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机械制造工艺课程设计doc

时间:2020-02-03   来源: 乐天堂官方网站  点击:

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  机械制造工程学 课程设计说明书 设计题目“拨叉”831008零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计年产量4000件 设 计 者 孔xx 指导教师 修xx 青岛理工大学 车辆工程教研室 2012年7月12日 序言 机械制造工艺学课程设计是在我们进行毕业设计之前一次综合性的总复习,是一次理论联系实际的机会。应好好把握这次机会提高自己分析问题、解决问题的能力,为今后的学习工作打下扎实的基础。 1、 零件分析 (一)零件的作用 所给零件为CA6140车床的拨叉(831008),其作用为换挡,使得机床主轴按照操纵者的要求工作。拨叉上的φ20孔与操纵机构相连,由操纵机构带动拨叉,再由另一端φ50的半孔与传动轴接触)带动齿轮,完成换挡工作。 (二)零件工艺分析 零件加工表面有如下几组 1.孔φ20上下端面,表面粗糙度为3.2μm,上端面与φ20孔轴线上下端面,表面粗糙度为3.2μm,上下端面宽度尺寸公差为(-0.06,-0.18),且与 φ20孔轴线尺寸公差为(0.50,0.25); 4.孔φ20圆柱体上部螺纹孔M6、φ8通孔;该圆柱体下部与两孔轴线°夹角的平面,其两加工平面粗糙度均为3.2μm。 由以上表面尺寸、位置精度、设计基准等分析可知,可先加工一孔的上下两端面,再以已加工端面为精基准加工其他端面。 2、 工艺规程设计 (1) 确定毛坯的制造形式 零件的材料为HT200,塑性较差,易于铸造。拨叉在工作中受到冲击较小,且零件形状并不复杂,因此采用铸件毛坯。零件重1.0Kg,年产量为4000件。由机械制造工艺及设备设计指导手册321页,表15-2查得,为中批生产。由机械加工余量手册表1-3,选用金属型浇注,表面粗糙度可达12.5μm--6.3μm,尺寸精度达0.1mm--0.5mm。 (二)基面的选择 1.粗基准的选择粗基准的选择主要遵循两条原则(1)尽量选择精度要求高的主要表面;(2)选择非加工表面。在本设计中,即选择底面或选择非加工表面作为粗基准。若选择底面作为粗基准,则可保证底面在后续加工中有足够且均匀的加工余量。但底面与φ20孔之见有垂直度要求,选择底面为粗基准不易保证其位置精度。而选择非加工表面作为粗基准,则可以先加工底面,再以之为基准加工φ20孔,这样可保证位置精度。因此,选择φ20孔圆柱体的非加工表面作为粗基准。 2.精基准的选择精基准的选择应尽量符合基准重合原则,此零件的设计基准为底面、φ20孔上端面与φ20孔轴线。具体设计在制订工艺路线时,根据工序安排具体确定。 3.制订工艺路线 制订加工工艺路线时,首先要确保工序安排合理。即先加工基准表面,后加工其他表面;先安排粗加工,后安排精加工;先加工平面,后加工孔;先加工主要表面,后加工次要表面。 查机械手册,得φ20孔的公差等级为IT7,φ50孔的公差等级为IT12,表面粗糙度为3.2μm。查机械制造工艺及设备设计指导手册与教材汽车制造工艺学,设计出一下方案 工艺路线孔圆柱外表面为粗基准,钻、扩两φ20两孔; 工序3 以φ20孔为精基准,粗铣、半精铣底面; 工序4 以φ20孔为精基准,粗铣、半精铣φ50孔上端面与φ20孔上端面; 工序5 以φ20孔为精基准,粗镗、半精镗φ50孔; 工序6 切断 工序7 以φ20上端面为精基准,钻φ8孔; 工序8 攻螺纹M6; 工序9 以φ20孔为精基准,粗铣、半精铣47°平面; 工序10 清洗; 工序11 检查。 工艺路线圆柱外表面为粗基准,粗铣、半精铣底面; 工序2 以底面为精基准,钻、扩、铰、精铰两φ20孔; 工序3 以底面为精基准,粗铣、半精铣两φ20孔上端面、φ50孔上端面; 工序4 以φ20孔为精基准,粗镗、半精镗φ50孔; 工序5 切断; 工序6 以φ20孔为精基准,钻φ8孔; 工序7 攻螺纹M6; 工序8 以φ20孔为精基准,粗铣、半精铣47°平面; 工序9 清洗; 工序10 检查。 方案比较分析 比较上述两个方案。方案一以非加工表面为粗基准,先加工φ20孔,再以φ20孔为精基准加工平面。虽然该方案理论上可得到较好的位置精度,但由于先加工孔再加工面,不利于定位装夹与对刀,道具不易定心,刀具易磨损、打刀。