连接盘课程设计说明书文档格式.docx
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连接盘广泛用于各种机械设备中,在制造业中起着巨大的作用。
图—1连接盘零件图
2.零件的工艺分析
(1)零件材料:
HT200。
切削加工性良好,但为脆性材料,为防止加工中冲击(产生崩碎切屑)使刀具崩刃,可适当减小刀具前角。
刀具材料选择范围较大,高速钢与YG类硬质合金均可。
(2)零件组成表面:
各外圆,内孔,内圆锥面,两端面及台阶面,外环槽,孔内键槽,4×
Φ10小孔。
(3)主要表面分析:
Φ180内孔,为零件安装中与轴的配合孔,也是该零件的主要基准面;
端面B,为零件安装中的轴向定位基准,也是该零件的主要基准面之一;
Φ420、Φ530外圆、外环槽及左端面均为与其它零件的配合面。
(4)主要技术条件:
Φ420、Φ530外圆与Φ180内孔中心的同轴度要求分别为0.06mm和0.08mm;
右端面B与Φ180内孔中心的垂直度保证为0.10mm;
左端面与右端面B的平行度保证为0.10mm;
3.零件的生产类型
依设计题目可知:
Q=200件/年,n=1/台;
结合生产实际,备品率α和废品率β分别取为5%和1%。
得该零件的生产纲领
N=200×
1×
×
(1+5%)×
(1+1%)=212.1件/年≈212件/年
零件是普通机械上的连接盘,估算零件大概体积为:
V=π[(0.265)²
-(0.1875)²
]×
0.135=0.014873182m³
又因为HT200密度大约为7.8吨/m³
,所以零件质量约为:
m=ρV=7.8×
0.014873182=0.116010826吨≈116.01kg
由以上数据可知该连接盘属中型零件,生产类型为中批生产。
二、选择毛坯,确定毛坯尺寸,设计毛坯图
1.选择毛坯
该零件材料为HT200,零件几何形状较为简单,零件年产量为212件,属批量生产,而且零件轮廓尺寸不是很大,为提高生产效率,保证加工精度,选砂型铸件。
这从经济性方面考虑也是应该的。
2.确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差
(1)铸件的尺寸公差。
零件材料为灰铸铁,再根据该零件的功用和技术要求,确定砂型机器造型铸件公差等级CT为8—10,在此根据实际情况确定铸件公差等级CT为9。
(2)铸件质量mf。
零件成品质量估算为116.01kg/m³
,估算铸件质量。
铸件体积:
V=π[(0.3189)²
-(0.0873)²
0.1634=0.048292578m3
HT200密度大约为7.8吨/m³
,所以铸件质量约为:
mf=ρV=7.8×
0.048292578=0.376682109吨≈376.68kg
(3)零件表面粗糙度。
由零件图知,除内圆锥孔为Ra3.2μm以外,其余各加工面表面Ra=1.6μm均在零件图上已标出,剩余未标注加工表面均为Ra6.3μm。
3.确定铸件机械加工余量及铸件毛坯尺寸
根据铸件质量、零件几何形状和零件表面粗糙度等计算铸件各边加工余量。
(1)对于外对称加工面或双侧加工面,铸件基本尺寸可根据:
R=F+2RMA+CT/2
确定。
对于该连接盘铸件具体计算如下:
R=630﹢2×
3﹢3.6÷
2=637.8mm
R=530﹢2×
2=537.8mm
R=550+2×
3+3.6÷
2=557.8mm
R=420+2×
2=427.8mm
(2)对于内对称加工表面,铸件基本尺寸可根据:
R=F-2RMA-CT/2
对于该连接盘铸件具体计算如下:
R=180-2×
2-2.8÷
2=174.6mm
R=375-2×
2.5-3.2÷
2=368.4mm
(3)对于单侧加工面,铸件基本尺寸可根据:
R=F+RMA+CT/2
R=160+2﹢2.8÷
2=163.4mm
