制造课程设计说明书铣花键夹具设计Word下载.docx
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3、绘制毛坯图如A4图:
三、基准的选择
该零件圆中较多尺寸及形位公差是以两中心孔及其端面为设计基准的。
因此必须首先加工处两中心孔B2.5/8及其端面,为后续工序作为基准。
根据粗精基准选择原则,确定加工表面的基准加工表3-1所示:
表3-1加工表面的基准
序号
加工标准
基准选择
1
B2.5/8中心孔及其两端面
轴外圆柱表面(粗基准)
2
矩形花键轴外圆及倒角车槽
两中心孔B2.5/8
3
矩形花键8x6+00.03
4
键槽6+00.03
四、拟定机械加工工艺路线
1、确定各表面的加工方法
根据各加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求,选定以下加工方法:
矩形花键轴的两端面加工方法为车削,B2.5/8孔的加工方法为钻,该轴外圆加工方法为车削,该倒角加工方式为车削,其花键加工方法为铣削,键槽的加工方法为铣削。
具体方法如下:
1矩形花键轴两端面为φ25+00.03,公差等级IT12,表面粗糙度Ra为6.3um(见参考文献[1]表4-2及表4-5)需要进行粗车。
2钻中心孔B2.5/8可直接采用麻花钻(2.5/8钻头)钻削。
3车矩形花键轴外圆车槽:
倒角的表面粗糙度Ra为3.2cm~1.6cm,公差等级为IT8见参考文献[1]表4-2需粗车、精车才能达到要求。
4矩形花键8x
mm,且保证小径φ
mm其表面粗糙度Ra为3.2cm。
公差等级为IT12,见参考文献表4-2需粗铣—精铣。
5键槽宽度φ6+00.03mm其表面粗糙度Ra为3.2cm,公差等级为IT9见参考文献[1]表4-2只需粗铣即可。
2、拟定加工工艺路线
加工方案有以下两种,分别如表4-1和表4-2所示:
表4-1加工方案一
工序号
工序名称
工序内容
加工基准
工艺装备
10
下料
棒料φ40x200
锯床
20
粗车
夹一端车端面,见平即可,钻中心孔B2.5/8
外圆
车床
30
倒立装夹工件,车端面,保证总长190mm钻中心孔B2.5/8
40
以两中心孔定位装置装夹工作粗车外圆各部留加工余量2mm,长度方向各留加工余量2mm
中心孔
50
热处理
调质处理28~32HRL
60
精车
以两中心孔定位装夹工件,精车各部尺寸切槽2xφ18mm,切槽3xφ23mm(两处)倒角C2。
及C0.5。
以及钻中心孔B2.5/8
70
粗铣
一夹一顶装夹工件精铣花键
8xφ
mm留加工余量1mm
80
精铣
mm保证以小径φ
mm
铣床
90
划线
划φ6+00.03mm键槽线
100
一夹一顶装夹工件精铣键槽
φ6+00.03mm保证尺寸1mm
110
φ6+00.03mm保证尺寸18.2mm
120
清洗
130
检验
表4-2加工方案二
工艺设备
同时铣两端,钻中心孔B2.5/8
专用机床
以两中心孔定位粗车外圆各部孔留加工余量2mm,长度方向留加工余量2mm
以两中心孔定位粗车另一端加工余量2mm,长度方向各留加工余量2mm
以两中心孔定位装夹工件,精车一端切槽3xφ23mm倒角C2。
以两中心孔定位装夹车槽另一端面,各部尺寸切槽2xφ18mm,切槽3xφ23mm倒角C2。
及C0.5
一夹一顶装夹工件精铣花键8x
mm保证小径φ
划φ6+00.03mm键槽线
一夹一顶装夹工件粗铣键槽φ6+00.03mm留加工余量1mm
一夹一顶装夹工件精铣键槽φ6+00.03mm留加工余量18.2mm
140
3、工艺路线方案的分析与比较
①方案一
按工序集中原则,车外圆、车槽、车倒角,在同一台车床上完成,其优点是工艺路线短,减少工件装夹次数,易保证表面间的未知精度。
需要车床数量少,减少工件在工序间的运输,减少附注时间和准备终结时间。
②方案二
按工序分散原则,组织工序先在专用机床上,同时铣两端面,钻中心孔。
其车一端外圆,车槽倒角在一台车床上,而另一端面外圆、车槽、车倒角在另一台车床上。
其优点是所需设备和工艺装备数目多,缺点是工艺路线长,增加工件装夹次数。
由于该零件形状规则,加工面集中适用单件小批量生产,看采用普通车床铣床等。
尽量使工序集中以保证质量的要求,考虑选择方案一更为合理。
五、确定机械加工余量、工序尺寸及公差
