操纵杆支架加工工艺及钻3-Ф11孔夹具设计 版本3[含CAD高清图工序卡说明书]
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机械加工工艺卡片零件名称: 操纵杆支架 学 生: 指导教师: 机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片产品型号零(部)件图号产品名称零(部)件名称操纵杆支架共 页第 页材料牌号HT150毛坯种类铸件毛坯外型尺寸120*92*78每毛坯可制件数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 时准终单件05铣铣底面AXA6132型万能铣床硬质合金镶齿套式面铣刀(粗齿) 专用夹具 0.02的游标卡尺 10钻钻3x11孔Z3025摇臂钻床锥柄麻花钻头 专用夹具 0.01的千分尺15铣粗精铣两立板内侧面XA6132型万能铣床三面两刃错齿铣刀 专用夹具 0.02的游标卡尺20钻钻2x20的通孔Z3025摇臂钻床硬质合金锥柄麻花钻 专用夹具 0.02的游标卡尺25清洗去毛刺,清洗30终检检验机械加工工序卡片机械加工工序卡片产品型号零(部)件图号产品名称零(部)件名称操纵杆支架共 1 页第 1 页车 间工序号工序名称材料牌号钻孔HT150毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件120*92*7811设备名称设备型号设备编号同时加工件数钻床Z30251夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速r/min切削速度m/min进给量mm/r背吃刀量mm进给次数工步工时/min机动辅动1钻10.8mm孔硬质合金锥柄麻花钻21.38m/min28.21m/min0.63mm/r5mm10.14min2钻11mm孔硬质合金锥柄麻花钻21.77m/min28.45m/min0.63mm/r5mm10.281min 郑州科技学院 操纵杆支架夹具课程设计设计题目: 操纵杆支架夹具 院 (系):机械工程学院 专业班级:姓名: 学号: 指导教师: 时间:2018年10月18日至2018年月日郑 州 科 技 学 院机械制造工艺学课程设计任务书题目:设计“”零件的机械加工工艺规程及夹具设计内容: 1.零件图 1张2.毛坯图 1张3.机械加工工艺过程卡 1份4.机械加工工序卡 1份5.夹具设计装配图 1张6.夹具体零件图 1张7.课程设计说明书 1份班 级: 姓 名: 学 号: 指 导 教 师: 教研室主任: 2018 年 12 月 10 日目录第一章 序言1第二章 零件的分析22.1 零件的作用22.2 零件的工艺分析2第三章 机械加工工艺规程制定23.1 选择毛坯种类并确定制造方法23.2 确定毛坯制造形式33.3 基面的选择33.3.1粗基准的选择:33.3.2精基准的选择:33.4加工方法33.4.1 底面的加工33.4.2 孔的加工43.4.3两立板内侧面的加工43.5工艺路线43.6 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定53.6.1确定加工余量53.6.2确定毛坯基本尺寸63.6.3 确定毛坯尺寸公差63.6.4 绘制毛坯简图73.7工序设计73.7.1 选择加工设备73.7.2夹具的选择73.7.3 刀具的选择73.7.4 量具的选择83.7.5 确定工序尺寸9第四章 确定切削用量和基本时间94.1工序 铣底面A 切削用量及基本时间的确定94.1.1.切削用量94.1.2.基本时间114.2 工序 (钻3x11)切削用量及基本时间的确定124.2.1. 钻3个10.8mm孔的切削用量的确定124.2.2. 钻3个10.8mm孔的基本时间的确定144.2.3. 钻3个11mm的孔切削用量144.2.4. 钻3个11mm的孔基本时间164.3工序(粗精铣两立板内侧面)切削用量及基本时间的确定174.3.1. 粗铣端面切削用量174.3.2. 粗铣端面基本时间184.3.3. 半精铣端面切削用量194.3.4. 半精铣端面基本时间204.4 工序(钻2x20的通孔)切削用量及基本时间的确定214.4.1. 钻2个19通孔的切削用量214.4.2. 钻2个19通孔的基本时间234.4.3. 铰2个20通孔的切削用量234.4.4. 铰2个20通孔的基本时间25第五章 夹具设计265.1问题的提出265.2夹具设计265.2.1 定位基准的选择265.2.2切削力及夹紧力计算265.2.3 夹具设计及操作的简要说明27参考文献27第一章 序言机械制造工艺学课程设计是我们融会大学所学的机械制造工艺学、机械制造装备设计等知识后,将理论与实践相结合对专业知识的综合运用训练,并且为我们以后做好毕业设计进行一次综合训练和准备。