K015-6】填料箱盖工艺及铣直径155端面夹具设计.rar

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编号:4725    类型:共享资源    大小:1.79MB    格式:RAR    上传时间:2019-08-17
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K015-6 k015 填料 工艺 直径 端面 夹具 设计
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西南科技大学本科生毕业论文 1 第 1 章 课题提出的背景和意义 1.1 课题的研究背景 箱体类零件是机器和部件的基础零件,它把机器和部件中的所有零件连接成一 个整体, 并使机器和部件中的零件相互保持正确位置, 完成必需的运动。因此, 箱 体零件的加工质量直接影响着机器的性能、精度和寿命。箱体类零件结构一般比较 复杂, 箱壁薄, 表面和孔比较多。但箱体零件主要加工的对象是一些平面和孔。对 于平面大多采用铣削和磨削, 对于轴承孔多采用镗削, 对于连接孔多采用钻、扩、 铰等。另外, 在箱体类零件加工安排时, 工艺顺序一般为先面后孔, 先粗后精, 并 在各个工序间安排时效处理,通过对箱体零件的研究,自动编程能够优化箱体零件 加工工艺,提高箱体零件质量,缩短了加工时间,减少了工人的劳动强度,提高企 业生产效率就是本次研究的目的。 箱体类零件的主要结构特点: 1、形状较复杂 2、体积较大 3、壁薄比较容易变形 4、孔和平面的精度要求较高 总而言之,箱体类零件在整个机械制造业当中占有相当重要的地位,它的精度 高低直接影响到机器性能的好坏。因此讨论研究箱体零件的加工工艺和自动编程是 很有现实意义。 1.2 UG 的应用前景及 UG 软件应用的意义 UG 是 Unigraphics 的 缩 写 , 这 是 一 个 交 互 式 CAD/CAM 计 算 机 辅 助 设 计 与 计 算 机 辅 助 制 造 系 统 , 它 功 能 强 大 , 可 以 轻 松 实 现 各 种 复 杂 实 体 及 造 型 的 建 构 。 它 在 诞 生 之 初 主 要 基 于 工 作 站 , 但 随 着 PC 硬 件 的 发 展 和 个 人 用 户 的 迅 速 增 长 , 在 PC 上 的 应 用 取 得 了 迅 猛 的 增 长 , 目 前 已 经 成 为 模 具 行 业 三 维 设 计 的 一 个 主 流 应 用 。 西南科技大学本科生毕业论文 2 UG 的 开 发 始 于 1990 年 7 月 , 它 是 基 于 C 语 言 开 发 实 现 的 。 UG NX 是 一 个 在 二 和 三 维 空 间 无 结 构 网 格 上 使 用 自 适 应 多 重 网 格 方 法 开 发 的 一 个 灵 活 的 数 值 求 解 偏 微 分 方 程 的 软 件 工 具 。 其 设 计 思 想 足 够 灵 活 地 支 持 多 种 离 散 方 案 。 因 此 软 件 可 对 许 多 不 同 的 应 用 再 利 用 。 一 个 给 定 过 程 的 有 效 模 拟 需 要 来 自 于 应 用 领 域 (自 然 科 学 或 工 程 )、 数 学 (分 析 和 数 值 数 学 )及 计 算 机 科 学 的 知 识 。 然 而 , 所 有 这 些 技 术 在 复 杂 应 用 中 的 使 用 并 不 是 太 容 易 。 这 是 因 为 组 合 所 有 这 些 方 法 需 要 巨 大 的 复 杂 性 及 交 叉 学 科 的 知 识 。 最 终 软 件 的 实 现 变 得 越 来 越 复 杂 , 以 致 于 超 出 了 一 个 人 能 够 管 理 的 范 围 。 一 些 非 常 成 功 的 解 偏 微 分 方 程 的 技 术 , 特 别 是 自 适 应 网 格 加 密 和 多 重 网 格 方 法 在 过 去 的 十 年 中 已 被 数 学 家 研 究 , 同 时 随 着 计 算 机 技 术 的 巨 大 进 展 , 特 别 是 大 型 并 行 计 算 机 的 开 发 带 来 了 许 多 新 的 可 能 。 UG 的 目 标 是 用 最 新 的 数 学 技 术 , 即 自 适 应 局 部 网 格 加 密 、 多 重 网 格 和 并 行 计 算 , 为 复 杂 应 用 问 题 的 求 解 提 供 一 个 灵 活 的 可 再 使 用 的 软 件 基 础 。 随着我国改革开放步伐的进一步加快,中国正逐步成为全球制造业的基地, 特别是加入 WTO 后,作为制造业基础的模具行业近年来得到了迅速发展。