Z3050摇臂钻床壳体盖机加工工艺说明书.doc

毕业设计(论文)课题名称Z3050摇臂钻床壳体盖机加工工艺工装设计专业名称 机械设计制造设计及其自动化 所在班级 学生姓名 学生学号 指导老师 目 录前言机加工工艺规程制定 11. 计算生产纲领，确定生产类型 12. 审查零件图样的工艺性 13. 选择毛坯 14.1 工艺过程设计 14.2 制定工艺路线 35. 确定机械加工余量及毛呸尺寸45.2 确定毛呸尺寸 45.3 确定圆角半径 56工序设计 56.1 选择加工设备及工艺装备 56.1.1 选择机床 56.1.2选择夹具 56.1.3选择刀具 56.1.4选择量具 76.2 确定工序尺寸 87.确定切削用量及基本时间 87.1工序(车上、下两平面)切削用量及基本时间确定 87.1.1 切削用量 87.2 工序的粗膛 117.2.1 切削用量确定 11夹具设计 211.确定设计方案 212.定位精度分析 22总 结 23参考文献 24致谢 25附录 26前 言毕业设计是完成工程技术人员基本训练的最后一个重要环节，目的是培养学生的综合运用所学专业和基础理论知识，独立解决本专业一般工程技术问题的能力，在设计方案的选定、设计资料的收集，手册和国家标准、规范的运用，设计方案的应用，零部件图及总装图的绘制等方面有较全面的段练，并使每个学生树立起正确的设计思想和良好的工作作风。 一个零件的同一面上，往往有多个孔，如果在普通机床上加工，通常要一个孔一个孔的钻，生产效率低，同时，各加工孔的形状和位置公差以及尺寸精度都难以保证，工人劳动强度大，特别是大批大批量生产的工艺，更是大大地增加了生产周期，而且成本也很高。 为了克服多孔零件普通机床加工不利的一面，行之有效的方案就是在普通机床的主轴上装一个多头轴，但是对于大型箱体零件，采用这种方案也不行，而采用组合钻床才是最佳方案。 组合机床是按系列化，标准化设计的通用部件与按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件所组成的专用机床。机加工工艺规程制定一. 计算生产纲领，确定生产类型。1. 由已知条件可知，该零件是中批量生产。2. 审查零件图样的工艺性。壳体盖零件图样示图正确，完整。尺寸及技术要求完整，尺寸及技术要求完整，但有尺寸如P28、P40中心较难确定，本零件各加工表面，加工不是很困难，零件较简单，其口小孔颇多，基本口都是用来紧固的零件在一起的受力不大，采用钻模加工，加工较容易。3. 选择毛呸壳体盖主要用来防止外界杂物进入箱体内，影响机床的正常工作，还用来支撑电动机，受力不大。此零件轮廓尺寸较大又属中批量生产，故毛呸采用铸造生产，材料为HT150，零件形状并不十分复杂。因此毛呸形状可以与零件形状尽量接近，内部几个重要大孔都要预见铸造出预置孔。4. 工艺过程设计4.1工艺过程设计a. 本零件为带孔零件，小孔特别多，孔是其设计基准，为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵守“基准重合”原则，具体而言，即选 300孔及一端面作为基准。b. 由于本壳体盖主要加工上，下两端面及一圆心为粗基准，壳体盖上表面为分模面，表面不平整，有缺陷，定位不可靠，故不能选为粗基准。c. 零件表面加工方法选择本零件的加工表面有端面，内孔及小孔等。材料为HT150，参考机械制造工艺设计简明手册初步选择基加工方法如下： B端面来标注公差尺寸，粗糙度达到1.6级，根据GB1800-79为IT9，选择粗车-半精车-精车表1.4-67可达到要求。d. 下端面，以加工后的上端面为粗基准加工下端面，加工方法同（1）。e. 47 孔，公差等级IT7，表面粗糙度1.6级，选择粗镗-半精樘-精樘（表1.4）达到要求。f. 62孔选经济精度IT13，表面粗糙度Ra12.5用粗膛即可达到要求（表1.4-7）g. 公差等级为IT9，表面粗糙度1.6级采用粗镗-半精樘可达到要求。h. 125选经济精度IT13，表面粗糙度Ra12.5粗镗可达到。