通过机械制造工艺学课程设计,应该得到下述各方面锻炼:1、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识,正确地解决一个零件在加工中的定位,夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法,培养分析问题和解决问题的能力。2、通过对零件某道工序的夹具设计,学会工艺装备设计的一般方法。通过亲手设计夹具(或量具)的训练,提高结构设计的能力。3、课程设计过程也是理论联系实际的过程,并学会使用手册、查询相关资料等,增强我们解决工程实际问题的独立工作能力28第二章 零件的分析2.1 零件的作用题目所给定的零件是操纵杆支架,它的主要作用是固定操纵杆,使其在使用过程中牢固可靠。零件上的3-11孔用螺栓固定在底座上,操纵杆用20的定位销固定在支架上,并且在换挡时依靠利用36槽轨迹不会引起偏差。2.2 零件的工艺分析操纵杆支架共有4组加工表面,分析如下:(1)支架底面(2)3-11孔,(3)两立板内侧面(4)2-20孔此零件外形较小,图中除2-20孔,公差要求较严格外,其它加工面公差要求较低,并且无位置度要求,但是为了满足装配性能,根据现场实际,在加工过程中要制定工艺基准,并制定出工艺公差,利用工艺基准来加工后续工序。第三章 机械加工工艺规程制定3.1 选择毛坯种类并确定制造方法 操纵杆支架材料为灰铸铁,牌号HT150,零件年产量为4000件,取备品率为8%,废品率为1%,则生产纲领为N=Qn1+%+%=40001+8%+1%=4360件/年操纵杆支架为轻型机械,由表5-8,可知已达中批量生产的水平,其毛坯制造,加工设备及工艺装备的选择应呈现中批生产特点,由表5-9知,其工艺特点为:毛坯精度中等,加工余量中等。采用通用机床和专用夹具。采用通用或专用刀具和量具。采用通用或专用夹具装夹。有较详细的工艺规程,用工艺卡管理。3.2 确定毛坯制造形式操纵杆支架是承接操纵杆的,所以承受的冲击性载荷较小,而且零件的轮廓尺寸不大,故可采用铸件,选定材料为HT150,灰铸铁即可满足要求。从提高生产率、保证加工精度上考虑也是应该的。由于操纵杆支架为成批制造,由机械制造工艺学课程设计指导书表5-2可知,选择砂型铸造机器造型,铸件的公差等级为CT8-12选CT9。该零件形状并不复杂,因此毛坯形状与零件形状应当尽量接近。因20较大,所以铸造时应铸出毛坯孔。3.3 基面的选择基面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。3.3.1粗基准的选择:对于粗基准应满足以下要求:(1)保证相互位置要求。(2)保证加工面的加工余量合理分配。对于零件而言,尽可能选择不加工表面为粗基准。而对于有若干个不加工表面的工件,则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做粗基准。因为铣底面时要保证540.5,所以以2-R20外圆表面为粗基准。3.3.2精基准的选择: 精基准的选择有利于保证加工精度,并使工件装夹方便。由于本工件在精度方面要求较低,在选择时,精基准应满足以下要求(1)基准重合原则。(2)基准统一原则。当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算。由于本工件除第一步出基准外都可以以底面为精基准,后续两立板内侧面及20孔的加工都需要用到一面两销定位法,顾精基准选择为底面及3-11孔。3.4加工方法3.4.1 底面的加工平面的加工方法很多,有车、刨、铣、磨、拉等。对于本支架,底端面的粗糙度要求Ra12.5um,长度为120未标注公差尺寸。由表5-11,根据GB/T 1800-2009规定,选用中等级(m),相当于IT13级,顾可考虑粗铣,根据零件的结构特点,选用端铣加工方式。3.4.2 孔的加工孔的加工方式有钻、扩、镗、拉、磨等。对于本支架,3-11的孔为工艺孔,选用钻床加工的方式一次加工成型,2-20的孔,选用立式钻床加工。对于20孔,其公差等级查表知为IT12。表面粗糙度要求为Ra1.6,可选用钻-扩成型。对于10孔,其公差等级为IT9。表面粗糙度为Ra6.3,粗糙度要求较低,可选用麻花钻钻孔。3.4.3两立板内侧面的加工两立板内侧面的加工方式有铣、磨、电火花等。对于本支架,查表知其公差等级为IT12,表面粗糙度为Ra=6.3。考虑到经济性的要求,顾选用铣床粗加工即可。3.5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能得到合理的保证。