模具是工 业生产的基础工艺装备,在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通信等产品中, 60%—80%的零部件都依靠模具成型。国民经济的五大支柱产业,即机械、电子、汽 车、石化、建筑,都要求模具工业的发展与之相适应。模具是“效益放大器“,用 模具生产的最终产品的价值,往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产水 平的高低,己成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志,在很大程度上决定 着产品的质量、效益和新产品的开发能力。因此,我国要从一个制造业大国发展成 为一个制造业强国,必须要振兴和发展我国的模具工业,提高模具工业的整体技术 水平。同时,模具工业的发展也日益受到人们的重视和关注,国务院颁布的《关于 当前产业政策要点的决定》也把模具列为机械工业改造序列的第一位,生产和基本 建设序列的第二位。 随着 CAD/CAM 软件加工及快速成型等先进制造技术的不断发展,以及这些技术 在模具行业中的普及应用,模具设计与制造领域正发生着一场深刻的技术革命,传 统的二维设计及模拟量加工方式正逐步被基于产品三维数字化定义的数字化制造方 西南科技大学本科生毕业论文 3 式所取代。在这场技术革命中,逐步掌握三 CAD/CAM 软件的使用,并用于模具的数 字化设计与制造是其中的关键。 我国模具工业发展前景非常广阔。国内外模具及 模具加工设备厂商己普遍看好中国市场。随着对模具设计质量与制造要求的不断提 高,以及 CAD/CAM 技术在模具制造业中的大规模推广应用,急需大批熟悉 CAD/CAM 技术应用的模具设计与制造的技术人才。这是企业最为宝贵的财富,也是企业走向 世界、提高产品竞争力最根本的基础。而目前这方面的专业人才非常缺 1.3 本章小结 在本章介绍了箱体类零件的主要作用以及结构特点,在机械制造业中占有相当 重要的地位;同时也介绍 UG 软件的前景,目 前 已 经 成 为 模 具 行 业 三 维 设 计 的 一 个 主 流 应 用 ; UG 软件的应用,在模具制造业中大规模推广应用。 西南科技大学本科生毕业论文 4 第 2 章 填料箱盖零件的分析 2.1 零件的作用 箱体类是机器或部件的基础零件,它将机器或部件中的轴、套、齿轮等有关零 件组装成一个整体,使它们之间保持正确的相互位置,并按照一定的传动关系协调 地传递运动或动力。因此,箱体的加工质量将直接影响机器或部件的精度、性能和 寿命。 箱体类零件有:机床主轴箱、机床进给箱、变速箱体、减速箱体、发动机缸体 和机座等。根据箱体零件的结构形式不同,可分为整体式箱体,如图 2-1(a、b、d)所 示和分离式箱体,如图 2-1(c)所示两大类。前者是整体铸造、整体加工,加工较 困难,但装配精度高;后者可分别制造,便于加工和装配,但增加了装配工作量。 2-1 几种箱体的结构 题目所给的零件是 CA6140 车床填料箱盖(如图 2-2),主要作用是保证与填料箱 体联接后保证密封。对平面要求有较高的平面度和较小的粗糙度值;对孔的尺寸精 西南科技大学本科生毕业论文 5 度、形状精度、和表面粗糙度都要求较高;对同一轴线的孔应有一定的同轴度要求 和各支承孔之间也应有一定的孔距尺寸精度及平行度要求。 图 2.2 填料箱盖 2.2 填料箱盖的技术要求分析 箱体类零件是机器及其部件的基础零件。它将机器及其部件中的轴、轴承套和 齿轮等零件按一定的相互关系装配成一整体,并按预定的传动关系协调运动。因此, 箱体的加工质量,直接影响着机器的性能,精度和寿命。 箱体的结构形式虽然多种多样,但仍有共同的主要特点:形状复杂、壁薄且不 均匀,内部呈腔形,加工部位多,加工难度大,既有精度要求较高的孔系和平面, 也有许多精度要求较低的紧固孔。因此,一般中型机床制造厂用于箱体类零件的机 械加工劳动量约占整个产品加工量的 15%~20%。 1、以 Φ65H5( )轴为中心的表面进行加工013. 包括:尺 Φ 寸为 Φ65h5( )的轴,表面粗糙度为 1.6,尺寸为 Φ80 的与013. Φ65h5( )相接的肩面, 尺寸为 Φ100f8( )与 Φ65h5( )同轴度为013. 036.9013. 0.025 的面,尺寸为 Φ60H8 ( )与 Φ65h5( )同轴度为 0.025 的孔。046.1. 2、以 Φ60H8( )孔为中心的表面进行加工046. 西南科技大学本科生毕业论文 6 尺寸为 78 与 Φ60H8( )垂直度为 0.012 的孔底面,表面粗糙度为 0.4,须研磨。