支架零件的机械加工工艺规程设计
目录
一.课程设计任务书…………………………………………. 二.序言..................................................................................... 三.零件工艺分析..................................................................... 四.确定生产类型..................................................................... 五.工艺规程的设计
5.1确定毛坯的制造形式.................................................................. 5.2毛坯尺寸及毛坯图...................................................................... 5.3机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定………………... 5.4指定工艺路线………………………………………………..... 5.5确立切削用量及基本工时…………………………………......
六.夹具的设计……………………………………………...
6.1夹具设计……………………………………………………….. 6.2定位基准的选择……………………………………………... 6.3切削力和夹紧力的计算………………………………………
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6.4定位误差的分析…………………………………………….... 6.5夹具使用简要说明……………………………………....
七.课程设计心得…………………………………………… 八.参考文献………………………………………………….
一.课程设计任务书
题 目:设计 支架(二) 零件的机械加工工艺规程
内 容:
1、绘制零件图 (按1︰1的比例) 2、绘制毛坯图 (按1︰1的比例) 3、填写零件机械加工工艺规程卡片 (包括:机械加工工艺过程卡片1套,机械加工工序卡片1套) 4、编写零件课程设计说明书
原始资料:零件图样1张; 零件生产纲领为10000件/年; 每日1班。
1张 1张 1套 1份
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二.序言
机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课,技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此它在我们四年的大学生活中占有重要地位。
就我们组而言,我们希望能通过这次课程设计,了解并认识一般机器零件的生产工艺过程,以及机床的工作方式并且能够知道如何去选择合适的机床,最重要的是经过此次课程设计我们可以更好地理解工件的定位和夹紧过程,使我们对于夹具的理解更加深刻。更可以帮助我们巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识、理论联系实际、对我们未来将从事的工作进行一次适应性训练,从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力,为今后的工作打下一个良好的基础,并为后续课程的学习打好基础。
由于能力所限,课设过程中必有许多不足之处,还恳望老师多多指教。
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三.零件工艺分析
分析零件图知,零件的材料为HT200。灰铸铁生产工艺简单,铸造性能优良,但塑性较差,脆性高不适合磨削。支架零件属于中等复杂零件 可用铸造的方式制造毛坯。由零件图共有3个面和4个孔需要进行加工。其中由于面的加工要求不高只是作为粗基准或者是为了加工需要而进行的。所以只要进行一次粗加工即可。但是对于空的要求就相对比较高了。除了直径为6的孔其他的孔都必须经过半精加工和精加工才能达到设计要求。以下是支架需要加工的表面以及加工表面尺寸要求和表面粗糙度要求及其加工方法。
1.φ22小轴孔右端面,与左端面距离为90,加工后的表面粗糙度无要求作为粗基准使用,粗铣一道即可。
2.Φ38大轴孔前端面,与后端面距离为78,加工后的表面粗糙度无要求作为粗基准使用,粗铣一道即可。
3.Φ14凸台面,设计尺寸为32,,加工后的表面粗糙度无要求知识为了保证钻Φ14孔的时候钻头不会打偏。粗铣一道即可。
4.φ22小轴孔,由于该孔的加工要求比较高,表面粗糙度要求达到了1.6,则需要经过钻孔,扩孔,粗铰,精铰这四步工序来实现。
5.Φ38大轴孔,该孔的加工要求较高,表面粗糙度要求为1.6μm。它的加工方式可以是镗,粗拉半精拉,精拉。其中粗拉,半精拉和精拉在同一个工序中
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完成 。
6.Φ14凸台孔,由于这两个凸台孔的尺寸精度要求比较高对于加工的要求也相应比较高两个凸台在同一平面上可以用两个钻头同时加工。他的加工过程为钻孔,粗铰,精铰。
7.Φ6的通孔以及45度的倒角。Φ6的通孔没有表面粗糙度以及尺寸精度的要求因此只要经过一次钻孔即可,再用45度倒角刀经过倒角即可。
四.确定生产类型
依设计任务书知该零件生产纲领为10000件,该零件属于中重型的机械的零件,由表1.1-2生产类型与生产的关系知生产类型为大批量生产。
五.工艺规程的设计 5.1确定毛坯的制造形式.
根据零件的材料为HT200,以及毛坯的形状较为复杂,可选取毛坯的制造形式为金属型铸造。毛坯的铸造精度为8级。
5.2毛坯尺寸毛坯图
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5.3机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定
加工表面 加工内容 粗铣 毛坯 粗铣 毛坯 粗铣 毛坯 工序间余量mm 2.0 3.0 2.0 工序间尺寸mm 经济精度mm IT12 CT-F8 H12 CT-F8 IT12 CT-F8 表面粗糙度 6.3 6.3 6.3 工序间 尺寸、公差mm 90 90+2=92 32 32+3=35 78 78+2=80 上端面 900-0.35 92±0.8 320-0.25Φ14孔面 35±0.8 大轴孔端面 780-0.3 80±0.8 .\\
