工艺课程设计主体.doc

一 序言本次设计是我们对所学各课程的深入综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，它在我们的大学生活中占有重要的地位。另外在做完这次课程设计之后，我在想我能在下面几方面得到锻炼：（1）运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。（2）学会使用手册以及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称，出处，能够做到熟练的运用。 就我个人而言，通过这次课程设计我从中锻炼了自己发现问题、分析问题和解决问题的能力，并为以后参加相关工作时打下了坚实的基础。由于个人能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教，本人将表示真诚的感谢！ 二 零件分析1 零件功用分析题目所给零件是CA6140车床主轴拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的25孔与操纵机构相连，下方的50三分之一孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。2 零件的工艺分析 零件为HT200铸钢件，无热处理要求。 从结构上看，下部呈圆筒状上部为厚12mm的三分之一圆叉爪。两部分上下都不在同一平面上，工件安装有一定困难。 零件的主要加工表面和主要的技术要求也分两个部分（1）以25H7孔为中心的加工表面，这一组加工表面包括：25H7mm的孔，以及40mm的圆柱两端面，其中主要加工表面为25H7mm通孔。一个是以三分之一圆叉爪为中心的加工表面,即以50mm孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：50H12的孔，以及50H12的两个端面。主要是50H12的孔。（2）以M81.5螺纹孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：M81.5的螺纹孔，长40mm的端面。主要加工表面为M81.5螺纹孔。这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：50孔端面与25H7孔垂直度公差为0.1mm.。50孔与25H7孔轴的平行度误差为0.08mm。 由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。这些加工表面和技术要求，用一般的工艺方法都能做到，唯有叉爪的内三分之一圆面较难车和镗。 结论是，拟定本零件工艺必须解决好安装和叉爪内三分之一圆面的加工两个主要问题。三 机械加工工艺规程制定 1、确定生产类型 所生产的车床为中型机械，年产800台属于大批生产的类型。 2、确定毛坯铸造形式 图纸规定零件材料是HT200，显然毛坯只能是铸钢件。针对零件的两个主要问题，采取将毛坯两件合一铸出的办法。两件叉爪为半圆合铸后的毛坯，左右等高，便于安装。同时叉爪合成了整圆，内半圆及其两端面就容易加工了。待完成各面加工后，再分切成两件，并将半圆切成三分之一圆。具体事项考虑如下： 本零件形状不复杂，可大批生产。若选砂型手工造型，生产效率低、铸件质量差。也不宜采用费用高、生产周期长的铸造复杂形状毛坯的熔模铸造。最后确定采用砂型机器造型，它有较高的生产效率，也能满足毛坯质量要求。 查机械设计手册，按二级精度铸钢件查得毛坯余量如下：顶面7mm；侧面、底面5mm；孔取顶面余量7mm。3、选择定位基准 精基准选择：按照一般规则，定位精基准应是精度较高、粗糙度较小的表面。即应选择25H7孔及其一端面为基准。但用25H7孔作精基准，两零件分切开后可能不对称，而且225H7孔的端面横向尺寸小，定位稳定性也差。若选叉爪的及其一端面为精基准，又因50H12孔精度太低，用一般圆柱心轴作定位元件，定位误差太大。最后考虑仍用50H12孔为纵向定位基准，目的是希望工件分切开后左右两件较为对称。垂直方向则选叉爪上端面为精基准，从尺寸关系看，以它作定位精基准便于加工其余各平面。 粗基准选择：对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取25H7孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个40作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。既能加工出已选各精基准面，又能保证加工面对不加工毛面的位置和尺寸。4、工艺路线的制定制定艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 工序1 以40外圆为粗基准，粗铣25孔上、下端面 工序2 精铣25孔上、下端面 工序3 以25孔上端面为精基准，粗、钻、扩、铰、精铰25孔，孔的精度达到IT7 工序4 以25孔为精基准，粗铣50孔上、下端面工序5 以25孔为精基准，精铣50孔上、下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.1。工序6 以25孔为精基准，钻、镗、铰50孔，保证空的精度达到IT8。 工序7 以25孔为精基准，铣螺纹孔端面 工序8 以25孔为精基准，钻8孔（装配时钻铰锥孔） 工序9 以25孔为精基准，攻M81.5螺纹 工序10 切断，并将半圆主体切成三分之一圆柱体 工序11 检查该方案各工序使加工效率大大提高，多次加工25、50孔，更能保证孔的加工精度。5、机械加工余量、毛皮尺寸的确定零件材料为HT200，硬度190HBW,，生产类型为大批量，铸造毛坯。