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摘 要
變速器軸承外殼是汽車的重要零件。本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容為三部分:零件的機(jī)械工藝分析、工裝設(shè)計(jì)和數(shù)控加工。其中零件的機(jī)械工藝分析包括:零件的作用分析、工藝路線的分析、工序卡片和工藝過程卡片的填寫;工裝設(shè)計(jì)包括:零件的定位分析、誤差分析、夾具的設(shè)計(jì)和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì);數(shù)控加工包括:三維造型、數(shù)控工序的編寫和數(shù)控加工的G代碼的生成。
關(guān)鍵詞:工藝、誤差分析、數(shù)控加工
第一章 緒 論
機(jī)械制造業(yè)就是制造具有一定形狀和尺寸的零件或產(chǎn)品,并把它們裝配成機(jī)械裝備的行業(yè)。機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用,也可以為其他行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備,這些行業(yè)的產(chǎn)品再被人們所使用。社會(huì)的各行各業(yè)使用的各式各樣的機(jī)器、機(jī)械、儀器和工具等都是機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品。因此,機(jī)械制造業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位,是一個(gè)國家和一個(gè)地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱,尤其在發(fā)達(dá)國家它創(chuàng)造了1/4-1/3的國民收入。在我國工業(yè)占國民經(jīng)濟(jì)比重的45%,是我國經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)。從某種意義上講,機(jī)械制造水平的高低是衡量一個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,對產(chǎn)品的制造精度要求越來越高,產(chǎn)品形狀也越來越復(fù)雜,品種越來越多,且小批量占主導(dǎo)地位,這就更加要求加工設(shè)備不僅要精度高,而且要生產(chǎn)效率高,自動(dòng)化程度高,工人操作簡單,勞動(dòng)強(qiáng)度低。自20世紀(jì)80年代發(fā)展到21世紀(jì)初,制造技術(shù),特別是自動(dòng)化制造技術(shù)向著柔性化、集成化、智能化方向發(fā)展,并隨著高精密數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)在超精密加工技術(shù)方面,其加工精度已進(jìn)入納米級,表面粗糙度已小于0.0005m;在切削速度方面,國外車削鋼最高已達(dá)到915m/min;對于不斷出現(xiàn)的難加工材料、復(fù)雜型面、型腔以及微小深孔,通過特種加工方法逐步得以解決。
隨著我國綜合實(shí)力、機(jī)械制造業(yè)的不斷發(fā)展壯大。目前,我國已形成品種繁多、門類齊全、布局合理的機(jī)械制造工業(yè)體系。許多科研機(jī)構(gòu)、大專院校和企業(yè)研制出一大批成套技術(shù)裝備和多種高精尖產(chǎn)品,有些已接近或達(dá)到國家先進(jìn)水平。通過對這些產(chǎn)品的研發(fā),我國已建立了自己的人才培養(yǎng)和軟件控制技術(shù)開發(fā)基地以及高精加工設(shè)備生產(chǎn)基地,從而使我國的國民經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平迅速提高。國防尖端的生產(chǎn)、“神州六號”載人飛船的成功發(fā)射與回收、人們生活用品的質(zhì)量提高,有力地說明了我國要械業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r。
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第二章 零件的分析
零件為“躍進(jìn)”牌汽車第二軸變速器軸承外殼,零件通過Φ80h8定位,利用凸緣上的5-Φ10.5mm的孔連接變速箱上Φ80h8端面壓在裝于第二軸上的軸承外圈上使之軸向固定。Φ24H8孔與Φ8孔上支承裝于該零件C面上的里程表軸,該齒輪與第二軸端上的大斜齒輪嚙合將運(yùn)動(dòng)傳于里程表軸,使里程指針轉(zhuǎn)動(dòng)完成記數(shù)與指示的功能。
2.1零件的工藝分析:
變速器軸承外殼共有3組加工表面,現(xiàn)分述如下:
1、 76E8孔為中心加工的表面:
這一組加工表面包括:右端面、Φ76E8孔、Φ76底面及倒角。其中,主要加工表面為Φ76E8孔。該孔表面粗糙度為6.3,精度要求為8級,因此需粗、精車才能達(dá)到要求。
2、 以Φ80h8外圓為中心加工的表面:
這一組加工表面包括:左端面、Φ80h8外圓及Φ80右平面。這三個(gè)表面都是主要加工表面。其中表面粗糙度均為6.3、外圓精度要求為8級、長度方向的精度要求為12級,需要粗、精車才能達(dá)到要求。
3、 以Φ24H8孔為中心加工的表面:
這一組加工表面包括:Φ24H8、Φ8孔及锪平Φ22。其中,主要加工表面為Φ24H8、Φ8。其表面粗糙度均為6.3,精度要求為8級和10級。需要鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔才能達(dá)到要求。