046. 3、以 Φ60H8( )孔为中心均匀分布的 12 孔,6-ф13.5,4-M10-6H 深 20 孔深046. 24 及 2-M10-6H 的孔进行加工 2.3 本章小结 在本章节中对题目所给的零件进行了简要的工艺分析,注明了各个孔的同轴度、 面的粗糙度。 西南科技大学本科生毕业论文 7 第 3 章 工艺规程设计 3.1 零件机械加工工艺规程的制定 零件机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和方法等的工艺文件。它 是在具体的生产条件下,将最合理或者比较合理的工艺过程,用图表(或文字)的 形式制成用来指导生产、管理生产的文件。 3.1.1 机械加工工艺规程的内容及作用 工艺规程的内容,一般有零件的加工工艺路线、各工序基本加工内容、切削用 量、工时定额及采用的机床和工艺装备(刀具、夹具、量具、模具)等。 工艺规程的主要作用如下: 1、工艺规程是指导生产的主要技术文件。合理的工艺规程是建立在正确的工艺 原理和实践基础上的,是科学技术和实践经验的结晶。因此,它是获得合格产品的 技术保证,一切生产和管理人员必须严格遵守。 2、工艺规程是生产组织管理工作、计划工作的依据。原材料的准备、毛坯的制 造、设备和工具的购置、专用工艺装备的设计制造、劳动力的组织、生产进度计划 的安排等工作都是依据工艺规程来进行的。 3、工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料。在新建扩建或改造工厂或车 间时,需依据产品的生产类型及工艺规程来确定机床和设备的数量及种类,工人工 种、数量及技术等级,车间面积及机床的布置等。 3.1.2 制定工艺规程的原则、原始资料 1、制定工艺规程的原则 制定工艺规程的原则是:在保证产品质量的前提下,以最快的速度、最少的劳 动消耗和最低的费用,可靠加工出符合设计图纸要求的零件。同时,还应在充分利 用本企业现有生产条件的基础上,尽可能保证技术上先进、经济上合理、并且有良 好的劳动条件。 2、制定工艺规程的原始资料 西南科技大学本科生毕业论文 8 ⑴ 产品零件图样及装配图样。零件图样标明了零件的尺寸和形位精度以及其他 技术要求,产品的装配图有助于了解零件在产品中的位置、作用,所以,它们是制 定工艺规程的基础。 ⑵ 产品的生产纲领。 ⑶ 产品验收的质量标准。 ⑷ 本厂现有生产条件,如机床设备、工艺装备、工人技术水平及毛坯的制造生 产能力等。 ⑸ 国内、外同类产品的生产工艺资料。 3.1.3 制定工艺规程的步骤 1、零件图样分析 零件图样分析的目的在于: ⑴ 分析零件的技术要求,主要了解各加工表面的精度要求、热处理要求,找出 主要表面并分析它与次要表面的位置关系,明确加工的难点及保证零件加工质量的 关键,以便在加工时重点加以关注。 ⑵ 审查零件的结构工艺性是否合理,分析零件材料的选取是否合理。 2、毛坯选择 毛坯的选择主要依据以下几方面的因素: ⑴ 零件的材料及机械性能 零件的材料一旦确定,毛坯的种类就大致确定了。 例如材料为铸铁,就应选铸造毛坯;钢质材料的零件,一般可用型材;当零件的机 械性能要求较高时要用锻造;有色金属常用型材或铸造毛坯。 ⑵ 零件的结构形状及尺寸 例如,直径相差不大的阶梯轴零件可选用棒料作毛 坯,直径相差较大时,为节省材料,减少机械加工量,可采用锻造毛坯;尺寸较大 的零件可采用自由锻,形状复杂的钢质零件则不宜用自由锻。对于箱体、支架等零 件一般采用铸造毛坯,大型设备的支架可采用焊接结构。 西南科技大学本科生毕业论文 9 ⑶ 生产类型 大量生产时,应采用精度高、生产率高的毛坯制造方法,如机 器造型、熔模铸造、冷轧、冷拔、冲压加工等。单件小批生产则采用木模手工造型、 焊接、自由锻等。 ⑷ 毛坯车间现有生产条件及技术水平以及通过外协获得各种毛坯的可能性。 3、拟订工艺路线 ⑴ 定位基准的选择 正确选择定位基准,特别是主要的精基准,对保证零件 加工精度、合理安排加工顺序起决定性的作用。所以,在拟定工艺路线时首先应考 虑选择合适的定位基准。基准的选择方法见第一章。 ⑵ 零件表面加工工艺方案的选择 由于表面的要求(尺寸、形状、表面质量、 机械性能等)不同,往往同一表面的加工需采用多种加工方法完成。某种表面采用 各种加工方法所组成的加工顺序称为表面加工工艺方案。 ⑶ 加工阶段的划分 对于那些加工质量要求高或比较复杂的零件,通常将整 个工艺路线划分为以下几个阶段: ① 粗加工阶段 主要任务是切除毛坯的大部分加工余量,并制出精基准。 该阶段最关键的问题是怎样提高生产率。 ② 半精加工阶段 主要任务是减小粗加工时造成的误差,为主要表面的精加 工做好准备,同时完成零件上各次要表面的加工。 ③ 精加工阶段 主要任务是保证各主要表面达到图样规定要求。这一阶段 的问题是如何保证加工质量。 ④ 光整加工阶段 主要任务是减小表面粗糙度值和进一步提高精度。 划分加工阶段的好处是按先粗后精的顺序进行加工,可以分配合理的加工余量 以及选择合理的切削用量,使加工机床冲分发挥其效率,并且能长期保持精加工机 床的精度;减少工件在加工过程中的变形,避免精加工表面受到损伤;粗精加工分 开,还便于及时发现毛坯缺陷,同时有利于安排热处理工序。 西南科技大学本科生毕业论文 10 4、加工顺序的安排 加工顺序的安排对保证加工质量,提高生产率和降低成本都有重要作用,是拟 定工艺路线的关键之一。可按下列原则进行。 ⑴ 切削加工顺序的安排 ① 先粗后精 先安排粗加工,中间安排半精加工,最后安排精加工。 ② 先主后次 先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加工,后安排如 键槽、紧固用的光孔和螺纹孔等次要表面的加工。 ③ 先面后孔 对于箱体、支架、连杆、底座等零件,其主要表面的加工顺序是 先加工用作定位的平面和孔的端面的加工,然后再加工孔。 ④ 先基准面后其它面 即选作精基准的表面应在一开始的工序中就加工出来, 以便为后续工序的加工提供定位精基准。 ⑵ 热处理工序的安排 零件加工过程中的热处理按应用目的,大致可分为预备热处理和最终热处理。 预备热处理 预备热处理的目的是改善机械性能、消除内应力、为最终热处理 作准备,它包括退火、正火、调质和时效处理。铸件和锻件,为了消除毛坯制造过 程中产生的内应力,改善机械加工性能,在机械加工前应进行退火或正火处理;对 大而复杂的铸造毛坯件(如机架、床身等)及刚度较差的精密零件(如精密丝杠) , 需在粗加工之前及粗加工与半精加工之间安排多次时效处理;调质处理的目的是获 得均匀细致的索氏体组织,为零件的最终热处理作好组织准备,同时它也可以作为 最终热处理,使零件获得良好的综合机械性能,一般安排在粗加工之后进行。 最终热处理 最终热处理的目的主要是为了提高零件材料的硬度及耐磨性,它 包括淬火、渗碳及氮化等。淬火及渗碳淬火通常安排在半精加工之后、精加工之前 进行;氮化处理由于变形较小,通常安排在精加工之后。 ⑶ 辅助工序的安排 西南科技大学本科生毕业论文 11 辅助工序包括:检验、清洗、去毛刺、防锈、去磁及平衡去重等。其中检验是 最主要的、也是必不可少的辅助工序,零件加工过程中除了安排工序自检之外,还 应在 下列场合安排检验工序: ① 粗加工全部结束之后、精加工之前; ② 工件转入、转出车间前后; ③ 重要工序加工前后; ④ 全部加工工序完成后。 3.2 箱体零件的材料、毛坯和热处理 箱体材料一般选用 HT200~400 的各种牌号的灰铸铁,而最常用的为 HT200。灰 铸铁不仅成本低,而且具有较好的耐磨性、可铸性、可切削性和阻尼特性(减震性) 。 在单件生产或某些简易机床的箱体,为了缩短生产周期和降低成本,可采用钢材焊 接结构。 毛坯的加工余量与生产批量、毛坯尺寸、结构、精度和铸造方法等因素有关。 有关数据可查有关资料及根据具体情况决定。 毛坯铸造时,应防止砂眼和气孔的产生。为了减少毛坯制造时产生残余应力, 应使箱体壁厚箱体浇铸后应安排时效或退火工序。 某些单件、小批量生产的箱体零件,为了缩短毛坯制造的周期和降低成本,可 采用钢板焊接结构 普通精度的箱体零件,一般在铸造之后安排一次人工时效处理。对一些高精度 或形状特别复杂的箱体零件,在粗加工之后还要安排一次人工时效处理,以消除粗 加工时所造成的残余应力。 3.3 基准面的选择 3.3.1 粗基准的选择。 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 西南科技大学本科生毕业论文 12 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作粗基准。 3.3.2 精基准的选择。 主要要考虑基准重合的问题。 当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算。 3.4 制订工艺路线 按照先基准面后其它、先面后孔、先粗后精、先主后次的原则。 布置工艺路线如下: 3.4.1 工艺路线方案一 工序 I:铣小端端面,粗车 φ65 外圆及台阶端面及各倒角。 工序 II:铣大端面、粗车 φ155 外圆面、粗车左端台阶面、粗镗 φ60 内孔、底面及 沟槽,粗车环槽、粗车 φ75、φ100、φ80 外圆面及各倒角。 