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文档简介
1、数控加工技术课程设计说明书一、零件的分析1.1 零件的作用支撑轴支座是印染机上的一个重要零件。印染机通过该零件的安装平面(即零件图上A、B两面及¢90mm孔、¢100mm孔)与印染机和工作轴相连,并圆柱销定位,用螺栓固定,实现与印染机的正确连接。1.2 零件的工艺分析由附图可知,其材料为HT200,该材料具有较高的强度,耐磨性,耐热性即减振性,适用于承受较大应力,要求耐磨的零件。 该零件上主要加工面为A面、B面,2-¢25mm 孔,4-¢18mm台阶孔,¢90mm孔、¢100mm孔。 ¢90mm孔、¢100mm孔的
2、轴线平行度0.06mm以及¢100mm孔端面与基准面0.05mm的垂直度直接影响支座与轴的接触精度及配合精度。因此,它们的加工需一次装夹完成加工,同时也可以捎带加工出3-¢6mm及3-¢6.6mm孔。 2-¢25mm 孔间距40±0.2,4-¢18mm孔间距90±0.2,175±0.2,以及¢90mm孔、¢100mm孔的轴线至B面的距离120±0.2,影响支座与印染机和工作轴的正确定位,从而影响支座与轴配合的工作质量。 由参考文献【1】中有关面和孔加工的经济精度及机床能达到的位置精度可
3、知,上述技术要求是可以达到的。零件的结构工艺性也是可行的。二、零件的毛坯分析根据零件的材料确定毛坯为铸件,又由题目可知零件的质量为12.4Kg。毛坯的铸造方法选择砂型铸造,又由于¢90mm孔、¢100mm孔均需铸出,故还应安放型芯。此外,为消除残余应力,铸造后还要安排人工时效处理。 由参考文献【1】知,该种铸件的尺寸公差等级为CT-810级,加工余量为MA-G级,故CT取10级,MA取G级。 由参考文献【1】查表确定各表面的总余量如表2-1所示: 表2-1 各加工表面总余量 (mm)加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量数值说明B面20E3.0底面,双侧加工,取下行数据A面
4、292E4.0侧面,单侧加工,取上行数据¢90mm孔 90 G5.0¢100mm孔 100 G 5.0左端面120 G 3.O单侧加工,取下行数据右端面130 G 3.02-¢25mm端面间距400+0.2 G 3.5由参考文献【1】查表得到铸件主要尺寸的公差如表2-2所示: 表2-2 主要毛坯尺寸及公差 (mm) 主要面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸公差CTB面20 3.0 23 10A面 292 4.0 296 10¢90mm孔 90 10.0 80¢100mm孔 100 10.0 100左端面 42 3.0 45 10右端面 51 3.0 5
5、4 10三、工艺规程设计3.1定位基准的选择精基准的选择:由附图可知,支撑轴支座的B面既是装配基准,又是设计基准,用它做基准能使加工遵循“基准重合”的原则,实现支座“一面两孔”的典型定位方式,各基面的加工也能用它定位,这样使加工工艺路线遵循了“基准统一”的原则。 此外,B面的面积较大,定位比较稳定,加紧方案也比较简单,可靠,操作方便。 粗基准的选择:粗基准的选择应考虑以下几点要求,第一:在保证各加工表面均有加工余量的前提下,使重要孔的加工余量尽量均匀;第二,装入孔的旋转零件与孔内壁由足够的间隙。此外,还应能保证定位精确,加紧可靠。 最先进行机械加工的表面是精基准B面,这时可有两种夹紧方案实现定
6、位夹紧: 方案一:用一个圆柱销和削边销限定三个自由度;再以B面的支撑板限定三个自由度,这种方式符合“一面两孔”的定位方式。该方案适用于大批大量生产中,在加工B面及其上面的各孔及各孔的自动线上采用随行夹具时用。 方案二:用两根两头带反锥形的心棒插入毛坯孔中并夹紧,粗加工B面时,将心棒置于两头的V形架上限制四个自由度,再以B面本身找正限制一个自由度。这种“随行心棒”比上述随行夹具简单的多。又因随行工位少,准备的心棒数量少,因而此种方案是可行的。3.2 制定工艺路线 根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度,确定各表面的加工方法如下:A面:粗铣精铣 B面:粗铣精铣¢90mm孔:粗镗
7、精镗 ¢100K7mm孔:粗镗精镗台阶孔:粗铣精铣 2-¢25H7:钻扩铰3-¢6mm孔:钻 3-¢6.6mm孔:钻R17凹面:锪 ¢5mm孔:钻因¢90mm孔、¢100K7mm孔轴线与A、B面有较高的平行度要求,故它们的加工宜采用工序集中的原则。即分别在一次装夹下将两面完成或两孔同时加工出来,以保证其位置精度。根据先面后孔,先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则,将A面、B面及¢90mm孔、¢100K7mm孔的粗加工放前面,精加工放后面。每一阶段又首先加工面,后加工¢90mm孔、
