气门摇臂轴支座 加工工艺和铣36mm下端面夹具设计[含CAD图纸和文档所见所得]
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湖南农业大学机械制造教研室机械加工工序卡片车间工序号工序名称零件号零件名称毛坯种类铸造车间10铸造支座铸件设备名称及型号夹具名称及编号材料牌号HT200规格毛重公斤净重硬度HBS187220工时定额(分)机动辅助合计冷却润滑液上道工序下道工序清砂 检验工歩号工歩内容刀具辅助工具量具转数/分走刀次数走刀量(mm)切削深度(mm)1铸造游标卡尺拟定袁湘日期2012年5月指导陈志亮日期2012年5月第1页共13页湖南农业大学机械制造教研室机械加工工序卡片车间工序号工序名称零件号零件名称毛坯种类机加车间100钻16孔支座铸件设备名称及型号钻床Z3025夹具名称及编号专用钻夹具材料牌号HT200规格毛重公斤净重硬度HBS187220工时定额(分)机动辅助合计冷却润滑液乳化液上道工序钻18孔下道工序钻3偏10孔工歩号工歩内容刀具辅助工具量具转数/分走刀次数走刀量(mm)切削深度(mm)1钻15通孔麻花钻游标卡尺1220115162扩15至15.85硬质合金麻花钻游标卡尺100010.8516粗铰15.85至15.95合金机用铰刀游标卡尺100010.0916精铰15.95至16合金机用铰刀游标卡尺12510.06163两端倒角145合金机用铰刀游标卡尺125111拟定袁湘日期2012年5月指导陈志亮日期2012年5月第10页共13页湖南农业大学机械制造教研室机械加工工序卡片车间工序号工序名称零件号零件名称毛坯种类机加车间130检验支座铸件设备名称及型号夹具名称及编号材料牌号HT200规格毛重公斤净重硬度HBS187220工时定额(分)机动辅助合计冷却润滑液上道工序去毛刺 清洗下道工序工歩号工歩内容刀具辅助工具量具转数/分走刀次数走刀量(mm)切削深度(mm)1终检拟定袁湘日期2012年5月指导陈志亮日期2012年5月第13页共13页湖南农业大学机械制造教研室机械加工工序卡片车间工序号工序名称零件号零件名称毛坯种类检验车间20清砂 检验支座铸件设备名称及型号夹具名称及编号材料牌号HT200规格毛重公斤净重硬度HBS187220工时定额(分)机动辅助合计冷却润滑液上道工序铸造下道工序时效处理工歩号工歩内容刀具辅助工具量具转数/分走刀次数走刀量(mm)切削深度(mm)1清砂 检验游标卡尺拟定袁湘日期2012年5月指导陈志亮日期2012年5月第2页共13页湖南农业大学机械制造教研室机械加工工序卡片车间工序号工序名称零件号零件名称毛坯种类30时效处理支座铸件设备名称及型号夹具名称及编号材料牌号HT200规格毛重公斤净重硬度HBS187220工时定额(分)机动辅助合计冷却润滑液上道工序清砂 检验下道工序铣36mm下端面工歩号工歩内容刀具辅助工具量具转数/分走刀次数走刀量(mm)切削深度(mm)1时效处理拟定袁湘日期2012年5月指导陈志亮日期2012年5月第3页共13页湖南农业大学机械制造教研室机械加工工序卡片车间工序号工序名称零件号零件名称毛坯种类机加车间40粗铣22上端面支座铸件设备名称及型号卧式铣床X6132夹具名称及编号专用铣夹具材料牌号HT200规格毛重公斤净重硬度HBS187220工时定额(分)机动辅助合计冷却润滑液乳化液上道工序时效处理下道工序铣36mm下端面工歩号工歩内容刀具辅助工具量具转数/分走刀次数走刀量(mm)切削深度(mm)1粗铣22上端面硬质合金端铣刀游标卡尺25541.24拟定袁湘日期2012年5月指导陈志亮日期2012年5月第4页共13页湖南农业大学机械制造教研室机械加工工序卡片车间工序号工序名称零件号零件名称毛坯种类机加车间50半精铣36mm下端面支座铸件设备名称及型号卧式铣床X6132夹具名称及编号专用铣夹具材料牌号HT200规格毛重公斤净重硬度HBS187220工时定额(分)机动辅助合计冷却润滑液乳化液上道工序粗铣22上端面下道工序钻11通孔工歩号工歩内容刀具辅助工具量具转数/分走刀次数走刀量(mm)切削深度(mm)1粗铣36mm上端面硬质合金端铣刀游标卡尺25531.232半精铣36mm下端面硬质合金端铣刀游标卡尺490111拟定袁湘日期2012年5月指导陈志亮日期2012年5月第5页共13页湖南农业大学机械制造教研室机械加工工序卡片车间工序号工序名称零件号零件名称毛坯种类机加车间60钻11通孔支座铸件设备名称及型号立式钻床Z525夹具名称及编号专用钻夹具材料牌号HT200规格毛重公斤净重硬度HBS187220工时定额(分)机动辅助合计冷却润滑液乳化液上道工序铣36mm下端面下道工序铣28、26前端面工歩号工歩内容刀具辅助工具量具转数/分走刀次数走刀量(mm)切削深度(mm)1钻11通孔麻花钻卡尺 塞规136011139拟定袁湘日期2012年5月指导陈志亮日期2012年5月第6页共13页湖南农业大学机械制造教研室机械加工工序卡片车间工序号工序名称零件号零件名称毛坯种类机加车间70铣28、26前端面支座铸件设备名称及型号卧式铣床X6132夹具名称及编号专用铣夹具材料牌号HT200规格毛重公斤净重硬度HBS187220工时定额(分)机动辅助合计冷却润滑液乳化液上道工序钻11通孔下道工序铣28、26后端面工歩号工歩内容刀具辅助工具量具转数/分走刀次数走刀量(mm)切削深度(mm)1粗铣28前端面硬质合金端铣刀游标卡尺25531.232粗铣26前端面硬质合金端铣刀游标卡尺25541.243半精铣28前端面硬质合金端铣刀游标卡尺490111拟定袁湘日期2012年5月指导陈志亮日期2012年5月第7页共13页湖南农业大学机械制造教研室机械加工工序卡片车间工序号工序名称零件号零件名称毛坯种类机加车间80铣28、26后端面支座铸件设备名称及型号卧式铣床X6132夹具名称及编号专用铣夹具材料牌号HT200规格毛重公斤净重硬度HBS187220