4、位置度要求:
左端面與Φ80右平面平行度要求為0.04,Φ24H8和Φ8對端面C的垂直度要求為0.05。
第三章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3.1毛坯制造形式的確定
零件材料為HT200,考慮該零件在實(shí)際運(yùn)行中所受載荷較小,零件屬成批或大批生產(chǎn),零件外輪廓尺寸不大,零件內(nèi)部有凹槽鑄造時(shí)需采用活塊,故可采用金屬性鑄造。
3.2基面的選擇
3.2.1粗基準(zhǔn)的選擇:
按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則和考慮工件各加工表面的余量分配及不
需加工表面與加工表面的位置精度的要求,選用零件外圓弧輪廓作為粗準(zhǔn)利用三爪卡盤進(jìn)行裝夾,以消除零件的四個(gè)自由度。在利用三爪卡盤進(jìn)行裝夾時(shí)零件的重量存在一定的不對稱,但考慮零件的尺寸較小不對稱重量較少,故此零件在裝夾時(shí)不需作配重處理。
3.2.2精基準(zhǔn)的選擇:精基準(zhǔn)的選擇主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題,當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合的時(shí)候,應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算。因此精加工基準(zhǔn)在下面的工序中詳細(xì)說明。
3.3 制定工藝路線
3.3.1 工藝路線方案一:
工序I 粗車零件左端面、Φ80外圓、退刀槽及Φ80的右垂直平面,以零件的外輪廓作為粗基準(zhǔn)。選用C620-1臥式車床,夾具為三爪卡盤。
工序II 粗車右端面、孔Φ76及其底平面,以零件Φ80外圓及左端面為基準(zhǔn)。選用C620-1臥式車床,夾具為專用夾具。
工序III 銑削Φ24端面及M6端面到要求并保證2 ,以零件Φ80及左端面為基準(zhǔn),選用X5020A立式升降臺(tái)銑床,夾具為專用夾具。
工序IV 鉆孔Φ24、Φ8及锪平Φ22以零件左端面及Φ80的外圓作為基準(zhǔn)。選用Z525鉆床,夾具為專用夾具。,
工序V 精車孔Φ76E8、1×45°倒角及R1.5的倒角。以零件Φ80外圓及左端面為基準(zhǔn)。選用C620-1臥式車床,夾具為專用夾具。
工序VI 精車左端面、Φ80外圓、倒0.5×45°角及Φ80的右垂直平面到要求并保證尺寸5.3,以零件右端面及Φ76孔為基準(zhǔn)。選用C620-1臥式車床,夾具為專用夾具。
工序VII 擴(kuò)、鉸孔Φ24、锪平Φ22、擴(kuò)孔Φ8、沉孔Φ9.5×90°、鉆螺紋孔及攻螺紋。以零件Φ80外圓及左端面為基準(zhǔn)。選用 Z525 鉆床夾具為專用夾具。
工序VIII 锪平Φ19及鉆孔5-Φ10.5,以零件Φ80外圓及左端面為基準(zhǔn)。選用Z520鉆床,夾具為專用夾具。
工序IX 終檢
3.3.2工藝路線方案二:
工序I 粗車右端面、孔Φ76及其底平面。以零件的外輪廓作為粗基準(zhǔn)。選用C620-1臥式車床,夾具為三爪卡盤。
工序II 粗車零件左端面、Φ80外圓、退刀槽及Φ80的右垂直平面。以零件Φ76內(nèi)孔及右端面為基準(zhǔn)。選用C620-1臥式車床,夾具為專用夾具。
工序III 銑削Φ24端面及M6端面到要求,以零件Φ80外圓及左端面為基準(zhǔn),選用X5020A立式升降臺(tái)銑床,夾具為專用夾具。
工序IV 鉆孔Φ24以零件左端面及Φ80的外圓作為基準(zhǔn)。選用Z525鉆床,夾具為專用夾具。,
工序V 精車孔Φ76E8、1×45°倒角及R1.5的倒角。以零件Φ80外圓及左端面為基準(zhǔn)。選用C620-1臥式車床,夾具為專用夾具。
工序VI 精車左端面、Φ80外圓、倒0.5×45°角及Φ80的右垂直平面到要求并保證尺寸5.3,以零件右端面及Φ76孔為基準(zhǔn)。選用C620-1臥式車床,夾具為專用夾具。
工序VII 擴(kuò)、鉸孔Φ24,锪平Φ22,鉆、擴(kuò)孔Φ8,沉孔Φ9.5×90°到要求,鉆M6-7H螺紋孔及攻螺紋。以零件Φ80外圓及C面為基準(zhǔn)。選用Z525鉆床,夾具為專用夾具。
工序VIII 锪平Φ19及鉆孔5-Φ10.5,以零件Φ80外圓及左端面為基準(zhǔn)。選用Z520鉆床,夾具為專用夾具。
工序IX 終檢
方案比較:
以上加工方案大致看來還合理,但通過仔細(xì)考慮零件的技術(shù)要求以及可能采取的加工手段之后就會(huì)發(fā)現(xiàn)仍有問題。主要表現(xiàn)在兩端面的加工先后和加工孔Φ8及基準(zhǔn)的選擇。1、如果以外輪廓為粗基準(zhǔn)、采用三爪卡盤夾持加工左端面及Φ80外圓右端平面,由于夾持工件過短加工時(shí)車刀容易加工到卡盤上造成卡盤的損壞,所以要以外輪廓為粗基準(zhǔn)加工右端面。2、圖樣規(guī)定:Φ8和Φ24H8表面對端面C的垂直度為0.05,由此可以看出因?yàn)棣?和Φ24H8表面對端面C有垂直度的要求因此加工及測量都應(yīng)以C平面為基準(zhǔn)。這樣做可以保證設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)相重合。
3.3.3最終的加工路線:
工序I 粗車右端面、孔Φ76及其底平面。以零件的外輪廓作為粗基準(zhǔn)。選用C620-1臥式車床,夾具為三爪卡盤。
工序II 粗車零件左端面、Φ80外圓、退刀槽及Φ80的右垂直平面。以零件Φ76內(nèi)孔及右端面為基準(zhǔn)。選用C620-1臥式車床,夾具為專用夾具。
