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机械制造技术基础课程设计说明书设计题目杠杆(CA1340自动车床)零件的加工工艺规程及典型夹具设计专业班级机械四班学生姓名孙田学生学号19号指导教师史红哈尔滨远东理工学院年月日机械制造技术基础课程设计任务书题目杠杆(CA1340自动车床)零件的机械加工工艺规程及典型夹具设计设计内容
1.绘制和毛坯图各一张
2.编制零件的加工工艺过程,并填写加工工艺过程卡及工序卡一套
3.设计指定工序的夹具,绘制夹具装配总图一套
4.绘制夹具的非标零件图一张
5.编写设计说明书一份指导教师史红年月日目录序言………………………………………………………………4
一、零件的工艺分析及生产类型的确定………………………41.零件的作用……………………………………………………42.零件的工艺分析…………………………………………………
43.零件的生产类型……………………………………………………5
二、选择毛坯,确定毛坯尺寸,设计毛坯图…………………
51.选择毛坯………………………………………………………………
52.毛坯尺寸公差与机械加工余量计算…………………………………
53.设计毛坯图……………………………………………………………5
三、选择加工方法,制定工艺路线……………………………
61.定位基准的选择………………………………………………………
62.零件表面加工方法的选择……………………………………………
63.制定工艺路线…………………………………………………………7
四、工序设计……………………………………………………
91.选择机床……………………………………………………
92.选择夹具……………………………………………………
93.选择刀具……………………………………………………
104.确定工序尺寸…………………………………………………12
五、确定切削用量及基本时间…………………………………14
六、夹具设计……………………………………………………24
七、设计小结……………………………………………………25八.参考文献……………………………………………………26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,它在我们大学生活中占有重要的地位就我个人而言,我希望能通过这次课程设计对自己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,为今后参加祖国的建设打下一个良好的基础由于能所限,设计尚有许多不足之处,恳请各位老师给予指教
一、零件的工艺分析及生产类型的确定
(一)零件的作用题目所给的零件是CA1340自动车床上的杠杆(见图),它位于自动车床的自动机构中,与灵活器配合使用,起制动的作用
(二)零件的工艺分析杠杆共有三组加工表面,它们之间有一定的位置要求,现分述如下
1、以Φ6H7mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括两个Φ6H7mm的孔,粗糙度为Ra
1.6;尺寸为20mm且与两个孔Φ6H7mm相垂直的四个平面,粗糙度为Ra
6.3其中,主要加工表面为两个Φ6H7mm的孔
2、以Φ20H7mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括一个Φ20H7mm的孔及其倒角,粗糙度为Ra
1.6;两个与Φ20H7mm孔垂直的平面,粗糙度为Ra
3.2;一个中心轴线与Φ20H7mm孔中心轴线平行且相距8mm的圆弧油槽;还有一个与Φ20H7mm孔垂直的油孔Φ4mm,并锪沉头孔其中,Φ20H7mm孔及两端面为主要加工面
3、以Φ8H7mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括两个Φ8H7mm的孔,Ra
1.6;一个槽和一个M4mm的螺纹孔其中,主要加工表面为Φ8H7mm孔这三组加工表面之间有一定的位置要求,主要是
(1)Φ6H7mm孔与Φ20H7mm孔具有平行度,公差为
0.06mm
(2)Φ8H7mm孔与Φ6H7mm孔具有平行度,公差为
0.08mm由以上分析可知,对于这三组加工表面而言,可以先加工一面一孔,以它们为精准加工其它表面,并且可以保证加工面之间的位置精度要求另外,该零件结构简单,工艺性好
(3)零件的生产类型依据设计的题目每年3万件,零件是CA1340自动车床上的杠杆,质量为12kg查课《程设计指南》表2-1(p7)可知其属轻型零件,生产类型为大批生产
二、选择毛坯,确定毛坯尺寸,设计毛坯图
(一)选择毛坯零件的材料为球墨铸铁QT45-5考虑到零件结构简单,工艺性好,在工作过程中受力不大及没有经常承受交变载荷,因此,应该选用铸件由于零件年产量为30000件,以达到大批生产的水平,而且零件的轮廓尺寸不大,重量在12kg以下,故可采用机械造型中的金属模铸造
(2)确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差参见《程设计指南》第五章第一节,铸件的公差及机械加工余量按GB/T6414-1999确定要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量,应确定如下各因素
(1)铸件公差等级由于大批量金属型球墨铸铁公差等级为CT8-10(参见《程设计指南》表5-1)
(2)要求机械加工余量等级由于是金属铸造那么要求铸件加工余量等级为D-F级(参见《程设计指南》表5-5)
(3)确定毛坯尺寸由《课程设计指南》表5—1,该零件为球墨铸铁,金属型铸造,得公差等级CT为8--10查表5-3,取CT为9,查得铸件各尺寸公差为
1.6-
3.2mm分析本零件,除两个Φ8H7mm的孔和一个Φ20H7mm的孔以及两个Φ6H7mm的孔的Ra=
1.6μm,其余各表面Ra≥
1.6μ,因此这些面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上查得的余量和公差即可(由于有的表面只需粗加工,这时可取表中的较小值当要粗加工和半精加工时,可取大值)由公式,单边加工时R=F+RMA+CT/2;双侧加工或外圆面时R=R=F+2RMA+CT/2;内腔加工时R=F-2RMA-CT/2(R-毛坯尺寸,F-基本尺寸,RMA-机械加工余量,CT-公差等级)根据铸件的公差等级及要求加工余量分别查《程设计指南》表5-3和表5-4,
1.对于加工Φ20H7mm两端面时由于零件基本尺寸为80mm所以毛坯单边加工余量为Z=
4.5mm
2.φ6二孔外端面的加工余量,按照《程设计指南》表5-3和表5-4,取毛坯的单边加工余量Z=
3.5mm铸件尺寸精度等级为5,固偏差为±
0.