工时定额(分)机动辅助合计冷却润滑液乳化液上道工序铣28、26前端面下道工序钻18孔工歩号工歩内容刀具辅助工具量具转数/分走刀次数走刀量(mm)切削深度(mm)1粗铣28后端面硬质合金端铣刀游标卡尺25531.232粗铣26后端面硬质合金端铣刀游标卡尺25541.243半精铣28后端面硬质合金端铣刀游标卡尺490111拟定袁湘日期2012年5月指导陈志亮日期2012年5月第8页共13页湖南农业大学机械制造教研室机械加工工序卡片车间工序号工序名称零件号零件名称毛坯种类机加车间90钻18孔支座铸件设备名称及型号钻床Z3025夹具名称及编号专用钻夹具材料牌号HT200规格毛重公斤净重硬度HBS187220工时定额(分)机动辅助合计冷却润滑液乳化液上道工序铣28、26后端面下道工序钻16孔工歩号工歩内容刀具辅助工具量具转数/分走刀次数走刀量(mm)切削深度(mm)1钻17通孔麻花钻游标卡尺1220117372扩17至17.85硬质合金麻花钻游标卡尺100010.8537粗铰17.85至17.94合金机用铰刀游标卡尺100010.0937精铰17.94至18合金机用铰刀游标卡尺8010.06373两端倒角145合金机用铰刀游标卡尺80111拟定袁湘日期2012年5月指导陈志亮日期2012年5月第9页共13页目 录 摘要1关键词11 前言11.1 选题研究意义和国内外研究现状1 1.2 课题背景知识 2 1.2.1 零件作用2 1.2.2 柴油机相关知识介绍32 支座的机械加工工艺规程设计32.1 零件的工艺分析及生产类型的确定3 2.1.1 零件的作用3 2.1.2 零件的工艺分析4 2.1.3 确定零件的生产类型52.2 选择毛坯种类,绘制毛坯图62.2.1 选择毛坯种类62.2.2 确定毛坯尺寸及机械加工总余量7 2.2.3 设计毛坯图8 2.2.4 绘制毛坯图8 2.3 选择加工方法,制定工艺路线9 2.3.1 粗基准的选择9 2.3.2 精基准选择的原则9 2.4 各表面的加工方法的选择102.5 加工阶段的划分和工序集中与分散的确定112.6 工序的安排122.7 工序的机床设备、工艺装备和辅助工具132.8 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定142.9 切削用量和时间定额的确定153 支座专用夹具的设计223.1 半精铣36mm下端面夹具设计22 3.1.1 确定定位方案,选择定位元件223.1.2 切削力及夹紧分析计算233.1.3 确定夹紧机构24 3.1.4 确定夹具体装置24 3.1.5 绘制夹具总图244 结论295 参考文献 31致谢31附录32支座加工工艺及其夹具设计学 生:袁 湘指导老师:陈志亮(湖南农业大学东方科技学院,长沙 410128) 摘 要:本设计是支座加工工艺及其夹具设计,主要任务是半精铣36mm下端面和钻18孔、支座的加工工艺规程编制、编写工序卡片。其零件为铸件,具有体积小,零件结构简单的特点,此零件的孔加工精度高于面,所以采用先面后孔的加工顺序,各工序夹具都采用专用夹具,其中在钻18孔时,采用了液压夹紧,机构设计简单,方便且能满足要求。 关键词:加工工艺;工艺规程编制;夹具设计 The Design of Bearing Processing Technology and FixtureAuthor: Yuan Xiang Tutor:Cheng Zhiliang(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128) Abstract:This paper is designed for bearing processing technology and fixture. The main task is to work out the half fine milling under 36mm,18 holes, bearing the processing technology of the rules of procedure, and write CARDS. Its parts are casting, which is small and of simple structure. Moreover, the components of the hole processing is higher than that of the surface, so the processing order of surface first is taken. The fixture special jig is adopted in each working procedure.,among which in a drill 18 holes, the hydraulic clamping is used, which is simple, convenient and can meet the requirements. Keywords:Processing technology;Design of process flow;Design of clamp 1 前言1.1 选题研究意义和国内外研究现状 机械制造业是国民经济各部门赖以发展的基础,是国民经济的主要支柱,是生产力的主要组成部分。机械制造业不仅为工业、农业、交通运输业、科研和国防等部门提供各种生产设备、仪器仪表和工具,而且为制造业包括机械制造业本身提供机械制造装备。机械制造业的生产能力和制造水平,主要取决于机械制造装备的先进程度。机床夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分,是保证产品质量和提高劳动生产率的一项重要技术措施。在设计过程中应深入实际,进行调查研究,汲取国内外的先进技术,制定出合理的设计方案,再进行具体设计。