機(jī)械制造加工工藝及夾具設(shè)計(jì)

關(guān)鍵詞：機(jī)械工業(yè)制造機(jī)床夾具引言圖1-1零件圖1.2零件的工藝分析圖1-2零件毛坯圖第2章工藝規(guī)程設(shè)計(jì)2.1確定毛坯的制造形式2.2定位基準(zhǔn)的選擇2.2.2粗基準(zhǔn)的選擇考慮到零件各面的平行度及垂直度要求，選擇零件的最大端面，即φ90外圓面與右端面為粗基準(zhǔn)。2.3制定工藝路線工序I鑄造工序Ⅱ時(shí)效工序VII鏜中41內(nèi)圓面，擴(kuò)鉆中41內(nèi)圓面，粗鉸中41內(nèi)圓面，精鉸中41內(nèi)圓面工序X車中41內(nèi)端面工序XI粗銑圓弧斷面第3章加工余量工序及毛坯尺寸的確定零件材料采用HT200灰口鑄鐵，硬度150~200HB,重約3kg,生產(chǎn)類型為批量生產(chǎn)，采用砂型鑄造，毛坯為實(shí)心，不鑄孔。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表毛坯基本尺寸及各工序加工余量參見(jiàn)表3-1基本尺寸毛坯尺寸公差等級(jí)2φ52外圓面3φ41內(nèi)圓面23.2.機(jī)械加工余量表面質(zhì)量為Ra3.2,參考《工藝手冊(cè)》表8-15,確定工序尺寸及余量(見(jiàn)表3-2)。加工余量Z工藝尺寸毛坯粗車半精車3.2.2車φ90左端面表面加工質(zhì)量Ra6.3,參考《工藝手冊(cè)》表8-13,確定工序尺寸及余量(見(jiàn)表3-3)。加工余量Z工藝尺寸毛坯28粗車(兩次)163.2.3車φ52h6外圓面表面加工質(zhì)量Ra1.6,參考《工藝手冊(cè)》表8-15,確定工序尺寸及余量(見(jiàn)表3-4)。加工余量Z工藝尺寸毛坯3精車φ半精車φ精車1φ3.2.4鉆φ13H7孔表面加工質(zhì)量H7,參考《工藝手冊(cè)》表8-15,確定工序尺寸及余量(見(jiàn)表3-5)。加工余量Z工藝尺寸毛坯2鉆擴(kuò)孔鉆粗鉸精鉸3.2.5鏜φ41內(nèi)圓面表面加工質(zhì)量H7,參考《工藝手冊(cè)》表8-15,確定工序尺寸及量(見(jiàn)表3-6)。加工余量Z毛坯2鏜擴(kuò)孔鉆粗鉸精鉸3.2.6鉆4xφ9孔及2xφ4孔表3-7)。加工余量Z工藝尺寸09043.2.7車φ41內(nèi)端面表面加工質(zhì)量Ra3.2,僅需粗加工，參考《工藝手冊(cè)》表8-15,確定工序尺寸及量(見(jiàn)表3-8)。加工余量Z工藝尺寸283.2.8銑φ90圓弧斷面表面加工質(zhì)量Ra3.2,僅需粗加工，參考《工藝手冊(cè)》表8-15,確定工序尺寸及量(見(jiàn)表3-9)。加工余量Z工藝尺寸毛坯2粗銑0加工材料：HT200,HB150~200,鑄造.加工要求：銑φ90圓弧缺面，毛坯尺寸78.8mm,保證尺寸76.8mm.刀具：φ直柄立銑刀在大批量生產(chǎn)條件下，可以選用高效的專用組合機(jī)床，也可以選用通用設(shè)備。根據(jù)經(jīng)濟(jì)性和零件的特點(diǎn)所選用X51立式銑床。4.2計(jì)算切削用量銑φ90圓弧缺面，其加工尺寸為76.8mm。查《機(jī)床刀具使用手冊(cè)》表6—13,選擇直柄立銑刀，由于do=20mm,z=5,已知：銑削寬度銑削深度機(jī)床選用X51K型立式銑床。4.2.1銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命查《機(jī)床刀具使用手冊(cè)》表3.7用直柄立銑刀粗加工鋼料，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0～3mm;銑刀直徑d=20mm,查《機(jī)床刀具使用手冊(cè)》表3.8可得耐用度T=60min。