精铰 粗铰 扩 钻 精拉 半精拉 Φ38孔 粗拉 镗 铸造 精铰 Φ14孔 粗铰 钻 Φ6孔 钻 0.06 0.14 1.8 20 0.18 0.32 0.50 2.0 0.05 0.25 13.7 6.0 H8 H9 H10 1.6 3.2 6.3 22 22-0.06=21.94 21.94-0.14=21.8 21.8-1.8=20.0 38 38-0.18=37.82 37.82-0.32=37.50 37.50-0.50=37 37-2=35.0 14 14-0.05=13.95 13.95-0.25=13.7 6.0 ΦΦ220.0330 0.052021.9421.82000Φ22孔 0.084ΦH12 12.5 H8 H9 H10 1.6 3.2 6.3 0.21ΦΦ ΦΦ380.03900.06237.8200.1037.500 H12 12.5 CT-F8 H7 H9 3.2 6.3 Φ370.250 Φ35±0.65 Φ Φ140.0180 0.061013.950.1260 H12 12.5 H12 12.5 Φ13.70Φ0.241
5.4指定工艺路线
方案一
粗铣右端面 左端面 粗铣前端面 后端面 粗铣2xφ14凸台面 φ54外圆 钻φ22孔 φ46外圆 .\\
钻φ6孔,倒角 右端面,φ20圆内表面 扩φ22 轴孔、并倒角 φ46外圆 粗,精铰φ22轴孔 φ46外圆 粗镗φ38轴孔 凸台面,φ22圆内孔 钻2xφ14轴孔、倒角 前端面,φ22内孔面 粗铰2xφ14轴孔 前端面,φ22孔 拉φ38大轴孔 前端面 精铰2xφ14轴孔 前端面,φ22孔
.\\
去毛刺 方案二
粗铣右侧面 左端面 粗铣前端面 后端面 粗铣2xφ14前端面 φ54外圆 钻φ22孔 φ46外圆 钻φ6孔 、倒角 右端面,φ20圆内表面 扩φ22 轴孔 、并倒角 φ46外圆 粗精铰φ22轴孔 φ46外圆 粗镗φ38轴孔 凸台面,φ22圆内孔 .\\
钻2xφ14轴孔,倒角 前端面,φ22内孔面 粗铰2xφ14轴孔 前端面,φ22内孔面 精铰2xφ14轴孔 前端面,φ22内孔面 拉φ38大轴孔 前端面 去毛刺 通过比较以上两种方案,区别在于加工φ14孔和φ38孔时,先加工完φ14孔还是加工φ14孔和φ38孔的加工过程相互穿插。由于在零件图当中φ38孔的表面粗糙度要求为1.6μm,要求较高,而φ14孔的尺寸公差要求也比较高。而对于拉φ38孔的加工余量为1.0mm,而粗铰的加工余量为0.14mm,精铰的加工余量为0.06mm。由于精铰的加工余量已经比较小,在粗铰之后进行拉φ38孔可以保证φ38孔的表面粗糙度不会被之后进行的精铰工序破坏。而拉削的加工余量有比较大,在拉削之后通过将φ14的孔精铰既是φ14孔达到零件图的要求又可以起到一个去毛刺的作用,保证了φ14孔的精度。而第二种方案会因为拉孔加工余量的巨大导致φ14孔的加工质量的不到保证。所以选择第一种加工方
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案
5.5确立切削用量及基本工时
工序1;
粗铣小轴孔右端面,以小轴孔左端面为基准。
1)工件材料:HT200,δb=170~240mpa 金属型铸造。 2)工件尺寸:最大宽度 aemax=46mm 最大长度l=46mm 3)加工需求:粗铣小轴孔右端面,加工余量2.0mm 4)机床:X62卧式铣床 (见表4.2—38)
5)刀具 YG6硬质合金端铣刀 铣削宽度aemax=46mm≤60mm 深度 ap=2.0mm≤4mm
根据《机械制造设计简明手册》以下简称为《》
表3.1 取刀具直径d0=80mm 齿数z=10(表3.16)细齿 铣刀几何形状(表3.2):由于δb≤800mpa 故选择Kr=60 ° Kre=30 º Kr’=5 º
α0=10 º λs= -15 ºΥ0= -5 º 6)确定切削深度ap
因为余量较小,故选择ap=2.0mm 一次走刀即可完成 7)确定每齿进给量fz
由于工序所加工的表面没有粗糙度要求不高,只在该表面经行一次粗铣以作定位基准用。故可以再允许范围内尽可能大的选取每齿进给量,以提高进给量来提高加工效率,根据《切削手册》表3.5使用YG6硬质合金端铣刀加工,机床功率为7.5kw(根据《简明手册》表4.2—3.8 X62卧式铣床)时:
.\\
选择fz=0.14~0.24mm/z,因为对称铣削,取fz=0.14mm/z 8)确定刀具寿命及磨钝标准
根据《切削手册》表3.7,铣刀刀齿后面最大磨损量为1.5mm,由于铣刀直径d0=80mm,
故根据《切削手册》表3.8,刀具使用寿命T=180min 9)计算切削速度vc和每分钟进给量vf
根据《切削手册》表3.16,当d0=80mm z=10 ap=2.0mm fz=0.14mm/z时,vt=110m/min nt=439m/min vft=492mm/min
各修正系数为 Kmn=Kmv=Kmv=1.0 Ksv=Ksn=Ksvf=0.8 故 Vc=VtKv=110×1×0.8=88m/min n=ntKn=439×1×0.8=351r/min Vf=VftKvt=492×1×0.8=393mm/min
根据X62型卧式铣床说明书(表3.30)选择主轴转速nc=375r/min Vfc=475mm/min
因此实际切削速度和没齿进给量为
Vc=πd0 n/1000=3.14×80×375/1000=94.2m/min Fzc=Vfc/ncz=475/(375×10)=0.127mm/z 10)校验机床功率
根据表3.24当硬度在174~207HBS之间,ae≈42mm ap=2.0mm d0=80mm fz=0.14mm/z Vf=475mm/min 时 近似为Pc=1.6KW
根据X62型卧式铣床说明书,机床主轴许用功率为
Pcm=7.5×0.75=5.625KW>Pc=1.6KW 因此所选切削用量可行
即 最终确定 ap=2.0mm nc=375r/min Vfc=475mm/min Vc=94.2m/min fz=0.127mm/z
.\\
11)计算基本工时
Tm=l/Vf=L=l+y+Δ l=46
查《切削手册》表3.26,入切量及超切量为y+Δ=18 则 Tm=L/Vfc=(46+18)/475=0.14min
工序2
粗铣大轴孔前端面,以后端面定位。
