制動器杠桿工藝及鉆φ4孔夾具設計【含CAD圖紙、工序卡、說明書】

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機械加工工序卡 產品型號及規(guī)格 圖 號 名 稱 工藝文件編號 共 1 頁 制動器杠桿 第 頁 材料牌號及名稱 毛坯外型尺寸 45鋼 零件毛重 零件凈重 硬 度 1.4kg 180-200HB 設 備 型 號 設 備 名 稱 Z525 立式鉆床 專 用 工 藝 裝 備 名 稱 代 號 鉆夾具 機動時間 單件工時定額 每臺件數(shù) 1 技 術 等 級 冷 卻 液 亞硝酸鈉 工序號 工步號 工 序 及 工 步 內 容 刃 具 量 檢 具 切 削 用 量 代 號 名 稱 代 號 名稱 切削速度（米/分） 切削深度（毫米） 進給量（毫米/轉） 轉速（轉/分） 80 1 鉆孔至Φ4 麻花鉆 游標卡尺 19.5 5.4 0.25 575 編 制 校 對 會 簽 復 制 修改標記 處 數(shù) 文件號 簽 字 日 期 修改標記 處 數(shù) 文件號 簽 字 日 期 工 藝 過 程 卡 產品型號 零（部）件圖號 共1 頁 產品名稱 零（部）件名稱 制動器杠桿 第1 頁 材料牌號 45 毛坯種類 鍛件 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 1 每臺件數(shù) 1 備注 工序號 工序名稱 工 序 內 容 車間 設 備 工 藝 裝 備 工 時 名稱、型號 編號 夾 具 輔具 刀、量具 準終 單件 10 配料 鍛件 鍛 20 熱處理 調質 熱 30 車 車左端面，鉆中心孔 金 臥式車床CA6140 專用夾具 端車刀 中心鉆孔 40 車 車外圓面、退刀槽和倒角 金 臥式車床CA6140 專用夾具 外圓車刀 退槽刀 特制刀具 50 銑 銑寬13h13的兩端面 金 臥式銑床X62W 專用夾具 三面刃銑刀 60 鉆 鉆孔至Φ10.8，鉸Φ10.8孔至Φ12H11 金 立式鉆床Z525 專用夾具 麻花鉆 鉸刀 70 鉆 鉆Φ32孔及Φ6孔 金 立式鉆床Z525 專用夾具 麻花鉆 80 鉆 鉆Φ4孔 金 立式鉆床Z525 專用夾具 麻花鉆 90 精車 精車Φ30外圓面 金 臥式銑床X62W 專用夾具 外圓車刀 100 磨 磨Φ30外圓面 金 外圓磨床M1420 專用夾具 砂輪 110 清洗去毛刺 120 驗收 130 入庫 編 制 審 核 會 簽 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標 記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 制動器杠桿的工藝工裝設計 Brake lever process and tooling design 題 目∶ 制動器杠桿的工藝工裝設計 系 名： 專業(yè)班級： 學生姓名： 學 號： 指導教師姓名： 指導教師職稱： 二○一二年 三 月 日 目錄 摘要 1 引 言 2 第一章 零件的分析 3 第二章 工藝規(guī)程的設計 4 2.1確定毛坯的的制造形式 4 2.2制訂工藝路線 4 2.3機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 7 2.4確定切削用量及基本工時 8 第三章 專用夾具的設計 10 3.1問題提出 10 3.2 定位基準的選擇 10 3.3定位元件的設計 10 3.4切削力及夾緊力計算 10 3.5定位誤差分析 12 3.6 夾具設計及操作簡要說明 13 總 結 15 致 謝 16 參 考 文 獻 17 摘 要：本設計所設計的零件是制動器杠桿，主要分析零件的加工工藝性，并對其工藝性進行分析規(guī)劃，盡而做出相應工藝過程卡，然后再設計鉆Φ12H11孔的專用夾具，并分析此工序的計算工時和所選刀具等，然后再對夾具設計過程進行總結歸納。 關鍵詞： 制動器杠桿；專用夾具；加工工藝性 ABSTRCT：The design of the design of the parts is the brake lever, mainly analyzes the machining process, and the process of analysis and planning, and to make corresponding technological process card, and then the design of drill hole ofΦ 12H11 special fixture, and analysis of the process of computing time and the selected tool, and then to the fixture the design process were summarized. Key words: brake lever; fixture; processing technology 引 言 機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。 制動器杠桿的加工工藝規(guī)程及其鉆、鉸Φ12H11孔的夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行設計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證零件的加工質量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產實踐的需要，只有將各種理論與生產實踐相結合，才能很好的完成本次設計。 本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。 