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遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì) 1 前橫架的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 1.1前橫架的技術(shù)要求 前橫架零件技術(shù)要求表 加工表面 尺寸mm 表面粗糙度Ra/μm 形位公差/mm 前橫架前面 25 前橫架底面 不允許有凸塊等缺陷 底板螺紋孔 M12 φ0.5 B 凸起螺紋孔 M12 φ0.1 C 墊片圓槽 φ25 锪平 1.2前橫架的工藝分析 分析零件圖可知，零件經(jīng)鑄造后前面需要粗加工，用立式銑床加工前面。保證螺紋孔的位置度。底面要求不允許有凸塊等缺陷。其余表面均為鑄造面，不需加工。而主要工作面的加工精度較高，但也可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟(jì)的方法保質(zhì)保量的加工出來(lái)。所以，該零件的工藝性較好。 1.3確定前橫架的生產(chǎn)類型 Q=5000件/年 由1—4表知，該前橫架的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。 2 確定毛坯、繪制毛坯簡(jiǎn)圖 2.1選擇毛坯 由于前橫架在工作過(guò)程中要承受載荷，毛坯選鑄造件。該前橫架的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。 2.2毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量 由表2-1可知，該前橫架采用熔模鑄造（硅溶膠），其材料為灰鑄鐵，所以公差等級(jí)選4—6，取6.進(jìn)而由表2—3確定鑄件尺寸公差為0.58mm。 由表2—5選出機(jī)械加工余量等級(jí)為E。又由表2—4查得鑄件的機(jī)械加工余量（RMA）為0.4mm。 零件表面粗糙度 由零件圖可知，該前橫架加工表面的粗糙度Ra等于25μm，其余均為鑄造面。 項(xiàng)目/mm 機(jī)械加工余量/mm 尺寸公差/mm 備注 底板厚度22 0.58 表2—3 0.4 表2—4 2.3繪制前橫架鑄造毛坯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 3 擬定前橫架工藝路線 3.1定位基準(zhǔn)的選擇 定為基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分，通常先確定精基準(zhǔn)，然后再確定粗基準(zhǔn)。 3.1.1精基準(zhǔn)的選擇 根據(jù)該前橫架零件的技術(shù)要求和裝配要求，選擇前橫架前面和底面作為精基準(zhǔn)，以此來(lái)加工底板上4個(gè)螺紋孔和凸起上1個(gè)螺紋孔遵循了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。 3.1.2粗基準(zhǔn)的選擇 作為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒(méi)有飛邊、毛刺或其他表面欠缺。該前橫架選擇后面為粗基準(zhǔn)，以加工前面，為后續(xù)工序準(zhǔn)備好精基準(zhǔn)。 3.2表面加工方法的確定 根據(jù)前橫架零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工工件各表面的加工方法。如下表所示。 加工表面 尺寸精度等級(jí) 表面粗糙度Ra/μm 加工方案 備注 前橫架前面 IT13 25 粗銑 表1—8 底板螺紋孔M12 IT11 1.6 鉆-絲錐攻內(nèi)螺紋 表1—7、1—10 凸起螺紋孔M12 IT11 1.6 鉆-絲錐攻內(nèi)螺紋 表1—7、1—10 墊片圓槽φ25 IT12 12.5 鉆 表1—7 3.3加工階段的劃分 該前橫架的加工階段可分為粗加工和精加工兩個(gè)階段。 在粗加工階段，首先將精基準(zhǔn)（前橫架前面和底面）準(zhǔn)備好，是后續(xù)工序都可采用精基準(zhǔn)定位加工，保證其他表面的精度要求；然后粗銑前橫架前面。在精加工階段完成底板四螺紋孔以及凸起螺紋孔和墊片圓槽的鉆削，再用絲錐攻螺紋，進(jìn)行螺紋加工。 3.4工序的集中與分散 該前橫架選用工序集中原則安排加工工序。該零件的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可采用萬(wàn)能型機(jī)床以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運(yùn)用工序集中原則是工件的裝夾次數(shù)少，不但可以縮短輔助時(shí)間，而且在一次裝夾中加工了許多孔，有利于保證各孔之間的相對(duì)位置精度的要求。 