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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?cè)趯W(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?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)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(duì)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(tái)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(cè)》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(cè)》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(duì)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(duì)于本杠桿來說是至關(guān)重要的,對(duì)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(duì)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(jiǎn)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(jí)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(duì)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(cè)》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(cè)》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(cè)》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(cè)》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(cè)》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(cè)》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(cè)》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(cè)》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(cè)》表9.4-2可知:
f=
由《切削用量手冊(cè)》表9.4-8可知:
由《切削用量手冊(cè)》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):
(2)半精銑:
=0.7mm
由《切削用量手冊(cè)》表9.4-2可知:
f=
由《切削用量手冊(cè)》表9.4-8可知:
由《切削用量手冊(cè)》表9.4-7可知:
T=100
V==13m/min
=0.23m/s
按機(jī)床選取:
實(shí)際機(jī)床選?。?v=
切削工時(shí):
T=89.6s+89s=176.8s=0.56min
2、工序Ⅳ:鉆孔
(1)、鉆φ23孔
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊(cè)》表15-34
f=0.35mm/r
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊(cè)》表15-37
v=0.35m/s=21m/min
==4.85r/s(290r/min)
按機(jī)床選?。?
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(cè)》表15-41
f=1.0mm/r
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊(cè)》表15-37
v=24.3m/min=0.39m/s
==5r/s(300r/min)
按機(jī)床選?。?
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(cè)》表9.4-2可知:
f=
由《切削用量手冊(cè)》表9.4-8可知:
由《切削用量手冊(cè)》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、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(cè)》表9.4-2可知:
f=
由《切削用量手冊(cè)》表9.4-8可知:
由《切削用量手冊(cè)》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)床選取:
實(shí)際機(jī)床選?。?v=
切削工時(shí):
(2)、半精銑:
=0.5mm
由《切削用量手冊(cè)》表9.4-2可知:
f=
由《切削用量手冊(cè)》表9.4-8可知:
由《切削用量手冊(cè)》表9.4-7可知:
T=60
V==17.1m/min
=0.29m/s
按機(jī)床選?。?
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(cè)》表15-33
f=0.40mm/r
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊(cè)》表15-37
v=0.35m/s=21m/min
==8.87r/s=526r/min
按機(jī)床選?。?
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(cè)》表15-41
f=0.40mm/r
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊(cè)》表10.4-9
v=0.195m/s
==7.76r/s=465.8r/min
按機(jī)床選取:
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(cè)》表3-38
f=0.2mm/r
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊(cè)》表3-38
v=0.35m/s
==8.78r/s=526r/min
按機(jī)床選取:
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(cè)》表15-41
f=0.30mm/r
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊(cè)》表10.4-9
v=0.161m/s
==9.86r/s=591.6r/min
按機(jī)床選?。?
對(duì)于孔1:
對(duì)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(cè)》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(zhǎng)度;
—— 絲錐切削錐長(zhǎng)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。
3.1研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來粗、精銑端面,在銑端面時(shí),為了保證技術(shù)要求,最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時(shí),應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
3.2定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知:在對(duì)銑端面進(jìn)行加工前,底平面進(jìn)行了粗、精銑加工,銑該槽時(shí)其對(duì)孔的中心線有對(duì)稱度以及兩邊的平行度要求。為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi),采用一面一銷兩支撐銷的定位方式,這種定位在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單易操作。
3.3 切削力及夾緊分析計(jì)算
刀具:錯(cuò)齒三面刃銑刀(硬質(zhì)合金)
刀具有關(guān)幾何參數(shù):
由參考文獻(xiàn)[5]5表1~2~9 可得銑削切削力的計(jì)算公式:
有:
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況,找出在加工過程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài),按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠,再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值,即:
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算:
式中:為各種因素的安全系數(shù),查參考文獻(xiàn)[5]1~2~1可知其公式參數(shù):
由此可得:
所以
由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大,為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便,決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
查參考文獻(xiàn)[5]1~2~26可知移動(dòng)形式壓板螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算:螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算有:
式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得:
螺旋夾緊力:
該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu),用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件,受力簡(jiǎn)圖如2.1.
由表得:原動(dòng)力計(jì)算公式
即:
由上述計(jì)算易得:
由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大,為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便,決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
3.4 誤差分析與計(jì)算
該夾具以一面一銷兩支撐銷定位。為了滿足工序的加工要求,必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。
與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差,一般可用下式表示:
由參考文獻(xiàn)[5]可得:
⑴定位銷的定位誤差 :
其中:
,
,
,
⑵ 夾緊誤差 :
其中接觸變形位移值:
查[5]表1~2~15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差:通常不超過
⑷ 夾具相對(duì)刀具位置誤差:取
誤差總和:
從以上的分析可見,所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。
3.5 零、部件的設(shè)計(jì)與選用
定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中,一般使用兩個(gè)。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過定向鍵與銑床工作臺(tái)T形槽的配合,使夾具上定位元件的工作表面對(duì)于工作臺(tái)的送進(jìn)方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時(shí)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩,可減輕夾緊夾具的螺栓的負(fù)荷,加強(qiáng)夾具在加工中的穩(wěn)固性。
根據(jù)GB2207—80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示:
圖5.1 夾具體槽形與螺釘
根據(jù)T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如表5.4:
表5.4 定向鍵
B
L
H
h
D
夾具體槽形尺寸
公稱尺寸
允差d
允差
公稱尺寸
允差D
18
~0.012
~0.035
25
12
4
12
4.5
18
+0.019
5
對(duì)刀裝置由對(duì)刀塊和塞尺組成,用來確定刀具與夾具的相對(duì)位置。
塞尺選用平塞尺,其結(jié)構(gòu)如圖5.3所示:
圖5.3 平塞尺
塞尺尺寸參數(shù)如表5.5:
表5.5 塞尺
公稱尺寸H
允差d
C
3
~0.006
0.25
3.6 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明
如前所述,應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率,但該夾具設(shè)計(jì)采用了手動(dòng)夾緊方式,在夾緊和松開工件時(shí)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。由于該工件體積小,經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較,選用了手動(dòng)夾緊方式(螺旋夾緊機(jī)構(gòu))。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、夾緊可靠、通用性大,在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。
此外,當(dāng)夾具有制造誤差,工作過程出現(xiàn)磨損,以及零件尺寸變化時(shí),影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象,選用可換定位銷。以便隨時(shí)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取。
參考文獻(xiàn):
(一):《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》 主編:李益民 機(jī)械工業(yè)出版社
(二):《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》 主編:趙家齊 等 機(jī)械工業(yè)出版社
(三):《機(jī)械加工工業(yè)手冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社
(四):《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社
(五):《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》 主編:張耀霍 機(jī)械工業(yè)出版社
(六):《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)主編》 主編:徐發(fā)仁 重慶大學(xué)出版社
(七):《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》 主編:東北重型機(jī)械學(xué)院
洛陽工學(xué)院
第一汽車制造廠職工大學(xué)
上??茖W(xué)技術(shù)出版社
(八):《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 主編:潘承怡 哈爾濱理工大學(xué)
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