1)工件材料:HT200,δb=170~240mpa 金属型铸造 2)工件尺寸:最大宽度 aemax=54mm 最大长度l=54mm 3)加工需求:粗铣大轴前端面,加工余量2.0mm 4)X62卧式铣床 (见表4.2—38)
5)刀具 YG6硬质合金端铣刀 铣削宽度ae=54mm≤60mm 深度 ap=2.0mm≤4mm
根据《机械制造设计简明手册》
表3.1 取刀具直径d0=80mm 齿数z=10(表3.16)细齿 铣刀几何形状(表3.2):由于δb≤800mpa 故选择Kr=60 ° Kre=30 º Kr’=5 º
α0=10 º λs= -15 ºΥ0= -5 º 6)确定切削深度ap
因为余量较小,故选择ap=2.0mm 一次走刀即可完成 7)确定每齿进给量fz
由于工序所加工的表面没有粗糙度要求不高,只在该表面经行一次粗铣以作定位基准用。故可以再允许范围内尽可能大的选取每齿进给量,以提高进给
.\\
量来提高加工效率,根据《切削手册》表3.5使用YG6硬质合金端铣刀加工,机床功率为7.5kw(根据《简明手册》表4.2—3.8 X62卧式铣床)时:
选择fz=0.14~0.24mm/z,因为对称铣削,取fz=0.14mm/z 8)确定刀具寿命及磨钝标准
根据《切削手册》表3.7,铣刀刀齿后面最大磨损量为1.5mm,由于铣刀直径d0=80mm,
故根据《切削手册》表3.8,刀具使用寿命T=180min 9)计算切削速度vc和每分钟进给量vf
根据《切削手册》表3.16,当d0=80mm z=10 ap=2.0mm fz=0.14mm/z时,vt=110m/min nt=439m/min vft=492mm/min
各修正系数为 Kmn=Kmv=Kmv=1.0 Ksv=Ksn=Ksvf=0.85 故 Vc=VtKv=110×1×0.85=93.5m/min n=ntKn=439×1×0.85=373.15r/min Vf=VftKvt=492×1×0.85=418.2mm/min
根据X62型卧式铣床说明书(表3.30)选择主轴转速nc=375r/min Vfc=475mm/min
因此实际切削速度和没齿进给量为
Vc=πd0 n/1000=3.14×80×375/1000=94.2m/min Fzc=Vfc/ncz=475/(375×10)=0.127mm/z 10)校验机床功率
根据表3.24当硬度在174~207HBS之间,ae≈60mm ap=2.0mm d0=80mm fz=0.14mm/z Vf=475mm/min 时 近似为Pc=1.9KW
根据X62型卧式铣床说明书,机床主轴许用功率为
.\\
Pcm=7.5×0.75=5.625KW>Pc=1.9KW 因此所选切削用量可行
即 最终确定 ap=2.0mm nc=375r/min Vfc=475mm/min Vc=94.2m/min fz=0.127mm/z
11)计算基本工时
Tm=l/Vf=L=l+y+Δ l=54
查《切削手册》表3.26,入切量及超切量为y+Δ=18 则 Tm=L/Vfc=(54+18)/475=0.15min
工序3
粗铣2xΦ14孔端面,以Φ54外圆为基准。
1)工件材料:HT200,δb=170~240mpa 金属型铸造 2)工件尺寸:最大宽度 ae=24mm 最大长度l=64mm 3)加工需求:粗铣2xΦ14孔端面,加工余量2.0mm 4)X62卧式铣床 (见表4.2—38)
5)刀具 YG6硬质合金端铣刀 铣削宽度ae=24mm≤60mm 深度 ap=2.0mm≤4mm
根据《机械制造设计简明手册》
表3.1 取刀具直径d0=80mm 齿数z=10(表3.16)细齿 铣刀几何形状(表3.2):由于δb≤800mpa 故选择Kr=60 ° Kre=30 º Kr’=5 º
α0=10 º λs= -15 ºΥ0= -5 º 6)确定切削深度ap
因为余量较小,故选择ap=2.0mm 一次走刀即可完成
.\\
7)确定每齿进给量fz
由于工序所加工的表面没有粗糙度要求不高,只在该表面经行一次粗铣以作定位基准用。故可以再允许范围内尽可能大的选取每齿进给量,以提高进给量来提高加工效率,根据《切削手册》表3.5使用YG6硬质合金端铣刀加工,机床功率为7.5kw(根据《简明手册》表4.2—3.8 X62卧式铣床)时:
选择fz=0.14~0.24mm/z,因为对称铣削,取fz=0.14mm/z 8)确定刀具寿命及磨钝标准
根据《切削手册》表3.7,铣刀刀齿后面最大磨损量为1.5mm,由于铣刀直径d0=80mm,
故根据《切削手册》表3.8,刀具使用寿命T=180min 9)计算切削速度vc和每分钟进给量vf
根据《切削手册》表3.16,当d0=80mm z=10 ap=2.0mm fz=0.14mm/z时,vt=110m/min nt=439m/min
各修正系数为 Kmn=Kmv=Kmv=1.0 Ksv=Ksn=Ksvf=0.8 故 Vc=VtKv=110×1×0.8=88m/min n=ntKn=439×1×0.8=351r/min Vf=VftKvt=492×1×0.8=393mm/min
根据X62型卧式铣床说明书(表3.30)选择主轴转速nc=375r/min Vfc=475mm/min
因此实际切削速度和每齿进给量为
Vc=πd0 n/1000=3.14×80×375/1000=94.2m/min Fzc=Vfc/ncz=475/(375×10)=0.127mm/z 10)校验机床功率
根据表3.24当硬度在174~207HBS之间,ae≈35mm ap=2.0mm
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d0=80mm fz=0.14mm/z Vf=475mm/min 时 近似为Pc=1.3KW
根据X62型卧式铣床说明书,机床主轴许用功率为
Pcm=7.5×0.75=5.625KW>Pc=1.3KW 因此所选切削用量可行
即 最终确定 ap=2.0mm nc=375r/min Vfc=475mm/min Vc=94.2m/min fz=0.127mm/z
11)计算基本工时
Tm=l/Vf=L=l+y+Δ l=64
查《切削手册》表3.26,入切量及超切量为y+Δ=18 则 Tm=L/Vfc=(64+18)/475=0.15min
工序4
钻φ20孔 以φ46外圆为基准 已知:加工材料:HT200,σb=200MPa
工艺要求:孔径d=20mm,孔深l=90mm,通孔,精度为H12,不加切削液
1.选择钻头和机床
