渦輪變速箱零件的加工工藝設計銑尺寸82的銑床夾具課程設計

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哈爾濱理工大學課程設計說明書 機械制造技術課程設計說明書 設計題目：制定渦輪變速箱零件的加工工藝， 設計銑尺寸82的銑床夾具 專 業(yè)： 機械電子工程 班 級： 機電12—3班 學 號： 1230120315 姓 名： 梁 星 指導教師： 張中然 機械工程系 2015年11月21日 目 錄 第一章 零件分析 1 第二章 工藝規(guī)程設計 2 2.1 確定毛坯的制造形式 2 2.2 定位基準的選擇 2 2.3 制定加工工藝路線 3 2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 3 2.5 確定切削用量及基本工時 5 第三章 夾具設計 19 3.1定位基準的選擇 19 3.2切削力及夾緊力的計算 19 3.3 誤差分析 20 3.4 定位鍵與對刀裝置的設計 20 課程設計心得體會 23 參考文獻 24 第一章 零件分析 渦輪變速箱共有八組加工表面，現分述如下： 1、Φ80端面、Φ70孔及Φ72孔 2、 Φ82端面、Φ45端面及外圓面 3、 尺寸82兩側面 4、 Φ32孔 5、 沉孔Φ11.6、Φ6.5孔 6、 Φ12端面 7、 Φ6孔、M6螺紋 8、 Φ8孔 第二章 工藝規(guī)程設計 2.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為HT200，渦輪變速箱工作時受到的力與振動較大,因此應該選用鑄件,以使金屬纖維盡量不被切斷,提高零件力學性能和強度,保證零件工作安全可靠。由于零件年產量為中批生產,而且零件屬于輕型機械,故可采用鑄造成型。這從提高生產率,保證加工精度上考慮,也是應該的。 零件形狀并不復雜，因此毛坯形狀可與零件形狀盡量接近，各小孔不鑄出。 2.2 定位基準的選擇 基準選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。基準選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得到提高，否則加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成大批零件報廢，使生產無法正常進行。 1 、粗基準的選擇 粗基準的選擇應滿足以下的要求： 保證加工其他面時有足夠的加工余量。 保證精加工時定位面有一定的精度。 為滿足上述要求，應選Φ45外圓面作為定位粗基準。 2、 精基準的選擇 為了保證精度，采用Φ70孔及其端面作為定位精基準，符合基準重合原則和基準統(tǒng)一原則。 2.3 制定加工工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點,應當是使零件的加工精度和表面質量等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為中批生產的條件下,可以考慮采用效率較高的通用機床配以專用夾具,并盡量使用工序集中來提高生產率。除此之外,還要考慮經濟效果,以便使生產成本盡量下降。 工序01：備料 工序02：時效處理 工序03：非加工表面涂紅色防銹漆 工序04：粗車Φ80端面和斜面；粗車Φ70內孔和Φ72內孔 工序05：粗車Φ82端面、Φ45端面和外圓面；半精車Φ45外圓面 工序06：銑尺寸82兩側面 工序07：鉆、擴、鉸Φ32、倒角C2 工序08：鉆、擴、鉸Φ32、擴Φ32孔至Φ33、、倒角C2 工序09：锪沉孔Φ11.6孔深6.5、鉆Φ6.5孔 工序10：銑Φ12端面 工序11：鉆Φ6孔、鉆、攻M6螺紋 工序12：鉆Φ8孔 工序13：去毛刺 工序14：檢驗至圖紙要求并入庫 2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 1. Φ80端面、Φ70孔及Φ72孔的加工余量 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，得鑄件的單邊加工余量Z=2.0mm,鑄件尺寸公差為CT8級，表面粗糙度Ra為12.5。根據《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8，一步銑削即可滿足其精度要求。 2.Φ82端面、Φ45端面及外圓面的加工余量 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，得鑄件的單邊加工余量Z=2.0mm,鑄件尺寸公差為CT8級，表面粗糙度Ra為3.2。根據《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8，兩步銑削（即粗車——半精車）可滿足其精度要求。 粗車 單邊余量Z=1.5mm 半精車 單邊余量Z=0.5mm 3. 尺寸82兩側面的加工余量 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，得鑄件的單邊加工余量Z=2.0mm,鑄件尺寸公差為CT8級，表面粗糙度Ra為12.5。根據《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8，一步銑削即可滿足其精度要求。 4.Φ32孔的加工余量 因孔的尺寸不大，7級精度，故采用實心鑄造，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.3-8知，首先鉆孔至Φ30，再擴Φ30孔至Φ31.8，最后鉸Φ31.8孔至Φ32。 5.沉孔Φ11.6、Φ6.5孔的加工余量 因孔的尺寸不大，9級精度，故采用實心鑄造，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.3-8知，一步鉆削即可滿足要求。 6.Φ12端面的加工余量 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，得鑄件的單邊加工余量Z=2.0mm,鑄件尺寸公差為CT8級，表面粗糙度Ra為12.5。根據《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8，一步銑削即可滿足其精度要求。 