而夹具的出现可靠地保证加工精度,提高整体工作效率,减轻劳动强度,充分发挥和扩大机床的工艺性能。在此设计过程中,我们必须学会填写工序卡片,工序卡片正确与否是关系整个生产过程的,而工艺规程的作用是指导生产的主要技术文件;是生产组织和生产管理工作的依据;是新建、扩建或改建机械制造厂的主要技术资料。现代生产要求企业制造的产品品种经常更新换代,以适应市场激烈竞争,尽管国际生产研究协会的统计表明多品种生产的工件已占工件种类数的85%左右。然而目前,一般企业习惯采用传统的专用夹具,在一个具有一定生产能力的工厂中约拥有1300015000套专用夹具。另一方面,在多品种生产的企业中,约隔4年就要更新80%左右的专业夹具,而夹具的实际磨损量只有大约15%左右,特别最近几年来柔性制造系统(FMS)、数控机床(NC)、加工中心(MC)和成组加工(GT)等新技术被广泛应用和推广,使中小批生产的生产效率逐步趋近于大批量生产的水平。综上所述,现代生产对夹具提出了如下的新要求:(1)能迅速方便地装备新产品的投产以缩短生产准备周期;(2)能装夹一组相似性特征的零件。目前,大批量生产正逐渐成为现代机械制造业新的生产模式。在这种模式中,要求加工机床和夹具装备具有更好的柔性,以缩短生产准备时间、降低生产成本,所以,按手动夹紧的方法已不能满足生产发展的要求,而气动、液压夹紧等夹具正是适应这一生产模式的工装设备。它对缩短工艺装备的设计、制造周期起到至关重要的作用。国内外为了适应这种生产模式,也把柔性制造系统作为开发新产品的有效手段,并将其作为机械制造业的主要发展。1.2 课题背景知识1.2.1 零件作用本设计所设计的零件是1105柴油机中摇臂结合部的气门摇臂轴支座,它是柴油机上气门控制系统的一个重要零件。直径为18mm的孔用来装配摇臂轴,轴的两端各安装一进、排气气门摇臂。直径为16mm的孔内装一个减压轴,用于降低汽缸内压力,便于启动柴油机。两孔间距56mm,可以保证减压轴在摇臂上打开气门,实现减压。两孔要求的表面粗糙度和位置精度较高,工作时会和轴向配合工作,起到支撑的作用,直径11mm的孔用M10的螺杆与汽缸盖相连,直径3mm的孔用来排油,各部分尺寸零件图中详细标注。1.2.2 柴油机相关知识介绍 简介柴油机是用柴油作燃料的内燃机。柴油机属于压缩点火式发动机,它又常以主要发明者狄塞尔的名字被称为狄塞尔引擎。柴油机在工作时,吸入柴油机气缸内的空气,因活塞的运动而受到较高程度的压缩,达到500700的高温。然后将燃油以雾状喷入高温空气中,与高温空气混合形成可燃混合气,自动着火燃烧。燃烧中释放的能量作用在活塞顶面上,推动活塞并通过连杆和曲轴转换为旋转的机械功。柴油机可按不同特征分类:按转速分为高速、中速和低速柴油机;按燃烧室的型式分为直接喷射式、涡流室式和预燃室式柴油机等;按气缸进气方式分为增压和非增压柴油机;按气体压力作用方式分为单作用式、双作用式和对置活塞式柴油机等;按用途分为船用柴油机、机车柴油机等。随着现代社会进程的加快,柴油机发挥的社会作用不可估量,特别是在社会工业化之后,柴油机作为动力内燃机的一种,在社会的各个领域无处不在,工业、农业、汽车、船舶、公路工程、港口工程等,在这些领域里柴油机发挥着巨大的作用,为社会创造着巨大的效益。但是柴油机的污染排放也是一个不小的社会问题,随着社会的发展,人类对生活质量要求的提高,预示着人类对空气质量的要求也在提高,而高污染排放的柴油机必定不能满足人类的这一生活需求,所以现代的设计师们正在朝着设计出高效率,低排放,质量轻,生产简单的柴油机这一目标奋斗着,而这一目标也将越来越近。为了创造出更大的效益,设计出轻便,经久耐用,便于生产的气门摇臂轴支座这一零件是很有必要的。柴油机具有热效率高的显著优点,其应用范围越来越广。随着强化程度的提高,柴油机单位功率的重量也显著降低。为了节能,各国都在注重改善燃烧过程,研究燃用低质燃油和非石油制品燃料。此外,降低摩擦损失、广泛采用废气涡轮增压并提高增压度、进一步轻量化、高速化、低油耗、低噪声和低污染,都是柴油机的重要发展方向1。2 支座的机械加工工艺规程设计2.1 零件的工艺分析及生产类型的确定2.1.1 零件的作用本设计所设计的零件是1105柴油机中摇臂结合部的气门摇臂轴支座,它是柴油机上气门控制系统的一个重要零件。直径为18mm的孔用来装配摇臂轴,轴的两端各安装一进、排气气门摇臂。直径为16mm的孔内装一个减压轴,用于降低汽缸内压力,便于启动柴油机。两孔间距56mm,可以保证减压轴在摇臂上打开气门,实现减压。两孔要求的表面粗糙度和位置精度较高,工作时会和轴向配合工作,起到支撑的作用,直径11mm的孔用M10的螺杆与汽缸盖相连,直径3mm的孔用来排油,各部分尺寸零件图中详细标注。 图1 气门摇臂轴支座零件图Fig1 The parts drawing of valve lock shaft bearings2.1.2 零件的工艺分析接到设计任务时,应首先查看零件图是否完整、正确,再就是对零件的技术要求进行分析。参考机械加工工艺学在此零件的加工过程中,应注意高精度表面的加工。通过对气门摇臂轴支座零件图的重新绘制,知原图样的视图正确、完整,尺寸、公差以及技术要求齐全。通过对零件图的详细审阅,该零件的基本工艺状况已经大致掌握。主要工艺状况如下叙述:(1)零件材料:HT200,灰铸铁的生产工艺简单,铸造性能优良,但是塑性较差、脆性较高、不适合磨削,而且加工面主要集中在平面加工和孔的加工。(2)组成表面分析:11、16、18孔及其上下端面、3斜孔、倒角、各外圆表面、各外圆轮廓表面。(3)主要表面分析:16、18孔用于支承零件,为工作面,孔表面粗糙度要求Ra1.6um, 11孔底面为安装支承面,亦是主要基准面。