资源描述
第一节 零件分析 本次课程设计任务是针对生产实际中的一个零件插入耳环。其用于晾衣架的上端固定，当然插入耳环并不仅仅用于此，还有很多功能。从零件图上可以看出，标有表面粗糙度符号的表面有平面、退刀槽、内孔、键槽等。其中，表面粗糙度要求最低的是表面D、E，粗糙度为Ra50，粗糙度要求最高的是外圆35，表面粗糙度为Ra1.6。该外圆也是插入耳环的主要设计基准。从工艺上看，键槽对35轴线的对称度公差为0.1，孔32轴线对35轴线的垂直度公差为0.5/50，可以通过使用专用机床夹具来保证。35的公差等级为IT7级，表面粗糙度为Ra1.6，可以通过精车来保证。表面D、E精度要求不高可以通过粗铣来完成，32孔的内孔粗糙度为Ra6.5可以通过钻床，钻后再扩钻就可以达到精度。C面通过粗铣就可以达到要求。A面因为在零件工作过程中不起作用所以也通过粗铣。对插入耳环零件图进行工艺审核后，可知该零件图视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全，加工要求合理，零件的结构工艺性较好。第2节 机械加工工艺规程制订 一、确定生产类型按设计任务，插入耳环年产量为4000件；每日3班，若插入耳环备品率为8%，机械加工废品率为1%，则该零件的年生产纲领为N=Qn(1+%+%)=40001（1+8%+1%）件=4360件/年;可见，插入耳环的年生产量为4360件。插入耳环可看成独立的一部分，属轻型机械。因此，根据A表5-8，由生产纲领与生产类型的关系可确定该零件的生产为中批生产，其毛坯制造、加工设备及工艺装备的选择应呈现中批生产的工艺特点，如多采用通用设备配以专用的工艺装备等，其工艺特点见A表5-9.。2、 确定毛坯制造形成由该零件的功用及其的工作状况知。因此，原设计单位选用了既能满足要求，价格又相对低廉的45钢，因此可以确定毛坯形式为锻造。由B表4-3中常用毛坯的制造方法与工艺特点选择模锻。该零件的形状不是十分复杂，因此毛坯的形状与零件的形状应尽量接近。所以用1507744的毛坯。确定加工余量及毛坯尺寸 该零件材料为45钢，屈服强度为600MPA，35轴用单边余量2.5mm，两边余量5.0mm，所以毛坯尺寸40，在轴向方向3mm，所以毛坯轴向长度为150mm。 三、选择定位基准定位基准的选择是工艺规程制订中的重要工作，它是工艺路线是否正确合理的前提。正确与合理地选择定位基准，可以确保加工质量、缩短工艺过程、简化工艺装备结构与种类、提高生产率。所以在做此零件时，我们选择35轴线为基准，并且此基准为设计基准，即遵循“基准重合”的原则。该基准还可作为大部分工序的定位基准，加工其他的次要表面，体现了“基准统一”的选择原则。4、 选择加工方法1. 平面的加工 平面的加工方法很多，有车、刨、铣、磨、拉等。对于本零件由于表面D、E粗糙度为Ra50，通过粗铣就可以达到。而对于C面粗糙度为Ra6.3通过粗铣也可以达到。而表面A的粗糙度要求为Ra12.5根据GB/T 1804-2000规定，选用中等级，相当于IT13级，故可考虑粗车或粗端铣。2 外圆与退刀槽、攻螺纹 外圆35的加工在本零件中很重要。本次选用CA6140车床，由于表面粗糙度Ra1.6，所以采用粗车-半精车-精车。而对于外圆27，表面要进行攻螺纹，所以进行粗车就可以了。在粗车过后再用螺纹车刀进行攻螺纹。3孔加工 32孔内壁粗糙度为Ra6.3所以就用钻-扩，钻孔后扩孔就可以达到这个精度要求，满足安装配合E9，并且用YT锥柄麻花钻。5的销孔，直接用枪孔钻就可以加工出来。4槽加工 对槽的加工，槽的要求为Ra3.2所以用X6132万能铣床，进过粗铣-精铣就可以达到。5、 制定工艺路线制定工艺路线的出发点,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。1.工艺路线方案一：工序05：模锻毛坯工序10：45钢正火，为机加工作准备工序15：粗铣二边表面 由于表面粗糙度要求很低所以以任意端面为粗定位，用专用夹具夹紧，铣表面到尺寸。工序20：粗铣C面 由于C面有粗糙度要求所以用专用夹具夹紧，铣表面到尺寸。