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目錄
一.序言 ……………………………………. 2
二.零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定……. 2
三.選擇毛坯,確定毛坯尺寸,設(shè)計(jì)毛坯圖.. 4
四.選擇加工方法,制定工藝路線…………... 5
五.工序設(shè)計(jì) ………………………………… 6
六.確定切削用量及基本時(shí)間 ……………… 7
七.夾具設(shè)計(jì)………………………………… 11
八.設(shè)計(jì)小結(jié)………………………………… 12
九.參考文獻(xiàn)………………………………… 13
序言
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制造技術(shù)機(jī)車和大部分專業(yè)課,并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的又一個(gè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。這次設(shè)計(jì)使我們能綜合運(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)中的基本理論,并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識,獨(dú)立地分析和解決了零件機(jī)械制造工藝問題,設(shè)計(jì)了機(jī)床專用夾具這一典型的工藝裝備,提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力,為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)及未來從事的工作打下了良好的基礎(chǔ)。
由于能力所限,經(jīng)驗(yàn)不足,設(shè)計(jì)中還有許多不足之處,希望各位老師多加指教。
一.零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定
1.零件的作用
題目所給的零件是CA6140車床的杠桿。它位于車床制動機(jī)構(gòu)中,主要起制動作用。杠桿一端與制動帶連接,另一端通過剛球與齒條軸的凸起(或凹槽)相接觸,當(dāng)離合器脫開時(shí),齒條軸與杠桿下端接觸,是起逆時(shí)針方向擺動,將制動帶拉緊;當(dāng)左右離合器中任一個(gè)接合時(shí),杠桿都順時(shí)針方向擺動,使制動帶放松,從而達(dá)到制動的目的。
2.零件的工藝分析
所加工零件立體圖,零件圖如下圖所視
從零件圖上可以看出,主要加工表面可以分為四個(gè)部分。
1. Ф25mm的圓柱內(nèi)表面,加工時(shí)要保證Ф25 + 00.023的0.023公差要求,以及表面粗糙度Ra1.6,表面要求較高。
2. 連桿的支撐底板底面,粗糙度要求Ra3.2,同時(shí)保證連桿的高度30mm。
3. 連桿上端面及下端側(cè)面;上端面40×30mm,粗糙度要求Ra3.2,同時(shí)保證與Ф25mm的圓柱軸線的距離90mm;下端側(cè)面保證尺寸17mm,粗糙度要求Ra6.3;離Ф25mm的圓柱軸線45mm的側(cè)面粗糙度要求Ra12.5。
4. 鉆孔及攻螺紋孔;上端面2×M6,保證尺寸10mm、20mm,沉頭錐角120°,粗糙度要求Ra6.3;M8的螺紋孔,锪Ф14×3mm的圓柱孔,粗糙度Ra3.2;鉆下端Ф12.7 + 00.1的錐孔,保證公差要求,以及中心線與Ф25mm的圓柱軸線的距離60 mm粗糙度要求Ra6.3。
