某机床盘类零件制造工艺及工装设计.docx
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某机床盘类零件制造工艺及工装设计
1、零件的分析………………………………………………………………3
2、零件的作用………………………………………………………………3
二、工艺规程设计………………………………………………………
1、确定毛坯的制造形式…………………………………………….4
2、定位基准的选择………………………………………………….…5
3、制定工艺路线………………………………………………………6
4、毛坯尺寸的确定与机械加工余量…………………………………9
5、确定切削用量及基本工时…………………………………………,,,,,,,,,,12
三、夹具设计………………………………………………
1、问题的提出……………………………………………………........13
2、夹具设计……………………………………………………………14
3、夹具结构设计及操作简要说明……………………………………15
四、参考文献………………………………………………………………..16
一零件的分析
(一)零件的作用
题目给的零件是CA6140卧式车床上的法兰盘,它位于车床丝杆的末端,主要作用是标明刻度,实现纵向进给。
零件的100外圆上标有刻度线,用来对齐调节刻度盘上的刻度值,从而能够直接读出所调整的数值。
法兰盘中部的通孔则给传递力矩的标明通过,本身没有受到多少力的作用。
该零件年产量为4000件,设其备品率为4%,机械加工废品率为1%,则该零件的年生产纲领为:
N=Qn(1++)=4000×1(1+4%+1%)=4200(件/年),法兰盘的年产量为4200件,查表可知该产品为中批生产。
(二)零件的工艺分析
法兰盘共有三组加工表面,他们之间有一定的位置要求。
现分述如下:
1以Ф20的孔为中心加工表面;
2俩端面;
3以Ф90为中心的加工表面。
它们之间的位置要求主要是:
(1)Ф100mm左端面与Ф45mm孔中心轴的跳动度为;
(2)Ф90mm右端面与Ф45mm孔中心轴线的跳动度为。
经过对以上加工表面的分析,我们可先选定粗基准,加工出精基准所在的加工表面,然后借助专用夹具对其他加工表面进行加工,保证它们的位置精度。
二工艺规程设计
(一)确定毛坯的制造形式零件材料是HT200。
零件年产量是中批量,而且零件加工的轮廓尺寸不大,在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型,采用方法为砂模机器造型。
零件形状并不复杂,因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近,内孔不铸出。
(二)基准的选择
1粗基准的选择
因为法兰盘可归为轴类零件,一般以外圆作为粗基准。
一般以非加工表面作为粗基准,但本零件各面均需加工,此时应以加工余量最小的面为粗基准,所以对于本零件可以先以法兰盘右端45的外圆及90的右端面作为粗基准,利用三爪卡盘夹紧Ф45mm外圆可同时削除五个自由度,再以90的右端面定位可削除自由度。
2精基准的选择
精基准的选择主要考虑基准重合与统一基准原则。
以Ф20mm孔为精基准。
(三)制定工艺路线
制定工艺路线应该使零件的加工精度(尺寸精度、形状精度、位置精度)和表面质量等技术要求能得到合理的保证。
在生产纲领已经确定为大批生产的条件下,可以考虑采用通用机床配以志用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。
还有,应当考虑经济效果,以便降低生产成本。
1工艺路线方案
(一)工序Ⅰ钻、扩、铰Φ20的孔,以右端Φ45的外圆为粗基准。
(二)工序Ⅱ粗车Φ100外圆,B面,Φ90外圆及右侧面,3x2槽,Φ45外圆。
粗车零件左右端面
(三)工序Ⅲ粗车零件左右端面,并倒Φ20孔的倒角,以及零件右端45度倒角。
(四)工序Ⅳ半精车Φ100外圆,Φ90外圆。
(五)工序Ⅴ半精车零件左端面。
(六)工序Ⅵ精车Φ100外圆,并倒Φ100,Φ90的倒角。
(七)工序Ⅶ精车零件在端面。
(八)工序Ⅷ粗铣Ф90的左端面;粗铣、精铣90柱体右侧面。
(九)工序Ⅸ钻4—Φ9孔。
(十)工序Ⅹ钻Φ4孔,铰Φ6孔。
(十一)工序Ⅺ磨削Φ90外圆及右侧Φ45外圆。
(十二)工序Ⅻ抛光B面。
(十三)工序ⅩⅢ刻字画线。
(十四)工序ⅩⅣ镀铬。
(十五)工序ⅩⅤ检测入库。
工艺方案的比较与分析
工艺方案的特点在于:
以Φ20孔为精加工基准,因此决定选择此方案作为加工工艺路线比较合理。
(四)毛坯尺寸的确定与机械加工余量
由于本零件材料为灰铸铁,由《工艺手册得》,毛坯为双侧加工,MA为G,加工精度为8到10级,这里选取9级。
