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《機械制造技術課程設計》說明書
設計題目:CA6140車床對開螺母體下部工藝規(guī)程及夾具設計
學 生:
學 號:
專 業(yè):
班 級:
指導教師:
1. 零件圖分析
1.1 零件的功用
題目所給定的零件是對開螺母體下部。對開螺母體是用于接通和斷開從絲杠傳來的運動。車削螺紋時,將開合螺母合上,絲杠通過對開螺母體傳動溜板箱和刀架;否則就將對開螺母體脫開。車削螺母時,順時針方向轉(zhuǎn)動手柄,通過軸帶動曲線槽盤轉(zhuǎn)動,曲線槽盤上的曲線槽盤形狀,通過圓柱銷帶動上半螺母在溜板箱體后面的燕尾形導軌內(nèi)上下移動,使其相互靠攏,將對開螺母體和絲杠嚙合。若逆時針方向轉(zhuǎn)動手柄,則兩半螺母相互分離,對開螺母體和絲杠脫開。槽盤的曲線槽是一段圓弧,此圓弧在接近槽盤中心部分的傾斜角比較小,目的是使對開螺母體閉合能自鎖,不會因為螺母上的徑向力而自動脫開。
1.2 零件工藝分析
本零件最主要加工面是燕尾槽側(cè)面、上面和φ52H7孔,且孔與前兩者有垂直度和平行度要求,是加工工藝需要重點考慮的問題。其次兩兩側(cè)面,對φ52H7孔有端面跳動要求。這些在安排加工工藝時也需給予注意。
2. 確定毛坯
2.1 確定毛坯制造方法
零件材料為HT15-33灰鑄鐵,考慮到灰鑄鐵 的抗缺口敏感性,減震性和耐優(yōu)良等特點,因此應該選用鑄件,以便使對開螺母體在使用中耐磨性良好,保證零件工作可靠.由于零件年產(chǎn)量為10000件,已達到成批生產(chǎn)的水平,及間的面積,采用砂型鑄造能保證毛坯的精度又能大批量生產(chǎn)。
2.1.1 毛坯生產(chǎn)類型
確定毛坯類型為10000件/年,由劃分生產(chǎn)類型的參考數(shù)據(jù)確定為大批量生產(chǎn),工作制度8小時/班制。
2.1.2 毛坯鑄造形式
采用砂型鑄造
2.1.3 毛坯精度尺寸
由表(2-5-1)得灰鑄鐵刀具切入金屬層的厚度應大于表面層厚度,即大于1mm,小于4mm。
由JK67-62,確定灰鑄鐵鑄件精度等級為2級(指尺寸精度和表面光潔度要求較高,或者大批、中批生產(chǎn)的鑄件。
2.1.4 確定毛坯鑄件的重量
通過計算,最后確定毛坯的重量為4.079Kg,由表(2-5-2)確定重量偏差為7﹪。
2.1.5 對于砂型鑄造毛胚起模斜度不超過3°
2.2 確定總余量
1)毛坯精度等級和在加工表面加放機械加工余量選?。?
根據(jù)【1】P3-13表3.1-26可知,要求的機械加工余量等級為F-H級,則取等級為G級,根據(jù)【1】P3-14表3.1-27可知,鑄件的最大尺寸為120mm,要求的機械加工余量等級為G級,則要求的加工余量為2.2mm。
2)確定毛坯的基本的尺寸:(毛坯圖示例見下圖)
毛坯余量是在零件圖基礎上加放;根據(jù)零件圖上的基本尺寸可以確定毛坯圖的基本尺寸,具體見如下尺寸:包括105、75.2、33、18及φ52H7的孔:
注:1.孔的精度等級要比鑄件的精度等級降一級,孔的機械加工余量等級也要較鑄件等級低一級;
① CT值(公差數(shù)值)均根據(jù)【1】P3-12表3.1-21查得,余量值均是根據(jù)【1】P3-14表
3.1-27;
② 不加工表面不加放余量,也不標注公差;
③ 查表時,表中的公稱尺寸是零件圖上對應的實際尺寸。
加工余量的確定