3.5工序順序的安排 機(jī)械加工工序 （1）遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工精基準(zhǔn)—前橫架前面。 （2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 （3）遵循“先面后孔”原則，先加工前面，后加工螺紋孔以及墊片圓槽。 3.6確定工藝路線 在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎(chǔ)上流出下列工藝路線。 工序號(hào) 工序名稱 機(jī)床設(shè)備 刀具 1 粗銑前橫架前面 立式銑床X51 直柄粗加工立銑刀 2 锪平 立式鉆床Z525 直柄麻花鉆 3 鉆凸起螺紋孔 立式鉆床Z525 直柄麻花鉆 4 鉆底板螺紋孔 立式鉆床Z525 直柄麻花鉆 5 攻螺紋 立式鉆床Z525 絲錐 6 攻螺紋 立式鉆床Z525 絲錐 4 加工余量、工序尺寸和公差的確定 4.1工序1—前橫架前面加工余量、工序尺寸和公差的確定 以后面B定位，粗銑前面A，保證工序尺寸P。 從圖中知P=22mm，Z為粗銑余量。查表2—4得Z=0.4mm，則P+Z為鑄造面基本尺寸設(shè)為P1=P+Z=22.4mm。由于工序尺寸P1是在粗銑加工中保證的，查表1—20知，粗銑工序的精度等級(jí)可達(dá)到A面的最終加工要求—IT13，因此確定該工序尺寸公差為IT13，其公差值為0.33mm，故P1=（22.4±0.165）mm。 為驗(yàn)證確定的工序尺寸及公差是否合理，還需對(duì)加工余量進(jìn)行校核。 余量Z的校核 Zmax=P1max－Pmin=（22.4+0.165－22）mm=0.565mm Zmin=P1min－P max =（22.4－0.165－22）mm=0.235mm 余量校核表明，所確定的工序尺寸公差是合理的。 所以工序尺寸及公差為P1=mm。 4.2工序4—底板螺紋孔（4xM12）的加工余量、工序尺寸及公差的確定 由表2—28知，鉆孔余量為1mm。由2—39知，加工M12的螺紋孔使用直徑為11mm的麻花鉆。加工完后，用絲錐攻螺紋，即得到M12的螺紋孔。 5切削用量的計(jì)算 工序4—鉆、用絲錐攻螺紋（4M12螺紋孔） 5.1鉆孔 （1）背吃刀量的確定 取=11mm。 （2）進(jìn)給量的確定 由表5—22，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.2mm/r。 （3）切削速度的計(jì)算 由表5—22，按工件材料為鑄鐵選硬度為160-200HBS的參數(shù)，切削速度v可取為24m/min。由公式（5—1）n=1000v/πd可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=694.8 r/min，參照表4—9所列的Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=680 r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5—1），可求出該工序的實(shí)際鉆削速度v= nπd/1000=680 r/min×π×11mm/1000=23.5 m/min。 5.2攻螺紋 （1）被吃刀量的確定 由表2—41查得，M12×1mm的螺紋在加工前孔直徑應(yīng)為11mm，一次攻螺紋的被吃刀量取=12－11=1mm。 （2）進(jìn)給量地選擇 由于攻螺紋的進(jìn)給量就是被加工螺紋的螺距，因此f=1mm/r。 （3）切削速度的選擇 由表5—37查得攻螺紋的切削速度v=5—10m/min，本方案取v=5m/min。由公式（5—1）求工位的主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/πd=5×1000/12/π=132.7 m/min,又由立式鉆床主軸轉(zhuǎn)速表4—9，取轉(zhuǎn)速為140 r/min.在將此轉(zhuǎn)速代入公式（5—1），可求處該工序的實(shí)際切削速度v= nπd/1000=140 r/min×π×12mm/1000=5.28 m/min. 6 夾具設(shè)計(jì) 6.1確定工件的定位方案 本設(shè)計(jì)為加工底板螺紋孔，綜合考慮，采用扁頭定位銷可以限制1個(gè)自由度，即將工件與板用一個(gè)定位長(zhǎng)銷連接在一起，B面在底面上被支撐釘支撐，這樣可以限制X轉(zhuǎn)動(dòng)，Y轉(zhuǎn)動(dòng)，Z轉(zhuǎn)動(dòng)、平動(dòng)4個(gè)方向的自由度。再將底板夾緊即共限制了6個(gè)方向的自由度。遵循六點(diǎn)定位原則。 6.2計(jì)算定位誤差 根據(jù)表8—13中查得本設(shè)計(jì)符合標(biāo)準(zhǔn)。式中表示孔的上偏差，下偏差為0，表示銷的下偏差，上偏差為0，定為基準(zhǔn)孔與定位銷間的最小間隙。 =0.11mm，=0.027mm，==0 所以=0.0685mm。 