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第一節(jié) 零件分析 本次課程設(shè)計任務(wù)是針對生產(chǎn)實際中的一個零件———插入耳環(huán)。其用于晾衣架的上端固定，當(dāng)然插入耳環(huán)并不僅僅用于此，還有很多功能。從零件圖上可以看出，標(biāo)有表面粗糙度符號的表面有平面、退刀槽、內(nèi)孔、鍵槽等。其中，表面粗糙度要求最低的是表面D、E，粗糙度為Ra50，粗糙度要求最高的是外圓Φ35，表面粗糙度為Ra1.6。該外圓也是插入耳環(huán)的主要設(shè)計基準(zhǔn)。從工藝上看，鍵槽對Φ35軸線的對稱度公差為0.1，孔Φ32軸線對Φ35軸線的垂直度公差為0.5/50，可以通過使用專用機床夾具來保證。Φ35的公差等級為IT7級，表面粗糙度為Ra1.6，可以通過精車來保證。表面D、E精度要求不高可以通過粗銑來完成，Φ32孔的內(nèi)孔粗糙度為Ra6.5可以通過鉆床，鉆后再擴鉆就可以達到精度。C面通過粗銑就可以達到要求。A面因為在零件工作過程中不起作用所以也通過粗銑。 對插入耳環(huán)零件圖進行工藝審核后，可知該零件圖視圖正確、完整，尺寸、公差及技術(shù)要求齊全，加工要求合理，零件的結(jié)構(gòu)工藝性較好。 第2節(jié) 機械加工工藝規(guī)程制訂 一、確定生產(chǎn)類型 按設(shè)計任務(wù)，插入耳環(huán)年產(chǎn)量為4000件；每日3班，若插入耳環(huán)備品率為8%，機械加工廢品率為1%，則該零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)為N=Qn(1+α%+β%)=40001（1+8%+1%）件=4360件/年;可見，插入耳環(huán)的年生產(chǎn)量為4360件。插入耳環(huán)可看成獨立的一部分，屬輕型機械。因此，根據(jù)A表5-8，由生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型的關(guān)系可確定該零件的生產(chǎn)為中批生產(chǎn)，其毛坯制造、加工設(shè)備及工藝裝備的選擇應(yīng)呈現(xiàn)中批生產(chǎn)的工藝特點，如多采用通用設(shè)備配以專用的工藝裝備等，其工藝特點見A表5-9.。 2、 確定毛坯制造形成 由該零件的功用及其的工作狀況知。因此，原設(shè)計單位選用了既能滿足要求，價格又相對低廉的45鋼，因此可以確定毛坯形式為鍛造。由B表4-3中常用毛坯的制造方法與工藝特點選擇模鍛。 該零件的形狀不是十分復(fù)雜，因此毛坯的形狀與零件的形狀應(yīng)盡量接近。所以用1507744的毛坯。確定加工余量及毛坯尺寸 該零件材料為45鋼，屈服強度為600MPA，Φ35軸用單邊余量2.5mm，兩邊余量5.0mm，所以毛坯尺寸Φ40，在軸向方向3mm，所以毛坯軸向長度為150mm。 三、選擇定位基準(zhǔn) 定位基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程制訂中的重要工作，它是工藝路線是否正確合理的前提。正確與合理地選擇定位基準(zhǔn)，可以確保加工質(zhì)量、縮短工藝過程、簡化工藝裝備結(jié)構(gòu)與種類、提高生產(chǎn)率。 所以在做此零件時，我們選擇Φ35軸線為基準(zhǔn)，并且此基準(zhǔn)為設(shè)計基準(zhǔn)，即遵循“基準(zhǔn)重合”的原則。該基準(zhǔn)還可作為大部分工序的定位基準(zhǔn)，加工其他的次要表面，體現(xiàn)了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的選擇原則。 4、 選擇加工方法 1. 平面的加工 平面的加工方法很多，有車、刨、銑、磨、拉等。對于本零件由于表面D、E粗糙度為Ra50，通過粗銑就可以達到。而對于C面粗糙度為Ra6.3通過粗銑也可以達到。而表面A的粗糙度要求為Ra12.5根據(jù)GB/T 1804-2000規(guī)定，選用中等級，相當(dāng)于IT13級，故可考慮粗車或粗端銑。 