轉(zhuǎn)向臂機(jī)械加工工藝規(guī)程及專用夾具設(shè)計(jì)

1、目 錄一、生產(chǎn)類型的確定1二、零件的分析11、零件的作用22、零件的工藝分析221、以16mm孔的中心線加工表面222、 以9.3mm孔的中心線加工表面22.3、 轉(zhuǎn)向臂技術(shù)零件要求表2三、選擇毛坯、確定毛坯尺寸、設(shè)計(jì)毛坯圖21、求最大輪廓尺寸32、選取公差等級(jí)CT33、求鑄件尺寸公差34、求機(jī)械加工余量等級(jí)35、求RMA（要求的機(jī)械加工余量）36、求毛坯基本尺寸37、畫毛坯圖（見(jiàn)A3圖紙）4四、工藝路線擬定41、定位基準(zhǔn)的選擇42、擬定加工方法和加工方案421、工藝路線：4五、選擇加工設(shè)備及刀具、量具51、選擇加工設(shè)備與工藝設(shè)備511、選擇機(jī)床，根據(jù)不同的工序選擇機(jī)床512、選擇刀具，根據(jù)不

2、同的工序選擇刀具513選擇量具52、確定工序尺寸721、面的加工（所有面）722、孔的加工7六、確定切削用量及基本時(shí)間7工序號(hào)04：7七、夾具設(shè)計(jì)117.1 夾具設(shè)計(jì)的基本要求和步驟117.1.1 基本要求117.1.2 設(shè)計(jì)步驟127.2夾具設(shè)計(jì)127.2.1選擇夾具127.2.2問(wèn)題的提出127.2.3定位基準(zhǔn)的選擇137.2.4 定位元件的選擇137.2.5 導(dǎo)向元件147.2.6 夾緊裝置147.2.7定位誤差分析157.2.8夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明157.2.9夾具體圖157.3.0夾具體裝配圖17八、鳴謝17九、參考文獻(xiàn)17一、零件生產(chǎn)類型的確定由原始資料可知：年產(chǎn)量Q=5000

3、臺(tái)/年零件數(shù)量n=1件/臺(tái)備品率=3%廢品率=0.5%N=Qn（1+）（1+）=5000*1*（1+3%）（1+0.5%）=5176件/年所以是大批量生產(chǎn)。二、零件的分析1、零件的作用 據(jù)資料所示，該轉(zhuǎn)向臂的作用和方向盤、轉(zhuǎn)向拉桿一起配合使用，從而達(dá)到控制轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向角度。2、零件的工藝分析 由零件圖可知：16、9.3的孔中心線是主要的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和加工基準(zhǔn)。該零件的主要加工面可分為兩組：21、以16mm孔的中心線加工表面 這一組加工表面包括：銑26mm單側(cè)端面、鉆16mm的孔、倒角1×45°、鉆8.5mm的孔。22、 以9.3mm孔的中心線加工表面 這一組加工表面包括：銑20

4、mm兩端面、鉆9.3mm的孔、锪16mm的頭。 概括：由于16、9.3的孔中心線位置精度不高，又16mm內(nèi)孔的精度比9.3mm內(nèi)孔的精度較高。所以由以上分析可知，對(duì)這兩組加工表面而言，先加工第一組，再加工第二組。由參考文獻(xiàn)中有關(guān)面和孔加工精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度可知，上述技術(shù)要求是可以達(dá)到的，零件的結(jié)構(gòu)工藝性也是可行的。2.3、 轉(zhuǎn)向臂技術(shù)零件要求表加工表面尺寸及偏差/mm公差及精度表面粗糙度Ra/um形位公差/mm尺寸32mm中A端面32IT1212.5尺寸26mm中前端面B26IT1212.5尺寸26mm中后端面C26IT1212.516mm孔IT71.69.3mm孔9.3±

