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序 言
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是我們在學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課,專業(yè)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課后進(jìn)行的。這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對所學(xué)的各科課程一次深入的綜合性總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。因此,他在我們的大學(xué)四年生活中占有重要的地位。
就我個(gè)人而言,我希望通過這次課程設(shè)計(jì)對自己未來將從事的工作進(jìn)一步適應(yīng)性的訓(xùn)練,希望自己在設(shè)計(jì)中能鍛煉自己的分析問題、解決問題、查資料的能力 ,為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。
由于能力有限,設(shè)計(jì)尚有很多不足之處,希望各位老師給予指導(dǎo)。
一、 零件的分析
(一) 零件的作用:
題目所給的零件是CA6140車床的杠桿。它位于廂體內(nèi)部:主要作用是傳遞紐距,幫助改變機(jī)床工作臺的運(yùn)動(dòng)方向。零件主體成36o角,在主視和右視兩方向均有8mm的筋板支撐,兩件中部有的孔,端面和左視平面分別有M6和φ12.7的螺紋孔和沉頭孔.中間孔上方A視圖方向有M8螺紋孔,所有技術(shù)要求都是為了機(jī)床總體裝配.
(二)零件的工藝分析:
本零件可從零件圖中可知,它有三組加工面,而有位置要求,還有四組孔,也有位置和精度要求。
1、零件件底面,它是毛坯鑄造出來之后等待加工的第一個(gè)面,此面將作為初基準(zhǔn),表面粗糙度為3.2。根據(jù)表面粗糙度要求我們采取粗銑、半精銑的加工方式,即節(jié)省時(shí)間又能達(dá)到技術(shù)要求。
2、加工中間孔,它是以底面為粗基準(zhǔn)而加工的,它將作為精基準(zhǔn)以完成以后的加工,為達(dá)到題目要求我們采取鉆、擴(kuò)、半精鉸、精鉸的工序過程。最終完成。
3、以中間孔為基準(zhǔn)加工60—45的平面,此面表面粗糙度為6.3。采用粗銑即達(dá)到要求。
4、端面加工與底面加工相同,即采取粗銑、半精銑,兩步工序能達(dá)到要求。
5、鉆φ12.7孔,此孔將用鋼球檢查,我根據(jù)偏差范圍選擇粗鉆的方法加工,即能滿足要求。
6、加工M8螺紋孔,由《機(jī)械加工工藝手冊》查知底孔為φ6.7,又因?yàn)楸究资浅令^螺紋孔,考慮到工藝要求我們采取鉆、锪、攻絲三步工序。
7、加工M6螺紋孔,由《機(jī)械加工工藝手冊》查知底孔為φ5.2,又因?yàn)楸究子眉庸?20°倒角,采用鉆、倒交、攻絲三步工序。在加工的適當(dāng)工藝過程中我們對產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢查,以滿足工藝要求。
由以上工藝過成的完成,本零件也按要求加工完成。
二、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
(一)確定毛坯的制造形式。
由零件要求可知,零件的材料為HT200,考慮到本零件在具體工作的受力情況,我們選擇砂型鑄造,足以滿足要求,又因?yàn)榱慵侵信可a(chǎn),所以選擇砂型鑄造是提高效率節(jié)省成本的最佳方法。
(二) 基準(zhǔn)面的選擇
基準(zhǔn)面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的重要過程之一?;娴倪x擇正確與否,可以是加工質(zhì)量的到保證,生產(chǎn)效率提高,否則,不但加工工藝過程漏洞百出,更有甚者,零件的大批量的報(bào)廢,使用無法進(jìn)行,難以在工期內(nèi)完成加工任務(wù)。