(4)主要技术要求:根据对零件图的分析,该零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求如下:(1)36mm下端面,根据零件的总体加工特性,36mm为整个机械加工过程中主要的基准面,粗糙度为12.5,因此在制定加工方案的时候应当首先将此面加工出来;(2)22mm外圆的上端面以及与此孔相通的11mm通孔,粗糙度均为12.5;(3)28mm外圆的前后端面,前后端面倒的角,粗糙度为12.5;以及18mm的通孔,在这里由于18mm通孔所要求的精度较高,因此该孔的的加工是一个难点,其所要求的表面粗糙度为1.6,且该孔的轴线与36mm下端面的平行度为0.05,且该孔的轴线圆跳动公差为0.1需要选择适当的加工方法来达到此孔加工的技术要求。(4)26mm的前后端面,前后端面倒的角,粗糙度为12.5;以及16mm的通孔,16mm的通孔同样也是本零件加工一个比较重要的部分,观察零件图就可以知道,16mm的孔要求的表面粗糙度和位置精度与18mm的通孔一样都是比较高的,16mm的通孔表面粗糙度为1.6,孔的轴线与36mm的地面的平行度为0.05;通过上面零件的分析可知,36mm下端面和22mm上端面的表面粗糙度要求都不是很高,因此都不需要精加工来达到要求,而且这两个面也是整个加工工程中主要的定位基准面,因此可以粗加工或者半精加工出这两个面而达到精度要求,再以此作为基准采用专用夹具来对其他表面进行加工,并且能够更好的保证其他表面的位置精度要求。总的看来,该零件并没有复杂的加工曲面,属于较为简单的零件,所以根据各加工表面的技术要求采用常规的加工工艺均可保证,简单的工艺路线安排如下:将零件定位夹紧,加工出36mm下端面以及22mm上端面,并钻出11mm的通孔,然后再以这先加工出来的几个表面为基准定位,加工出28mm和26mm的外圆端面,并钻出这18mm和16mm两个精度要求比较高的孔,最后翻转零件,深孔加工出3mm的泄油孔2。2.1.3 确定零件的生产类型 零件的生产类型是指企业(或车间、工段、班组、工作地等)生产专业化程度的分类,它对工艺规程的制订具有决定性的影响。生产类型一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型,不同的生产类型由着完全不同的工艺特征。零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品年产量。零件的生产纲领N可按下式计算:N=Qm(1+a%)(1+b%)(1) 式中 N零件的生产纲领 Q产品的年产量(台、辆/年) m每台(辆)产品中该零件的数量(件/台、辆) a%备品率,一般取2%4% b%废品率,一般取0.3%0.7%根据上式就可以计算求得出零件的年生产纲领,再通过查表,就能确定该零件的生产类型。 根据本零件的设计要求,取Q=10000台,m=1件/台,分别取备品率和废品率3%和0.5%,将数据代入生产纲领计算公式得出N=10351件/年,零件质量为0.27kg,根据机械制造技术基础课程设计指导教程3表1-3,表1-4可知该零件为轻型零件,本设计零件气门摇臂轴支座的生产类型为成批大量生产。2.2 选择毛坯种类,绘制毛坯图2.2.1 选择毛坯种类 机械加工中毛坯的种类有很多种,如铸件、锻件、型材、挤压件、冲压件、焊接组合件等,同一种毛坯又可能有不同的制造方法。为了提高毛坯的制造质量,可以减少机械加工劳动量,降低机械加工成本,但往往会增加毛坯的制造成本。选择毛坯的制造方法一般应当考虑一下几个因素。(1)材料的工艺性能材料的工艺性能在很大程度上决定毛坯的种类和制造方法。例如,铸铁,铸造青铜等脆性材料不能锻造和冲压,由于焊接性能差,也不宜用焊接方法制造组合毛坯,而只能用铸造。低碳钢的铸造性能差,很少用于铸造;但由于可锻性能,可焊接性能好,低碳钢广泛用于制造锻件、型材、冲压件等。(2)毛坯的尺寸、形状和精度要求毛坯的尺寸大小和形状复杂程度也是选择毛坯的重要依据。直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料;直径相差较大的宜采用锻件。尺寸很大的毛坯,通常不采用模锻或压铸、特种铸造方法制造,而适宜采用自由锻造或是砂型铸造。形状复杂的毛坯,不宜采用型材或自由锻件,可采用铸件、模锻件、冲压件或组合毛坯。(3)零件的生产纲领选择毛坯的制造方法,只有与零件的生产纲领相适应,才能获得最佳的经济效益。生产纲领大时宜采用高精度和高生产率的毛坯制造方法,如模锻及熔模铸造等;生产纲领小时,宜采用设备投资少的毛坯制造方法,如木模砂型铸造及自由锻造。根据上述内容的几个方面来分析本零件,零件材料为HT200,首先分析灰铸铁材料的性能,灰铸铁是一种脆性较高,硬度较低的材料,因此其铸造性能好,切削加工性能优越,故本零件毛坯可选择铸造的方法;其次,观察零件图知,本设计零件尺寸并不大,而且其形状也不复杂,属于简单零件,除了几个需要加工的表面以外,零件的其它表面粗糙度都是以不去除材料的方法获得,若要使其他不进行加工的表面达到较为理想的表面精度,可选择砂型铸造方法;再者,前面已经确定零件的生产类型为大批量生产,可选择砂型铸造机器造型的铸造方法,较大的生产批量可以分散单件的铸造费用。因此,综上所述,本零件的毛坯种类以砂型铸造机器造型的方法获得。2.2.2 确定毛坯尺寸及机械加工总余量根据零件图计算零件的轮廓尺寸为长83mm,宽37mm,高62mm。查阅机械制造技术基础课程设计指导教程3表2-1 按铸造方法为砂型铸造机器造型,零件材料为灰铸铁,查得铸件公差等级为CT8CT12,取铸件公差等级为CT10。再根据毛坯铸件基本尺寸查阅机械制造技术基础课程设计指导教程3表2-3 ,按前面已经确定的铸件公差等级CT10查得相应的铸件尺寸公差。查阅机械制造技术基础课程设计指导教程3表2-5 按铸造方法为砂型铸造机器造型,材料为灰铸铁,查得铸件所要求的机械加工余量等级为EG,将要求的机械加工余量等级确定为G,再根据铸件的最大轮廓尺寸查阅机械制造工艺设计简明手册13表2.2-4 要求的铸件机械加工余量。