新的工作作風讓我受益匪淺,在畢業(yè)設計中給予了我很大的啟迪和幫助,為我畢業(yè)論文的順利完成和以后的工作奠定了基礎。同時,這次畢業(yè)設計也離不開同學的幫助。雖然這次的畢業(yè)設計每位同學的課題并不相同,但我們之間還是會經常討論,互相幫助,一起解決了很多獨自一人工作時久攻不下的問題,不緊學會了知識,而且還鍛煉了我們的團隊精神,三人行,必有我?guī)熞?。相信我們通過這次設計,一定會在以后的工作崗位中更好的發(fā)揮。在此論文完成之際,謹向四年來的各位老師致以崇高的敬意和衷心的感謝!感謝所有給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W,沒有你們的幫助,就沒有我的畢業(yè)設計的順利完成,謝謝你們!參考文獻1趙如福.金屬機械加工工藝人員手冊.M. 上海:上海科學技術出版社,20062李洪.機械加工工藝手冊.M. 北京:機械工業(yè)出版社,19903趙長發(fā).機械制造工藝學.M. 北京:中央廣播電視大學出版社,20054孫麗媛.機械制造工藝及專用夾具.M. 北京: 冶金工業(yè)出版社出行, 20025鄒青.機械制造技術基礎課程設計指導教程.M. 北京: 機械工業(yè)出版社, 20046李柱,徐振高,蔣向前.互換性與測量結束.M. 北京: 高等教育出版社, 20047濮良貴,紀名剛.機械設計.M. 北京: 高等教育出版社, 20068劉朝儒,吳志軍,高政一.機械制圖.M. 北京: 高等教育出版社, 20069陳家芳.使用金屬切削加工.M. 上海: 上??茖W技術出版社, 200410艾興,肖詩綱.切削用量簡明手冊.M. 北京: 機械工業(yè)出版社, 200411朱耀祥,浦林祥.現代夾具設計手冊.M. 北京: 機械工業(yè)出版社, 200912王光斗,王春福.機床夾具設計手冊.M. 上海: 上??茖W技術出版社, 200013吳拓.簡明機床夾具設計手冊.M. 北京: 化學工業(yè)出版社, 200914萬洪強,陳慧等.基于Pro/E的三維夾具設計J.機械工程師,2010(4):65-6615牛文志.機床夾具設計的幾點
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加工工藝及鉆φ10.5孔夾具設計帶CAD原圖
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