5、0.1IT1212.58.5mm孔8.5IT1425三、選擇毛坯、確定毛坯尺寸、設(shè)計(jì)毛坯圖根據(jù)零件材料確定毛坯為可鍛鑄鐵（KT35-10）,大批量生產(chǎn)。按機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南第五章第一節(jié)可確定：1、求最大輪廓尺寸 長(zhǎng)133.5mm、寬48.9mm、高49.15mm，故最大輪廓尺寸為133.5mm。2、選取公差等級(jí)CT 由<課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程>P27表2-1，鑄造方法按機(jī)械造型、鑄件材料按鑄鐵，得CT范圍812級(jí)。取為10級(jí)。3、求鑄件尺寸公差 根據(jù)加工表面的基本尺寸和逐漸公差等級(jí)CT=10級(jí)，查表2-3得：公差帶相對(duì)于基本尺寸對(duì)稱分布。4、求機(jī)械加工余量等級(jí) 查表2-5，得機(jī)

6、械加工余量等級(jí)范圍為EG，取為F級(jí)。5、求RMA（要求的機(jī)械加工余量） 對(duì)所有加工表面取同一個(gè)數(shù)值，由表2-4查最大輪廓尺寸為133.5mm，機(jī)械加工余量等級(jí)為F級(jí)，得RMA數(shù)值為1.5mm。6、求毛坯基本尺寸依零件圖可知：16、9.3、8.5孔徑較小，鑄成實(shí)心。 A面屬單側(cè)加工，由式（2-1）得 R=F+RMA+CT/2=32+1.5+2.8/2=34.9mm B、C面屬兩側(cè)加工，由式（2-2）得 R=F+2RMA+CT/2=26+2×1.5+2.6/2=30.3mm 根據(jù)數(shù)據(jù)可得： 轉(zhuǎn)向臂鑄件毛坯尺寸公差與加工余量見(jiàn)下表（3-1）表（3-1）項(xiàng)目A面B、C面16孔9.3孔8.5孔

7、公差等級(jí)CT1010加工面基本尺寸3226鑄件尺寸公差2.82.6機(jī)械加工余量等級(jí)FFRMA1.51.5毛坯基本尺寸34.930.3000 畫毛坯圖（見(jiàn)A3圖紙）四、工藝路線擬定 1、定位基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn)：為保證工件重要表面的余量均勻，應(yīng)選重要表面為粗基準(zhǔn)。為互為基準(zhǔn)，以20mm端面為粗基準(zhǔn)。即B、C面。精基準(zhǔn)：精基準(zhǔn)的選擇主要考慮基準(zhǔn)重合的問(wèn)題。選擇加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，稱為基準(zhǔn)重合的原則。采用基準(zhǔn)重合原則可以避免由定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合引起的基準(zhǔn)不重合誤差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保證。為使兩孔互為基準(zhǔn)，選16的孔作為精基準(zhǔn)。2、 擬定加工方法和加工方案21、工藝路

8、線： 、銑16mm孔的端面，即26mm圓柱A面 、銑9.3mm孔的兩端面，即20mm圓柱B、C面 、鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸孔16mm，倒角1×45° 、鉆8.5mm孔 、鉆9.3mm孔 、刮平B、C面16mm，兩端入體1mm五、選擇加工設(shè)備及刀具、量具由于生產(chǎn)類型為大批量，故加工設(shè)備以通用機(jī)床為主，輔以少量專用機(jī)床，其生產(chǎn)方式以通用機(jī)床專用夾具為主，輔以少量專用機(jī)床的流水生產(chǎn)線，工件在各機(jī)床上的裝卸及各機(jī)床間的傳送均由人工完成.1、選擇加工設(shè)備與工藝設(shè)備11、選擇機(jī)床，根據(jù)不同的工序選擇機(jī)床工序號(hào)02：銑26mm圓柱A面。因?yàn)楣ば虻墓げ綌?shù)不多，成批生產(chǎn)要求不高的生產(chǎn)效率。故選用