6.3 導(dǎo)向元件設(shè)計(jì) 鉆床夾具的刀具導(dǎo)向元件為鉆套，鉆套的作用是確定刀具相對(duì)夾具定為元件的位置，并在加工中對(duì)鉆頭等孔加工刀具進(jìn)行引導(dǎo)，防止刀具在加工中發(fā)生偏斜。 本設(shè)計(jì)采用可換式鉆套。 鉆套的高度和排泄間隙 鉆套高度與所鉆孔的孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具剛度、工件表面形狀等因素有關(guān)。鉆套高度越大，刀具的導(dǎo)向性越好，但刀具與鉆套的摩擦越大，一般取1—2.5倍的孔徑，孔徑小精度要求高時(shí)，取較大值。 鉆套底部與工件間的距離稱為排泄間隙。鉆套高度應(yīng)適當(dāng)選取，排泄間隙較小時(shí)切削難以自由排出，使加工表面被破壞；排泄間隙較大時(shí)，會(huì)降低鉆套對(duì)鉆頭的導(dǎo)向作用，影響加工精度。 鉆套高度和排泄間隙可按表9—13選取。 6.4夾緊裝置的選擇 6.4.1夾緊裝置的組成 1動(dòng)力裝置 動(dòng)力裝置是產(chǎn)生夾緊力的裝置。通常是指機(jī)動(dòng)加緊時(shí)所用的氣動(dòng)、液壓、氣動(dòng)裝置。 2夾緊元件 夾緊元件是夾緊裝置的最終執(zhí)行元件。通過(guò)它和工件受壓面的直接接觸面完成夾緊動(dòng)作。 3中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是介于力源和夾緊元件之間的傳力機(jī)構(gòu)，它將原動(dòng)力以一定的大小和方向傳遞給夾緊元件。 6.4.2夾緊基本要求 1夾緊時(shí)不破壞工件在夾具中占有的正確位置； 2夾緊力要適當(dāng)，既保證工件在加工過(guò)程中定位的穩(wěn)定性，又要防止因夾緊力過(guò)大損傷工件表面及產(chǎn)生夾緊變形； 3夾緊機(jī)構(gòu)操作安全、省力、夾緊迅速； 4夾緊機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度、工作效率與生產(chǎn)類型相適應(yīng)。結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，便于制造與維修； 5具有良好的自鎖性。 本設(shè)計(jì)選擇螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，定位基準(zhǔn)關(guān)于對(duì)稱分布。 6.5 夾具體的設(shè)計(jì) 6.5.1夾具體設(shè)計(jì)的基本要求 夾具體是夾具的基礎(chǔ)件，夾具上的所有組成部分都必須最終通過(guò)這一基礎(chǔ)件組成一個(gè)有機(jī)整體。 （1）足夠的剛度和強(qiáng)度 設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)保證在夾緊力和切削力等外力條件下，不產(chǎn)生過(guò)大的變形和振動(dòng)。必要時(shí)，可在適當(dāng)位置設(shè)置若干條加強(qiáng)筋。 （2）夾具安裝穩(wěn)定 機(jī)床夾具通過(guò)夾具體安裝在機(jī)床工作臺(tái)上，安裝應(yīng)穩(wěn)定，為此，機(jī)床夾具重心和切削力等力的作用點(diǎn)應(yīng)處在夾具安裝基面內(nèi)。機(jī)床夾具高度越大，要求夾具體底面面積也越大。為使夾具體平面與機(jī)床工作臺(tái)接觸良好，夾具體底平面中間部位應(yīng)適當(dāng)挖空。 （3） 夾具體結(jié)構(gòu)工藝性良好 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意夾具體的毛坯制造工藝性、機(jī)械加工工藝性和裝配的工藝性。 （4）便于清除切屑 為防止加工中切屑聚積在定為元件工作表面或其他裝置中，影響工件的正確定位和夾具的正常工作，在設(shè)計(jì)家具時(shí)，要考慮切屑排除問(wèn)題。 6.5.2夾具體材料及制造方法 夾具體鑄造或焊接的方法制造。由于鑄造夾具體有以下特點(diǎn)，所以得到了廣泛的應(yīng)用。 （1）鑄造工藝性良好，幾乎不受零件大小、形狀、重量和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的限制； （2）鑄造夾具體吸振性良好，可減小或避免其受力而產(chǎn)生的振動(dòng)； （3）鑄造夾具體承受抗壓能力大，可承受較大的切削力、夾緊力等力的作用。 鑄造材料一般采用HT200或HT150兩種。夾具體應(yīng)進(jìn)行時(shí)效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。 本設(shè)計(jì)采用HT200。 參考文獻(xiàn) 鄒青機(jī). 械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程. 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