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文本内容:
机械制造基础课程设计设计题目制订轴承端盖工艺及直径为10mm孔夹具设计班级学生指导教师目录设计任务书
1、零件的分析………………………………………
2、工艺规程设计……………………………………
(一)、确定毛坯的制造形式……………………
(二)、基面的选择………………………………
(三)、制订工艺路线……………………………
(四)、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺才的确定……………………………………………
(五)、确定切削用量及基本工时………………
3、夹具设计…………………………………………
4、参考文献…………………………………………
1、零件的分析
(一)零件的工艺分析轴承端盖具有密封,定位的作用,因此结合面要有比较高的表面质量,孔系加工也要求有比较高位置精度和形状精度,这个零件从零件图上可以看出,所有加工表面是以Ø16mm为中心的,包括Ø32H7mm及倒角,尺寸为Ø11mm,Ø7mm的沉头孔及螺纹孔,M5螺纹底孔,Ø11mm,Ø10mm进油孔,以及Ø56mm圆柱面,Ø16mm孔与Ø56mm柱面同心度为
0.025;由以上分析可知,对于这些加工表面而言,我们首先加工出Ø56mm外圆柱面,并以此为粗基准加工出关键部分孔Ø16mm,并以此为基准加工其它表面,并且保证其它表面与孔之间的位置精度要求
2、工艺规程设计
(一)确定毛坯的制造形式零件材料为HT200,考虑到该零件在车床中的受力并保证零件的工作可靠性,零件为中批生产,而且零件的尺寸不大,因此,毛坯可采用金属模砂型铸造
(二)基面的选择1基准选择原则
①粗基准的选择选择粗基准时,主要要求保证各加工面有足够的余量,使加工面与不加工面间的位置符合图样要求,并特别注意要尽快获得精基面具体选择时应考虑下列原则1选择重要表面为粗基准2选择加工余量最小的表面为粗基准3选择较为平整光洁、加工面积较大的表面为粗基准以便工件定位可靠、夹紧方便4粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次因为粗基准本身都是未经机械加工的毛坯面,其表面粗糙且精度低,若重复使用将产生较大的误差
①精基准的选择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5便于装夹原则2基准选择粗基准的选择以未加工外圆表面作为粗基准对于精基准而言,根据基准重合原则,选Ø16mm用设计基准作为精基准
(三)制订工艺路线制订工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状,尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证在生产纲领为中批生产的条件下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具来提高生产效率除此以外,还应当考虑经济效率,以便使生产成本尽量下降
1.工艺路线方案一工序Ⅰ铸造成型工序Ⅱ时效处理工序Ⅲ车Ø90mm,Ø52mm外圆工序Ⅳ钻孔Ø32mm,Ø16mm,扩孔Ø32mm,Ø16mm,铰孔Ø32mm,Ø16mm工序Ⅴ粗车,半精车,精车Ø56mm外圆及端面工序Ⅵ钻Ø11mm沉头孔,Ø7mm螺纹孔,M5螺纹底孔工序Ⅶ钻油孔Ø10mm工序Ⅷ钻孔Ø11mm工序Ⅸ攻丝M5工序Ⅹ攻丝M12工序ⅩⅠ清洗检查
2.工艺路线方案二工序Ⅰ铸造成型工序Ⅱ时效处理工序Ⅲ车Ø90mm,车Ø52mm及端面工序Ⅳ粗车Ø56mm外圆及端面工序Ⅴ钻孔Ø32mm至Ø31mm,Ø16mm孔至Ø15mm工序Ⅵ半精车,精车Ø56mm外圆及端面工序Ⅶ扩铰Ø16mm孔工序Ⅷ半精镗精镗Ø32mm至Ø32H8mm工序Ⅸ钻Ø11mm沉头孔,Ø7mm螺纹孔工序Ⅹ加工M5螺纹底孔攻丝M5工序Ⅺ钻进油孔Ø11mm工序Ⅻ钻进油孔Ø10mm,攻丝M12工序XIII清洗检验工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于方案一先加工圆柱面,再以圆柱面为基准加工中心孔方案二是先加工孔,再以孔为精基准加工圆柱面两种方案比较,零件设计基准是中心孔,根据基准重合原则,选用方案二更合理
(四)机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定端盖零件材料为HT200,毛坯重量约为