53.φ6二孔加工余量,两内孔精度要求为IT7级,参照《程设计指南》表5-3和表5-4,确定工序尺寸及余量为Z=
0.2mm
4.φ8孔的加工余量,孔的精度要求为IT7,《程设计指南》表5-3和表5-4,确定工序尺寸及余量为Z=
0.2mm
5.φ20孔的加工余量,孔的精度要求为IT7,《程设计指南》表5-3和表5-4,确定工序尺寸及余量为Z=2mm
6.槽的加工余量,参照《程设计指南》表5-3和表5-4,确定工序尺寸及余量为Z=2mm综上所述确定毛坯尺寸如下表零件尺寸单边加工余量铸件尺寸80mm
4.5mm89mm12mm
3.5mm19mmφmm
0.2mmφ
5.8mmφmm
0.2mmφ
7.8mmφmm2mmφ18mm8mm2mm6mm杠杆毛坯尺寸(铸件)
三、选择加工方法,制定工艺路线
(一)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,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行1)精基准的选择主要原则有
①基准重合原则;
②基准统一原则;
③自为基准原则;
④互为基准原则对本零件而言,是以Φ20H7mm的孔为设计基准的,所以选Φ20H7mm的孔为加工的精基准(符合基准重合原则)2)粗基准的选择选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准,以便为后续的工序提供精基准选择粗基准的出发点是一要考虑如何分配各加工表面的余量二要考虑怎样保证不加工面与加工面间的尺寸及相互位置要求这两个要求常常是不能兼顾的,但对于一般的轴类零件来说,以外圆作为粗基准是完全合理的零件中Φ32的外圆表面为不需要加工的表面,而且为了能够保证Φ32的外圆表面与Φ20H7mm的孔的位置关系,主要是同轴度,所以综合各种因素我们选择Φ32的外圆作为粗基准
(2)零件表面加工方法的选择本零件的加工面有外圆端面、内孔、槽等,材料为球墨铸铁,以公差等级和表面粗糙度要求,参考《设计指南》其加工方法可如下
(1)加工Φ20H7mm两端面查表发现其精度为IT11虽不高,但其表面粗糙度为
3.2um,所以需要粗铣、半精铣、精铣2加工φ6二孔外端面因为未注公差等级,根据GB1800—79规定公差为IT11,表面粗糙度为
6.3μm,所以可以先粗铣再半精铣就可3加工φ6二孔因为其精度等级较高为7级且表面粗糙度也为
1.6,所以总体要求高,可以粗铰、精铰4加工φ8孔因为其精度等级较高为7级且表面粗糙度也为
1.6,所以总体要求高,可以粗铣、精铰5加工φ20孔因为其精度等级较高为7级且表面粗糙度也为
1.6,所以总体要求高,可以粗铣、精铰6槽的加工其表面粗糙度为
6.3μm,未注公差等级根据GB1800—79规定公差为IT11~IT12,所以可以粗铣、半精铣
(3)制定工艺路线工序1粗铣、半精铣、精铣Φ20H7mm孔的两端面以Φ32mm外圆柱面和一个未加工面为粗基准,选用X61W型万能升降台铣床并加专用夹具工序2钻R3mm圆弧油槽,扩Φ20H7mm孔以Φ20H7mm孔的一个端面和Φ32mm外圆柱面为基准选用Z525型立式钻床和专用夹具工序3粗铰、精铰Φ20H7mm孔,锪Φ20H7mm孔倒角以Φ20H7mm孔的一个端面和Φ32mm外圆柱面为基准选用Z525型立式钻床和专用夹具工序4粗铣、半精铣Φ6H7mm孔的四个端面以Φ20H7mm孔的一个端面和Φ20H7mm孔为基准选用X61W型万能升降台铣床和专用夹具工序5钻、粗铰、精铰Φ6H7mm两孔以Φ20H7mm孔的一个端面和Φ20H7mm孔为基准选用Z5125型立式钻床和专用夹具工序6钻、粗铰、精铰Φ8H7mm两孔以Φ20H7mm孔的一个端面和Φ20H7mm孔为基准选用Z525型立式钻床和专用夹具工序7钻Φ4油孔、锪Φ8圆锥沉头孔以Φ8H7mm孔的一个端面和Φ20H7mm孔为基准Φ20H7mm孔辅助定位选用Z525型立式钻床和专用夹具工序8钻M4螺纹底孔、攻M4螺纹孔以Φ20H7mm孔的一个端面和Φ20H7mm孔为基准Φ6H7mm孔辅助定位选用Z525型立式钻床和专用夹具工序9粗铣、半精铣槽以Φ20H7mm孔的一个端面和Φ20H7mm孔为基准Φ6H7mm孔辅助定位选用X61W型万能升降台铣床和专用夹具工序10去毛刺工序11清洗工序12终检所以综合以上所述的机械加工工艺过程卡如下机械加工工艺过程卡片文件编号2机械加工工艺过程卡片产品型号CA1340零部件图号共1页产品名称杠杆零部件名称第1页材料牌号QT45-5毛坯种类铸件毛坯外形尺寸每坯件数1每台件数1备注工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工序时间准终单件1粗铣半精铣精铣粗铣、半精铣精铣Φ20H7mm的两端面,X61w铣床专用夹具2钻油槽、扩孔钻R3mm圆弧油槽,扩Φ20H7mm孔Z525钻床专用夹具3粗、精铰锪孔倒角粗铰、精铰Φ20H7mm孔,锪Φ20H7mm孔倒角Z525钻床专用夹具4粗铣半精铣粗铣、半精铣Φ6H7mm孔的四个端面X61w铣床专用夹具5钻、粗铰、精铰钻、粗铰、精铰Φ6H7mm两孔钻床专用夹具6钻、粗铰、精铰钻、粗铰、精铰Φ8H7mm两孔Z525钻床专用夹具7钻、锪钻Φ4油孔、锪Φ8圆锥沉头孔Z525钻床专用夹具8钻、攻螺纹孔钻M4螺纹底孔、攻M4螺纹孔Z525钻床专用夹具9粗铣、半精铣粗铣、半精铣槽X61w铣床专用夹具10去毛刺去除全部毛刺机床11清洗清洗工件表面机床12终检描图描校底图号装订号*编制日期审核日期会签日期**a