在生产纲领已确定为中批生产的条件下,可以考虑采用通用机床配以专用工夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。 先提供如下几种方案: 方案一:工序 钻扩2-20孔 工序 粗精铣底面 工序 钻3-11孔 工序 铣两立板内侧面 工序 清洗,去毛刺。工序VI 终检。方案二:工序 粗精铣底面 工序 钻3-11孔 工序 铣两立板内侧面 工序 钻扩2-20孔 工序 清洗,去毛刺。工序VI 终检方案三:工序 粗精铣底面 工序 铣两立板内侧面 工序 钻扩2-20孔 工序 钻3-11孔 工序 清洗,去毛刺。工序VI 终检上述三个工艺方案的特点在于:方案一是先加工出2-20孔,再以其为基准,加工出底面,而后以底面为基准,加工底面3-11孔及36槽。方案二是先加工出底面,再以底面为基准,加工出底面3-11孔,36槽,及2-20孔,这种方案基准统一。方案三是先加工出底面,再以底面为基准,加工出36槽及2-20孔,最后以36槽与20做定位基准加工3-11孔。三种方案相比较,可以看出,方案一中,先以毛坯底面为粗基准,加工出2-20孔,再以2-20孔为基准加工底面,而后又以底面为基准,加工另外两组尺寸,由于中间变换了定位基准,不利于基准统一原则。方案二,先加工出底面,后续加工都已底面定位,可以使加工质量得到保证,生产率得以提高。而方案三也存在与方案一同样的弊端。因此,我们选用方案二做为操纵杆支架的加工路线:工序 以两个R20外毛坯面做为粗基准,粗精铣底面。选用XA6132型万能铣床及专用夹具加工。工序 以底面为基准,侧边采用辅助支撑,加工底面上3-11孔,其中2个孔做为后续工艺定位孔,按工艺尺寸加工。选用Z3025钻床及专用钻模。工序 以底面及2-11孔,一面两销定位,加工36槽。选用XA5032立式铣床及专用夹具加工。工序 以一面两销定位,钻扩2-20孔。选用Z3025立式钻床及专用钻模。 工序 清洗,去毛刺。工序VI 终检。3.6 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定3.6.1确定加工余量“操纵杆支架”零件材料为灰铸铁,硬度HB163-229,生产类型为中批生产,采用铸件毛坯,其抗拉强度b=150MPa。由表5-2知,铸钢件采用砂型机器造型时,铸件的尺寸公差为CT8-CT12级,此处选为CT9级。由表5-3选择加工余量为G级,根据机械加工后铸件的最大轮廓尺寸由表5-4可查得各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:(1)底面(A面)根据机械制造工艺学课程设计指导书表5-4,铸件最大尺寸120,确定底面毛坯机械加工余量单边为3mm。粗精铣一次加工完成。(2)3-11为工艺孔,加工时按工艺尺寸加工,直接在零件上钻铰完成。(3)两立板内侧面根据机械制造工艺学课程设计指导书表5-4,确定毛坯余量4mm。粗精铣一次完成。(4)2-20孔先用钻头钻孔至19,再用20镗刀加工。毛坯余量为单边3mm。加工表面单边加工余量双边加工余量备注744 粗精铣一次加工完成到尺寸3-11直接在零件上钻铰完成3648两立板内侧面粗精铣一次完成2-20孔0.51钻扩两步完成加工3.6.2确定毛坯基本尺寸工表面的的毛坯尺寸只需将零件尺寸加上查取得相应加工余量即可,所得毛坯尺寸如表操纵杆毛坯尺寸零件尺寸/mm加工余量/mm毛坯尺寸/mm200.51936428744783.6.3 确定毛坯尺寸公差由于公差等级为CT9,由铸件尺寸公差数值表(GB/T6414-1999)可知 操纵杆支架铸件加工尺寸公差 (单位: mm)毛坯尺寸公差按“对称”标注结果782.21.1781.1281.80.9280.9121.60.8120.83.6.4 绘制毛坯简图 根据以上内容及沙型铸造的有关标准与规定,绘制毛坯简图。3.7工序设计3.7.1 选择加工设备选择加工设备即选择机床类型。由于已经根据零件的形状、精度特点,选择了加工方法,因此机床的类型也随之确定。至于机床的型号,主要取决于现场的设备情况。若零件加工余量较大,加工材料又较硬,有必要校验机床功率。选择设备要考虑加工经济精度,每种机床都有相应的加工经济精度,其经济精度应与零件表面设计要求相适应,初步选择各工序机床如下:工序 铣底面A:XA6132型万能铣床。表5-13工序 加工底面上3-11工艺孔:机床:Z3025摇臂钻床。表5-14工序 加工两立板内侧面:XA6132型万能铣床。表5-13工序 钻扩2-20孔:Z3025摇臂钻床。表5-143.7.2夹具的选择对于成批生产的零件,大多采用专用机床家具。