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切削工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書
課 程 名 稱 : 切削工藝課程設(shè)計(jì)
目錄
一、 計(jì)算產(chǎn)品數(shù)量N、確定生產(chǎn)類型…………………………………………3
二、 工藝審核……………………………………………………………………3
三、 機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)…………………………………………………………4
四、 確定機(jī)械加工余量…………………………………………………………5
五、 綜合分析審查………………………………………………………………8
六、 課程總結(jié)……………………………………………………………………8
七、 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………
一、 計(jì)算產(chǎn)品數(shù)量N、確定生產(chǎn)類型
生產(chǎn)的零件為泵體,根據(jù)下面的公式計(jì)算可得生產(chǎn)數(shù)量為11件,屬于單件小批量生產(chǎn),采用鑄造后加工的方法得到產(chǎn)品。
N = Q n ( 1 + A% + B% ) (臺(tái) / 年)
Q :產(chǎn)品的年產(chǎn)量 (臺(tái) / 年);
n :每臺(tái)產(chǎn)品中,該零件的數(shù)量 (件);
A :備品率 (5 — 10 %)
B :廢品率 (<= 1 %)
n=1, A=5%, B=1% ,Q=10,
N=10.6, 取整N=11
二、工藝審核
1. 圖樣審核
零件圖中給出5個(gè)視圖,分別為主視圖,左視圖,俯視圖,仰視圖以及局部剖視圖,局部剖視圖給出了泵體內(nèi)部的結(jié)構(gòu),表達(dá)清楚。見(jiàn)下圖圖1
各個(gè)圖中尺寸公差粗糙度(已改為最新標(biāo)準(zhǔn)表示)以及技術(shù)要求明確。所包含的信息基本完整。
圖1
泵體是一個(gè)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的零件,要求材料易成型,切削性能好,同時(shí)要求強(qiáng)度要高,重要表面的表面硬度也要高,故選用鑄鐵材料HT200,鑄鐵材料是最常見(jiàn)的材料,其優(yōu)點(diǎn)是:容易成型,切削性能好,價(jià)格低廉,且吸振性好。為了得到較好的強(qiáng)度和表面硬度,可在加工過(guò)程中進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,淬火,同時(shí)為了消除內(nèi)應(yīng)力對(duì)工件的影響,可進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜斯r(shí)效處理。根據(jù)零件圖和鑄造工藝圖,做出鑄模,進(jìn)行鑄造,結(jié)合零件和經(jīng)濟(jì)的考慮,用砂型鑄造的方法。
2. 零件的結(jié)構(gòu)工藝性
(1)成型工藝的結(jié)構(gòu)工藝性
零件所用材料為HT200,屬于單件小批量生產(chǎn),通過(guò)鑄造獲得毛坯,零件中的?50、 ?30、?54、?42的孔需鑄出,其他的孔例如M6、M10、M14、?7、?14、?15、?22等孔均需要機(jī)加工。
零件的技術(shù)要求如下表:
加工表面
偏差(mm)
公差及精度等級(jí)
粗糙度Ra(μm)
形位公差
零件的下端面(C)
IT11
6.3
1×45°倒角
IT10
6.3
Φ14深5和Φ22深3的孔
IT11
6.3
上端面凸臺(tái)上表面
IT8
3.2
零件左側(cè)表面
IT8
3.2
內(nèi)腔凸臺(tái)上表面
IT8
3.2
底座用于固定位置的孔內(nèi)壁
IT8
2.5
Φ30孔內(nèi)壁
+0.021
0
IT8
1.6
Φ42孔軸線
+0.025
0
IT8
1.6
Φ50孔軸線
+0.025
0
IT8
1.6
Φ30孔軸線
+0.021
0
IT8
1.6
Φ6孔
IT6
0.8
(2)切削工藝的結(jié)構(gòu)工工藝性