由于所查得的机械加工余量适用于机械加工表面Ra1.6um,Ra1.6um的加工表面,机械加工余量要适当放大。分析本零件,除了16和18孔的Ra=1.6um外,没有一个加工表面的表面粗糙度是小于1.6um的,也就是所有的加工表面Ra1.6um,因此一般情况下这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可,但是由于大部分表面加工都需经过粗加工和半精加工,因此余量将要放大,这里为了机械加工过程的方便,除了孔以外的加工表面,将总的加工余量统一为一个值。如下表:表1 毛坯尺寸及机械加工总余量表Table1 Blank dimensions and mechanical processing total surplus加工表面基本尺寸铸件尺寸公差机械加工总余量铸件尺寸22上端面39mm2.64471.336下端面39mm2.64471.328前端面37mm2.64451.328后端面37mm2.64451.316前端面16 mm2.24241.116后端面16 mm2.24241.12.2.3 设计毛坯图(1)确定铸造斜度 根据机械制造工艺设计简明手册4表2.2-6 本零件毛坯砂型铸造斜度为。(2)确定分型面 由于毛坯形状对称,且最大截面在中间截面,为了起模以及便于发现上下模在铸造过程中的错移,所以选择前后对称中截面为分型面。(3)毛坯的热处理方式 为了去除内应力,改善切削性能,在铸件取出后进行机械加工前应当做时效处理。2.2.4 绘制毛坯图图2 气门摇臂轴支座毛坯图Fig2 The blank figure of valve lock shaft bearings2.3 选择加工方法,制定工艺路线2.3.1 粗基准的选择选择粗基准时,考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量,使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求5:(1)粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面,则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。(2)选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。(3)应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。(4)应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准,以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准,必要时需经初加工。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置,能保证转盘在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从零件图分析可知,主要是选择转盘底面P为其加工粗基准。据毛坯图所示,分析图纸的尺寸及公差,选取36mm下端面作为粗基准。根据粗基准不重复使用的原则,必须减少粗基准的装夹次数。2.3.2 精基准选择的原则(1)基准重合原则,即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。(2)互为基准的原则,选择精基准时,有时两个被加工面,可以互为基准反复加工。(3)基准不变的原则,尽可能使各个工序的定位基准相同。这是在多道工序中正确选择精基准的原则。如轴类零件的整个加工过程中大部分工序都以两个顶尖孔为定位基准;齿轮加工的工艺过程中大部分工序以内孔和端面为定位基准;箱体加工中,若批量较大,大部分工序以平面和两个销孔为定位基准。(4)自为基准的原则,当精加工或光整加工工序要求余量小且均匀时,可选择加工表面本身为精基准,以保证加工质量和提高生产率。考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便,根据零件形状结构和要求可知,18mm的孔为设计基准,为了避免由于基准不重合而产生的误差,应选择18mm的孔为定位基准,即遵循“基准重合”原则,以28mm的前端面为辅助定位精基准。2.4 各表面的加工方法的选择 加工方法的选择需要保证零件的经济加工精度和粗糙度;加工方法的选择和加工方案的选择需依据每个加工表面的技术要求,确定加工方法及加工方案;决定加工方法时要考虑被加工材料的性质以及生产类型,还要考虑现有设备情况及技术条件;此外还要考虑一些其他因素,例如,工件的形状和质量以及加工方法所能达到的表面物理机械性能等6。几种表面的加工方法如下:表2 外圆表面的加工方案及其经济精度Table2 The surface processing plan and the circular economic precision 加工方案经济精度公差等级表面粗糙度值Ra(um)适用范围粗车半精车精车滚压(或抛光)IT6IT110.08100适用于除淬火钢以外的金属材料粗车半精车磨削IT5IT70.0120.8除不宜用于有色金属外,主要适用于淬火钢件的加工粗车半精车精车精磨研磨IT5以上0.0250.20主要用于高精度要求的钢件加工表3 内孔表面的加工方案及其经济精度Table3 In the hole surface processing plan and the economic precision加工方案经济精度公差等级表面粗糙度值Ra(um)适用范围钻扩铰IT8IT130.8100加工未淬火钢及其铸铁的实心毛坯,也可用于加工有色金属钻扩拉IT7IT80.81.6大批大量生产粗镗半精镗精镗浮动镗IT6IT130.250除淬火钢以外的金属材料,毛坯上已有铸出或锻出的孔粗磨半精磨精磨金刚镗IT6IT70.050.2主要用于精度要求高的有色金属表4 平面加工方案及其经济精度Table4 Plane processing plan and the economic precision加工方案经济精度公差等级表面粗糙度值Ra(um)适用范围 续表1加工方案经济精度公差等级表面粗糙度值Ra(um)适用范围粗车半精车精车磨IT6IT130.250适用工件的端面加工大粗刨精刨刮研IT5IT130.150适用不淬硬的平面粗铣拉IT6IT90.0200.80适用大量生产中加工较小的不淬火平面粗铣精铣磨研磨抛光IT5以上0.0250.20适用于高精度平面的加工 加工表面有端面、内孔等,材料为铸铁。