工序25：钻32的孔 用专业的钻床夹具，进行钻孔工序30：扩32的孔 为达到内壁粗糙度进行扩孔，满足精度要求工序35：粗车35外圆 粗车毛坯40到36外圆，用专用夹具夹紧，粗车到规定尺寸工序40：粗车27，倒角C1 在已经被粗车到36的外圆上，用专用夹具夹紧，继续粗车相应 尺寸到27，并且倒倒角C1工序45：车退刀槽24 在相应尺寸用切槽刀加工退刀槽24，用专用夹具夹紧。工序50：进行热处理调质工序55：半精车35 在粗加工过后进行半精加工，由36的外圆车到35.2工序60：精车35 在半精加工后进行精加工，由35.2的外圆到35工序65：车锥面，倒角C2 进行车锥面，并且倒倒角C2工序70：攻螺纹M271.5-6h 用螺纹车刀在27外圆上进行攻螺纹 工序75：钻5的销孔 在螺纹规定尺寸处进行销孔的加工。工序80：粗铣键槽 用铣床专用夹具，进行键的加工。工序85：精铣键槽 用铣床专用夹具，进行键的加工工序90：铣A面 按照零件图规定铣A面 该方案中工序25、30以及工序75使用同一加工设备（钻床），所以工序25、30两道工序应该安排在后面与工序75连续加工，以减少工件的搬运时间，提高生产效率。由此得出以下方案二。2.工艺路线方案二：工序05：模锻毛坯工序10：45钢正火，为机加工作准备工序15：粗铣二边表面 由于表面粗糙度要求很低所以以任意端面为粗定位，用专用夹具夹紧，铣表面到尺寸。工序20：粗铣C面 由于C面有粗糙度要求所以用专用夹具夹紧，铣表面到尺寸。工序25：粗车35外圆 粗车毛坯40到36外圆，用专用夹具夹紧，粗车到规定尺寸工序30：粗车27，倒角C1 在已经被粗车到36的外圆上，用专用夹具夹紧，继续粗车相应的尺寸到27，并且倒倒角C1工序35：车退刀槽24 在相应尺寸用切槽刀加工退刀槽24，用专用夹具夹紧。工序40：进行热处理调质工序45：半精车35 在粗加工过后进行半精加工，由36的外圆车到35.2工序50：精车35 在半精加工后进行精加工，由35.2的外圆到35工序55：车锥面，倒角C2 进行车锥面，并且倒倒角C2工序60：攻螺纹M271.5-6h 用螺纹车刀在27外圆上进行攻螺纹。工序65：钻32的孔 用专业的钻床夹具，进行钻孔工序70：扩32的孔 为达到内壁粗糙度进行扩孔，满足精度要求。工序75：钻5的销孔 在螺纹规定尺寸处进行销孔的加工。工序80：粗铣键槽 用铣床专用夹具，进行键的加工。工序85：精铣键槽 用铣床专用夹具，进行键的加工工序90：铣A面 按照零件图规定铣A面虽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，减少工件在各加工设备间搬运的次数。并遵循了工艺顺序安排的原则，保证了加工的精度要求。因此，选择方案二进行加工。六、确定加工余量由机械制造工艺学第30至31页的表110，表111，表112确定其加工的的经济精度和经济粗糙度。（1）35的外圆表面：工序名称工序基本余量工序尺寸精度粗糙度精车0.235IT7Ra1.6半精车0.835.2IT9Ra6.3粗车436IT11Ra12.5毛坯40（2）加工M27x1.5-6h的螺纹：工序名称工序基本余量工序尺寸精度粗糙度攻螺纹M27x1.5-6h粗车927IT11Ra12.5（3） 32E9的孔：工序名称工序基本余量工序尺寸精度粗糙度扩132IT10R6.3钻3131IT11R12.5（4）铣键槽工序名称工序基本余量工序尺寸精度粗糙度精铣0.57.5IT8Ra6.3半精铣27IT11Ra12.5粗铣55（5）轴向长度84尺寸：工序名称工序基本余量工序尺寸精度粗糙度车锥面184IT8Ra6.3粗车27端面185IT11Ra12.5粗车35端面186IT11Ra12.5毛坯87选择加工设备即选择机床类型。由于已经根据零件的形状、精度特点，。选择加工方法，因此机床的类型也随之确定。至于机床的型号，主要取决于现场的设备情况。若零件加工余量比较大，加工材料又较硬，有必要校验机床功率。在本设计中，我们最终选择的机床，其经济精度和零件表面的设计要求相适应，初步选定各工序机床如下：（1） 工序15：X62W卧式铣床。