工序III 鉆孔Φ24、Φ8、鉆M6-7H螺紋孔及攻螺紋,锪平Φ36、Φ22及、M6端面到要求以零件左端面及Φ80的外圓作為基準(zhǔn)。選用Z550立式鉆床,夾具為專用夾具。
工序IV 精車孔Φ76E8、1×45°倒角及R1.5的倒角。以零件Φ80外圓及左端面為基準(zhǔn)。選用C620-1臥式車床,夾具為專用夾具。
工序 V 精車零件左端面、Φ80h8及Φ80的右平面,以零件Φ76E8內(nèi)孔及右端面為基準(zhǔn)。選用C620-1臥式車床,夾具為專用夾具。
工序VI 擴(kuò)、鉸孔Φ24H8孔Φ8,沉孔Φ9.5×90°到要求。以零件Φ80外圓及C面為基準(zhǔn)。選用Z525立式鉆床,夾具為專用夾具。
工序VII 锪平Φ19及鉆孔5-Φ10.5,以零件Φ80外圓及左端面為基準(zhǔn)。選用Z525立式鉆床,夾具為專用夾具。
工序VII 終檢
3.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
變速器軸承外殼零件材料為HT200,硬度為200HBS,毛坯重量約為0.6Kg,生產(chǎn)類型為大批或成批生產(chǎn),采用在金屬型鑄造。
各工序的加工余量及工序余量見附表A;
根據(jù)其上述原始資料及加工工藝,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:
表4.1 Φ76E8內(nèi)孔工序余量:
毛坯名義尺寸:Φ76-2=Φ74
毛坯最大尺寸:Φ74+0.8=Φ74.8 毛坯最小尺寸:Φ74-0.8=Φ73.2
粗車最大尺寸:Φ75.3+0.3=Φ75.6 粗車最小尺寸:Φ76-0.7=Φ75.3
精車后與零件圖尺寸應(yīng)符合:Φ76E8
加工尺 工 序
寸及公差
毛 坯
粗 車
精 車
加工 前極限尺寸
最大尺寸
Φ74.8
Φ75.6
最小尺寸
Φ73.2
Φ75.3
加工后極限尺寸
最大尺寸
Φ74.8
Φ75.6
Φ76.106
最小尺寸
Φ73.2
Φ75.3
Φ76.06
加工余量(雙邊)
2
最大
2.4
0.806
最小
0.5
0.46
加工公差(單邊)
表4.2 Φ80h8外圓工序余量:
毛坯名義尺寸:Φ80+2=Φ82(mm)
毛坯最大尺寸:Φ82+0.8=Φ82.8 毛坯最小尺寸:Φ82-0.8=Φ81.2
粗車最大尺寸: Φ80+0.7=Φ80.7 粗車最小尺寸:Φ80.7-0.3=Φ80.4
精車后與零件圖尺寸應(yīng)符合,即Φ80h8。
加工尺 工 序
寸及公差
毛 坯
粗 車
精 車
加 工 前
極限尺寸
最大尺寸
Φ82.8
Φ80.7
最小尺寸
Φ81.2
Φ80.4
加工后
極限尺寸
最大尺寸
Φ82.8
Φ80.7
Φ80
最小尺寸
Φ81.2
Φ80.4
Φ79.954
加工余量(雙邊)
2
最大
1.4
0.746
最小
0.5
0.4
加工公差(單邊)
4.3 24H8孔工序余量計(jì)算表:
鉆孔最大尺寸:Φ22+0.21=Φ22.21 鉆孔最小尺寸:Φ22-0=Φ22
擴(kuò)孔最大尺寸:Φ22.2+0.084=Φ22.284 擴(kuò)孔最小尺寸:Φ24-1.8=Φ22.2
鉸孔后與零件尺寸應(yīng)符合,即:Φ24H8。
加工尺 工 序
寸及公差
鉆 孔
擴(kuò) 孔
鉸 孔
加工前
極限尺寸
最大尺寸
Φ22.21
Φ23.8
最小尺寸
Φ22
Φ23.716
加工后
極限尺寸
最大尺寸
Φ22.21
Φ23.8
Φ24.052
最小尺寸
Φ22
Φ23.716
Φ24
加工余量(雙邊)
22
最大
1.8
0.252
最小
1.506
0.2
加工公差(單邊)
3.5 確定切削用量及基本工時(shí):
3.5.1 車右端面、Φ76內(nèi)孔及孔底平面
1、車右端面:
l 加工條件:
工件材料:HT200,硬度200HBS
加工要求:粗車右端面
機(jī)床:C620-1臥式車床。
刀具:根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1,車刀刀桿及刀片的選擇:由于行選用C620-1臥式車床,車床中心高度為200mm(查表1.30C620-1臥式車床技術(shù)資料),故選刀桿尺寸為B×H=16mm×25mm,刀片厚度為(4.5mm-6mm)選4.5mm。
l 刀具材料:查表1.2硬質(zhì)合金的應(yīng)用范圍分類和用途分組選刀具材料為YG 6.
l 車刀幾何形狀的選擇:查《切削用量簡明手冊》表1.3車刀切削部分的幾何 形 狀:前角=6°前刀面形狀為卷屑槽帶倒棱型, 后角=6°(6°-8°)主偏角=90°, 副偏角’=10°(10°-15°), 刃角=-10°, 刀尖圓弧半徑=0.4(0.4-0.8mm), 過度尺寸=0.5(0.5-1mm),過度刃偏角=45°。
l 切削用量:
l 吃刀深度:
余量Z=1.5+0.7=2.2mm,查《切削用量簡明手冊》表1.4《硬質(zhì)合金及高速鋼車刀粗車外圓和端面進(jìn)給量》f=0.6—0.8mm/r, <3mm, 工件直徑60—100mm按C620-1車床說明書選擇:f=0.6mm/r.
l 切削速度:
l 后刀面最大磨損限度為0.8—1.0取0.8,硬質(zhì)合金車刀的車刀 壽命為60min查《切削用量簡明手冊》表1.9車刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命,硬質(zhì)合金粗車鑄鐵端面。
l 硬質(zhì)合金粗車鑄鐵端面,壽命指數(shù)m=0.20,修正系數(shù)為1.0,
l 切削速度的計(jì)算:查《切削用量簡明手冊》表1.27切削速度計(jì)
算公式
(3-1)
式中:=54.8,=0.4,m=0.2(查《切削用量簡明手冊》表1.27切削速度計(jì)算公式.)=1.15, =1.0,=1.04,=0.73, =0.97(查《切削用量簡明手冊》表1.28車削過程使用條件改變時(shí)的修正系數(shù)。)
?。?
