机械制造工艺学 课程设计.docx
《机械制造工艺学 课程设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机械制造工艺学 课程设计.docx(13页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
机械制造工艺学课程设计
YANGTZEUNIVERSITY
机械制造技术基础课程设计任务书
题目:
设计车床CA6140拨叉831007(年产量6000件/年)
零件的机械加工工艺规程及工艺装备
内容:
(1)毛坯图------------------------------------------------------------1张
(2零件图------------------------------------------------------------1张
(3)机械加工工艺卡------------------------------------------------1套
(4)夹具总装图------------------------------------------------------1张
(5)课程设计说明书------------------------------------------------1份
原始资料:
该零件图样一张;生产纲领为6000件/年;每日一班。
班级:
学生:
序号:
指导老师:
陈义厚
一、零件的分析
(一)、零件的作用
拨叉零件主要用在操纵机构中,比如改变车床滑移齿轮的位置,实现变速;或者应用于控制离合器的啮合、断开的机构中,从而控制横向或纵向进给。
零件上方的φ22mm孔与操纵机构相连,二下方的φ55mm半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。
通过上方的力拨动下方的齿轮变速。
两件零件铸为一体,加工时分开。
(二)、零件的工艺分析
零件最主要的加工表面为1、小孔的上端面、大孔的上下端面;2、φ22mm的小孔以及与此孔相通的φ8mm的锥销孔、M8螺纹孔;3、大头半圆孔φ55mm。
其中φ22mm的小孔与小孔上端面的垂直度公差为0.05,与大孔下端面垂直度公差为0.07。
因此可以先粗加工拔叉的底面然后以底面为粗基准,然后借用专用的夹具再精加工其他各表面。
二、工艺规程设计
(一)、确定毛坯的制造形式
零件材料为HT200,具有高的抗压强度,良好的铸造性、耐磨性和缺口敏感性。
考虑到铸造可以造内腔、外形复杂的毛坯,工艺灵活性大,铸造成本低,故选用铸造毛坯,又已知该零件为年产6000件的大批量生产查的铸造方法为机器砂型铸造。
(二)基面的选择
基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
基面选择得正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产效率得以提高。
否则,加工工艺过程中会问题百出,更有甚者,还会造成大批报废,使生产无法正常进行。
(1)粗基准的选择:
以零件的底面为主要的定位粗基准,以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。
这样就可以达到限制五个自由度,再加上垂直的一个机械加紧,就可以达到完全定位。
(2)精基准的选择:
考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便,依据“基准重合”原则和“基准统一”原则,以粗加工后的底面为主要的定位精基准,以两个小头孔内圆柱表面为辅助的定位精基准。
(三)制定工艺路线
1、方案一:
工序Ⅰ 粗铣Ф40mm孔上下的两头的端面。
工序Ⅱ 钻、铰两端Ф22mm孔。
工序Ⅲ 粗铣中间孔上端面至22mm,周径至Ф71mm;粗铣中间孔下端面至22mm,周径至Ф71mm;
工序Ⅳ 精铣两头孔的上端面至50mm;精铣中间孔上端面至25mm,周径至Ф73mm;精铣中间孔下端面至20mm周径至Ф73mm
工序Ⅴ 粗镗、半精镗、精镗Ф55mm孔。
工序Ⅵ 钻Ф8mm的锥销孔钻到一半,然后与轴配做钻通,再钻M8x1mm的螺纹孔,攻M8x1mm的螺纹。
工序Ⅶ 将两件两件铣断,铣断量为4mm。
工序Ⅷ 去毛刺,检查。
2、方案二:
工序Ⅰ粗铣Ф40mm孔的两头的端面,Ф73mm孔的上下端面。
工序Ⅱ精铣Ф40mm孔的两头的端面,Ф73mm孔的上下端面。
工序Ⅲ粗镗、半精镗、精镗Ф55mm。
工序Ⅳ钻、扩、铰两端Ф22mm孔至图样尺寸
工序Ⅴ钻M8的螺纹孔,钻Ф8的锥销孔钻到一半,攻M8的螺纹。
工序Ⅵ将两件两件铣断,铣断量为4mm。