加工余量可采用查表修正法确定,确定工序尺寸的一般方法是:
由加工表面的最后工序网前推算,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,只与工序加工余量有关,当基准不重合时,工序尺寸用工艺尺寸链解算。
中间工序尺寸按“单项入体”原则标准,但毛坯和孔的距尺寸公差带一般取双向对称布置。
中间工序尺寸的公差可以相应的加工经济精度表中查得。
该零件工序无基准转换各表加工均用同意基准重合,查各种表面加工余量表,分别确定各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差,如表5-1所示:
表5-1机械加工余量及工序尺寸
单边余量/mm
工序尺寸/mm
表面粗糙度Ra/mm
车一端端面
5
195
6.3
倒头车另一端端面
190
粗车外圆台阶φ
φ
粗车外圆台阶φ25+00.03
4.5
φ27+00.03
粗车外圆台阶φ20+00.03
1.5
φ22+00.03
精车外圆台阶φ
φ360-0.1
3.2
精车外圆台阶φ25+00.03
φ25+00.03
1.6
精车外圆台阶φ20+00.03
φ20+00.03
切槽3xφ23
φ23
切槽2xφ18
φ18
倒角2.2x45。
。
倒角0.7x45。
φ25+00.03φ20+00.03
1.6
粗铣花键
2.5
精铣花键
0.5
φ5+00.03
φ6+00.03
六、选择机床及工艺装备
1、选择机床
1工序10
由于要求是棒料零件,为里达到φ40x200棒料,选用锯床加工切割合适。
2工序20、30、40、60
粗车两端面、钻两中心孔及粗车、粗车外圆、切槽、倒角时,为提高效率,减少装卸时间适用CA6140型普通卧式车床比较合适,由于中心孔精度不用考虑,选麻花钻即可。
3工序70、80、100、110
铣花键、键槽时,由于单件小批量生产,即选用卧式铣床XA6132铣比较合适。
2、选择刀具
该零件无特殊形状表面,小批量生产,一般采用通用或标准刀具,车床上粗车面用P10外圆车刀钻孔用粗直柄∝。
麻花钻查参考文献[1]中表5-28知,其直径范围0.10~0.35在外圆用P10外圆车刀,切槽用切槽车刀,其直径为1mm。
倒角用P1045度倒角倒,铣矩形花键
mm。
查参考文献[1]中表5-40①所示,用三面刀铣刀,且铣刀直径为90~110mm。
查参考文献[1]中5-44所示d=100mm.孔径D=32mm。
z=6,Z=18。
铣键槽6+00.03mm。
查参考文献[1]表5-40①所示,用粗齿i面刀,且铣刀直径90~170mm。
查表5-44所示d=100mm。
孔径D=32mm。
宽度L=6,齿数Z=18。
3、选择夹具
该零件加工工序20、30、40、60采用三爪卡盘,其余工序用顶尖。
4、选择量具
⑴选择车端面,钻中心孔B2.5/8量具
其端面尺寸未注公差。
按IT14要求,其为25的标准公差T为0.52mm,查参考文件机械制造技术课程设计指导中5-56①,计算其不确定度,允许值n1=0.029mm。
查参考文件机械制造技术课程设计指导中表5-57①分度值,0.02mm游标卡尺,其确定数值V=0.02mm。
u<
u1选用0~200mm/0~0.02mm游标卡尺。
⑵车外圆、切槽及倒角
外圆尺寸公差T=0.13mm,按参考文献[1]表5-56①中计算器基本确定度允许值u1=0.009mm,根据参考文献[1]表5-59①选用分度值0.02mm/0~200mm游标卡尺。
⑶铣矩形花键
其键尺寸
mm,其公差T=0.01mm。
查参考文献[1]中表5-59①可选用值0.02mm/0-200mm的游标卡尺。
⑷铣键槽
其键槽尺寸槽宽6+00.03mm。
查参考文献[1]中表5-56和5-59均可选用分度值0.02mm/0~200mm的游标卡尺。
根据生产类型和满足被加工零件的技术要求,结合工厂现有的生产条件,各工序所选用的机床和工艺装置如表6-1所示:
表6-1机床和工艺装备选择
机床设备和工艺装备
车端面
钻中心孔
XA6140型卧式车床、P10端面车刀、0~200mm/0.02mm游标卡尺、ø
2.5mm标准麻花钻、
粗车、精车
外圆切槽及倒角
C336-1回轮式转工基车床、P10端面车刀、P10切槽刀
P1045。
倒角刀、0~200mm/0.02mm游标卡尺
粗铣、精铣