表-1连接盘毛坯(铸件)尺寸单位:
mm
零件尺寸
单面加工余量
铸件尺寸
Φ630
3
637.8
Φ1800+0.04
2
174.6
160
163.4
φ530
537.8
φ550
557.8
φ420
427.8
φ375
2.5
368.4
4.设计毛坯图
根据铸件尺寸可确定毛坯图如下:
图1连接盘毛坯图
三、加工方法的选择及工艺路线的制定
1.定位基准的选择
本零件是带孔德盘类零件,孔是设计基准(亦是装配基准和测量基准),为避免由于基准不重合而产生的误差,应选择孔为定位基准,即遵循“基准重合”的原则。
具体而言,即选择Φ180mm孔及一端面作为精基准。
由于本连接盘全部面都需要加工,而孔作为精基准应先进行加工,因此应选外圆及一端面为粗基准。
2.零件表面加工方法的选择
本两件的加工面有外圆、内孔、端面、键槽及小孔等,材料为HT200。
以公差等级和表面粗糙度要求,查阅工艺手册中零件表面加工方法、加工精度与表面粗糙度相关内容,其加工方法选择如下:
(1)零件上回转面的粗、半精加工均采用车削。
(2)Φ180孔、内圆锥孔、左右端面、Φ530外圆及台阶面、Φ420外圆、外环槽均采用车削
(3)孔内键槽加工考虑到生产批量较大,为提高生产率,采用插床加工。
(4)Φ10mm小孔。
采用复合钻头一次钻出即可。
3.制定工艺路线
零件上的全部加工表面应该安排用一个合理的加工顺序进行加工,这对保证零件质量、提高生产效率、降低加工成本都是至关重要的。
工序顺序的安排原则一般按一下原则进行:
先加工基准面,再加工其他表面;
先加工平面,后加工孔;
先加工主要表面,后加工次要表面;
先安排粗加工工序,后安排精加工工序。
对于该连接盘来说,具体加工可按下述工艺路线进行:
工序Ⅰ:
以Φ240mm处外圆及端面定位,粗车另一端面,粗车外圆Φ530mm及台阶面,粗车外圆Φ630mm。
工序Ⅱ:
以粗车后的Φ530mm外圆及端面定位,粗车外圆Φ240mm及台阶面,粗车Φ420mm及台阶面。
粗车外圆Φ550mm及Φ440mm外环槽
工序Ⅲ:
以粗车后的Φ240mm的外圆及端面定位,精车另一端面。
精车外圆Φ5300-0.070mm及台阶面,半精车外圆Φ630mm,半精车外环槽Φ440mm及精车台阶面。
工序Ⅳ:
以精车后的Φ5300-0.070mm的外圆及端面定位,精车另一端面。
半精车外圆Φ240mm及精车台阶面,精车外圆Φ420mm及半精车台阶面,半精车外圆Φ550mm。
工序Ⅴ:
以精车后的Φ240mm的外圆及端面为基准定位,粗镗Φ1800+0.04mm孔,粗镗大端为Φ3750+0.057mm的圆锥孔。
精镗大端Φ3750+0.057mm的圆锥孔,精膛Φ1800+0.04mm孔。
工序Ⅵ:
以精车后的Φ240mm的外圆及端面为基准定位,用插床加工键槽。
工序Ⅶ:
以Φ1800+0.04mm孔及端面定位,钻4个小孔。
工序Ⅷ:
钳工去毛刺。
工序Ⅸ:
终检。
四、工序设计
1.选择加工设备与工艺装备
(一)选择机床
根据不同的工序选择机床,一般情况下机床的选择应该按如下原则惊醒选取:
•机床的加工尺寸范围应尽量与零件外形尺寸相匹配。
•机床的精度应与工序要求的加工精度相匹配。
•机床的生产率应与零件的生产类型相匹配。
•机床的选择应与现有设备条件相匹配。
•针对该连接盘零件具体来讲,机床的选择过程如下:
(1)工序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ是粗车和半精车。
各工序的工步数不是很多,但考虑到成批生产的生产效率问题,以及该零件外廓尺寸比较大,故选用数控车床CA6240型。
(2)工序Ⅴ为镗孔、精镗孔。
由于加工零件的外廓尺寸比较大,又是回转体,宜在数控车床上镗孔,考虑到加工的方便及经济性,这里同样选择数控车床CA6240型。
(3)工序Ⅵ为加工键槽,考虑到零件的外廓尺寸,插床的最大插削长度,以及成批生产效率等问题,这里选择数控插床B5050型号。