则,由《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4得:
零件延轴线方向的加工余量为:
2x2.5mm=5mm
Ф100径向加工余量为6mm,轴向加工余量为2x2.5mm=5mm
Ф90径向加工余量为2x2.5mm=5mm,轴向加工余量为2x2.5mm=5mm
Ф45径向加工余量为2x2.5mm=5mm
由《机械零件工艺性手册》表:
2-64得:
Ф100,Ф90柱体圆角为:
R=2mm;右端Ф45的圆角为:
R=4mm;铸件上连接法兰的过渡部分尺寸确定为:
R=5mm,C=3mm,H=15mm。
由以上资料得出毛坯尺寸图(见附图)。
(五)确定切削用量及基本工时
工序Ⅰ钻,扩,铰Ф20孔
1.加工条件
工件材料:
HT200硬度170—241HB,取190HB,机器砂型铸造。
加工要求:
钻,扩,铰Ф20孔
机床:
转塔车床C365L
2.计算切削用量
1)钻Ф18孔
(1)刀具选择:
查《机械制造工艺设计简明手册》选用18高速钢锥柄标准花钻。
(2)切削用量选择:
查《切削用量手册》得:
f=0.70~0.86mm/r,再由《机械制造工艺设计简明手册》C365L车床进给量取f=0.76mm/r。
查《切削用量简明手册》去V=13m/min
n=230r/min
按机床选取n=238r/m,故v=18m/min
(3)计算基本工时:
T=(L+L1+L2)/(f×n)
=0.66min。
2)扩Ф19.8孔
(1)刀具选择:
选用19.8高速钢锥柄扩孔钻。
(2)确定切削用量:
查《切削用量简明手册》得:
f=0.90~1.1mm/r,再由《机械制造工艺设计简明手册》C365L车床进给量取f=0.92mm/r。
扩孔时的切削速度,由《现代机械制造工艺流程设计实训教程》得公式:
v扩=(1/2~1/3)v钻
查《切削用量简明手册》取VC=0.29m/s=17.4m/min
VC=(1/2~1/3)VC=5.8~8.7m/min
n=93~140r/min
按机床选取n=136r/m,故v=8.5m/min
(3)计算基本工时:
T=(L+L1+L2)/(f×n)
=(91+14+2)/(0.92×136)=0.86min。
其中L=91,L1=14,L2=2
3)铰Ф20
(1)刀具选择:
20高速钢锥柄机用铰刀
(2)确定切削用量:
背吃刀量ap=0.12。
由《切削用量简明手册》表2.11f=1.3~2.5mm/r,取f=1.68
由《切削用量简明手册》表2.30得v=7.9m/min
n=125.8r/min
按机床选取n=136r/min
所以实际切削速度v=8.54m/min
(3)计算基本工时:
T=(L+L1+L2)/(f*n)=0.44min
工序Ⅱ粗车Ф100外圆、车B面。
车Ф90外圆及右侧面、3x2槽、Ф45外圆
1.加工条件
机床选择:
CA6140车床
刀具1:
刀片材料YG6,刀杆尺寸BxH=16x25mm
刀具2:
刀片材料为高速钢,成型车刀,刀杆尺寸30x45
刀具3:
刀片才;材料高速钢,切断车刀,刀杆尺寸16x25
2.计算切削用量
(1)粗车Ф100外圆用刀具1
1)确定背吃刀量a(即切深a)粗车的余量为1.5mm,一次走刀完成,即a=1.5mm。
2)确定进给量
查《切削用量简明手册》:
加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a=1.5mm,则进给量为0.6~0.9mm/r。
再根据CA6140车床说明书,取横向进给量取f=0.86mm/r。
选择磨钝标准及耐用度:
根据《切削用量简明手册》表1.9,取车刀后面最大磨损量为0.8~1.0。
焊接车刀耐用度T=60mm。
3)确定切削速度V
根据《切削用量简明手册》表1.27
V=57.46m/min
n=172r/min
按CA6140车床转速(《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-8)选择与172r/min相近似的机床转速n=200r/min,则实际切削速度V=66.6m/min。
4)计算基本工时:
按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算:
T=0.149min
(2)粗车Ф90外圆选择刀具:
用刀具1。
1)确定背吃刀量粗车外圆ap=1.1mm。
2)确定进给量
由《切削用量简明手册》HT200,刀杆尺寸16x25,,工件直径为Ф90mm,则f=0.6~0.9mm/r。
再根据CA6140车床说明书,取横向进给量取f=0.86mm/r。
由《切削用量简明手册》表1.9查取后刀面磨损最大限度为0.8~1.0,焊接耐用度T=60mm。
3)确定切削速度VC
根据《切削用量简明手册》表1.27
V=44m/min
n=147.6r/min