=11.4 m/min
==42.7r/min (3-2)
查《切削用量簡明手冊》表1.30C620-1臥式車床技術(shù)資料:與42.7r/min相近的有37.5r/min與46r/min現(xiàn)取46r/min所以實(shí)際切削速度為: ?。?2.3m/min (3-3)
l 檢驗(yàn)機(jī)床功率:
查《切削用量簡明手冊》表1.29切削過程切削力與切削切率的計(jì)算公式:
(3-4)
式中:=900,=2.2mm,=1,=0.75,=11.4r/min,=0, (查《切削用量簡明手冊》表1.27切削速度計(jì)算公式.)
== (3-5)
=1.02×0.89×1.0×1.0=0.91
查《切削用量簡明手冊》表1.29-1鋼和鑄鐵的硬度和強(qiáng)度改變時(shí)切削力的修正系數(shù)。
查《切削用量簡明手冊》表1.29-2加工鋼和鑄鐵時(shí)刀具幾何參數(shù)改變時(shí)切削力的修正系數(shù)。
=1223N (3-6)
查《切削用量簡明手冊》表1.29切削過程切削力與切削功率的計(jì)算公式:
kw (3-7)
查《切削用量簡明手冊》表1.30機(jī)床技術(shù)資料知當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為30r/min時(shí)功率為5.9kw
l 檢驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度:
查《切削用量簡明手冊》表1.29切削過程切削力與切削功率的計(jì)算公式:
(3-8)
式中:=530,=2.2mm,=0.9,=0.75,=11.2r/min,=0,f=0.6m/min. (查《切削用量簡明手冊》表1.27切削速度計(jì)算公式.)
== (3-9)
=1.05×0.5×1.0×1.5=0.79
查《切削用量簡明手冊》表1.29-1鋼和鑄鐵的硬度和強(qiáng)度改變時(shí)切削力的修正系數(shù)。
查《切削用量簡明手冊》表1.29-2加工鋼和鑄鐵時(shí)刀具幾何參數(shù)改變時(shí)切削力的修正系數(shù)。
=581N (3-10)
查《切削用量簡明手冊》表1.29切削過程切削力與切削功率的計(jì)算公式:
(3-11)
式中:=450,=2.2mm,=1.0,=0.4,=11.2r/min,=0,f=0.6m/min. (查《切削用量簡明手冊》表1.27切削速度計(jì)算公式.)
= = (3-12)
=1.04×1.17×1.0×0.75=0.91
查《切削用量簡明手冊》表1.29-1鋼和鑄鐵的硬度和強(qiáng)度改變時(shí)切削力的修正系數(shù)。
查《切削用量簡明手冊》表1.29-2加工鋼和鑄鐵時(shí)刀具幾何參數(shù)改變時(shí)切削力的修正系數(shù)。
=734 N (3-13)
現(xiàn)取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍間的摩擦系數(shù)μ=0.1,則切削力在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn)給機(jī)構(gòu)的作用力為:
?。?34+0.1×(581+1223)=914.4N (3-14)
查《切削用量簡明手冊》表1.30C620-1臥式車床技術(shù)資料,機(jī)構(gòu)可承受有最大縱向力為:=3530N,所以符合要求.
l 切削用時(shí)的計(jì)算:
查《機(jī)械加工工藝手冊》李洪主編(北京出版社出版),2.5-3車削機(jī)動(dòng)時(shí)間的計(jì)算,可得:
(3-15)
(3-16)
(3-17)
為單件小批生產(chǎn)時(shí)的試切附加長度,查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.5-4試切附加長度,=5
所以:
2、粗車Φ76內(nèi)孔及孔底平面:
l 加工條件:
工件材料:HT200,硬度200HBS
加工要求:粗車Φ76內(nèi)孔及孔底平面
機(jī)床:C620-1臥式車床。
刀具:根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1,車刀刀桿及刀片的選擇:由于行選用C620-1臥式車床,車床中心高度為200mm(查表1.30C620-1臥式車床技術(shù)資料),故選刀桿尺寸為B×H=16mm×25mm,刀片厚度為(4.5mm-6mm)選4.5mm。
l 刀具材料查表1.2硬質(zhì)合金的應(yīng)用范圍分類和用途分組選刀具材料為YG6.
l 車刀幾何形狀的選擇:查《切削用量簡明手冊》表1.3,車刀切削部分的幾何形狀:
前角=6°前刀面形狀為卷屑槽帶倒棱型, 后角=6°(6°--8°),主偏角=92°, 副偏角’=6°, 刃角=0°, 刀尖圓弧半徑=1.5mm, 過度尺寸=0.5mm(0.5mm-1mm),過度刃偏角=46°
l 切削用量:
1、吃刀深度:
余量Z=(1.3+0.8)/2+(tan2°×9.3)=1.37一次進(jìn)給完成,查《切削用量簡明手冊》表1.4《硬質(zhì)合金及高速鋼車刀粗車外圓和端面進(jìn)給量》f=0.6—0.8mm/r, <3mm,工件直徑60—100mm按C620-1車床說明書選擇:f=0.8mm/r.
2、后刀面最大磨損限度為0.8—1.0取0.8,硬質(zhì)合金車刀的車刀壽命為60min查《切削用量簡明手冊》表1.9車刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命,硬質(zhì)合金粗車鑄鐵端面。
3、硬質(zhì)合金粗車鑄鐵端面,壽命指數(shù)m=0.20,修正系數(shù)為1.0,
4、加工工序尺寸鏈:
表5.1尺寸鏈計(jì)算表
基本尺寸
es
ei
-5.3
0.12
0
-44
-2
0.7
-0.7
1.5
+0.15
-0.15
1.5
0.15
-0.15
+3
+37
A=8.3
1.12
-1
因此車刀的走刀深度為
根據(jù)附表1建立工藝過程及工序尺寸鏈作圖
圖5.1 粗車Φ76內(nèi)孔及孔底平面工序尺寸鏈圖
l 切削速度的計(jì)算:查《切削用量簡明手冊》表1.27切削速度計(jì)算公式,
注:內(nèi)表面加工時(shí)用外圓加工的切削速度乘系數(shù)0.9
(3-18)
其中:=158, =0.15,=0.4,m=0.2,
查《切削用量簡明手冊》表1.27切削速度計(jì)算公式.