(4)工序Ⅶ为钻4个φ10mm的小孔,再次考虑到回转体零件的尺寸比较大,故这里选用摇臂式Z3025型号的钻床。
(二)选择夹具
本连接盘零件除插削键槽和钻小孔外,其它各工序使用通用夹具即可,前5道车床工序用三爪自定心卡盘。
下图为钻小孔的专用夹具。
(三)选择刀具
根据不同的工序选择相应刀具。
(1)在车床上加工的工序,一般都选用硬质合金车刀和镗孔。
加工铸铁类零件采用YG类硬质合金,粗加工用YG6,半精车用YG6X,精加工用YG3。
为提高生产效率及经济性,应选用可转为车刀。
切槽刀宜选用高速钢。
(2)关于插削键槽。
零件要求在直径为180mm孔内插削出一个键槽,插刀用键槽插刀。
(3)钻4个φ10mm的小孔,可采用复合钻一次钻出。
(四)选择量具
本零件属成批生产,一般情况下尽量采用通用量具。
根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点,选择量具如下:
(1)选择各外圆加工面的量具。
工序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ是粗车外圆、半精车外圆以及精车外圆等。
可选用测量范围为0-300,读数值为0.02的外径两用/双面游标卡尺;
测量范围为0-300,读数值为0.02的深度游标卡尺;
测量范围为0-1,读数值为0.001的千分表。
(2)选择加工孔用量具。
工序Ⅴ、Ⅶ是加工孔、圆锥孔、小孔等。
可选用测量范围为0-300,读数值为0.02的内径两用/双面游标卡尺;
测量范围为50-600,读数值为0.01的内径千分尺;
三牙锁紧式圆柱塞规。
(3)选择加工轴向尺寸所用量具。
工序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ加工端面以及台阶面会影响零件轴向尺寸。
可选用测量范围为0-150,读数值为0.02的三用游标卡尺;
测量范围为50-75,读数值为0.01的外径千分尺。
(4)选择加工槽所用量具。
键槽是经过插床插削出来的,根据其尺寸可选用测量范围为25-50,读数值0.01的的内径千分尺。
2.确定工序尺寸
(一)确定圆柱面的工序尺寸
圆柱面的多次加工的工序尺寸与加工余量有关。
前面已确定各圆柱面的总加工余量(毛坯余量),应将毛坯余量分为各工序的加工余量,然后由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。
该连接盘零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸、公差和表面粗糙度见下表
表-2圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸、公差和表面粗糙度单位:
加工
表面
工序双边余量
工序尺寸公差
表面粗糙度
粗
半精
精
半精
φ530外圆
—
1
φ5310-0.38
——
5300-0.070
Ra6.3
Ra1.6
φ630外圆
φR631
φ630
Ra3.2
φ440
外环槽
φ441
φ421
φ240
1.5
00.5
φ240.5
φ551
(二)确定轴向工序尺寸
本零件各工序的轴向尺寸图如下:
工序Ⅰ
工序Ⅱ
工序Ⅲ
工序Ⅳ
表-3各端面的工序加工余量/mm
工序
加工表面
总加工余量
工序加工余量
Ⅰ
3.4
Ⅱ
4
5
Ⅲ
1.4
0.7
Ⅳ
五、切削用量及基本时间的确定
1.工序Ⅰ切削用量及基本时间的确定
(一)切削用量
本工序为粗车(车端面、外圆及台阶面)。
已知加工材料为HT200,铸件,机床为CK3263数控车床,工件装在三爪自定心卡盘上。
(1)确定粗车外圆φ531.5mm、端面及台阶面的切削用量。
所选刀具为YG6硬质合金可转为车刀。