7.Φ6孔、M6螺紋的加工余量 因孔的尺寸不大，9級精度，故采用實心鑄造，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.3-8知，一步鉆削即可滿足要求。M6螺紋則需要先加工M6螺紋底孔Φ5.1，再攻螺紋M6。 8.Φ8孔的加工余量 因孔的尺寸不大，9級精度，故采用實心鑄造，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.3-8知，一步鉆削即可滿足要求。 9.其他不加工表面，鑄造即可滿足其精度要求。 2.5 確定切削用量及基本工時 工序01：備料 工序02：時效處理 工序03：非加工表面涂紅色防銹漆 工序04：粗車Φ80端面和斜面；粗車Φ70內孔和Φ72內孔 工步一:粗車Φ80端面和斜面 1） 車削深度，因為Φ80端面和斜面精度要求不高，故可以選擇ap=2.0mm，一次走刀即可完成所需長度。 2）機床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨損及壽命 查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。 查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min 4） 計算切削速度 按《切削手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s 據CA6140臥式車床 車床參數，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s 則實際切削速度V c=3.1480475/1000=119.3m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。 5)校驗機床功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。 最終確定 ap=2.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。 6）計算基本工時 tm＝L/ Vf=(5.1+5+2)/(475×0.16)≈0.159min。 工步二:粗車Φ70內孔和Φ72內孔 1） 車削深度，因為Φ70內孔和Φ72內孔精度要求不高，故可以選擇ap=2.0mm，一次走刀即可完成所需長度。 2）機床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨損及壽命 查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。 查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min 4） 計算切削速度 按《切削手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s 據CA6140臥式車床 車床參數，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s 則實際切削速度V c=3.1480475/1000=119.3m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。 5)校驗機床功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。 最終確定 ap=2.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。 6）計算基本工時 tm＝L/ Vf=(44+2)/(475×0.16)≈0.605min。 工序05：粗車Φ82端面、Φ45端面和外圓面；半精車Φ45外圓面 工步一:粗車Φ82端面、Φ45端面和外圓面 1） 車削深度， ap=1.5mm。 2）機床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨損及壽命 查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。 查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min 4） 計算切削速度 按《切削手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s 據CA6140臥式車床 車床參數，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度V c=3.1480475/1000=119.3m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。 5)校驗機床功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。 最終確定 ap=1.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。 6）計算基本工時 tm＝L/ Vf=(22+6.5+1.5)/（4750.16）min≈0.395min。 工步二:半精車Φ45外圓面 1） 車削深度，因為Φ45外圓面精度要求不高，故可以選擇ap=2.0mm，一次走刀即可完成所需長度。 2）機床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨損及壽命 查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。 查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min 4） 計算切削速度 按《切削手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s 據CA6140臥式車床 車床參數，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s 則實際切削速度V c=3.1480475/1000=119.3m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。 