填料箱蓋加工工藝及銑Φ155大端面夾具設(shè)計(jì)帶CAD原圖
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目 錄1 零件的分析.12 工藝設(shè)計(jì)22.1 毛坯的制造形式32.2 基準(zhǔn)面的選擇32.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇42.2.2 精基準(zhǔn)的選擇42.3 制訂工藝路線42.3.1 工藝線路方案一42.3.2 工藝路線方案二52.3.3 工藝方案的比較與分析52.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定62.5 確定切削用量73專用夾具設(shè)計(jì)203.1 問題的指出213.2 夾具設(shè)計(jì)213.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇213.2.2 切削力及夾緊力的計(jì)算213.3 定位誤差的分析223.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明22參考資料22致謝23附 錄241 零件的分析1.1 零件的作用題目所給定的零件是填料箱蓋(附圖1),其主要作用是保證對箱體起密封作用,使箱體在工作時不致讓油液滲漏。1.2 零件的工藝分析填料箱蓋的零件圖中規(guī)定了一系列技術(shù)要求:(查表1.4-28機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊)1 以65H5()軸為中心的加工表面。包括:尺寸為65H5()的軸,表面粗糙度為1.6, 尺寸為80的與65H5()相接的肩面, 尺寸為100f8()與65H5()同軸度為0.025的面. 尺寸為60h5()與65H5()同軸度為0.025的孔.2.以60h5()孔為中心的加工表面.尺寸為78與60H8()垂直度為0.012的孔底面,表面粗糙度為0.4,須研磨.3. 以60H8()孔為中心均勻分布的12孔,6-13.5,4-M10-6H深20孔深24及4-M10-6H.4.其它未注表面的粗糙度要求為6.3,粗加工可滿足要求.2 工藝設(shè)計(jì)2.1 毛坯的制造形式零件材料為HT200,考慮到零件材料的綜合性能及材料成本和加工成本,保證零件工作的可靠,采用鑄造。由于年產(chǎn)量為1000件,屬于中批生產(chǎn)的水平,而且零件輪廓尺寸不大,故可以采用鑄造成型。2.2 基準(zhǔn)面的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。也是保證加工精度的關(guān)鍵。2.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇 對于一般軸類零件而言,以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的。按照有關(guān)的粗基準(zhǔn)選擇原則(保證某重要表面的加工余量均勻時,選該表面為粗基準(zhǔn)。若工件每個表面都要求加工,為了保證各表面都有足夠的余量,應(yīng)選擇加工余量最小的表面為粗基準(zhǔn)。)2.2.2 精基準(zhǔn)的選擇按照有關(guān)的精基準(zhǔn)選擇原則(基準(zhǔn)重合原則;基準(zhǔn)統(tǒng)一原則;可靠方便原則),對于本零件,有中心孔,可以以中心孔作為統(tǒng)一的基準(zhǔn),但是隨便著孔的加工,大端的中心孔消失,必須重新建立外圓的加工基面,一般有如下三種方法:當(dāng)中心孔直徑較小時,可以直接在孔口倒出寬度不大于2MM的錐面來代替中心孔。若孔徑較大,就用小端孔口和大端外圓作為定位基面,來保證定位精度。采用錐堵或錐套心軸。精加工外圓亦可用該外圓本身來定位,即安裝工件時,以支承軸頸本身找正。2.3 制訂工藝路線2.3.1 工藝線路方案一工序 銑削左右兩端面。工序 粗車65,80,100,75,155外圓及倒角。車7.5槽工序 鉆30孔、擴(kuò)32孔,擴(kuò)47孔。工序 鉆6-13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺紋工序 精車65外圓及與80相接的端面.工序 粗、精、細(xì)鏜60H8(孔。工序 銑60孔底面工序 磨60孔底面。工序 鏜60孔底面溝槽。工序 研磨60孔底面。工序 終檢。2.3.2 工藝路線方案二工序 車削左右兩端面。工序 粗車65,80,75,155外圓及倒角。工序 鉆30孔、擴(kuò)32孔,擴(kuò)47孔。工序 精車65外圓及與80相接的端面.工序 粗、精、細(xì)鏜60H8(孔。工序 銑60孔底面工序 孔底面工序 鏜60孔底面溝槽。工序 研磨60孔底面。工序 鉆6-13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺紋工序 終檢。2.3.3 工藝方案的比較與分析上述兩個方案的特點(diǎn)在于:方案一是采用銑削方式加工端面,且是先加工12孔后精加工外圓面和60H8(孔。