选择φ22的高速钢直柄麻花钻,参数: GB1436-85 do=20 L=205 l=140
钻头几何形状:双锥修磨横刃,β=30°,2φ=118°,2Φ1=70,bε=3.5mm, a。= 11°,ψ= 55°,b=2.5mm, l=4mm
机床选择Z525立式机床 2.选择切削用量
l)按加工要求决定进给量:根据表2.7,当加工要求为H12精度,铸件
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的强度σb=200MPa, do=20mm时,f=0.70~0.86mm/r。
由于 l/d=90/20=4.5,故应乘孔深修正系数 klf =0.9, 则 :f=(0.7~0.86)×0.9mm/r=0.63~0.774 mm/r
2)按钻头强度决定进给量:根据表 2.8,当σb =200 MPa,d。= 20mm。,钻头强度决定的进给量 f=1.75mm/r。
3)按机床进给机构强度决定进给量:根据表2.9,当σb =200 MPa,灰
铸铁硬度≤210 HBS ,d。=20mm ,床进给机构允许的轴向力为8830N时,进给量为0.93mm/r。
从以上三个进给量比较可以看出,受限制的进给量是工艺要求,其值为 0.63~0.774 mm/r。根据 Z525钻床说明书,选择 f=0.62mm/r。钻头钻孔时的轴向力Ft=5780N,轴向力的修正系数均为1.0,故Ff =5780N。根据Z525钻床说明书,机床进给机构强度允许的最大轴向力为Fmax=8830,由于Ff< Fmax,故 f= 0.62mm/r可用。
由于钻的是通孔,为避免即将钻钻穿时钻头折断,故应在即将钻穿时停止自动进给而改为手动进给。
4)决定钻头磨钝标准及寿命由表 2. 12,当d。=20mm 时,钻头后刀
面最大磨损量取为0.8mm,单刀加工刀具寿命T= 60min。
5)切削速度的计算公式
cvdoZvKv Vc=
Tapfmxvyv (m /min)
其中 Cv=11.1,ZV=0.25 ,Xv=0 ,yv=0.4 ,m=0.125 ap=10mm 切削速度的修正系数为:ktv=1.0,kCV= 1.0, klv=0.75, ktv= 1.0,故
11.1200.250.750.1250.46010.62 Vc==12.78 m/min
n=1000v/πdo=1000×12.78/(π×20)=203.4r/min
.\\
根据 Z525钻床说明书,选择 nc=272r/min,但因所选转数叫计算转数高,会使刀具寿命下降,故可将进给量降低一级,即取f=0.48 mm/r;也可选择降低一级转数nc=195 r/min ,仍用 f=0.62 mm/r , 比较两种方案 :
1、一方案 f=0.62 mm/r ,nc=195 r/min ncf=195x0.62=120.9mm/min
2、 二方案 f=0.48mm/r , nc=272 r/min ncf=272x0.48=130.56mm/min
因为第二种方案乘积较大,基本工时较少,故第二方案较好。这时, f=0.48mm/r , nc=272 r/min
因此 实际切削速度 Vc=nπdo /1000=272*π*20/1000=17.09 m/min
6)检验机床扭矩及功率
根据表2.21,当f=0.48mm/r, d。=19mm。时,Mt=51.991N·m。扭矩的修正系数均为1.0,根据 Z525钻床说明书,当 nc=272r/min时,Mm= 144.2N·m。
根据表 2.23,当σb= 200MPa,d。= 20mm, f≤0.48mm/r, v。=17.09m/min时, Pc<1.1kw.
根据 Z525钻床说明书, PE= 2.8 × 0.81= 2.26kw。 由于 Mc< Mm, Pc< PE,故选择之切削用量可用,即 f=0.48mm/r, n= nc=272r/min, vc=17.09m/min. 3.计算基本工时
L tm=nf
式中 L= l+ y十Δ, l= 90mrn,入切量及超切量由表 2.29查出 y十Δ= 10mm
.\\
9010min272.0.48故tm==0.766min
工序5.
钻6孔 以 右端面,φ20圆孔为基准 已知: 加工材料:HT200,σb=200MPa
工艺要求:孔径d=6mm,孔深l=12.5mm,通孔,精度为H12,不加切削液
1.选择钻头和机床
选择φ22的高速钢直柄麻花钻,参数: GB1436-85 do=6 L=66 l=28 钻头几何形状:标准钻头,β=30°,2φ=118°,2Φ1=70, a。= 16°。 机床选择Z525立式机床 2.选择切削用量
l)按加工要求决定进给量:根据表2.7,当加工要求为H12精度,铸件的强度σb=200MPa, do=20mm时,f=0.27~0.33mm/r。
由于 l/d=12.5/6=2,故应乘孔深修正系数 klf =1.0, 则 :f=(0.27~0.33)×1.09mm/r=0.27~0.33 mm/r
2)按钻头强度决定进给量:根据表 2.8,当σb =200 MPa,d。= 6mm。,钻头强度决定的进给量 f=0.65mm/r。
3)按机床进给机构强度决定进给量:根据表2.9,当σb =200 MPa,灰
铸铁硬度≤210 HBS ,d。=6mm ,床进给机构允许的轴向力为8830N时,进给量为2.0mm/r。
从以上三个进给量比较可以看出,受限制的进给量是工艺要求,其值为 0.27~0.33 mm/r。根据 Z525钻床说明书,选择 f=0.28mm/r。此时查表2-19
.\\
得钻头钻孔时的轴向力Ft=2520N,轴向力的修正系数均为1.0,故Ff =2520N。根据Z525钻床说明书,机床进给机构强度允许的最大轴向力为Fmax=8830,由于Ff< Fmax,故 f= 0.62mm/r可用。
由于钻的是通孔,为避免即将钻钻穿时钻头折断,故应在即将钻穿时停止自动进给而改为手动进给。
4)决定钻头磨钝标准及寿命由表 2. 12,当d。=6mm 时,钻头后刀面
最大磨损量取为0.8mm,单刀加工刀具寿命T= 35min。
5)切削速度的计算公式
cvdoZvKv Vc=
Tapfmxvyv (m /min)
其中 Cv=9.5,ZV=0.25 ,Xv=0 ,yv=0.55 ,m=0.125 ap=3mm 切削速度的修正系数为:ktv=1.0,kCV= 1.0, klv=1.0, ktv= 1.0,故
9.560.250.750.1250.5510.28 Vc=35=34.14m/min