粗基準(zhǔn)的選擇對于本杠桿來說是至關(guān)重要的,對于一般零件而言,應(yīng)以出加工的表面為粗基準(zhǔn),本零件正好符合要求,對于精基準(zhǔn)而言,主要應(yīng)考慮到基準(zhǔn)重合的問題,當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)不重合時(shí),應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算,本題目我們以的孔為精基準(zhǔn),基本滿足要求。
(三) 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn),是應(yīng)該使兩件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到妥善保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)一確定成批生產(chǎn)的情況下,我們盡量集中工序,除此之外我們還應(yīng)該考慮經(jīng)濟(jì)效益,工藝簡單工序集中,盡量降低成本。
工藝路線方案:
工序:1/、鑄造;
2/、時(shí)效處理;
3/、精銑、半精銑底面;
4/、鉆、擴(kuò)、半精鉸孔;
5/、檢驗(yàn);
6/、粗銑60—45平面;
7/、粗銑、半精銑端面;
8/、鉆φ12.7孔;
9/、鉆M8底孔φ6.7、锪φ14孔、攻絲M8;
10/、鉆M6底孔φ5.2、倒角120°、攻絲M6;
11/、檢驗(yàn)。
(四) 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“杠桿”零件的材料為HT200,硬度HB170—200,毛坯重量約為1kg,生產(chǎn)類型為成批量生產(chǎn),采用砂型鑄造,13級精度以下。(批量生產(chǎn))
根據(jù)上述原始資料及加工工藝,分別對個(gè)加工表面的機(jī)械加工余量、工藝尺寸及毛坯尺寸確定如下:
1、 零件底面:
此地面是粗基準(zhǔn),是最先加工的表面,由《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》表6-92及公式(6-16)計(jì)算底面加工余量。
e=C
式中 e ——余量值;
——鑄件的最大尺寸;
A ——加工表面最大尺寸;
C ——系數(shù);
e=0.55×
=2.5mm
滿足《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》表6-93的要求。
2、 端面和60—45面:
因?yàn)槎嗣婧?0—45面表面粗糙度要求不高,根據(jù)《切削用量手冊》定余量e,
e=1.5
滿足《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》表6-93的要求。
3、中間孔
毛坯為實(shí)心,不沖出孔,孔精度為IT7—IT8之間,根據(jù)《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》確定尺寸和余量。
鉆孔:φ23
擴(kuò)孔:φ24.8 e=1.8mm
粗鉸:φ24.94 e=0.14mm
精鉸:φ e=0.06mm
4、M8螺紋孔
毛坯為實(shí)心,不沖出孔,根據(jù)《機(jī)械制造工藝手冊》查知M8底孔為6.7為零件滿足要求確定尺寸余量如下。
鉆M8底孔φ6.7;
锪φ14孔; e= 7.4mm
攻絲M8; e= 1.3mm
5、M6螺紋孔
毛坯為實(shí)心,不沖出孔,根據(jù)《機(jī)械制造工藝手冊》查知M6底孔為5.2為零件滿足要求確定尺寸余量如下。
鉆M6底孔φ5.2;
倒角120°;
攻絲M6; e=0.8mm
6、鉆φ12.7孔
毛坯為實(shí)心,不沖出孔,因?yàn)榇丝子忙?2.7的鋼球檢查,并且要求尺寸范圍為φ12.7,根據(jù)《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》確定加工方法。
鉆φ12.7孔。
(五) 確定切削用量及基本工時(shí)
1、工序Ⅲ:銑削底面
(1)、粗銑
a/加工條件:機(jī)床:T616臥式銑鏜床
刀具:莫壓錐柄立銑刀GB1106-85
其中d=80mm, L=82mm , l=22mm
b/計(jì)算切削用量:=1mm
由《切削用量手冊》表9.4-2可知:
f=
由《切削用量手冊》表9.4-8可知:
由《切削用量手冊》表9.4-7可知:
T=150
V==13m/min
=0.22m/s
確定主軸轉(zhuǎn)速:
n==7r/s=420r/min
按機(jī)床選?。?