9、臥銑，選擇X62臥銑銑床。 工序號(hào)03：銑20mm圓柱B、C面。因?yàn)榛榛鶞?zhǔn)，工序的工步數(shù)不多，成批生產(chǎn)要求不高的生產(chǎn)效率。故選用臥銑，選擇X62臥銑銑床。工序號(hào)04：鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸孔16mm，倒角1×45°。選用Z535立式鉆床。 工序號(hào)05、06：鉆孔8.5mm、9.3mm。由于內(nèi)孔的粗糙度、精度要求不高，可以一次性鉆通孔達(dá)到加工要求。故選Z525立式鉆床。 工序號(hào)07：刮平B、C面16mm，兩端入體1mm。粗糙度要求不高，宜采用Z525立式鉆床。12、選擇刀具，根據(jù)不同的工序選擇刀具、 銑刀：根據(jù)資料查機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程表3-31：選擇硬質(zhì)合金 鑲齒套式

10、端面銑刀。銑刀直徑：d=80mm,齒數(shù)Z=10mm。查金屬機(jī)械加工手冊(cè)，得銑刀幾何參數(shù)：Kr=60°，=1215°、鉆、擴(kuò)、粗、精鉸孔16mm，倒角1×45°。選用麻花鉆等專用刀具。、刮平面16mm，選用專用锪刀13選擇量具本零件屬于成批生產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用量具。根據(jù)零件的表面的精度要求，尺寸和形狀特點(diǎn)，參考相關(guān)資料，選擇如下：、選擇加工面的量具根據(jù)資料：查表3-48得，用分度值為0.02mm的三用游標(biāo)長(zhǎng)尺測(cè)量，測(cè)量范圍0mm150mm，公稱規(guī)格為150×0.02。 、選擇加工孔的量具 根據(jù)資料：由于孔的加工精度要求不同，分別有IT7-

11、IT8、IT12-IT13、大于IT13。所以選擇分度值0.01mm，測(cè)量范圍分別為25mm50mm、25mm50mm、5mm30mm的內(nèi)徑千分尺。確定工藝過(guò)程方案見(jiàn)下表（4-1）表（4-1）工序號(hào)工序內(nèi)容機(jī)床設(shè)備刀具量具01正貨處理145204HBS02銑26mm圓柱A面X62臥銑銑床端面銑刀三用游標(biāo)長(zhǎng)尺03銑20mm圓柱B、C面X62臥銑銑床端面銑刀三用游標(biāo)長(zhǎng)尺04鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸孔16mm，倒角1×45°Z535立式鉆床鉆頭擴(kuò)孔鉸刀內(nèi)徑千分尺05鉆孔8.5mmZ525立式鉆床麻花鉆等專用刀具內(nèi)徑千分尺06鉆孔9.3mmZ525立式鉆床麻花鉆等專用刀具內(nèi)徑千分尺07刮

12、平B、C面16mm，兩端入體1mmZ525立式鉆床平底锪鉆三用游標(biāo)長(zhǎng)尺08去毛刺鉗工臺(tái)銼刀09終檢四面組合機(jī)床擴(kuò)孔鉆、鉸刀卡尺、塞規(guī)2、確定工序尺寸21、面的加工（所有面）、A面：根據(jù)加工長(zhǎng)度為34.9mm，毛坯余量為2.9mm。查表，得：?jiǎn)蝹?cè)加工的量為1.9mm。經(jīng)粗加工后的加工余量為1.0mm，再加工的量為1.0mm即可。、B、C面：根據(jù)加工長(zhǎng)度為30.3mm，毛坯余量為4.3mm。查表，得：兩側(cè)加工的量為1.65mm。經(jīng)粗加工后的加工余量為1.0mm，兩側(cè)再加工的量為0.5mm即可。22、孔的加工、16mm的孔毛坯為實(shí)心，孔內(nèi)粗糙度要求介于IT7-IT8之間。查表2-20得： 鉆孔：15