根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及一般機(jī)床所能達(dá)到的位置精度,該零件沒有很難加工的表面,上述各表面的技術(shù)要求采用常規(guī)加工工藝均可以保證。
3.零件的生產(chǎn)類型
依設(shè)計(jì)題目知:Q=2000臺/年,n=1件/臺,結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,備產(chǎn)率α和廢品率β分別取為10%和1%。帶入公式得該零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)N=2000×1×(1+10%)×(1+1%)=2222件/年
零件是機(jī)床的杠桿,質(zhì)量為0.85kg,查表2-1可知其屬輕型零件,生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。
二.選擇毛坯,確定毛坯尺寸,設(shè)計(jì)毛坯圖
1.選擇毛坯
該零件材料為HT200,考慮到零件的結(jié)構(gòu)以及材料,選擇毛坯為鑄件,由于零件年產(chǎn)量為2222件,屬于批量生產(chǎn),而且零件的輪廓尺寸不大,故采用金屬型鑄造。這從提高生產(chǎn)率,保證加工精度以及節(jié)省材料上考慮,是合理的。
2.確定機(jī)械加工余量,毛坯尺寸和公差
參見本書第五章第一節(jié),灰鑄鐵的公差及機(jī)械加工余量按表5-3和表5-4確定。要確定毛坯的尺寸公差及機(jī)械加工余量,應(yīng)先確定如下各項(xiàng)因素。
(1) 鑄件機(jī)械加工余量等級 該值由鑄件的成型方法和材料確定,成型方法為金屬型鑄造,材料為灰口鑄鐵,確定加工余量等級為D~F。
(2) 鑄件尺寸公差 根據(jù)表5-3毛坯鑄件的基本尺寸處于100~160之間,而鑄件的尺寸公差等級取為8級,取鑄件的尺寸公差為1.8mm。
3.確定機(jī)械加工余量
根據(jù)查得的毛坯的加工余量等級為D~F,以及鑄件的尺寸,定鑄件的機(jī)械加工余量為1.5mm。
4.確定毛坯尺寸
根據(jù)成型零件的基本尺寸,以及確定的機(jī)械加工余量和鑄件的尺寸公差確定毛坯的尺寸為基本尺寸加上2.4mm。
5.確定毛坯尺寸公差
根據(jù)表5-3毛坯的尺寸公差等級去為8級,確定尺寸公差為1.8mm。
6.設(shè)計(jì)毛坯圖
毛坯圖如下圖所視。
三.選擇加工方法,制定工藝路線
1.定位基準(zhǔn)的選擇
本零件是帶孔的桿狀零件,孔是其設(shè)計(jì)基準(zhǔn),在銑削零件的三個(gè)平面以及鉆孔的時(shí)侯,都應(yīng)以孔為定位基準(zhǔn),避免基準(zhǔn)不重合誤差的產(chǎn)生,在銑削底面時(shí)應(yīng)該以不需要加工的面為粗定位基準(zhǔn)。
2.零件表面加工方法的選擇
本零件的加工面有端面,內(nèi)孔,螺紋孔,其中端面有一個(gè)大底面和二個(gè)小端面,內(nèi)孔有φ25mm和φ12.7mm各一個(gè)孔,螺紋孔有M6和M8各一個(gè)。材料為灰鑄鐵。以公差等級和表面粗糙度要求,參考本指南有關(guān)資料,其加工方法選擇如下。
(1) 大底面 據(jù)表面粗糙度3.2,考慮加工余量的安排,根據(jù)表5-16選用先粗銑后半精銑的方法加工。
(2) 25mm的孔 根據(jù)表面粗糙度,選公差等級為IT8,根據(jù)表5-15選用先鉆后擴(kuò)再粗鉸再精鉸的加工方法。
(3) 端面一 據(jù)表面粗糙度6.3,根據(jù)表5-16采用銑削的加工方法,銑一刀。
(4) 12.7mm的孔 根據(jù)表5-15選用鉆削的加工方法。
(5) 端面二 根據(jù)表面粗糙度3.2,根據(jù)表5-16選用先粗銑后半精銑的加工方法。