n=1000v/πdo=1000×34.14(π×6)=1811.2r/min 根据 Z525钻床说明书,选择 nc=1360r/min,
因此 实际切削速度 Vc=nπdo /1000=1360*π*6/1000=25.64 m/min f=0.28mm/r, n= nc=1360r/min, vc=25.64m/min. 3.计算基本工时
L tm=nf
式中 L= l+ y十Δ, l= 12.5mrn,入切量及超切量由表 2.29查出 y十Δ= 3mm
12.53min1360.0.28故tm==0.041min
.\\
工序6
扩孔至φ21.8H10 以φ46外圆为基准 1.选择钻头和机床
选择硬质合金锥柄扩孔钻(YG8), 参数: GB1141-84 do=21.8 L=230 l=120 莫氏锥度为2号,刀片型号为:E403
机床选择Z525立式钻床 2.选择切削用量
l)按加工要求决定进给量:根据表2.10,当加工要求为H10精度,铸件的强度σb=200MPa, do=21.8mm时,f=1.0~1..2mm/r。
并由机床说明书最终选择进给量为:f=0.81 mm/r 。
2)决定钻头磨钝标准及寿命
由表 2. 12,当d。=20mm 时,扩孔钻头后刀面最大磨损量取为1.2mm,单刀加工刀具寿命T=40min。
3)切削速度的计算公式
cvdoZvKv Vc=
Tapfmxvyv (m /min)
其中 Cv=68.2,ZV=0.4 ,Xv=0.15 ,yv=0.45 ,m=0.4 ap=0.9mm 切削速度的修正系数为:ktv=1.0,kCV= 1.0, klv=0.75, ktv= 1.0,故
68.221.80.40.750.40.150.45 Vc=400.90.81=44.81 m/min
n=1000v/πdo=1000×34.85/(π×21.8)=654.3r/min
根据 Z525钻床说明书,选择 nc=680r/min,但因所选转数叫计算转数高,
.\\
会使刀具寿命下降,故可将进给量降低一级,即取f=0.62 mm/r;也可选择降低一级转数nc=545r/min ,仍用 f=0.81 mm/r , 比较两种方案 :
1、一方案 f=0.81 mm/r ,nc=545 r/min ncf=545x0.81=441.45mm/min
2、二方案 f=0.62mm/r , nc=680 r/min ncf=680x0.48=421.6mm/min
因为第一种方案乘积较大,基本工时较少,故第一方案较好。这时, f=0.81mm/r , nc=545 r/min
因此 实际切削速度 Vc=nπdo /1000=545*π*21.8/1000=37.33m/min 故有 : f=0.81mm/r, n= nc=545r/min, vc=37.33m/min. 3.计算基本工时
L tm=nf
式中 L= l+ y十Δ, l= 90mrn,入切量及超切量由表 2.29查出 y十Δ= 10mm
9010min545.0.81故tm==0.227min
工序7
粗铰孔至φ21.94H9 , 精铰孔至φ22H8 以φ46外圆为基准 1.选择钻头和机床
选择硬质合金锥柄机用铰刀(YG8), 参数: GB4252-84 do=21.94 L=237
.\\
l=28 莫氏号为2。
铰刀几何参数:前角γo=0o,后角αo=15o,齿背倾斜角α1=18o。 机床选择Z525立式钻床 2.选择切削用量
l)按加工要求决定进给量:根据表2.11,当加工要求为H9精度,铸件的强度σb=200MPa, do=21.94mm时,f=0.9~1.4mm/r。
并由机床说明书最终选择进给量为:f=0.81 mm/r 。
2)决定钻头磨钝标准及寿命
由表 2. 12,当d。=21.94mm 时,铰刀头后刀面最大磨损量取为0.5mm,单刀加工刀具寿命T=75min。
3)切削速度的计算公式
cvdoZvKv Vc=
Tapfmxvyv (m /min)
其中 Cv=109,ZV=0.2 ,Xv=0 ,yv=0. 5 ,m=0.45 ap=0.07mm
切削速度的修正系数为:ktv=1.0,kCV= 1.0, klv=0.75, ktv= 1.0,故
10921.940.20.750.450.5 Vc=7510.81=24.14m/min
n=1000v/πdo=1000×24.14/(π×21.94)=350.2r/min
根据 Z525钻床说明书,选择 nc=392r/min, 但因所选转数叫计算转数高,会使刀具寿命下降,故可将进给量降低一级,即取f=0.62 mm/r;也可选择降低一级转数nc=272r/min ,仍用 f=0.81 mm/r , 比较两种方案 :
1、第一方案 f=0.81 mm/r ,nc=272 r/min ncf=272x0.81=220.32mm/min
2、第二方案 f=0.62mm/r , nc=392 r/min
.\\
ncf=392x0.48=243.04mm/min
因为第二种方案乘积较大,基本工时较少,故第二方案较好。这时, f=0.62mm/r , nc=392 r/min
因此 实际切削速度 Vc=nπdo /1000=392*π*21.8/1000=27.02m/min 故有 : f=0.62mm/r, n= nc=392r/min, vc=27.02m/min. 3.计算基本工时
L tm=nf
式中 L= l+ y十Δ,l= 90mrn,入切量及超切量由表 2.29查出 y十Δ= 10mm
9010min故tm=392.0.62=0.411min
精铰孔至φ22H8 1.选择钻头和机床
选择硬质合金锥柄机用铰刀(YG8), 参数: GB4252-84 do=22 L=237 l=28 莫氏号为2。
铰刀几何参数:前角γo=0o,后角αo=15o,齿背倾斜角α1=18o。 机床选择Z525立式钻床 2.选择切削用量
l)按加工要求决定进给量:根据表2.11,当加工要求为H8精度,铸件的强度σb=200MPa, do=22mm时,f=0.9~1.4mm/r。
并由机床说明书最终选择进给量为:f=0.81 mm/r 。
.\\
2)决定钻头磨钝标准及寿命
由表 2. 12,当d。=22mm 时,铰刀头后刀面最大磨损量取为0.7mm,单刀加工刀具寿命T=75min。
3)切削速度的计算公式
cvdoZvKv Vc=
Tapfmxvyv (m /min)
其中 Cv=109,ZV=0.2 ,Xv=0 ,yv=0. 5 ,m=0.45 ap=0.03mm