根據(jù)上述原始材料及加工工藝,分別對各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸確定如下:
1. Φ52H7孔
精鏜φ51.3余量 Z=0.7mm
半精鏜φ50余量 Z=1.3mm
粗鏜φ48余量 Z=2mm
精鏜至Φ52H7,表面粗糙度為Ra1.6um,工序余量為2Z=0.7mm;
2. 2 × Φ12孔
鉆至Φ11 Z=11
擴鉆至Φ11.85mm Z=0.85;
鉸至Φ12mm Z=0.15;
3. 一端面
粗車至99 Z=6;
半精車至97.8 Z=1.2;
精車至97 Z=0.8;
4. 另一端面
粗車至96 Z=1;
半精車至96.5 Z=0.5;
精車至95 Z=0.5;
2.3 繪制毛坯圖(圖S0-2)
3.制定零件工藝規(guī)程
3.1 選擇表面加工方法
1)φ52H7孔 參考表1-7,并考慮:
選擇粗鏜-半精鏜-精鏜
2) φ12H7孔
選擇鉆-擴-絞
3.2 選擇定位基準
基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。基面選擇的正確與合理,可以使加工質(zhì)量得到保證、生產(chǎn)率得到提高。否則不但加工工藝過程中的問題百出,更有甚者,還會造成零件大批報廢,使生產(chǎn)無法正常進行。
3.2.2 粗基準選擇與分析
對象對開螺母體這樣的零件來說,選擇好粗基準是至關重要的。按照有關粗基準的選擇原則,即當零件有不加工表面時,應以這些不加工表面作粗基準;若零件有若干個不加工表面時,則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作為粗基準。我現(xiàn)在選取燕尾為粗基準,利用左、右兩個定位塊和一個削邊銷對其進行限制,以消除六個不定度,達到定位。
3.2.2 精基準選擇與分析
以預鑄孔φ50為主要定位基準,這樣加工C、B后以它們?yōu)榫鶞始庸う?2孔時,使孔的加工余量均勻。
2)加工燕尾上2*φ12孔的定位基準
C面為第一定位基準,限制3個不定度(保證與C面垂直度的要求);
B面為第二定位基準,限制2個不定度(保證兩孔連線與?52H7 孔軸
線在水平面的垂直度要求);
φ52孔以削邊銷定位,限制1個不定度(保證兩孔對中)
3.2.3 主要加工面
1、平面加工[主要是燕尾導軌的加工]
2、孔加工[主要是φ52H7、2*φ12H7孔的加工]
確定加工方法時,先從最終工序的加工方法所能達到的經(jīng)濟精度等級向前道工序推。
3.3 擬定零件加工工藝路線
方案1:
工序Ⅰ. 鑄造。
Ⅱ. 熱處理。
Ⅲ. 用專用刀具半精銑燕尾槽
Ⅳ. 粗鏜、半精鏜Φ52孔
Ⅴ.精銑燕尾槽
Ⅵ.精鏜Φ52H7孔并使軸心線與C面平行度符合要求
Ⅶ. 銑1×3退刀槽
Ⅷ.磨C面、B面使粗糙度達1.6
Ⅸ.粗銑底面
Ⅹ.鉆2×φ12孔
Ⅺ. 鉆螺紋孔,攻螺紋Φ8.3孔
Ⅻ.粗銑兩側(cè)面、精銑兩側(cè)面使對Φ52孔軸心線的端面跳動符合要求
ⅩⅢ. 粗車,半精車外圓端面并倒角1.5 x 45o
ⅩⅣ.鉆2×Φ7孔
ⅩⅤ.粗銑切割端面
方案2:
工序Ⅰ. 鑄造。
Ⅱ. 熱處理。
Ⅲ. 粗,精銑底面
Ⅳ. 半精銑燕尾槽
Ⅴ. 鉆中心孔Φ52H7
Ⅵ. 粗車,半精車外圓端面并倒角1.5 x 45o
Ⅶ. 精銑對開螺母體燕尾槽
Ⅷ. 對開螺母體鉆鉸底面孔2 x Φ12孔
Ⅸ. 鉆,粗鉸沉頭螺釘孔2 x Φ7并倒角
Ⅹ. 鉆螺紋孔,攻螺紋Φ8.3孔。
Ⅺ. 刮研對開螺母體燕尾(鉗工)
Ⅻ. 粗銑切割端面
方案比較:
方案1采用工序分散原則,各工序工作相對簡單,便于操作,且方案一采用互為基準,加工相對精準。方案2則工序相對集中,便于管理,且由于采用普通機床,較少使用專用夾具,易于實現(xiàn)。故采用方案1較好。
3.4? 選擇各工序所用機床、夾具、刀具、量具和輔具
(1)為保證達到零件的幾何形狀、尺寸精度、位置精度及各項技術要求,必須制定合理的工藝路線。由于生產(chǎn)綱領為大量生產(chǎn),所以采用通用機床配以專用的工、夾、量具,并考慮工序集中,以提高生產(chǎn)率和減少機床數(shù)量,使生產(chǎn)成本下降。
(2)量具的選擇
本零件屬于大批量生產(chǎn),一般選擇通用量具,選擇量具的方法有兩種:一是按計量器具的不確定選擇;二是按計量器具的測量方法極限誤差選擇。
A.加工槽所選用的量具?銑1×3的退刀槽,選用卡板進行測量。
B.加工φ12H7的孔選擇的量具??鉆孔φ11,擴φ11.85?,鉸Φ12的孔選用專用塞規(guī)測量。
C.加工φ52H7的孔選擇的量具 采用塞規(guī)。
D.加工線性尺寸所選擇的量具?由于線性尺寸的公差等級要求都不是很高則量外尺寸時?,選用分度值為0.02㎜測量范圍內(nèi)線性尺寸基本尺寸確定的游標卡尺(GB1214-85),而量內(nèi)徑尺寸時,選用分度值為0.02㎜的深度百分尺(GB13148-87)。
(3)各工序所需要的刀具及夾具
工序1:用專用刀具半精銑燕尾槽
B、C面燕尾槽為精基準,是重要表面,要求精度較高,所以率先加工燕尾槽,以φ48的孔的軸心為基準,加工余量為4mm。選用X53K立式銑床,燕尾槽專用銑刀,專用銑床夾具。
工序2:?粗鏜、半精鏜Φ52孔
定位孔,精度要求高。加工時,以燕尾槽為半精基準,加工余量分別為2mm、0.3mm。選用鏜床,專用夾具。
工序3:精銑燕尾槽
以φ52的孔為半精基準,再精加工燕尾槽,使其成為精基準。選用X51立式銑床,燕尾槽專用銑刀,專用銑床夾具。
工序4:精鏜Φ52H7孔并使軸心線與C面平行度符合要求
由于此時燕尾槽已完成精加工,此時再以燕尾槽作為精基準,精加工φ52的孔,使其達到7級精度,且使軸心線與C面平行度符合要求。選用鏜床,專用夾具。
工序5:銑退刀槽1*3。
為方便磨B、C面,首先加工退刀槽。選用X61臥式銑床,專用銑床夾具。
工序6:磨C面、B面使粗糙度達1.6
為達到精度要求,磨B、C面,使其粗糙度達到1.6。選用磨床,磨床專用夾具。
工序7:粗銑底面。
底面精度要求低,且不為基準面,所以粗銑底面。選用選用X51立式銑床,面銑刀,專用銑床夾具。
工序8:鉆2×φ12孔。
定位孔,精度要求高。加工時,以工件底面、導軌滑槽側(cè)面B、C面為基準,加工余量為11mm、0.85mm、0.15mm。選用搖臂鉆床Z3025,選擇直柄麻花鉆(GB1436-78)鉆φ11,擴孔鉆φ11.85,鉸刀φ12,專用鉆夾具。
工序9:鉆螺紋孔,攻螺紋Φ8.3孔。
首先以底面定位,鉆孔φ8.3,然后攻螺紋深30.
工序10:粗銑兩側(cè)面、精銑兩側(cè)面使對Φ52孔軸心線的端面跳動符合要求。
以φ52H7的中心軸線為基準,加工兩側(cè)面,加工余量為2.2mm,使兩側(cè)面使對Φ52孔軸心線的端面跳動符合要求。選用X51立式銑床,選擇高速鋼套式面銑刀,專用銑床夾具。
工序11:粗車,半精車外圓端面并加工倒角1.5 x 45o。
以φ52H7的中心軸線為基準,車外圓以及倒角,用C630臥式車床,車床專用夾具。
工序12:鉆2×Φ7孔。
選用搖臂鉆床Z3025,麻花鉆φ7.