2 外圓與退刀槽、攻螺紋 外圓Φ35的加工在本零件中很重要。本次選用CA6140車床，由于表面粗糙度Ra1.6，所以采用粗車-半精車-精車。而對于外圓Φ27，表面要進行攻螺紋，所以進行粗車就可以了。在粗車過后再用螺紋車刀進行攻螺紋。 3孔加工 Φ32孔內(nèi)壁粗糙度為Ra6.3所以就用鉆-擴，鉆孔后擴孔就可以達到這個精度要求，滿足安裝配合E9，并且用YT錐柄麻花鉆。Φ5的銷孔，直接用槍孔鉆就可以加工出來。 4槽加工 對槽的加工，槽的要求為Ra3.2所以用X6132萬能銑床，進過粗銑-精銑就可以達到。 5、 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點,應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 1.工藝路線方案一： 工序05：模鍛毛坯 工序10：45鋼正火，為機加工作準(zhǔn)備 工序15：粗銑二邊表面 由于表面粗糙度要求很低所以以任意端面為粗定位，用專用夾具夾緊，銑表面到尺寸。 工序20：粗銑C面 由于C面有粗糙度要求所以用專用夾具夾緊，銑表面到尺寸。 工序25：鉆Φ32的孔 用專業(yè)的鉆床夾具，進行鉆孔 工序30：擴Φ32的孔 為達到內(nèi)壁粗糙度進行擴孔，滿足精度要求 工序35：粗車Φ35外圓 粗車毛坯Φ40到Φ36外圓，用專用夾具夾緊，粗車到規(guī)定尺寸 工序40：粗車Φ27，倒角C1 在已經(jīng)被粗車到Φ36的外圓上，用專用夾具夾緊，繼續(xù)粗車相應(yīng) 尺寸到Φ27，并且倒倒角C1 工序45：車退刀槽Φ24 在相應(yīng)尺寸用切槽刀加工退刀槽Φ24，用專用夾具夾緊。 工序50：進行熱處理調(diào)質(zhì) 工序55：半精車Φ35 在粗加工過后進行半精加工，由Φ36的外圓車到Φ35.2 工序60：精車Φ35 在半精加工后進行精加工，由Φ35.2的外圓到Φ35 工序65：車錐面，倒角C2 進行車錐面，并且倒倒角C2 工序70：攻螺紋M271.5-6h 用螺紋車刀在Φ27外圓上進行攻螺紋 工序75：鉆Φ5的銷孔 在螺紋規(guī)定尺寸處進行銷孔的加工。 工序80：粗銑鍵槽 用銑床專用夾具，進行鍵的加工。 工序85：精銑鍵槽 用銑床專用夾具，進行鍵的加工 工序90：銑A面 按照零件圖規(guī)定銑A面 該方案中工序25、30以及工序75使用同一加工設(shè)備（鉆床），所以工序25、30兩道工序應(yīng)該安排在后面與工序75連續(xù)加工，以減少工件的搬運時間，提高生產(chǎn)效率。由此得出以下方案二。 2.工藝路線方案二： 工序05：模鍛毛坯 工序10：45鋼正火，為機加工作準(zhǔn)備 工序15：粗銑二邊表面 由于表面粗糙度要求很低所以以任意端面為粗定位，用專用夾具夾緊，銑表面到尺寸。 工序20：粗銑C面 由于C面有粗糙度要求所以用專用夾具夾緊，銑表面到尺寸。 工序25：粗車Φ35外圓 粗車毛坯Φ40到Φ36外圓，用專用夾具夾緊，粗車到規(guī)定尺寸 工序30：粗車Φ27，倒角C1 在已經(jīng)被粗車到Φ36的外圓上，用專用夾具夾緊，繼續(xù)粗車相應(yīng)的尺寸到Φ27，并且倒倒角C1 工序35：車退刀槽Φ24 在相應(yīng)尺寸用切槽刀加工退刀槽Φ24，用專用夾具夾緊。 工序40：進行熱處理調(diào)質(zhì) 工序45：半精車Φ35 在粗加工過后進行半精加工，由Φ36的外圓車到Φ35.2 工序50：精車Φ35 在半精加工后進行精加工，由Φ35.2的外圓到Φ35 工序55：車錐面，倒角C2 進行車錐面，并且倒倒角C2 工序60：攻螺紋M271.5-6h 用螺紋車刀在Φ27外圓上進行攻螺紋。 工序65：鉆Φ32的孔 用專業(yè)的鉆床夾具，進行鉆孔 工序70：擴Φ32的孔 為達到內(nèi)壁粗糙度進行擴孔，滿足精度要求。 工序75：鉆Φ5的銷孔 在螺紋規(guī)定尺寸處進行銷孔的加工。 工序80：粗銑鍵槽 用銑床專用夾具，進行鍵的加工。 工序85：精銑鍵槽 用銑床專用夾具，進行鍵的加工 工序90：銑A面 按照零件圖規(guī)定銑A面 雖然方案二工序仍然是十八步，但是效率比方案一提高了。各工序合理安排，減少工件在各加工設(shè)備間搬運的次數(shù)。并遵循了工藝順序安排的原則，保證了加工的精度要求。