轉(zhuǎn)速器盤夾具設(shè)計(jì)

1、目錄第1章零件分析 (11.1計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng),確定生產(chǎn)類型 (11.2零件的作用 (11.3零件的工藝性分析和零件圖的審查 (2第2章工藝過程設(shè)計(jì) (32.1零件表面加工方法的選擇 (32.2工藝路線的制訂 (32.3選擇毛坯 (52.4定位基準(zhǔn)的選擇 (52.5工藝方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較 (62.6機(jī)床的選擇 (62.7選擇夾具 (62.8選擇刀具 (72.9選擇量具 (72.10加工量計(jì)算表 (72.11工序加工尺寸尺寸公差使用量具 (82.12確定工序尺寸 (8第3章機(jī)械加工計(jì)算 (93.1粗銑上下端面和上表面 (93.2鉆10和2-6孔 (93.3鉸10和2-6孔 (103.4精銑上表面 (

2、113.5粗銑前端面和后端面 (113.6精銑前端面 (113.7鉆2-9孔: (12第4章夾具設(shè)計(jì) (134.1銑床夾具的主要類型及結(jié)構(gòu)形式 (134.2銑床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn) (134.3確定設(shè)計(jì)方案 (144.4削力及夾緊力計(jì)算 (15設(shè)計(jì)心得 (16參考文獻(xiàn) (17附錄 (17序言機(jī)械制造工藝及夾具設(shè)計(jì)是我們學(xué)習(xí)完大學(xué)階段的機(jī)械類基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課程之后的一個(gè)綜合課程,它是將設(shè)計(jì)和制造知識有機(jī)的結(jié)合,并融合現(xiàn)階段機(jī)械制造業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)情況和較先進(jìn)成熟的制造技術(shù)的應(yīng)用,而進(jìn)行的一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練,通過本課程的訓(xùn)練,將有助于我們對所學(xué)知識的理解,并為后續(xù)的課程學(xué)習(xí)以及今后的工作打下一

3、定的基礎(chǔ)。對于我本人來說,希望能通過本次課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí),學(xué)會(huì)將所學(xué)理論知識和工藝課程實(shí)習(xí)所得的實(shí)踐知識結(jié)合起來,并應(yīng)用于解決實(shí)際問題之中,從而鍛煉自己分析問題和解決問題的能力;同時(shí),又希望能超越目前工廠的實(shí)際生產(chǎn)工藝,而將有利于加工質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率提高的新技術(shù)和新工藝應(yīng)用到機(jī)器零件的制造中,為改善我國的機(jī)器制造業(yè)相對落后的局面探索可能的途徑。由于所學(xué)知識和實(shí)踐的時(shí)間以及深度有限,本設(shè)計(jì)中會(huì)有許多不足,希望各位老師能給予指正。第1章零件分析1.1計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng),確定生產(chǎn)類型所給任務(wù)的零件(圖1.1是某機(jī)器上的一個(gè)轉(zhuǎn)速器盤的零件。假定該機(jī)器年產(chǎn)量為6000臺,且每臺機(jī)器中僅有一件,由零件的特征可知,

4、它屬于機(jī)體類小零件,因此,可以確定其生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。 1.3零件的工藝性分析和零件圖的審查該零件圖的視圖正確,完整,尺寸,公差及技術(shù)都符合要求。但是,零件的加工過程,需要有較高的平面度,某些地方需要較細(xì)的表面粗糙度,各裝配基面要求有一定的尺寸精度和平行度。否則會(huì)影響機(jī)器設(shè)備的性能和精度。由于零件的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,加工時(shí)需要較復(fù)雜的夾具才能準(zhǔn)確的定位,并保持適當(dāng)?shù)膴A緊力,可以用花盤進(jìn)行定位加緊,并用墊塊進(jìn)行輔助定位。同時(shí)基準(zhǔn)面的選擇也是很重要的。在加工I ,II ,III孔的端面時(shí),先用銑刀銑出下表面,在以下表面為基準(zhǔn),銑出上面的各表面(I,II,III孔的加工也是以下端面為定為基準(zhǔn)的;在加