方案二先加工底面,再以底面为精基准加工φ20孔,通过相对位置保证垂直度,可避免出现方案一的不利情况发生,但以底面为精基准铣上端面是间接保证上端面与φ20孔垂直度的方法,难以保证位置精度质量。综合上述分析,得到最终加工工艺路线圆柱上端面为粗基准,粗铣、半精铣底面; 工序2 以底面为精基准,钻、扩、铰、精铰两φ20孔; 工序3 以φ20孔为精基准,粗镗、半精镗φ50孔; 工序4 切断; 工序5 以φ20孔与底面为精基准,粗铣、半精铣φ20孔上端面与φ50孔上端面; 工序6 以φ20孔为精基准钻φ8孔; 工序7 攻螺纹M6; 工序8 以φ20孔为精基准,粗铣、半精铣47°平面; 工序9 清洗; 工序10 检查。 4. 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 CA6140车床拨叉831008零件材料为HT200,毛坯重量为1.0Kg,生产类型为中批生产,采用金属型浇注毛坯。由上述资料以及前述加工工艺路线方案,可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。 1. 拨叉尺寸较小,且两零件关于φ50孔对称,故可一次浇注两个相连零件,φ20孔较小可不注出; 2. 根据零件尺寸查机械制造工艺及设备设计指导手册表15-10与表15-11,可得金属模铸造R3-5mm,拔模斜度外表面α0°45′。 3. (1)钻、扩、粗铰、精铰两φ20内孔精度要求IT7查机械加工余量手册表5-30确定工序尺寸及余量为 钻孔 φ18 扩孔 φ19.8 2Z1.8mm 半精绞 φ19.94 2Z0.14mm 精绞 (2)镗φ50内孔 毛坯为铸孔,内孔精度要求IT12表面粗糙度为Ra3.6,查机械加工余量手册表5-32确定工序尺寸及余量为 一次 粗镗φ45 二次 粗镗φ48 2Z3 三次 半精镗φ49.7 2Z1.7 四次 精镗 2Z0.3 (3)内孔φ50端面加工余量计算长度为 ① 按照机械加工余量手册表5-45与 表5-47 得孔外端面单边加工余量为1.5,基准为2.0 公差CT1.1 (表1-4) ② 铣削余量2.3-2.1 精铣削的公称余量单边为 Z1.0 铣削公差现规定本工序(粗削)的加工精度为IT11级,因此可知本工序的加工尺寸偏差-0.22mm入体方向,由于毛坯及以后各道工序的加工都有加工公差,因此规定的加工余量其实只是名义上的加工余量,实际上,加工余量有最大及最小之分,由于本设计规定的零件为中批生产应该采用调整法加工,因此在计算最大最小加工余量时应按调整法加工方式予以确定. φ50基准端面毛坯尺寸加工余量 Zmax2.01.13.1 Zmin2.0-1.10.9 φ50半精铣的加工余量单边Z0.8 粗铣加工余量单边Z1.2 毛坯名义尺寸122216 毛坯最大尺寸161.1218.2 毛坯最小尺寸16-016 粗镗后最大尺寸120.812.8 粗镗后最小尺寸12.8-0.2212.58 半精镗后与零件图尺寸相同即 (4)两φ32圆柱端面加工余量及公差 圆柱φ32圆柱端面为自由尺寸公差,表面粗糙度值要求为Ra3.2,要求粗铣、半精铣比对单边余量Z1.5mm,公差CT1.3(查表与(3)相同) 4. φ32半精铣的加工余量单边Z0.8 粗铣加工余量单边Z1.2 毛坯名义尺寸302234 毛坯最大尺寸341.1236.4 毛坯最小尺寸34-034 粗铣后最大尺寸300.830.8 粗铣后最小尺寸30.8-0.2230.58 半精铣后与零件图尺寸相同 5. 确定切削用量及基本工时 工序1 粗铣、半精铣底面(选用X52K立式铣床和专用夹具) 1.选择工具 据切削手册 1根据表1.2选择YG6硬质合金刀具 根据表3.1 铣前深度ap≤4 铣削宽度ae≤90 端铣刀直径D0100mm 由于采用标准硬质合金端铣刀,故齿数Z10 2铣刀几何形状查表3.2 由于 HBS200150,r00° α08°Kr45°Kre30° Kr′5° λs-20° α0′8° bq1.2 2.