i. 4-9孔公差等级IT13，Ra12.5选钻孔可达到要求。j. M6x1.5-7H孔公差带7H，选钻出预制孔，然后攻螺纹孔。k. G钻孔-攻螺纹孔l. 2-8H7，公差等级IT7，表面粗糙度Ra1.6配作加工H5孔。4.2. 制定工艺路线 . 铸造、清理、涂防锈漆 . 车上、下平面至要求保证尺寸30，先加工B面再以B面为精基准加工A面 . 镗62，124，130H9，47H7至要求. . 用钻模钻4-9m161.5-7H、4-m10-7HG预制孔，纹以上各螺纹，惚孔14台阶 .4-m6-7H配作钻孔2-8H7配作。 . 钳，倒角2 x 45全部周边。 .油漆，刷漆，检验，入库。 5. 确定机械加工余量及毛呸尺寸，设计毛呸图，铸造件的机械加工余量，查机械制造工艺设计简明手册中铸件加工余量，部分孔及其面的加工余量。由表2.2-4查得，其中面为单边余量，孔为双边余量，确定上下的端面加工余量各为3mm。62及47两孔的原始铸造孔及其双边余量为2.5mm。5.2确定毛呸尺寸 因为零件所有面及孔其机械加工表面都大于或等于1.6mm， 所查得余量不需增大。则毛呸尺寸表尺寸如下表：零件尺寸单面或双面加工余量铸件尺寸30336622.557472.542铸件尺寸偏差36+0.957+1.042 +1.0532确定圆角半径 查表2.2-9可得： 因为此零件为小型铸造，R=1/5-1/10（A+B）mm5.3.3确定拔模角 对于砂型及硬件铸件，拔模角常达3度。5.3.4确定分模位置 由于毛坯是H D的圆盘类铸件，且A面比B面重要，把整个型腔放在b箱，以B面为分型面，有利于减少铸件的废品率。5.3.5确定毛呸热处理方式。壳体盖铸造后要给退火处理，以消除铸造残余应力，改变材料组织，从而改变机加工性能。6工序设计6.1.2 选择加工设备及工艺装备6.1.2 选择机床 （1）工序是粗车，半精车，精车。工步数不多，要求中批量生产，精度较高，选用C516立式车床。（表4.2-4试选）工序，膛孔采用粗膛-半精膛-精膛加工粗糙度要求较高，考虑尺寸大小及加工要求试选T611（表4.2-13）工序。钻孔，攻丝，唿孔。 加工精度不高，要求不严，考虑加工孔大小及加工要求考虑加工效率，选用Z35试用（表4.2-13）钻完9孔后，采用专用刀具唿孔，141唿14孔，孔涂10。工序。钻孔，加工要求不高，考虑加工孔大小，试选Z35（表4.2-13）6.1.2选择夹具 零件除车上，下两端面采用夹具外，钻孔及膛孔其它工序都采用专用夹具。6.1.3选择刀具 车床上加工的工序，一般都选用硬铁合金车刀和膛刀，在膛床口膛孔时，膛孔精度高，采用硬质合金刀具，钻孔时选用高速钢。6.1.4选择量具 本零件属中批量生产，一般均采用通用量具选择量具的方法有二种，一是按计量器具的硬定度选择，二是按计量器具的测量方法极差误差选择采用其中的一种即可。 47H7孔经粗膛-半精膛-精膛三次加工，粗膛至46mm.半精膛至46.74mm,现在按计量器的测量方法极限误差选择其量具。（1） 粗膛 孔46mm。公差等级为IT11按表5.1-5查得粗糙度系数K=0.1计量器测量方法的极限误差Lim=0.1又由0.19mm=0.019cm查表5.1-6可选一级内孔百分表，从表5.2-19中选择测量范围为3550I型，误差为0.015mm.（2） 半精膛孔46.74+0.09则K=0.2， Lim=0.2 x 0.09mm = 0.018mm.根据表5.1-6及5.2-19可选测量范围为3550测孔深度为型的一级内径百分表。（3） 粗膛47H7，由于粗糙度要求高，加工时，每个工件都要进行测量，故宜选用极限量规。按表5.2-1根据孔位可选三平锁紧式圆柱塞规（GB6322-86）加工轴向尺寸所选量具。加工尺寸刀 具 33.6 分度值00.2mm 测量范围0150游标卡尺 （GB1214-85） 33.15 33 30.6 30.15 306.2 确定工序尺寸 确定工序尺寸的一般方法是由加工表面的最后工序往前算。最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注。