据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 外圆表面（40）考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯， 没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。2. 外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（25，50端面）。查机械工艺设计手册表，取25（L1=45mm），50（L2=17）端面长度余量均为2.5（均为双边加工）：粗铣 2mm精铣 0.5mm3. 内孔（50已铸成40的孔） 查工艺手册表2.22.5，为了节省材料，取50孔已铸成孔加工余量为3，即铸成孔直径为44mm。 工序尺寸加工余量：钻孔 4mm 扩孔 1.5mm铰孔 0.4mm 精铰 0.1mm 同上，零件25的孔也已铸出15的孔。 工序尺寸加工余量： 钻孔至23 余量为8mm 扩孔钻 1.8 mm 粗铰孔 0.14 mm 精铰孔 0.06 mm4. 螺纹孔顶面加工余量铸出螺纹孔顶面至25孔轴线且垂直轴线方向29mm的距离，余量为4 mm工序尺寸加工余量： 粗铣 3.1 mm 半精铣 0.7 mm 精铣 0.2 mm 5. 其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为中批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。6、工序设计及切削用量和基本时间的确定工序一 以40外圆为粗基准，粗铣25孔上下端面。（1）. 加工条件工件材料：HT200, b =750MPa 190HBW, ,铸造。加工要求：粗铣25孔上下端面。机床： X53立式铣床。刀具： W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=10,故据课程设计指导书，取刀具直径=63mm。选择刀具前角o0后角o15，副后角o=10，刀齿斜角s=15,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1.5mm。（2）： 切削用量1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.0mm，两次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量 机床功率为10kw。查指导书f=0.080.15mm/z。由于是对称铣，选较小量=0.08 mm/z。3）计算切削速度 按指导书，确定v=0.45m/s，即27m/min。所以： 根据（指导书表5-13）取=150（r/min）所以，实际切削速度为：所以，工作台每分钟进给量应该为：=0.08*10*150=120m/min 4）计算切削工时：查表5-34得 工序二 精铣25孔上下端面。1. 加工条件工件材料：HT200,b =750MPa 190HBW,铸造。加工要求：精铣25上下端面。机床： X6140卧式铣床。刀具： W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=10,故据指导书，取刀具直径do=63mm。选择刀具前角o5后角o8，副后角o=8，刀齿斜角s=10,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1mm。2. 切削用量1） 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=0.5mm，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量 机床功率为10kw。指导书f=0.140.24mm/z。由于是对称铣，选较小量=0.14 mm/z。3）切削速度 按指导书，确定v=0.6m/s，即36m/min。所以： 根据（指导书表5-13）取=190（r/min）所以，实际切削速度为：所以，工作台每分钟进给量应该为：=0.14*10*190=266m/min 4）计算切削工时 工序三 以25孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰25孔，孔的精度达到IT7。 1. 选择钻床及钻头 选择z3025摇臂钻床，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=23mm，钻头采用双头刃磨法.2. 选择切削用量 （1）确定背吃刀量 （2）决定进给量f 根据表5-50可以查出f=0.78-0.96mm/r，再乘以系数0.75得f=0.59-0.72mm/r。查表5-51得z3025摇臂钻床，取=0.63mm/r。（3）确定切削速度v公式其中查表的5-52的3)校验机床功率 切削功率 由表5-4知，z3025机床主轴最大转矩为196.2 主轴电动机功率为2.2kw由于，故选择的切削用量可用。（4）计算工时：n=250 为工件切削部分长度， 为切入量，为超出量一般取2-4mm 2扩孔（1）选用标准高速钢扩孔钻（2）确定扩孔切削用量1）确定背吃刀量2）确定进给量f根据表5-50可以查出f=0.78-0.96mm/r，再乘以系数0.75得f=0.59-0.72mm/r查表5-51得z3025摇臂钻床，取=0.63mm/r。 3)确定切削速度v及n根据表5-52，取根据z3025型摇臂机床，取n=250r/min。 4)计算工时: 3铰、精铰孔（1）选用mm标准高速钢铰刀。（2）确定铰孔切削用量1）确定进给量f，根据表3.4-6查出，f=0.91.1mm，按z3025型摇臂机床说明书，取f=1.0mm/r。