选择切削用量 1决定铣削深度ap 由于加工余量不大,铸体为金属型,铸造表面粗糙度为12.56.3 所以可以在一次走刀内切完 aph2mm 2决定每齿进给量fz 当使用YG6铣床功率为7.5KW 查表3.5时 fz0.140.24mm/z 取fz0.18 3选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据表3.7 铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时2.0,精加工时0.5,由于铣刀直径d0100mm 故刀具寿命T180min 查表3.8 4根据表3.16当d0100mm Z10 ap2 fz0.18 i98m/min nt 32r/min ft490mm/min 各修正系数为 kmkmnkmf0.89 Ksksnksf0.8 故ct k980.890.870m/min nnt kn3220.890.8230r/min fft kt4900.890.8350.3mm/min 根据X52K型立铣说明书设计手册表4.2-35选择 n 300r/min fc375mm/min 因此 实际切削速度和每齿进给量为 Cπd0n /1000 3.14100300 / 1000 94.2 m/min Fzcfc / ncZ 375 / 300100.125mm/z 5根据机床功率 根据表3.24 当HBS 170240 ae≤9mm ap≤2 d100 Z10 f375mm/min 近似Pcc3.8KW 根据X52K型立铣说明机床主轴允许功率为Pcm7.50.755.63KW,故Pcc200 d018mm f0.430.53mm/r 由于L/d30/181.67 故应乘以孔深修正系数kcf1 f 0.430.53 mm/r 2按钻头强度决定进给量 根据表2-8 当HBS200 d18mm 钻头强度允许的进给量f1.6mm/r 3按机床进给机构强度决定进给量 根据表2.9 当HBS210 d0≤20.5 机床进给机构允许的轴向力为6960N Z3025钻床允许的轴向力为7848N 见设计手册表4.2-11进给量为0.6mm/r从以上三个进给量比较可看出,受限制的进给量是工艺要求,其值为 f0.430.53mm/r 根据Z3025钻床,选择 f0.5 mm/r ②决定钻头磨钝标准及寿命 由表2.12 当d018 时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm,寿命T60min ③切削进度 由表2.15 HBS 170240, f0.5mm/r d20 c16m/min n 1000/πd0100016/3.1420254.7r/min ④检验机床扭矩及功率 根据表2.20 当f0.5mm/r d019 时 mt64.45 N*M 根据Z3025 钻床说明书 当nc250r/min 时 Mm80 N*M 根据表2.23 当HBS200 d020 f0.53mm/r c16m/min 时 Pc1.1KW 查设计手册表4.2-11 PE2.2KW 由于MCMm PC150,r00° α08°Kr45°Kre30° Kr′5° λs-20° α0′8° bq1.2 2选择切削用量 1决定铣削深度ap 由于加工余量不大,铸体为金属型,铸造表面粗糙度为 12.56.3 所以可以在一次走刀内切完 aph2mm 2决定每齿进给量fz 当使用YG6铣床功率为7.5KW 查表3.5时 fz0.140.24mm/z 取fz0.18 3选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据表3.7 铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时2.0,精加工时0.5 由于铣刀直径d0100mm 故刀具寿命T180min 查表3.8 4根据表3.16当d0100mm Z10 ap2 fz0.18 i98m/min nt 32r/min ft490mm/min 各修正系数为 kmkmnkmf0.89 Ksksnksf0.8 故ct k980.890.870m/min nnt kn3220.890.8230r/min fft kt4900.890.8350.3mm/min 根据X52K型立铣说明书设计手册表4.2-35选择 n 300r/min fc375mm/min 因此 实际切削速度和每齿进给量为 Cπd0n /1000 3.14100300 / 1000 94.2 m/min Fzcfc / ncZ 375 / 300100.125mm/z 5根据机床功率 根据表3.24 当HBS 170240 ae≤9mm ap≤2 d100 Z10 f375mm/min 近似Pcc3.8KW 