;方案二是使用車削方式加工兩端面,12孔的加工放在最后。兩相比較起來可以看出,由于零件的端面尺寸不大,應(yīng)車削端面,在中批生產(chǎn)中,綜合考慮,選擇工藝路線二。但是仔細(xì)考慮,在線路二中,工序 精車65外圓及與80相接的端面.然后工序 鉆6-13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺紋。這樣由于鉆孔屬于粗加工,其精度要求不高,且切削力較大,可能會引起已加工表面變形,表面粗糙度的值增大。因此,最后的加工工藝路線確定如下:工序 車削左右兩端面。工序 粗車65,85,75,155外圓及倒角。工序 鉆30孔、擴(kuò)32孔,擴(kuò)47孔。工序 鉆6-13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺紋工序 精車65外圓及與80相接的端面.工序 粗、精、細(xì)鏜60H8(孔。工序 銑60孔底面工序 磨60孔底面。工序 鏜60孔底面溝槽。工序 研磨60孔底面。工序 終檢。以上工藝過程詳見械加工工藝過程卡片2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“填料箱蓋”零件材料為HT200鋼,硬度為HBS190241,毛坯質(zhì)量約為5kg,生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn),采用機(jī)器造型鑄造毛坯。根據(jù)上述材料及加工工藝,分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:(1) 外圓表面(65、80、75、100、91、155)考慮到尺寸較多且相差不大,為簡化鑄造毛坯的外形,現(xiàn)直接按零件結(jié)構(gòu)取為84、104、160的階梯軸式結(jié)構(gòu),除65以外,其它尺寸外圓表面粗糙度值為R6.3um,只要粗車就可滿足加工要求。(2) 外圓表面沿軸線長度方向的加工余量及公差。查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(以下簡稱工藝手冊表2.2-1,鑄件輪廓尺寸(長度方向100160mm,故長度方向偏差為 mm.長度方向的余量查表2.2-4,其余量值規(guī)定為3.03.5 mm.現(xiàn)取3.0 mm。(3)內(nèi)孔。毛坯為實(shí)心。兩內(nèi)孔精度要求自由尺寸精度要求,R 為6.3,鉆擴(kuò)即可滿足要求。(4)內(nèi)孔60H8()。要求以外圓面65H5()定位,鑄出毛坯孔30。查表2.3-9,粗鏜59.5 2Z=4.5精鏜 59.9 2Z=0.4細(xì)鏜60H8() 2Z=0.1(5) 60H8()孔底面加工.按照表2.3-21及2.3-231. 研磨余量 Z=0.0100.014 取Z=0.0102. 磨削余量 Z=0.20.3 取Z=0.33. 銑削余量 Z=3.00.30.01=2.69(6)底面溝槽.采用鏜削,經(jīng)過底面研磨后鏜可保證其精度. Z=0.5(7) 6孔及2M106H孔、4M106H深20孔。均為自由尺寸精度要求。16孔可一次性直接鉆出。2查工藝手冊表2.320得攻螺紋前用麻花鉆直徑為8.5的孔。鉆孔 8.5 攻螺紋 M10 2.5 確定切削用量2.5.1 工序:車削端面、外圓本工序采用計(jì)算法確定切削用量加工條件工件材料:HT200,鑄造。加工要求:粗車65、155端面及65、80、75、100,155外圓,表面粗糙度值R 為6.3。機(jī)床:C6201臥式車床。刀具:刀片材料為YG6,刀桿尺寸為16mmX25mm,k=90,r=15=12 r=0.5mm。計(jì)算切削用量(1) 粗車65、155兩端面確定端面最大加工余量:已知毛坯長度方向單邊余量為3mm,則毛坯長度方向的最大加工余量為4.25mm,分兩次加工,a=2mm計(jì)。長度加工方向取IT12級,取mm。確定進(jìn)給量f:根據(jù)切削用量簡明手冊(第三版)表1.4,當(dāng)?shù)稐U16mmX25mm, a=2mm時,以及工件直徑為160時。f=0.50.7mm/r按C6201車床說明書(見切削手冊表1.30)取f=0.5 mm/r計(jì)算切削速度: 按切削手冊表1.27,切削速度的計(jì)算公式為V=(m/min) =1.58, =0.15, y=0.4,m=0.2。修正系數(shù)見切削手冊表1.28,即k=1.44, k=0.8, k=1.04, k=0.81, k=0.97所以V= =66.7(m/min)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 n=253(r/min)按機(jī)床說明書(見工藝手冊表4.28)與253r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速選取305r/min。