以公差等级和表面粗糙度要求,参考有关资料,其加工方法选择如下:表5 气门摇臂轴支座各加工表面方案Table5 The scheme of each processing surface of valve lock shaft bearings需加工表面尺寸精度等级表面粗糙度(um)加工方案22上端面IT1012.5粗铣36mm下端面IT96.3粗铣半精铣28前端面IT83.2粗铣半精铣28后端面IT83.2粗铣半精铣26前端面IT1012.5粗铣26后端面IT1012.5粗铣11通孔IT1012.5钻3偏10泄油孔IT1012.5钻18通孔IT71.6钻扩铰16通孔IT71.6钻扩铰2.5 加工阶段的划分和工序集中与分散的确定零件的加工质量要求较高时,常把整个加工过程划分为几个阶段7:(1)粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多余的金属,为以后的精加工创造较好的条件,并为半精加工,精加工提供定位基准,粗加工时能及早发现毛坯的缺陷,予以报废或修补,以免浪费工时。一般粗加工的公差等级为IT11IT12。粗糙度为Ra12.5um100um(2)半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备,保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为IT9IT10。表面粗糙度为Ra6.312.5m。(3)精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。精精加工的加工精度一般为IT6IT7,表面粗糙度为Ra0.83.2m。分析零件,材料是HT200,宜采用切削加工,而不宜用磨削加工,加工质量要求较高,可将加工阶段分为粗加工,半精加工和精加工三个阶段;分析零件图可知,在选择加工路线时,根据零件的工作环境和精度要求,则选择如下的加工路线进行加工:加工孔:采取钻扩铰加工路线加工面:采取粗铣半精铣精铣的加工路线 在粗加工阶段,先将36mm和11通孔加工出来,作为精加工的基准;然后粗铣22上端面、28外圆前后端面、26外圆前后端面,最后钻扩铰出18通孔和16通孔,并钻出3偏10斜油孔。2.6 工序的安排先确定零件的加工顺序,工件各表面的加工顺序,一般按照先粗加工后精加工;先基准面加工后其他面加工;先主要表面加工后次要表面加工;先平面加工后孔加工的原则。(1)在生产纲领已确定的情况下,考虑零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求,以及加工方法所能达到的经济精度等要求,确定工艺路线方案如下:表6 工艺路线的制定Table6 Design of process flow工序号工序内容简要说明010一箱多件砂型铸造020清砂,检验清洗零件,清除废品030时效处理硬度HBS187220,消除内应力040粗铣22mm上端面选用卧式铣床X6132050粗铣36mm下端面选用卧式铣床X6132060钻11mm通孔选用钻床Z525070粗、半精铣28mm、26mm外圆前端面,选用卧式铣床X6132 续表2工序号工序内容简要说明080粗铣、半精铣28mm外圆后端面,粗铣26mm外圆后端面选用卧式铣床X6132090钻、扩、铰18mm通孔选用钻床Z3025100钻、扩、铰16mm通孔选用钻床Z3025110钻3 mm通孔选用钻床Z515120钳工去毛刺、清洗0130终检清除废品(2)热处理工序机械加工前对铸件毛坯进行时效处理,时效处理硬度HBS187220,时效处理的主要目的是消除铸件的内应力,稳定组织和尺寸,改善机械性能,这样可以提高毛坯的切削性能。(3)辅助工序毛坯铸造成型后,应对铸件毛坯安排清砂工序,并对清砂后的铸件进行尺寸,然后再进行机械加工,最后在零件的所有加工工序完成后,安排去毛刺、清洗、终检工序。2.7 工序的机床设备、工艺装备和辅助工具机床及工艺装备的选择是制定工艺规程的一项重要工作,它不但直接影响工件的加工质量,而且还影响工件的加工效率和制造成本,经过对零件的分析,选用设备如下表2.76.表7 支座加工工艺设备选用Table7 The choose of processing technology and equipment of bearings工序号机床设备刀具量具010020游标卡尺030040选用卧式铣床X6132硬质合金端铣刀游标卡尺050选用卧式铣床X6132硬质合金端铣刀游标卡尺060选用钻床Z525直柄麻花钻11卡尺、塞规070选用卧式铣床X6132硬质合金端铣刀游标卡尺 续表3工序号机床设备刀具量具080选用卧式铣床X6132硬质合金端铣刀游标卡尺090选用钻床Z3025麻花钻、硬质合金铰刀游标卡尺100选用钻床Z3025麻花钻、硬质合金铰刀游标卡尺110选用钻床Z515直柄麻花钻3塞规120游标卡尺130游标卡尺2.8 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定前面已经确定了各加工表面的总加工余量,应将毛坯余量分为各工序加工余量,然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。