第一章 零件的分析 制動器杠桿共有六組加工表面，現(xiàn)分述如下： 1、Φ24P9的左端面 2、外圓面、退刀槽和倒角 3、13h13的兩端面 4、軸向槽 5、Φ12H11孔 6、Φ32孔和Φ6孔 第二章 工藝規(guī)程的設計 2.1 、確定毛坯的的制造形式 由零件圖可知，其材料為45鋼，該材料具有較高的強度、耐磨性、耐熱性及減振性，適用于承受較大應力，要求耐磨的零件。該零件上主要加工要求 1.熱處理：調質處理硬度207-255HBW； 2.φ24p9對φ30f10軸線的徑跳不大于0.04； 3.尺寸13處的兩端面對φ24軸線的垂直度公差為1/100; 4.鍵槽對φ24p9軸線的對稱線公差為0.05； 5.不許有毛刺； 6.沖壓抽模角為7，未注圓角為R2-R3； 7.杠桿端面上允許有中心孔； 8.線性尺寸未注公差為GB/T 1804-m。 根據(jù)零件材料確定毛坯為鍛件，已知零件的類型為大批量生產，故鍛造成型。此外，為消除殘余應力，鍛造后安排調質處理。由《機械加工工藝手冊》查得該種鍛造公差等級為CT10~11，加工余量等級MA選擇H級。 2.2 、制訂工藝路線 （1）、工藝路線方案一： 工序10：鍛造 工序20：調質處理 工序30：車左端面，鉆中心孔 工序40：車外圓面、退刀槽和倒角 工序50：銑寬13h13的兩端面 工序60：鉆孔至Φ10.8，鉸Φ10.8孔至Φ12H11 工序70：鉆Φ32孔及Φ6孔 工序 80：鉆Φ4孔 工序90：精車Φ30外圓面 工序100：磨Φ30外圓面 工序110：清洗去毛刺 工序120：驗收 工序130：入庫 （2）、工藝路線方案二： 工序10：鍛造 工序20：調質處理 工序30：車外圓面、退刀槽和倒角 工序40：銑寬13h13的兩端面 工序50：鉆孔至Φ10.8，鉸Φ10.8孔至Φ12H11 工序60：鉆Φ32孔及Φ6孔 工序70：鉆Φ4孔 工序80：精車Φ30外圓面 工序90：磨Φ30外圓面 工序100：清洗去毛刺 工序110：驗收 工序120：入庫 （3）、工藝方案的分析： 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一與方案二的區(qū)別是：方案二沒有車左端面、鉆中心孔這道工序，車床的加工原理是：工件跟著花盤做高速旋轉，如不用頂針頂住，工件的夾緊方式比較麻煩，如果加工了中心孔后，后面工序的加工，夾具設計相對簡單，減少了生產夾具的成本，提高了生產率，故采用方案一。 具體的工藝過程如下： 工序10：鍛造 工序20：調質處理 工序30：車左端面，鉆中心孔 工序40：車外圓面、退刀槽和倒角 工序50：銑寬13h13的兩端面 工序60：鉆孔至Φ10.8，鉸Φ10.8孔至Φ12H11 工序70：鉆Φ32孔及Φ6孔 工序 80：鉆Φ4孔 工序90：精車Φ30外圓面 工序100：磨Φ30外圓面 工序110：清洗去毛刺 工序120：驗收 工序130：入庫 2.3、機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “制動器杠桿”零件材料45鋼，毛坯的重量約為1.4g，生產類型為大批量生產，采用鍛造成型。 1、左端面，表面粗糙度為Ra50，查《切削用量手冊》表2-8得，單邊總余量Z=0.5，車削一次即可滿足要求。 2、13h13兩端面，表面粗糙度為Ra12.5，查《切削用量手冊》表2-8得，單邊總余量Z=0.5，車削一次即可滿足要求。 3、Φ12H11孔，因孔的尺寸不大，很難鍛造成型，故采用實心鍛造 4、Φ32孔、Φ6孔，因孔的尺寸不大，很難鍛造成型，故采用實心鍛造 5、Φ4孔，因孔的尺寸不大，很難鍛造成型，故采用實心鍛造 6、不加工表面毛坯按照零件圖給定尺寸為自由度公差，由鑄造可直接獲得。 2.4、 確定切削用量及基本工時 工序60：鉆孔至Φ10.8，鉸Φ10.8孔至Φ12H11 工步一鉆孔至φ10.8 確定進給量：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ10.8孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數(shù)0.75，則 根據(jù)Z525機床說明書，現(xiàn)取 切削速度：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：鉸Φ10.8孔至Φ12H11 根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-25，，，得 查參考文獻Ⅴ表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉速，取，，實際切削速度。 切削工時：，，，則機動工時為 第三章 專用夾具的設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。有老師分配的任務，我被要求設計工序60:鉆、鉸Φ12H11孔夾具設計，選用機床：Z525立式鉆床。 3.1問題提出 本夾具主要用來鉆、鉸Φ12H11孔，屬于工序60 3.2 定位基準的選擇 以Φ30的外圓面及其端面，再配以Φ26的外圓面定位。 3.3定位元件的設計 本工序選用的定位基準為Φ30的外圓面及其端面，Φ26的外圓面，Φ30外圓面與固定V型塊配合限制兩個自由度，Φ30端面與夾具體上表面配合限制三個自由度，Φ26的外圓面與擋塊配合限制一個自由度，這樣工件被完全定位。 3.4切削力和夾緊力的計算 1．切削力的計算： 由于本道工序主要完成工藝孔的鉆孔加工，鉆削力。由《切削手冊》得： 鉆削力 式（5-2） 鉆削力矩 式（5-3） 式中： 代入公式（5-2）和（5-3）得 2：夾緊力的計算： 選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=1.5mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應力幅： 許用應力幅： 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠 3.5定位誤差分析 一批工件在卡具中定位時，各個工件所占據(jù)的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成誤差，即工件定位時造成的加工表面相對工序基準的誤差。 