（2） 工序20、75、80、85：X6132万能铣床。（3） 工序25、30、35、45、50、55、60：选择CA6140车床（4） 工序65、70：选用Z3025钻床。选择夹具 对于成批生产的零件，大多采用专用机床夹具。在保证加工质量、操作方便、满足高校的前提下，亦可部分采用通用夹具。本机械加工工艺规程中所有工序采用了专用机床夹具，需专门设计，制造。七、确定切削用量及基本时间切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量，确定方法是先确定背吃刀量，再进给量，最后确定切削速度。不同的加工性质，对切削加工的要求不一样。粗加工时，应尽量保证较高的金属切削率和必要的刀具耐用度，故一般优先选择尽可能大的背吃刀量，其次选择较大的进给量，最后根据刀具耐用度要求，确定适合的切削速度。精加工时，首先应保证工件的加工精度和表面质量要去，故一般选用较小的背吃刀量和进给量，而尽可能选用较高的切削速度。（1） 工序15 本道工序是粗铣端面，已知加工材料为45钢，机床选用XA5032立式铣床，选用刀具为高速钢镶齿套式面铣刀，其参数：直径d-125mm,孔径D=40mm，宽L=40mm，齿数z=14.根据【8】表5-26确定铣刀角度，选择前角=200，后角=120，主偏角k=600,，螺旋角=100，已知铣削宽度为57mm，铣削背吃刀量为ap=4mm 1.确定每齿进给量根据【8】表5-13知XA5032型立式铣床的主电动机功率为7.5KW，查表5-27知当工艺系统刚性中等、镰齿端铣刀加工钢料时，其每齿进ap=0.08-0.15mm/z。由于本工序背吃刀量和铣削宽度较大，选择最小的每齿进给量af=0.08mm/z。根2. 选择铣刀磨钝标准和耐用度据【8】表5-28，用高速钢镰齿端铣刀粗加工钢料时，选择铣刀后刀面磨损极限为1.8mm，查表【8】5-29知铣刀直径d=125mm时，经插值得端铣刀的合理耐用度T=150min。铣削速度可以通过计算得出，但是其计算公式比较复杂，实际生产中使用并不多，这里通过查表确定。3.确定切削速度V和工作台每分钟进给量vf查表【8】5-30知，高速钢铣刀铣削速度为15-25m/min，则所需铣床主轴转速范围是n=38.2-63.7r/m根据XA5032机床的标准主轴转速，由表5-13选取n=60r/min，则实际铣削速度为V=23.55m/min工作台每分钟进给量为vf=fn=afzn=0.08x14x60mm/min=67.2mm/min根据表5-13中工作台标准纵向进给量，选取vf=60mm/min,则实际的每齿进给量为af=vf/zn=0.071mm/z；4. 校验机床功率 由表【8】5-31和5-32知，铣削力FZ和铣削功率P计算如下：F=336.15N P=1.31KW最后所确定的切削用量为ap=4mmaf=0.071mm/zvf=60mm/minv=0.39mm/s5基本时间T=l/fn=0.94min2t=1.84min(2) 粗车35外圆 本道工序是粗车35外圆，已知加工材料为45钢,机床为CA6140卧式车床，专用夹具，所选刀具为YT15硬质合金车刀 。1. 确定背吃刀量 由前述可知，切削单边加工余量为2.0mm，即背吃刀量a=2.0mm2. 确定进给量： 根据金属加工工艺及工装设计第95页表4-53可知，当加工45钢时，车刀刀杆尺寸BH为2030，背吃刀量a=2.0mm，则进给量f=0.40.5mm/r，根据金属加工工艺及工装设计第91页表4-43进给量值可知，取横向f=0.4mm/r。 3.确定切削速度 根据金属加工工艺及工装设计第98页表4-58外圆切削速度参考值可知，V=1.51.83m/s，则所需车床主轴转速范围n=709874.2r/min根据金属加工工艺及工装设计第91页表4-43可知，n=710r/min，V=89.17m/minT=l/fn=0.306min（三）粗车27外圆。 本道工序是粗车27外圆，已知加工材料为45钢,机床为CA6140卧式车床，专用夹具，所选刀具为YT15硬质合金车刀 1.