工序 III:扩孔 φ37、锪孔 φ47。 工序 IV:钻 6-φ13.5 小孔、钻 M10 螺纹孔及攻丝。 工序 V:半精车 φ65 外圆及台阶面。 工序 VI:半精车 φ155、φ75、φ100、φ80、环槽及各倒角。 工序 VII:精细车 φ65 外圆。 工序 VIII:精、细镗 φ60 内孔。 工序 IX:研磨孔 φ60 内端面、倒角。 工序 X:去毛刺。 工序 XI:终检。 3.4.2 工艺路线方案二 工序 I:粗车小端端面,粗车 φ65 外圆及台阶端面及各倒角。 工序 II:粗车大端面、粗车 φ155 外圆面、粗车左端台阶面、粗镗 φ60 内孔、底面 及沟槽,粗车环槽、粗车 φ75、φ100、φ80 外圆面及各倒角。 西南科技大学本科生毕业论文 13 工序 III:扩孔 φ37、锪孔 φ47。 工序 IV:半精车 φ65 外圆及台阶面。 工序 V:半精车 φ155、φ75、φ100、φ80、环槽及各倒角。 工序 VI:精细车 φ65 外圆。 工序 VII:精、细镗 φ60 内孔。 工序 VIII:研磨孔 φ60 内端面、倒角。 工序 IX:钻 6-φ13.5 小孔、钻 M10 螺纹孔及攻丝。 工序 X:去毛刺。 工序 XI:终检。 3.4.3 工艺方案的比较与分析 上述两个方案的特点在于: 方案一是采用铣削方式加工端面,且是先加工 12 个孔后再精加工外圆面和 Φ60H8( )孔。+0.48- 方案二是使用车削方式加工两端面,12 个孔的加工放在最后。两相比较起来可 以看出,由于零件的端面尺寸不大,端面用车削较好。 在大批生产中,综合考虑,我们选择工艺路线二。 但是仔细考虑,在工艺路线二中,是先精车 Φ65 外圆及台阶面然后再钻 12 个 孔及攻螺纹。这样由于钻孔属于粗加工,精度要求不高,而且切削力较大,也可能 造成已加工表面变形,表面粗糙度值增大。 因此,最后的加工工艺路线确定如下: 工序 I:粗车小端端面,粗车 φ65 外圆及台阶端面及各倒角;粗镗孔 φ37、φ47。 工序 II:粗车大端面、粗车 φ155 外圆面、粗车左端台阶面、粗镗 φ60 内孔、底面 及沟槽,粗车环槽、粗车 φ75、φ100、φ80 外圆面及各倒角。 工序 III:钻 6-φ13.5 小孔、钻 M10 螺纹孔及攻丝。 西南科技大学本科生毕业论文 14 工序 IV:半精车 φ65 外圆及台阶面。 工序 V:精、细镗 φ60 内孔。 工序 VI:研磨孔 φ60 内端面、倒角。 工序 VII:去毛刺。 工序 VIII:终检。 3.4.4 最后的加工工艺路线确定如下: 工序 I:以 φ155mm 外圆及端面定位,粗车小端端面,粗车 φ65 外圆及台阶端面及 各倒角。 工序 II:以粗车后的 φ65mm 外圆及端面定位,粗车大端面、粗车 φ155 外圆面、粗 车左端台阶面。 工序 III:以 φ155mm 外圆及端面定位,粗镗孔 φ37、φ47。 工序 IV:以粗车后的 φ65mm 外圆及端面定位,粗镗 φ60 内孔、底面及沟槽。 工序 V:以粗车后的 φ65mm 外圆及端面定位,粗车 φ75、φ100、φ80 外圆面及各 倒角。 工序 VI:以粗车后的 φ65mm 外圆及端面定位,粗车环槽。 工序 VII:钻 6-φ13.5 小孔。 工序 VIII:钻 M10 螺纹孔及攻丝。 工序 IX:以粗车后的 φ155mm 外圆及端面定位,半精车 φ65 外圆及台阶面。 工序 X:以 φ 65mm外 圆 定 位 , 半 精 车 φ 155、 φ 75、 φ 100、 φ 80、 环 槽 及 各 倒 角 。 工序 XI:以 φ155mm 外圆及端面定位,精车、精细车 φ65mm 外圆。 工序 XII:以 φ65mm 外圆及端面定位,精、细镗 φ60 内孔。 工序 XIII: 研磨孔 φ60 内端面、倒角。 工序 XIV:去毛刺。 工序 XV: 终检。 西南科技大学本科生毕业论文 15 3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 填料箱盖零件材料为 HT200,硬度 190~210HB,生产类型为大批生产,采用机器造 型铸造毛坯。 1.根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》的规定: 除非另有规定,否则要求的机械加工余量适用于整个毛坯铸件,即对所有需要机 械加工的表面只 规定值。查《机械制造技术基础课程设计指导教程》书中表 2-1、2-5 取毛坯铸 件的公差等级为 10 级,机械加工余量等级 G 级 2.