本零件工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见下表:表8 22两端面加工余量表Table8 The table of 22 two end more than processing scale工步名称工步间余量/mm经济精度表面粗糙度Ra/um工步基本尺寸/mm标注工序尺寸公差半精铣22下端面1IT86.33939粗铣22下端面3IT1012.540400.25粗铣22上端面4IT1012.543430.62毛坯IT12471.3表9 11孔加工余量表Table9 The table of 11 hole more than processing scale工步名称工步间余量/mm经济精度表面粗糙度Ra/um工步基本尺寸/mm标注工序尺寸公差钻11孔11IT1012.51111表10 28、26两端面加工余量计算Table10 The table of 28、26 two end more than processing scale工步名称工步间余量/mm经济精度表面粗糙度Ra/um工步基本尺寸/mm标注工序尺寸公差半粗铣28前端面1IT73.241410.16粗铣28前端面3IT1012.542420.62粗铣28前端面3IT1012.542420.62粗铣26前端面4IT1012.520200.62粗铣26后端面4IT1012.5161628毛坯IT12451.326毛坯IT12241.12.9 切削用量和时间定额的确定在切削加工过程中,需要针对不同的工件材料、刀具材料和其他技术经济要求来选定适宜的切削速度vc、进给量f、背吃刀量ap。切削用量是调整机床,计算切削力、切削功率、工时定额及核算工序成本等所需的参数;制订切削用量时应从切削加工生产率、刀具耐用度、机床功率、加工质量来考虑。机械加工的时间定额是完成某一工序所规定的时间。定额的制定应考虑到最有效地利用生产工具,并参照工人的实践经验,在充分调查研究、广泛征求工人意见的基础上,实事求是地予以确定。工序40 粗铣22上端面(1) 切削深度 ap=3mm(2) 进给量的确定 此工序选择YG6硬质合金端铣刀,查表选择硬质合金端铣刀的具体参数如下:D=80mm, D1=70mm,d=27mm,L=36mm,L1=30mm,齿数z=10,根据所选择的X6132卧式铣床功率为5KW,查机械加工工艺手册8得fz=0.100.24mm/z 取fz=0.20 mm/z f =fzz(2)则 f=0.210=2mm/r(3) 切削速度的确定 根据工件材料为HT200,硬度HBS187220,根据机械加工工艺手册8表30-25,选择切削速度vc=64 m/min。计算主轴转速n= =255 r/min,查机械制造基础课程设计基础教程9表4-18得n=281r/min,然后计算实际vc= =71 m/min (4) 基本时间的确定铣削常用符号如下:Z铣刀齿数fz铣刀每齿的进给量,mm/z fMZ工作台的水平进给量,mm/min fM工作台的进给量,mm/min,fM= fznz(3) ae铣削宽度,mm ap铣削深度,mm d铣刀直径,mm查机械制造基础课程设计基础教程3表2-28得此工序机动时间计算公式: Tj= (4)根据数据,主轴转速n=255r/min,工作台进给量fM= fznz=0.210255=510 mm/min根据机械加工工艺手册8,表30-9查得l1+ l2=7mm取fM=480mm/min;切削加工面L=22mm Tj= = =0.06min工序50 加工36mm下端面工步一 粗铣36mm下端面(1) 切削深度 ap=3mm(2) 进给量的确定 此工序选择YG6硬质合金端铣刀,查表选择硬质合金端铣刀的具体参数如下:D=80mm,D1=70mm,d=27mm,L=36mm,L1=30mm,齿数z=10,根据所选择的X6132卧式铣床功率为5KW,查机械加工工艺手册8得fz=0.100.24mm/z 取fz=0.20 mm/z 则 f=0.210=2mm/r(3) 切削速度的确定 根据工件材料为HT200,硬度HBS187220,根据机械加工工艺手册8表30-25,选择切削速度vc=65 m/min。计算主轴转速n= =258r/min,查机械制造基础课程设计指导教程3表4-18得n=281 r/min,然后计算实际vc= =71 m/min(4) 基本时间的确定根据数据,主轴转速n=255r/min,工作台进给量fM= fznz=0.22255=510mm/min根据机械加工工艺手册8,表30-9查得l1+ l2=7mm取fM=480mm/min;切削加工面L=36 Tj= = =0.09min工步二 半精铣36mm下端面(1) 切削深度 ap=1 mm(2) 进给量的确定 此工序选择YG8硬质合金端铣刀,查表选择硬质合金端铣刀的具体参数如下:D=80mm,D1=70mm ,d=27mm,L=36mm,L1=30mm,齿数z=10,根据所选择的X6132卧式铣床功率为5KW,查机械加工工艺手册8得fz=0.100.24mm/z 取fz=0.20 mm/z f=0.110=1mm/r(3) 切削速度的确定 根据机械加工工艺手册8表5-157,选择切削速度vc=124m/min。