矩形花键
XA6132型卧式铣床、P10花键铣刀、0~200mm/0.02mm游标卡尺
键槽
XA6132型卧式铣床、P10三面铣刀
0~200mm/0.02mm游标卡尺
七、确定切削用量及基本工时
工序20和30
粗车矩形花键轴两端面
1、确定背吃刀量ap
端面总加工余量为10mm,一次走刀加工ap=2.5mm
2、确定进给量f
查参考文献[1]表5-102得f=0.4~0.5mm/r,查参考文献[1]表5-5根据机床横向进给量,取f=0.45mm/r
3、确定切削速度Vc
查参考文献[1]表5-109和表5-110得:
Cv=242,Xi=0.15,Yv=0.35,m=0.20修整Km=1.0,Khv=1.24,Khv=0.9,Kkrv=0.81,Ktv=1.0,刀具寿命选T=60min,所以
Vc=CvKv/TmapXvfYv=(242×
1×
1.24×
0.9×
0.81×
1/600.2×
2.50.15×
0.450.35)m/min=110.3m/min
4、确定机床主轴转速n
n=1000Vc/πd=1000×
110.3/(π×
40)=878.2r/min
查参考文献[1]表5-5相近较小的机床转速为n=710r/min,所以实际的切削速度Vc=89.2m/min
5、计算基本时间TJ:
切削加工长度L=40mm,端面车刀选用主偏角Kr=90°
背吃刀量ap=2.5,查参考文献表5-138和表5-139得:
L1=(ap/tanKr)+(2~3)=3mm,L2=(3~5)mm=4mm,L3=5mm;
L=(d-d1/2)+L1+L2+L3=40/2+3+4+5=32mm
TJ=L×
i/nf=32×
2/900×
0.45=0.16min
6、确定辅助时间Tf
查参考文献[1]表5-153得:
装夹工件的时间为0.8min,启动机床的时间为0.02min,启动调节切削液的时间为0.05min,取量具并测量尺寸的时间为0.5min,共计Tf=1.37min.
工序40
mm,φ
mm,φ2
1、粗车外圆台阶φ3
1.1、确定背吃刀量ap
一次走刀量ap=2mm
1.2、确定进给量f
查参考文献[1]表5-102得f=0.4~0.5mm/r,查参考文献[1]表5-5根据机床的横向进给量,取f=0.4mm/r
1.3、确定切削速度Vc
查参考文献[1]表5-109和P136表5-110,查得Cv=242,Xv=0.15,Yv=0.35,m=0.20,修整系Kmv=1.0,Khv=1.24,Khv=0.9,Kkrz=0.81,Kw=1.0;
刀具寿命选T=60min,所以
Vc=(Cv/TmapXvfYv)Kv=1.0×
1.0×
242/600.2×
20.150.40.35=124.5m/min
1.4、确定主轴转速n
124.5/π×
36=1101.4r/min
查参考文献[1]表5-5查、相近较小的机床转速为n=900r/min,所以实际的切削速度Vc=101.7m/min
1.5计算基本时间TJ
切削加工长度L=100,外圆车刀选用主偏角Kr=90°
背吃刀量ap=2,查参考文献[1]表5-138和表5-139得:
L1=(ap/tanKr)+(2~3)=3mm,L2=(3~5)mm=4mm,L3=5mm;
L=L+L1+L2+L3=100+3+4+5=112mm
TJ=(L/nf)i=112/0.4×
900=0.31min
1.6、辅助时间Tf
查参考文献[1]表5-152得,装夹工件的时间为0.8min,启动机床时间为0.02min,启动调节切削液的时间为0.05min,取量具并测量尺寸时间为0.5min,共计Tf=1.37min
2、粗车外圆台阶φ2
方法同上:
背吃刀量ap=1.5mm,选进给量f=0.4mm/r,机床转速n=1400r/min,切削速度Vc=109.9m/min,基本时间TJ=0.22min,辅助时间Tf=0.57min
3、粗车外圆φ2
背吃刀量ap=1.5mm,选进给量f=0.4mm/r,机床转速n=1400r/min,切削速度Vc=87.9m/min,基本时间TJ=0.075min,辅助时间Tf=0.57min
工序60
mm及切槽2mm×
φ18mm,3mm×
φ23mm,倒角C2、C0.5
1、精车外圆台阶φ36
1.1、确定背吃刀量ap
一次走刀量ap=1mm
