对角形轴承箱加工工艺及夹具设计方案Word文档格式.docx
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在尺寸图中,俯视图上标注的宽度为50h11槽,有位置度要求,其公差值为0.4mm。
由零件图可知,零件的不加工表面粗糙度值为6.3um。
零件的材料为HT200。
铸件要求不能有吵眼、疏松、气孔等铸造缺陷,以保证零件强度、硬度及刚度,在外力作用下,不致于发生意外事故。
根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度,该零件没有很难加工的表面尺寸,上述表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证,对于这两组加工表面而言,可以先加工其中一组表面,然后借助于专用夹具加工另一组表面,并且保证它们的位置精度要求。
二、确定毛坯
(一)确定零件的生产类型
零件材料为HT200。
考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大,零件结构又比较简单,又是薄壁零件。
故选择铸件毛坯。
假定该零件的生产纲领是10000件每年。
依设计题目知:
Q=5000台/年,n=2件/台;
结合生产实际,备品率a%和废品率b%分别取10%和1%。
代入公式N=Qn(1+a%)(1+b%)得:
N=5000台/年
2件/台
(1+10%)
(1+1%)=11110(式1.1)
角形轴承座的重量为29.8kg,由参考文献[1]表1.1-2知,角形轴承座是中型机械中的零件,属轻型零件;
并且生产类型为大批生产。
(2)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,考虑到轴承的正反转和主要受径向力等情况,以及参照零件图上所给的该零件不加工表面的粗糙度要求,对于不进行机械加工的表面的粗糙度通过铸造质量保证,又由于该零件年产量为11110件,属批量生产,且该零件的外形尺寸不复杂,又是薄壁零件,故采用金属型铸造。
2、确定毛坯尺寸
由参考文献[1]表2.2-3可知,该种铸件的尺寸公差等级CT为8~10级,加工余量等级由表2.24。
故取CT为10级,MA为E级。
参阅文献资料可知,可用查表得方法确定各加工表面的总余量,但由于查表确定的总余量值各不相同,一般情况下,除非有另有规定,一般要求的机械加工余量适用于整个毛坯铸件,即对所有需要机械加工的表面只规定一个值,且该值应根据最终机械加工后成品铸件的最大轮廓尺寸,在相应的尺寸范围内选取。
故取所有加工表面额单边余量为4mm。
其毛坯图外型尺寸的公差要求及公差值详见毛坯图。
2、设计毛坯图
根据上面毛坯尺寸的确定,将零件图转变为毛坯图。
详见毛坯零件图。
三、工艺规程设计
(一)选择定位基准
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证,生产率得以提高。
1、粗基准的选择:
对于零件而言,尽可能选择不加工表面为粗基准。
而对有若干个不加工表面的工件,则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。
根据这个基准选择原则,选取零件的右端面为粗基准。
2、精基准的选择:
主要应该考虑基准重合的问题。
当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸链换算。
精基准是什么?
(二)零件表面加工方法的选择
由上述的零件分析和查阅相关文献,根据本零件的加工要求,使用到的主要机床有:
铣床,镗床,钻床;
铣床主要用来铣削直角边、槽;
镗床主要用来镗削端面,镗孔;
钻床主要用来钻孔。
根据零件的表面粗糙度质量要求和尺寸公差要求,对要求机械加工的各端面和孔,现制定加工方法如下:
1、对于φ250mm的两个端面,其表面粗糙度为6.3um,由参考文献[1]1.4-8可知:
这两端面可以通过粗铣和半精铣的加工方法获得要求的表面质量,同时如果在镗削φ180H7mm孔时,首先就是镗削端面,也是可以的,也是通过粗镗,半精镗。
查阅相关资料可知,对于φ250mm的端面,可以在镗孔前换上圆盘铣刀,进行镗床上的铣削加工。
2、对于两个直角面,其表面粗超度值为6.3um,由参考文献[1]1.4-8可知:
需通过粗铣和半精铣的加工工序获得。