實(shí)際機(jī)床選取: v=
切削工時(shí):
(2)半精銑:
=0.7mm
由《切削用量手冊》表9.4-2可知:
f=
由《切削用量手冊》表9.4-8可知:
由《切削用量手冊》表9.4-7可知:
T=100
V==13m/min
=0.23m/s
按機(jī)床選?。?
實(shí)際機(jī)床選取: v=
切削工時(shí):
T=89.6s+89s=176.8s=3min
2、工序Ⅳ:鉆孔
(1)、鉆φ23孔
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊》表15-34
f=0.35mm/r
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊》表15-37
v=0.35m/s=21m/min
==4.85r/s(290r/min)
按機(jī)床選取:
切入 切出 l=30mm
(2)、擴(kuò)φ24.8孔
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊》表15-41
f=1.0mm/r
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊》表15-37
v=24.3m/min=0.39m/s
==5r/s(300r/min)
按機(jī)床選取:
l=30mm
(3)、粗鉸φ24.94孔 精鉸φ孔
由經(jīng)驗(yàn)可知:工時(shí)可以忽略。
3、工序Ⅵ:粗銑60—45平面
a/加工條件:機(jī)床:T616臥式銑鏜床
刀具:莫壓錐柄立銑刀GB1106-85
其中d=80mm, L=82mm , l=22mm
b/計(jì)算切削用量:=3mm
由《切削用量手冊》表9.4-2可知:
f=
由《切削用量手冊》表9.4-8可知:
由《切削用量手冊》表9.4-7可知:
T=150
V==13m/min
=0.22m/s
確定主軸轉(zhuǎn)速:
n==7r/s=420r/min
按機(jī)床選?。?
實(shí)際機(jī)床選?。?v=
切削工時(shí): = 4.5min
4、工序Ⅶ:粗銑、半精銑端面
(1)、粗銑
計(jì)算切削用量:=1mm
由《切削用量手冊》表9.4-2可知:
f=
由《切削用量手冊》表9.4-8可知:
由《切削用量手冊》表9.4-7可知:
T=60
V==15.3m/min
=0.26m/s
確定主軸轉(zhuǎn)速:
n==8.28r/s=496.8r/min
按機(jī)床選?。?
實(shí)際機(jī)床選取: v=
切削工時(shí):
(2)、半精銑:
=0.5mm
由《切削用量手冊》表9.4-2可知:
f=
由《切削用量手冊》表9.4-8可知:
由《切削用量手冊》表9.4-7可知:
T=60
V==17.1m/min
=0.29m/s
按機(jī)床選取:
實(shí)際機(jī)床選?。?v=
切削工時(shí):
T=16.8s+16.8s=176.8s=0.56min
5、工序Ⅷ:鉆φ12.7孔
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊》表15-33
f=0.40mm/r
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊》表15-37
v=0.35m/s=21m/min
==8.87r/s=526r/min
按機(jī)床選取:
切入 切出 l=30mm
計(jì)算工時(shí)
6、工序Ⅸ:鉆M8孔
(1)、鉆M8底孔φ6.7
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊》表15-41
f=0.40mm/r
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊》表10.4-9
v=0.195m/s
==7.76r/s=465.8r/min
按機(jī)床選?。?
l=28mm
計(jì)算工時(shí):
(2)、锪φ14孔
锪孔時(shí)間短可忽略不記.
(3)、攻絲M8
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊》表3-38
f=0.2mm/r
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊》表3-38
v=0.35m/s
==8.78r/s=526r/min
按機(jī)床選?。?
l=25mm
計(jì)算工時(shí):
T=12s+42s=54s=0.9min
7、工序Ⅹ:鉆M6孔
(1)、鉆M6底孔φ5.2
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊》表15-41
f=0.30mm/r
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊》表10.4-9
v=0.161m/s
==9.86r/s=591.6r/min
按機(jī)床選?。?