切削速度的修正系数为:ktv=1.0,kCV= 1.0, klv=0.75, ktv= 1.0,故
109220.20.750.450.5 Vc=7510.81=24.15 m/min
n=1000v/πdo=1000×24.15/(π×22)=349.42r/min
根据 Z525钻床说明书,选择 nc=392r/min,但因所选转数叫计算转数高,会使刀具寿命下降,故可将进给量降低一级,即取f=0.62 mm/r;也可选择降低一级转数nc=272r/min ,仍用 f=0.81 mm/r , 比较两种方案 :
1、第一方案 f=0.81 mm/r ,nc=272 r/min ncf=272x0.81=220.32mm/min
2、第 二方案 f=0.62mm/r , nc=392 r/min ncf=392x0.48=243.04mm/min
因为第二种方案乘积较大,基本工时较少,故第二方案较好。这时, f=0.62mm/r , nc=392 r/min
因此 实际切削速度 Vc=nπdo /1000=392*π*22/1000=27.09 m/min 故有 : f=0.62mm/r, n= nc=392r/min, vc=27.09m/min. 3.计算基本工时
.\\
L tm=nf
式中 L= l+ y十Δ, l= 90mrn,入切量及超切量由表 2.29查出 y十Δ= 10mm
9010min392.0.62故tm==0.411min
工序8
粗镗φ38孔 以凸台面,φ22圆内孔基准 镗孔至φ37H12
已知 加工材料:HT200 σb=200 MPa
工艺要求:孔径 φ37mm ,孔深78mm ,经济精度12级,表面粗糙度Ra=12.5μm
1)机床选择:T616卧式镗床
2)刀具选择:硬质合金单刃镗刀 Kr=30o
3)单边余量Z=1.0mm可一次切除,则ap=1.0mm 根据《切削手册》10-15查表得fz= 0.3-1.0mm/r,v=40-80m/min,取vc=40m/min。根据《简明手册》查得4-2-21,取f=0.8mm/r。
ns=1000vc/(πdw)=344r/min
根据《简明手册》查得4-2-20,取nw=370r/min,故实际切削速度为 v=πnwdw/1000=42.98m/min Fm=fz ns=276mm/min
计算切削基本工时:由表6.2-1根据孔加工的入切量和超切量如下 ,本工序
.\\
切削时间为;切入长l1=ap/(tankr)+(2--3)= 1/(tan30o)+3=4.7mm ,切入长l2=3--5mm取l2= 5mm
tmLl1l20.31minfm
工序9,
钻2xφ14孔以前端面,前端面,φ22内孔面为基准 钻孔至φ13.7H12
已知 加工材料:HT200,σb=200MPa.
工艺要求:孔径d=13.7mm,孔深l=14.3mm,通孔,精度为H12,不加切削液
1.选择钻头和机床
选择φ13.7的高速钢直柄短麻花钻,参数:GB1435-85 do=13.7 L=107 l=54
钻头几何形状:双锥修磨横刃,β=30°,2φ=118°,2Φ1=70,bε=2.5mm, a。= 12°,ψ= 55°,b=1.5mm, l=3mm。
机床选择Z525立式机床 2.选择切削用量
l)按加工要求决定进给量:根据查表2-7,当加工要求为H12精度,铸件的强度σb=200MPa, do=13.7mm时,f=0.61~0.75mm/r。
由于l/d=14.3 /13.7<3,故孔深修正系数 klf =1.0, 则 :f=(0.61~0.75)×1.0mm/r=0.61~0.75 mm/r
2)按钻头强度决定进给量:根据表 2.8,当σb =200 MPa,d。=13.7mm。,钻头强度决定的进给量 f=1.22mm/r。
.\\
3)按机床进给机构强度决定进给量:根据表2.9,当σb =200 MPa,灰
铸铁硬度≤210 HBS ,d。=13.7mm ,床进给机构允许的轴向力为8830N时,进给量为1.6mm/r。
从以上三个进给量比较可以看出,受限制的进给量是工艺要求,其值为 0.61~0.75 mm/r。根据 Z525钻床说明书,选择 f=0.62 mm/r。钻头钻孔时的轴向力Ft=6090N,轴向力的修正系数均为1.0,故Ff =6090N。根据Z525钻床说明书,机床进给机构强度允许的最大轴向力为Fmax=8830,由于Ff< Fmax,故 f= 0.62mm/r可用。
由于钻的是通孔,为避免即将钻钻穿时钻头折断,故应在即将钻穿时停止自动进给而改为手动进给。
4)决定钻头磨钝标准及寿命由表 2. 12,当d。=13.7mm 时,钻头后
刀面最大磨损量取为0.8mm,单刀加工刀具寿命T= 60min。
5)切削速度的计算公式
cvdoZvKv Vc=
Tapfmxvyv (m /min)
其中 Cv=11.1,ZV=0.25 ,Xv=0 ,yv=0.4 ,m=0.125 ap=6.9mm 切削速度的修正系数为:ktv=1.0,kCV= 1.0, klv=1.0 ktv= 1.0,故
11.113.70.251.00.1250.46010.62 Vc===11.18 m/min
n=1000v/πdo=1000×11.18/(π×13.8)=257.88r/min
根据 Z525钻床说明书,选择 nc=272r/min,但因所选转数叫计算转数高,会使刀具寿命下降,故可将进给量降低一级,即取f=0.48 mm/r;也可选择降低一级转数nc=195 r/min ,仍用 f=0.62 mm/r , 比较两种方案 :
1、第一方案 f=0.48 mm/r ,nc=272 r/min
ncf=272x0.48=130.56mm/min
.\\
2、第 二方案 f=0..62mm/r ,nc=195 r/min
ncf=195x0.62=120.9mm/min
因为第一种方案乘积较大,基本工时较少,故第一方案较好。这时, f=0.48mm/r , nc=272 r/min
因此 实际切削速度 Vc=nπdo /1000=272*π*13.8/1000=11.79 m/min
6)检验机床扭矩及功率
根据表2.20,当f=0.48mm/r, d。=13.7mm。时,Mt=31.781N·m。扭矩的修正系数均为1.0,根据 Z525钻床说明书,当 nc=272r/min时,Mm= 144.2N·m。
根据表 2.23,当σb= 200MPa,d。= 20mm, f≤0.48mm/r, v。=11.79m/min时, Pc<1.0kw.