1.00Kg,生产类型为中批生产,采用金属砂型铸造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如下
1.车外圆及端面考虑右端面的粗糙度Ra为
3.2,参照《机械制造工艺设计手册》——以下简称“手册”,表1—43,确定工序尺寸为Z=
1.0mm,其中粗加工的加工余量Z=
0.5mm,精加工的加工余量Z=
0.25mm
2.钻孔Ø32,半精镗Ø32,精镗Ø32钻Ø32㎜2Z=30半精镗Ø32㎜2Z=
1.5精镗Ø32㎜2Z=
0.53.钻孔Ø16㎜,扩孔Ø16㎜,铰孔Ø16㎜根据“手册”表1—49,扩孔Ø16㎜2Z=
1.6㎜铰孔Ø16㎜Z=
0.4㎜毛坯制造尺寸及技术要求见毛坯图图1毛坯图
(五)确定切削用量及基本工时1)工序Ⅲ车Ø90mm,车Ø52mm及端面机床C6140车床刀具YT15硬质合金车刀确定切削用量及加工工时确定加工余量为2mm,查《切削用量简明手册》,加工切削深度由表4,根据[3]表1当用YT15硬质合金车刀加工铸铁时;切削修正系数故由机床车端面min2)粗车Ø56mm外圆及端面机床C6140车床刀具YT15硬质合金车刀确定切削用量及加工工时确定加工余量为1mm,查《切削用量简明手册》,加工切削深度由表4,根据[3]表1当用YT15硬质合金车刀加工铸铁时;切削修正系数故由机床车端面min3)工序Ⅴ钻孔Ø32mm至Ø31mm,Ø16mm孔至Ø15mm机床Z535刀具高速钢麻花钻确定切削用量及工削工时f=
0.75mm/r·K=
0.75×
0.95=
0.71㎜/s表3—38ν=
0.35m/s(21m/min)(表3—42)n===
3.48r/s334r/min按机床选取n=338r/min=
5.63r/s故实际切削速度ν==
0.35m/s切削工时l=80mm,l=10mm,l=2mmt===6s=
0.1min钻Ø16mm孔至Ø15mm机床Z535刀具高速钢麻花钻确定切削用量及工削工时f=
0.75mm/r·K=
0.75×
0.95=
0.71㎜/s表3—38ν=
0.35m/s(21m/min)(表3—42)n===
5.2r/s334r/min按机床选取n=338r/min=
5.63r/s故实际切削速度ν==
0.35m/s切削工时l=80mm,l=10mm,l=2mmt===
0.133min4)工序Ⅴ半精车,精车Ø56mm外圆及端面机床C6140车床刀具YT15硬质合金车刀确定切削用量及加工工时确定加工余量为
0.25mm,查《切削用量简明手册》,加工切削深度由表4,根据[3]表1当用YT15硬质合金车刀加工铸铁时;切削修正系数故由机床半精车端面min精车精车端面min4)工序Ⅵ粗镗Ø32mm至Ø31mm机床卧式镗床刀具硬质合金镗刀,镗刀材料切削深度进给量根据参考文献
[3]表
2.4-66,刀杆伸出长度取,切削深度为=因此确定进给量切削速度参照参考文献
[3]表
2.4-9,取机床主轴转速,取实际切削速度,工作台每分钟进给量被切削层长度刀具切入长度刀具切出长度取行程次数机动时间6)工序Ⅶ扩铰Ø16mm孔扩孔Ø16㎜机床Z535立式钻床刀个高速钢扩孔钻切削用量及工时f=
1.07表3—54ν=
0.175m/s(
10.5m/min)n===
3.48r/s按机床选取n=136r/min=
2.27r/s故实际切削速度ν==
0.16m/s切削工时l=20mm,l=3mm,l=
1.5mmt==s(
0.168min)铰孔Ø16㎜机床Z535立式钻床刀具铰刀f=
1.07表3—54ν=
0.175m/s(
10.5m/min)n===
3.48r/s按机床选取n=136r/min=
2.27r/s故实际切削速度ν==
0.16m/s切削工时l=20mm,l=3mm,l=
1.5mmt==s(
0.168min)7)工序Ⅷ半精镗精镗Ø32mm至Ø32H8mm机床卧式镗床刀具硬质合金镗刀,镗刀材料切削深度进给量根据参考文献
[3]表
2.4-66,刀杆伸出长度取,切削深度为=因此确定进给量切削速度参照参考文献
[3]表
2.4-9,取机床主轴转速,取实际切削速度,工作台每分钟进给量被切削层长度刀具切入长度刀具切出长度取行程次数机动时间精镗Φ32实际切削速度,工作台每分钟进给量被切削层长度刀具切入长度刀具切出长度取行程次数机动时间8)工序Ⅸ钻Ø11mm沉头孔,Ø7mm螺纹孔,M5螺纹底孔攻丝M5机床Z535立式钻床钻沉孔刀具高速钢麻花钻f=
0.75mm/r·K=
0.75×
0.95=
0.71㎜/s表3—38ν=
0.35m/s(21m/min)(表3—42)n===
10.13r/s334r/min按机床选取n=338r/min=
5.63r/s故实际切削速度ν==