(6) M6螺紋孔 根據(jù)螺紋的加工方法,選用先鉆后倒角再攻絲的加工方法。
(7) M8螺紋孔 根據(jù)螺紋的加工方法,選用先鉆后倒角再攻絲的加工方法。
3.制定工藝路線
根據(jù)該零件的結(jié)構(gòu)以及需要選用的定位基準(zhǔn),按照先加工基準(zhǔn)面,以及先粗后精的的原則,該零件應(yīng)先加工大底面,再鉆孔,再加工其他表面的方法,具體工藝路線如下:
工序Ⅰ:以不需要加工的底面為粗基準(zhǔn),銑削另一個(gè)底面。
工序Ⅱ:以銑削過的底面和直徑45的外圓表面定位,鉆直徑25的孔。
工序Ⅲ:以銑削過的底面和鉆削后的孔和一個(gè)支撐為定位,銑削端面一,保證長度30mm的尺寸。
工序Ⅳ:以銑削過的底面和鉆削后的孔和一個(gè)支撐為定位,鉆削直徑12.7的孔。
工序Ⅴ:以銑削過的底面和鉆削后的孔和一個(gè)支撐為定位,銑削端面二,保證長度90mm的尺寸。
工序Ⅵ:以銑削過的底面和鉆削后的孔和一個(gè)支撐為定位,加工M6的螺紋孔。
工序Ⅶ:以銑削過的底面和鉆削后的孔和一個(gè)支撐為定位,加工M8的螺紋孔。
四.工序設(shè)計(jì)(工序40,50,80)。
1. 選擇加工設(shè)備與工藝裝備
(1).選擇機(jī)床 根據(jù)不同的工序選擇機(jī)床。
a) 工序40是粗銑。
工序的工步數(shù)不多,成批生產(chǎn)不要求很高的生產(chǎn)率,故選用立式銑床。根據(jù)零件外廓尺寸,精度要求,選用X51式立式銑床即能滿足要求。
b) 工序50是鉆、擴(kuò)孔,80是鉆孔、锪孔、攻螺紋。
由于加工面位置分散,表面粗糙度數(shù)值要求不同,因而選擇Z535鉆床。
(2).選擇夾具
本零件結(jié)構(gòu)不規(guī)則,不易進(jìn)行裝夾、定位,故工序40,50,80均選擇專用夾具。
(3).選擇刀具 根據(jù)不同的工序選擇刀具。
a) 工序40銑端面時(shí),在立式銑床上加工,所以選擇端銑刀。按表查得,選用鑲齒套式面銑刀根據(jù)零件加工尺寸,所選銑刀直徑D=32mm,齒數(shù)Z=4。材料選擇硬質(zhì)合金鋼。
b) 工序50鉆孔時(shí),選擇高速鋼麻花鉆頭d=12mm,長度L=102mm,齒數(shù)Z=3。材料選擇高速鋼。
c) 工序80鉆孔時(shí),選擇高速鋼麻花鉆頭d=7mm,長度L=150mm,齒數(shù)Z=3。材料選擇高速鋼。
d) 工序50擴(kuò)孔時(shí),選擇高速鋼錐柄擴(kuò)孔鉆的d=12.7mm, 長度L=102mm,齒數(shù)Z=3。材料選擇高速鋼。
e) 工序80锪孔時(shí),選擇帶導(dǎo)柱直柄平底锪鉆。直徑d=14mm,d1=6.6mm,長度L=150mm。材料選擇高速鋼。
f) 工序80攻螺紋時(shí),根據(jù)螺紋公稱直徑選擇M8絲錐,直徑d=10mm,長度L=72mm,螺距P=1.25。
(4).選擇量具
本零件屬成批生產(chǎn),一般情況下盡量采用通用量具。根據(jù)零件表面的精度要求、尺寸和形狀特點(diǎn),參考有關(guān)資料,選擇如下。
a) 選擇加工平面所用量具。
銑端面,選擇讀數(shù)值0.02,測量范圍0~150游標(biāo)卡尺。
b) 選擇加工孔所用量具。
Φ12.7mm孔經(jīng)過鉆,擴(kuò)兩次加工,選擇讀數(shù)值0.01,測量范圍5~30的內(nèi)徑千分尺。M8×6H螺紋經(jīng)過鉆,锪孔,攻螺紋加工,鉆,锪孔時(shí)選擇讀數(shù)值0.01,測量范圍5~30的內(nèi)徑千分尺,攻螺紋時(shí)選擇螺紋塞規(guī)進(jìn)行測量。
2. 確定工序尺寸
本零件各工序加工余量,工序尺寸及公差,表面粗糙度見下表。
(mm)
加工表面