8、2;100K7mm孔,其它次要表面放在最后加工。初步拟定加工工艺路线如下:工序号 工序内容说明 铸造 时效消除内应力 涂漆防止生锈10 粗车B面及侧面先加工基准面 20粗铣A面 30粗铣4个台阶孔留余量 40 粗镗¢90mm孔,¢100K7mm孔,孔口倒角留精镗余量 50 钻扩铰2-¢25H7mm孔 60 精铣B面 ,A面精加工开始 70 精铣4个台阶孔 80 精镗¢90mm孔,¢100K7mm孔 90 钻3-¢6mm孔,3-¢6.6mm孔 100 检验 110 入库上述方案虽然遵循了加工工艺路线拟定的一般原则,但是某些工序
9、有些问题还值得进一步研究讨论。如粗车B面,因为工件和夹具比较大,在卧式车床上加工时,它们的惯性力较大,平衡较困难;又由于B面不是连续的圆环面,车削中出现断续切削,容易引起工艺系统的振动,故改为铣削加工。另外,3-¢6mm孔,3-¢6.6mm孔及¢5mm孔尽管是次要表面,但在镗¢90mm孔,¢100K7mm孔时,也可将其加工出来。这样可以节约一台钻床和一套专用夹具,能降低生产成本,而且时间不长。 修改后的工艺路线如下:工序号 工序内容 说明铸造时效消除内应力涂底漆防止生锈10粗、精铣B面粗、精铣A面先加工基准面,留精铣余量20粗、精铣台阶面留精铣
10、余量30粗、精铣¢90mm孔及¢100K7mm孔的左右端面和2-¢25H7mm两孔的内端面先加工面40钻扩铰2-¢25H7mm两孔,锪R17凹面后加工孔50粗、精镗¢90mm孔,孔口倒角,钻3-¢6mm孔粗、精镗¢100K7mm孔,孔口倒角,钻3-¢6.6mm孔及¢5mm孔60检验70入库3.3 选择加工设备及刀具、夹具由于生产类型为批量生产,故加工设备宜以采用通用机床为主,辅以少量专用机床。其生产方式为以通用机床加专用夹具为主,辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各机床上的装卸及各机床之间的传送均由人工
11、完成。粗精铣B、A基准面。考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题,采用立铣,选择X62W立式铣床(参考文献【1】表3.1-73)。选择直径D为¢100mm的C类圆柱形面铣刀(参考文献【1】表4.4-40)、专用夹具和游标卡尺。 粗精铣台阶面选用X53K立式铣床、莫氏锥柄立铣刀、专用铣夹具、专用检具。粗精铣¢90mm孔及¢100K7mm孔的内端面和2-¢25H7mm两孔的内端面时,选用 X53K立式铣床、端面铣刀、专用夹具及检具。工序40中钻扩铰2-¢25mm孔,孔口倒角1×45°,选用钻床、锥柄麻花钻、锥柄扩孔复合钻,
12、扩孔时倒角。选用锥柄机用单刃铰刀、专用夹具、快换夹头、游标卡尺及塞规。锪R17凹面时选择直径为¢17mm、带可换导柱锥柄平底锪钻,导柱直径为¢10mm.粗、精镗¢90mm孔、¢100K7mm采用卧式双面组合镗床,选择镗通孔的镗刀、专用夹具、游标卡尺。钻3-¢6mm孔及钻3-¢6.6mm孔,¢5孔时,选择相应尺寸的锥柄钻头和¢8mm×90°的钻头加工。3.4 加工工序设计3.4.1 工序10 B、A面粗、精铣工序设计由参考文献【1】查平面加工余量,得精加工余量Z精=1.5mm已知B面总余量为3mm
13、,故粗加工余量ZB粗=3-1.5=1.5mm如图所示,精铣B面工序中,以¢90mm孔(设为B孔)定位,B至该孔轴线工序尺寸即为设计尺寸XB-B精=120±0.2mm,则粗铣B面工序尺寸为121.5mm。查文献【1】,得粗加工公差等级为IT11IT14,取IT11,其公差为TB-B粗=0.16mm。所以,XB-B粗=121.5±0.8mm。校核精铣余量ZB精: ZB精 = XB-B粗min - XB-B精max = (121.5-0.16)-(120+0.2) = 1.14mm余量足够。由参考文献【1】,取粗铣的每齿进给量 fz = 0.2 mm/z, 取精铣 fz
14、 = 0.05 mm/z ,粗铣走刀一次,取ap = 2 mm,精铣走刀一次,取ap = 1.0 mm。由参考文献【2】,取粗铣铣削速度为40 m/min ,精铣铣削速度为70 m/min。又前面选定铣刀直径为¢110mm,故粗铣时主轴转速为: n=1000V/D=1000×40/3.14×110=115.8 r/min 故取n=120 r/min。精铣时主轴转速为: n=1000V/D=1000×70/3.14×110=202.6 r/min 故取n=205 r/min。铣削A面时,选用直径为D30mm的立铣刀,取粗铣时铣削速为12m/min