零件中除去上表面的左側(cè)平面和右側(cè)面,其他表面均需要機(jī)加工。由于工件為箱體類零件平面的加工個(gè)方式選擇銑床銑平面;主要用平口虎鉗裝夾,孔的加工方式選擇鏜刀,并且在同一道工序中完成,保證同軸度要求。見(jiàn)圖2,圖3
(3)裝配工藝的結(jié)構(gòu)工藝
裝配工藝的結(jié)構(gòu)工藝性是指在滿足使用情況的前提下,使裝配工藝的簡(jiǎn)易型和經(jīng)濟(jì)性達(dá)到最佳,便于裝配,便于拆卸,以及合理的基準(zhǔn)面,為此,選擇底平面是主要的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和加工基準(zhǔn)。
圖2
圖2
三、 機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)
1、零件表面加工方法的選擇
該零件總的加工件數(shù)為11件,屬于單件小批量生產(chǎn),零件材料為鑄鐵。鑄鐵(HT200)切削性能好,價(jià)格低廉,抗振性和耐磨性也較好,且零件尺寸較小,形狀簡(jiǎn)單,故不用特意制作夾具和刀具,采用通用設(shè)備進(jìn)行加工即可。在裝卡過(guò)程中,采用直接裝卡找正。
孔的加工有兩種選擇,一是選擇用鉆孔,擴(kuò)孔,鉸孔;二是用鏜孔進(jìn)行加工,鏜孔主要是針對(duì)已有的孔。?50、 ?30、?54、?42是鑄造出來(lái),其表面粗糙度都為Ra1.6,宜采用鏜床進(jìn)行精鏜加工。
泵體底面的表面粗糙度為Ra6.3,采用粗銑、半精銑和精銑。對(duì)于平面的加工,還可以選擇刨削加工。但是刨削的刨刀實(shí)際參加切削的切削刃長(zhǎng)度有限,一個(gè)表面往往要經(jīng)過(guò)多次行程才能生產(chǎn)出來(lái),基本工藝時(shí)間長(zhǎng)。刨刀返回行程不進(jìn)行切削,增加了輔助時(shí)間,故刨削適合于狹長(zhǎng)平面加工。銑刀是多齒刀具,銑削時(shí)有幾個(gè)刀齒同時(shí)在工作,并且銑削的切削刃較長(zhǎng);銑削的主運(yùn)動(dòng)是銑刀的旋轉(zhuǎn),有利于高速銑削。泵體的加工的平面不屬于狹長(zhǎng)平面,銑削的生產(chǎn)率比刨削高。故選擇用銑削進(jìn)行加工。對(duì)于銑削加工,有周銑和端銑兩種。周銑是指利用分布在銑刀圓柱面上的切削刃來(lái)形成平面(或表面)的銑削方法。端銑是指利用分布在銑刀端面上的端面切削刃來(lái)形成平面的銑削方法。端銑與周銑相比,其優(yōu)點(diǎn)是:刀軸比較短,銑刀直徑比較大,工作時(shí)同時(shí)參加切削的刀齒較多,銑削時(shí)較平穩(wěn),銑削用量可適當(dāng)增大,切削刃磨損較慢,能一次銑出較寬的平面。故選擇端銑。
2、定位基準(zhǔn)的選擇
2.1 粗基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)的選擇有以下幾個(gè)原則:
1保證互相位置要求原則;
2 余量均勻分布原則;
3 便于工件裝夾原則;
4 粗基準(zhǔn)在一個(gè)定位方向上只允許使用一次;
由以上原則,根據(jù)“便于裝夾原則”可選擇上端面為定位粗基準(zhǔn)。
2.2精基準(zhǔn)的選擇
定位精基準(zhǔn)有以下幾個(gè)原則:
1 “基準(zhǔn)重合”原則
2 “基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則
3 “互為基準(zhǔn)”原則
4 “自為基準(zhǔn)”原則
由以上原則,根據(jù)“基準(zhǔn)統(tǒng)一原則”和“基準(zhǔn)重合原則”可選擇下底面為定位精基準(zhǔn)。
2.3工件安裝方式
由于工件為箱體類零件,則主要在銑床上加工,主要用平口虎鉗裝夾。
鏜孔時(shí),則在鏜床上裝夾;攻螺紋時(shí),在平口虎鉗上裝夾。
3、制定工藝路線
3.1擬定加工順序
3.1.1三先三后原則:
A、先基準(zhǔn)后其他
B、先粗后精
C、 先主后次
3.1.2加工階段的劃分
零件的加工可以分為粗加工,半精加工,精加工三個(gè)階段。
1)粗加工階段:其任務(wù)是切除毛坯上大部分余量,使毛坯在形狀和尺寸上接近零件成品,包括去鑄造毛邊、粗銑端面、倒角、鉆孔。
2)半精加工階段:其目的是使主要表面達(dá)到一定的精加工余量,為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備,如?50、 ?30、?42孔等。
