皮带轮的机械加工工艺规程设计Word文档格式.docx
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夹具装配图上应标注必要的尺寸和技术要求,主要目的是为了检验本工序零件加工表面的形状,位置和尺寸精度在夹具中是否可以达到,为了设计夹具零件图,也为了夹具装配和装配精度的检测。
2.1确定毛坯的制造形式
零件的材料为HT200,考虑到皮带轮在工作过程中会受到一定的载荷,因此选择棒料,以使金属纤维不被切断,保证零件工作可靠。
由于零件年产量为5000件,已达到大批生产的水平。
而且零件的轮廓尺寸不大,故可采用棒料成型。
这对于提高生产率,保证加工质量也是有利的。
2.2基面的选择:
重要基面的选择是工艺规程设计中的工作之一。
基面选择的正确、合理,可以保证加工质量,提高生产效率。
否则,就会使加工工艺过程问题百出,严重的还会造成零件大批报废,使生产无法进行。
2.2.1粗基准的选择:
对于一般的轴类零件而言,以外圆作为基准是完全合理的。
按照有关粗基准的选择原则(即当零件又不加工表面时,应以这些不加工的表面作为粗基准;
若零件有若干个不加工表面时,则应以与加工要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准),现在应为都要加工就要结合加工工艺来确定粗基准,现取Φ157的外圆作为粗基准,利用三爪卡盘装夹。
利用不完全定位来加工工件。
2.2.2精基准的选择:
精基准的选择主要考虑基准重合的问题。
当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算。
3.工艺路线的制定
3.1工艺路线方案
制定工艺路线的相互发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度要求等技术能得到合理的保证.在生产纲领已确定为大批生产的条件下,可以采用万能机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率.除此以外,还应考虑经济效益,以便降低生产成本。
3.1.1工艺路线方案一:
工序1:
车端面,打中心孔,车Φ157的外圆表面,倒角。
工序2:
调头车另一端面,打中心孔。
工序3:
修研两端中心孔。
工序4:
钻中心孔。
工序5:
扩中心孔。
工序6:
铰中心孔。
工序7:
插键槽。
工序8:
粗、精车V形带。
工序9:
终检。
工序10:
入库。
3.1.2工艺路线方案二:
铣端面。
掉头铣另一端面。
车Φ157的外圆,掉头车Φ157的外圆。
钻中心孔、扩中心孔、铰中心孔。
粗精车V形带。
入库.
3.2工艺方案的比较与分析
上述两个工艺方案的特点在于:
方案一是在车床上用三爪卡盘装夹,车一端面在打中细孔,然后用顶尖顶住来车外圆再掉头加工另一端,以此为基准来完成后面的工序。
方案二则与之不同,是先铣削好两个端面,打中心孔,以此为基准来加工余下的工序。
经比较可见,先加工好一端面和它所在端的外圆,以此为基准来加工后面的工序,这是的位置和尺寸精度较易保证,并且定位也较方便。
在加工螺纹和铣凹槽的时候,方案一中的工序6、7、8,虽然只是在加工的先后顺序不同,这样的话可能会造成钻孔时的让刀。
故决定将方案二中的工序5、6、7移入方案一。
具体工艺过程如下:
铣端面,打中心孔,车Φ157的外圆表面,倒角。
调头车另一端面,打中心孔,
铰中心孔
以上方案大致看来还是合理的。
但通过仔细考虑零件的技术要求以及可能的加工手段之后,发现仍有问题,因此,最后的加工路线确定如下:
打中心孔,车Φ157的外圆表面,倒角调头车另一端面,打中心孔。
粗精车V形带。
以上工艺过程详见附表A1机械加工工艺过程卡片和附表B1-B8机械加工工序卡片。
4.机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
“皮带轮”零件材料为HT200,生产类型为大批生产,可采用在棒料毛坯。
根据上述原始资料及加工工艺,分别确定个加工表面的机械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸如下:
4.1外圆表面(Φ157)
查《机械制造工艺设计简明手册》(以下简称《工艺手册》)表2.2-14,棒料轮廓尺寸(直径方向)>180~315mm,其余量值规定为1.7>
2.2mm,现取2.0mm。
4.2外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差
查《工艺手册》表2.2-25,棒料轮廓尺寸(直径方向)>
120~180mm,故长度方向偏差为(+1.2;
-0.6)mm。
长度方向的余量查《工艺手册》表2.2-25,其余量值规定为1.7-2.2mm,现取2.0mm。
5.确定切削用量及基本工时
工序1:
本工序采用计算法确定切削用量。
5.1加工条件
工件材料:
HT200,正火处理。
加工要求:
铣Φ157端面及,Φ157的端面和外圆表面的粗糙度值为R12.5。
机床:
CA6140卧式车床。
刀具:
刀片材料为YT15,刀杆尺寸为16mm×
25mm,kr=90°
,γo=15°
,αo=8°
,rε=0.5mm。
5.2切削用量计算
5.2.1车Φ157外圆。
1)确定外圆最大加工余量:
已知毛坯长度方向的加工余量为2+1.2,考虑7°