①标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期
四、工序设计
(一)选择机床工序1粗铣,半精铣,精铣Φ20H7mm孔的两端面选用机床X61W万能升降台铣床工序2钻R3mm圆弧油槽,扩φ20H7mm孔.选用Z525立式钻床工序3:粗铰、精铰Φ20H7mm孔锪Φ20H7mm孔两端倒角1×45°选用Z525立式钻床工序4粗铣,半精铣,精铣Φ6H7mm孔的四个端面选用机床X61W万能升降台铣床工序5钻、粗铰、精铰Φ6H7mm两孔选用Z525立式钻床工序6:钻、粗铰、精铰Φ8H7孔选用Z525立式钻床工序7钻Φ4mm油孔,锪Φ8mm圆锥沉头孔选用Z525立式钻床工序8钻M4mm螺纹底孔,攻M4mm螺纹孔选用Z525立式钻床工序9粗铣,半精铣槽选用机床X61W万能升降台铣床
(2)选择夹具本零件除粗铣、精铣、钻孔、铰孔、铣槽外需要专用夹具,其他的都可使用通用夹具即可,以上工艺过程卡中所列出的都为主要加工面所以都以专用夹具
(3)选择刀具根据不同的工序选择刀具(1工序1中由于零件材料为球墨铸铁QT45-5,在粗铣时要求的精度等不高,且是大批量生产,那么就要提高生产效率和经济性,故可以选用高速钢直齿三面刃圆盘铣刀查《机械加工工艺师手册》,取铣刀直径d=125mm,粗齿,z=20齿半精铣φ20H7mm孔的端面时也可以选用高速钢直齿三面刃圆盘铣刀,查《机械加工工艺师手册》,取铣刀直径d=125mm,细齿,z=20齿精铣φ20H7mm孔的端面选用高速钢直齿三面刃圆盘铣刀,细齿,d=125mmz=20齿2工序2中钻R3mm圆弧油槽时选高速钢长麻花钻d=6mm.扩Φ
19.8mm孔选用高速钢扩钻查《机械加工工艺师手册》,d=
19.8mm.3工序3中粗铰Φ
19.94mm两孔,由于粗铰对此处的要求精度所以选用硬质合金铰刀d=
19.94mm精铰Φ20H7mm的孔,选用硬质合金铰刀查《机械加工工艺师手册》,d=20H7mm锪Φ20H7mm孔两端倒角1×45,锪Φ20H7mm孔两端倒角1×45
(4)工序4中粗铣Φ6H7mm孔的四个端面查《机械加工工艺师手册》,选用硬质合金圆柱铣刀,取铣刀直径d=40mm,Z=6,粗齿半精铣Φ6H7mm孔的四个端面,查《设计指南》表1,选用硬质合金圆柱铣刀,取铣刀直径d=40mm,Z=8,细齿
(5)工序5中钻d=Φ
5.8mm两孔,选用高速钢麻花钻粗铰Φ
5.95mm的两孔,选用高速钢铰刀查《机械加工工艺师手册》,d=
5.95mm精铰Φ6H7mm的两孔,选用高速钢铰刀查《机械加工工艺师手册》,d=6H7mm
(6)工序6中钻d=Φ
7.8mm两孔,选用高速钢麻花钻查《机械加工工艺师手册》,d=
7.8mm粗铰Φ
7.96mm的两孔,选用高速钢铰刀查《机械加工工艺师手册》,d=
7.96mm精铰Φ8H7mm的两孔,选用高速钢铰刀查《机械加工工艺师手册》,d=8H7mm
(7)工序7中钻Φ4mm的油孔,选用高速钢麻花钻查《机械加工工艺师手册》,d=4mm锪Φ8mm圆锥沉头孔,选用锥面锪钻查《机械加工工艺师手册》,d=10mm
(8)工序8中钻M4mm的螺纹底孔Φ3mm,选用高速钢麻花钻查《机械加工工艺师手册》,d=3mm攻M4mm的螺纹底孔其所用的为标准刀具
(9)粗铣槽,选用高速钢直齿三面刃铣刀,查《机械加工工艺师手册》,直径d=100mm,宽度为7mm,Z=20,粗齿
(4)量具的选择本零件属成批生产,一般情况下尽量采用通用量具根据零件表面的精度要求,尺寸和行状特点,参考本书有关治疗选择如下1选择加工孔用量具发现三个需要加工的孔都是7级精度,且都是要经过粗铣、半精铣、精铣那么对于加工出的Φ27mm、φmm、φmm根据表5-108中读数值
0.01mm,测量范围0-30的千分表
(2)选择加工轴向所用量具因为只需量80mm尺寸,这里也可以选读数值为
0.01,测量范围为50-100的千分表(3选择加工槽所用量具槽经粗铣、精铣两次加工,但无等级要求,也可以选读数值为
0.02,测量范围为5-30的千分表所以选择各加工内圆面和各端面的量具如下表选用量具表工序加工面尺寸尺寸公差量具180无读数值为
0.
01、测量范围50~100的外径千分尺2Φ20H7无读数值为
0.
01、测量范围5~30的内径千分尺312无读数值为
0.
01、测量范围0~25的外经千分尺4Φ6H7无读数值为
0.
01、测量范围5~30的内径千分尺5Φ8H7无读数值为
0.