根据X52K型立铣说明机床主轴允许功率为Pcm7.50.755.63KW 故Pcc150,r00° α08°Kr45°Kre30° Kr′5° λs-20° α0′8° bq1.2 2选择切削用量 1决定铣削深度ap 由于加工余量不大,铸体为金属型,铸造表面粗糙度为12.56.3 所以可以在一次走刀内切完 aph2mm 2决定每齿进给量fz 当使用YG6铣床功率为7.5KW 查表3.5时 fz0.140.24mm/z 取fz0.18 3选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据表3.7 铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时2.0,精加工时0.5 由于铣刀直径d0100mm 故刀具寿命T180min 查表3.8 4根据表3.16当d0100mm Z10 ap2 fz0.18 i98m/min nt 32r/min ft490mm/min 各修正系数为 kmkmnkmf0.89 Ksksnksf0.8 故ct k980.890.870m/min nnt kn3220.890.8230r/min fft kt4900.890.8350.3mm/min 根据X52K型立铣说明书设计手册表4.2-35选择 n 300r/min fc375mm/min 因此 实际切削速度和每齿进给量为 Cπd0n /1000 3.14100300 / 1000 94.2 m/min Fzcfc / ncZ 375 / 300100.125mm/z 5根据机床功率 根据表3.24 当HBS 170240 ae≤9mm ap≤2 d100 Z10 f375mm/min 近似Pcc3.8KW 根据X52K型立铣说明机床主轴允许功率为Pcm7.50.755.63KW 故PccPcm 因此所选择的切削用量可以采用即 ap2 f375mm/min n300r/min c94.2m/min fz0.125mm/z 3.计算基本工时 tm L / f 式中 L176mm 根据表3.26,对称安装铣刀,入切量及超切量YΔ35 则L17635221mm 故tm221 / 3750.56min 工序8 钻锥孔φ8及M6底孔(选用Z3025摇臂钻床及专用夹具) 一.钻锥孔φ8 1.锥柄麻花钻GB1436-85 d7.8 mm 钻头几何形状为表2.1及表2.2双锥修磨横刃β30° 2φ118° be3.5mm α012° ψ55° 2.选择切削用量 1按加工要求决定进给量 根据表2.7 当加工要求为H12HB精度铸铁硬度HBS200 d07.8mm 时 f0.360.44 mm/r 由于L/d32/7.84 所以应乘以修正孔系数kcf0.95 则 f 0.360.44 0.950.34~0.42 mm/r 由钻床Z3025手册取f0.4mm/r 2决定钻头磨钝标准及寿命 由表2.12 ,当d08时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm 寿命T35min 3决定切削速度 由表2.15 硬度HBS200~219 f0.9mm/r d020mm c22 m/min n 1000/πd0100022/3.1420350 r/min 由钻床说明手册选取 n400 r/min 3.计算工时 tm L / nf LYΔ/ nf3210/4000.40.26min 二.钻M6底孔 1.锥柄麻花钻GB1436-85 d5.2mm 钻头几何形状为表2.1及表2.2双锥修磨横刃β30° 2φ118° be3.5mm α012° ψ55° 2.选择切削用量 1按加工要求决定进给量 根据表2.7 当加工要求为H12HB精度铸铁硬度HBS200 d07.8mm 时 f0.360.44 mm/r 由于L/d32/7.84 所以应乘以修正孔系数kcf0.95 则 f 0.360.44 0.950.34~0.42 mm/r 由钻床Z3025手册取f0.4mm/ 2决定钻头磨钝标准及寿命 由表2.12 ,当d08时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm 寿命T35min 3决定切削速度 由表2.15 硬度HBS200~219 f0.9mm/r d0150,r00° α08°Kr45°Kre30° Kr′5° λs-20° α0′8° bq1.2 