精加工时加工精度和表面质量要求较高,加工余量要小且均匀。因此,选择精加工的切削用量时应先考虑如何保证加工质量,并在此基础上尽量提高生产效率。提高精加工速率的关键:
1)切削深度的选择:精加工时的切削深度应根据粗加工留下的余量确定。通常希望精加工余量不要留得太大,否则,当吃刀深度较大时,切削力增加较显著,影响加工质量。
2)进给量的选择:精加工时限制进给量提高的主要因素是表面粗糙度。进给量增大时,虽有利于断屑,但残留面积高度增大,切削力上升,表面质量下降。 3)切削速度的选择:切削速度提高时,切削变形减小,切削力有所下降,而且不会产生积屑瘤和鳞刺。一般选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数,尽可能提高切削速度。只有当切削速度受到工艺条件限制而不能提高时,才选用低速,以避开积屑瘤产生的范围。
由此可见,精加工时选用较小的吃刀深度ap和进给量f,并在保证合理刀具耐用度的前提下,选取尽可能高的切削速度V,以保证加工精度和表面质量,同时满足生产率的要求
2.6.5 确定工序的加工余量 用查表法确定机械加工余量:
(根据《机械加工工艺手册》第一卷 表3.2—25 表3.2—26 表3.2—27) (1)、平面加工的工序余量(mm) 单面加工方法 毛坯 粗铣 精铣 粗磨 精磨 单面余量 1.5 0.6 0.3 0.1 经济精度 IT12 ?0.320(0) 工序尺寸 46 ?0.32041.5(0) 表面粗糙度 12.5 12.5 3.2 1.6 0.8 IT10(?0.1000?0.10040.9(0) ) ?0.05040.3(0) IT8(?0.0500) ?0.34040(0) IT7(?0.0250) 则连杆两端面总的加工余量为:
?A?2?2=?2=50A总= =(A粗铣+A精铣+A粗磨+A精磨)(1.5+0.6+0.3+0.1)?0.55mm
nii?10(2)、连杆铸造出来的总的厚度为H=40+50?0.55=45?0.55mm
2.6.6 确定工序尺寸及其公差
(根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》 表2—29 表2—34)
1) 大头孔各工序尺寸及其公差(铸造出来的大头孔为?75 mm)
工序名称 珩磨 精镗 半精镗 二次粗镗 一次粗镗 扩孔 工序基 本余量 0.08 0.4 1 2 2 5 工序经济 精度 ?0.046H8(0) 工序尺寸 最小极限尺寸 ?0.018?75H6(0) ?0.046?74.9H8(0) 表面粗糙度 0.4 0.8 1.6 6.3 12.5 ?0.019H6(0) ?75.0 ?74.9 ?0.19H11(0) ?73.6 ?0.30H12(0) ?71.5 ?73.6H11() ?0.30H12()0?71.5 ?68.5H12(0?64(?1) ?0.30?0.190H12(?0.300) ?68.5 ) ?64 2) 小头孔各工序尺寸及其公差
(根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》 表2—29表2—30) 工序 名称 精镗 铰 扩 钻 工序基本余量 0.2 0.2 9 钻至?38 工序经济 精度 ?0.033H8(0) ?0.052H9(0) 工序 尺寸 最小极限尺寸 ?0.027?43.0(0) 表面 粗糙度 1.6 6.4 12.5 12.5 ?43.0 ?42.50 ?42.20 ?0.052?42.50(0) ?0.084H10(0) ?0.084?42.2(0) ?0.33H130 ?38 ?0.33?380 2.7 夹具设计 2.7.1 定位基准的选择
由零件可知,在铣剖分面之前,连杆的两个端面、小头孔及大头孔的两侧都已加工,且表面粗糙要求较高。为了使定位误差为零,按基准重合原则选Φ29.49H8小头孔与连杆的端面为基准。连杆上盖以基面(无标记面)、凸台面及侧面定位,连杆体以基面和小头孔及侧面定位,均属于完全定位。
2.7.2 夹紧方案 1) 定位基准的选择
由零件图可知,在粗加工大头孔之前,连杆的两个端面,小头孔及大头孔的两侧面都已加工,且表面粗糙度要求较高。为了使定位误差为零,按基准重合原
则选Φ43.0h7定位销与基面为定位基准,定位销限制2个自由度,基面限制工件3个自由度,大头孔的外侧面限制工件1个自由度,属完全定位。由于生产批量大,为了提高加工效率,缩短辅助时间,准备采用手动式滑柱钻模,采用了常用的圆锥自锁装置,装卸工件方便、迅速。 2) 夹紧方案