01、测量范围5~30的内经千分尺6Φ
4、Φ8无读数值为
0.
01、测量范围0~10百分表78无读数值为
0.
02、测量范围5~30内经千分尺
③选择加工轴向尺寸所用的量具由于该零件的轴向精度不高,均选用读数值为
0.
02、测量范围0~150游标卡尺(《设计指南》表5-108)
(5)确定工序尺寸
1.φ20孔外端面的加工余量加工余量的计算成本长度为加工余量计算表如下:工序加工尺寸及公差铸件毛坯φ20二端面尺寸粗铣二端面半精铣床两端面精铣床两端面加工前尺寸最大918381最小
8782.
480.81加工后尺寸最大91838180最小
8782.
780.
8179.8加工余量(单边)
4.5最大
4.
151.
090.6最小
20.
70.41加工公差(单边)-
0.312-
0.1912-
0.2121按照《金属机械加工工艺人员手册》表12-2,取毛坯的单边加工余量Z=
4.5mm铸件尺寸精度等级为5,固偏差为±1
(2)粗铣加工余量分两次走刀,单边加工余量为Z=3mm加工精度等级为IT12,所以加工偏差为(入体方向)(3半精铣余量:单边为Z=1mm,加工精度等级为IT11,所以本工序加工偏差为(入体方向)
(4)精铣余量单边为
0.5精铣偏差即零件偏差.
2.φ6二孔外端面的加工余量1按照《金属机械加工工艺人员手册》表12-2,取毛坯的单边加工余量Z=
3.5mm铸件尺寸精度等级为5,固偏差为±
0.5
(2)粗铣加工余量单边为=
3.5-
0.7=
2.8mm分两次走刀,固每次加工余量为Z=/2=
1.4mm加工精度等级为IT12,所以加工偏差为3半精铣加工余量:单边为Z=
0.7mm,加工精度等级为IT11,即本工序加工偏差为加工余量计算表(零件尺寸)工序加工余量(单边)工序尺寸半精铣
0.7mmmm粗铣(两次)
2.8mmmm毛坯
3.5mmmm
3.φ6二孔加工余量,两内孔精度要求为IT7级,参照《金属机械加工工艺人员手册》表13-14,确定工序尺寸及余量为钻孔φ
5.8mm粗铰φ
5.95mmZ=
0.15mm精铰φmmZ=
0.05mm
4.φ8孔的加工余量,孔的精度要求为IT7,《金属机械加工工艺人员手册》表13-14,确定工序尺寸及余量为钻孔φ
7.8mm粗铰φ
7.96mmZ=
0.16mm精铰φmmZ=
0.04mm
5.φ20孔的加工余量,孔的精度要求为IT7,《金属机械加工工艺人员手册》表13-14,确定工序尺寸及余量为毛坯孔φ18mm扩孔φ
19.8mmZ=
1.8mm粗铰φ
19.94mmZ=
0.14mm精铰φmmZ=
0.05mm
6.槽的加工余量,参照《金属机械加工工艺人员手册》表13-14,确定工序尺寸及余量为粗铣6mm半精铣8mmZ=2mm所以综上所述本零件加工余量、工序尺寸、及公差、表面粗糙度见下表加工表面的工序尺寸加工表面工序单边余量工序尺寸表面粗糙度粗半精精粗半精精粗半精精φ20孔外端面
310.
583816.
36.
33.2φ6二外端面
2.
80.5—12—
6.
33.2φ6二孔加工—
0.
150.05φ
5.95—φ
6.
33.
21.6φ8孔的加工—
0.
160.04φ
7.96φ
6.
33.
21.6φ20孔的加工
1.
80.
150.05φ
19.8φ
19.95φ
6.
36.
33.2槽的加工—2—68———
(五)确定切削用量及基本时切削用量包括背吃刀量、进给量f和切削速度v确定顺序是先确定、f,再确定v
1.工序1的切削量及基本时间的确定
(1)切削用量本工序为粗铣,半精铣、精铣Φ20H7mm孔的两端面选用机床X61W万能升降台铣床零件材料为球墨铸铁QT45-5,故可用高速钢直齿三面刃圆盘铣刀,取铣刀直径d=125mm,粗齿,z=20齿选择主偏角主Kr=60°,副偏角=2°
(2)确定粗铣阶段背吃刀量由于单边加工余量为3mm,小于5mm,所以背吃刀量=3mm
(3)确定粗铣阶段进给量f根据《机械加工工艺人员手册》表11-69可知,=
0.06~
0.12mm/z取=
0.1mm/齿(4粗铣阶段切削速度的确定查《机械加工工艺人员手册》(以下称《工艺人员手册》)表11-69可知,=
0.06~
0.12mm/z取=
0.1mm/齿查《工艺人员手册》表14-77取v=38m/min则=1000v/dπ=96(r/min)根据机床使用说明书,查表
3.29,取主轴实际转速=100r/min则实际切削速度v=πd/1000=
39.27(r/min)当=100r/min时,刀具每分钟进给量应为=Z=
0.1×20×100=200mm/min查机床说明书,取实际进给速度=205mm/min则实际进给量=/Z=
0.1025mm/Z切削工时查《工艺人员手册》表15-14,切入长度L1=
1.7mm超出长度L2=3mm于是行程长度为L0+L1+L2,则机动工时为Tm=(L0+L1+L2)/=(32+
1.7+3)/205=
0.18min
(5)确定半精铣阶段背吃刀量,由于单边加工余量为1mm,所以背吃刀量=1mm
(6)确定半精铣阶段进给量f根据《机械加工工艺人员手册》表11-69可知,=
0.06~
0.12mm/z取=
0.08mm/齿
(7)半精铣阶段切削速度的确定查《工艺人员手册》表14-69,f=
0.06∽
0.12mm/齿取f=
0.08mm/z查《工艺人员手册》表14-77,取v=45m/min则=1000v/πd=
114.6r/min根据机床使用说明书查表
3.29取主轴转速=125r/min则实际切削速度v=πd/1000=49m/min当=125r/min时工作合每分钟进给量为=fz=1=
0.08×20×125=200mm/min查机床使用说明书取刀具实际进给速度为=205mm/min则实际进给量为f=/z=205/20×125=
0.082mm/z切削工时:由粗铣加工可知刀具行程为L0+L1+L2,则机动工时=(L0+L1+L2)/=(32+
1.7+3)/205=
0.18min
(8)确定精铣阶段背吃刀量,由于加工余量为
0.5mm,只需一次精铣,所以=
0.5(9确定精铣阶段进给量f根据《机械加工工艺人员手册》表11-69可知,=
0.06~
0.12mm/z取=
0.06mm/齿
(10)精铣阶段切削速度的确定查《工艺人员手册》表14-77,取切削速度v=54m/min则=1000v/πd=137r/min按机床使用说明书,取主轴转速=125r/min则实际切削速度v=πd/1000=49m/min当=125r/min时,刀具每分钟进给量为=fz=
0.06×20×125=150mm/min查机床说明书,取实际进给速度为=166mm/min则进给量为f=/z=166/20×125=
0.066mm/z切削工时由工步1可知,刀具行程为L0+L1+L2,则机动工时=(L0+L1+L2)/=
0.22min
2.工序2的切削量及基本时间的确定
(1)切削用量钻R3mm圆弧油槽选高速钢长麻花钻d=6mm.