對于孔1:
對于孔2:
記算工時(shí) :
(2)、倒角120°
倒角的工時(shí)可以忽略不記。
(3)、攻絲M6
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊》表16.2-4
==238.8r/s=14331r/min
攻通孔螺紋:
攻不通孔螺紋:
記算工時(shí) :
T=0.28+0.1=0.38min=22.8s
式中:
—— 工件的螺紋長度;
—— 絲錐切削錐長度;
—— 攻絲時(shí)的轉(zhuǎn)速;
—— 絲錐退出時(shí)的轉(zhuǎn)速;
—— 工件的轉(zhuǎn)速;值為1mm.
—— 攻螺紋時(shí)的超切量,取=(2~3);
三、 夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量,降低勞動(dòng)強(qiáng)度,需要設(shè)計(jì)專用夾具。
經(jīng)過和指導(dǎo)教師的協(xié)商,我決定設(shè)計(jì)第Ⅶ道工序——鉆直徑12.7的孔的夾具設(shè)計(jì),本夾具將用于z535鉆床。刀具為(高速鋼鉆刀),為達(dá)到零件工藝要求,對零件進(jìn)行鉆。
1、 問題提出:利用本夾具主要是鉆直徑12.7的孔。此孔沒有特殊的形位要求。因此,在本道工序加工時(shí),主要應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)的生產(chǎn)率,降低勞動(dòng)強(qiáng)度,而精度則不是主要問題。
2、 夾具設(shè)計(jì)
1) 根據(jù)定位基準(zhǔn)的選擇原則,采用以 孔以及底面來定位。
2) 切削力及夾緊國計(jì)算Fz=
查表可得=30、xf=1.0、yf=0.65、=0.83、=0.83、
===0.965
因此Fz=9.81×30×2.5×0.48×0.965×2.5÷25.7=33.2N
水平分力=(1~1.2)Fz=1.1Fz=36.5N
垂直分力=0.3 Fz=10N
所以能夠引起松動(dòng)的最大切削力中水平分力=36.5N、垂直分力=0.3 Fz=10N
由夾緊力機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的實(shí)際夾緊力應(yīng)滿足下式
P=K×
其中:其余系數(shù)K=K1×K2×K3×K4
K1——基本安全系數(shù)
K2——加工性質(zhì)系數(shù)1.5
K3——刀具鈍化系數(shù)1.1
K4——斷續(xù)刀削系數(shù)1.2
所以引起沿夾緊結(jié)構(gòu)軸線方向上松動(dòng)的最大切削力為P=1.5×1.1×1.2×1.2×36.5=86.7N。
考慮實(shí)際夾緊力較小,以及所加工零件的結(jié)構(gòu)特征,決定選用螺旋夾緊結(jié)構(gòu)
則所承受的彎矩最大為Mmax=6936.5N=25N.m
夾緊結(jié)構(gòu)所能受的矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Mmax。
3) 定位誤差分析
由于所加工的零件對本工序加工的面沒有特殊的技術(shù)要求,雖然由于定位孔的加工誤差以及底面的誤差,可能產(chǎn)生所加工的面的平面度、位置度等形位誤差,但是在這里是允許的。
4) 夾緊設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
如前所述,在設(shè)計(jì)夾夾具時(shí),應(yīng)該注意勞動(dòng)生產(chǎn)率。但是考慮到本零件結(jié)構(gòu)的特殊性,以及所需的夾緊力較小等原因,螺旋夾緊機(jī)構(gòu)成了首選的方案。這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)就是夾緊過程慢,且裝卸不太方便。為了解決這一矛盾,我將其中的一個(gè)定位銷設(shè)計(jì)成活動(dòng)的。
四、 參考文獻(xiàn)
(1) ?機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)? 科學(xué)出版社出版 孫玉芹、孟兆新主編
(2) 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社
(3) 機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊
(4) 夾具工程師手冊 黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社 劉文劍等編
(5) 機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社 李慶壽主編
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