形成原因有兩個，一是由于定位基準 與設計基準不重合而造成。二是定位基準與限位基準不重合而造成。 根據(jù)零件圖可知，T=0.28mm， Td=0.25mm，，。 已知孔的形狀公差為0.28，根據(jù)經驗公式，易 3.6夾具設計及簡要操作說明 本工件采用一固定V型塊，一活動V型塊，一擋銷，來實現(xiàn)工件的定位和夾緊，這樣操作更加簡單，迅速，特別適合大批量生產，總體來說這套夾具是非常不錯的。能滿足批量生產要求 裝配圖附圖如下： 夾具體附圖如下： 總 結 設計即將結束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結合進行實實在在的設計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設計的步驟和要領，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入社會打下了好的基礎。 設計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的，還應該更好的做到理論和實踐的結合。因此同學們非常感謝老師給我們的辛勤指導，使我們學到了好多，也非常珍惜學院給我們的這次設計的機會，它將是我們踏入社會的關鍵一步 致 謝 這次設計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復和重疊，由于經驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設計。 這次設計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下她的休息時間，耐心地幫助我解決技術上的一些難題，她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，她都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外，她的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 參 考 文 獻 1. 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業(yè)出版社出版，1994年 2.機械制造工藝設計簡明手冊，李益民主編，機械工業(yè)出版社出版，1994年 3.機床夾具設計，哈爾濱工業(yè)大學、上海工業(yè)大學主編，上?？茖W技術出版社出版，1983年 4.機床夾具設計手冊，東北重型機械學院、洛陽工學院、一汽制造廠職工大學編，上?？茖W技術出版社出版，1990年 5.金屬機械加工工藝人員手冊，上?？茖W技術出版社，1981年10月 6.機械制造工藝學，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年 17 第2章 鉆φ4孔夾具設計 2.1設計要求 為了提高勞動生產，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。本夾具將用于Z525鉆床。成批生產，任務為設計一鉆小孔φ4孔。 本夾具無嚴格的技術要求，因此，應主要考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度，精度不是主要考慮的問題。 2.2夾具設計 2.2.1 定位基準的選擇 為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，用于對進行加工，準備采用手動夾緊。 由零件圖可知：進行加工前，外圓面進行了粗、精銑加工，進行了粗、精加工。因此，定位、夾緊方案有： 方案Ⅰ：選外圓面平面、和側面和V型塊定位夾緊方式用操作簡單，通用性較強的螺旋壓塊來夾緊。 為了使定位誤差達到要求的范圍之內，這種定位在結構上簡單易操作。 2.2.2 切削力及夾緊力的計算 鉆該孔時選用：鉆床Z525，刀具用高速鋼刀具。 由參考文獻[5]查表可得： 切削力公式： 式中 查表得： 其中： 即： 實際所需夾緊力：由參考文獻[5]表得： 有： 安全系數(shù)K可按下式計算有： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻[5]表 可得： 所以 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值，即： 安全系數(shù)K可按下式計算： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]1～2～1可知其公式參數(shù)： 由此可得： 所以 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。 夾緊力的確定 夾緊力方向的確定 夾緊力應朝向主要的定位基面。 夾緊力的方向盡可能與切削力和工件重力同向。 (1) 夾緊力作用點的選擇 a. 夾緊力的作用點應落在定位元件的支承范圍內。 b. 夾緊力的作用點應落在工件剛性較好的部位上，這樣可以防止或減少工件變形變形對加工精度的影響。 c. 夾緊力的作用點應盡量靠近加工表面。 (3)夾緊力大小的估算 理論上確定夾緊力的大小，必須知道加工過程中，工件所受到的切削力、離心力、慣性力及重力等，然后利用夾緊力的作用應與上述各力的作用平衡而計算出。但實際上，夾緊里的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機構的傳遞效率等有關。