根据 Z525钻床说明书, PE= 2.8 × 0.81= 2.26kw。 由于 Mc< Mm, Pc< PE,故选择之切削用量可用,即 f=0.48mm/r, n= nc=272r/min, vc=11.79m/min. 3.计算基本工时
L tm=nf
式中 L= l+ y十Δ, l= 14.3mrn,入切量及超切量由表 2.29查出 y十Δ= 7mm
14.37min272.0.48故tm==0.163min
工序10
.\\
粗铰孔至φ13.95H9以前端面,φ22孔为基准 1.选择钻头和机床
选择硬质合金锥柄机用铰刀(YG8), 参数: GB4252-84 do=13.95 L=187 l=20 莫氏号为1。
铰刀几何参数:前角γo=0o,后角αo=15o,齿背倾斜角α1=18o。 机床选择Z525立式钻床 2.选择切削用量
l)按加工要求决定进给量:根据表2.11,当加工要求为H9精度,铸件的强度σb=200MPa, do=13.95mm时,f=0.8~1.2mm/r。
并由机床说明书最终选择进给量为:f=0.81 mm/r 。
2)决定钻头磨钝标准及寿命
由表 2. 12,当d。=13.95mm 时,铰刀头后刀面最大磨损量取为0.5mm,单刀加工刀具寿命T=45min。
3)切削速度的计算公式
cvdoZvKv Vc=
Tapfmxvyv (m /min)
其中 Cv=109,ZV=0.2 ,Xv=0 ,yv=0. 5 ,m=0.45 ap=0.075mm 切削速度的修正系数为:ktv=1.0,kCV= 1.0, klv=1.0, ktv= 1.0,故
10913.950.21.00.450.54510.81 Vc==37.00m/min
n=1000v/πdo=1000×37.00/(π×13.95)=844.3r/min
根据 Z525钻床说明书,选择 nc=960r/min, 但因所选转数叫计算转数高,会使刀具寿命下降,故可将进给量降低一级,即取f=0.62 mm/r;也可选择降低一级转数nc=680r/min ,仍用 f=0.81 mm/r , 比较两种方案 :
.\\
1、第一方案 f=0.81 mm/r ,nc=680 r/min
ncf=680x0.81=550.8mm/min
2、第 二方案 f=0.62mm/r , nc=960 r/min
ncf=960x0.48=460.8mm/min
因为第一种方案乘积较大,基本工时较少,故第一方案较好。这时, f=0.81mm/r , nc=680 r/min
因此 实际切削速度 Vc=nπdo /1000=680*π*13.95/1000=29.8m/min 故有 : f=0.81mm/r, n= nc=680r/min, vc=29.8m/min. 3.计算基本工时
L tm=nf
式中 L= l+ y十Δ, l= 14.3mrn,入切量及超切量由表 2.29查出 y十Δ= 7mm
14.37min故tm=6800.81=0.039min
工序11
拉孔至φ38H8以前端面为基准 加工材料:HT200 σb=200 MPa
工艺要求:孔径 φ38mm ,孔深78mm ,经济精度8级 表面粗糙度Ra=1.6μm 。
机床选择:L6110卧式拉床。拉床额定功率为Pr=17KW,额定拉力为Fr=100KN, 最大拉力为Fmax=140KN.
.\\
刀具选择:选择普通圆孔拉刀。齿距t=13mm, 同时工作齿数Ze=7。 拉刀长度L=680mm。
选择拉削每齿单边升量以及齿数
粗拉时加工余量为0.25mm,半精拉时加工余量为0.16mm,精拉时的加工余量为0.09mm。则最后选择:
粗拉时齿数为5个,每个齿单边升量为0.05mm 半精拉时齿数为4个,每个齿单边升量为0.04mm 精拉时齿数为3个,每个齿单边升量为0.03mm 选择拉削速度
根据拉刀类型,尺寸,齿升量,刀具材料,工件材料以及加工后的零件表面质量要求查阅《机械加工工艺设计实用手册》表15-62,得拉削速度范围为0.06-0.08m/s最后取拉削速度为0.07m/s。
校准拉床拉削力和拉削功率
普通拉削式圆孔拉刀拉学力计算公式为:Fmax=FZ'πdmZe。根据灰铸铁硬度180HBS,齿升量为0.05mm,查《机械加工工艺设计实用手册》表15-59 得拉刀拉削刃每1mm长度的拉力为147.1N。又有dm=37.5mm,Ze=7
则有Fmax=147.1×π×37.5×7/2 =60.653KN
根据拉削力和拉削速度查表15-60选择拉削功率为Pm =3.6KW 由于Fmax<Fr Pm<Pr
则选择机床可用 。 计算基本工时
TmL,其中LL1l68078758mmV
则
.\\
TmL75810.8s0.18minV70
工序12
精铰φ14孔至φ14H78,以 前端面,φ22孔为基准 1.选择钻头和机床
选择硬质合金锥柄机用铰刀(YG8), 参数: GB4252-84 do=14 L=189 l=20 莫氏号为2。
铰刀几何参数:前角γo=0o,后角αo=15o,齿背倾斜角α1=18o。 机床选择Z525立式钻床 2.选择切削用量
l)按加工要求决定进给量:根据表2.11,当加工要求为H8精度,铸件的强度σb=200MPa, do=14mm时,f=0.8~1.2mm/r。
并由机床说明书最终选择进给量为:f=0.81 mm/r 。
2)决定钻头磨钝标准及寿命
由表 2. 12,当d。=14mm 时,铰刀头后刀面最大磨损量取为0.5mm,单刀加工刀具寿命T=45min。
3)切削速度的计算公式
cvdoZvKv Vc=
Tapfmxvyv (m /min)
其中 Cv=109,ZV=0.2 ,Xv=0 ,yv=0. 5 ,m=0.45 ap=0.025mm 切削速度的修正系数为:ktv=1.0,kCV= 1.0, klv=1.0, ktv= 1.0,故
109140.21.00.450.5 Vc=4510.81=37.02m/min
.\\
n=1000v/πdo=1000×37.00/(π×14)=841.70r/min
根据 Z525钻床说明书,选择 nc=960r/min, 但因所选转数叫计算转数高,会使刀具寿命下降,故可将进给量降低一级,即取f=0.62 mm/r;也可选择降低一级转数nc=680r/min ,仍用 f=0.81 mm/r , 比较两种方案 :
1、第一方案 f=0.81 mm/r ,nc=680 r/min ncf=680x0.81=550.8mm/min
2、第 二方案 f=0.62mm/r , nc=960 r/min
ncf=960x0.48=460.8mm/min