根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》的规定 查书中表 2-4 取毛坯铸件的机械加工余量为 2mm,根据毛坯铸件各个尺寸所 在的范围,查《机械制造技术基础课程设计指导教程》书中表 2-3 得各个尺寸 的公差,再根据公式 R=F+2RMA+CT/2(3-1)与公式 R=F-2RMA-CT/2 (3-2)即可计算 出毛坯的基本尺寸。 3.根据所确定的毛坯尺寸画出毛坯图(如图 3.1) 图 3.1 毛坯图 3.6 本章小结 本章介绍了机械加工工艺规程的内容及作用,制定工艺规程的原则、原始资料、 步骤.然后对于本课题“填料箱盖”加工的工艺规程进行了说明,如毛皮的选择、热 西南科技大学本科生毕业论文 16 处理和基准面的选择。又制定了两种工艺路线,并进行对比,选出了最佳的工艺路 线。最后根据书本资料确定了毛坯尺寸、机械加工余量及工序尺寸 西南科技大学本科生毕业论文 17 第 4 章 数控机床的选择与加工方案 4.1 选择机床 1、工序 I - X 是粗车粗镗和半精车。选用卧式车床就能满足要求。本零件尺 寸不大,精度要求不高,选用最常用的 CA6140 型卧式车床(如图 4-1) 。 图 4-1 CA6140 型卧式车床 2、工序 XI、X II是精细车精镗。由于要求的精度较高,表面粗糙度较小选用精 密的车床才能满足要求。故选用 C616A 型车床(如图 4-2) 。 图 4-2 C616A 型车床 西南科技大学本科生毕业论文 18 3、工序 XII、 VIII是钻孔。可采用专用夹具在立式钻床上加工,可选用 Z302 型摇臂钻床(如图 4-3) 。 图 4-3 Z302 型摇臂钻床 4、工序 XIII是研磨内孔,精度较高,选用 M7232B 型立轴矩台磨床(如图 4-4) 。 图 4-4 M7232B 型立轴矩台磨床 西南科技大学本科生毕业论文 19 4.2 选择夹具 本零件除外圆及两端面加工用三爪自定心卡盘(图 4-5)外,其他的工序都用专用 夹具。 图 4-5 三爪自定心卡盘 4.3 选择刀具 1、在车床上加工的工序,一般都用硬质合金车刀(图 4-6)和镗刀,加工灰铸 铁零件采用 YG 型硬质合金,粗加工用 YG6,半精加工用 YG8,精加工和精细加工用 YG10,切槽宜用高速钢,磨削用砂轮。 图 4-6 硬质合金车刀 西南科技大学本科生毕业论文 20 2、钻孔用麻花钻,攻螺纹用丝锥。 4.4 确定工序尺寸(见表 5-1) 表 5-1 工序尺寸 工序双边余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 加工表面 粗 半精 精 粗 半精 精 粗 半精 精 外圆152 155+0.16 6.36 2 1 0.25 66.5-0.30 65.5+0.06 65+0.013 6.3 1.637 4 37+0.039 6.3 4 47+0.039 6.35 2 75+0.046 6.380 2 80+0.046 6.36 2 1 1 64+0.30 62+00.15 60+0.046 6.3 1.6 7.5×4 1 7.5+1.30 6.3 137 2 137+0.30 6.3 78 2 78+0.30 6.3 1.6 0.4 4.5 确定切削用量及基本工时 4.5.1 工序 I:粗车小端端面,粗车 φ65 外圆及台阶端面及各倒角。 1、切削用量 本工序为粗车(车端面、外圆及镗孔) 。已知加工材料为 HT200,铸件。机床为 CA6140 型卧式车床,工件装夹在三爪自定心卡盘。 ⑴ 确定 φ65 mm 外圆的切削用量 所选刀具为 YG6 硬质合金可转位车刀,根013. 据《切削用量简明手册》表 1.1,由于 CA6140 机床的中心高为 200mm,故选用刀杆 尺寸 B×H=16mm×25mm,刀片厚度为 4.5mm 根据《切削用量简明手册》书中,表 西南科技大学本科生毕业论文 21 1.3,选择车刀几何形状为卷槽带倒棱型前刀面,前角 γ o=12°,后角 α o=6°、 主偏角 Kr=90°、,副偏角 Kr’=10°、刃倾角 λs=0° 、刀尖圆弧半径 =0.8mm。r ⑵ 确定切削深度 ap 由于粗车单边余量仅为 1mm,可一次走刀完成,故 (4-1) map12657 ⑶ 确定进给量 f 根据《切削用量简明手册》书中,表 1.4,在粗车灰铸铁、 刀杆尺寸为 16 mm×25 mm、a p≤3 mm、工件直径为 100 mm ——400 mm 时,f=0.6- 1.2 mm/r 按 C620-1 机床的进给量选择 f=0.65 mm/r。 确定的进给量尚需满足机床进给强度的要求,故需进行校验。 