工序余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度/μm
粗
半精
粗
半精
粗
半精
端面
3
14mm
Ra6.3
Φ12.7mm孔
12
0.7
Φ12
Φ12.7
Ra12.5
Ra6.3
M8螺紋底孔
7
Φ7
Φ14×3沉頭孔
Φ14
Φ14
M8螺紋
1.6
M8
四. 確定切削用量及基本時(shí)間
工序40 粗銑鋼球孔端面
1.切削用量
本工序?yàn)殂?,已知加工材料為HT200,鑄件;機(jī)床為X51式立式銑床,工件裝夾在專用夾具上。
(1)確定背吃刀量aP 本工序加工余量aP=3mm。
(2)確定每齒進(jìn)給量fz 本工序要求加工表面粗糙度為Ra≤6.3μm,側(cè)面表面粗糙度為Ra≤12.5μm,于是取每轉(zhuǎn)進(jìn)給量fr=0.6mm/r,則fz=fr/z=0.15mm/z
(3)選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命 查表得后刀面最大磨損限度為0.5mm,刀具壽命為180min
(4)確定切削速度v和工作臺每分鐘進(jìn)給量fM
當(dāng)壽命為180min,d0/z=32/4=8,aP=3mm,fz=0.15mm/z時(shí),v=90m/min,n=1000r/min,fM=316mm/min。其修正系數(shù)為kMv= kMn= kMfn=0.89
Kkrv= kkrn= kkrfn=1.1
所以v=91m/min n=1100r/min fM=309.4mm/min
根據(jù)X51立式銑床說明書選擇
n=1225r/min fM=300mm/min
則實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量為
v=94.3m/min fz=0.14mm/z
2.基本時(shí)間
經(jīng)計(jì)算平面銑削長度為30mm,入切量及超切量取銑刀直徑的一半。
故銑削該平面的基本時(shí)間為
Ti= (30+15)/300=9s
工序50 加工φ12.7×4.4盲孔
本工序?yàn)殂@,已知加工材料為HT200,鑄件;機(jī)床為Z535立式鉆床,工件裝夾在專用夾具上。
1).確定粗加工Φ12.7mm孔的切削用量。所選刀具為直柄麻花鉆。
Ⅰ. 確定背吃刀量ap
鉆孔粗加工雙邊余量12mm,顯然ap=12/2=6mm。
Ⅱ. 確定進(jìn)給量f
根據(jù)表5-127,在高速鋼鉆頭鉆孔時(shí),麻花鉆直徑為φ12mm,進(jìn)給量f=0.31~0.39mm/r,選擇進(jìn)給量為0.32mm/r。
Ⅲ. 選擇鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)表5-130, 高速鋼鉆頭粗加工灰鑄鐵,后刀面最大磨損限度0. 5~0.8,取值為0.6。根據(jù)表5-130, φ5.8mm高速鋼鉆頭平均壽命T=20min。
Ⅳ. 確定切削速度v
根據(jù)表2-13,鉆孔時(shí)切削速度的計(jì)算公式
其中=9.5,=12mm, T=20min,m=0.125,=2.9mm,Xv=0,
fz=0.32,=0.55,=0.25,=0.75×0.84。
計(jì)算得:v=12.3m/min。
2).確定擴(kuò)Φ12.7mm孔的切削用量。所選刀具為高速鋼擴(kuò)刀。
Ⅰ. 確定背吃刀量ap
擴(kuò)孔雙邊余量0.7mm,顯然ap=0.7/2=0.35mm。
Ⅱ. 確定進(jìn)給量f
根據(jù)表5-128,在高速鋼擴(kuò)孔時(shí),加工材料為灰鑄鐵,擴(kuò)刀直徑為φ12.7mm,進(jìn)給量f=0. 5~0.6mm/r,選擇進(jìn)給量為0.5mm/r。