5、工前后端面時(shí),由于工件前后尺寸較大,可在鉸床上銑端平面,銑出后表面。之后,以后表面為基準(zhǔn),銑出兩個(gè)9孔,在加工過程中,應(yīng)盡量減少安裝的次數(shù),以減少安裝時(shí)帶來的安裝誤差。第2章工藝過程設(shè)計(jì)2.1零件表面加工方法的選擇本設(shè)計(jì)任務(wù)給的零件需要加工的表面有:端面,內(nèi)孔,園角等,其加工方法如下: (1下表面(大面積表面:雖然不是重要的表面,沒有粗糙度要求,但是定位基準(zhǔn)面,用銑車進(jìn)行端銑平面,粗銑即可。(2上邊緣面:不是重要表面,粗銑即可。(3I,II,III孔處的上端面:是重要表面,表面粗糙度R6.3,可以進(jìn)行粗銑后,再進(jìn)行半精銑或精銑。(4I孔處的下端面:無表面粗糙度要求,只需進(jìn)行粗銑即可。(5前端面

6、:是重要表面,也是定為基準(zhǔn)面,表面粗糙度R6.3,進(jìn)行粗銑再半精銑或精銑。(62個(gè)9孔的后端面:表面粗糙度R12.5,只需進(jìn)行粗銑。(72個(gè)9孔的加工:表面粗糙度R12.5,以下端面為基準(zhǔn),粗鉸出2個(gè)9孔;普通鉸床即可。(8I孔的加工:表面粗糙度R6.3,可用鉸床進(jìn)行鉸孔,粗鉸或擴(kuò)孔均可。(9II,III孔的加工:表面粗糙度R3.2,是要求較高的孔,可進(jìn)行粗鉸半精鉸,或者擴(kuò)孔精擴(kuò),既可滿足要求。(10園角:有R3,R5,R6.5,R15幾種園角,可用立銑刀周銑出園角。2.2工藝路線的制訂工藝路線一:工序1:鉗工劃線;以上邊緣面為粗基準(zhǔn),劃下表面的加工線。工序2:銑,以上端面為定位粗基準(zhǔn),粗銑出

7、零件下表面。工序3:銑,在以下表面為基準(zhǔn),粗銑出I,II,III,孔的上端面和其他次要表面;倒角。工序4:銑,以上端面為定位基準(zhǔn),粗銑出零件下端面工序5:精銑,以下端面為基準(zhǔn),對上端面進(jìn)行精銑,使表面粗糙度達(dá)到R6.3的要求。工序6:鉆孔,以下端面為基準(zhǔn),預(yù)鉆出I,II,III孔,留出1mm左右的加工量;工序7 :鉸,在鉸床上進(jìn)行鉸孔,粗鉸10孔I;粗鉸2個(gè)6孔;倒角。工序8:銑,以I為基準(zhǔn),對上表面進(jìn)行精銑,使表面粗糙度達(dá)到R6.3的要求。工序9:銑,以I,和下表面為基準(zhǔn),銑出前端面工序10:精銑9孔前端面工序11:銑,以前端面為基準(zhǔn),銑出后端面。工序12:鉆,以I,和下表面為基準(zhǔn),鉆出2個(gè)

8、9孔。工序13:鉗工去毛刺。工序14:終檢。工序15:涂油入庫。工藝路線二:工序1:鉗工劃線;以上表面為粗基準(zhǔn),劃下表面的加工線。工序2:以上端面為定位粗基準(zhǔn),粗銑出零件下表面;在以下表面為精基準(zhǔn),粗銑出2個(gè)9孔的上端面,以及I,II,III,孔的上端面和其他次要表面;倒角。工序3:以下表面為基準(zhǔn),對這3個(gè)孔的上端面進(jìn)行精銑,使表面粗糙度達(dá)到R6.3的要求。工序4:以10孔的上表面為基準(zhǔn),精銑10孔I的下端面。工序5:以下表面為基準(zhǔn),在鉸床上粗銑或半精銑出后端面,再以后端面為基準(zhǔn),加工出2個(gè)9的孔的前端面。工序6:鉆孔,以后表面為基準(zhǔn),預(yù)鉆出I,II,III孔,留出1mm左右的加工余量;再以下