因为第一种方案乘积较大,基本工时较少,故第一方案较好。这时, f=0.81mm/r , nc=680 r/min
因此 实际切削速度 Vc=nπdo /1000=680*π*14/1000=29.91m/min 故有 : f=0.81mm/r, n= nc=680r/min, vc=29.91m/min. 3.计算基本工时
L tm=nf
式中 L= l+ y十Δ, l= 14.3mrn,入切量及超切量由表 2.29查出十Δ= 7mm
14.37故tm=6800.81min=0.039min
y .\\
六.夹具的设计
夹具设计
1定位基准的选择
由零件图可知,22孔已经过精加工,且38孔前端已经过铣加工,故钻2X13.7孔可选择22定位销和38孔前端面定位。为了提高加工效率,现决定采用手动夹紧工件快换装置,并采用快换钻套以利于在钻孔后铰削。
2切削力及夹紧力计算
刀具:高速钢直柄短麻花钻d=13.7mm
由实际加工经验可知,钻削时的主要切削力为钻头和切削方向,即垂直于工作台,查切削手册表2.3,切削力计算公式为:
.\\
Ff=CFd0ZFfyFkf
其中,CF=420,Zf=1.0,yF=0.8,d0=13.7,f=0.48mm/r Kf=KMFKXFKhF=1.0 KMF与加工材料有关,取1.0; KXF与刀具刃磨形状有关,取1.0; KhF与刀具磨钝标准有关,取1.0; 则F=420*13.71.0*0.480.8*1.0=3222N 计算压应力
σ=F/πd12/4=3222/3.14*64*2/4=32.07Mpa
查表得,4.8级螺栓许用压应力σp=0.8σs=0.8*320=256Mpa>32.07Mpa 查表得,4.8级螺栓许用拉应力σs=320Mpa 由上可见钻孔工序可安全进行
3计算钻套中心线与工作台的垂直度误差 钻套外径 Φ22m6与衬套孔φ22F7的最大间隙为 Δmax=0.041-0.008=0.033mm
衬套外径φ30n6与钻模板φ30H7的最大间隙为 Δmax=0.021-0.015=0.006mm
则钻套中心与工作台平面的垂直度误差为0.033+0.006=0.039mm
4定位销轴与工作台的平行度误差
短销φ15n6与φ15H7夹具体孔的最大间隙为 Δmax=0.018-0.012=0.006mm
.\\
夹具体孔长度为19mm,则上述间隙引起的最大平行度误差为:0.006/19=0.032/100
5夹具使用简要说明
定位时先将工件的小头孔放入定位短销中定位此时零件和夹具呈90度角。然后再将零件转过90度,使零件的大轴孔前端面靠在夹具的挡板之上然后转动压紧螺母夹紧工件。最后为了保证钻孔时巨大的轴向冲击力不会破坏零件的定位稳定性将夹具中的浮动支承靠在零件之上。定位工作即完成。
为了提高劳动生产效率,设计这个夹具的时候将压紧螺母的大小小于小轴孔的直径,而主要依靠螺母压紧的开口垫圈来夹紧工件。而开口垫圈的开口大于销的直径。这样在换零件的时候只要稍稍松开螺母将开口垫圈抽出,然后直接就可以将零件从定位销中抽出实现了快换。另外考虑到φ13.7孔的加工经过钻以后还要进行铰等操作,所以设计了快换钻套在铰孔时松开压紧螺母即可替换可换钻套,进行铰削等加工步骤。提高了生产效率。
七、课程设计心得
静静地完成这几乎是最后一步,不敢想象这是一种什么样的感觉,只知道马上就轻松多了,大学里所剩不多的几个课程设计。说实话。课程设计真的有点累,然而当我们着手清理自己的设计成果时,慢慢回味着3周的心路历程,一中少有的成功喜悦即刻使倦意顿消,
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虽然这是我们刚学会走完的第一步,也是人生的一点小小的胜利,然而他令我们感到自己成熟了许多,有了一番别样的感悟。
作为机械设计制造及自动化大四的学生,觉得能做这样的课设是十分有意义的。在过去我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面,但如何去面对现实中的各种机械设计?如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢?这类似的大作业就为我们提供了良好的实践机会。
通过课程设计,我们深深的体会到,干什么事都必须耐心、细致,课程设计过程中,许多计算有时不免令人感到有些心烦意乱,只要一出错,我们就不得不重新计算,甚至改变工艺方法、流程,这教会了我们一种高度负责,认真对待良好的习惯。此外,这次课程设计使我们获得了一次难得的磨练,短短的三周的课程设计,使我们发现了自己所掌握的知识是真正如此的缺乏,自己综合应用所学的专业知识能力是如此的不足,几年来学习了那么多的课程,今天才知道或许自己的单一某门课会用,可一旦综合起来,却不是那么的熟练,为此我们查阅了很多次课程设计书和指导书。为了让设计更加完善,更加符合工程标准,一次次翻阅机械设计书,向老师请教,最终,在我们全体组员的团结努力和老师的悉心指导下,较为圆满完成了本次课程设计。
这次课程设计我们最大的收获就是对团队的认识,一个团队的成功需要团队里的每一个人做好自己的事情,情形不好的时候可以互相鼓励,累了的时候可以继续坚持,买下了一颗颗晶莹的汗水,除了成
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功收获的更重要的是友谊,我们每一个人都能深深地感受到这一点。
课程设计使我们对生活的信念更加坚定,也让我们再一次在脸上写满了笑容,前面的道路还很长,每一次小的成功和失败都不应该长久的停留,没有到达最终的目标,只能一路前进,回想昨天,已成往事,而我们还要去创造更加美好的明天,把握一下今天吧,这种很悠闲的生活很容易使一个人腐化,就像是那种生了绣的钢铁,一路向前,飞翔蓝天。
八.参考文献
[1] 艾兴、肖诗纲编.切削用量简明手册(第3版).北京:机械工业出版社,2000 [2] 李益民主编.机械制造工艺设计简明手册. 北京:机械工业出版社,1999 [3] 杨叔子主编.机械加工工艺师手册.北京:机械工业出版社,2002 [4] 孟少农主编.机械加工工艺手册.北京:机械工业出版社,1992
[5] 卢秉恒主编.机械制造技术基础(第3版).北京:机械工业出版社,2008 [6] 冯敬之主编.机械制造工程原理.北京:清华大学出版社,2008
[7] 于竣一、邹青主编.机械制造技术基础(第2版).北京:机械工业出版社,2009
[8] 孙丽媛主编.机械制造工艺与专用夹具设计指导. 北京:冶金工业出版社,2002
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