根據(jù)文獻(xiàn)[5]表3.27中的公式ap=2mm,f?=0.18mm/z,ae=6所以有根據(jù)文獻(xiàn)[5],X51K型立式銑床主軸轉(zhuǎn)速表4.2-36,選擇n=1000r/min實(shí)際切削速度工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為根據(jù)文獻(xiàn)[5],X51K型立式銑床工作臺(tái)橫向進(jìn)給量表4.2-37,選擇fu?=900mm/z則實(shí)際每齒進(jìn)給量為：根據(jù)文獻(xiàn)[5]表3.28的計(jì)算公式，銑削時(shí)的功率為Cp=650,xp=1.0,yp=0.72,up=0.86,Wp=0,qp=0.86,ap=2mm,f=0.18mm/z,ae=6mm,z=5,d=20mm,n=1000r/min,kp=0.63X51K型立式銑床主動(dòng)電機(jī)的功率為5KW,故所選切削用量是可以采用的。所確定的切削用量為：f.=0.18mm/z工步一：基本時(shí)間：輔助時(shí)間：工作地服務(wù)時(shí)間：第5章夾具設(shè)計(jì)在機(jī)械加工中，為完成需要的加工工序、裝配工序及檢驗(yàn)工序等，首先要將工件固定，使之占有確定的位置，這種裝置即為夾具。它對(duì)保證工件的加工質(zhì)量、提高加工效率、降低生產(chǎn)成本、改善勞動(dòng)條件、擴(kuò)大機(jī)床使用范圍、縮短新產(chǎn)品試制周期等方面有著顯著的經(jīng)濟(jì)效益。本題目加工的零件為中批量生產(chǎn)，設(shè)計(jì)通用夾具即可。經(jīng)過(guò)與指導(dǎo)老師的協(xié)商，決定設(shè)12道工序：銑φ90圓弧斷面。本夾具將用于X51立式銑床，采用端面銑刀對(duì)其加工。5.1問(wèn)題的提出5.2.夾具的設(shè)計(jì)3.工藝性好5.2.2對(duì)夾具具體的要求1.有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性理2.有足夠的強(qiáng)度和剛度3.結(jié)構(gòu)工藝性好(1)夾具的固有頻率應(yīng)滿足試驗(yàn)的頻率范圍許多產(chǎn)品的可靠性與環(huán)境試驗(yàn)要求的的固有頻率時(shí)，可以把試件劃分為梁、板等元件，計(jì)算各個(gè)元件的固有頻率，然后用(2)對(duì)夾具重量(振動(dòng)臺(tái)額定推力)的驗(yàn)算對(duì)夾具重量(振動(dòng)臺(tái)額定推力)的驗(yàn)試件和夾具的合成重心盡可能精確地落在振動(dòng)臺(tái)的中心線上。溫度對(duì)夾具的性能也是有影響的，當(dāng)一夾具要用于溫度振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，就要注意這一點(diǎn)，高溫可使金屬產(chǎn)生塑性屈服，低溫可使材料冷脆。(3)夾具的剛度質(zhì)量比要足夠大。(4)夾具的阻尼要大，夾具共振時(shí)(第一階固有頻率),其品質(zhì)(放大)因數(shù)Q不應(yīng)大(5)夾具的質(zhì)量最好是試件的2～4倍。通常在估算振動(dòng)臺(tái)需要的推力的時(shí)，用此比值就行。5.2.3定位誤差的分析定位元件尺寸及公差的確定。根據(jù)定位方案，設(shè)計(jì)定位元件的結(jié)構(gòu)如附圖(夾具裝配圖)所示。