13、mm 2Z=0.95mm 擴(kuò)孔：15.85mm 2Z=0.1mm 粗鉸：15.95mm 2Z=0.05mm 精鉸：16mm、8.5mm的孔毛坯為實(shí)心，孔內(nèi)粗糙度要求介于IT12-IT13之間。查表，得：鉆孔8.5mm即可。、9.3mm的孔 毛坯為實(shí)心，孔內(nèi)粗糙度要求大于IT13。查表，得： 鉆孔9.3mm即可。六、確定切削用量及基本時(shí)間 工序號(hào)04： 本工序?yàn)殂@16mm深32mm的孔。包括：鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸孔、倒角1×45°。根據(jù)資料選用Z535立式鉆床加工，選標(biāo)準(zhǔn)高速鋼直柄機(jī)用鉸刀：r=0、=15°、Kr=45°。 、鉆孔： 確定進(jìn)給量f 因?yàn)樯疃葹?/p>

14、32mm較大，宜采用自動(dòng)進(jìn)給。查機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程表5-25得：f=0.610.75 mm/r 由表5-27取得f=0.72 mm/r 選擇鉆頭磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 查表5-130：鉆頭后刀面的最大磨損量為0.8mm。鉆頭直徑d=15mm、則T=60min。 確定切削速度V 查表5-27得：C=16.4、z=0.22、x=0、y=0.4、m=0.125、取k=1.0 且d=15mm a=7.5mm 按公式計(jì)算： V=22.061 m/min n=22.061×1000/3.14×15=468.4 r/min根據(jù)查表4-10選取Z535立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速n=400 r/

15、min=6.67 r/s 則V=3.14×15×6.67/1000=0.314 m/s 鉆孔基本時(shí)間 T=(l+l+l)/ f 式中l(wèi)=32mm、取l= l=5mm,f=0.72 mm/r、n=6.67r/s 則T=（32+5+5）/0.72×6.67=8.75s 取T=9s (5)鉆孔的輔助時(shí)間 根據(jù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程第五章第二節(jié)所訴，輔助時(shí)間T與基本時(shí)間T的關(guān)系為T=（0.150.2）T，取T= 0.15T，得T=0.15×9s=1.35s （6）鉆孔其他時(shí)間的計(jì)算T+ T+（T/m）=9%×（9+1.35）s=0.93s （7）單間時(shí)間定額

16、的計(jì)算T=（9+1.35+0.93）s=11.28s 、擴(kuò)孔： 確定進(jìn)給量f 因?yàn)樯疃葹?2mm較大，宜采用自動(dòng)進(jìn)給。查表5-25得：f=0.91.1 mm/r 由表5-27取得f=0.96 mm/r 選擇擴(kuò)孔鉆磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 查表5-130：擴(kuò)孔鉆后刀面的最大磨損量為0.8mm。鉆頭直徑d=15mm、則T=30min。 確定切削速度V 查表5-27得：C=27.9、z=0.2、x=0.1、y=0.4、m=0.125、取k=1.0 且d=15.85mm a=0.425mm 按公式計(jì)算： V =34.964 m/min n=34.964×1000/3.14×15.85=70

17、2.5 r/min根據(jù)查表4-10選取Z535立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速n=750 r/min=12.5 r/s 則V=3.14×15.85×12.5/1000=0.622 m/s 鉆孔基本時(shí)間 T=(l+l+l)/ f 式中l(wèi)=32mm、取l= 2mm、l=3mm,f=0.96 mm/r、n=12.5r/s 則T=（32+2+3）/0.96×12.5=3.1 s 取T=4s (5)鉆孔的輔助時(shí)間 根據(jù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程第五章第二節(jié)所訴，輔助時(shí)間T與基本時(shí)間T的關(guān)系為T=（0.15-0.2）T，取T= 0.15T，得 T=0.15×4s=0.60s （6）鉆孔其他