因此，選擇方案二進行加工。 六、確定加工余量 由《機械制造工藝學(xué)》第30至31頁的表1—10，表1——11，表1——12確定其加工的的經(jīng)濟精度和經(jīng)濟粗糙度。 （1）Φ35的外圓表面： 工序名稱 工序基本余量 工序尺寸 精度 粗糙度 精車 0.2 Φ35 IT7 Ra1.6 半精車 0.8 Φ35.2 IT9 Ra6.3 粗車 4 Φ36 IT11 Ra12.5 毛坯 Φ40 （2）加工M27x1.5-6h的螺紋： 工序名稱 工序基本余量 工序尺寸 精度 粗糙度 攻螺紋 M27x1.5-6h 粗車 9 Φ27 IT11 Ra12.5 （3） Φ32E9的孔： 工序名稱 工序基本余量 工序尺寸 精度 粗糙度 擴 1 32 IT10 R6.3 鉆 31 31 IT11 R12.5 （4）銑鍵槽 工序名稱 工序基本余量 工序尺寸 精度 粗糙度 精銑 0.5 7.5 IT8 Ra6.3 半精銑 2 7 IT11 Ra12.5 粗銑 5 5 （5）軸向長度84尺寸： 工序名稱 工序基本余量 工序尺寸 精度 粗糙度 車錐面 1 84 IT8 Ra6.3 粗車Φ27端面 1 85 IT11 Ra12.5 粗車Φ35端面 1 86 IT11 Ra12.5 毛坯 87 選擇加工設(shè)備即選擇機床類型。由于已經(jīng)根據(jù)零件的形狀、精度特點，。選擇加工方法，因此機床的類型也隨之確定。至于機床的型號，主要取決于現(xiàn)場的設(shè)備情況。若零件加工余量比較大，加工材料又較硬，有必要校驗機床功率。 在本設(shè)計中，我們最終選擇的機床，其經(jīng)濟精度和零件表面的設(shè)計要求相適應(yīng)，初步選定各工序機床如下： （1） 工序15：X62W臥式銑床。 （2） 工序20、75、80、85：X6132萬能銑床。 （3） 工序25、30、35、45、50、55、60：選擇CA6140車床 （4） 工序65、70：選用Z3025鉆床。 選擇夾具 對于成批生產(chǎn)的零件，大多采用專用機床夾具。在保證加工質(zhì)量、操作方便、滿足高校的前提下，亦可部分采用通用夾具。本機械加工工藝規(guī)程中所有工序采用了專用機床夾具，需專門設(shè)計，制造。 七、確定切削用量及基本時間 切削用量包括切削速度、進給量和背吃刀量，確定方法是先確定背吃刀量，再進給量，最后確定切削速度。不同的加工性質(zhì)，對切削加工的要求不一樣。粗加工時，應(yīng)盡量保證較高的金屬切削率和必要的刀具耐用度，故一般優(yōu)先選擇盡可能大的背吃刀量，其次選擇較大的進給量，最后根據(jù)刀具耐用度要求，確定適合的切削速度。精加工時，首先應(yīng)保證工件的加工精度和表面質(zhì)量要去，故一般選用較小的背吃刀量和進給量，而盡可能選用較高的切削速度。 （1） 工序15 本道工序是粗銑端面，已知加工材料為45鋼，機床選用XA5032立式銑床，選用刀具為高速鋼鑲齒套式面銑刀，其參數(shù)：直徑d-125mm,孔徑D=40mm，寬L=40mm，齒數(shù)z=14.根據(jù)【8】表5-26確定銑刀角度，選擇前角Υ=200，后角α=120，主偏角k=600,，螺旋角β=100，已知銑削寬度為57mm，銑削背吃刀量為ap=4mm 1.確定每齒進給量 根據(jù)【8】表5-13知XA5032型立式銑床的主電動機功率為7.5KW，查表5-27知當(dāng)工藝系統(tǒng)剛性中等、鐮齒端銑刀加工鋼料時，其每齒進ap=0.08-0.15mm/z。由于本工序背吃刀量和銑削寬度較大，選擇最小的每齒進給量af=0.08mm/z。根2. 選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)和耐用度 據(jù)【8】表5-28，用高速鋼鐮齒端銑刀粗加工鋼料時，選擇銑刀后刀面磨損極限為1.8mm，查表【8】5-29知銑刀直徑d=125mm時，經(jīng)插值得端銑刀的合理耐用度T=150min。銑削速度可以通過計算得出，但是其計算公式比較復(fù)雜，實際生產(chǎn)中使用并不多，這里通過查表確定。 3.