在保证加工质量、操作方便、满足高效的前提下,也可部分采用通用家具。本机械加工工艺规程中所有工序均采用了专用机床夹具,需专门设计、制造。3.7.3 刀具的选择在操纵杆的加工中,采用了铣、钻、扩、等多种加工方式,与之相对应,初选刀具的情况如下: 工序 铣底面A:其要求铣削深度为ap=4mm,铣削宽度为160mm,根据表5-15,硬质合金镶齿套式面铣刀(粗齿),由表5-16可知,所需铣刀直径为50-75。由表5-17可知,满足要求的铣刀直径d=160mm,孔径D=50,厚度L=45,齿数Z=16。工序 加工底面上3-11工艺孔:从零件要求和加工经济性考虑,钻头选取锥柄麻花钻头,尤其精度等级要求需要粗铣半精铣,需钻扩两步完成,由表5-19可知,钻孔需选用公称直径d=10.8的硬质合金锥柄麻花钻,工作长度l=87,刀具总长L=168,莫氏圆锥为1号。扩孔需选用d=11的硬质合金麻花钻,工作长度l=94,刀具总长L=175,莫氏圆锥为1号。工序 加工两立板内侧面:其要求铣削深度为ap=44mm,铣削宽度为36mm,尤其表面粗糙度要求需粗加工和精加工两步完成,根据表5-15,选用三面两刃错齿铣刀(根据GB/T619.1-1996),由机械加工工艺手册可知满足粗铣要求的铣刀为直径d=200mm,孔径D=40,厚度L=32,齿数Z=26;半精铣要求的铣刀为直径d=200mm,孔径D=40,厚度L=36,齿数Z=26,加工铸铁件。工序 钻铰2-20孔:采用钻铰的形式进行粗加工精加工,从零件要求和加工经济性考虑,钻头选取锥柄麻花钻头,由表5-19可知,选用公称直径d=19的硬质合金锥柄麻花钻,工作长度l=135,刀具总长L=233,莫氏圆度为2号的刀具钻出底孔。再用d=20,L=238,l=140,莫氏圆度为2号的锥柄麻花钻铰孔进行精加工,以保证精度要求。3.7.4 量具的选择选择量具的原则是根据被测对象的要求,在满足测量精度的前提下,精良选用操作方便,测量效率高的量具。量具有通用量具(如游标卡尺、千分尺、比较仪、量块等)和各种专用高校量具,其种类的选择主要应考虑被测尺寸的性质,如内经,外径深度,角度几何形状等以及被测工件的特点,如工件的形状大小精度生产类型等。本零件属于成批生产一般采用通用量具。选择量具的方法有两种:一是按计量器具的不确定度选择,一般根据被测对象的公差带宽度先查得相应的安全裕度A和计量器具的不确定度允许值U1(U1=0.9A),然后在量具手册中选择一种不确定度等于或小于U1的量具;二时按计量器具的测量方法极限误差选择。20mm孔工序量具的选择:(1)工序钻扩20孔极限偏差为20-0.02+0.21。公差等级为IT7。(2)由2.6表得安全裕度:A=21um,测量不确定度允许值:U1=20um。因此此工件尺寸遵循包容要求,按照方法1的原则确定验收极限,则上验收极限=(20+0.21-0.021)mm=20.189mm下验收极限=(20-0.02+0.021)mm=20.001mm(3)由表2.8查得分度值为0.02的游标卡尺,在尺寸大于0300mm内,不确定度U1=U1=0.020,顾可满足使用要求。11mm孔工序量具的选择:(1)工序钻扩11孔极限偏差为110+0.043。公差等级为IT9。(2)由2.6表得安全裕度:A=4.3um,测量不确定度允许值:U1=3.9um。因此此工件尺寸遵循包容要求,按照方法1的原则确定验收极限,则上验收极限=(11+0.043-0.0043)mm=11.0387mm下验收极限=(11-0+0.0043)mm=11.0043mm(3)由表2.8查得分度值为0.01的千分尺,在尺寸大于050mm内,不确定度 U1=0.004U1=0.0039,顾可满足使用要求。两立板内侧面量具的选择:(1)工序 加工两立板内侧面,极限偏差为360+0.25。公差等级为IT12。(2)由2.6表得安全裕度:A=25um,测量不确定度允许值:U1=23um。因此此工件尺寸遵循包容要求,按照方法1的原则确定验收极限,则上验收极限=(25+0.25-0.025)mm=25.225mm下验收极限=(20-0+0.025)mm=20.025mm(3)由表2.8查得分度值为0.02的游标卡尺,在尺寸大于0300mm内,不确定度U1=0.02U1=0.023,顾可满足使用要求。底面A的量具的选择:(1)工序铣底面A,极限偏差为54-0.5+0.5。公差等级为IT15。由于要求较低直接选用分度值为0.02的游标卡尺。3.7.5 确定工序尺寸确定工序尺寸时,对于加工精度要求较低的表面,只需要粗加工工序就能保证设计要求,将设计尺寸作为工序尺寸即可,上下偏差的标注也按设计规定。当加工表面精度较高时往往要经过数道工序才能达到要求。而对于本零件,因为其件表面对加工要求较低,只需要粗加工工序就能保证设计要求,将设计尺寸作为工序尺寸即可,上下标注也按设计规定。