计算主轴转速n= = 494r/min,查机械制造基础课程设计指导教程3表4-18得n=490r/min,然后计算实际vc= =123m/min(4) 基本时间的确定 根据数据,主轴转速n=490 r/min,工作台进给量fM= fznz=0.110490=490mm/min根据机械加工工艺手册8,表30-9查得l1+ l2=7mm取fM=480 mm/min;切削加工面L=36 mm Tj= = =0.08 min工序60 钻11通孔(1) 切削深度 ap=11 mm(2) 进给量和切削速度的确定 选择硬质合金YG8麻花钻,钻头参数如下:d=11mm,L=142mm,L1=94mm,查机械制造基础课程设计指导教程3表5-134,f=0.080.16mm/r,取f=0.1mm/r,vc=5070m/min,取vc=60m/min,计算主轴转速n= =1737r/min,查立式钻床Z525主轴转速表,取n=1360r/min,实际切削速度,vc= =47 m/min(3) 基本时间的确定 查机械制造技术基础课程设计指南9表2-26,查得钻削机动时间计算公式,Tj= (5)l1= cotka+(12)(6)l2=(14)(7)钻孔深度l=39mm,l1=3,l2=4,所以Tj= = =0.34min工序70、80 铣28、26前后端面工步一 粗铣28前后端面(1) 切削深度 ap=3mm(2) 进给量的确定 此工序选择YG6硬质合金端铣刀,查表选择硬质合金端铣刀的具体参数如下:D=80mm, D1=70mm,d=27mm,L=36mm,L1=30mm,齿数z=6,根据所选择的X6132卧式铣床功率为5KW,查机械加工工艺手册8得fz=0.100.24mm/z 取fz=0.20mm/z 则 f=0.210=2mm/r(3) 切削速度的确定 根据机械加工工艺手册8表30-25,选择切削速度vc=65 m/min。计算主轴转速n= =258r/min,查机械制造基础课程设计基础教程3表4-18得n=281 r/min,然后计算实际vc= =71mm(4) 基本时间的确定根据数据,主轴转速n=255r/min,工作台进给量fM= fznz=0.210255=510mm/min根据机械加工工艺手册8,表30-9查得l1+ l2=7mm 取fM=480 mm/min;切削加工面L=28 Tj= = =0.07min工步二 粗铣26前后端面(1) 切削深度 ap=4mm (2) 进给量的确定 根据所选择的X6132卧式铣床功率为5KW,查机械加工工艺手册8得fz=0.140.24mm/z 取fz=0.20 mm/z 则 f=0.210=2mm/r(3) 切削速度的确定 根据工件材料为HT200,硬度HBS187220,根据机械加工工艺手册8表30-25,选择切削速度vc=64 m/min。计算主轴转速n= =255 r/min,查机械制造基础课程设计基础教程3表4-18得n=281 r/min,然后计算实际vc= =71 m/min(4) 基本时间的确定根据数据,主轴转速n=255r/min,工作台进给量fM= fznz=0.210255=510mm/min根据机械加工工艺手册8,表30-9查得l1+ l2=7mm取fM=480mm/min;切削加工面L=26 Tj= = =0.07min工步三 半精铣28前后端面(1) 切削深度 ap=1 mm(2) 进给量的确定 此工序选择YG8硬质合金端铣刀,查表选择硬质合金端铣刀的具体参数如下:D=80mm,D1=70mm,d=27mm,L=36mm,L1=30mm,齿数z=10,根据所选择的X6132卧式铣床功率为5KW,查机械加工工艺手册8得fz=0.100.24mm/z 取fz=0.20mm/z 则 f=0.110=1mm/r(3) 切削速度的确定 根据机械加工工艺手册8表5-157,选择切削速度vc=124m/min。计算主轴转速n= = 495 r/min,查机械制造基础课程设计基础教程3表4-18得n=490 r/min,然后计算实际vc= =123m/min(4) 基本时间的确定根据数据,主轴转速n=490r/min,工作台进给量fM= fznz=0.110490=490mm/min根据机械加工工艺手册8,表30-9查得l1+ l2=7mm取fM=480mm/min;切削加工面L=28 Tj= = =0.07min工序90 钻扩粗铰精铰18的孔工步一 钻17的通孔(1) 切削深度 ap=17 mm(2) 进给量和切削速度的确定 根据这两孔最终要求的表面的粗糙度的要求,确定钻头为硬质合金直柄麻花钻,查表选择如下参数钻头:d=17mm,L=184mm,L1=125mm,查表机械制造技术基础课程设计指南6表5-134,查得,f=0.080.16mm/ r取f=0.1mm/r,vc=5070m/min,取vc=60m/min,计算主轴转速n= =1124r/min,查立式钻床Z525主轴转速表,取n=1000r/min,实际切削速度,vc= =53m/min(3) 基本时间的确定 查机械制造技术基础课程设计指南6表2-26,查得钻削机动时间计算公式,Tj= ,l1= cotka+(12),l2=(14)钻孔深度l=37mm,l1=3,l2=4,所以Tj= = =0.33min工步二 扩孔至17.85(1) 切削深度 ap=0.85mm(2) 进给量和切削速度的确定 选择钻头为硬质合金YG8直柄麻花钻,查表选择如下参数钻头:d=17.75mm,L=19mm,L1=130mm,查表机械制造技术基础课程设计指南6表5-134,查得,f=0.91.1mm/ r取f=1mm/r,vc=59m/min,计算主轴转速n= =1052r/min,查立式钻床Z525主轴转速表,取n=1000r/min,实际切削速度,vc= =56m/min(3) 基本时间的确定 查机械制造技术基础课程设计指南6表2-26,查得钻削机动时间计算公式,Tj= ,l1= cotka+(12),l2=(14)钻孔深度l=37 mm,l1=3,l2=4,所以Tj= = =0.44min工步三 铰孔至17.94(1) 切削深度 ap=0.09 mm(2) 进给量和切削速度的确定 选择钻头为硬质合金直柄机用铰刀,查表选择如下参数钻头:d=18mm,L=182mm,L1=5
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