=1.15, =1.0,=1.0,=0.73, =0.98
查《切削用量簡明手冊》表1.28車削過程使用條件改變時(shí)的修正系數(shù)。
==54.2m/min
==233.2r/min (3-19)
查《切削用量簡明手冊》表1.30C620-1臥式車床技術(shù)資料:與233.2r/min相近的有230/min與305r/min現(xiàn)取230r/min所以實(shí)際切削速度為:
=53.44m/min (3-20)
l 檢驗(yàn)機(jī)床功率:
查《切削用量簡明手冊》表1.29切削過程切削力與切削切率的計(jì)算公式:
(3-21)
其中:=900,=1.3mm,=1,=0.75,=53.44r/min,=0, (查《切削用量簡明手冊》表1.27切削速度計(jì)算公式.)
= = (3-22)
=1.02×0.89×1.0×1.0=0.91
查《切削用量簡明手冊》表1.29-1鋼和鑄鐵的硬度和強(qiáng)度改變時(shí)切削力的修正系數(shù)。
查《切削用量簡明手冊》表1.29-2加工鋼和鑄鐵時(shí)刀具幾何參數(shù)改變時(shí)切削力的修正系數(shù)。
=905N (3-23)
查《切削用量簡明手冊》表1.29切削過程切削力與切削功率的計(jì)算公式:
kw (3-24)
查《切削用量簡明手冊》表1.30機(jī)床技術(shù)資料知當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為230r/min時(shí)功率為5.9kw
l 檢驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度:
查《切削用量簡明手冊》表1.29切削過程切削力與切削功率的計(jì)算公式:
(3-25)
其中:=530,=1.3mm,=0.9,=0.75,=53.44r/min,=0, (查《切削用量簡明手冊》表1.27切削速度計(jì)算公式.)f=0.8m/min.
= = (3-26)
=1.05×0.5×1.24×1.0=0.65
查《切削用量簡明手冊》表1.29-1鋼和鑄鐵的硬度和強(qiáng)度改變時(shí)切削力的修正系數(shù)。
查《切削用量簡明手冊》表1.29-2加工鋼和鑄鐵時(shí)刀具幾何參數(shù)改變時(shí)切削力的修正系數(shù)。
=381N (3-27)
查表《切削用量簡明手冊》1.29切削過程切削力與切削功率的計(jì)算公式:
(3-28)
其中:=450,=1.3mm,=1.0,=0.4,=53.44r/min,=0,f=0.8m/min,
= = (3-29)
=1.04×1.17×1.24×1=1.51
查《切削用量簡明手冊》表1.29-1鋼和鑄鐵的硬度和強(qiáng)度改變時(shí)切削力的修正系數(shù)。
查《切削用量簡明手冊》表1.29-2加工鋼和鑄鐵時(shí)刀具幾何參數(shù)改變時(shí)切削力的修正系數(shù)。
=808 N (3-30)
現(xiàn)取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍間的摩擦系數(shù)μ=0.1,則切削力在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn)給機(jī)構(gòu)的作用力為:
=808+0.1×(381+905)=936.6N (3-31)
查《切削用量簡明手冊》表1.30,機(jī)構(gòu)可承受有最大縱向力為:=3530N,所以符合要求.
l 切削用時(shí)的計(jì)算:
1、 粗車Φ76內(nèi)孔切削用時(shí)的計(jì)算: 查《機(jī)械加工工藝手冊》
(3-32)
(3-33)
(3-34)
為單件小批生產(chǎn)時(shí)的試切附加長度,查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.5-4試切附加長度,=5
所以:
2、車底平面切削用時(shí)的計(jì)算:
查《機(jī)械加工工藝手冊》
(3-35)
(3-36)
(3-37)
為單件小批生產(chǎn)時(shí)的試切附加長度,查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.5-4試切附加長度,=5
所以:
3.5.2 粗車左端面、Φ80外圓及Φ80右平面:
l 車刀的選擇:
l 加工條件:
工件材料:HT200,硬度200HBS
加工要求:粗車左端面、Φ80右平面及Φ80外圓
機(jī)床:C620-1臥式車床。
刀具:根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1,車刀刀桿及刀片的選擇:由于行選用C620-1臥式車床,車床中心高度為200mm(查表1.30C620-1臥式車床技術(shù)資料),故選刀桿尺寸為B×H=16mm×25mm,刀片厚度為(4.5mm-6mm)選4.5mm。
l 刀具材料:查表1.2硬質(zhì)合金的應(yīng)用范圍分類和用途分組選刀具材料為YG6.
l 車刀幾何形狀的選擇:查《切削用量簡明手冊》表1.3,車刀切削部分的幾何形狀: 前角=6°前刀面形狀為卷屑槽帶倒棱型, 后角=6°(6°-8°),主偏角=92°, 副偏角’=10°(10°-15°), 刃角=-10°, 刀尖圓弧半徑=0.4(0.4-0.8mm), 過度尺寸=0.5(0.5-1mm),過度刃偏角=45°。
l 吃刀深度及進(jìn)給量f:
左端面加工余量:Z=1.5+0.7=2.2mm,一次進(jìn)給完成=2.2mm。Φ80右平面加工余量:Z=1.5+0.6+(tan4°×23)=3.7 mm,分二次進(jìn)給完成=1.8 mm。Φ80外圓加工余量:Z=(1.3+0.8)/2+5.3×tan4°=1.4一次進(jìn)給完成=1.4mm。
左端面進(jìn)給量:f=0.6—0.8mm/r, <3mm,工件直徑60—100mm,取f=0.6 mm/r,Φ80右平面進(jìn)給量f=0.7—1.0 mm/r, >3.0 mm,工件直徑>100 mm,現(xiàn)取f=0.7。Φ80外圓進(jìn)給量:f=0.8—1.2, <3mm,工件直徑60—100mm,f=0.8mm。取按C620-1車床說明書選擇及查《切削用量簡明手冊》表1.4《硬質(zhì)合金及高速鋼車刀粗車外圓和端面進(jìn)給量》。
l 后刀面最大磨損限度為0.8—1.0取0.8,硬質(zhì)合金車刀的車刀壽命為60min查《切 削用量簡明手冊》表1.9車刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命,硬質(zhì)合金粗車鑄鐵端面。
l 硬質(zhì)合金粗車鑄鐵端面,壽命指數(shù)m=0.20,修正系數(shù)為1.0,
l 粗車左端面
l 切削速度的計(jì)算:
查《切削用量簡明手冊》表1.27切削速度計(jì)算公式:
(3-38)
其中:=54.8,=0.4,m=0.2,=2.2mm,f=0.6 mm/r
查《切削用量簡明手冊》表1.27切削速度計(jì)算公式.