第四章 确定切削用量和基本时间4.1工序 铣底面A 切削用量及基本时间的确定4.1.1.切削用量 本道工序是粗铣底面,已知加工材料为HT150,机床为XA6132型万能铣床,所选刀具为硬质合金镶齿套式面铣刀,其参数铣刀直径d=160mm,孔径D=50,宽L=40,齿数Z=16。根据表5-26确定铣刀角度,选择前角0=100,后角0=120,主偏角Kr=600,螺旋角=100。已知铣削宽度aw=120mm,铣削被吃刀量ap=4mm。(1) 确定每齿进给量af 根据表5-13知XA6132型万能铣床的主电机功率为7.5kw,进给电机功率为1.7kw。查表5-27知当工艺系统刚性中等、镶齿面铣刀加工铸铁时,其每齿进给量af=0.20-0.30mm/z。由于本工序被吃刀量和铣削宽度较大,故选择最大的每齿进给量af=0.20mm/z。(2) 选择铣刀磨钝标准和耐用时度 根据表5-28,用硬质合金镶齿端铣刀粗加工铸件时,选择铣刀后刀面磨损极限值为2.0mm,查表5-29知铣刀直径d=160mm时,经查值得端铣刀的合理耐用度T=200min。(3) 确定切削速度和工作台每分钟进给量Vf 查表5-30知,硬质合金铣刀铣削速度为60110m/min,选取60m/min则所需铣床主轴转速是n=1000vd=119.05r/min。 根据XA6132型万能铣床机床的标准主轴转速,由表5-13选取n=118r/min,则实际铣削速度为v=nd1000= 160 1181000mm/min=59.3mm/min 工作台每分钟进给量为 vf=fn=afzn=0.2016118=377.6mm/min根据表5-13中工作台标准纵向进给量,选取vf=375mm/min,则实际每齿进给量为 af=vfzn=37516118=0.198mm/z (4)校验机床功率 由表5-31和表5-32知,铣削力Fz和铣削功率Pm计算公式如下: 式中CF=54.5,xF=0.9,yF=0.74,uF=1.0,wF=0,qF=1.0,kFZ=0.88,ap=4mm,af=0.198mm/z,aw=120mm,z=16,v=59.3mm/min ,d0=160mm,n=118r/min。所以,铣削力为XA6132型万能铣床主电机功率为7.5kW。故选用切削用量合适。最后的切削用量为4.1.2.基本时间根据表5-33知,的端铣刀对铣削的基本时间为式中,工件铣削部分长度,单位为mm;切入行程长度,单位为mm,;切出行程长度,单位mm;工作台每分钟进给量,单位为mm/min。已知。由表5-34查的切入切出行程长度。所以,基本时间为4.2 工序 (钻3x11)切削用量及基本时间的确定4.2.1. 钻3个10.8mm孔的切削用量的确定本工序为钻3个10.8mm的孔,所选用机床为Z3025摇臂钻床。根据表5-19知选取d=10.8mm,l=94mm,L=175,莫氏圆锥号为1号的硬质合金锥柄麻花钻作为刀具。根据表5-48选择的麻花钻参数由表5-49知,当d020mm时,选择钻头后刀面磨损极限值为0.8mm,耐用度T=60min。(1)确定背吃刀量钻孔时,故可取=5mm。(2)确定进给量 按照加工要求决定进给量。钻头直径,工件材料为HT150,且抗拉强度150MPa时,根据表5-50,钻头进给量f范围mm/r.根据表5-51,选取。因为孔的深度与孔的直径相差不多,故无需修正系数来修正。确定切削速度v 根据表5-52的计算公式式中,。因本例的加工的条件与该公式应用条件不完全相同,故对切削速度进行修正,由表5-53得:根据刀具耐磨度T=60min,得修正系数;工件材料=150MPa,得修正系数kmv=1.15;毛坯有外皮,修正系数为kwv=0.8,刀具材料为硬质合金YG8,的修正系数为ktv=1.0,不用切削液,得修正系数;因为孔的深度与孔的直径相差不多,故无需修正系数来修正,扩孔,顾无需修正,扩孔修正系数为kapv=0.93。所以 根据Z3025机床标准主轴转速,由表5-54选取n=630r/min,实际转速为:(4)校验机床功率 由表5-55,查的转矩T和切削功率计算公式如下:式中,由表5-56得:与加工材料有关的修正系数灰铸铁为0.94;与刃磨形状有关的修正系数;与刀具磨钝有关的修正系数。因此总的修正系数为所以钻孔时的转矩为切削功率为由表5-14知,Z3025机床主轴的最大转矩,主电机功率。由于 ,故选用的切削用量可以用。最后确定的切削用量为 =5mm n=630r/min4.2.2. 钻3个10.8mm孔的基本时间的确定由表5-57的钻孔的基本时间为式中,工件切削部分长度,单位为mm;切入量,单位mm,;超入量,单位mm, :已知=10.8mm, =5.78mm所以,加工3个空所用基本时间为=3=3=0.14min4.2.3. 