5)校驗機床功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。 最終確定 ap=0.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。 6）計算基本工時 tm＝L/ Vf=(22+0.5)/(475×0.16)≈0.296min。 工序06：銑尺寸82兩側面 1. 選擇刀具 刀具選取圓柱銑刀 ，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2） 決定每次進給量及切削速度 根據X52K型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選取＝600 當＝600r/min時 按機床標準選取 3）計算工時 切削工時： ，，，則機動工時為 工序07：鉆、擴、鉸Φ32、倒角C2 工步一鉆孔至φ30 確定進給量：根據參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ30孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數0.75，則 根據Z525機床說明書，現取 切削速度：根據參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，， 則機動工時為 工步二：擴孔孔至Φ31.8 利用鉆頭將孔擴大至，根據有關手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據鉆孔的切削用量選取 根據機床說明書，選取 則主軸轉速為，并按鉆床說明書取，實際切削速度為 切削工時：，，， 則機動工時為 工步三：鉸孔 根據參考文獻Ⅳ表2-25，，，得 查參考文獻Ⅴ表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉速，取，，實際切削速度。 切削工時：，，， 則機動工時為 工序08：鉆、擴、鉸Φ32、擴Φ32孔至Φ33、、倒角C2 工步一鉆孔至φ30 確定進給量：根據參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ30孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數0.75，則 根據Z525機床說明書，現取 切削速度：根據參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，， 則機動工時為 工步二：擴孔孔至Φ31.8 利用鉆頭將孔擴大至，根據有關手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據鉆孔的切削用量選取 根據機床說明書，選取 則主軸轉速為，并按鉆床說明書取，實際切削速度為 切削工時：，，， 則機動工時為 工步三：鉸孔 根據參考文獻Ⅳ表2-25，，，得 查參考文獻Ⅴ表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉速，取，，實際切削速度。 切削工時：，，， 則機動工時為 工步四：擴孔孔至Φ33 利用鉆頭將孔擴大至，根據有關手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據鉆孔的切削用量選取 根據機床說明書，選取 則主軸轉速為，并按鉆床說明書取，實際切削速度為 切削工時：，，， 則機動工時為 工序09：锪沉孔Φ11.6孔深6.5、鉆Φ6.5孔 工步一：锪沉孔Φ11.6孔深6.5 1、加工條件 加工材料: HT200，硬度200~220HBS，鑄件。 工藝要求：孔徑d=11.6mm。沉孔深6.5，精度H12~H13,用乳化液冷卻。 機床：選用Z3025鉆床和專用夾具。 2、選擇鉆頭 選擇高速鋼锪刀，其直徑d=11.6mm 3．選擇切削用量 （1）選擇進給量 按加工要求決定進給量：根據《切削用量手冊》表2.7，當鑄鐵硬度>200H 有。 （2）計算切削速度 根據《切削用量手冊》表2.15，當鑄鐵硬度=200～220HBS時， , 切削速度的修正系數為：，，，， 故 根據Z3025型鉆床技術資料（見《簡明手冊》表4.2-12）可選擇n=600r/mm， 。 4．計算基本工時 根據公式 式中，，l=11.6mm，入切量及超切量由《切削用量手冊》表2.29查出，計算得， L=（11.6+6.5）mm=18.1mm 故有： t=≈0.226min 工步二：鉆Φ6.5孔 確定進給量：根據參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ6.5孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數0.75，則 根據Z3025機床說明書，現取 切削速度：根據參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，， 則機動工時為 工序10：銑Φ12端面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀 ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 3） 決定每次進給量及切削速度 根據X52K型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選取＝500 當＝500r/min時 按機床標準選取 3）計算工時 切削工時： ，，， 則機動工時為 工序11：鉆Φ6孔、鉆、攻M6螺紋 工步一：鉆Φ6孔 確定進給量：根據參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ6孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數0.75，則 根據Z525機床說明書，現取 