(2)确定背吃刀量单边切削深度a=d/2=6/2=3mm(3钻削速度的确定查《机械加工工艺人员手册》,f=
0.18∽
0.22mm/r按机床试用说明书取f=
0.22mm/r.
(4)切削速度的确定查表,取v=
0.2m/s=12m/min则n=1000v/πd=1000×12/π×6=
636.61r/min按机床使用说明书取n=680r/min所以实际切削速度为v=πdn/1000=π×6×680/1000=
12.82m/min切削工时查《机械加工工艺人员手册》得L1=
2.4mmL2=
1.0mm则钻R3mm圆弧油孔的机动工时为T=L+L1+L2/fn=80+
2.4+
1.0/
0.22×680=
0.557min5扩Φ
19.8mm孔选用高速钢扩钻d=
19.8mm.6确定背吃刀量单边切削深度a=
0.9mm.7)根据有关资料介绍利用扩钻进行扩孔时其进给量和切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量和切削速度之关系为:F=
1.2∽
1.8f钻U=1/2∽1/3U钻式中f钻、U钻----加工实心孔的切削用量.现已知f钻=
0.5mm/rU钻=
0.35m/s=21m/min并令f=
1.5f钻=
1.5×
0.5=
0.75mm/rv=
0.4v钻=
0.4×21=
8.4mm/minn=1000v/πd=1000×
8.4/π×
19.8=
135.04r/min按机床使用说明书取n=140r/min所以实际切削速度为v=πdn/1000=π×
19.8×140/1000=
8.71m/min切削工时查《工艺手册》表15-8可得L1=
11.5mmL2=3mm则扩钻Φ
19.8mm孔的机动工时为T=L+L1+L2/fn=80+
11.5+3/
0.81×140=
0.83min
3.工序3的切削量及基本时间的确定
(1)粗铰切削用量粗铰Φ
19.94mm两孔,选用硬质合金铰刀d=
19.94mm
(2)确定粗铰背吃刀量单边切削深度a=Z/2=
0.14/2=
0.07mm(3粗铰削速度的确定查《工艺人员手册》表14-60,取v=45m/min则n=1000u/πd=1000×45/π×
19.94=718r/min按机床使用说明书取n=680r/min所以实际切削速度为v=πdn/1000=π×
19.94×680/1000=
42.60m/min切削工时查《工艺手册》得L1=
1.10mmL2=22mm则粗铰Φ
19.94mm孔的机动工时为T=L+L1+L2/fn=80+
1.10+22/1×680=
0.152min
(4)精铰切削用量精铰Φ20H7mm的孔,选用硬质合金铰刀d=20H7mm
(5)确定精铰背吃刀量单边切削深度a=z/2=
0.06/2=
0.03mm
(6)精铰削速度的确定查《工艺人员手册》表14-60,取v=60m/min则n=1000v/πd=1000×60/π×20=
954.9r/min按机床使用说明书取n=960r/min所以实际切削速度为v=πdn/1000=π×20×960/1000=
60.3m/min切削工时查《工艺人员手册》得L1=
1.05mmL2=22mm则精铰Φ20H7mm孔的机动工时为T=L+L1+L2/fn=80+
1.05+22/
1.0×960=
0.107min
(7)锪Φ20H7mm孔两端倒角1×45°选用Z5125立式钻床,90°锪Φ20H7mm孔两端倒角1×45查表,f=
0.10∽
0.15mm/r按机床试用说明书取f=
0.13mm/r.为了缩短辅助时间,取锪沉头孔的主轴转速与铰孔相同,即n=960r/min4工序4粗铣,半精铣,精铣Φ6H7mm孔的四个端面选用机床X61W万能升降台铣床
(1)粗铣切削用量粗铣Φ6H7mm孔的四个端面,选用硬质合金圆柱铣刀,取铣刀直径d=40mm,Z=6,粗齿
(2)确定粗铣背吃刀量由于粗铣加工单边余量为
2.8mm,小于5mm,故背吃刀量=
2.8mm
(3)粗铣削速度的确定查《工艺手册》表11-69可知,=
0.08~
0.12mm/z取=
0.08mm/齿查表v=
0.75∽
1.5m/s,取v=
0.75m/s=45m/min则=1000v/dπ=1000×45/40×π=
358.1(r/min)根据机床使用说明书,查表
3.29,取主轴实际转速=380r/min则实际切削速度v=πd/1000=
47.75(r/min)当=380r/min时,刀具每分钟进给量应为=Z=
0.08π6×380=
182.4mm/min查机床使用说明书,取实际进给速度=205mm/min则实际进给量=/Z=205/(6×380)=
0.09mm/Z切削工时查《工艺人员手册》表15-14,切入长度L1=
10.5mm超出长度L2=2mm于是行程长度为L0+L1+L2,则粗铣四个端面的机动工时为Tm=4(L0+L1+L2)/=4×(20+
10.5+2)/205=
0.64min
(4)半精铣切削用量查表选用硬质合金圆柱铣刀,取铣刀直径d=40mm,Z=8,细齿
(5)确定半精铣背吃刀量由于半精铣加工单边余量为