确定背吃刀量 由前述可知，切削单边加工余量为4.5mm，即背吃刀量a=4.5mm 2.确定进给量： 根据金属加工工艺及工装设计第95页表4-53可知，当加工45钢时，车刀刀杆尺寸BH为2030，背吃刀量a=4.5mm，则进给量f=0.30.4mm/r，根据金属加工工艺及工装设计第91页表4-43进给量值可知，取横向f=0.3mm/r。3.确定切削速度 根据金属加工工艺及工装设计第98页表4-58外圆切削速度参考值可知V=1.51.83m/s， 则所需车床主轴转速范围n=709874.2r/min 根据金属加工工艺及工装设计第91页表4-43可知，n=710r/min，V=89.17m/minT=l/fn=0.15min(四)半精车35外圆本道工序是半精车35外圆，由粗车到36后在进行半精车到35.2.已知加工材料为45钢,机床为CA6140卧式车床，专用夹具，所选刀具为YT15硬质合金车刀 1.确定背吃刀量由前述可知，切削单边加工余量为0.4mm，即背吃刀量a=0.4mm 2.确定进给量：根据金属加工工艺及工装设计第96页表4-54可知，当加工45钢时，背吃刀量a=0.4mm，则进给量f=0.450.8mm/r，根据金属加工工艺及工装设计第91页表4-43进给量值可知，取f横向=0.5mm/r。3.确定切削速度根据金属加工工艺及工装设计第98页表4-58切削速度参考值可知，V=1.52.0m/s，则所需车床主轴转速范围n=511682r/min根据金属加工工艺及工装设计第91页表4-43可知，n=560r/min，V=98.4m/minT=l/fn=0.189min（五）精车35外圆 本道工序是精车35外圆，由半精车到35.2后在进行半精车到35 已知加工材料为45钢,机床为CA6140卧式车床，专用夹具，所选刀具为YT15硬质合金车刀 1.确定背吃刀量由前述可知，切削单边加工余量为0.1mm，即背吃刀量a=0.1mm 2.确定进给量：根据金属加工工艺及工装设计第96页表4-54可知，当加工45钢时，背吃刀量a=0.1mm，则进给量f=0.110.15mm/r，根据金属加工工艺及工装设计第91页表4-43进给量值可知，取f横向=0.11mm/r。3.确定切削速度：根据金属加工工艺及工装设计第98页表4-58切削速度参考值可知，V=0.50.833m/s， n= =271.42452.19根据金属加工工艺及工装设计第91页表4-43可知n=320Vc=35.36m/minT=l/fn=1.5min(6) 钻32孔 本道工序是钻32的孔。由钻31的刀具：YT锥柄麻花钻用钻床专用夹在钻床上进行加工。已知加工材料为45钢,机床为z3025 1.确定背吃刀量由前述可知，切削加工余量为36mm，即背吃刀量a=36mm 2.确定进给量：根据金属加工工艺及工装设计第101页表4-64查得f=0.450.55mm/r根据【8】表5-51查得f=0.553. 确定切削速度：根据金属加工工艺及工装设计第102页表4-66查得vc=11.531m/minN=122.4r/min根据【8】表5-54可以查出n=80T=l/fn=0.85总结：本设计研究过程中仍然存在一些不足，有的问题还有待进一步深入，具体如下：1）、系统的设计不太完善，还可结合计算机数据库计算分析，整理出更加合理的设计方案；2）、计算零件加工时间时考虑的是主要的工作时间，没将操作者辅助时间加上去。参考文献1王光斗，王春福.机床夹具设计手册.第三版.上海科学技术出版社， 2002. 2田玉顺.机械加工技术手册.北京出版社.1992. 3北京第一通用机械厂.机械工人切削手册（修订第2版）.机械工业出版社.1993. 4孟少农.机械加工工艺手册（第1、第2、第3卷）.机械工业出版社.1996.5杨叔子.机械加工工艺师手册.机械工业出版社.2004. 6徐灏.机械设计手册（第1、第2、第3、第4、第5卷）.机械工业出版社. 1995. 7金属机械加工工艺人员手册修订组.金属机械加工工艺人员手册.上海科学技术出版社.1982.8王栋、李大磊 机械制造工艺学课程设计指导书.北京 .机械工业出版社.2010.9
展开阅读全文