的拔模斜度,则毛坯长度方向的最大加工余量Zmax=7mm,故实际端面余量可按Zmax=7mm考虑,分三次加工,ap=3mm计算。
2)确定进给量f:
根据《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》表2-19,当刀杆尺寸为16mm×
25mm,ap≤3mm,以及工件直径为Φ81mm时,F=0.5-0.7mm/r,按CA6140车床说明书取f=0.51mm/r(参见表3-9)
3)计算切削速度:
按《切削用量简明手册》(第三版)(以下简称《切削手册》)表1.27,切削速度的计算公式为(寿命选T=60min)。
vc=(Cv×
kv)/(Tm×
apxv×
fyv)
式中Cv=242,xv=0.15,yv=0.35,m=0.2。
kv见《切削手册》表1.28,即
kMv=1.44,ksv=0.8,kkv=1.04,kkrv=0.81,kBv=0.97
所以
vc=(242×
1.44×
0.8×
1.04×
0.81×
0.97)/(600.2×
30.15×
0.51×
0.35)m/min
=108.8m/min
4)确定机床主轴转速:
ns=1000vc/πdw=1000×
108.6/π×
81=427r/min
按机床说明书,与427r/min相近的机床转速为400r/min及450r/min。
现选
450r/min。
所以实际切削速度v=114.45r/min。
5)计算切削工时:
按《工艺手册》表6.2-1,取t=40.5mm,t1=2mm,t2=0,t3=0,tm=(t+t1+t2+t3)×
i/nf=3×
(40.5+2)/450×
0.51=0.556min
5.2.2车Φ157外圆,同时应校验机床功率及进给机构强度。
1)被吃刀量:
单边余量Z=2mm,可一次切除。
2)进给量:
根据《切削手册》表1.4,选用f=0.5mm/r。
3)计算切削速度:
见《切削手册》表1.27
=(242×
0.97)/(600.2×
20.15×
0.35)
=110.17m/min
4)确定主轴转速:
ns=1000vc/πdw
=1000×
110.17/π×
81
=433.16r/min
按机床选取n=450r/min。
所以实际切削速度为
V=πdn/1000=π×
81×
450/1000m/min=114.45m/min
5)检验机床功率:
主切削力Fc按《切削手册》表1.29所示工时计算
Fc=Capfvk
式中,C=2795,x=1.0,y=0.75,n=0.15
k=(σb/650)=(600/650)×
0.75=0.94,k=0.89
Fc=2795×
2×
0.50.75×
114.45-0.15×
0.94×
0.89N=1318.9N
切削是消耗功率Pc为
Pc=Fc×
vc/6×
104
=1318.9×
114.45/6×
104kW
=3.175kW
由CA6140机床说明书可知,CA6140主电动机功率为7.8kW,当主轴转速为450r/min时,主轴传递的最大功率为4.5kW,所以机床功率足够,可以正常加工。
6)校验机床进给系统强度:
已知主切削力Fc=1318.9N,径向切削力Fp,按《切削手册》表1.29所示公式计算
Fp=Capfvk
式中,C=1940,x=0.9,y=0.6,n=0.3
k=(σb/650)=(600/650)×
1.35=0.897,k=0.5
所以,
Fp=1940×
20.9×
0.5×
0.6×
114.45-0.3×
0.897×
0.5N=258.4N
而轴向切削力Ff=Capfvk
式中,C=2880,x=1.0,,y=0.5,n=0.4
k=(σb/650)=(600/650)×
1=0.923,k=1.17
于是轴向切削力
Ff=2880×
0.5×
114.45-0.4×
0.923×
1.17N=601.7N
取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数μ=0.1,则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为F=Ff+μ(Fc+Fp)=601.7+0.1×
(1318.9+258.4)N=759.43N。
而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力为3530N(见《切削手册》表1.30),故机床进给系统可正常工作。
7)切削工时:
t=(t+t1+t2)/nf
式中,t=42,t1=4,t2=0,
t=(t+t1+t2)/nf=(42+4+0)/450×
0.5min=0.205min
不难看出,以后在CA6140车床上加工此皮带轮,只要在主轴转速不变,进给量f≤0.5mm和被吃刀量ap≤3mm的情况下,机床进给系统都可正常工作、电机功率都足够.。
车调头车另一端面,打中心孔,车Φ157和Φ40的外圆,倒角。
加工条件
粗车Φ157及Φ157和Φ40的外圆,Φ40的外端面和外圆表面的粗糙度值为R12.5,而Φ157外圆面的粗糙度值为R3.2。
刀片材料为YT15,刀杆尺寸为16mm×
αo=8°
5.2.3切削用量计算
5.2.4车Φ157端面。
1)确定端面最大加工余量:
已知毛坯长度方向的加工余量为2+1.2考虑7°
的铸造拔模斜度,则毛坯长度方向的最大加工余量Zmax=5.9mm,故实际端面余量可按Zmax=5.9mm考虑,分三次加工,ap=3mm。