0.35m/s切削工时l=5mm,l=10mm,l=2mmt===
0.029minT总=tm*6=
0.175min钻Ø7mm螺纹孔刀具高速钢麻花钻确定切削用量及工时f=
0.75mm/r·K=
0.75×
0.95=
0.71㎜/s表3—38ν=
0.35m/s(21m/min)(表3—42)n===
15.92r/s按机床选取n=338r/min=
5.63r/s故实际切削速度ν==
0.35m/s切削工时l=17mm,l=10mm,l=2mmt===
0.121minT总=tm*6=
0.725min工序X钻M5底孔φ4攻丝M5机床Z535钻床刀具高速钢麻花钻由《机械加工工艺实用手册》表15-41f=
0.30mm/r由《机械加工工艺实用手册》表
10.4-9v=
0.161m/s=
9.86r/s=
12.8r/min按机床选取对于孔1记算工时攻丝M5a/加工条件机床Z535立时钻床..刀具机用丝锥其中d=5mm.b/计算切削用量=
1.3mm由《机械加工工艺手册》表15-53,表15-37可知.f=1mm/rv=
0.12m/s.确定主轴转速n==286r/min.按机床选取实际机床选取v=切入,切出l
1.+l2=4mml=12mm切削工时...8)9序IⅩ钻进油孔Ø11mm机床Z535立式钻床刀具高速钢麻花钻确定切削用量及工时定额f=
0.75mm/r·K=
0.75×
0.95=
0.71㎜/s表3—38ν=
0.35m/s(21m/min)(表3—42)n===
10.13r/s334r/min按机床选取n=338r/min=
5.63r/s故实际切削速度ν==
0.35m/s切削工时l=
16.5mm,l=10mm,l=2mmt===
0.12min工序IⅨ钻油孔Ø10mm,攻丝M12机床Z535立式钻床刀具高速钢麻花钻丝锥f=
0.75mm/r·K=
0.75×
0.95=
0.71㎜/s表3—38ν=
0.35m/s(21m/min)(表3—42)n===
11.21r/s334r/min按机床选取n=720r/min=12r/s故实际切削速度ν==
0.38m/s切削工时l=32mm,l=10mm,l=2mmt===52s=
0.868min攻丝M12由《机械加工工艺实用手册》表
16.2-4==143r/min计算得t=
0.38min
四、专用夹具设计为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具本课题选择工序Ⅹ加工M5螺纹底孔攻丝M5专用夹具
(1)提出问题利用本夹具主要用来钻M5螺纹底孔Ø4㎜在加工本工序前,其他重要表面都已加工,因此,在本道工序加工时,主要考虑如何保证中心对齐,如何降低劳动强度、提高劳动生产率,而精度则不是主要问题
(2)夹具设计
1.定位基准的选择由零件图可知,为了定位误差为零,选择零件的上下表面为主要定位基准面2.切削力及夹紧力计算刀具高速钢钻头,直径d=4mm,f=
0.71mm/r钻头转速n=
12.8r/s工件材料灰铸铁HB=210则切屑扭矩M=10(表3—36)=
225.63×4×
0.71×
1.059×10=
3.818(N·m)轴向力F==
588.60×4×
0.71×
1.059=1895(N)其中K=K===
1.059切削功率P=2Mn×10=2×
3.14×
3.818×
12.8×10=
0.31KW由零件定位、装夹方式可知,只有钻削时产生的轴向力能引起零件的松动由夹紧机构产生的实际夹紧力应满足下式P=K·F式中,安全系数为基本安全系数
1.5;为加工性质系数
1.1;为刀具钝化系数
1.2;为断续切削系数
1.2所以(N)所需的实际夹紧力为3783N是不算很大,为了使得整个夹具结构紧凑,决定选用双螺纹压块夹紧机构1.位误差分析定夹具的主要定位元件为一平面和一定位销定位销是与零件孔相配合的,通过定位销削边销与零件孔的配合来确定加工孔的中心,最后达到完全定位因此,定位销与其相配合的孔的公差相同,即公差为h7由于是自由公差,因此满足公差要求2.夹具设计及操作的简要说明如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动生产率,避免干涉,降低劳动强度应使夹具结构简单,便于操作,降低成本提高夹具性价比,由于切削力较小,所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求,并且避免复杂夹紧机构带来的结构庞大,旋转加工过程中不会干涉
四、参考文献
1.
[1]艾兴、肖诗纲.切削用量手册[M].北京机械工业出版社,1985 。