由于所加工的零件比较小,夹具的夹紧力与加工零件时的轴向力方向相同,为了装卸工件方便,采用手动式滑柱钻模。加工的大头孔为通孔,沿Z方向的位移自由度可不予限制,但实际上以工件的端面定位时,必须限制该方向上的自由度。故应按完全定位设计夹具。
滑柱式是一种带有升降钻模板的通用可调夹具,它由钻模板、三根滑柱、夹具体和传动、锁紧机构所组成。使用时,转动手柄,经过齿轮齿条的传动和左右滑柱的导向,便能顺利的带动钻模板升降,将工件夹紧或松开。钻模板在夹紧工件或升降至一定高度后,必须自锁。自锁机构的种类很多,但用得最广泛的是圆锥锁紧机构。 3) 夹紧力的分析和计算
由于零件较小,所以采用开口垫圈的螺旋夹紧机构,装卸工件方便、迅速。夹具体的作用是将定位、夹具装置连接成一体,并能正确安装在机床上,加工时,能承受一部分切削力。夹具体为铸造件,安装稳定,刚度好,但制造周期较长。切削力及夹紧力的计算,由《组合机床》(表7-24)得:
225022500.2420.242P=a=2=1902.538N
夹紧力的计算:由《机床夹具设计手册》(表1-2-25)得:
用扳手的六角螺母的夹紧力:M=10mm, P=1.75mm,L=140mm,作用力:F=80N,夹紧力:W0=6580N
由于夹紧力大于切削力,即本夹具可安全使用。
定位误差的计算: 由加工工序知,加工面为连杆的剖分面。剖分面对连接螺栓孔中心线有垂直度要求(垂直度允差0.08);对连杆体小头孔有中心距210?0.05要求;对剖分面有0.0125的平面度要求。所以本工序的工序基准:连杆上盖为螺母座面,连杆体为小头孔中心线,其设计计算如下:
(1) 确定定位销中心与大头孔中心的距离及其公差。此公差取工件相应尺寸
的平均值,公差取相应公差的三分之一(通常取1/5~1/3)。故此尺寸为210.4?0.010。
(2) 确定定位销尺寸及公差
本夹具的主要定位元件为一固定销,结构简单,但不便于更换。该定位销的基本尺寸取工件孔下限尺寸Φ43。公差与本零件在工作时与其相配孔的尺寸与公差相同,即为Φ43(3) 小头孔的确定
考虑到配合间隙对加工要求中心距210?0.1影响很大,应选较紧的配合。另外小头孔的定位面较短,定位销有锥度导向,不致造成装工件困难。故确定小头定位孔的孔径为Φ43(4) 定位误差分析
① 对于连杆体剖分面中心距210?0.1的要求,以Φ43
? 0 . 027
0
?0.0270
0?0.012。
。
的中心线为定
位基准,虽属“基准重合”,无基准不重合误差,但由于定位面与定位间存在间隙,造成的基准位置误差即为定位误差,其值为:
ΔDw=δD+δd+Δmin =0.027+0.012+0 =0.039 mm
ΔDw--剖分面的定位误差 δD――工件孔的直径公差 δd――定位销的直径公差 Δmin――孔和销的最小保证间隙
此项中心距加工允差为0.2mm,因此工件在加工过程中能够保证加工精度要求。
2.7.3 夹具设计 1) 定位基准的选择
由零件图可知,在粗加工大头孔之前,连杆的两个端面,小头孔及大头孔的两侧面都已加工,且表面粗糙度要求较高。为了使定位误差为零,按基准重合原则选Φ43.0h7定位销与基面为定位基准,定位销限制2个自由度,基面限制工件3个自由度,大头孔的外侧面限制工件1个自由度,属完全定位。由于
生产批量大,为了提高加工效率,缩短辅助时间,准备采用手动式滑柱钻模,采用了常用的圆锥自锁装置,装卸工件方便、迅速。
2) 夹紧方案
由于所加工的零件比较小,夹具的夹紧力与加工零件时的轴向力方向相同,为了装卸工件方便,采用手动式滑柱钻模。加工的大头孔为通孔,沿Z方向的位移自由度可不予限制,但实际上以工件的端面定位时,必须限制该方向上的自由度。故应按完全定位设计夹具。
滑柱式是一种带有升降钻模板的通用可调夹具,它由钻模板、三根滑柱、夹具体和传动、锁紧机构所组成。使用时,转动手柄,经过齿轮齿条的传动和左右滑柱的导向,便能顺利的带动钻模板升降,将工件夹紧或松开。钻模板在夹紧工件或升降至一定高度后,必须自锁。自锁机构的种类很多,但用得最广泛的是圆锥锁紧机构。 5) 定位误差分析
① 定位元件尺寸及公差的确定:
本夹具的主要定位元件为一固定定位销,结构简单,但不便于更换。该定位销尺寸与公差规定为与本零件在工作时与其相配孔的尺寸公差相同,即为 Φ43.0h7.
② 对于连杆体剖分面中心距210?0.05的要求,以Φ43
?0.027
0
的中心线为
定位基准,虽属“基准重合”,无基准不重合误差,但由于定位面与定位间存在间隙,造成的基准位置误差即为定位误差,其值为:
ΔDw=δD+δd+Δmin =0.027+0.012+0 =0.039 mm
ΔDw--剖分面的定位误差 δD――工件孔的直径公差 δd――定位销的直径公差 Δmin――孔和销的最小保证间隙
此项中心距加工允差为0.2mm,因此工件在加工过程中能够保证加工精度要求。