当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关，当基准不重合时，工序尺寸应用工艺尺寸解算6.2.1 确定A.B面工序尺寸及47H7内孔，130H7内孔工艺尺寸 端面多次加工的工序只与加工余量有关，前面根据有关质料已查得零件A.B面的总加工余量有关，为基准不重合时，工序尺寸应用工艺尺寸链 端面多次加工时的工序尺寸只与加工余量有关，前面根据有关资料已查得零件A、B面的总加工余量（毛坯余量，应将总加工余量分为各工序加工余量，然后往前计算工序尺寸，中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。加工表面总加工余量粗半精精B32.40.450.15A32.40.450.15747H7内孔2.5(双边余量)2.00.380.12130H7内孔2.5(双边余量)1.51.07 确定切削用量及基本时间 （机动时间）切削用量一般包切削深度，进给量及切削速度三项，确定方法是先确定切削深度，进给量，再确定切削速度。 现根据金属机械加工工艺人员手册第版中切削用量。7.1 工序(车上、下两平面)切削用量及基本时间确定7.1.1 切削用量 粗-半精-精 先粗车，已知材料为HT150，铸件，机床为C516A型立式车床。7.1： 1.1确定粗车端面的切削用量，所造刀具为YT5硬度合金刀具，根据切削用量简明手册为一部分表1.1,由于切削面积较大，取较大刀杆，暂取BH为2030，刀片厚度为5.5mm，根据表1.3选择车刀几何形状为平面带倒精型刀具 前面 =10主偏角=45，后角=60副偏角=10，刃倾角=-10刀尖圆弧半径=0.5mm。（1） 确定切削深度，由于单边余量为2.4mm，也就是其最大单边余量可在一次走刀内完成，故： =36-33.6=2.4mm（2） 确定进给量，由表1.4在粗车灰铸铁，刀杆尺寸203030nm。工件直径为100600mm时，f=0.921.8mm/r按C516A机床的进给量，选择 f=1.8mm/r 确定进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行检验根据表1.30，C516A进给机构的允许进给为=3750N。 根据表1.30，C516A进给机构的允许进给为=3750N。 根据表1.23，当铸铁3mm ，f1.8mm/r，=45，V=65m/min。预计时，进给力Ff =950NFf=9500.75=712.5N由于切削时的进给力小于机床进给力。故所选的f=1.8mm/r可用。（3） 选择车刀磨链标准及耐用度，根据表1-9车刀，后刀面最磨损量为1.0mm，刀具的寿命T为60min（4） 确定切削速度V切削速度可根据公式计算，也可直接由表中查出，现采用查表法确定切削速度。根据表1.11,当用硬质合金刀具加工，加工200219HBS灰铸铁，3，f1.8mm/r时，切削适度r=50m/min,切削适度的修正系数为=0。8， =1.0, =1.0 =1.0 =1.0(表1。28)故：V=50 x 0.8=40m/minN=1000v/3.14d=40x1000/3.14x510=25v/min按C516-A机床的转速，表4。2-5。2机械工艺设计简明手册取25r/minN=25r/min=0.42r/s则 实际切削速度为40m/min(5) 校验机床功率，由表1.25当灰铸铁160-245HBS，3，f1.8mm/r，v40/min时 =2.2Kw切削功率的修正系数=1.0=1.0 =1.0 =0.8 =1.0 (表1.28)故实际切削时的功率为PcPc=2.2x0.8=1.76kw根据表4.2-4机械工艺设计简明手册当n=25r/min时，机床主轴允许功率=2.8KW，故所选的切削用量可在C516A机床上进行最后决定切削用量为，=2.4mm,f=1.8mm/r,n=25r/min=0.4x3.14r/s,v=40m/min接下来的半精加工，精加工选用和粗加工一样的刀具查表f