钻3个11mm的孔切削用量本工序为钻3个11mm的孔,所选用机床为Z3025摇臂钻床。根据表5-19知选取d=11mm,l=94mm,L=175,莫氏圆锥号为1号的硬质合金锥柄麻花钻作为刀具。根据表5-48选择的麻花钻参数由表5-49知,当d020mm时,选择钻头后刀面磨损极限值为0.8mm,耐用度T=60min。(1)确定背吃刀量钻孔时,故可取=5.5mm。(2)确定进给量 按照加工要求决定进给量。钻头直径,工件材料为HT150,且抗拉强度150MPa时,根据表5-50,钻头进给量f范围mm/r.根据表5-51,选取。因为孔深与孔直径相差不多,故无需修正系数来修正。确定切削速度v 根据表5-52的计算公式式中,。因本例的加工的条件与该公式应用条件不完全相同,故对切削速度进行修正,由表5-53得:根据刀具耐磨度T=60min,得修正系数;工件材料=150MPa,得修正系数kmv=1.15;毛坯有外皮,修正系数为kwv=0.8,刀具材料为硬质合金YG8,的修正系数为ktv=1.0,不用切削液,得修正系数;因为孔的深度与孔的直径相差不多,故无需修正系数来修正,无扩孔,顾无需修正,扩孔修正系数为kapv=0.93。所以 根据Z3025机床标准主轴转速,由表5-54选取n=630r/min,实际转速为:(4)校验机床功率 由表5-55,查的转矩T和切削功率计算公式如下:式中,由表5-56得:与加工材料有关的修正系数灰铸铁为0.94;与刃磨形状有关的修正系数;与刀具磨钝有关的修正系数。因此总的修正系数为所以钻孔时的转矩为切削功率为由表5-14知,Z3025机床主轴的最大转矩,主电机功率。由于 ,故选用的切削用量可以用。最后确定的切削用量为 =5.5mm n=630r/min4.2.4. 钻3个11mm的孔基本时间由表5-57的钻孔的基本时间为式中,工件切削部分长度,单位为mm;切入量,单位mm,;超入量,单位mm, :已知=11mm, =5.83mm所以,加工3个空所用基本时间为=3=3=0.142min所以t=0.139+0.142=0.281min4.3工序(粗精铣两立板内侧面)切削用量及基本时间的确定4.3.1. 粗铣端面切削用量本道工序是粗铣端面,已知加工材料为HT150,抗拉强度为150MPa,机床为XA6132型万能铣床,所选刀具为错齿三面刃铣刀,其参数d=200mm,D=40mm,L=32,z=26。根据表5-26确定铣刀角度,选择前角0=50,0=160,0=100。已知铣削宽度aw=32mm铣削被吃刀量ap=4mm。 (1)确定每吃进给量af 根据表5-13知XA6132型万能铣床的主电机功率为7.5kw,查表5-27知当工艺系统刚性中等、错齿三面刃铣刀加工铸铁时(粗齿),其每齿进给量af=0.20-0.30mm/z。由于本工序被吃刀量和铣削宽度一般,故选择每齿进给量af=0.25mm/z。(4) 选择铣刀磨钝标准和耐用时度 根据表5-28,用错齿三面刃铣刀粗加工铸件时,选择铣刀后刀面磨损极限值为0.150.2mm,选0.2mm。查表5-29知铣刀直径d=200mm时,经错齿三面刃铣刀的合理耐用度T=300min。(5) 确定切削速度和工作台每分钟进给量Vf 查表5-30知,错齿三面刃铣刀铣削速度为1520m/min,选取20m/min则所需铣床主轴转速是n=1000vd=31.83r/min。 根据XA6132机床的标准主轴转速,由表5-13选取n=37.5r/min,则实际铣削速度为v=nd1000= 200 37.51000mm/min=23.56mm/min 工作台每分钟进给量为 vf=fn=afzn=0.252637.5=243.75mm/min根据表5-13中工作台标准纵向进给量,选取vf=300mm/min,则实际每齿进给量为 af=vfzn=3002637.5=0.31mm/z (4)校验机床功率 由表5-31和表5-32知,铣削力Fz和铣削功率Pm计算公式如下: 式中CF=30,xF=1.0,yF=0.65,uF=0.83,wF=0,qF=0.83,kFZ=0.81,ap=4mm,af=0.31mm/z,aw=32mm,z=26,v=23.56mm/min ,d0=200mm,n=37.5r/min。所以,铣削力为XA6132铣床主电机功率为7.5kW。故选用切削用量合适。最后的切削用量为4.3.2. 粗铣端面基本时间根据表5-33知,错齿三面刃铣刀对铣削的基本时间为式中,工件铣削部分长度,单位为mm;切入行程长度,单位为mm,;切出行程长度,单位mm;工作台每分钟进给量,单位为mm/min。已知。由表5-34查的切入切出行程长度。所以,基本时间为4.3.3. 