3)精加工階段:其目的是使零件表面達(dá)到規(guī)定的尺寸精度。
3.2選擇機(jī)床
單件小批生產(chǎn)
成批生產(chǎn)
大量生產(chǎn)
機(jī)床設(shè)備
通用設(shè)備
通用和部分專用設(shè)備
廣泛使用高效率專用設(shè)備
夾具
很少用專用夾具
廣泛使用專用夾具
廣泛使用高效率專用夾具
刀具和量具
一般刀具和通用量具
部分地采用專用刀具和量具
高效率專用刀具和量具
毛坯
自由鍛
部分采用金屬模鑄造和模鍛
機(jī)器造型、壓力鑄造、模鍛、滾鍛
表1
該零件的平面用銑床銑削。所以選擇用普通萬(wàn)能銑床,鑄造出來(lái)的孔用鏜床進(jìn)行半精加工和精加工,較小的孔采用臥式車床和臺(tái)式鉆床加工。
3.3選擇夾具
該軸小批量生產(chǎn),采用通用手動(dòng)夾具即可,能夠充分發(fā)揮機(jī)床的技術(shù)性能。車削工序四爪卡盤;鏜削用四爪卡盤,銑削用平口虎鉗裝夾。
表2 工藝路線匯總表
序號(hào)
工序名稱
定位基準(zhǔn)
裝夾方式
工具
1
鑄造
2
清砂
3
人工時(shí)效處理
4
涂紅色防銹底漆
5
立體劃線
下底面
劃針,劃規(guī),直尺,樣沖,劃線盤(高度游標(biāo)尺),V型鐵和直角尺等
6
粗銑、半精銑零件的下底面
側(cè)面的不加工面及泵體上表面
平口虎鉗裝夾
萬(wàn)能銑床
7
粗銑、半精銑、精銑零件左側(cè)表面
下底面及上表面的不加工面
平口虎鉗裝夾
萬(wàn)能銑床
8
粗銑、半精銑、精銑上端面凸臺(tái)上表面、內(nèi)腔凸臺(tái)上表面、
下底面、左側(cè)表面及側(cè)面的不加工面
平口虎鉗裝夾
萬(wàn)能銑床
9
粗鏜、半精鏜、精鏜Φ30孔Φ42孔、Φ50孔
下底面及側(cè)面的不加工面
鏜床裝夾(四爪卡盤)
鏜床
10
粗車、半精車Φ14深5、Φ22深3的孔和Φ50孔上端倒角1×45°
下底面及側(cè)面的不加工面
平口虎鉗裝夾
車床
12
鉆孔Φ6、M10×1-7H、M14×15-7H、M6-7H深8孔深10和M6-7H深14孔深18
下底面、上端面及側(cè)面的不加工面
平口虎鉗裝夾
臺(tái)式鉆床
13
精鉸孔Φ6
下底面,左側(cè)表面
平口虎鉗裝夾
臺(tái)式鉆床
11
攻螺紋得到M10×1-7H、M14×15-7H、M6-7H深8孔深10和M6-7H深14孔深18
下底面、上端面及側(cè)面的不加工面
平口虎鉗裝夾
絲錐
13
去毛刺、檢驗(yàn)、打標(biāo)志
14
入庫(kù)
4、確定機(jī)械加工余量
該零件為單件小批量生產(chǎn),采用的材料為灰鑄鐵,所以可以采用查表的方法來(lái)確定加工余量
查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》,該鑄件的尺寸公差等級(jí)CT為10-13級(jí),加工余量等級(jí)MA為G級(jí)。故取CT為13級(jí),MA為G級(jí)。
查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》,用查表法確定各表面的總余量如表所示。
加工表面
基本尺寸
(mm)
加工余
量等級(jí)
加工余量數(shù)值(mm)
說(shuō)明
零件的下端面
距底座上表面11
H
3.5
單側(cè)加工
零件左側(cè)表面
距最近平行表面5
G
3.5
單側(cè)加工
上端面凸臺(tái)上表面
距下端面62
H
4
單側(cè)加工
內(nèi)腔凸臺(tái)上表面
距下端面14
G
3.5
單側(cè)加工
Φ30孔
Φ30
H
3.5
雙側(cè)加工
Φ42孔
Φ42
H
3.5
雙側(cè)加工
Φ50孔
Φ50
H
3.5
雙側(cè)加工
經(jīng)查表總的加工余量已在圖紙中標(biāo)出,各道工序的加工余量如下:
工序
工序名稱
工序內(nèi)容
工序余量
1
鑄造
0
2
熱處理
退火,改善切削工藝
0
3
劃線
確定加工余量
0
4
粗銑
粗銑零件的下底面,以此作為粗基準(zhǔn)
2.5
5
半精銑
銑底平面至粗糙度為6.3
1
6
粗銑
以下底面作為精基準(zhǔn),粗銑零件左側(cè)表面
2
7
半精銑
以下底面為基準(zhǔn),半精銑零件左側(cè)表面
1
8
精銑
精銑左側(cè)表面至粗糙度為3.2
0.5
9
粗銑