工序13:粗銑切割端面
工序14:去毛刺、修銳邊
工序15:清洗
3.5 確定切削用量及基本工時
3.5.1 半精銑燕尾
銑削用量(進給量)
v=56.7m/min(1.0m/s)(表5-9)
按機床選取
∴實際切削速度
切削工時:(表5-43)
(2.34min)
2.6.2 精銑燕尾
v=56.7m/min(1.0m/s) (表5-9)
按機床選取
∴實際切削速度
切削工時:
(表5-43)
(2.26min)
2.6.3 銑退刀槽
f=0.02~0.03(表5-14)
選f=0.03mm
v=33m/min (表5-15)
按機床選取
∴實際切削速度
切削工時:
(表5-44)
(0.02min)
2.6.4 粗銑端面
選擇高速鋼套式面銑刀
每齒進給量:(表10-113)
選=0.2mm
v=56m/min(0.92m/s)
ns= =3.7r/s(222r/min)
按機床選取nw=4.2r/s (252r/min)
∴實際切削速度v= =1.01m/s(61m/min)
切削工時:
(表5-45)
(0.09min)
2.6.5 精銑端面
銑刀每轉(zhuǎn)進給量0.10~0.12
選f0=0.12mm
v=56m/min=0.9m/s
ns==3.7r/s(222r/min)
按機床選取nw=4.2r/s (252r/min)
∴實際切削速度v= =1.01m/s(61m/min)
切削工時:
l1=37.5,l2=2(表5-45)
sm=sz z n=0.1 × 18× 3.7=0.37
(3min)
2.6.6 鉆Φ52H7孔并倒角1.5×45o
(1) 粗鏜第一次至47mm
選擇硬質(zhì)合金可調(diào)節(jié)浮動鏜刀 B=25,H=12(表8-32)
進給量f=1.6-2.0,選f=1.6mm/r(10-97)
v=62.6m/min,n=398r/min(6.63r/s) (表10-98)
切削工時
(表11-9)
(0.17min)
粗鏜第二次至50mm
f=1.6-2.0,選f=2.0mm/r(10-97)
v=56.6m/min,n=360r/min(6r/min) (表10-98)
切削工時
(表11-9)
(0.15min)
精鏜至52m
f=1.6-2.0,選f=1.6mm/r(10-97)
v=62.6m/min,n=398r/min(6.63r/min) (表10-98)
切削工時
(表11-9)
(0.17min)
2.6.7 鉆2 × Φ12孔
選擇直柄麻花鉆(GB1436-78)
鉆到11.0mm
f=0.22-0.28,f=0.25mm/r(10-67)
v=28m/min(0.47m/s),n=894r/min(7.95r/s)
按機床選取=800r/s (13.3r/min)
∴實際切削速度v = = 0.46m/s
切削工時:
(表11-6)
t(0.13min)
②擴孔鉆至11.85
f=0.7-0.9,f=0.7mm/r(10-75)
v=22.2m/min,n=472r/min(表10-76)
按機床選取nw=460r/min=7.67r/s
實際切削速度=0.29m/s
切削工時
=4.11s(0.07min)
③鉸至Φ12
選用錐柄機用鉸刀 D=12(表8-34)
f=1.7 mm/r(10-81)
v=10m/min,n=318r/min(5.3r/s)(表10-84)
切削工時
=5.14s(0.09min)
2.6.8 車端面
粗車至99mm
f=(0.3~0.5) mm/r (10-19)
選f=0.4 mm/r
V=118m/min(1.97m/s)
=9.65r/s(597r/min)
按機床選取nw=8.6r/s(516 r/s)
∴實際切削速度為
=1.76m/s(105m/min)
(11-4)
t(0.4min)
半精鏜至97.8mm
f=(0.3~0.5) mm/r (10-19)
選f=0.3 mm/r
V=35m/min(0.58m/s)
=2.84r/s(171r/min)
按機床選取nw=2.5r/s(150 r/s)
∴實際切削速度為
=0.51m/s(30.615m/min)
(11-4)
(0.88min)
精車至97mm
f=(0.3~0.5) mm/r (10-19)
選f=0.3 mm/r
V=35m/min(0.58m/s)
=2.84r/s(171r/min)
按機床選取nw=2.5r/s(150 r/s)
∴實際切削速度為
=0.51m/s(30.615m/min)
(11-4)