=1.15, =1.0,=1.04,=0.73, =0.97
查《切削用量簡明手冊》表1.28車削過程使用條件改變時(shí)的修正系數(shù)。
=
=11.4 m/min
==44.3r/min (3-39)
查《切削用量簡明手冊》表1.30C620-1臥式車床技術(shù)資料:與44.3r/min相近的有37.5r/min與46r/min現(xiàn)取46r/min所以實(shí)際切削速度為:
=11.8m/min。
l 檢驗(yàn)機(jī)床功率:
查《切削用量簡明手冊》表1.29切削過程切削力與切削切率的計(jì)算公式:
(3-40)
其中:=900,=2.2mm,=1,=0.75,=11.4r/min,=0,
f=0.6 mm/r
= = (3-41)
=1.02×0.89×1.07×0.87=0.85
查《切削用量簡明手冊》表1.29-1鋼和鑄鐵的硬度和強(qiáng)度改變時(shí)切削力的修正系數(shù)。
查《切削用量簡明手冊》表1.29-2加工鋼和鑄鐵時(shí)刀具幾何參數(shù)改變時(shí)切削力的修正系數(shù)。
=1144N (3-42)
查《切削用量簡明手冊》表1.29切削過程切削力與切削功率的計(jì)算公式:
kw (3-43)
查《切削用量簡明手冊》表1.30機(jī)床技術(shù)資料知當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為30r/min時(shí)功率為5.9kw
l 檢驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度:
查《切削用量簡明手冊》表1.29切削過程切削力與切削功率的計(jì)算公式:
(3-44)
其中:=530,=2.2mm,=0.9,=0.75,=11.4r/min,=0,f=0.6m/min. (查《切削用量簡明手冊》表1.27切削速度計(jì)算公式.)
== (3-45)
=1.05×0.5×1.24×1.5=0.98
查《切削用量簡明手冊》表1.29-1鋼和鑄鐵的硬度和強(qiáng)度改變時(shí)切削力的修正系數(shù)。
查《切削用量簡明手冊》表1.29-2加工鋼和鑄鐵時(shí)刀具幾何參數(shù)改變時(shí)切削力的修正系數(shù)。
=717 N (3-46)
查《切削用量簡明手冊》表1.29切削過程切削力與切削功率的計(jì)算公式:
(3-47)
其中:=450,=2.2mm,=1.0,=0.4,=11.4r/min,=0,f=0.6m/min. (查《切削用量簡明手冊》表1.27切削速度計(jì)算公式.)
= = (3-48)
=1.04×1.17×1.24×0.75=1.13
查《切削用量簡明手冊》表1.29-1鋼和鑄鐵的硬度和強(qiáng)度改變時(shí)切削力的修正系數(shù)。
查《切削用量簡明手冊》表1.29-2加工鋼和鑄鐵時(shí)刀具幾何參數(shù)改變時(shí)切削力的修正系數(shù)。
=917 N (3-49)
現(xiàn)取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍間的摩擦系數(shù)μ=0.1,則切削力在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn)給機(jī)構(gòu)的作用力為:
=917+0.1×(717+1144)=1103N (3-50)
查《切削用量簡明手冊》表1.30C620-1臥式車床技術(shù)資料,機(jī)構(gòu)可承受有最大縱向力為:=3530N,所以符合要求.
l 切削用時(shí)的計(jì)算:
查《機(jī)械加工工藝手冊》李洪主編(北京出版社出版),表2.5-3車削機(jī)動(dòng)時(shí)間的計(jì)算,可得:
(3-51)
(3-52)
(3-53)
為單件小批生產(chǎn)時(shí)的試切附加長度,查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.5-4試切附加長度,=5
所以:
l 粗車Φ80外圓:
l 切削速度的計(jì)算:
查《切削用量簡明手冊》表1.27切削速度計(jì)算公式:
(3-54)
其中:=158, =0.15,=0.4,m=0.2,=1.4mm,f=0.8 mm/r
查《切削用量簡明手冊》表1.27切削速度計(jì)算公式.
=1.15, =1.0,=1.0,=0.73, =0.97
查《切削用量簡明手冊》表1.28車削過程使用條件改變時(shí)的修正系數(shù)。
(3-55)
=
=59.3 m/min
==230.3r/min (3-56)
查《切削用量簡明手冊》表1.30C620-1臥式車床技術(shù)資料:與230.3r/min相近的有230/min與305r/min現(xiàn)取230r/min所以實(shí)際切削速度為:
=59m/min (3-57)
l 檢驗(yàn)機(jī)床功率:
查《切削用量簡明手冊》表1.29切削過程切削力與切削切率的計(jì)算公式:
(3-58)
其中:=900,=2.2mm,=1,=0.75,=11.4r/min,=0, (查《切削用量簡明手冊》表1.27切削速度計(jì)算公式.)