V n半精度0.451.66440r/min精加工0.151.27245r/min加工A面与B面方法相同，机床相同各步的切削用量也相同7.1.2 确定基本时间 确定粗车B端面的基本时间= =510/1.8x0.42=675s半精加工=510/1.6x0.67=476s精加工=510/1.2x0.75=567s车B面=(675+476+567)s=1718s因为车A面与B面相同，所以车A面的基本时间也为1718S7.2 工序的粗膛62，124，膛130H9，47H7切削用量及 基本时间确定7.2.1 切削用量确定，粗膛62，124确定切削用量，根据表1.2，选择YG3硬质合金刀具，工序尺寸分别为62，124二孔同时一根膛刀加工按设计手册中表3123，取V=0.8m/s f=0.57mm/r n=1000v/3.14x62=4.1r/s=246r/min二孔一次加工完毕，故基本时间计算如下： 行程长度=L+L1（设计手册中表71）L=21mm,L1=9mm所以基本时间=L/=30/0.57x4.1=12.8s校正机床功率 查文献1表2-4-21得=9.81x60x取，则x180 x =2.23Kw取机床效率为0.85，则5.2.x0.85=4.2kw2.32kw故机床功率足够。粗膛，半精膛， 130H粗膛工序尺寸129按设计手册中表3123取V=0.75m/s f=0.6mm/r则主轴转速基本工时为H =1000v/3.14xd=1000x0.75/3.14x129=185r/s =111r/min=L/=9/0.6x185=8.1s半精膛，工序尺寸130H按设计手册中表3123，取r=1.25m/sF=0.45mm/r 则轴转速n和基本工时为 n=2.8r/s=169r/min=7.14s粗膛，半精膛，精膛47H7粗膛：工序尺寸46，按设计手册中表3123 取v=0.8m/s f=0.57mm/r则主轴转速 N=1000v/3.14x46=5.5r/s基本时间=L/=30/0.45x5.5=12.7s半精膛，工序尺寸46.76 按设计手册取v=1.5m/s F =0.15mm/r则可计算n=10.2r/s=109.8r/min=L/=30/0.15x10.2=19.6s工序钻49孔，钻M16x1.5-7H.钻4m10-7H,攻m16x1.5-7H,攻4m10-7H,攻各螺纹，唿14台阶 钻49孔1 选择钻头高速钢麻花钻，其直径9mm钻头几何形状为标准形状=30 2=118 =13=55 b=1mm l=2mm2.选择切削用量，确定进给量f 由于孔直径和深度均很小，宜采用手动进给，选择钻头磨钝标准及耐用度，根据切削用量简明手册第二部分表2.12，钻头后刀面最大 磨损量取为0.8mm，耐用度T=35mm 确定切削速度v,由表2.15，铸铁硬度为200217HBS，暂定进给量f=0.16mm/r,由表2.15可得v=20m/min,n=708r/min,根据Z35的基本参数，确定其转速为850r/min,即14.2r/s基本时间的确定。 钻4个9涂约30mm的通孔，基本时间约为53s，钻m16x1.5-7H预制孔。 选择高速钢麻花钻，由于钻后需攻螺纹，所以钻孔需留余量，查表再攻m16x1.5前选择钻头直径为14.5mm的钻头钻预制孔（金属机械加工工艺人员手册赵如福编）直径14.5mm的钻头，几何形状选双锥，修磨横刀切削用量简明手册表2-1=30 2=118 =13=55 b=1.5mm l=3mm2 选择切削用量，确定f由于孔径和深度都比较小，采用手动进给，选择钻头磨钝标准耐用度。根据切削用量简明手册表2.1钻头后刀面最大磨损量取为0.8mm耐用度T=60min3. 确定切削速度，由表2.15 铸铁确定硬度200217HBS，f暂定0.16mm/r。查得v=28m/min 根据Z35基本参数选n=670r/min=11.1r/s.4. 基本时间定额 (1) 钻14.5涂18mm的孔，基本时间约为10s. 钻4m10.