(0.88min)
倒角1.5×45°
f=(0.15~0.25) mm/r (10-90)
選f=0.2 mm/r
v=(12~25)m/min(0.58m/s),選v=20 m/min=0.33m/m
=2.02r/s(121r/min)
按機床選取nw=120r/min(2 r/s)
(11-9)
(172.5s)
2.6.9 切斷
選用鋸片銑刀,D=175mm(8-38),齒數(shù)(8~38)
f=(0.03~0.04) mm/r (10-142)
選f=0.03 mm/r
v=34m/min(0.57m/s),
=2.412r/s(144r/min)
∴實際切削速度為
=0.59m/s(35m/min)
l1=6 ,l2=4mm(11-12)
(0.82min)
三、機床夾具設計
1. 工序尺寸精度分析
由工序圖知,本道工序為鉆、锪兩個φ6.5徑向孔。
由工序尺寸精度可知此工序精度要求較低。
保證φ6.5孔中心軸線與φ55孔中心線垂直。應限制X旋轉(zhuǎn),Z旋轉(zhuǎn)
保證φ6.5錐孔為90°應限制Z移動
保證φ6.5孔的軸向位置應限制y移動
保證φ6.5孔相對于φ55孔中心線的對稱度應限制X移動
保證φ6.5與φ12孔垂直分布應限制Y旋轉(zhuǎn)
綜合結果應限制X移X轉(zhuǎn),Y移Y轉(zhuǎn),Z移Z轉(zhuǎn)
2. 定位方案確定
根據(jù)該工件的加工要求可知該工序必須限制:x移動、X轉(zhuǎn)動、y移動、z移動z轉(zhuǎn)動,共計6自由度,采用φ55心軸與工件φ55孔H7/h7配合,限制X移X轉(zhuǎn)Z移Z轉(zhuǎn)
菱形銷限制Y轉(zhuǎn),心軸軸肩限制Y移
綜合結果:限制X移X轉(zhuǎn),Y移Y轉(zhuǎn),Z移Z轉(zhuǎn)
3. 定位元件的確定
1.:心軸φ55h7
2. 菱形銷與φ12孔配合H7/h7
△ 2=2b/D 2(△k+△j-△ 1/2)
=2×3/12(0.15+0.05-0.021/2)=6/12×0.1895=0.095
d 2=(12-0.095)h7(0 -0.018)
4. 定位誤差分析計算
(1) 分析同軸度誤差
用用心軸定位,設計基準與定位基準重合
△jb=0
△db=1/2*(55.025-54.975)=0.025
所以△dw=2*△db+△jb=0.05<1/3T T=0.4mm
(2)分析菱形銷的定位誤差
Dmax-dmin=12.013-11.887=0.126<1/3T T=0.4mm
(3)分析軸向尺寸,心軸軸肩定位,設計基準與工序基準重合
△jb=0
△db=0
所以△dw=0
5.夾緊方案及元件的確定
(1)計算切削力及所需加緊力:
查《機械工程師夾具手冊》表1-2-7切削扭矩計算公式M=0.34*DSKP得
M=0.34*10*0.2*=10.91N*M
切削力計算公式PX=667*10*0.2*(900/736)=2514.03n
查《機械工程師夾具手冊》表1-2-11得Wk=K*P*L/ (μ*H+L)得
Wk==5774.27N
加緊如圖所示
夾具體選用灰鑄鐵的鑄造夾具體.
四、體會總結
本次課程設計是對我們這些年來在學校所學知識的復習和鞏固。通過課程設計可以檢驗出我們在校期間的學習水平。從而使我們對所學專業(yè)知識理解的更透徹,運用的更熟練。
從我們拿到零件圖紙的第一天開始,我們的老師就詳細給我們講了設計的步驟,還安排了輔導時間。為我們圓滿的完成任務制定了詳細的計劃。我們以前所接觸的只是課本上的知識,對實際的機械加工工藝了解的不很透徹。但是通過這次設計,我們才全方位的懂得了什么是機械設計,從而更加提高了我們的專業(yè)素養(yǎng),和實踐水平。
剛開始設計的時候,總覺的難度很大,不知道從什么地方下手,對一些設計的步驟根本不知道怎么安排,怎么設計。老師給我們詳細講解了機械設計應注意的問題,讓我們先從分析零件圖開始,然后在得出零件技術要求,在根據(jù)零件的技術要求畫出毛坯和零件合圖。然后運用所學的工藝機加工知識,編排出工件的工藝過程。再進行工裝設計。
在設計期間,我們親身體驗了機械加工工藝的設計,對我們有了很大提高。遇到不懂的問題時,指導老師們都能細心的幫助我。同學之間雖然每個人的設計課題不一樣,但我們之間還是會經(jīng)常討論,互相幫助,不緊學會了知識,而且還鍛煉了我們的團隊精神。在這次設計中,要感謝我們的指導老師,他們在設計期間為我們的解決了很多難題。相信我們通過這次設計,一定會在以后的工作崗位中干的更出色。