9、端面為基準(zhǔn),預(yù)鉆出2個(gè)9孔,留出1mm的加工余量、工序7:在鉸床上進(jìn)行鉸孔,粗鉸10孔I;粗鉸2個(gè)9孔;倒角。工序8:精鉸6孔II,III,使粗糙度達(dá)到R3.2的要求工序9:鉗工去毛刺。工序10:終檢。工藝路線三:工序1:鉗工劃線;上表面為粗基準(zhǔn),劃下表面的加工線。工序2:銑,以上端面為定位粗基準(zhǔn),粗銑出零件下表面;工序3:在以下表面為精基準(zhǔn),粗銑出2個(gè)9孔的前端面,以及I,II,III,孔的上端面和其他次要表面;倒角。工序4:以10孔的上端面為基準(zhǔn),銑10孔I的下端面工序5:鉸,以下表面為基準(zhǔn),在鉸床上粗銑或半精銑出9后端面。工序6:銑,以9后端面為基準(zhǔn),銑出2個(gè)9的孔的前端面。工序7:以1

10、0孔下端面為基準(zhǔn),預(yù)鉆出I,II,III孔,留出1mm左右的加工余量工序8:以9后端面為基準(zhǔn),預(yù)鉆出2個(gè)9孔,留出1mm的加工余量工序9:精銑,以下表面為基準(zhǔn)基準(zhǔn),對這3個(gè)孔的上端面進(jìn)行精銑,使表面粗糙度達(dá)到R6.3的要求。工序10:鉸,鉸床上進(jìn)行鉸孔,粗鉸10孔I;粗鉸2個(gè)9孔;倒角。工序11:精鉸6孔II,III,使粗糙度達(dá)到R3.2的要求工序12:鉗工去毛刺。工序13:終檢。工序14:涂油入庫。2.3選擇毛坯 2.8選擇刀具(1在工序2,3,4,7銑平面時(shí),銑刀可以選擇直齒或錯(cuò)齒的端銑刀和周銑刀,工序中有粗銑和精銑,在粗銑后,要留有一定的加工余量,供精銑工序加工。(2鉆孔有10, 6,9

11、三種孔,需要留一定的加工余量,可用5, 8麻花鉆直接鉆出來。(3鉸孔需要鉸三種孔10, 6和9,有粗鉸和精鉸,粗加工可用YT15,精加工可用YT30。2.9 選擇量具本零件是單件大批量生產(chǎn),故采用的是通用量具。選擇量具的方法有兩種:一是按計(jì)量器具的不確定度選擇;二是按計(jì)量器具的測量方法的極限誤差來選擇。在這里選的是第一種方法。2.9.1選擇平面的量具:由零件圖上看,各平面的相互位置要求不是非常嚴(yán)格,其最小不確定度為0.2mm,選用分度值為0.02mm,測量范圍為0-150mm的游標(biāo)卡尺就行了,因?yàn)槠洳淮_度為0.02mm,顯然滿足要求。2.9.2選擇內(nèi)孔的量具:此零件對孔的精度要求較高,其中例如

12、I孔的下偏差要求在0.013之內(nèi),故可選用分度值為0.01mm,測量范圍為0-150mm的內(nèi)徑百分尺,其不確定度為0.008,滿足測量精度的要求。2.10加工量計(jì)算表 2.11工序加工尺寸尺寸公差使用量具(1 28 0.5 分度值為0.02mm,測量范圍為0-150mm的游標(biāo)卡尺(212 0.2 分度值為0.02mm,測量范圍為0-150mm的游標(biāo)卡尺(314 - 分度值為0.02mm,測量范圍為0-150mm的游標(biāo)卡尺(410 0.013 分度值為0.01mm,測量范圍為0-150mm的內(nèi)徑百分尺6 0.030 9 - 分度值為0.02mm,測量范圍為0-150mm的游標(biāo)卡尺注:本零件要求測