18、時(shí)間的計(jì)算 T+ T+（T/m）=9%×（4+0.60）s=0.42s （7）單間時(shí)間定額的計(jì)算 T=（4+0.6+0.42）s=5.02s 、粗鉸： 確定進(jìn)給量f 因?yàn)樯疃葹?2mm較大，宜采用自動(dòng)進(jìn)給。查表5-32得：f=1.53.0 mm/r 由表取得f=1.60 mm/r 選擇鉸刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 查表5-130：鉸刀后刀面的最大磨損量為0.8mm。鉆頭直徑d=15mm、則T=60min。 確定切削速度V 查表5-29得：C=23.2、z=0.2、x=0.1、y=0.5、m=0.3、取k=1.0 且d=15.95mm a=0.05mm按公式計(jì)算： V=12.611 m/min

19、 n=12.611×1000/3.14×15.95=251.8 r/min根據(jù)查表4-10選取Z535立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速n=275 r/min=4.58 r/s 則V=3.14×15.95×4.58/1000=0.229 m/s 鉆孔基本時(shí)間 T=(l+l+l)/ f 式中l(wèi)=32mm、l= 2mm、查表，取l=13mm,f=1.60 mm/r、n=4.58r/s則T=（32+2+13）/1.60×4.58=6.4 s 取T=7s (5)鉆孔的輔助時(shí)間 根據(jù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程第五章第二節(jié)所訴，輔助時(shí)間T與基本時(shí)間T的關(guān)系為T=（0.15-0.2）

20、T，取T= 0.15T，得T=0.15×7s=1.05s （6）鉆孔其他時(shí)間的計(jì)算 T+ T+（T/m）=9%×（7+1.05）s=0.72s （7）單間時(shí)間定額的計(jì)算 T=（7+1.05+0.72）s=8.77s 、精鉸： 確定進(jìn)給量f 因?yàn)樯疃葹?2mm較大，宜采用自動(dòng)進(jìn)給。查表5-32得：f=1.53.0 mm/r 查表，取得f=1.60 mm/r 選擇鉸刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 查表5-130：鉸刀后刀面的最大磨損量為0.8mm。鉆頭直徑d=15mm、則T=60min。 確定切削速度V 查表5-30得：C=23.2、z=0.2、x=0.1、y=0.5、m=0.3、取k=1

21、.0 且d=16mm a=0.025mm按公式計(jì)算： V =13.491 m/min n=13.491×1000/3.14×16=268.5 r/min根據(jù)查表4-10選取Z535立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速n=275 r/min=4.58 r/s 則V=3.14×16×4.58/1000=0.230 m/s 鉆孔基本時(shí)間 T=(l+l+l)/ f 式中l(wèi)=32mm、取l= 2mm、l=4mm,f=1.60 mm/r、n=4.58r/s 則T=（32+2+4）/1.60×4.58=5.2 s 取T=6s (5)鉆孔的輔助時(shí)間根據(jù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程第五章第二

22、節(jié)所訴，輔助時(shí)間T與基本時(shí)間T的關(guān)系為T=（0.15-0.2）T，取T= 0.15T，得 T=0.15×6s=0.90s （6）鉆孔其他時(shí)間的計(jì)算 T+ T+（T/m）=9%×（6+0.90）s=0.62s （7）單間時(shí)間定額的計(jì)算 T=（6+0.90+0.62）s=7.52s 、倒角1×45° 綜上所述，工序4的單間計(jì)算時(shí)間：T=T+T+T+T=11.28s+5.02s+8.77s+7.52s=32.59s七、夾具設(shè)計(jì)7.1 夾具設(shè)計(jì)的基本要求和步驟7.1.1 基本要求 對(duì)機(jī)床夾具的基本要求是保證工件加工工序的精度要求，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低工件的制造成