該設(shè)計(jì)中的定位銷為主要的定位元件，其公差根據(jù)文獻(xiàn)[5]表2.9-6得0.02mm,所以影響位置度的定位誤差為：即小于相位位置度公差的所以定位方案能夠滿足加工要求。5.2.4夾緊力的計(jì)算及夾緊元件的強(qiáng)度校核夾緊裝置如夾具裝配圖，根據(jù)零件的形狀，以及夾緊機(jī)構(gòu)在夾具中安裝，可確定夾緊力的位置。切削力及夾緊力的計(jì)算刀具：硬質(zhì)合金直齒端面銑刀，d=20mm,齒數(shù)5。粗銑時(shí)B=6mm。由文獻(xiàn)[5]表3-24得：其中：所以：F=9.81×58×60.9×2.0×0.180.8×6×8水平分力：在計(jì)算切削力時(shí)必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù)K=K?K?K?K?1為克服水平切削力，實(shí)際夾緊力N應(yīng)為N(f+f?)=KFH∴夾具設(shè)計(jì)合格可靠。當(dāng)人們看到一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的夾具設(shè)計(jì)師不經(jīng)任何計(jì)算而設(shè)計(jì)出夾具，就加強(qiáng)了這種想法。如果某人要按分振動(dòng)教材書(shū)去設(shè)計(jì)，他就會(huì)立即感到，諸如剛度矩陣也都用不上。于是這種想法就更進(jìn)一步加深了。一些夾具設(shè)計(jì)者，只計(jì)算一些簡(jiǎn)支梁的振型，卻很少去計(jì)算整個(gè)夾具的響應(yīng)，只有及少數(shù)設(shè)計(jì)師能夠恰如其份地運(yùn)用邏輯程序去闡述并成功地設(shè)計(jì)夾具。許多評(píng)論者認(rèn)為，對(duì)一個(gè)夾具不可能作出滿意的分析。所以一個(gè)成功的設(shè)計(jì)，部分靠運(yùn)氣，部分憑經(jīng)驗(yàn)。對(duì)夾具各個(gè)部分作出合理的逐步分析后，就能夠完成夾具的設(shè)計(jì)。夾具振動(dòng)的誤差，不會(huì)超過(guò)10%或20%,這樣的誤差通常是允許的。精度提得越高，需要花費(fèi)的時(shí)間和努力就越大。在機(jī)械工程方面有一定學(xué)位的人，并不一定設(shè)計(jì)出好夾具；而許多沒(méi)有學(xué)位的人反到設(shè)計(jì)出優(yōu)秀的夾具。對(duì)于夾具設(shè)計(jì)者，有了機(jī)械制造與電子學(xué)的基礎(chǔ)，加上工程經(jīng)驗(yàn)，特別是加工的經(jīng)驗(yàn)。其次單位內(nèi)外的制造的能力，就能制造出一個(gè)好的夾具。5.2.5夾具的功用試驗(yàn)樣品的安裝有二種方法，一種是直接安裝在振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面上(即動(dòng)圈上),另一種是通過(guò)過(guò)渡裝置安裝在振動(dòng)臺(tái)的臺(tái)面(即動(dòng)圈)上，這種過(guò)渡裝置在振動(dòng)和沖擊試驗(yàn)中將其稱為夾具?？梢?jiàn)夾具的功用，就是將振動(dòng)臺(tái)(或沖擊機(jī))的振動(dòng)和沖擊能量通過(guò)機(jī)械連(1)平板型夾具平板型夾具的作用是把試件與振動(dòng)臺(tái)面連接起來(lái)，若沒(méi)有這樣的此外這種板減少了對(duì)振動(dòng)臺(tái)面上襯套的磨損以及襯套從臺(tái)面上脫出的危險(xiǎn)。平板型時(shí)允許稍微超出一些)。厚度可以從2.5cm到15cm任選。