13、量的尺寸并不是很復(fù)雜,故只要這兩種量具就足夠了。2.12確定工序尺寸工序2,3,4主要是加工端面,如圖L1,L11,L12,L13,L14,L15,L16是各個(gè)端面之間的相互位置,其中工序3,4的L15,L16,是精加工的尺寸鏈,即加工I,II,III 孔的上端面的尺寸。L1是零件下表面到最上面的端面的距離,L11是下表面到9孔中心的距離,L12是9孔中心到上端面的距離,L13是9孔中心到10孔下表面的距離,L14是10孔兩個(gè)端面的距離,L15是10孔上端面到6孔的上端面的距離,L16是下表面到10孔的上端面的距離。工序6,7,8主要是加工孔的尺寸鏈。 L21是9孔兩個(gè)端面的距離,L22是后端

14、面板的厚度,L23是后端面到孔I的距離。L31是兩個(gè)9孔之間的距離,L32是左邊的9到10孔的水平距離,L33是10孔到兩個(gè)6孔的水平距離,L34是10孔到零件下表面的斜面底端的距離。第3章 機(jī)械加工計(jì)算3.1粗銑上下端面和上表面參考文獻(xiàn)2表2.3-21查得加工余量為Z 1=2mm ,Z 2=2mm 。已知上端面的總余量為Z=5.7mm ,則上表面總加工的余量為:Z=2.5mm 。 參考文獻(xiàn)1表4-29取粗銑的每齒進(jìn)給量f z =0.2mm/Z 粗銑走刀一次,a p =1mm 取主軸轉(zhuǎn)速n=150r/min ,則:V c =1000Dn =1000150200=94.25m/min校核機(jī)床功率

15、銑削時(shí)的切削功率為:取Z=10 ,n= 60150=2.5r/s ,mm a e 140=,z f =0.2mm/Z ,pc =1 ,代入:ke znk a f a P pc e z p c 51.515.2101402.05.3109.167109.16774.09.0574.09.05=- 從機(jī)床X52K 的參數(shù)的機(jī)床的功率為7.5kw ,機(jī)床的傳動(dòng)效率取0.750.85,取=0.85則機(jī)床電動(dòng)機(jī)所需功率 P e =cP =85.051.5=6.48<7.5kw ,則主軸的轉(zhuǎn)速合理。 3.2鉆10和2-6孔鉸的余量為0.5(單邊?？滓蚴且淮毋@出,故鉆削的余量為:(10/2-0.5=4

16、.5mm, (6/2-0.5=2.5mm. 參考文獻(xiàn)1表4-70、4-76,取鉆9的進(jìn)給量為f=0.3mm/r ,切削速度V c =22m/min由此算出轉(zhuǎn)速為:n=d v 1000=10221000=700r/min 按鉆床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=630r/min則實(shí)際切削速度為:V c =100063010=19.79m/min查有關(guān)資料得:f F =07.4281.9d 8.0ff k M=9.812002.0d 8.0ff K則鉆2-6孔的f F 和M 如下:f F =8.03.0107.4281.91=1599NM=13.010021.081.98.027.86N.m已取鉸孔進(jìn)給量f =0.0

17、8mm/r (參考文獻(xiàn)1表4-91,取c V =4m/min ,則:轉(zhuǎn)速n=d v 1000=min /1271041000r =按鉆床的實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=125r/min實(shí)際切削術(shù)度為:min /93.3100012510m V c =3.3鉸10和2-6孔粗鉸以后的孔徑為10mm 。 鉸以粗加工后的下端面為定位基準(zhǔn)。因?yàn)?0孔和下端面在粗、精加工時(shí)互為基準(zhǔn),即可以互相校正10孔與下端面的垂直度。 鉸孔時(shí)因余量為0.3mm ,故mma p 3.01=mm a p 5.02=取進(jìn)給量f =0.2mm/rmin /1605.794010001000r d v n =因?yàn)?FcFcy x p Fc c