根据《切削用量简明手册》书中,表 1.30,C620-1 机床进给机构允许的进给力 Fmax=3530N。 根据《切削用量简明手册》书中,表 1.23,当灰铸铁 170—212HBS,a p≤2 mm,f≤0.75 mm/r,Kr=45°,v=65m/min(预计)时,进给力 Ff=950N. Ff的修正系数为 , , ,故实际进给力为1.0Frk0.Fsk17.fFk Ff=950×1.17=1111.5N,由于切削时的进给力小于机床进给允许的进给力,所选的 f=0.65 mm/r 可用。 ⑷ 选择车刀磨钝标准及耐用度 根据《切削用量简明手册》书中,表 4-1,车刀 后刀面最大磨损量取为 1mm,可转位车刀耐用度 T=30min。 ⑸ 确定切削速度 v 切削速度 v 可根据公式计算,也可直接由表中查出。现采 用查表法确定切削速度。 根据《切削用量简明手册》书中,表 1.11,当用 YG6 硬质合金车刀加工灰铸铁时, ap≤1.8 mm,f≤0.75 mm/r 时,切削速度 v=71m/min。 切削速度的修正系数为 KSV=0.8,Ktv=1.0,KTV=1.12, ,KMV=0.85,故73.0rvKk V=71×0.8×1.0×0.73×1.12×0.85×0.85=33.55m/min 西南科技大学本科生毕业论文 22 (4-2) min/68157.301rdvn 按 CA6140 机床的转速选择 n=90r/min=1.5r/s 则实际切削速度 v=44.4m/min。 最后确定切削用量为: ,f=0.65 mm/r,n=90r/min=1.5r/s,v=44.4m/minmap1 确定车端面及台阶面的 ap=1.25mm,f=0.52 mm/r,主轴转速与车 φ65 mm 外圆相013. 同。 2、确定粗车外圆 φ65mm 的基本时间 ⑴ 根据表 6.2-1 确定车外圆基本时间为: (4-3) ifnllifLTj 3211 式中 l=17mm, kr=90°,l1=2mm,l2=0,l3=0,f=0.65mm/r, )(1rptgkal n=1.5r/s,i=1,则 sTj 5.20.160371 ⑵ 确定粗车端面的基本时间 (4-4) slldLifnTj 17422, 3213  式中 d=65mm,d 1=43mm,l1=2mm,l2=4mm,l3=0,f=0.52mm/r,n=2.0r/s,i=1 则 sTj5.2073 4.5.2 工序 II:粗镗孔 φ37、φ47。 1、确定粗镗孔 φ37mm 和 φ47mm 的切削用量 所选刀具为 YG6 硬质合金、直径 为 20 mm 的圆形镗刀。 西南科技大学本科生毕业论文 23 ⑴ 确定切削深度 ap Φ47mm: a p=(47-43)/2=2mm φ37mm: a p=(37-33)/2=2mm ⑵ 确定进给量 f 根据表 1.5,当粗镗灰铸铁时、镗刀直径为 20mm,镗刀伸出长度为 100 mm 时按 CA6140 机床的进给量,选择 f=0.20 mm/r。 ⑶ 确定切削速度 v (4-5) vyxpmkfaTC 式中 CV=189.8,m=0.20,xv=0.15,yv=0.20,T=60min,kv=0.9×0.8×0.65=0.468, 则 (4-6) min/68.4in/468.02.5.6081902.v  对 φ37mm 内孔: (4-7) i/1937.1rDvn 对 φ47mm 内孔: (4-8) in/2468.0 3、确定粗镗 φ37mm、φ47mm 孔的基本时间 选镗刀的主偏角 xr=45°,则 l1=2.5mm,l=17mm,l2=3.5mm,l3=0,f=0.2mm/r,对 φ37mm 孔 n=5.48r/s,对 φ47mm 孔 n=6.98r/s,i=1 对 φ37mm 孔 (4-9) sTsT 148.52037,298.604532  4.5.3 工序 III-VI : 粗车大端面、粗车 φ155 外圆面、粗车左端台阶面、粗镗 φ60 内孔、底面及沟槽,粗车环槽、粗车 φ75、φ100、φ80 外圆面及各倒角。 车端面、车台阶、车环槽、车外圆、镗孔、倒角切削用量及基本时间的确定: 1、加工条件 工件材料:HT200, σ b =0.16GPa HBS=200-217,铸造。 西南科技大学本科生毕业论文 24 加工要求:粗车端面保证尺寸 、车台阶保证 15 和 30、车环槽保证尺寸8.1037 、粗车外圆保证尺寸 、粗车外圆保证 和 。