0.7mm,故铣削宽度=
0.7mm
(6)半精铣削速度的确定查《工艺人员手册》表11-69可知,f=
1.0~
1.6mm/r取f=
1.0mm/r查《工艺人员手册》v=
0.75∽
1.5m/s,取u=1m/s=60m/min则=1000v/dπ=1000×60/40×π=
477.46(r/min)根据机床使用说明书,查表
3.29,取主轴实际转速=490r/min则实际切削速度v=πd/1000=
61.58(r/min)当=490r/min时,刀具每分钟进给量应为=f=
1.0×380=490mm/min查机床使用说明书,取实际进给速度=510mm/min则实际进给量f=/=510/490=
1.04mm/r切削工时查《工艺手册》表15-14,切入长度L1=
10.5mm超出长度L2=2mm于是行程长度为L0+L1+L2,则粗铣四个端面的机动工时为Tm=4(L0+L1+L2)/=4×(20+
10.5+2)/510=
0.26min
5.钻、粗铰、精铰Φ6H7mm两孔选用Z525立式钻床(1钻孔的切削用量钻d=Φ
5.8mm两孔,选用高速钢麻花钻d=
5.8mm
(2)确定半精铣背吃刀量单边切削深度a=d/2=
5.8/2=
2.9mm
(3)速度的确定查《工艺人员手册》,f=
0.18∽
0.22mm/r按机床试用说明书取f=
0.22mm/r.查《工艺人员手册》,取v=
0.2m/s=12m/min则n=1000v/πd=1000×12/π×
5.8=
658.6r/min按机床使用说明书取n=680r/min所以实际切削速度为v=πdn/1000=π×
5.8×680/1000=
12.39m/min切削工时查《工艺人员手册》得L1=
2.4mmL2=
1.0mm则钻Φ
5.8mm两孔的机动工时为T=2×L+L1+L2/fn=2×12+
2.4+
1.0/
0.22×680=
0.21min(4粗铰的切削用量粗铰Φ
5.95mm的两孔,选用高速钢铰刀d=
5.95mm
(5)确定粗铰的背吃刀量单边切削深度a=z/2=
0.15/2=
0.075mm
(6)切削速度的确定查表,按机床使用说明书取f=
0.81mm/r.查表,取v=
0.173m/s=
10.38m/min则n=1000v/πd=1000×
10.38/π×
5.95=
555.3r/min按机床使用说明书取n=545r/min所以实际切削速度为v=πdn/1000=π×
5.95×545/1000=
10.19m/min切削工时查《工艺人员手册》得L1=
1.075mmL2=11mm则粗铰Φ6H7mm两孔的机动工时为T=2L+L1+L2/fn=2×12+
1.075+11/
0.81×545=
0.11min
(7)精铰的切削用量精铰Φ6H7mm的两孔,选用高速钢铰刀d=6H7mm
(8)确定精铰背吃刀量单边切削深度a=z/2=
0.05/2=
0.025mm
(9)切削速度的确定
(10)查《工艺人员手册》,按机床使用说明书取f=
0.81mm/r.查《工艺人员手册》,取v=
0.22m/s=
13.2m/min则n=1000v/πd=1000×
13.2/π×6=700r/min按机床使用说明书取n=680r/min所以实际切削速度为v=πdn/1000=π×6×680/1000=
12.8m/min切削工时查《工艺手册》得L1=
1.025mmL2=11mm则精铰Φ6H7mm两孔的机动工时为T=2L+L1+L2/fn=2×12+
1.025+11/
0.81×680=
0.087min
6.工序6:钻、粗铰、精铰Φ6H7mm及Φ8H7孔选用Z525立式钻床
(1)钻的切削用量钻d=Φ
7.8mm两孔,选用高速钢麻花钻d=
7.8mm
(2)确定切削背吃刀量单边切削深度a=d/2=
7.8/2=
3.9mm
(3)切削速度的确定
(4)查表,f=
0.22∽
0.26mm/r按机床试用说明书取f=
0.22mm/r.查表,取v=
0.2m/s=12m/min则n=1000v/πd=1000×12/π×
7.8=
489.7r/min按机床使用说明书取n=545r/min所以实际切削速度为v=πdn/1000=π×
7.8×545/1000=
13.36m/min切削工时查《工艺人员手册》得L1=
3.4mmL2=
1.0mm则钻Φ
7.8mm两孔的机动工时为T=2×L+L1+L2/fn=2×11+
3.4+
1.0/
0.22×545=
0.27min(4粗铰的切削用量粗铰Φ
7.96mm的两孔,选用高速钢铰刀d=
7.96mm(5确定切削背吃刀量单边切削深度a=z/2=
0.16/2=
0.08mm切削速度的确定
(6)切削速度的确定查《工艺人员手册》,按机床试用说明书取f=
0.81mm/r.查《工艺人员手册》,取v=
0.22m/s=
13.2m/min则n=1000v/πd=1000×
13.2/π×
7.96=
527.85r/min按机床使用说明书取n=545r/min所以实际切削速度为v=πdn/1000=π×
7.96×545/1000=