3、对于两个直角面上的50h11mm的槽,其表面粗超度值为6.3um,由参考文献[1]1.4-7可知:
这两个槽通过粗铣和半精铣的加工工序可获得。
4、对于φ180H7mm的孔,其表面粗糙度值为1.6um,由参考文献[1]1.4-7可知:
可通过粗镗,半精镗,精镗的加工工序获得。
5、对于长度为75mm的凹台,其表面粗糙度值为12.5um,由参考文献[1]1.4-7可知:
只需进行一次铣削即可获得。
6、对于零件上的6-φ13
以及侧面的2-φ25,这8个孔,其表面粗糙度为12.5um,只需通过一次钻削即可获得。
7、按照图纸要求,其余未加工表面质量,通过铸造工艺保证。
(三)制定工艺路线
制定工艺路线,在生产纲领确定的情况下,根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求来制定工艺路线。
可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,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。
工艺路线方案一如下:
工序一金属型铸造毛坯。
工序二人工时效。
工序三粗车φ250端面
工序四粗车φ180H7孔
工序五粗铣两大平面,两小平面
工序六半精镗两端面、半精镗180H7孔
工序七铣槽
工序八钻孔
工序九精镗φ180H7mm孔
工序十钳工去毛刺。
工序方案二如下:
工序一金属型铸造毛坯。
工序二人工时效。
工序三以φ250端面为粗基准,定位安装,铣加工一直角平面,保证尺寸148mm。
工序四以已加工的一直角平面为精基准,加工另一直角平面,保证两平面垂直度公差小于0.12mm。
工序五以一直角平面为精基准,镗销端面及镗加工φ180H7,,保证孔中心距148mm。
工序六以φ180H7孔定位夹紧,铣加工另一端面保证尺寸100h11。
工序七以φ180H7孔及基准B面定位夹紧,铣加工槽50h11,保证尺寸140h11。
工序八以已加工好的槽50h11定位,加工另一槽50h11,保证尺寸140h11。
工序九以φ180H7孔及基准B面定位夹紧,铣一边长度为75mm的凹台。
工序十以φ180H7孔及基准B面定位夹紧,铣另一边长度为75mm的凹台。
工序十一以孔φ180H7定位,钻6-φ
。
工序十二以孔φ180H7定位,使用钻模钻2-φ25mm的孔。
工序十三钳工去毛刺。
工序十四终检入库。
由以上两种方案可以看出:
第一种方案是用车削的方法,在车端面的同时将孔一并粗车完成,然后将两个端面一次铣出,能保证较好的平行度,在用端面定
位,用滑柱钻模的钻套中心,用钻模直接压紧。
方案二是利用镗床上加工而来的,并且在加工φ180H7时,是以一直角平面为精基准,镗加工φ180H7,及端面,保证中心距148mm。
为了达到这样的加工要求,在镗床上进行加工时,需要同时完成镗端面,镗孔的加工过程。
方案一是按照先面后孔的原则,因为由于平面定位比较稳定,装夹方便,一般零件多选用平面为精基准,因此总是先加工平面后加工孔。
但有些零件平面小,不方便定位,则应先加工孔。
在这里的工序五中,是以加工好的直角面为精基准的。
同时,由零件图上,φ180H7的两端面垂直于孔,而不是,孔垂直于面,也就是说,这两个面是以孔为加工基准的。
那么,首先加工一个面,同时完成孔的加工,这样就能保证面与孔的垂直度在0.01mm之内,然后再以孔为定位基准,加工另一端面,这样的工艺才是本零件图上位置度要求的。
通过这样的分析,使用适当的原则,才能体现出设计的真正意义——灵活,正确的使用已学的知识来指导我们的设计工作。
同时在车床上镗φ180H7孔时,仍要做专用的夹具,而在镗床上加工,则可不必用,并且更能保证零件图中的位置度要求。
对于镗床上的经济性,可利用批镗的加工方式。
此外方案二中利用镗床对于加工轴或孔的端面时,不能够像和方案一利用车床那样的车端面,而且在镗床上镗削端面的过程中,如果用镗孔的镗刀镗削端面,并不能够实现自动的扩大镗削直径,只能通过人工进刀的方式来扩大镗削直径,这样无疑就增加了操作上的难度和加工上的成本。
与之相比较的另一种方案,就是使用直径较大的盘刀,一次走到即可完成端面的加工,然后换镗刀进行镗孔,这样相比较就节省了时间和节约了加工成本。
这里的换刀看上去是比较麻烦,但对于30多公斤的工件来说,装夹一次,通过换刀来完成多道加工工序,是经济可行的!