45.730 6.546.07546.08 机床与刀具与工序1相同 2、切削用量的选择与计算方法与工序1基本相同,如表 4-2 所示: 表 4-2 切削用量 工 步 主轴转速 F/min 切削速度 m/min 进给量 mm/r 切削深 度 mm 进给次数 工时 粗车大端面 120 35.4 0.65 1.25 1 22s 粗车外圆 16.05120 45.6 0.65 1.5 1 18s 车台阶车环槽 480 150.7 0.2 2 1 30s 和46.0746.08120 35.4 0.65 1 1 22s 4.5.4 工序 VII:钻 6-φ13.5 小孔。 1、选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头,粗钻时 do=4mm,后角 α o=16°,二重刃长度 ° ° ° 2045030 2、确定切削用 ⑴ 确定进给量 查《切削用量简明手册》 rmf/02~18. 按钻头强度选择 按机床强度选择rf/5.0 rmf/53.0 最终决定选择机床已有的进给量 经校验校验成功。rf/. ⑵ 钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度,查《切削用量简明手册》为 0.5~0.8mm,寿命 .in20T ⑶ 钻头切削速度 查《切削用量简明手册》 修正系数 rmvc/180.1TVK.MV.1tvK 西南科技大学本科生毕业论文 25 故 。0.1Kxv.v10apvKrmc/8 (4-10) min/4320rdns 查《切削用量简明手册》,机床实际转速为 in/1360rnc 故实际的切削速度 rndvsc /1.70 ⑷ 校验扭矩功率 mcMEcP 故满足条件。 3、 计算工时 (4-11) in02164nfLtm 4.5.5 工序 VIII:钻 M10 螺纹孔及攻丝(装配时钻铰锥孔) 。 以 φ37 孔为精基准,钻一个 φ4 孔,攻 M10 螺纹。 1、选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头,粗钻时 do=4mm,后角 α o=16°,二重刃长度 ° ° ° 2045030 2、确定切削用 ⑴ 确定进给量 查《切削用量简明手册》 rmf/02~18. 按钻头强度选择 按机床强度选择rf/50. rmf/53.0 最终决定选择机床已有的进给量 经校验校验成功。rf/. ⑵ 钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度,查《切削用量简明手册》为 0.5~0.8mm,寿 西南科技大学本科生毕业论文 26 命 .min20T ⑶ 确定切削速度 查《切削用量简明手册》 修正系数 rmvc/180.1TVK.MV0.1tvK 故 。x.v0apvKc/ (4-12)in/4320rdns 查《切削用量简明手册》机床实际转速为 min/1360rnc 故实际的切削速度 (4-13)rmndvsc/1.70 ⑷ 校验扭矩功率 mcMEcP 故满足条件。 3、计算工时 (4-14) in02164nfLtm 攻螺纹由于没有手册可查,故以钻削切削用量及其他钻螺纹工序估算。 4.5.6 工序 IX:半精车 φ65 外圆及台阶面。 此序为半精车外圆 ,保证尺寸: ,已知条件与粗加工工序相同。65013.56h 1、 确定半精车外圆的 的切削用量。 所选用的刀具为 YG6 硬质合金刀,车 刀形状、刀杆尺寸及刀片厚度为:B×H=16mm×25mm,刀片厚度为 4.5mm 根据《切削 用量简明手册》表 1.3,选择车刀几何形状为卷槽带倒棱型前刀面,前角 γ o=12°, 后角 α o=6°、主偏角 Kr=90°、,副偏角 Kr’=10°、刃倾角 λs=0°、刀尖圆弧 半径 =0.8mm。r ⑴ 确定切削深度 ap =0.75mm。 西南科技大学本科生毕业论文 27 ⑵ 确定进给量 f 根据《切削用量简明手册》书中,表 1.4,在粗车灰铸铁、刀 杆尺寸为 16 mm×25 mm、 ap≤3 mm、工件直径为 d100 mm 时及按 CA6140 机床的进 给量选择 f=0.3 mm/r。由于是半精加工,切削力小,故不需要校核机床进给机构 强度。 ⑶ 确定车刀磨钝标准及耐用度 根据《切削用量简明手册 》书中,表 1.9,车 刀后刀面最大磨损量取为 0.4mm,可转位车刀耐用度 T=30min。 ⑷ 确定切削速度 v 切削速度 v 可根据公式计算,也可直接由表中查出。采 用查表法确定切削速度。 根据《切削用量简明手册》书中,表 1.11,用 YG6 硬质
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