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計算是個很復雜的問題，只能進行粗略的估算。 估算的方法：一是找出對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力；二是只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。 估算的步驟： a.建立理論夾緊力FJ理與主要最大切削力FP的靜平衡方程：FJ理=Ф (FP)。 b.實際需要的夾緊力FJ需，應考慮安全系數(shù)，F(xiàn)J需=KFJ理。 c.校核夾緊機構的夾緊力FJ是否滿足條件：FJ>FJ需。 夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯(lián)系在一起的。定位問題已在前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。 僅僅定好位在大多數(shù)場合下，還無法進行加工。只有進而在夾具上設置相應的夾緊裝置對工件進行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務。 夾緊裝置的基本任務是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動和震動，確保加工質量和生產安全。有時工件的定位是在夾緊過程中實現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。 一般夾緊裝置由動源即產生原始作用力的部分。夾緊機構即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務的部分。他包括中間遞力機構和夾緊元件。 考慮到機床的性能、生產批量以及加工時的具體切削量決定采用手動夾緊。 螺旋夾緊機構是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機構組成復合夾緊機構來夾緊工件。是應用最廣泛的一種夾緊機構。 螺旋夾緊機構中所用的螺旋，實際上相當于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動時所產生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉動螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。 典型的螺旋夾緊機構的特點： （1）結構簡單； （2）擴力比大； （3）自瑣性能好； （4）行程不受限制； （5）夾緊動作慢。 夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動裝置和夾緊元件合二為一。力源為機動夾緊，通過螺栓夾緊移動壓板。達到夾緊和定心作用。 工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉，通過螺栓夾緊移動壓板，實現(xiàn)對工件的夾緊。并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板，通過精確的圓弧定位，實現(xiàn)定心。此套移動壓板制作簡單，便于手動調整。通過松緊螺栓實現(xiàn)壓板的前后移動，以達到壓緊的目的。壓緊的同時，實現(xiàn)工件的定心，使其定位基準的對稱中心在規(guī)定位置上。 查參考文獻[5]1～2～26可知螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算：螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算有： 式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得： 螺旋夾緊力： 該夾具采用夾緊機構， 由上述計算易得： 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。 2.3定位誤差的分析 為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。 與機床夾具有關的加工誤差，一般可用下式表示： ⑴V形塊 定位誤差 ： 其中： ， ， ， ⑵ 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查[5]表1～2～15有。 ⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過 ⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和： 從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 2.4夾具設計及操作的簡要說明 由于是大批大量生產，主要考慮提高勞動生產率。因此設計時，需要更換零件加工時速度要求快。本夾具設計，用移動夾緊的大平面定位三個自由度，定位兩個自由度，用定位塊定位最后一個轉動自由度。 夾具體是夾具的基礎件，夾具體上所有組成部分都必須最終通過這一基礎件連接成一個有機整體。為了滿足加工要求，夾具體應有足夠的剛度和強度，同時結構工藝性要好。 由于鑄造工藝性好，幾乎不受零件大小、形狀、重量和結構復雜程度的限制，同時吸振性良好、抗壓能力好，故此選用鑄造夾具體，材料選取HT200，鑄造成型后時效處理，以消除內應力。 由于工件采用V型塊定位Φ24mm外圓面，這就要求V型塊固定在一個與水平面成45°的支撐面上。我們可以采用加工一有45°面的支撐塊固定在夾具體上，經過切削加工達到我們要求的定位尺寸。 6