埋螺釘頭的孔一般是用平底打孔鉆鉆成。并用鋼制平墊圈(機(jī)加工并淬火)以保護(hù)肩部。(2)立方型夾具立方體夾具主要用于小型零構(gòu)件的振動(dòng)沖擊試驗(yàn)?？梢灾苯庸潭ㄆ渌膫€(gè)平面(在四周上)都能接受到平行方向的振動(dòng)沖擊。四周上的任一快板均能轉(zhuǎn)900(在基平面內(nèi)旋轉(zhuǎn))用于經(jīng)受平行于基平面的二個(gè)方向的振動(dòng)或四個(gè)方向沖擊(沖擊有正向沖擊和反向沖擊之分，故比振動(dòng)多了二個(gè)方向)。立方體上有螺釘襯套，用螺釘連接板(或者與試件直接相連)。夾具上還必需有連接氣、液、或電器的(3)過(guò)度架型夾具過(guò)度架型夾具主要用于整機(jī)產(chǎn)品的試驗(yàn)，這種夾具要根據(jù)試驗(yàn)5.2.7制作的夾具材料鎂是最常用的材料。對(duì)同一尺寸大小的金屬而言，鋁(密度0.1磅/英寸3)比鎂(0.065磅/英寸3)重1/3,而鋼(0.3磅/英寸3)比鎂重四倍。某些鋁鎂合金的阻尼特性比鋼好，是楊氏模數(shù)(磅/英寸3),P是密度 (磅/英寸3)。對(duì)于大多數(shù)金屬來(lái)說(shuō)E/P比值約為108。因此，為一些特殊設(shè)計(jì)精選材料板材切割成最適用的尺寸。設(shè)計(jì)人員經(jīng)常要幫助他們的采購(gòu)人員去尋找最好的供應(yīng)者。5.2.8用整塊原材料機(jī)械加工制造夾具切削速度比鋁約快20%,是鋼的三倍。當(dāng)夾具是用螺釘將各部分連成一體時(shí)，5.2.9焊接夾具在振動(dòng)試驗(yàn)的早期，大約20世紀(jì)40年代-50年代，曾廣泛使用螺接家具。但其最明被采用了。由于鑄造夾具成本高，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，因此導(dǎo)致目前又普遍使用焊接夾具。許多試驗(yàn)計(jì)劃又不允許將機(jī)動(dòng)時(shí)間用于鑄造夾具，正如我們見(jiàn)要看到的另外幾種方法，正在受到歡迎。因?yàn)樗鼈兏?jié)省費(fèi)用和時(shí)間。在機(jī)加工中發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的對(duì)比：現(xiàn)在80%是焊接的，20%鑄造的。焊接夾具很早就使用過(guò)，但并不十分成功。焊件時(shí)常破壞，許多焊件在振動(dòng)載荷下斷裂。但焊接夾具比鑄造夾具省時(shí)間(是鑄造時(shí)間的1/7),費(fèi)用節(jié)省，是鑄造的1/3,隨當(dāng)今焊接技術(shù)的不斷提高，焊接夾具已用得愈來(lái)愈多。5.2.10螺接夾具螺接夾具小車可以托運(yùn)嗎-15秒獲取轎車托運(yùn)費(fèi)用廣告小車可以托運(yùn)嗎選貴陽(yáng)易豐，15年轎車托運(yùn)經(jīng)驗(yàn)，一對(duì)一貼心服務(wù).查看詳情>小車可以托運(yùn)嗎-15秒獲取轎車托運(yùn)費(fèi)用廣告小車可以托運(yùn)嗎選貴陽(yáng)易豐，15年轎車托運(yùn)經(jīng)驗(yàn)，一對(duì)一貼心服務(wù).查看詳情>加工簡(jiǎn)單，但要想要獲得很好的性能，無(wú)論在設(shè)計(jì)方面還是在制作方面都需要作相當(dāng)大的努力。因此，通常是首先考慮用一塊整材經(jīng)機(jī)械加工和焊接夾具。不管怎么說(shuō)，振動(dòng)試驗(yàn)新手總想至少來(lái)一次螺接夾具的嘗試。螺接是連接各部件的常用合理方法。但它不是指夾具各部分。