按CA6140车床转速选择与157.5r/min相近似的机床转速n=160r/min,则实际切削速度
V=47.728m/min。
4)计算基本工时:
T=(L+L1+L2+L3)×i/(f×n)=0.153min
(3)粗车Ф45外圆选择刀具1
1)确定切削深度
粗车外圆,一次走刀,则ap=1.1mm。
2)确定进给量
由《切削用量手册》,HT200,刀杆尺寸16x25,ap=1.1,工件直径为Ф45mm,则f=0.4~0.5mm/r。
再由《简明手册》表4.2—3查取f=0.45mm/r。
3)确定切削速度VC
根据《切削用量手册》表1.27查取:
V=62.7m/min
n=399r/min
按CA6140车床说明书,选择与399r/min相近似的机床转速n=400r/min,则实际切削速度
V=62.8m/min。
4)计算基本工时:
T=(L+L1+L2+L3)×i/(f×n)=0.286min。
(4)成型车刀加工B面
1)确定切削深度,一次走刀,则ap=2.5mm。
T=120min
2)确定进给量
f=0.035~0.070mm/r。
取f=0.050mm/r。
3)确定切削速度VC
根据《切削用量手册》表1.27查取:
v=40.602m/min
n=121.987r/min
按CA6140车床说明书,选择与121.987r/min相近似的机床转速n=125r/min,则实际切削速度
V=41.605m/min。
4)计算基本工时:
T=(L+L1+L2+L3)×i/(f×n)=11.04min。
(5)车Ф90右端面及3x2槽
1)确定切削深度,一次走刀,则ap=2.5mm。
2)确定进给量
由《切削用量手册》表1.4,f=0.6~0.9mm/r。
根据CA6140机床说明书(见《工艺手册》表1.31)取f=0.86mm/r
3)确定切削速度VC
根据《切削用量手册》表1.27查取:
V=13.965m/min
n=46.815r/min
按CA6140车床说明书,选择与46.815r/min相近似的机床转速n=50r/min,则实际切削速度
V=15.072m/min。
4)计算基本工时:
T=(L+L1+L2+L3)×i/(f×n)=1.419min。
工序Ⅲ粗车零件左右端面,并倒Ф20孔的倒角,零件右端45度倒角
1.加工条件
机床选择:
CA6140车床
刀具1:
刀片材料YG6,刀杆尺寸BxH=16x25mm。
2.计算切削用量
(1)粗车零件左端面,即,粗车Ф100左端面
1)确定切削用量ap=1.1mm。
2)确定进给量
查《切削用量简明手册》:
取进给量为0.6——0.9mm/r。
再根据CA6140车床说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》表1.31查取)进给量取f=0.86mm/r。
根据《切削用量简明手册》表1.9,取车刀后面最大磨损量为0.8~1.0。
焊接车刀耐用度T=60mm。
3)确定切削速度V
根据《切削用量简明手册》表1.27
V=49.56m/min
n=149r/min
按CA6140说明书,选择与149r/min相近似的机床转速n=160r/min,则实际切削速度
V=53m/min。
4)计算基本工时:
按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算:
T=0.385min
(2)粗车零件右端面
1)确定切削用量ap=2.5mm。
2)确定进给量
查《切削用量简明手册》:
取进给量为0.4~0.5mm/r。
再根据CA6140车床说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》表1.31查取)进给量取f=0.45mm/r。
根据《切削用量简明手册》,取车刀后面最大磨损量为0.8~1.0。
焊接车刀耐用度T=60mm。
3)确定切削速度V
根据《切削用量简明手册》表1.27
V=14m/min
n=89r/min
按CA6140说明书,选择与89r/min相近似的机床转速n=100r/min,则实际切削速度
V=15.7m/min。
(3)计算基本工时:
按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算:
T=0.674min
工序Ⅳ
半精车Ф100外圆、B面,Ф90外圆、Ф45外圆
1.加工条件
机床选择:
CA6140车床
刀具1:
刀片材料YG6,刀杆尺寸BxH=16x25mm,刀尖圆弧半径0.5mm
2.计算切削用量
(1)半精车Ф100外圆用刀具1
1)确定背吃刀量a(即切深a)半车的余量为0.9mm,一次走刀完成,即a=0.9mm。
2)确定进给量
查《切削用量简明手册》表1.6:
加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a=0.9mm,表面粗糙度为6.3,刀尖圆弧半径0.5mm,则进给量为0.25~0.40mm/r。
再根据CA6140车床说明书,取横向进给量取f=0.30mm/r。
车刀耐用度T=60mm。
3)确定切削速度V
根据《切削用量简明手册》表1.27
V=103.071m/min
n=309.971r/min
按CA6140车床转速(《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-8)选择与309.871r/min相近似的机床转速n=320r/min,则实际切削速度V=106.509m/min。
4)计算基本工时:
按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算:
T=0.2.6min
(2)半精车Ф90外圆选择刀具:
用刀具1。
1)确定背吃刀量半精车外圆ap=1.4mm。
2)确定进给量
由《切削用量简明手册》表1.6,HT200,刀杆尺寸16x25,表面粗糙度为6.3,刀尖圆弧半径0.5mm,工件直径为Ф90mm,则f=0.25~0.40mm/r。
再根据CA6140车床说明书,取横向进给量取f=0.30mm/r,车刀耐用度T=60mm。
3)确定切削速度VC
根据《切削用量简明手册》表1.27
V=103.071m/min
n=353.719r/min
按CA6140车床转速选择与353.719r/min相近似的机床转速n=400r/min,则实际切削速度
V=116.557m/min。
4)计算基本工时:
T=(L+L1+L2+L3)×i/(f×n)=0.115min
(3)半精车Ф45外圆选择刀具1
1)确定切削深度
粗车外圆,一次走刀,则ap=1.4mm。
2)确定进给量
由《切削用量手册》,HT200,刀杆尺寸16x25,ap=1.1,工件直径为Ф45mm,表面粗糙度为6.3,刀尖圆弧半径0.5mm,则f=0.25~0.40mm/r。
再由《简明手册》表4.2—3查取f=0.30mm/r。
3)确定切削速度VC
根据《切削用量手册》表1.27查取:
V=103.071m/min
n=686.719r/min
按CA6140车床说明书,选择与686.719r/min相近似的机床转速n=710r/min,则实际切削速度
V=107.457m/min。
4)计算基本工时:
T=(L+L1+L2+L3)×i/(f×n)=0.246min。
工序Ⅴ半精车零件左端面,即Ф100左端面
1.加工条件
机床选择:
CA6140车床
刀具1:
刀片材料YG6,刀杆尺寸BxH=16x25mm,刀尖圆弧半径0.5mm
2.计算切削用量
半精车Ф100左端面
1)确定背吃刀量a(即切深a)半车的余量为0.9mm,一次走刀完成,即a=0.9mm。
2)确定进给量
查《切削用量简明手册》表1.6:
加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a=0.9mm,表面粗糙度为6.3,刀尖圆弧半径0.5mm,则进给量为0.25~0.40mm/r。
再根据CA6140车床说明书,取横向进给量取f=0.30mm/r。
车刀耐用度T=60mm。
3)确定切削速度V
根据《切削用量简明手册》表1.27
V=103.071m/min
n=316.235r/min
按CA6140车床转速(《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-8)选择与316.235r/min相近似的机床转速n=320r/min,则实际切削速度V=106.509m/min。
4)计算基本工时:
按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算:
T=1.158min
工序Ⅵ精车Ф100外圆,并倒Ф90,Ф100的倒角
1)确定背吃刀量a(即切深a)半车的余量为0.5mm,一次走刀完成,即a=0.5mm。
2)确定进给量
查《切削用量简明手册》表1.6:
加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a=0.5mm,表面粗糙度为1.6,刀尖圆弧半径0.5mm,则进给量为0.10~0.15mm/r。
再根据CA6140车床说明书,取横向进给量取f=0.12mm/r。
车刀耐用度T=60mm。
3)确定切削速度V
根据《切削用量简明手册》表1.27
V=142.020m/min
n=452.292r/min
按CA6140车床转速(《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-8)选择与452.292r/min相近似的机床转速n=450r/min,则实际切削速度V=141.3m/min。