Ⅲ. 選擇擴(kuò)刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)表5-130, 高速鋼擴(kuò)刀加工灰鑄鐵,后刀面最大磨損限度0. 4~0.6,取值為0.5。根據(jù)表5-130, φ12.7mm擴(kuò)刀加工灰鑄鐵平均壽命T=60min。
Ⅳ. 確定切削速度v
根據(jù)表2-13,擴(kuò)孔時(shí)切削速度的計(jì)算公式
其中=15.6,=12.7mm, T=60min,m=0.3,=0.1mm,Xv=0.1,
fz=0.5,=0.5,=0.2,=0.75×0.84。
計(jì)算得:v=12.5m/min。
2.基本時(shí)間
(1).確定粗加工Φ12.7mm孔的基本時(shí)間
根據(jù)表2-26,鉆孔的基本時(shí)間為
其中=60°,,=1~4=2mm,D=12mm,=4.4mm,
f=0.32mm/r,n=10.5r/s。
計(jì)算得:T=5.5s。
(2).確定擴(kuò)Φ12.7mm孔的基本時(shí)間
根據(jù)表2-26,擴(kuò)孔的基本時(shí)間為
其中=60°,,=4.4mm,D=12.7mm,=5.8,
=9mm,f=0.5mm/r,n=10.5r/s。
計(jì)算得:T=6.3s。
工序80 鉆沉頭孔及攻螺紋
本工序?yàn)殂@,已知加工材料為HT200,鑄件;機(jī)床為Z535立式鉆床,工件裝夾在專用夾具上。
1.切削用量
(1).確定粗加工M8螺紋底孔的切削用量。所選刀具為直柄麻花鉆。
Ⅰ. 確定背吃刀量ap
鉆孔粗加工雙邊余量6.4mm,顯然ap=6.4/2=3.2mm。
Ⅱ. 確定進(jìn)給量f
根據(jù)表5-127,在高速鋼鉆頭鉆孔時(shí),麻花鉆直徑為
φ6.4mm,進(jìn)給量f=0.27~0.33mm/r,選擇進(jìn)給量為0.3mm/r。
Ⅲ. 選擇鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)表5-130, 高速鋼鉆頭粗加工灰鑄鐵,后刀面最大磨損限度0. 5~0.8,取值為0.6。根據(jù)表5-130, φ6.4mm高速鋼鉆頭平均壽命T=20min。
Ⅳ. 確定切削速度v
根據(jù)表2-13,鉆孔時(shí)切削速度的計(jì)算公式
其中=9.5,=6.4mm, T=20min,m=0.125,=2.9mm,Xv=0,
fz=0.3,=0.55,=0.25,=0.75×0.84。
計(jì)算得:v=12.7m/min。
(2).確定锪孔的切削用量。所選刀具為帶導(dǎo)柱直柄平底锪鉆。
Ⅰ. 確定背吃刀量ap
锪孔雙邊余量6mm,顯然ap=6/2=3mm。
Ⅱ. 確定進(jìn)給量f
根據(jù)表5-128,在高速鋼鉸刀鉸孔時(shí),加工材料為灰鑄鐵,锪刀直徑為φ14mm,進(jìn)給量f=0. 5~0.6mm/r,選擇進(jìn)給量為0.5mm/r。
Ⅲ. 選擇锪刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)表5-130, 高速鋼锪刀加工灰鑄鐵,后刀面最大磨損限度0. 4~0.6,取值為0.5。根據(jù)表5-130, φ14mm锪刀加工灰鑄鐵平均壽命T=60min。
Ⅳ. 確定切削速度v
根據(jù)表2-13,锪孔時(shí)切削速度的計(jì)算公式
其中=15.6,=14mm, T=60min,m=0.3,=0.1mm,Xv=0.1,
fz=0.5,=0.5,=0.2,=0.75×0.84。
計(jì)算得:v=8.3m/min。
(4).確定攻M8螺紋的切削用量。所選刀具為M8絲錐。
Ⅰ. 確定背吃刀量ap
攻M8螺紋雙邊余量1.3mm,顯然ap=1.3/2=0.65mm。
Ⅱ. 確定進(jìn)給量f