在某些情況下(尤其是在試件的四周安裝夾具)螺接是唯一的解決的辦法。關(guān)于夾具和激振器螺接的好多事項(xiàng)，也適用于夾具中幾個(gè)部件螺接在一起的情況以及把試件螺接到夾具上的情況。在螺接夾具中有二個(gè)主要要求：(1)配合面要加工到很高的配合精度。(2)螺栓的預(yù)緊力比計(jì)算的最大分離力至少要大10%。如果沒(méi)有足夠的預(yù)緊力，部件會(huì)脫開(kāi)相互撞擊。因?yàn)檫@個(gè)問(wèn)題很重要，如果忽視了，在正弦和隨機(jī)試驗(yàn)中會(huì)帶來(lái)一些麻煩。當(dāng)部件互相脫開(kāi)又碰撞在一起時(shí)就會(huì)引起撞擊。(這就是在振動(dòng)時(shí)間歷程圖上見(jiàn)到的“毛刺”)。這種撞擊常常會(huì)造成超過(guò)試驗(yàn)規(guī)定的應(yīng)力和頻率范圍。從而導(dǎo)致試件不應(yīng)有的(而且不許可的)損壞，同時(shí)也造成試驗(yàn)控制很困難，例如試驗(yàn)中斷。為了使裝配好的零件總是結(jié)合在一起，必須大量使用高強(qiáng)度螺釘，并擰緊之。螺栓間距一定要小，否則螺栓間的跨度會(huì)發(fā)生共振。用大型夾具并要求試驗(yàn)到2000Hz,則螺栓間距不得超過(guò)75mm。用螺栓壓住簿的聚脂簿條或表面敷有涂層的布條有助于防止局部運(yùn)加鋼制螺紋襯套。螺栓頭應(yīng)緊壓在淬過(guò)火的鋼制平墊圈上，以保護(hù)螺栓頭下面的肩部。要注意防止依靠螺栓受剪傳遞振動(dòng)力的危險(xiǎn)性，除了小部件或在單獨(dú)依靠螺栓傳遞這種力，如可能的話，用某些方法增加各部件之間的摩擦力。在要求有曲面的地方(特別是弧度不是常數(shù))應(yīng)鎂(含0.7%鋯),建議使用AZ91T4(含含量低，(純鎂比合金要好，但其他性能不好);(2)相當(dāng)粗糙的粒度(砂鑄比壓鑄號(hào));(3)屈服強(qiáng)度相當(dāng)?shù)?容易取出嵌件);(4)在鑄造狀態(tài)性能最好(一經(jīng)加工，阻尼要損失)。5.2.12粘接夾具具來(lái)固定試驗(yàn)夾具各部分的相對(duì)位置。5.5.7疊層夾具疊層膠接技術(shù)可用于制造大型環(huán)氧樹(shù)脂成形夾具用環(huán)氧樹(shù)脂(可能還有其他更好的材料)能很方便地制造出拚湊式曲振動(dòng)臺(tái)上，鉆孔稍大些。較普遍的方法是，用環(huán)氧樹(shù)脂臘(封裝)夾具對(duì)于很小的零件，有一個(gè)有用的技術(shù)，就是把它裝入某種材料中，而這5.2.13與臺(tái)面的螺接動(dòng)的峰值，單位為g。F:螺栓承載的最大載荷對(duì)每一螺釘，要將F除以螺釘數(shù)，得到每個(gè)螺釘所承受的最大載荷，再除以螺釘面積，就得到拉伸應(yīng)力。ml:夾具重量m2:樣品重量+動(dòng)圈重量m3:動(dòng)圈重量為了避免臺(tái)面與夾具分離以及螺釘疲勞破壞，每個(gè)表額定扭矩值的3/4,因?yàn)橐坏┏^(guò)了“屈服”力，隨著螺栓的伸長(zhǎng)，螺栓的擰緊程度5.2.14夾具的動(dòng)態(tài)檢測(cè)法。夾具動(dòng)態(tài)測(cè)定的步驟簡(jiǎn)述如下。(1)將夾具用螺栓緊固動(dòng)臺(tái)的臺(tái)面上；(2)加速度傳感器安裝在振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面中心(也可用各固定的多點(diǎn)控制的平均值),進(jìn)行閉環(huán)控制，加速度aiz及橫向響應(yīng)振動(dòng)加速度aix和a