18、 fa C F =81.9Fc n c K v Fc310-=c c c v F P取180=Fc C 1=Fc x 75.0=Fc y 1=Fc n則:N F c 3.1452167.02.075.218081.9075.0= kwP c 97.01067.03.14523=-鉸6孔mm a p 25.0=r mm f /12.0= min /72/2.1m s m v c =min /286807210001000r d v n =取機(jī)床的效率為0.85,則機(jī)床所需的功率為14.185.097.0=kw 1.5kw ,故機(jī)床功率足夠。 3.4精銑上表面min /05.0mm f z =mm

19、 a p 5.1=n=300r/min 走刀一次3.5粗銑前端面和后端面參考文獻(xiàn)2表2.3-21查得加工余量為Z 1=2mm ,Z 2=2mm 。已知上端面的總余量為Z=4mm ,則前端面總加工的余量為:Z=2mm 。 參考文獻(xiàn)1表4-29取粗銑的每齒進(jìn)給量f z =0.2mm/Z 粗銑走刀一次,a p =1mm 取主軸轉(zhuǎn)速n=150r/min ,則:V c =1000Dn =1000150200=94.25m/min校核機(jī)床功率銑削時(shí)的切削功率為:取:Z=10 ,n= 60150=2.5r/s ,mm a e 140=,z f =0.2mm/Z ,pc =1 ,代入:ke znk a f a

20、 P pc e zp c 51.515.2101402.05.3109.167109.16774.09.0574.09.05=- 從機(jī)床X52K 的參數(shù)的機(jī)床的功率為7.5kw ,機(jī)床的傳動(dòng)效率取0.750.85,取=0.85則機(jī)床電動(dòng)機(jī)所需功率 P e =cP =85.051.5=6.48<7.5kw ,則主軸的轉(zhuǎn)速合理。 3.6精銑前端面后端面因?yàn)橐蟛桓?所以可以一次銑出,其工序余量即等于總余量2mm 。定位和尺寸基準(zhǔn)為粗加工后的前面。p a =4mm 取粗銑每齒進(jìn)給量f =0.2mm/z n=150r/minmin/4.7510001501601000mm Dnv c =粗后端面

21、的切削用量都和粗銑前端面的一樣,但e a 小于粗銑A 面的值,所以機(jī)床功率足夠。3.7鉆2-9孔:r mm f /3.0=min /22m v c =(參考文獻(xiàn)1表4-70min /539132210001000r d v n =取鉆床實(shí)際轉(zhuǎn)速m in /500r n =,則實(shí)際切削速度min /42.20100050013m v c =N F f 207813.0137.4281.98.0=mN M f .29.1313.013021.081.98.02=第4章夾具設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的夾具為第8道工序精銑上表面;該夾具適用于立式銑床。4.1銑床夾具的主要類型及結(jié)構(gòu)形式銑床夾具主要用于加工零件上的平

22、面、凹槽、鍵槽、花鍵、缺口及各種成形面。由于銑削加工通常是夾具隨工作臺一起作進(jìn)給運(yùn)動(dòng),按進(jìn)給方式不同銑床夾具可分為直線進(jìn)給式、圓周進(jìn)給式和靠模進(jìn)給式三種類型。 靠模銑床夾具:這種帶有靠模的銑床夾具用在專用或通用銑床上加工各種非圓曲面。靠模的作用是使工件獲得輔助運(yùn)動(dòng),形成仿形運(yùn)動(dòng)。按主進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方式,靠模銑床夾具可分為直線進(jìn)給和圓周進(jìn)給兩種。4.2銑床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)由于銑削加工切削用量及切削力較大,又是多刃斷續(xù)切削,加工時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng),因此設(shè)計(jì)銑床夾具時(shí)應(yīng)注意:夾緊力要足夠且反行程自鎖;夾具的安裝要準(zhǔn)確可靠,即安裝及加工時(shí)要正確使用定向鍵、對刀裝置;夾具體要有足夠的剛度和穩(wěn)定性,結(jié)構(gòu)要合理。4.2.