半精铣端面切削用量本道工序是半精铣端面,已知加工材料为HT150,抗拉强度为150MPa,机床为XA6132型万能铣床,所选刀具为错齿三面刃铣刀,其参数d=200mm,D=40mm,L=36,z=26。根据表5-26确定铣刀角度,选择前角0=100,0=160,0=100。已知铣削宽度aw=36mm铣削被吃刀量ap=4mm。 (1)确定每齿进给量af 根据表5-13知XA6132型万能铣床的主电机功率为7.5kw,查表5-27知当工艺系统刚性中等、错齿三面刃铣刀加工铸铁时(粗齿),其每转进给量f=1.2-2.7mm/r。由于本工序被吃刀量和铣削宽度一般,故选择每齿进给量af=2mm/r。(6) 选择铣刀磨钝标准和耐用时度 根据表5-28,用错齿三面刃铣刀粗加工铸件时,选择铣刀后刀面磨损极限值为0.150.2mm,选0.2mm。查表5-29知铣刀直径d=200mm时,经错齿三面刃铣刀的合理耐用度T=250min。(7) 确定切削速度和工作台每分钟进给量Vf 查表5-30知,错齿三面刃铣刀铣削速度为1520m/min,选取20m/min则所需铣床主轴转速是n=1000vd=31.83r/min。 根据XA5032机床的标准主轴转速,由表5-13选取n=37.5r/min,则实际铣削速度为v=nd1000= 200 37.51000mm/min=23.56mm/min 工作台每分钟进给量为 vf=fn=afzn=0.252637.5=243.75mm/min根据表5-13中工作台标准纵向进给量,选取vf=300mm/min,则实际每齿进给量为 af=vfzn=3002637.5=0.31mm/z (4)校验机床功率 由表5-31和表5-32知,铣削力Fz和铣削功率Pm计算公式如下:4.3.4. 半精铣端面基本时间根据表5-33知,错齿三面刃铣刀对铣削的基本时间为式中,工件铣削部分长度,单位为mm;切入行程长度,单位为mm,;切出行程长度,单位mm;工作台每分钟进给量,单位为mm/min。已知。由表5-34查的切入切出行程长度。所以,基本时间为t=0.13+0.12=0.25min4.4 工序(钻2x20的通孔)切削用量及基本时间的确定4.4.1. 钻2个19通孔的切削用量本工序为钻2个19通孔,所用机床为Z3025摇臂钻床。根据表5-19知选取d=19,L=233,1=135,莫氏圆锥号为2号的硬质合金锥柄麻花钻作为刀具。根据表5-48选择的麻花钻参数=300,2=1180,af=10,=50。由表5-49知,当d20时,选择钻头后刀面磨损极限值为0.8mm,耐用度T=60(1)确定背吃刀量ap 钻孔时,ap=19-02=9.5。(2)确定进给量f 按照加工要求决定进给量。钻头直径d0=19mm,工件材料为灰铸铁且b=150MPa时,根据表5-50,进给量f取值范围为0.700.86mm/r。由于钻的是零件上薄的突出部分的孔,故乘系数0.75,所以f取值范围是0.5250.645根据Z3025机床标准进给量,查表5-51,选取 f=0.63(3)确定切削速度v 根据表5-52的计算公式确定切削速度确定切削速度v 根据表5-52的计算公式式中,。因本例的加工的条件与该公式应用条件不完全相同,故对切削速度进行修正,由表5-53得:根据刀具耐磨度T=60min,得修正系数;工件材料=150MPa,得无需修正;毛坯有外皮,修正系数为kwv=0.8,刀具材料为硬质合金YG8,加工灰铸铁,修正系数为ktv=1.0,刀具不用切削液,得修正系数;因为孔的深度与孔的直径相不大,故修正系数为klv=1.0,由扩孔,修正系数为kapv=1.0。所以 根据Z3025机床标准主轴转速,由表5-54选取n=400r/min,实际转速为:(4)校验机床功率 由表5-55,查的转矩T和切削功率计算公式如下:式中,由表5-56得:与加工材料有关的修正系数灰铸铁无;与刃磨形状有关的修正系数;与刀具磨钝有关的修正系数。因此总的修正系数为所以钻孔时的转矩为切削功率为由表5-14知,Z3025机床主轴的最大转矩,主电机功率。由于 ,故选用的切削用量可以用。最后确定的切削用量为 =9.5mm n=400r/min4.4.2. 钻2个19通孔的基本时间由表5-57的钻孔的基本时间为式中,工件切削部分长度,单位为mm;切入量,单位mm,;超入量,单位mm, :因此处有斜度,故=17mm, =7.8mm所以,加工孔所用基本时间为=2=0.22min4.4.3. 铰2个20通孔的切削用量本工序为铰2个20通孔,所用机床为Z3025摇臂钻床。根据表5-19知选取d=20,L=238,1=140,莫氏圆锥号为2号的硬质合金锥柄麻花钻作为刀具。根据表5-48选择的麻花钻参数=300,2=1180,af=10,=50。