實(shí)際切削速度 V=80m/min (2) 粗車160端面確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:n=133(r/min)按機(jī)床說明書(見工藝手冊表4.28)與133r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速選取150r/min。實(shí)際切削速度 V=75.4m/min 2.5.2 工序:粗車65,80,75,100外圓以及槽和倒角切削深度:先84車至80以及104車至100。進(jìn)給量: 見切削手冊表1.4 V=(m/min) = =66.7(m/min)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:n=204(r/min)按機(jī)床選取n=230 r/min。所以實(shí)際切削速度V=75.1 m/min檢驗(yàn)機(jī)床功率: 主切削力F=CFafvkCF=900, x=1.0 , y=0.75 , n=-0.15k=(k=0.73所以 F=900切削時消耗功率P=由切削手冊表1.30中C630-1機(jī)床說明書可知, C630-1主電動機(jī)功率為7.8KW,當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為230r/min時,主軸傳遞的最大功率為2.4KW,所以機(jī)床功率足夠,可以正常加工。 (2) 粗車65外圓 實(shí)際切削速度 V=(3) 車75外圓 取 n=305r/min 實(shí)際切削速度 V=(4) 粗車100外圓取 n=305r/min實(shí)際切削速度 V=(5)車槽7.5 采用切槽刀,r=0.2mm 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊表27-8取 f=0.25mm/r n=305r/min2.5.3工序 鉆擴(kuò)mm、及孔。Z3025搖臂鉆床(1) 鉆孔選擇進(jìn)給量 f=0.41mm/r 選擇切削速度(見切削手冊表2.7)V=12.25m/min(見切削手冊表2.13及表2.14,按5類加工性考慮)按機(jī)床選?。?136r/min(按工藝手冊表4.2-2)則實(shí)際切削速度(2) 鉆孔mm根據(jù)有關(guān)資料介紹,利用鉆頭進(jìn)行擴(kuò)鉆時,其進(jìn)給量與切削速度與鉆同樣尺寸的實(shí)心孔的進(jìn)給量與切削速度之關(guān)系為f=(1.21.3)v=()公式中、為加工實(shí)心孔時的切削用量,查切削手冊得 =0.56mm/r(表2.7)=19.25m/min(表2.13)并令: f=1.35 =0.76mm/r按機(jī)床取f=0.76mm/rv=0.4=7.7m/min按照機(jī)床選取所以實(shí)際切削速度:(3) 鉆孔根據(jù)有關(guān)資料介紹,利用鉆頭進(jìn)行擴(kuò)鉆時,其進(jìn)給量與切削速度與鉆同樣尺寸的實(shí)心孔的進(jìn)給量與切削速度之關(guān)系為f=(1.21.3)v=()公式中、為加工實(shí)心孔時的切削用量,查切削手冊得 =0.56mm/r(表2.7)=19.25m/min(表2.13)并令: f=1.35 =0.76mm/r按機(jī)床取f=0.76mm/rv=0.4=7.7m/min按照機(jī)床選取所以實(shí)際切削速度:2.5.4 工序 鉆613.5, 2-M10-6H, 4-M10-6H深孔深24(1) 鉆6-13.5f=0.35mm/r V=17mm/min所以 n=401(r/min)按機(jī)床選取: 所以實(shí)際切削速度為:(2) 鉆2底孔8.5f=0.35mm/r v=13m/min所以n=487r/min按機(jī)床選取 實(shí)際切削速度(3) 4深20,孔深24,底孔8.5f=0.35mm/r v=13m/min所以 n=487r/min按機(jī)床選取 實(shí)際切削速度(4) 攻螺紋孔2r=0.2m/s=12m/min所以 按機(jī)床選取則實(shí)際切削速度(5) 攻螺紋4-M10r=0.2m/s=12m/min所以 按機(jī)床選取則實(shí)際切削速度2.5.5 工序:精車65mm的外圓及與80mm相接的端面車床:C620-1(1) 精車端面Z=0.4mm計(jì)算切削速度:按切削手冊表1.27,切削速度的計(jì)算公式為(壽命選T=90min)式中, , 修正系數(shù)見切削手冊表1.28所以按機(jī)床說明書(見工藝手冊表4.2-8)選擇1200r/min所以實(shí)際切削速度 (2) 精車65外圓2Z=0.3f=0.1mm/r式中, , 修正系數(shù)見切削手冊表1.28所以所以實(shí)際切削速度(3) 精車外圓100mm 2Z=0.3mm Z=0.15mm f=0.1mm/r取 實(shí)際切削速度2.5.6工序:精、粗、細(xì)鏜mm孔(1) 粗鏜孔至59.5mm2Z=4.5mm則Z=2.25mm查有關(guān)資料,確定金剛鏜床的切削速度為v=35m/min,f=0.8mm/min由于T740金剛鏜主軸轉(zhuǎn)數(shù)為無級調(diào)數(shù),故以上轉(zhuǎn)數(shù)可以作為加工時使用的轉(zhuǎn)數(shù)。