確定切削速度V和工作臺每分鐘進給量vf 查表【8】5-30知，高速鋼銑刀銑削速度為15-25m/min，則所需銑床主軸轉(zhuǎn)速范圍是 n==38.2--63.7r/m 根據(jù)XA5032機床的標(biāo)準(zhǔn)主軸轉(zhuǎn)速，由表5-13選取n=60r/min，則實際銑削速度為 V==23.55m/min 工作臺每分鐘進給量為vf=fn=afzn=0.08x14x60mm/min=67.2mm/min 根據(jù)表5-13中工作臺標(biāo)準(zhǔn)縱向進給量，選取vf=60mm/min,則實際的每齒進給量為af=vf/zn=0.071mm/z； 4. 校驗機床功率 由表【8】5-31和5-32知，銑削力FZ和銑削功率P計算如下： F=336.15N P=1.31KW 最后所確定的切削用量為 ap=4mm af=0.071mm/z vf=60mm/min v=0.39mm/s 5基本時間 T=l/fn=0.94min 2t=1.84min (2) 粗車Φ35外圓 本道工序是粗車Φ35外圓，已知加工材料為45鋼,機床為CA6140臥式車床，專用夾具，所選刀具為YT15硬質(zhì)合金車刀 。 1. 確定背吃刀量 由前述可知，切削單邊加工余量為2.0mm，即背吃刀量a=2.0mm 2. 確定進給量： 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》第95頁表4-53可知，當(dāng)加工45鋼時，車刀刀桿尺寸BH為2030，背吃刀量a=2.0mm，則進給量f=0.4~0.5mm/r，根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》第91頁表4-43進給量值可知，取橫向f=0.4mm/r。 3.確定切削速度 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》第98頁表4-58外圓切削速度參考值可知，V=1.5~1.83m/s， 則所需車床主軸轉(zhuǎn)速范圍n==709~874.2r/min 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》第91頁表4-43可知，n=710r/min，V==89.17m/min T=l/fn=0.306min （三）粗車Φ27外圓。 本道工序是粗車Φ27外圓，已知加工材料為45鋼,機床為CA6140臥式車床，專用夾具，所選刀具為YT15硬質(zhì)合金車刀 1.確定背吃刀量 由前述可知，切削單邊加工余量為4.5mm，即背吃刀量a=4.5mm 2.確定進給量： 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》第95頁表4-53可知，當(dāng)加工45鋼時，車刀刀桿尺寸BH為2030，背吃刀量a=4.5mm，則進給量f=0.3~0.4mm/r，根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》第91頁表4-43進給量值可知，取橫向f=0.3mm/r。 3.確定切削速度 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》第98頁表4-58外圓切削速度參考值可知 V=1.5~1.83m/s， 則所需車床主軸轉(zhuǎn)速范圍n==709~874.2r/min 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》第91頁表4-43可知，n=710r/min，V==89.17m/min T=l/fn=0.15min (四)半精車Φ35外圓 本道工序是半精車Φ35外圓，由粗車到Φ36后在進行半精車到Φ35.2.已知加工材料為45鋼,機床為CA6140臥式車床，專用夾具，所選刀具為YT15硬質(zhì)合金車刀 1.確定背吃刀量 由前述可知，切削單邊加工余量為0.4mm，即背吃刀量a=0.4mm 2.確定進給量： 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》第96頁表4-54可知，當(dāng)加工45鋼時，背吃刀量a=0.4mm，則進給量f=0.45~0.8mm/r，根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》第91頁表4-43進給量值可知，取f橫向=0.5mm/r。 