因些选择方案二。
四、机械加工余量、工序尺寸的确定
“角形轴承座,零件材料为HT200,硬度180~200HB,生产类型大批量,金属型铸造毛坯。
”据以上原始资料及加工路线,分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸如下:
1.由参考文献[1]所得的加工余量可以确定毛配总加工余量如下表:
工序号
加工内容
加工余量
精度等级
工序尺寸
表面粗糙度
工序余量
最小
最大
01
铸件
02
人工时效
03
铣加工一直角平面(基准B面)
4
IT12
6.3
1.0
2.0
04
铣加工另一个直角平面(与B面相对的那个)
05
镗加工φ180H7,及端面
IT9
1.6
0.5
06
铣φ180H7的另一端面
2
07
铣50h11的槽
8
IT13
08
铣另一50h11的槽
1
09
铣长度为75mm的凹台
12.5
10
铣另一长度为75mm的凹台
11
钻6-φ
的孔
1.5
12
钻2-φ25的孔
13
钳工去毛刺
14
终检入库
五、确立切削用量及基本工时
工序一
铸造毛坯,如毛坯图(CAXA毛坯图)。
工序二
人工时效,消除内应力。
工序三
1、加工条件
工件材料:
HT200,硬度180~200HB,铸造。
加工要求:
以φ250端面为粗基准,定位安装,铣加工一直角平面,保证尺寸148mm。
机床:
铣床,X62W卧式万能铣床。
刀具:
高速钢圆柱形铣刀。
铣削宽度ae=4mm,深度ap=90mm。
根据《切削手册》)取刀具外径d0=80mm,选择刀具前角γo=+10°
后角αo=16°
,副后角αo’=8°
,刀齿斜角λs=-10°
主刃Kr=60°
过渡刃Krε=30°
副刃Kr’=5°
,由于其表面粗糙度值为12.5um,因为148mm无尺寸公差要求,故只需进行一次粗铣即可达到要求。
2、切削用量
(1)确定切削进给量
根据参考文献[2]六-常用铣床的技术资料表3.30,X62W型卧式万能铣床的功率为7.5kW,工艺系统刚性为中等,细齿盘铣刀加工铸铁,查得每齿的进给量fz=0.15~0.3mm/z,现取fz=0.2mm/z。
(2)铣刀磨钝标准及寿命
根据参考文献[2]表3.7,用高速钢盘铣刀粗加工铸铁,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.8mm,铣刀直径d=80mm,耐用度T=180min。
(3)确定切削速度和工作台每分钟进给量fMZ,,由参考文献[2]计算公式3.27得:
(式5.1)
其中由参考文献[2]表3.28知:
Cv=9.5,qv=0.7,xv=0.3,yv=0.6,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,kv=1.0。
将上述数据带入公式可得
v=7.875m/min
(式5.2)
根据参考文献[2]六-常用铣床的技术资料表3.30,X62W型卧式万能铣床主轴的转速表,选择n=30r/min=0.5r/s,则实际切削速度v=7.536m/min=0.1256m/s,工作台每分钟的进给量
fMZ=0.25×
12×
30=90mm/min(式5.3)
根据参考文献[2]六-常用铣床的技术资料表3.30,X62W型卧式万能铣床工作台进给量表,选择fMZ=95mm/min,则实际每齿的进给量
(4)校验机床功率
根据参考文献[2]表3.28中的计算公式,铣削是的功率(kW)为
(式5.4)
(式5.5)
式中CF=30,xF=1.0,yF=0.65,uF=0.83,qF=0.83,ap=90mm,ae=4mm,fz=0.264,z=12,d=80mm,n=30r/min,kFC=0.63。
Fc=744.96N(式5.6)
V=7.536m/min,则
Pc=5.614kW
根据参考文献[2]六-常用铣床的技术资料表3.30,X62W型卧式万能铣床主电动机功率为7.5kW,故所选用切削用量可以采用,所确定的切削用量为fz=0.264mm/z,fMZ=95mm/min,n=30r/min,v=0.1256m/s。
(3)基本时间
根据参考文献[1]表6-2.7,三面刃铣刀铣面的基本时间为
(式5.7)
则l1=20mm,l2=4mm,fMZ=95mm/min,i=1;
Ti=3.03min=181.8
工序四
HT200,硬度180~200HB,铸造。
以已加工的一直角平面为精基准,加工另一直角平面,保证两平面垂直度公差小于0.12mm。
根据文献[2]取刀具外径d0=80mm,选择刀具前角γo=+10°
过渡刃宽bε=1mm。