15、,精铣铣削速为18m/min,计算出粗铣时主轴转速为: n=1000V/D=1000×12/3.14×30=127.38 r/min故取n=130r/min。精铣时主轴转速为: n=1000V/D=1000×18/3.14×30=191.08r/min故取n=200 r/min。3.4.2 工序30粗、精铣¢90mm孔及¢100K7mm孔的内端面和2-¢25H7mm两孔的内端面粗加工大孔端面时,由参考文献【2】,选用直径为¢40mm硬质合金端铣刀,取每齿进给量fz=0.3mm,切削速度VC=18m/min, 粗铣走
16、刀一次,取ap = 2 mm,精铣走刀一次,取ap = 1.0 mm。由此计算出主轴转速为:n=1000VC/D =1000×18/(3.14×40)=143r/min故取主轴转速取150r/min。精加工时,取削速度VC=38r/min,每齿进给量fz=0.05mm,则精加工时切削速度为:n=1000VC/D =1000×38/(3.14×40)=302.5r/min故取主轴转速取310r/min。加工2-¢25mm孔端面时,选用直径为¢14mm的立铣刀,粗加工时,取VC=16m/min,每齿进给量取fz=0.1mm,由此计算出粗铣
17、时的主轴转速为: n=1000VC/D =1000×16/(3.14×14)=364r/min故取实际铣削时主轴转速为370r/min。由参考文献【3】表5-3,选用直径为10mm的立铣刀,取每齿进给量为fz=0.05mm,铣削速度取VC=18m/min,由此计算出精铣时的主轴转速为:n=1000VC/D =1000×18/(3.14×10)=573r/min故取实际铣削时主轴转速为580r/min。3.4.3工序20粗铣、精铣台阶面的设计 查参考文献【2】,选择粗铣台阶面的铣刀为直径D12mm的立铣刀。 由参考文献【3】表5-3,粗铣时铣削速度取VC=
18、16m/min,每齿进给量取fz=0.1mm,由此计算出粗铣时的主轴转速为: n=1000VC/D =1000×16/(3.14×12)=425r/min故取铣削时主轴转速为420r/min. 精铣时,选用直径为¢8mm的立铣刀,取每齿进给量为fz=0.05mm,铣削速度取VC=18m/min,由此计算出精铣时的主轴转速为: n=1000VC/D =1000×18/(3.14×8)=716r/min故取精铣时主轴转速为700 r/min。 3.4.4工序40钻扩铰2-¢25H8mm两孔及锪R17凹面 2-¢25H8mm的扩-
19、铰余量由参考文献【1】查得,取Z扩= 0.9mm,Z铰=0.1mm,由此可得出Z钻=12.5-0.9-0.1=11.5mm.各工步的余量和工序尺寸及公差列于表2-3:表2-3 各工步余量和工序尺寸及公差 (mm)加工表面加工方法余量公差等级工序尺寸及公差2-¢25H8mm钻孔 11.5 ¢232-¢25H8mm扩孔 0.9 H10¢24.80+0.084mm2-¢25H8mm铰孔 0.1 H8¢25+0+0.033mm由参考文献【3】得,取钻削¢23时进给量f =0.3mm/r,钻削速度取VC=24m/min,由此计算出钻削
20、时主轴转速为:n=1000VC/D =1000×24/(3.14×23)=332r/min按照机床实际转速取主轴转速为340r/min。扩2-¢25H8mm孔,参考文献【2】,取进给量f=0.3mm,参考表10.4-35,扩孔时切削速度VC=0.3 m/s=18m/min,由此计算出扩孔时主轴转速为: n=1000VC/D =1000×18/(3.14×24.8)=231r/min 故取实际转速取主轴转速为240r/min。参考文献【2】表10.4-36,取铰孔的进给量f=0.8mm,切削速度为VC=16 m/min。由此计算出主轴转速:n=1
21、000VC/D =1000×16.8/(3.14×25)=214r/min。故取实际转速取主轴转速为220r/min。R17凹面的加工 查参考文献【2】,锪R17凹面时选择直径为¢17mm、带可换导柱锥柄平底锪钻,导柱直径为¢10mm。3.4.5 工序50粗镗、精镗¢90mm、¢100k7mm孔及钻3-¢6mm、3-¢6.6mm两孔的设计查文献【3】表6-5得,粗镗孔以后孔的直径为¢89.3mm,故孔的精镗余量为ZB精=(90-89.3)/2=0.35mm。又已知ZB总=5.0mm,故ZB粗=5.0-0.