与钻m16x1.5-7H预制孔同理查同样资料，选择高速钢麻花钻，直径8.5mm钻头几何形状为标准形状=30 2=118 =13=55 b=1mm l=2mm(2) 选择切削用量确定f,由于孔位和深度都比较小，采用手动进给。选择钻头磨钝标准及耐用度，钻头后刀面最大磨损另取为0.8mm,T=35min.(3) 确定切削速度 由表2.15，铸铁硬度200217HBS。f暂定是0.13mm/r.查得v=27m/min n=1000v/3.14d=27x1000/3.14x8.5=1011.6r/min查表确定n=1051r/min=17.5r/s(4)基本时间定额 =L/=22/0.13x17.5=10.5s钻预制孔。钻孔直径18.9mm。钻头材料选为高速钢，钻头几何形状选双锥修磨横刃切削用量简明手册=30 2=118 =13=55 b=2mm l=4mm（表2-1）2 选择切削用量（1） 按加工要求决定进给量，根据表2.7，铸铁强度200HBS，d=18.9mm 时，f=0.70mm/r 由于钻后要攻丝乘系数0.50,f=0.25mm/r.(2) 按钻头强度决定进给量，根据表2.8，f可取1.7mm/r.(3) 按机床进给机构强度决定进给量 当HBS210，钻头直径18.9mm，机床进给机构的轴向力为11760N，（表4.2-19机械工艺设计简明手册进给量为f=1.6mm/r. 以上三个对比可以看出，受限制的进给量是加工要求。 与机床主轴进给量对比去f=0.32mm/r,选择钻头磨钝标准及耐用度。 根据切削用量简明手册钻头后刀面最大磨损量去取为0.8耐用度T=60min 确定切削速度v,由表2.15，v=22m/min,n=1000/3.14d=370.7r/min与机床转速对比，取n=420r/min=7r/s.基本时间确定 T=L/=13/7x0.32=5.8s攻m16x1.5螺丝 选择刀具，查金属机械加工工艺人员手册表14-94，选择高速钢机动丝锥（）选择切削速度为12.0m/min 选择进给量表2.7切削用量手册，f=0.6mm/,n=1000v/3.14d=1000x12/3.14x16=238.8r/min与Z35机床转速范围对比，选同程速度n=670r/min=11.2r/s确定时间定额 =18+3+3/+18+3+3/=8.9+3.5=12.4s攻m10x1.5选择刀具选择高速钢机动丝锥（）选择切削速度为8.9m/min 选择进给量；查切削用量简明手册表2.7，f=0.57mm/r,n=1000v/3.14d=8.9x1000/3.14x10=283.4r/min与Z35机床转速范围对比，选n=335r/min=5.58r/s选择回程速度=670r/min=11.2r/s基本时间的确定 =L/+L/=24/0.57x5.58+24/0.57x11.2=11.2s攻螺纹选择刀具 查金属机械加工工艺人员手册表14-94选择高速钢机动丝锥（）选择切削速度为15.7m/min选择进给量查切削用量简明手册表2.7 f=0.61mm/r ,n=1000v/3.14d=1000x15.7/3.14x19.793=252.6r/min=4.2r/s 选择回程速度n=670r/min 确定时间定额=L/+L/=17/0.61x252.6+17/0.61x670=9s唿14台阶1. 选择唿钻考虑到加工孔的大小及加工条件选择带导程直柄平底唿钻（高速钢） d=14 =8.0 (表3.1-14)L=100mm =12.5mm L=22mm=9 =40 齿数为4选择切削用量，查表7.7 F=0.61mm/r选择钻头磨钝标准及耐用度查表后刀面最大磨损量为0.9mm，耐用度T=60min确定切削速度v,由表2.15，灰 200217HBS F=0.61mm/r 可查得v=12mm/min n=1000v/3.14d=12x1000/3.14x14=272.7r/min查表2.9得钻头强度所允许的进给量为1.3mm/r,所以取f=0.61mm/r适合。当f取0.61mm/r,n=272.7r/min时查机械工艺设计手册表2.2-1知处在机床的运行范围中，该机床适合。 