2）切削速度v及n 根据z3025型机床说明书，取n=100r/min 3)计算工时： 同理，精铰同上所以，工序四： 以25孔为精基准，粗铣50孔上下端面。1. 加工条件工件材料：HT200, b =750MPa 190HBW,铸造。加工要求：粗铣50上下端面。取=0.08mm/z （参考切削手册表3-3）切削速度：参考有关手册，确定v=0.45m/s，即27m/min机床： X63卧式铣床。刀具： 采用高速钢镶齿三面刃铣刀,铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=20,故据切削用量简明手册取=100mm。则： 根据（工艺手册表4.2-39）取=95（r/min）所以，实际切削速度为：所以，工作台每分钟进给量应该为：=0.08*20*95=152m/min4）计算切削工时由表查得：mm=（min） 工序五 以25孔为精基准，精铣50孔上下端面。1. 加工条件工件材料：HT200, b =750MPa 190HBW,铸造。加工要求：精铣50上下端面。取=0.14mm/z （参考切削手册表3-3）切削速度：参考有关手册，确定v=0.6m/s，即36m/min机床： X63卧式铣床。刀具： 采用高速钢镶齿三面刃铣刀,铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=20,故据切削用量简明手册取=100mm。则： 根据（工艺手册表4.2-39）取=118（r/min）所以，实际切削速度为：所以，工作台每分钟进给量应该为：=0.14*20*118=330.4m/min4）计算切削工时 查表得（min）工序六 以25孔为精基准，钻、扩50孔。 由给的表面粗糙度为3.2，取精度IT10，只要钻和扩就可以达到。 1. 选择钻床及钻头 选择Z35摇臂钻床，选择莫氏圆锥号为2号作为刀具，粗钻时do=45mm。 2.选择切削用量 （1）决定进给量f 根据表5-50可以查出f=1.01.2mm/r查表5-51摇臂钻床标准进给量，取=1.2mm/r（2）确定被吃刀量（3）确定切削速度v根据刀具耐用度T=140min，得修正系数=1.0；根据工件材料硬度190，可得=1.0，铸件未经过酸蚀=0.75，钻头为标准刃磨形状，得修正系数=0.84 ；123,故修正系数=1.0 ；刀具材料为高速钢，得修正系数=1.0根据Z35摇臂钻床标准主轴转速，由表5-54选取n=53r/min，则实际转速为4) 校验机床功率 5) 由表5-55，查得转矩T和切削功率Pm计算公式如下 式中，=0.206，=0.8，=2.0，。由表5-56与加工材料有关的修正系数，与刃磨有关的修正系数，与刀具磨损有关的修正系数。因此总修正系数为 kT=1.01.00.87=0.87所以钻孔时转矩为切削功率为由表5-14知，z35机床主轴最大转矩Tm=735.75，主电动机功率=4.5kw由于TTm,Pm，故选择的切削用量可用。最后所确定的切削用量为；=1.2mm/r；4）计算工时：为切入量，取2mm。工件切削部分长度为12 2扩孔（1）选用的高速钢扩孔钻（2）确定扩孔切削用量1）确定进给量f 根据z35的主轴进给量f=（0.031.2），可取f=1.0mm/r2)确定切削速度v及n 切削速度的确定，取同样的刀具转速 v=7.49m/min由公式n=1000v/d。可以得到：n=10007.49/50=47.7r/min按机床选取n=53r/min，得切削速度v=基本时间t: 其中=12mm, =250.66+1=16mm/min, 取=2mm。所以基本时间t为：所以， 工序七 铣螺纹孔顶面加工条件 工件材料； HT200，铸造。 机床：XA5032型立式铣床。刀具：高速钢三面刃盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=4mm所以铣削深度每齿进给量：由表5-27，取铣削速度：由表5-30取机床主轴转速： 式（4.1）式中 V铣削速度； d刀具直径。代入式（4.1）得，根据表5-13 实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量： ： ,切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 式（7-23）刀具切出长度：取走刀次数为2机动时间： 工序八： 以25孔为精基准，钻8孔（装配时钻铰锥孔）。 1. 选择钻床及钻头 选择z3025型立式摇臂钻床，根据表5-19选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=6mm，l=138mm，莫氏圆锥号为2号高速钢麻花钻钻头。 2.选择切削用量 （1）（2）决定进给量f 根据表5-50可以查出f=1.01.2mm/r，钻孔后要用丝锥攻螺纹，f需乘上系数0.5。故f=（1.01.2）*0.5=0.50.6mm/r查z3025型主轴进给量，取=0.5mm/r（3）确定切削速度v、转矩T以及切削功率根据刀具耐用度T=35min，得修正系数=1.0；根据工件材料硬度190，可得=1.0，铸件未经过酸蚀=0.75，钻头为标准刃磨形状，得修正系数=0.84 ；12.53,故修正系数=1.0 ；刀具材料为高速钢，得修正系数=1.0 根据Z35摇臂钻床标准主轴转速，由表5-54选取n=400r/min，则实际转速为4) 校验机床功率 5) 由表5-55，查得转矩T和切削功率Pm计算公式如下 式中，=0.206，=0.8，=2.0，。由表5-56与加工材料有关的修正系数，与刃磨有关的修正系数，与刀具磨损有关的修正系数。因此总修正系数为 kT=1.01.00.87=0.87所以钻孔时转矩为切削功率为由表5-14知，z3025机床主轴最大转矩Tm=196.2，主电动机功率=2.2w由于TTm,P