13.63m/min切削工时查《工艺人员手册》得L1=
1.08mmL2=11mm则粗铰Φ8H7mm两孔的机动工时为T=2L+L1+L2/fn=2×11+
1.08+11/
0.81×545=
0.105min(7精铰的切削用量精铰Φ8H7mm的两孔,选用高速钢铰刀d=8H7mm(8确定切削背吃刀量单边切削深度a=z/2=
0.04/2=
0.02mm切削速度的确定(9切削速度的确定查表,查表,按机床试用说明书取f=
0.81mm/r.查表,取v=
0.278m/s=
16.68m/min则n=1000v/πd=1000×
16.68/π×8=
663.68r/min按机床使用说明书取n=680r/min所以实际切削速度为v=πdn/1000=π×8×680/1000=
17.1m/min切削工时查《工艺手册》得L1=
1.02mmL2=11mm则精铰Φ8H7mm两孔的机动工时为T=2L+L1+L2/fn=2×11+
1.02+11/
0.81×680=
0.084min
7.工序7钻Φ4mm油孔,锪Φ8mm圆锥沉头孔选用Z525立式钻床与专用夹具
(1)钻的切削用量钻Φ4mm的油孔,选用高速钢麻花钻d=4mm(2确定切削背吃刀量单边切削深度a=d/2=4/2=2mm3)切削速度的确定查表,f=
0.08∽
0.13mm/r按机床试用说明书取f=
0.13mm/r.查表,取v=
0.2m/s=12m/min则n=1000v/πd=1000×12/π×4=
954.9r/min按机床使用说明书取n=960r/min所以实际切削速度为v=πdn/1000=π×4×960/1000=
12.06m/min切削工时查《工艺手册》得L1=2mmL2=
1.0mm则钻Φ4mm孔的机动工时为T=L+L1+L2/fn=7+2+
1.0/
0.13×960=
0.08min5锪Φ8mm圆锥沉头孔切削用量锪Φ8mm圆锥沉头孔,选用锥面锪钻d=10mm
(6)确定切削速度查《工艺人员手册》表14-48,f=
0.10∽
0.15mm/r按机床试用说明书取f=
0.13mm/r.为了缩短辅助时间,取锪沉头孔的主轴转速与钻孔相同,即n=960r/min
8.工序8钻M4mm螺纹底孔,攻M4mm螺纹孔选用Z525立式钻床与专用夹具
(1)钻的切削用量钻M4mm的螺纹底孔Φ3mm,选用高速钢麻花钻d=3mm
(2)确定切削背吃刀量单边切削深度a=d/2=3/2=
1.5mm
(3)切削速度的确定查表,f=
0.08∽
0.13mm/r按机床试用说明书取f=
0.1mm/r.查表,取v=
0.15m/s=9m/min则n=1000v/πd=1000×9/π×3=955r/min按机床使用说明书取n=960r/min所以实际切削速度为v=πdn/1000=π×3×960/1000=
9.05m/min切削工时查《工艺人员手册》得L1=2mmL2=
1.0mm则钻Φ4mm孔的机动工时为T=L+L1+L2/fn=7+2+
1.0/
0.1×960=
0.09min
(4)攻M4mm的螺纹底孔查《工艺人员手册》表11-49,选用M4丝锥,螺距P=
0.7mm,则进给量f=
0.7mm/r查《工艺人员手册》表11-94,取v=
6.8m/min则n=1000v/πd=1000×
6.8/π×4=541r/min按机床使用说明书取n=490r/min所以实际切削速度为v=πdn/1000=π×4×490/1000=
6.16m/min切削工时查《工艺人员手册》得L1=2mmL2=
1.4mm则攻M4mm螺纹孔的机动工时为T=L+L1+L2/fn=6+2+
1.4/
0.7×490=
0.055min
9.工序9粗铣,半精铣槽选用机床X61W万能升降台铣床
(1)粗铣槽的切削用量选用高速钢直齿三面刃铣刀,直径d=100mm,宽度为7mm,Z=20,粗齿
(2)粗铣槽的背吃刀量因为粗铣所选单边余量为
0.15mm所以a=
0.15mm
(3)粗铣槽的切削速度的确定查《工艺人员手册》表11-69可知,=
0.06~
0.12mm/z取=
0.08mm/齿查《工艺人员手册》表14-77取v=38m/min则=1000v/dπ=1000×38/(100×π)=
120.9(r/min)根据机床使用说明书,查表
3.29,取主轴实际转速=125r/min则实际切削速度v=πd/1000=(π×100×125)/1000=
39.27(r/min)当=125r/min时,每分钟进给量应为=Z=
0.08×20×125=200mm/min查机床说明书,取实际进给速度=205mm/min则实际进给量=/Z=205/(20×125)=
0.082mm/Z切削工时查《工艺人员手册》表15-14,切入长度L1=
37.4mm超出长度L2=
3.0mm于是行程长度为L0+L1+L2,则机动工时为Tm=(L0+L1+L2)/=(
22.88+
37.4+
3.0)/205=
0.31min
(4)半精铣的切削用量半精铣槽,选用高速钢直齿三面刃铣刀,直径d=100mm,宽度为8mm,Z=20,细齿
(5)半精铣槽的背吃刀量精铣的单边切削宽度a=
0.5mm.