2选择切削用量 1决定铣削深度ap 由于加工余量不大,可以在一次走刀内切完 aph6mm 2决定每齿进给量fz 当使用YG6铣床功率为7.5KW 查表3.5时 fz0.140.24mm/z 取fz0.18 3选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据表3.7 铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时2.0,精加工时0.5 由于铣刀直径d0100mm 故刀具寿命T180min 查表3.8 4根据表3.16当d0100mm Z10 ap2 fz0.18 i98m/min nt 32r/min ft490mm/min 各修正系数为 kmkmnkmf0.89 Ksksnksf0.8 故ct k980.890.870m/min nnt kn3220.890.8230r/min fft kt4900.890.8350.3mm/min 根据X62型卧式铣说明书设计手册表4.2-35选择 n 300r/min fc375mm/min 因此 实际切削速度和每齿进给量为 Cπd0n /1000 3.14100300 / 1000 94.2 m/min Fzcfc / ncZ 375 / 300100.125mm/z 5根据机床功率 根据表3.24 当HBS 170240 ae≤9mm ap≤2 d100 Z10 f375mm/min 近似Pcc3.8KW 根据X62型卧式铣说明机床主轴允许功率为Pcm7.50.755.63KW 故PccPcm 因此所选择的切削用量可以采用即 ap2 f375mm/min n300r/min c94.2m/min fz0.125mm/z 3.计算基本工时 tm L / f 式中 L20mm 根据表3.26,对称安装铣刀,入切量及超切量YΔ35 则 故tm L / nf2034/3750.07 min 将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果,连同其它加工数据,一并填入机械加工 工艺过程综合卡片。 3、 夹具设计 夹具设计内容选定为第8道工序钻M6孔的钻床卡具。本卡具将用于Z3025摇臂钻床。刀具为M6丝锥,以及φ4的高速钢麻花钻。 1.问题的提出 在给定的零件中,对本步加工的定位并未提出具体的要求,是自由公差,定位要求较低。因此,本步的重点应在夹紧的方便与快速性上。 2.夹具设计 (1)定位基准的选择 出于定位简单和快速的考虑,选择φ20孔为基准,即以一面上一长销(自由度限制数5) 配合以一挡销(自由度限制数1)使工件完全定位。再使用快速螺旋夹紧机构进行夹紧。 (2)切削力和夹紧力计算 本步加工可按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。 轴向力 扭矩 由于扭矩很小,计算时可忽略。 夹紧力为 取系数 S11.5 S2S3S41.1 则实际夹紧力为 F’S1*S2*S3*S4*F10.06N 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧,调节夹紧力调节装置,即可指定可靠的夹紧力。 3. 定位误差分析 本工序采用一定位销,一挡销定位,工件始终靠近定位销的一面,而挡销的偏角会使工件自重带来一定的平行于卡具体底版的水平力,因此,工件不在在定位销正上方,进而使加工位置有一定转角误差。但是,由于加工是自由公差,故应当能满足定位要求。 4. 夹具设计及操作的简要说明 夹具的夹紧力不大,故使用手动夹紧。为了提高生产力,使用快速螺旋夹紧机构。 夹具上设置有钻套,用于确定的钻头位置。 总结 本次课程设计已经结束。 在整个课程设计过程中,学到了很多东西。首先,在课程设计的过程中更好的理论联系实际,补充了理论学习的不足;其次,在设计过程中更加熟练的运用了各种工具手册,熟悉了国家标准,为称为一个合格的工程人员打下了基础;最后,认识到了工程设计的复杂与不易,在今后的学习中应当更加努力的向一名合格的工程人员看齐。 当然,在设计过程中也有一些不足。例如因为能力有限,并不能将每一个设计问题都完全解决,在时间有限的情况下留下了很多尚未解决的问题。即使在课程设计结束之后,自己也应该主动把这些问题解决。

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