切削速度：根據參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，， 則機動工時為 工步二：鉆M6螺紋底孔Φ5.1 選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6） 由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得 （《切削》表2.15） 624r/min 按機床選取n=600r/min 切削工時： ，，則機動工時為 工步三：攻M6螺紋 選擇M6mm高速鋼機用絲錐 等于工件螺紋的螺距，即f=0.45mm/r 398r/min 按機床選取n=400r/min 切削工時： ，，則機動工時為 工序12：鉆Φ8孔 確定進給量：根據參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ8孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數0.75，則 根據Z525機床說明書，現取 切削速度：根據參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，， 則機動工時為 工序13：去毛刺 工序14：檢驗至圖紙要求并入庫 第三章 夾具設計 3.1定位基準的選擇 銑尺寸82兩側面在加工工藝規(guī)程中為06工序，由零件圖可知，選用工件Φ70孔及其端面作為定位基準、R22圓弧面作為輔助定位基準。 3.2切削力及夾緊力的計算 1、銑削力計算 機床：X52K型立式銑床 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系數 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在計算切削力時，須把安全系數考慮在內。 安全系數 K= 其中：為基本安全系數1.5 為加工性質系數1.1 為刀具鈍化系數1.1 為斷續(xù)切削系數1.1 所以 2、所需夾緊力，查表5得，，安全系數K= 式中為各種因素的安全系數，查表得： K==1.872，當計算K<2.5時，取K=2.5 孔軸部分由M12螺母鎖緊，查表得夾緊力為18650N ==46625N 由上計算得》，因此采用該夾緊機構工作是可靠的。 3.3 誤差分析 一批工件在卡具中定位時，各個工件所占據的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成誤差，即工件定位時造成的加工表面相對工序基準的誤差。 形成原因有兩個，一是由于定位基準 與設計基準不重合而造成。二是定位基準與限位基準不重合而造成。 根據零件圖可知，T=0.28mm， Td=0.25mm，，。 3.4 定位鍵與對刀裝置的設計 定位鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定位鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。 根據JB/T86016-1999定位鍵結構如圖所示： 圖 3.4-1 定位鍵 根據T形槽的寬度 a=12mm 定位鍵的結構尺寸如下： 表 3.4-1 定向鍵數據表 B L H h D 夾具體槽形尺寸 公稱尺寸 允差d 允差 公稱尺寸 允差D 12 +0.021 0 20 8 5 10 5.7 12 +0.021 5 對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。 由于本道工序是用來銑工件尺寸82兩側面，所以選用圓形對刀塊，圓形對刀塊的結構和尺寸如圖3.4-2所示： 圖 3.4-2 對刀塊圖 塞尺選用平塞尺，其結構如下圖3.4-3所示： 圖 3.4-3 平塞尺圖 塞尺尺寸為： 表 3.4-2 平塞尺尺寸表 公稱尺寸H 允差d C 2 -0.014 0.25 課程設計心得體會 為期三周的機械制造工藝學課程設計即將結束了，三周是時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這三周的設計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結合進行實實在在的設計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設計的步驟和要領，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們的畢業(yè)設計打下了好的基礎。 課程設計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的，還應該更好的做到理論和實踐的結合。因此同學們非常感謝老師給我們的辛勤指導，使我們學到了好多，也非常珍惜學院給我們的這次設計的機會，它將是我們畢業(yè)設計完成的更出色的關鍵一步。 由于沒有實習過，我們對工件的的形狀概念存在很大的抽象，僅僅靠資料上的說明是不夠的，因此，讓我們深刻認識到理論應該結合實際，我們應該多一點實踐操作，多下工廠去實習。大學的學習都有一個鋪墊過程，任何一個環(huán)節(jié)都可能在以后得到應用。可惜，教訓來得太遲了。我希望通過最后這個內容告誡我以后的學弟學妹們，不要忽視學校安排的任何學習內容，不僅要踏踏實實學好課堂知識，對于實習也要提高重視，不要以為時實習是課外內容，它是對課堂所學的一個補充。 最后，衷心的感謝老師的精心指導和悉心幫助，使我順利的完成此次設計。謝謝?。。。? 參考文獻 1.蘭建設主編.機械制造工藝與夾具.北京：機械工業(yè)出版社.2004.7 2.董燕主編.公差配合與測量技術. 北京：中國人民大學出版社.2001.3 3.唐建生主編.金屬切削原理與刀具.武漢理工大學出版社.2005 4.張普禮主編.機械加工設備. 北京：機械工業(yè)出版社.2005.08 5.劉家平主編.機械制圖. 西安：西安電子科技大學出版社.2006.02 6.《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. 7.《切削用量手冊》 8.《簡明機械加工手冊》 9. 《機械制造工藝與機床夾具課程設計指導》第2版吳拓編 24