由于其表面粗糙度值为12.5um,因为148mm无尺寸公差要求,故只需进行一次粗铣即可达到要求。
根据参考文献[2]表3.7,用高速钢盘铣刀粗加工铸铁,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.8mm,铣刀直径do=80mm,耐用度T=180min。
(3)根据参考文献[2]表3.28中的计算公式,确定切削速度和工作台每分钟进给量fMZ
(式5.8)
其中Cv=9.5,qv=0.7,xv=0.3,yv=0.6,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,kv=1.0。
(式5.9)
根据参考文献[2]表3.30,可知X62W型卧式万能铣床主轴的转速表,选择n=30r/min=0.5r/s,则实际切削速度v=7.536m/min=0.1256m/s,工作台每分钟的进给量
30=90mm/min
根据参考文献表[1]5-76,X62W型卧式万能铣床工作台进给量表,选择fMZ=95mm/min,则实际每齿的进给量
(式5.10)
(式5.11)
(式5.12)
Fc=744.96N
根据参考文献表[1]5-76,X62W型卧式万能铣床主电动机功率为7.5kW,故所选用切削用量可以采用,所确定的切削用量为fz=0.264mm/z,fMZ=95mm/min,n=30r/min,v=0.1256m/s。
(5)基本时间
(式5.13)
Ti=3.03min=181.3s
工序五
Ⅰ粗镗加工φ180H7的端面
a)加工条件
以一直角平面为精基准,粗镗φ180H7的端面;
镗床,T68卧式镗床。
端铣刀,刀具外径D=315mm,刀具安装孔d=60mm,H=80mm,b=25.7mm,刀齿斜角λ=14°
,齿数z=20,镗削宽度ae=250mm,深度ap=2.5mm。
根据参考文献[1]表4.2-19,T68型卧式镗床的功率为6.5kW,工艺系统刚性为中等,细齿盘铣刀加工铸铁,查得每齿的进给量fz=0.15~0.3mm/z,现取fz=0.2mm/z。
根据参考文献[2]表3.7,用高速钢盘铣刀粗加工铸铁,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.8mm,铣刀直径D=315mm,耐用度T=240min。
(3)由参考文献[2]计算公式3.27,确定切削速度和工作台每分钟进给量fMZ
(式5.14)
其中Cv=18.9,qv=0.2,xv=0.1,yv=0.4,uv=0.1,pv=0.1,m=0.15,kv=0.63。
v=12.796m/min
(式5.15)
根据参考文献[1]表4.2-20,T68型卧式镗床主轴的转速表,选择n=20r/min,则实际切削速度v=19.782m/min=0.3297m/s,工作台每分钟的进给量
fMZ=0.2×
20×
20=80mm/min(式5.16)
根据参考文献[1]表4.2-22,T68型卧式镗床工作台进给量表,选择fMZ=80mm/min,则实际每齿的进给量
根据参考文献[1]表3.28中的计算公式,镗铣削是的功率(kW)为
(式5.17)
(式5.18)
Fc=274.027N
v=19.782m/min,则
Pc=5.42kW
根据参考文献[2]表4.2-19,T68型卧式镗床主电动机功率为6.5kW,故所选用切削用量可以采用,所确定的切削用量为fz=0.2mm/z,fMZ=80mm/min,n=20r/min,v=0.3297m/s。
(4)基本时间
(式5.19)
则l1=195.2mm,l2=4mm,fMZ=80mm/min,i=1;
Ti=5.62min
Ⅱ半精镗加工φ180H7的端面
以一直角平面为精基准,半精镗φ180H7的端面;
端铣刀,刀具外径D=315mm,齿数z=20,刀具外径D=315mm,刀具安装孔d=60mm,H=80mm,b=25.7mm,刀齿斜角λ=14°
镗削宽度ae=250mm,深度ap=1.5mm。
根据参考文献[1]表4.2-19,T68型卧式镗床的功率为6.5kW,工艺系统刚性为中等,细齿盘铣刀加工铸铁,查得每齿的进给量fz=0.06~0.135mm/z,现取fz=0.1mm/z。
(3)根据参考文献[1]表3.27中的计算公式,确定切削速度和工作台每分钟进给量fMZ
(式5.20)
v=15.945m/min
(式5.21)
fMZ=0.1×
20=40mm/min(式5.22)
根据粗加工时校核的机床功率可
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