== (3-59)
=1.02×0.89×1.0×1.0
=0.91
查《切削用量簡明手冊》表1.29-1鋼和鑄鐵的硬度和強(qiáng)度改變時(shí)切削力的修正系數(shù)。
查《切削用量簡明手冊》表1.29-2加工鋼和鑄鐵時(shí)刀具幾何參數(shù)改變時(shí)切削力的修正系數(shù)。
?。?223N (3-60)
查《切削用量簡明手冊》表1.29切削過程切削力與切削功率的計(jì)算公式:
kw (3-61)
查《切削用量簡明手冊》表1.30機(jī)床技術(shù)資料知當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為30r/min時(shí)功率為5.9kw
l 檢驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度:
查《切削用量簡明手冊》表1.29切削過程切削力與切削功率的計(jì)算公式:
(3-62)
其中:=530,=2.2mm,=0.9,=0.75,=11.4r/min,=0,f=0.8m/min. (查《切削用量簡明手冊》表1.27切削速度計(jì)算公式.)
== (3-63)
=1.05×0.5×1.24×1.0=0.79
查《切削用量簡明手冊》表1.29-1鋼和鑄鐵的硬度和強(qiáng)度改變時(shí)切削力的修正系數(shù)。
查《切削用量簡明手冊》表1.29-2加工鋼和鑄鐵時(shí)刀具幾何參數(shù)改變時(shí)切削力的修正系數(shù)。
=581N (3-64)
查《切削用量簡明手冊》表1.29切削過程切削力與切削功率的計(jì)算公式:
(3-65)
其中:=450,=2.2mm,=1.0,=0.4,=11.2r/min,=0,f=0.6m/min. (查《切削用量簡明手冊》表1.27切削速度計(jì)算公式.)
= = (3-66)
=1.04×1.17×1.0×1.0
=0.91
查《切削用量簡明手冊》表1.29-1鋼和鑄鐵的硬度和強(qiáng)度改變時(shí)切削力的修正系數(shù)。
查《切削用量簡明手冊》表1.29-2加工鋼和鑄鐵時(shí)刀具幾何參數(shù)改變時(shí)切削力的修正系數(shù)。
=734 N
現(xiàn)取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍間的摩擦系數(shù)μ=0.1,則切削力在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn)給機(jī)構(gòu)的作用力為:
=734+0.1×(581+1223)=914.4N (3-67)
查《切削用量簡明手冊》表1.30C620-1臥式車床技術(shù)資料,機(jī)構(gòu)可承受有最大縱向力為:=3530N,所以符合要求.
l 切削用時(shí)的計(jì)算:
查《機(jī)械加工工藝手冊》李洪主編(北京出版社出版),表2.5-3車削機(jī)動(dòng)時(shí)間的計(jì)算,可得:
(3-68)
(3-69)
mm (3-70)
(3-71)
為單件小批生產(chǎn)時(shí)的試切附加長度,查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.5-4試切附加長度,=5mm
mm
所以:
l 粗車Φ80右平面:
l 工序尺寸計(jì)算:
根據(jù)附表1“工序余量及偏差表”,作工序尺寸鏈圖
圖5.2 粗車左端面、臺(tái)階面工序尺寸鏈圖
因此加工Φ80右臺(tái)階面時(shí)的走刀距離為:
表5.1 工序尺寸計(jì)算表
基本尺寸
es
ei
1.5
0.15
-0.15
-1.5
0.15
-0.15
2
0.7
-0.7
-5.3
+0.12
0
-2
0.7
-0.7
A=5.3
1.82
-1.7
因此刀具的走刀深度為mm。
l 切削速度的計(jì)算:
查《切削用量簡明手冊》表1.27切削速度計(jì)算公式:
(3-72)
其中:=54.8,=0.4,m=0.2,=1.8mm,f=0.7 mm/r
查《切削用量簡明手冊》表1.27切削速度計(jì)算公式.
=1.15, =1.0,=1.18,=0.73, =0.97
查《切削用量簡明手冊》表1.28車削過程使用條件改變時(shí)的修正系數(shù)。
?。?
=14.8 m/min
==40.3r/min (3-73)
查《切削用量簡明手冊》表1.30C620-1臥式車床技術(shù)資料:與40.3r/min相
近的有37.5r/min與46r/min現(xiàn)取37.5r/min所以實(shí)際切削速度為:=13.8m/min。 (3-74)
l 檢驗(yàn)機(jī)床功率:
查《切削用量簡明手冊》表1.29切削過程切削力與切削切率的計(jì)算公式:
(3-75)
其中:=900,=1.8mm,=1,=0.75,=11.8r/min,=0, (查《切削用量簡明手冊》表1.27切削速度計(jì)算公式.)
== (3-76)
=1.02×0.89×1.0×1.0
=0.91
查《切削用量簡明手冊》表1.29-1鋼和鑄鐵的硬度和強(qiáng)度改變時(shí)切削力的修正系數(shù)。
查《切削用量簡明手冊》表1.29-2加工鋼和鑄鐵時(shí)刀具幾何參數(shù)改變時(shí)切削力的修正系數(shù)。
?。?132.4N (3-77)
查《切削用量簡明手冊》表1.29切削過程切削力與切削功率的計(jì)算公式:
kw (3-78)
查《切削用量簡明手冊》表1.30機(jī)床技術(shù)資料知當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為30r/min時(shí)功率為5.9kw
l 檢驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度:
查《切削用量簡明手冊》表1.29切削過程切削力與切削功率的計(jì)算公式:
(3-79)
其中:=530,=1.8mm,=0.9,=0.75,=11.8r/min,=0, (查《切削用量簡明手冊》表1.27切削速度計(jì)算公式.)f=0.7m/min.
== (3-80)
=1.05×0.5×1.24×1.0=0.65
查《切削用量簡明手冊》表1.29-1鋼和鑄鐵的硬度和強(qiáng)度改變時(shí)切削力的修正系數(shù)。
查《切削用量簡明手冊》表1.29-2加工鋼和鑄鐵時(shí)刀具幾何參數(shù)改變時(shí)切削力的修正系數(shù)。
=451N (3-81)
查《切削用量簡明手冊》表1.29切削過程切削力與切削功率的計(jì)算公式:
(3-82)
其中:=450,=1.8mm,=1.0,=0.4,=11.8r/min,=0, (查《切削用量簡明手冊》表1.27切削速度計(jì)算公式.)f=0.7m/min.