22、35=4.75mm。对于¢100K7mm,查文献【3】表6-5得,粗镗孔以后孔的直径为¢99.3mm, 故孔的精镗余量为ZA精=(100-99.3)/2=0.35mm。又已知ZA总=5.0mm,故ZA粗=5.0-0.35=4.75mm。粗镗及精镗工序的余量和尺寸及公差列表与2-4: 表2-4 镗孔余量和工序尺寸及公差 (mm)加工表面加工方法余量精度等级工序尺寸及公差¢90mm粗镗孔4.75¢89.3mm¢90mm精镗孔0.35 H7¢90 mm ¢100K7mm粗镗孔4.75 ¢99.3 mm¢100K
23、7mm精镗孔0.35 K7¢100 mm3-¢6mm、钻孔3.0 ¢6mm3-¢6.6mm钻孔3.3 ¢6.6mm因为粗、精镗孔时都是以B面及两销孔定位,故孔轴线与B面之间的距离120±0.2及平行度0.06mm,均系基准重合,所以不做尺寸链计算。对于¢90mm孔,粗加工时取进给量f=0.3mm/r,ap=2.5mm,切削速度选择为VC=40m/min,则粗镗时主轴转速为:n=1000VC/D =1000×40/(3.14×89.3)=142.6r/min 故取按照机床实际功率取为150r/min。精加工
24、时选择直径为D=90mm的镗刀,进给量f=0.15mm/r,切削速度定为VC=80m/min,则精镗时主轴转速为:n=1000VC/D =1000×80/(3.14×90)=283.08r/min 故取按照机床实际主轴转速取290r/min。对于¢100mm孔,粗加工时取进给量f=0.4mm/r,ap=2.5mm,选¢99.3mm的镗刀,切削速度选择为VC=35m/min,则粗镗时主轴转速为:n=1000VC/D =1000×35/(3.14×99.3)=112.3r/min 故取按照机床实际功率取为120r/min。精加工时选择
25、162;100mm的镗刀,进给量f=0.5mm/r,切削速度定为VC=70m/min,则精镗时主轴转速为:n=1000VC/D =1000×70/(3.14×100)=222.9r/min 故取按照机床实际主轴转速取230r/min。对于¢6mm孔,取钻孔时的切削速度为18 m/min,进给量f=0.1mm/r,则镗孔时的主轴转速为:n=1000VC/D =1000×18/(3.14×6)=955.4r/min取实际主轴转速为960 r/min。对于¢6.6mm孔,取钻孔时的切削速度为16 m/min,进给量f=0.12mm/r,则镗
26、孔时的主轴转速为:n=1000VC/D =1000×16/(3.14×6.6)=772.05r/min取实际主轴转速为780r/min。加工¢5mm孔时,先用¢5mm的钻头钻通孔,然后用¢8×90°的钻头钻出90°锥孔。3.5时间定额的计算本次设计只计算一道工序的时间定额。下面计算工序钻-扩-铰2-¢25mm孔及锪R17凹面的时间定额。(1)、机动时间参考文献【1】表2.5-7,的钻孔的计算公式为: Tj=(l+l1+l2)/fn其中: l1=D/2*ctgkr+(12) l2=14钻2-¢23
27、mm孔时: l1=23/2*ctg(118/2)°+1.5=8.4mm l=20mm,取l2=3mm将以上数据及前面已经选定的f和n代入公式,得: Tj =(l+l1+l2)/fn =(20+8.4+3)/(320*0.3)min 0.33min 2Tj =0.66min参考文献【1】表2.5-7,得扩孔和铰孔的计算公式,得: Tj=(l+l1+l2)/fn l1=(D-d1)/2*ctgkr+(12)扩¢24.8mm孔时: l1=(D-d1)/2*ctgkr+(12) =(24.8-23)/2*ctg60°+1.5 mm 2mm又前面选定l2=3mm l=20m
28、m将将以上数据及前面已经选定的f和n代入公式,得: Tj =(l+l1+l2)/fn =(20+2+3)/(220*0.3)min 0.38min 2Tj = 0.76min铰2-¢25mm孔时: l1=(D-d1)/2*ctgkr+(12) =(25-24.8)/2*ctg45°+1.5 mm =1.6mm又前面选定l2=3mm l=20mm将将以上数据及前面已经选定的f和n代入公式,得: Tj =(l+l1+l2)/fn =(20+1.6+3)/(210*0.8)min 0.14min 2Tj = 0.28min总机动时间Tj总也就是基本时间Tb为: Tb =0.66min+0.76min+0.28min=1.7min(2)、辅助时间。参考文献【1】表2.5-41确定如表
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