(6)粗铣槽的切削速度的确定查《工艺人员手册》表14-69,f=
0.06∽
0.12mm/齿取f=
0.06mm/z,查《工艺人员手册》表14-77,取v=45m/min则=1000v/πd=1000×45/(π×100)=143r/min根据机床使用说明书查表
3.29取主轴转速=125r/min则实际切削速度v=πd/1000=39m/min当=125r/min时工作合每分钟进给量为=fz=1=
0.06×125×20=150mm/min查机床使用说明书取刀具实际进给速度为=166mm/min则实际进给量为f=/z=166/20×125=
0.0664mm/z切削工时:由粗铣加工可知刀具行程为L0+L1+L2,则机动工时Tm=L0+L1+L2/=(
22.8+
37.4+
3.0)/166=
0.39min综合以上9道工序列出如下表格切削余用量及基本时间工步a/mmf/mm.rv/mmn/r.minTm/min粗铣Φ20H7mm孔的两端面
30.
10252051000.18半精铣φ20H7mm孔的端面
10.
0822051250.18精铣φ20H7mm孔的端面
0.
50.
0661661250.22钻R3mm圆弧油槽
30.
2212.
826800.557扩Φ
19.8mm孔
0.
90.
758.
711400.83粗铰Φ
19.94mm两孔
0.
07142.
66800.152精铰Φ20H7mm的孔
0.
03160.
39600.107锪Φ20H7mm孔两端倒角
10.
1360.
39600.1粗铣Φ6H7mm孔的四个端面
2.
80.
092053800.64半精铣Φ6H7mm孔的四个端面
0.
71.
045104900.26钻d=Φ
5.8mm两孔
2.
90.
2212.
396800.21粗铰Φ
5.95mm的两孔
0.
0750.
8110.
195450.11精铰Φ6H7mm的两孔
0.
0250.
8112.
86800.087钻d=Φ
7.8mm两孔
3.
90.
2213.
365450.27粗铰Φ
7.96mm的两孔
0.
080.
8113.
635240.105精铰Φ8H7mm的两孔
0.
020.
8117.
16800.084钻Φ4mm的油孔
20.
1312.
069600.08锪Φ8mm圆锥沉头孔
20.
1312.
069600.056钻M4mm的螺纹底孔Φ3mm
1.
50.
19.
059600.09钻M4mm的螺纹底孔Φ3mm
0.
76.
164900.055粗铣槽
1.
50.
0822051250.31半精铣槽
0.
50.
0641661250.39
(六)夹具设计为了提高劳动生产率,保证质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具经过与指导教师的协商,决定设计钻Φ4mm的油孔锪Φ8mm圆锥沉头孔专用夹具本夹具选用Z525立式钻床,刀具高速钢麻花钻和锥面锪钻所设计的大的夹具装配图及夹具体零件图见附图,现有关说明如下
(1)定位方案工件以Φ20H7mm孔、Φ8H7mm孔和孔Φ8H7mm一个端面为定位基准,采用平面与定位销组合的定位方案,在Φ20H7mm孔上用圆销定位、Φ8H7mm孔上用菱形销定位其中圆柱销限制2个自由度,菱形销限制1个自由度,一个面限制了3个自由度,这样就共限制了6个自由度
(2)夹紧机构根据生产率要求,运用手动加紧可以满足采用螺纹销加紧机构,通过拧紧螺母M12使工件与左边夹具体夹紧,有效地提高了工作效率,螺母垫圈与夹具体夹紧是防止在钻削力的作用下产生的倾覆与振动,手动夹紧是可靠的,可免去夹紧力的计算
(3)导向元件采用固定钻套对高速麻花钻刀具进行引导,通过钻套可保证所加工的孔的位置,这样便不受工件转位的影响
(4)夹具与机床连接元件采用四个标准螺栓GB/T5782-2000,固定在底面的四个孔中,用于确定钻床刀具相对于工件大的位置及机床进给的方向,并能保证与机床工作台T形槽相匹配的要求
(5)夹具体工件的定位元件和夹紧元件由圆柱销连
(6)使用说明安装工件时,松开右边螺母M12一些,直接将工件套入上面的圆柱销和菱形销,然后一定要夹紧左右两边的螺母,在拆工件时可以松开螺母M12抽出开口垫片,松开钻套架上两螺母M4,抽出开口垫片,拿下钻套架,这样工件可快速从右边拿出
(7)机构特点该夹具机构简单,操作方便但须要注意螺母是否拧紧,其钻套架的安装于拆卸是否合理
(七)设计小结本次课程设计使我感受到了要做一名优秀的工艺设计师不是一件容易的事,这需要我们把学到的各门知识有机的联系起来经历了此次课程设计,我明白了首先要从全局着手,否则会弄得顾此失彼,辛辛苦苦做得方案到最后一步时才发现不合理于是又得从头开始这次设计课也锻炼了我的查表的能力,解决机械加工工艺问题的能力,独自解决零件加工过程中定位、夹紧以及工艺安排问题确定的能力,也提高了我机构设计的能力,进一步熟悉了制图相关的知识,因为整个设计过程几乎是一个从无到有的的过程,总之不查表、不计算、不验算就无设计可言,因此每天就得翻阅各种设计手册,这为我将来的工作打下了基础天气变得炎热起来为了能赶的上进度所以每天要坚持工作,这在无形中锻炼了我的吃苦精神总之这次课程设计使我受益匪浅除了收获到一些方法技巧外,我也认识到了自己的很多不足,知识上有所欠缺,不能快速地调用以前学过的知识方法技巧,分析问题的能力和查阅资料的能力都有待加强,另外在设计过程中体现出来的粗心和耐心不足都将是我以后做事情的障碍,必须克服!最后衷心感谢薛国祥老师和帮助过我的同学,是他们帮我扫除了设计过程中的很多障碍,为的两周的课程设计提供了很大的帮助,感谢他们
(8)参考文献
1.崇凯、李楠、郭娟主编《课程设计指南》》.北京化工工业出版社,
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12.赵如福主编.《金属机械加工工艺人员手册》.上海上海科技出版社,
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114.杨叔子主编.《机械加工工艺师手册》.北京机械工业出版社.
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116.哈尔滨工业大学李益民主编《机械制造工艺设计简明手册》北京机械工业出版社.
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