(2) 精鏜孔至59.9mm2Z=0.4mm, Z=0.2mmf=0.1mm/rv=80m/min(3) 細(xì)鏜孔至mm由于細(xì)鏜與精鏜孔時共用一個鏜桿,利用金剛鏜床同時對工件精、細(xì)鏜孔,故切削用量及工時均與精樘相同。f=0.1mm/r=425r/minV=80m/min2.5.7 工序:銑60孔底面銑床:X63系列銑刀:選用立銑刀 d=10mm L=115mm 齒數(shù)Z=4切削速度:參照有關(guān)手冊,確定v=15m/min=477.7r/min采用X63臥式銑床,根據(jù)機(jī)床使用說明書(見工藝手冊表4.2-39)取 =475r/min故實(shí)際切削速度為:當(dāng)時,工作臺的每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為查機(jī)床說明書,剛好有故直接選用該值。倒角1x45采用90锪鉆2.5.8 工序:磨60孔底面選擇磨床:選用MD1158(內(nèi)圓磨床)選擇砂輪:見工藝手冊第三章中磨料選擇各表,結(jié)果為A36KV6P 20x6x8mm切削用量的選擇:砂輪轉(zhuǎn)速 ,m/s軸向進(jìn)給量 徑向進(jìn)給量 2.5.9工序: 鏜60mm孔底溝槽內(nèi)孔車刀 保證t=0.5mm,d=2mm2.5.10 工序: 研磨60mm孔底面采用手工研具進(jìn)行手工研磨:Z=0.01mm3專用夾具設(shè)計(jì)5.7.1 問題的提出 本夾具主要用于銑端面,精度要求因?yàn)楹竺孢€有精加工,因此本道工序加工精度要求不高,為此,只考慮如何提高生產(chǎn)效率上,精度則不予考慮。5.7.2 定位基準(zhǔn)的選擇擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇必須合理,否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量?;鶞?zhǔn)選擇不當(dāng)往往會增加工序或使工藝路線不合理,或是使夾具設(shè)計(jì)更加困難甚至達(dá)不到零件的加工精度(特別是位置精度)要求。因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求,從保證零件的加工精度要求出發(fā),合理選擇定位基準(zhǔn)。此道工序后面還有精加工,因此本次銑沒有較高的技術(shù)要求,也沒有較高的平行度和對稱度要求,所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動效率,降低勞動強(qiáng)度,提高加工精度。我們采用沒加工的底面和76外圓面為定位基準(zhǔn),為了提高加工效率,縮短輔助時間,決定用簡單的螺母作為夾緊機(jī)構(gòu)。5.7.3 切削力及夾緊力計(jì)算 (1)刀具: 采用端銑刀 50mm z=24,用1把鋸片銑刀保證同時安裝在主軸上面中間用隔套把兩把銑刀隔開,保證兩把銑刀之間距離為7mm。這樣就可以一次銑出兩個面,并且尺寸易保證。機(jī)床:X51W立式銑床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中: 修正系數(shù) z=24 代入上式,可得 F=889.4N 因在計(jì)算切削力時,須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù) K=其中:為基本安全系數(shù)1.5為加工性質(zhì)系數(shù)1.1為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1所以 (2) 夾緊力的計(jì)算選用夾緊螺釘夾緊機(jī) 由其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù),取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘: 公稱直徑d=15mm,材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限: 極限應(yīng)力幅:許用應(yīng)力幅:螺釘?shù)膹?qiáng)度校核:螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為 s=3.54 取s=4得: 滿足要求 經(jīng)校核: 滿足強(qiáng)度要求,夾具安全可靠,使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工夾緊,調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置,即可指定可靠的夾緊力5.7.4定位誤差分析工件的工序基準(zhǔn)為孔心,當(dāng)工件孔徑為最大,定位銷的孔徑為最小時,孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來在銑床上加工,所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時可求出孔心在接觸點(diǎn)與銷中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準(zhǔn)為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點(diǎn)和銷中心連線方向相同,則其定位誤差為: Td=Dmax-Dmin 本工序采用一活動V型塊,一擋快定位,工件始終靠近擋塊的一面。