3.確定切削速度 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》第98頁表4-58切削速度參考值可知，V=1.5~2.0m/s， 則所需車床主軸轉(zhuǎn)速范圍n==511~682r/min 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》第91頁表4-43可知，n=560r/min，V==98.4m/min T=l/fn=0.189min （五）精車Φ35外圓 本道工序是精車Φ35外圓，由半精車到Φ35.2后在進行半精車到Φ35 已知加工材料為45鋼,機床為CA6140臥式車床，專用夾具，所選刀具為YT15硬質(zhì)合金車刀 1.確定背吃刀量 由前述可知，切削單邊加工余量為0.1mm，即背吃刀量a=0.1mm 2.確定進給量： 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》第96頁表4-54可知，當(dāng)加工45鋼時，背吃刀量a=0.1mm，則進給量f=0.11~0.15mm/r，根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》第91頁表4-43進給量值可知，取f橫向=0.11mm/r。 3.確定切削速度：根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》第98頁表4-58切削速度參考值可知，V=0.5~0.833m/s， n= =271.42~452.19 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》第91頁表4-43可知n=320 Vc==35.36m/min T=l/fn=1.5min (6) 鉆Φ32孔 本道工序是鉆Φ32的孔。由鉆Φ31的刀具：YT錐柄麻花鉆用鉆床專用夾在鉆 床上進行加工。已知加工材料為45鋼,機床為z3025 1.確定背吃刀量 由前述可知，切削加工余量為36mm，即背吃刀量a=36mm 2.確定進給量：根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》第101頁表4-64查得f=0.45~0.55mm/r根據(jù)【8】表5-51查得f=0.55 3. 確定切削速度：根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》第102頁表4-66查得vc=11.531m/min N==122.4r/min 根據(jù)【8】表5-54可以查出n=80 T=l/fn=0.85 總結(jié)： 本設(shè)計研究過程中仍然存在一些不足，有的問題還有待進一步深入，具體如下： 1）、系統(tǒng)的設(shè)計不太完善，還可結(jié)合計算機數(shù)據(jù)庫計算分析，整理出更加合理的設(shè)計方案； 2）、計算零件加工時間時考慮的是主要的工作時間，沒將操作者輔助時間加上去。 參考文獻 ［1］王光斗，王春福.機床夾具設(shè)計手冊.第三版.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 2002. ［2］田玉順.機械加工技術(shù)手冊.北京出版社.1992. ［3］北京第一通用機械廠.機械工人切削手冊（修訂第2版）.機械工業(yè)出版社.1993. ［4］孟少農(nóng).機械加工工藝手冊（第1、第2、第3卷）.機械工業(yè)出版社.1996. ［5］楊叔子.機械加工工藝師手冊.機械工業(yè)出版社.2004. ［6］徐灝.機械設(shè)計手冊（第1、第2、第3、第4、第5卷）.機械工業(yè)出版社. 1995. ［7］金屬機械加工工藝人員手冊修訂組.金屬機械加工工藝人員手冊.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.1982. ［8］王棟、李大磊 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書.北京 .機械工業(yè)出版社.2010.9