23、本，保證夾具有良好的工藝性和勞動(dòng)條件。在這些基本條件中，有一些是有矛盾的，例如，提高工序的精度，夾具的制造成本就要提高，隨著工件制造精度的不斷提高，對(duì)夾具本身也提出更高的精度，那末，工件制造成本也將提高。因此，必須綜合考慮零件批量和制造成本。7.1.2 設(shè)計(jì)步驟 1. 設(shè)計(jì)準(zhǔn)備 首先應(yīng)分析、研究工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工藝要求、工件的材料生產(chǎn)批量以及本工序的技術(shù)要求。然后，了解所使用機(jī)床的規(guī)格、性能、精度及使用刀具、量具的規(guī)格，了解本廠工人的技術(shù)要求等。 2. 方案的確定 在經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段后，擬定設(shè)計(jì)方案。 1）確定夾具類型。 2）確定工件定位方案，選擇相應(yīng)的定位裝置。 3）確定夾緊方式，選擇夾緊裝

24、置。 4）確定刀具調(diào)整方案，選擇合適的導(dǎo)向元件及對(duì)刀元件。 5）考慮各種裝置、元件的布局，確定夾具的總體結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)時(shí)，同時(shí)構(gòu)思幾套方案，繪出草圖，經(jīng)過(guò)分析、比較選出最佳方案。 3. 夾具的精度分析 為保證夾具設(shè)計(jì)的正確性，必須對(duì)夾具精度進(jìn)行分析，驗(yàn)證夾具公差（1/31/5）工件允許公差。 4. 繪制夾具總圖 夾具總圖應(yīng)遵循國(guó)家制圖標(biāo)準(zhǔn)來(lái)繪圖，總圖比例除特殊情況外，一般按11繪制，以保證良好的直觀性。主視圖應(yīng)取操作者實(shí)際工作時(shí)的位置，以作為裝配夾具時(shí)的依據(jù)并供使用時(shí)參考?？倛D中的視圖應(yīng)盡量少，當(dāng)必須能夠清楚地表示出夾具的工作原理和整體結(jié)構(gòu)，表示出各種裝置、元件相互位置關(guān)系等。繪制總圖的順序一般

25、可采用： 1）用雙點(diǎn)劃線繪出工件輪廓外形，并顯示出加工余量。 2）把工件輪廓線視為“透明體” ，按照工件的形狀及位置依次繪出定位、導(dǎo)向、夾緊及其它元件或裝置。 3）繪出夾具體，形成一個(gè)夾具整體。 4）確定并標(biāo)注有關(guān)尺寸和夾具技術(shù)要求。如標(biāo)注輪廓尺寸，裝置、檢驗(yàn)尺寸及公差，主要元件、裝置之間的相互位置精度要求等。 5）總圖上標(biāo)出夾具名稱、零件編號(hào)，填寫夾具零件明細(xì)表和標(biāo)題欄。 6）繪制夾具零件圖 夾具總圖中非標(biāo)準(zhǔn)零件都需繪制零件圖。零件圖上的尺寸、公差和技術(shù)要求都必須滿足總圖的要求。7.2夾具設(shè)計(jì)7.2.1選擇夾具本零件除粗銑及鉆孔等工序需要專用夾具外，其他各工序使用通用夾具即可。經(jīng)過(guò)決定，設(shè)計(jì)第4道工序的工裝夾具，工序4的夾具為鉆擴(kuò)鉸16孔的鉆夾具。7.2.2問(wèn)題的提出在給定的零件中，對(duì)本序加工的主要考慮尺寸，由于公差要求較低，因此，本步的重點(diǎn)應(yīng)在卡緊的方便與快速性上。7.2.3定位基準(zhǔn)的選擇出于定位簡(jiǎn)單和快速的考慮，選擇孔20和其端面為基準(zhǔn)定位，加一個(gè)輔助支撐釘來(lái)保住其剛度，為使工件完全定位，再使用活動(dòng)V形塊配合壓緊螺釘卡，如下圖所示：7.2.4 定位元件的選擇 活動(dòng)V型塊固定22外圓柱面，限制一個(gè)自由度，夾具體加緊20夾緊兩端面，定位元件為活動(dòng)V型塊。 7.2.5導(dǎo)向元件 因?yàn)檫x定的工序4是鉆孔，導(dǎo)向元件