== (3-83)
=1.04×1.17×1.24×1.0=1.5
查《切削用量簡明手冊》表1.29-1鋼和鑄鐵的硬度和強(qiáng)度改變時(shí)切削力的修正系數(shù)。
查《切削用量簡明手冊》表1.29-2加工鋼和鑄鐵時(shí)刀具幾何參數(shù)改變時(shí)切削力的修正系數(shù)。
=1057 N (3-84)
現(xiàn)取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍間的摩擦系數(shù)μ=0.1,則切削力在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn)給機(jī)構(gòu)的作用力為:
=1057+0.1×(451+1132.4)=1215.3N (3-85)
查《切削用量簡明手冊》表1.30C620-1臥式車床技術(shù)資料,機(jī)構(gòu)可承受有最大縱向力為:=3530N,所以符合要求.
l 切削用時(shí)的計(jì)算:
查《機(jī)械加工工藝手冊》李洪主編(北京出版社出版),表2.5-3車削機(jī)動(dòng)時(shí)間的計(jì)算,可得:
(3-86)
(3-87)
(3-88)
(3-89)
為單件小批生產(chǎn)時(shí)的試切附加長度,查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.5-4試切附加長度,=5
所以:
3.5.3 鉆孔Φ24、Φ8、鉆M6-7H螺紋孔及攻螺紋,锪平Φ36、Φ22及、M6端面
l 鉆孔Φ24:
工件材料:HT200,硬度200HBS
工藝要求:孔徑Φ22mm,孔深為22+2+2=26mm通孔、精度為IT12
機(jī)床:z525立式鉆床
l 鉆頭的選擇:
選擇高速鋼麻花鉆=22mm,查《切削用量簡明手冊》表2.2鉆頭幾何形狀為:2Φ=90°~150°現(xiàn)取2Φ=120°, =45°~55°現(xiàn)取=55°,=7°~15°現(xiàn)取=12°,=24°~32°現(xiàn)取=30°。
l 切削用量:
l 進(jìn)給量:
l 按加工要求決定進(jìn)給量:查《切削用量簡明手冊》表2.7,加工要求為12級、鑄鐵硬度為200HBS、當(dāng)=22mm時(shí)=0.78—0.96 mm/r
l 按鉆頭強(qiáng)度,查《切削用量簡明手冊》表2.8鉆頭強(qiáng)度允許的進(jìn)給量為=1.75—2 mm/r
l 按機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度決定進(jìn)給量:查《切削用量簡明手冊》表2.9機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度所允許的鉆削進(jìn)給量,>25mm(z525鉆床允許的軸向力為8830N查《切削用量簡明手冊》表2.35 Z525立式鉆床技術(shù)資料)=0.52 mm/r
從以上三個(gè)進(jìn)給量比較可以看出受限制的進(jìn)給量是工藝要求其值為=0.78—0.96 mm/r根據(jù)Z525鉆床說明書選擇=0.81mm/r。由于加工通孔為避免孔即將鉆穿時(shí)鉆頭容易折斷故宜在孔即將鉆穿時(shí)停止自動(dòng)進(jìn)給而采用手動(dòng)進(jìn)給。
機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度也可根據(jù)初步確定的進(jìn)給量查出軸向力再進(jìn)行比較來校驗(yàn),查《切削用量簡明手冊》表2.19、查出鉆孔時(shí)軸向力,當(dāng)=0.81mm/r、>25mm、=8630 N軸向力修正系數(shù)=1.0、=1.0、=1.0故=8630 N,根據(jù)Z525鉆床說明書機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度允許的最大軸向力為=8830 N.由于<故=0.81mm/r可用。
l 決定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命:查《切削用量簡明手冊》表2.12,=22mm時(shí)鉆頭后刀面最大磨損量為0.8-1.2,壽命T=75min
l 切削速度:查《切削用量簡明手冊》表2.15高速鋼鉆頭鉆削灰鑄鐵時(shí)切削速度。=0.81mm/r,鑄鐵硬度為200HBS,>20mm查得 =14m/min
切削速度修正系數(shù):=1.0、=1.0、=0.75、=1.0、=1.0
m/min (3-90)
r/min (3-91)
根據(jù)Z525鉆床說明書可考慮n=195 r/min但因所選轉(zhuǎn)數(shù)較計(jì)算轉(zhuǎn)速高會(huì)使刀具壽命下降故可將進(jìn)給量降低一級,即取=0.52mm/r,也可選較低轉(zhuǎn)速n=140 r/min, =0.81mm/r,故比較兩方案:
方案1:=0.52mm/r、 n=195 r/min
n*=195*0.52=101.4 mm/min
方案2:=0.81mm/r、n=140 r/min
n*=0.81*140=113.4 mm/min
因方案2乘積較大、基本工時(shí)較少故第2方案較好此時(shí)=9.6 m/min、=0.81mm/r。
l 校驗(yàn)機(jī)床扭矩及功率:
根據(jù)《切削用量簡明手冊》表2.21,當(dāng)=0.81mm/r、=22mm、、=1.0故。
根據(jù)Z525鉆床說明書,當(dāng)=140 r/min、
根據(jù)《切削用量簡明手冊》表2.23高速鋼鉆頭鉆灰鑄鐵時(shí)消耗的功率
=0.81mm/r、=22mm、=9.6 m/min、=1.0 KW
根據(jù)Z525鉆床說明書、=2.8×0.81=2.26 KW,由于<、<故選擇的切削用量可用。即=0.81mm/r、n=140 r/min、=9.6 m/min
l 切削力的計(jì)算:
查《切削用量簡明手