由于CK3263数控车床中心高400mm,故选刀杆尺寸BH=25mm×
40mm,刀片厚度8mm,选择车刀几前角γ0=100,后角α0=70,主偏角κr=450,副偏角κr’=100,刃倾角λs=-100,刀尖圆弧半径γ=0.6mm。
①确定背吃刀量αp。
确定双边余量为3mm,显然αp单边余量,αp=3/2=1.5mm。
②确定进给量f。
查阅相关资料中硬质合金车刀粗车外圆和端面的进给量内容,在粗车铸铁料时:
刀杆尺寸为25mm×
40mm,αp≤3mm,工件直径为100mm-1000mm时,f=1.5mm/r-2.0mm/r,按CK3263数控车床的进给量,选择f=1.8mm/r。
确定的进给量需满足车床进给机构强度的要求,故需进行校验。
根据机械制造技术课程设计指导中数控车床的主要技术参数,CK3263数控车床主电机功率为37KW,所以该进给量满足车床刚度要求。
③选择车床磨顿标准及耐用度。
根据机械制造技术基础课程设计指南中刀具的磨顿标准及寿命,车刀后刀面最大磨损量取为0.8-1.0mm,可转为车刀耐用度T=30min。
④确定切削速度ν。
根据机械制造技术基础课程设计指南中YG6硬质合金车刀车削铸铁时的切削速度相关内容,当用YG6硬质合金车刀加工HBS为180-210铸铁时,αp=1.5mm,f=1.8mm/r时,切削速度ν=28m/min。
削速度的修正系数为kMv=1.00,kTPv=1.15,kTv=1.15,kMFc=1.00,kMPc=1.00(查阅机械制造技术基础课程设计指南中车削过程使用条件改变时的修正系数相关内容),故
ν=28×
1.15×
1.00×
1.00=37.03m/min
n=1000ν/π×
531.5=22.18r/min
按CK3263数控车床的转速(查阅机械制造技术基础课程设计指南中车床主轴转速相关内容),选择n=30r/min=0.5r/s,则实际切削速度ν=50.09m/min。
⑤校验机床功率。
查阅机械制造技术基础课程设计指南中硬质合金车刀切削铸铁时消耗的功率相关内容,当切削速度ν=49m/min,进给量为1.9mm/r时,Pc=2.9KW。
切削功率的修正系数和切削力的修正系数相同,则
KkrF=1.0,KroF=1.0,KλF=1.0。
故实际切削功率为Pc=2.9×
1.0×
1.0=2.9KW。
根据CK3263数控车床主轴各级转速的力学性能参数知,PE=37=KW,Pc<
PE,故选用的切削用量可在CK3263车床上加工。
最终的切削用量为
αP=1.5mm,f=1.8mm/r,n=30r/min,ν=50.09m/min
端面及台阶面的背吃刀量αP=1mm,f=1.6mm/r,主轴转速为n=30r/min。
(2)确定粗车外圆φ631mm的切削用量。
采用车外圆φ531.5mm的刀具加工这些表面。
加工余量可一次走到切除,故车外圆φ631mm的切削用量αP=1.5mm,f=1.6mm/r,主轴转速为n=30r/min。
(二)基本时间
(1)确定粗车外圆φ531.5mm的基本时间。
根据机械制造技术基础课程设计指南中车削时间计算公式,车外圆基本时间为
式中,
——切削加工长度,mm;
——为刀具切入长度,mm;
——为刀具切出长度,mm;
i——进给次数;
f——主轴每转刀具的进给量,mm/r;
n——机床主轴转数,r/min。
对于该φ531.5mm得外圆加工,
=15mm,
≈0,
=0,f=1.8mm/r,n=0.5r/s,i=1则
(2)确定粗车外圆φ631mm的基本时间。
式中
=30mm,
=0,f=1.6mm/r,n=0.5r/s,i=1则
(3)粗车端面的基本时间为:
为车圆环的内径或车槽后的底径,mm,车削实体端面和切断时
=0。
对于该端面d=637.8mm,
=174.6mm,
,f=1.6mm/r,n=0.5r/s,i=1,所以
(4)粗车台阶面的基本时间为:
式中,d=637.8mm,d1=530mm,
(5)确定工序的基本时间为:
2.工序Ⅱ的的切削用量及基本时间的确定
本工序仍为粗车(车端面、外圆、台阶面及外环槽)。
已知条件与工序Ⅰ相同。
车端面、外圆及台阶面可采用工序Ⅰ相同的可转为车刀。
刀具仍然选取YG6硬质合金刀具,外环槽采用900切槽车刀。
采用工序Ⅰ确定切削用量的方法,得本工序的切削用量及基本时间见下表:
表-4工序Ⅱ的切削用量及基本时间
工步
ɑp/mm
f/mm·
r-1
υ/m·
min-1
n/r·
s-1
TI/s
粗车端面
1.6
51.2
0.5
75
粗车外圆φ240mm
1.8
53.4
27.8
粗车台阶面
56.7
240
粗车外圆φ420mm
52.3
16.7
173.3
粗车外圆φ550mm
51.4
粗车外环槽
手动
3.工序Ⅲ的的切削用量及基本时间的确定
本工序为精加工(车端面、外圆、台阶面及外环槽)。
已知条件与粗加工工序相同。
(1)确定精车外圆
的切削用量。
所选刀具为YG3硬质合金可转为车刀。
车刀形状、刀杆尺寸及刀片厚度均与粗车时相同。
根据相关资料中车刀切削部分的几何形状内容,确定车刀几何形状为:
。
①确定背吃刀量。
根据机械制造技术基础课程设计指南中硬质合金外圆车刀精车的进给量内容,按CK3263数控车床的进给量选择f=0.4mm/r。
由于是精车加工,切削力较小,故不需效验机床进给机构强度。
3选择车刀磨顿标准及耐用度。
根据机械制造技术基础课程设计指南中刀具的磨顿标准及寿命,刀面最大磨损量取为0.6mm-0.8mm,耐用度为30min。
根据相关资料中YG3硬质合金车刀车削铸铁时的内容可知,当用YG硬质合金车刀加工HT200的铸铁时,切削速度υ=125m/min。
切削速度的修正系数为
,所以
按CK3263数控车床的转速,选择n=80r/min=1.33r/s,则切削速度ν=133.45m/min。
确定最后的切削用量为:
,f=0.4mm/r,n=80r/min=1.33r/s,ν=133.45//min。
(2)确定半精车外圆φ630mm、精车端面及精车台阶面的切削量,采用精车外圆
的刀具加工这些面。
半精车外圆φ630mm的
=0.5mm,端面及台阶面的
=0.7mm。
半精车外圆φ630mm、端面及台阶面的f=0.4mm/r,n=80r/min=1.33r/s。
(3)确定精车外环槽的
=0.7mm,进给量f为手动进给,n=80r/min=1.33r/s。
(1)精车外圆
的基本时间为:
(2)精车端面的基本时间为:
(3)半精车外圆φ630mm的基本时间为:
(4)精车台阶面的基本时间为:
4.工序Ⅳ切削用量及基本时间的确定
本工序仍为半、精车(车端面、外圆及台阶面)。
已知条件与工序Ⅲ相同。
车端面、外圆及台阶面可采用工序Ⅲ相同的可转为车刀。
刀具选取YG3、YG6X硬质合金刀具。
采用工序Ⅲ确定切削用量的方法,得本工序的切削用量及基本时间见下表:
表-5工序Ⅳ的切削用量及基本时间
精车端面
0.25
186
1.33
112..78
半精车外圆φ240mm
0.4
135.68
47.0
精车台阶面
338.35
精车外圆φ420mm
25.06
半精车台阶面
130.8
279.27
半精车
外圆
φ550mm
0.46
136.2
24.52
总计
826.98
5.工序Ⅴ切削用量及基本时间的确定
本工序为镗孔(镗圆锥孔、膛圆孔)。
已知材料为HT200的铸件,机床仍然为CK3263的数控车床,工件装卡在三爪自定心卡盘中。
(1)确定粗镗
mm孔的切削用量。
所选刀具为YG6硬质合金,直径为30mm的圆形镗刀。
耐用度T=30min。
1确定背吃刀量
确定双边余量为4mm,显然
为单边余量,
2确定进给量f。
查
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