工序Ⅶ去毛刺,检查。
3、方案的比较与分析
方案一与方案二的最主要的区别是Ф55mm与两边Ф22mm的加工顺序不同。
方案一是先加工Ф22mm的孔然后以它们为基准加工Ф55mm,而方案二是先加工中心孔在加工两边的孔,上平面与两端孔有垂直度要求,如果先加工中心孔,在加工Ф22mm的时候最多只能保证一个面与之的垂直度要求,其他两个面很难保证。
所以应该先粗铣上下端面以它们为粗基准加工其他表面,把两个Φ22的孔加工出来,加工中心孔时以Ф22mm孔的中心轴线来定位。
然后再Ф22mm的孔中心线为精基准加工其他表面,这样符合基准重合原则。
故应选择方案一。
(四)机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
“CA6140车床拨叉”零件材料为HT200,硬度HB170-240。
毛坯重量约为1.0㎏,生产类型为大批生产,采用砂型铸造毛坯。
根据上述原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸
1.外圆表面(Ф40mm及Ф73mm外表面)
考虑到此表面为非加工表面,其精度为铸造精度CT8—CT10,取CT9。
又因它们是对称的两个零件最后还需铣断,查《机械制造工艺简明手册》表2.2-1和2.2-3(以下简称《简明手册》)公差等级为CT9的铸件对Ф40mm的中心轴线的尺寸偏差为120±1.25的范围内。
2.两小孔
mm
毛坯为实心,两内孔精度要求界于IT7-IT8之间,参照《简明手册》表2.3-8确定工序尺寸及余量:
钻孔:
Φ20mm2Z=20mm
扩孔钻Φ21.8mm2Z=1.8mm
铰孔:
mm2Z=0.2mm
3.中间孔(Ф55mm及Ф73mm)
中间孔尺寸相对较大可以铸造,根据《简明手册》2.2-2和2.2-3得:
孔的铸造毛坯为49mm、Ф73mm的孔是在Ф55mm孔的基础之上铣削加工得到,由于其对轴向的尺寸要求不高,直接铸造得到。
参照《简明手册》表2.3-10确定Ф55mm工序尺寸及余量:
粗镗:
Ф53mm2Z=4mm
半精镗:
Ф54.5mm2Z=1.5mm
精镗:
Ф55mm2Z=0.5mm
参照《简明手册》表2.3-10确定Ф73mm工序尺寸及余量:
粗镗:
Ф71mm2Z=16mm
精镗:
Ф73mm2Z=2mm
3.螺纹孔(M8)
4.锥销孔(Ф8)
5.铣断。
三、确定切削用量及基本工时
工序Ⅰ粗铣Ф40mm孔的两头的端面。
a.加工条件
工件材料:
HT200,硬度190~260HBS,σb=0.16Gpa,铸造。
加工要求:
粗铣两头端面至51mm、粗铣大孔端面至30mm。
机床:
X52K立式铣床参数。
刀具:
涂层硬质合金盘铣刀Ф45mm,选择刀具前角γo=+5°后角αo=8°,副后角αo’=8°,刀齿斜角λs=-10°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1mm。
b.计算切削用量
1)铣削深度因为切削量较小,故可以选择ap=2mm,一次走刀即可完成所需长度。
2)计算切削速度按《简明手册》
Vc=
算得Vc=98mm/s,n=439r/min,Vf=490mm/s
据X52K立式铣床参数,选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度
Vc=3.14×80×475/1000=1.06m/s,实际进给量为
fzc=Vfc/ncz=475/(300×10)=0.16mm/z。
3)校验机床功率查《简明手册》Pcc=1.5kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。
故校验合格。
最终确定ap=2mm,nc=475r/min,Vfc=475mm/s,Vc=1.06m/s,fz=0.15mm/z。
4)计算基本工时
tm=L/Vf=9.4s。
工序Ⅱ钻、铰两端Ф22mm孔之图样尺寸。
a.加工条件
工件材料:
HT200,硬度190~260HBS,σb=0.16Gpa,铸造。
加工要求:
钻孔至Ф21.8mm,精铰至Ф22mm,保证孔壁粗糙度Ra=1.6μm。
机床:
Z512台式钻床。
刀具:
YG8硬质合金麻花钻Ф21.8mm,钻头采用双头刃磨法,后角
=12°、二重刃长度
=2.5mm、横刀长b=1.5mm、宽l=3mm、棱带长度
、
°
°、
°。
YG8硬质合金铰刀Ф22mm。
b.计算切削用量
1)查《简明手册》
。
按钻头强度选择
按机床强度选择
,
最终决定选择机床已有的进给量
。
2)钻头磨钝标准及寿命
后刀面最大磨损限度(查《简明手册》)为0.5~0.8mm,寿命
.