以下底面、左側(cè)表面及右側(cè)面的不加工面作為基準(zhǔn),粗銑上端面凸臺(tái)上表面、內(nèi)腔凸臺(tái)上表面
2.5
10
半精銑
半精銑上端面凸臺(tái)上表面、內(nèi)腔凸臺(tái)上表面
1
11
精銑
精銑上端面凸臺(tái)上表面、內(nèi)腔凸臺(tái)上表面至粗糙度為3.2
0.5
12
粗鏜
粗鏜Φ30孔Φ42孔、Φ50孔
2
13
半精鏜
半精鏜Φ30孔Φ42孔、Φ50孔
1
14
精鏜
精鏜Φ30孔Φ42孔、Φ50孔至粗糙度為1.6
0.5
15
粗車
粗車Φ14深5、Φ22深3的孔和Φ50孔上端倒角1×45°
2.5
16
半精車
半精車Φ14深5、Φ22深3的孔和Φ50孔上端倒角1×45°
1
17
鉆孔
以下底面、上端面為精基準(zhǔn),以側(cè)面的不加工面為粗基準(zhǔn),鉆孔Φ6、M10×1-7H、M14×15-7H、M6-7H深8孔深10和M6-7H深14孔深18
18
精鉸
以下底面,左側(cè)表面為精基準(zhǔn),精鉸孔Φ6
0.1
19
攻絲
攻螺紋得到M10×1-7H、M14×15-7H、M6-7H深8孔
20
檢驗(yàn)測(cè)量
21
入庫(kù)
5.繪制工序簡(jiǎn)圖
首先加工底平面,以此作為基準(zhǔn)加工其他表面,以泵體上表面為粗基準(zhǔn),加工精度為6.3,加工方式為銑平面,工件采用平口虎鉗夾緊。
銑零件左側(cè)表面,加工精度為3.2,以下底面為精基準(zhǔn),采用平口虎鉗夾緊工件。
銑上端面凸臺(tái)上表面、內(nèi)腔凸臺(tái)上表面、加工精度為3.2,以下底面為精基準(zhǔn),采用平口虎鉗夾緊工件。
鏜Φ30孔、Φ42孔、Φ50孔,同時(shí)加工兩個(gè)孔,以保證同軸度的要求,以下底面為精基準(zhǔn),鏜Φ42孔、Φ50孔、30孔,加工精度都為1.6,采用平口虎鉗夾緊工件。
車Φ14深5、Φ22深3的孔和Φ50孔上端倒角1×45°。以下底面為精基準(zhǔn),車Φ14深5和Φ50孔上端倒角1×45°,以下底面為精基準(zhǔn),車Φ14深5,采用平口虎鉗夾緊工件。
鉆孔Φ6、M10×1-7H、M14×15-7H、M6-7H深8孔深10和M6-7H深14孔深18,以下底面為精基準(zhǔn),采用平口虎鉗夾緊工件
精鉸孔Φ6,以下底面為精基準(zhǔn),采用平口虎鉗夾緊工件,加工精度為0.8。
最后攻螺紋得到M10×1-7H、M14×15-7H、M6-7H深8孔深10和M6-7H深14孔深18。
五、 綜合分析、審查
該零件屬于單件小批量生產(chǎn),尺寸較小,采用整模造型,均在一個(gè)砂箱內(nèi),精度較高。澆注系統(tǒng)采用中注式,獲得毛坯后進(jìn)行熱處理,以方便切削。所用材料為HT200,熱處理可以改善金屬切削工藝,切屑完成之后可再熱處理改善材料的性能,加強(qiáng)零件的可用性。按三先三后原則設(shè)計(jì)工藝路線,查表獲得各個(gè)表面加工余量,用普通機(jī)床加工,最后獲得合格產(chǎn)品。
六、 課程總結(jié)
這次課程設(shè)計(jì),通過(guò)查閱各種資料,讓我增進(jìn)了機(jī)械加工過(guò)程的相關(guān)知識(shí),同時(shí)提高了繪圖操作能力,也進(jìn)一步了解切削工藝方面的專業(yè)知識(shí),同時(shí)讓我明白理論與實(shí)際相結(jié)合的重要性。這次課程設(shè)計(jì)為我接下來(lái)的生產(chǎn)實(shí)習(xí)鋪墊了理論知識(shí)基礎(chǔ)。溫故而知新,經(jīng)?;仡櫼郧暗闹R(shí)會(huì)有深刻的理解,將所學(xué)知識(shí)用于實(shí)踐才能學(xué)活,學(xué)深。
七、 參考文獻(xiàn)
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【2】 楊慧智. 工藝材料及成形工藝基礎(chǔ). 第三版【M】.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.
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【4】 楊慧智. 工程材料及成型工藝基礎(chǔ)【M】. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.
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15