根据机床转速选取n=265r/min=4.4r/s基本时间的确定=L/=10/0.61x0.61x4.4=3.7s工序 （1）4m6-7H配作（2）2-8H7配作1. 4m6-7Hp配作 钻直径5 选择高速钻头，选择标准型钻头2. 选择切削用量，确定f由于孔径和深度都比较小，采用手动进给，选择钻头磨钝标准及其耐用度。根据切削用量简明手册，钻头后刀面最大磨损量为0.8，耐用度T=20min确定切削速度v 由表2.18，灰铸铁200217HBS，暂定f=0.16mm/r v=19mm/min n=1000v/3.14d=1900/3.14x5=1210r/min与Z35钻床转速对比 取n=1051r/min=17.5r/s基本时间的确定 =L/=28/0.16X17.5=10S=10x4=40s攻丝m6x1 选择刀具，查金属机械加工工艺人员手册表14-94，选择高速钢机动丝锥（） 查表得切削速度为6.9m/min选择进给量，查切削用量简明手册表2.7，得f=0.27mm/r n=1000v/3.14d=366r/min.与Z35机床转速范围对比选n=355r/min=5.9r/s基本时间定额的确定=L/=28/0.27x5.9=17.6s =4x17.6=70.4s(2)2-8配作选择刀具：选择高速钢标准型钻头，确定切削用量，确定f 由于加工孔径和孔深都比较小，宜采用手工进给选择钻头磨钝标准及耐用度，表2.12，钻头后刀面最大磨损度为0.8耐用度T=35min确定切削速度，表2.15灰铸铁200217HBS，暂定f=0.16mm/r v=20m/min n=1000v/3.14d=1000x20/3.14x8=796r/min与机床转速对比，选择n=850r/min=14.2r/s则 r=21.35m/min 查得f=0.15mm/r基本时间定额确定 =L/=40/0.15x14.2=18.8s =2T=37.6s二.夹具设计本次设计的夹具为第四道工序-钻4-9m16x1.5-7H， 4-m10-7H罗纹，唿14台阶该夹具适用于Z35摇臂钻床1. 确定设计方案这道工序钻加工的孔均在A面上，且都垂直A面按照基准重合原则，为避免重复使用粗基准，应以已以加工过的B面定位，由于4-9孔为通孔，为防止钻穿时钻头碰到支撑面，应采用一定的措施，这给加装夹工件带来一定的困难。 从对工件的形状机构分析，在以A面朝上放置在支撑板上，定位夹紧都比较稳定，可靠，也容易实现，夹具，以夹具体安装面和定位孔，定位销定位，用T型槽螺栓连接。工件的B面在夹具上定位，限制了三个自由度。其余三个自由度也必须限制本工件在加工工序之前。已经加工好了上下两面。且以镗好了本工件上最重要的两个较大孔。采用一面两锁定位，因为4.47H7孔精度较高，此孔采用圆拄销，而另一孔采用菱形销边锁定位，这种方案定位可靠，夹紧也很方便，用一平板压板压在R150外圆上即可。本道工序无需回转，可考虑使用气动或液动压紧，但本工件夹紧力不是很大，因为钻孔直径都小，没有必要采用气动或液动压紧，且本工序钻孔孔径不是全部都相同，要较频繁地换钻头，即使采用气动或液动夹紧也不能很好地提高生产率，也采用气动或液动夹紧造价都比较昂贵，况本工序采用手动也很方便，夹具较简单，所以采用手动夹紧。2 定位精度分析本工序所有的孔都采用了钻模加工，它们之间的位置精度由钻模保证，所有夹具尺寸公差皆取零件图上相应公差的1/4。 参考文献3表2-10-6。取钻孔攻螺纹时刀具与导套内孔的配合为F8/h6.钻套轴线与定位面的垂直度0.1mm定位面的平面度0.05mm，定位面与夹具安装面的垂直度0.08，定位面也支承面的平行度为0.04。总 结毕业设计是我们大学学习阶段最后一个重要的学习环节，是培养我们运用三年来所学的基础及专业理论知识 同样也是检验与复习三年来我们所学的基础及专业理论知识培养我们独立解决本专业一般技术性问题的能力，独立创造设计工程的能力树立正确的设计思想和工作作风。 毕业设计是把实际生产中提出的问题变成力学模型和数学模型，然后加以求解