但是,由于此道工序后還有精加工,因此本道工序要求不高,故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。5.7.5 定向鍵與對刀裝置設(shè)計(jì)定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中,一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合,使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進(jìn)方向具有正確的位置。根據(jù)GB220780定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示:圖 5.1 夾具體槽形與螺釘圖根據(jù)T形槽的寬度 a=25mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如下:表 5.1 定向鍵數(shù)據(jù)表 BLHhD夾具體槽形尺寸公稱尺寸允差d允差公稱尺寸允差D25-0.014-0.0454014615624+0.0237對刀裝置由對刀塊和塞尺組成,用來確定刀具與夾具的相對位置。由于本道工序是完成端面的粗銑加工,所以選用圓形對刀塊。圓形對刀塊的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖所示:圖 5.2 對刀塊圖對刀塊尺寸如下塞尺選用平塞尺,其結(jié)構(gòu)如下圖所示: 圖 5.3 平塞尺圖塞尺尺寸為:表 5.2 平塞尺尺寸表公稱尺寸H允差dC3-0.0060.255.7.6 夾具設(shè)計(jì)及操作簡要說明如前所述,在設(shè)計(jì)夾具時,應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單,便于操作,降低成本。提高夾具性價比。本道工序?yàn)殂姶矈A具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序?yàn)殂娗邢饔嗔啃?,切削力小,所以一般的手動夾緊就能達(dá)到本工序的要求。本夾具的最大優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡單緊湊。夾具的夾緊力不大,故使用手動夾緊。為了提高生產(chǎn)力,使用快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。參考資料1.機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 第2版 肖繼德 陳寧平主編 機(jī)械工業(yè)出版社2.機(jī)械制造工藝及專用夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo) 孫麗媛主編 冶金工業(yè)出版社3.機(jī)械制造工藝學(xué)周昌治、楊忠鑒等 重慶大學(xué)出版社4. 機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊李益民 主編 機(jī)械工業(yè)出版社社6. 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊王光斗、王春福主編 上海科技出版社7. 機(jī)床專用夾具設(shè)計(jì)圖冊南京市機(jī)械研究所 主編 機(jī)械工業(yè)出版社8. 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊 鄒慧君主編 機(jī)械工業(yè)出版社9.金屬切削手冊第三版 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會 上??茖W(xué)技術(shù)出版社10.幾何量公差與檢測第五版 甘永立 主編 上??茖W(xué)技術(shù)出版社 11機(jī)械制造工藝水學(xué)、機(jī)床夾具設(shè)計(jì) (教材)12機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊13機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書, 機(jī)械工業(yè)出版社14機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 王啟平主編 哈工大出版社 18
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