3)切削速度
查《简明手册》
修正系数
故
。
查《简明手册》机床实际转速为
。
故实际的切削速度
。
4)计算基本工时
由于所有工步所用工时很短,所以使得切削用量一致,以减少辅助时间。
钻和精铰的切削用量如下:
钻孔:
。
精铰:
。
工序Ⅲ-工序Ⅳ粗铣中间孔上端面至Ф25mm,周径至Ф71mm;粗铣中
间孔下端面至22mm,周径至Ф71mm;精铣两头孔的端面至50mm;精铣中间孔上端面至25mm,周径至Ф73mm;精铣中间孔下端面至周径至Ф73mm。
a.加工条件
工件材料:
HT200,硬度190~260HBS,σb=0.16Gpa,铸造。
加工要求:
粗铣中间孔上端面至Ф25mm,周径至Ф71mm;粗铣
中间孔下端面至22mm,周径至Ф71mm;精铣两头孔的端面至50mm;保证粗糙度Ra=3.2μm;精铣中间孔上端面至25mm,周径至Ф73mm;精铣中间孔下端面至保证20mm,周径至Ф73mm,保证端面粗糙度Ra=3.2μm,保证孔壁粗糙度Ra=6.3μm。
机床:
X63卧式铣床。
刀具:
涂层硬质合金盘铣刀Ф45mm,选择刀具前角γo=+5°后角αo=8°,副后角αo’=8°,刀齿斜角λs=-10°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1mm。
b.计算切削用量
1)铣削深度因为切削量较小,故可以选择ap=4mm,一次走刀即可完成所需长度。
2)计算切削速度按《简明手册》
Vc=
算得Vc=98mm/s,n=780r/min,Vf=490mm/s
据X52K立式铣床参数,选择nc=750r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度Vc=3.14×80×750/1000=1.78m/s,实际进给量为
fzc=Vfc/ncz=750/(300×10)=0.25mm/z。
3)校验机床功率查《简明手册》Pcc=2kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。
故校验合格。
最终确定ap=1mm,nc=750r/min,Vfc=475mm/s,Vc=1.78m/s,fz=0.15mm/z。
4)计算基本工时
粗铣中间孔上端面至Ф25mm,周径至Ф71mm;tm1=L/Vf=13s
粗铣中间孔下端面至22mm,周径至Ф71mm;tm2=L/Vf=13s
精铣小孔上端面至50mm,tm3=L/Vf=8s;
精铣中间孔上端面至周径至Ф73mm,tm4=L/Vf=10s;
精铣中间孔下端面至周径至Ф73mm,tm5=L/Vf=10s。
工序Ⅴ粗镗、半精镗、精镗Ф55mm孔至图样尺寸。
a.加工条件
工件材料:
HT200,硬度190~260HBS,σb=0.16Gpa,铸造。
加工要求:
粗镗中间孔至Ф53mm、半精镗中间孔至Ф54mm、精镗中间孔至Ф55mm。
机床:
T616卧式镗床。
刀具:
YG8硬质合金镗刀。
b.计算切削用量
单边余量
分三次切除,则第一次
。
根据《简明手册》4.2-20查得,取
。
根据《简明手册》4.2-21查得,取:
。
c.计算切削基本工时:
同理,当第二次
,第三次
时,进给量
和
,机床主轴转速都取64r/min,切削基本工时分别为100s和80s。
工序Ⅵ钻Ф8mm的锥销孔钻到一半,然后与轴配做钻通,再钻M8x1mm的螺纹孔,攻M8x1mm的螺纹。
a.加工条件
工件材料:
HT200,硬度190~260HBS,σb=0.16Gpa,铸造。
加工要求:
先钻Ф8mm的锥销孔,钻到一半后将与该孔配合的轴安装进去,把两者配做加工,为的使保证孔与轴的同轴度,同时在尺寸上保证距上端面10mm;再钻M8x1mm的螺纹孔,攻M8x1mm的螺纹。
机床:
组合机床。
刀具:
Ф8mm麻花钻、Ф7.5mm麻花钻、Ф8mm的丝锥。
b.计算切削用量
1)钻Ф8mm的锥销孔
根据《切削手册》查得,进给量为
0.18~0.33mm/z,现取f=0.3mm/z,v=5m/min,则:
查《简明手册》表4.2-15,取
。
所以实际切削速度为:
计算切削基本工时:
2)钻M8的螺纹孔
刀具:
Ф7.5mm麻花钻。
根据《切削手册》查得,进给量为
0.18~0.33mm/z,现取f=0.3mm/z,v=5m/min,则:
查《简明手册》表4.2-15,取
。
所以实际切削速度为:
计算切削基本工时:
3)攻M8x1mm的螺纹
刀具:
丝锥M6,P=1mm
切削用量选为:
,机床主轴转速为:
,按机床使用说明书选取:
,则
;机动时,
,计算切削基本工时:
工序Ⅶ铣断保证图样尺寸
a.加工条件
工件材料:
HT200,硬度190~260HBS,σb=0.16Gpa,铸造。
加工要求:
铣断后保证两边对称相等。
刀具:
YG硬质合金圆盘铣刀,厚度为4mm。
机床:
组合机床。
b.计算切削用量
查《切削手册》,选择进给量为:
切削速度为:
,则:
根据《简明手册》表4.2-39,取
,故实际切削速度为:
查《切削手册》表4.2-40,刚好有
。
计算切削基本工时:
工序Ⅷ去毛刺,检查。