2)确定进给量:
选用和工序1车端面相同的进给量即f=0.51mm/r。
选用和工序1相同的主轴转速即n=450r/min,故实际速度为:
39×
450/1000m/min
=55.1m/min
4)计算切削工时:
按《工艺手册》表6.2-1,取t=19.5mm,t1=2mm,t2=0,t3=0
tm=(t+t1+t2+t3)×
i/nf
=2×
(19.5+2)/450×
0.51=0.188min
5.2.5车Φ40外圆:
1)确定加工余量:
Δl=(81-40)/2=20.5
选用和工序1车外圆相同的进给量即f=0.5mm/r。
选用和工序1相同的主轴转速即n=450r/min,故实际速度为:
=114.45m/min
4)计算切削工时:
按《工艺手册》表6.2-1,取
t=(81-40)/2=20.5mm,t1=2mm,t2=0,t3=0。
=2×
(20.5+2)/450×
0.51=0.196min
5.2.6车Φ157的外圆面,同时应校验机床功率及进给机构强度。
1)被吃刀量:
单边余量Z=1.8mm,可一次切除。
2)进给量:
3)确定主轴转速:
选用和工序1相同的主轴转速即n=450r/min。
4)计算切削速度:
V=πdn/1000
=πX×
450/1000m/min=55.1m/min
5)切削工时:
式中,t=85,t1=4,,t2=0。
所以t=(t+t1+t2)/nf=(85+4+0)/450×
0.5min=0.396min
半精车Φ157的外圆表面并切槽,同时应校验机床功率及进给机构强度。
5.2.7半精车
Φ157的外圆表面:
单边余量Z=0.19mm,可一次切除。
4)计算切削速度:
=π×
35.4×
450/1000m/min=50m/min
式中,t=85,t1=4,t2=0。
=(85+4+0)/450×
5,2.8切1.7×
Φ33的槽:
单边余量Z=1.01mm,可一次切除。
35.02×
450/1000m/min=49.48m/min
式中,t=1,t1=11,t2=0。
所以t=(t+t1+t2)/nf=(1+11+0)/450×
0.5min=0.054min
铣90度的槽。
f=0.08/齿(参考《切削手册》表3-3)
切削速度:
参考有关手册,确定V=0.45mm/s,即27m/min。
采用高速钢镶齿三面刃铣刀,d=225mm,齿数z=20。
则
n=1000v/πdw
=1000×
27/π×
225=38r/min
现选用X63卧式铣床,根据机床使用说明书,取n=37.5r/min,故实际切削速度为V=πdn/1000=π×
225×
37.5/1000m/min=26.5m/min。
当n=37.5r/min时,工作台的每分钟进给量f应为
f=fzn=0.08×
20×
37.5mm/min=60mm/min。
查机床说明书,有f=60mm/min,故直接选用该值。
切削工时:
由于所铣的槽表面光洁度不高,粗糙度值为R12.5,故只要粗铣就能达到要求。
铣刀的行程为t+t1+t2=90。
因此,机动工时为
tm=(t+t1+t2)/f=90/60min=1.5min
总结
紧张而辛苦的课程设计结束了。
当我快要完成老师下给我的任务的时候,我仿佛经过一次翻山越岭,登上了高山之巅,顿感心旷神怡,眼前豁然开朗。
毕业设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练,这是我们迈向社会、从事职业工作前一个必不可少的过程。
“千里之行始于足下”,通过这次课程设计,我深深体会到这句千古名言的真正含义。
我今天认真地进行课程设计,学会脚踏实地地迈开这一步,就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。
说实话,毕业设计真是很累人。
然而,当我一着手清理自己的设计成果,仔细回味这一周的心路历程,一种少有的成功喜悦即刻使我倦意顿消。
虽然这是我刚学会走完的第一步,是我人生中的一点小小的胜利,然而它令我感到自己成熟了许多,令我有了一种“春眠方觉晓”的感悟。
通过课程设计,使我深深体会到,干任何事都必须有耐心、细致。
课程设计过程中,许多计算优势不免令我感到心烦意乱;
有两次因为不小心我计算出错,只能毫不情愿地重来。
但一想起老师平时对我们耐心教导,想到今后自己应当承担的社会责任,想到世界上应为某些细小失误而出现的令人无比震惊的事故,我不禁时刻提醒自己,一定要养成一种高度负责、一丝不苟的良好习惯。
这次课程设计使我在工作作风上得到了一次难得的磨练。
做完毕业设计,使我发现了自己所掌握的知识是真正如此的贫乏,自己综合应用所学专业知识的能力是如此不足,几年来学习了这么多的课程,今天才知道自己并不会用。
想到这里,我真的有点心急了。
老师却对我说,这说明课程设计确实使我有收获了。
老师的亲切勉励像春雨注入我的心田,使我更加自信了。
最后,我要衷心地感谢邹老师。
是您的教导了我,是您的敬业精神感动了我,是您的谆谆教诲启发了我,是您的殷切期望鼓舞了我。
我感谢老师您今天又为我增添了一副坚硬的翅膀。
参考文献
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高等教育出版社,2005:
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- 皮带轮 机械 加工 工艺 规程 设计