4)计算基本工时:
按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算:
T=0.315min
工序Ⅶ精车零件左端面,即Ф100左端面
1)确定背吃刀量a(即切深a)半车的余量为0.5mm,一次走刀完成,即a=0.5mm。
2)确定进给量
查《切削用量简明手册》表1.6:
加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a=0.5mm,表面粗糙度为1.6,刀尖圆弧半径0.5mm,则进给量为0.10~0.15mm/r。
再根据CA6140车床说明书,取横向进给量取f=0.12mm/r。
车刀耐用度T=60mm。
3)确定切削速度V
根据《切削用量简明手册》表1.27
V=142.020m/min
n=452.292r/min
按CA6140车床转速(《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-8)选择与452.292r/min相近似的机床转速n=450r/min,则实际切削速度V=141.3m/min。
4)计算基本工时:
按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算:
T=2.00min
工序Ⅷ
粗铣Ф90左右侧面,精铣Ф90右侧面
1.加工条件:
机床的选择:
X62W,功率7.5KW,装夹系统刚性好;刀具的选择:
铣刀材料为YG6,由ap=8,ae=11~21mm,根据《工艺手册》表3.1—28,铣刀选择为80~110mm;由《切削手册》表6---7选择刀具如下:
粗铣刀为粗齿圆柱形铣刀Z=10;精铣刀为细齿圆柱形铣刀,Z=14,圆柱铣刀寿命为180min
2.切削用量选择:
(1)粗铣左侧面,粗铣刀具
1)切削用量ap=8,ae=11mm,一次完成
2)确定进给量由《切削手册》表3.5当机床X62W功率为5-10KW,采用YG6硬质合金材料加工铸铁取
=0.14-0.24mm/z,取
=0.24mm/z。
3)确定切削速度Vc
由《切削手册》表3,27
V=119.619m/min
n=380.952r/min
根据X61W机床说明书(见《切削手册》表4.2-39)取主轴转速n=475r/min.则实际切削速度为Vc=149.15m/min
当n=475r/min时,工作台为每分钟进给量是进给速度fm=fz×z×n机=0.24×10×475=1140mm/min.
X62W机床说明书(见《切削手册》表3.23)取fm=950mm/min
4)计算基本工时
T=(L+L1)/fm=(38+5)/950=0.0453min
(2)粗铣右侧面,粗铣刀具
(1)粗铣左侧面,粗铣刀具
1)切削用量ap=8,ae=10mm,俩次完成
2)确定进给量由《切削手册》表3.5当机床X62W功率为5-10KW,采用YG6硬质合金材料加工铸铁取
=0.14-0.24mm/z,取
=0.24mm/z。
3)确定切削速度Vc
由《切削手册》表3,27
V=160.952m/min
n=512.586r/min
根据X61W机床说明书(见《切削手册》表4.2-39)取主轴转速n=600r/min.则实际切削速度为Vc=188.4m/min
当n=600r/min时,工作台为每分钟进给量是进给速度fm=fz×z×n机=0.24×10×600=1440mm/min.
X62W机床说明书(见《切削手册》表3.23)取fm=950mm/min
4)计算基本工时
T=(L+L1)/fm=(48.2+5+38)/950=0.096min
(3)精铣右侧面精铣刀具
1)切削用量ap=8,ae=1mm,一次完成
2)确定进给量由《切削手册》表3.5当机床X62W功率为5-10KW,采用YG6硬质合金材料加工铸铁取
=0.14-0.24mm/z,取
=0.24mm/z。
3)确定切削速度Vc
由《切削手册》表3,27
V=404.312m/min
n=1287.618r/min
根据X61W机床说明书(见《切削手册》表4.2-39)取主轴转速n=1180r/min.则实际切削速度为Vc370.52m/min
当n=1180r/min时,工作台为每分钟进给量是进给速度fm=fz×z×n机=0.24×14×1180=2832mm/min.
X62W机床说明书(见《切削手册》表3.23)取fm=1180mm/min
4)计算基本工时
T=(L+L1)/fm=(48.2+5)/1180=0.0451min
工序Ⅸ钻4-Ф9孔
1)刀具选择
选用Ф9高速钢,锥柄标准麻花钻。
选用Z525型摇臂钻床。
2)确定切削用量
4个孔共走四次刀。
由《切削用量手册》f=0.47—0.57mm/r,由