23、1定向鍵定向鍵也稱定位鍵,安裝在夾具底面的縱向槽中,一般用兩個(gè),安在一條直線上,其距離越遠(yuǎn),導(dǎo)向精度越高,用螺釘緊固在夾具體上。定向鍵通過與銑床工作臺上的形槽配合確定夾具在機(jī)床上的正確位置;還能承受部分切削扭矩,減輕夾緊螺栓的負(fù)荷,增加夾具的穩(wěn)定性,因此平面夾具及有些專用鉆鉸床夾具也常使用。定向鍵有矩形和圓形兩種,定向精度要求高或重型夾具不宜采用定向鍵,而是在夾具體上加工出一窄長面作為找正基面來校正夾具的安裝位置。洛陽理工學(xué)院 4.2.2 對刀裝置 對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確 定夾具和刀具的相對位置。對刀裝置的 結(jié)構(gòu)形式取決于加工表面的形狀。 對刀塊常用銷釘和螺釘緊固在夾具體 上，其位

24、置應(yīng)便于使用塞尺對刀，不妨 礙工件裝卸。對刀時(shí)，在刀具與對刀塊 之間加一塞尺，避免刀具與對刀塊直接 接觸而損壞刀刃或造成對刀塊過早磨 損。塞尺有平塞尺和圓柱形塞尺兩種， 其厚度和直徑為 35mm,制造公差 h6。 對刀塊和塞尺均已標(biāo)準(zhǔn)化（設(shè)計(jì)時(shí)可查 閱相關(guān)手冊） ，使用時(shí)，夾具總圖上應(yīng)標(biāo) 且是工件切入的一端。 圖 2.1 明塞尺尺寸及對刀塊工作表面與定位元件之間的位置。 對刀裝置應(yīng)設(shè)置在便于對刀而 圖 2.2 4.2.3 夾具體設(shè)計(jì) 為提高銑床夾具在機(jī)床上安裝的穩(wěn)固性，減輕其斷續(xù)切削可能引起的振動(dòng)，夾具 體不僅要有足夠的剛度和強(qiáng)度，其高度和寬度比也應(yīng)恰當(dāng)，一般有 H/B11.25， 以降低夾具

25、重心，使工件加工表面盡量靠近工作臺面。此外，還要合理地設(shè)置加強(qiáng)筋 和耳座。 若夾具體較寬，可在同一側(cè)設(shè)置兩個(gè)與銑床工作臺 T 形槽間等距的耳座；對重型 銑床夾具，夾具體兩端還應(yīng)設(shè)置吊裝孔或吊環(huán)等以便搬運(yùn)。 4.3 確定設(shè)計(jì)方案 這道工序所加工的平面與孔有跳動(dòng)要求，按照基準(zhǔn)重合原則，以心軸孔定位。用一根小于 f 10 14 洛陽理工學(xué)院 的螺栓穿過心軸孔，用螺栓把它夾緊。銑削時(shí)用一個(gè)支撐來支撐懸空的加工面。 圖 2.3 4.4 削力及夾緊力計(jì)算 因?yàn)殂娖矫鏁r(shí)的切削力大，所以在計(jì)算夾具的加緊力時(shí)應(yīng)按銑削平面的切削力來計(jì)算和校 核。 銑刀軸向力： F = 9.81C F d 0xF f （式中： C

26、 F = 42 .7 扭矩： yF k F = 9.81 ´ 42.7 ´ 211.0 ´ 0.40 0.8 ´ 1 = 4226 N x F = 1.0 yM y F = 0.8 kF = 1） M = 9.81C M d 0xM f （式中： C M = 0.21 k M = 9.81 ´ 0.021 ´ 212 ´ 0.4 0.8 ´ 1 = 42.65 N .m x M = 2.0 y M = 0.8 k M = 1 ） D 螺栓產(chǎn)生的加緊力 F 的力 F × ³ KM （安全系數(shù) K = K 0 K1 K 2 K 3 K 4 K 5 K 6 ） 2 0.8 所以，有： F × ³ 1.2 ´1.2 ´1.3 ´1.0 ´1.3 ´1.0 ´1.0 ´ 42.65 = 208 N .m 2 則： F ³ 520 N d =c F sb = (1.4 2 520 = 1.3 7.2mm