根據(jù)表5-127,攻M8螺紋時(shí),加工材料為灰鑄鐵,進(jìn)給量為0.3mm/r。
Ⅲ. 確定切削速度v
根據(jù)表5-142,螺紋直徑8mm,螺距1.25,加工灰鑄鐵,查表得v=8m/min。
2.基本時(shí)間
(1).確定粗加工M8螺紋底孔的基本時(shí)間
根據(jù)表2-26,鉆孔的基本時(shí)間為
其中=60°,,=1~4=2mm,D=6.4mm,=20mm,
f=0.3mm/r,n=10.5r/s。
計(jì)算得:T=10s。
(2).確定锪M8螺紋底孔的基本時(shí)間
根據(jù)表2-26,锪孔的基本時(shí)間為
其中=60°,,D=14mm,=6.6mm,
=3mm,f=0.5mm/r,n=6.67r/s。
計(jì)算得:T=5.3s。
(3).確定攻M8螺紋的基本時(shí)間
根據(jù)表2-30,攻螺紋的基本時(shí)間為
其中=(1~3)P,=(2~3)P,P=1.25,=18mm,f=0.3mm/r,n=6.67r/s,i=1。
計(jì)算得:T=28.5s。
五. 夾具設(shè)計(jì)
本夾具是工序60在。所設(shè)計(jì)的夾具裝配圖如圖1-1所示,零件圖如圖1-2所示。
(1).定位方案
工件以端面及φ25mm內(nèi)孔及一支承定位,采用一面一孔一支承定位方案。其中端面限制3個(gè)自由度,以φ32mm內(nèi)孔放置定位軸限制2個(gè)自由度,以φ10mm的支承限制1個(gè)自由度。
(2).夾緊機(jī)構(gòu)
根據(jù)零件的定位方案、加工方法、生產(chǎn)率要求,本次為了提高生產(chǎn)效率,采用了氣動夾緊的方式。氣缸驅(qū)動的夾緊機(jī)構(gòu),通過擰緊右側(cè)夾緊螺母后,用氣缸驅(qū)動軸來使工件夾緊,有效提高了工作效率。夾緊是可靠的,可免去夾緊力計(jì)算。
(3).對刀裝置
采用對刀塊對刀。
(4).夾具與機(jī)床連接元件
采用夾具體座耳結(jié)構(gòu)與機(jī)床連接,用T形螺栓固定。
(5).夾具體
不需安裝定位元件來確定夾具在工作臺面上的位置,只需設(shè)計(jì)座耳與機(jī)床連接。
(6).使用說明
安裝工件時(shí),先將工件定位孔裝入定位軸,安裝開口墊圈,用夾緊螺母擰緊,夾緊元件。
(7). 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
該夾具結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,容易鑄成,加工定位方便,利于銑平面加工。
七.設(shè)計(jì)小結(jié)
通過本次設(shè)計(jì)過程,我對機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ),機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)和大部分專業(yè)課知識進(jìn)行了復(fù)習(xí),加深了對專業(yè)課知識的認(rèn)識,同樣了解到了自己在知識實(shí)際運(yùn)用方面的不足。在設(shè)計(jì)中,我通過查尋各種資料,結(jié)合所學(xué)知識,在老師的指導(dǎo)下掌握了夾具設(shè)計(jì)的過程方法,更加深該了機(jī)械行業(yè)需要嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度的認(rèn)識。本次設(shè)計(jì)對以后的專業(yè)課設(shè)計(jì),畢業(yè)設(shè)計(jì)都起到了很大的作用,同樣為以后工作打下了基礎(chǔ)。
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