由表5-49知,当d20时,选择钻头后刀面磨损极限值为0.8mm,耐用度T=60(1)确定背吃刀量ap 钻孔时,ap=20-02=10。(2)确定进给量f 按照加工要求决定进给量。钻头直径d0=20mm,工件材料为灰铸铁且b=150MPa时,根据表5-50,进给量f取值范围为0.700.86mm/r。由于钻的是零件上薄的突出部分的孔,故乘系数0.75,所以f取值范围是0.5250.645根据Z3025机床标准进给量,查表5-51,选取 f=0.63(3)确定切削速度v 根据表5-52的计算公式确定切削速度确定切削速度v 根据表5-52的计算公式式中,。因本例的加工的条件与该公式应用条件不完全相同,故对切削速度进行修正,由表5-53得:根据刀具耐磨度T=60min,得修正系数;工件材料=150MPa,得无需修正;毛坯有外皮,修正系数为kwv=0.8,刀具材料为硬质合金YG8,加工灰铸铁,修正系数为ktv=1.0,刀具不用切削液,得修正系数;因为孔的深度与孔的直径相不大,故修正系数为klv=1.0,由扩孔,修正系数为kapv=1.0。所以 根据Z3025机床标准主轴转速,由表5-54选取n=400r/min,实际转速为:(4)校验机床功率 由表5-55,查的转矩T和切削功率计算公式如下:式中,由表5-56得:与加工材料有关的修正系数灰铸铁无;与刃磨形状有关的修正系数;与刀具磨钝有关的修正系数。因此总的修正系数为所以钻孔时的转矩为切削功率为由表5-14知,Z3025机床主轴的最大转矩,主电机功率。由于 ,故选用的切削用量可以用。最后确定的切削用量为 =10mm n=400r/min4.4.4. 铰2个20通孔的基本时间由表5-57的钻孔的基本时间为式中,工件切削部分长度,单位为mm;切入量,单位mm,;超入量,单位mm, :因此处有斜度,故=17mm, =8mm所以,加工孔所用基本时间为=2=2=0.22min所以t=0.22+0.22=0.44min第五章 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。经过与指导老师协商,决定设计第二道工序钻底面孔系。本夹具将用Z3025摇臂钻床。刀具为一把10.8的钻头,对工件的3-11孔进行加工。5.1问题的提出本夹具主要用来钻工件上3-11的孔成,孔加工通,先用10.8的钻头粗钻后再用11钻刀加工到尺寸。在本道工序加工时,主要应考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度,保证工艺要求孔距及孔径为下到序做基准。5.2夹具设计3.2.1 定位基准的选择前期方案分析过程中,是将用支承板将工件的外延支承起来,相当于一个大平面,现在x轴的旋转和y轴的旋转以及z轴的移动,螺栓相当于一个短销,限制x轴的移动和y轴的移动,活动v型块和螺栓组合限制z轴的旋转,以此来限制6个自由度,实现零件的完全定位。钻模板要保证3-11的孔间距及孔径,还要照顾到毛坯36H12槽的加工余量不至于后序加工不出来。3.2.2切削力及夹紧力计算(见金属切削原理与刀具49页)其中,=650,=3.1mm,=1.0,=0.08mm,=0.72,=40mm(在加工面上近似测量值),=0.86,=225mm,=0.86,=0,z=20所以 由于是垂直铣削,所以水平分力=0N 垂直分力=1456N在计算切削力时,必须把安全系数考虑在内。安全系数K=K1K2K3K4。其中K1为基本安全系数1.5 K2为加工性质系数1.15K3为刀具钝化系数1.1K4为断续切削系数1.1。所以 F=KFH=1.51.151.11.11456=3197.5N 夹紧力的计算,由机械制造技术基础: 5.2.3 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。为此,夹具的实用性及劳动强度也要考虑在内。本零件是精铸件,余量较小,切削力不是太大,需要的压紧力也不大,所以没有必要使用气动或液压夹紧,手动压紧就可以满足需要。夹具上装有钻模板,可使夹具在一批零件的加工之前很好地对刀(与塞尺配合使用);同时,夹具体底面上的二个U形槽可使整个夹具在机床工作台上安全加紧,以利于钻削加工。钻床夹具的装配图及夹具体零件图见附图。参考文献【1】李大磊机械制造工艺学课程设计指导书M.北京:机械工业出版社,2014.【2】王先逵机械制造工艺学M.北京:机械工业出版社, 2013.【3】陆剑中 孙家宁金属切削原理与刀具M. 北京:机械工业出版社,2011【4】王先逵机械加工工艺工艺手册M.北京:机械工业出版社社,2006
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