1.2、确定进给量f
1.3确定切削速度Vc
查参考文献[1]表5-109和表5-110,查得Cv=242,Xv=0.15,Yv=0.35,m=0.20,修整系数Kmv=1.0,Khv=1.24,Khv=0.9,Kkrz=0.81,Kw=1.0;
10.15×
0.40.35=132.0m/min
1.4、确定主轴转速n:
132.0/π×
36=1167.8r/min
查参考文献[1]表5-5查得相近较小的机床转速为n=1120r/min,所以实际的切削速度Vc=126.6m/min
1.5、计算基本时间TJ
切削加工长度L=100,车刀选用主偏角Kr=90°
背吃刀量ap=1,查参考文献[1]表5-138和表5-139得:
L1=(ap/tanKr)+(2~3)=3mm,L2=(3~5)mm=4mm,L3=5mm
TJ=(L/nf)i=112/1120×
0.4×
1=0.25min
1.6、辅助时间Tf
查参考文献[1]表5-152得,装夹工件的时间为0.8min,启动机床时间为0.02min,启动调节切削液的时间为0.05min,取量具并测量尺寸时间为0.5min,共计Tf=1.37min
1、车外圆台阶φ25+0.030mm
方法同上,背吃刀量ap=1mm,进给量f=0.4mm/r.机床转速n=1120r/min,切削速度Vc=87.9m/min,基本时间TJ=0.092min,辅助时间Tf=0.57min
2、车外圆台阶φ20+0.030mm
方法同上,背吃刀量ap=1mm,进给量f=0.4mm/r,机床转速n=1120r/min,切削速度Vc=70.3m/min,基本时间TJ=0.094min,辅助时间Tf=0.57min
3、切槽3mm×
φ23mm
背吃刀量ap=1mm,进给量f=0.4mm/r.机床转速n=1400r/min,切削速度Vc=101.1m/min,基本时间TJ=0.02min,辅助时间Tf=0.57min
4、切槽2mm×
φ18mm
方法同上:
背吃刀量ap=1mm,进给量f=0.4mm/r.机床转速n=1400r/min,切削速度Vc=79.1m/min,基本时间TJ=0.014min,辅助时间Tf=0.57min
5、倒角C2、C0.5
取n=760r/min,基本时间TJ=0.03min,辅助时间Tf=0.08min,切削速度Vc=40.6m/min,进给量f=0.4mm/r,背吃刀量ap=1mm
工序70
粗铣矩形花键8×
1、确定背吃刀量ap
一次走刀量ap=2.5mm
查参考文献[1]表5-143得粗铣时每进给量f=afz=(0.06~0.08)×
18=(1.08~1.44)mm/r=1.20mm/r
3、确定切消速度Vc
查参考文献[1]表5-124得Vc=(20~40)m/min=30m/min
4、确定主轴转速n
30/π×
100=95.5r/min
查参考文献[1]表5-8查得相近较小的机床转速为n=95r/min,所以实际的切削速度Vc=29.8m/min
5、计算机动时间TJ
查参考文献[1]表5-8查得Fmz=75mm/min,L=100mm,L1=0.5d+(1~2)=0.5×
6+2=5mm,
L2=1~3=2mm,i=1,Tj=(L+L1+L2)i/Fmz=100+5+2/75=1.43min;
Tj总=8Tj=11.5min
查参考文献[1]表5-153取工件装夹时间为0.8min,启动机床的时间为0.02min,启动调节切削液的时间为0.05min,取量具并测量尺寸的时间为0.5min,共计Tf=1.37min,由于是8个,所以Tf总=8Tf=10.96min
工序80
精铣矩形花键8×
1、确定背吃刀量ap
一次走刀量ap=0.5mm
2、确定进给量f
查参考文献[1]表5-121得f=(0.5~1.0)mm/r=0.5mm/r
4、确定主轴转速n
5、计算机动时间TJ
L2=1~3=2mm,i=1,Tj=(L+L1+L2)i/Fmz=100+5+2/75=1.43min;
6、确定辅助时间Tf
启动机床的时间为0.02min,启动调节切削液的时间为0.05min,取量具并测量尺寸的时间为0.5min,共计Tf=1.37min,由于是铣8个键,所以
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