机械制造工艺学课程设计说明书连接座.docx
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机械制造工艺学课程设计说明书连接座
机械制造工艺学课程设计
设计题目:
设计连接座零件的机械加工工艺规程设计计算说明书
第一章序言.........................................................................3
第二章零件分析.......................................................................3
2.1零件的作用........................................................................3
2.2零件的工艺分析....................................................................3
第三章机械加工工艺规程制订............................................................3
3.1毛坯的选择........................................................................3
3.2确定毛坯的制造形式................................................................3
3.3选择定位基准......................................................................3
3.4制定工艺路线......................................................................3
3.5确定加工余量及毛坯尺寸............................................................1
3.5.1确定加工余量..................................................................1
3.5.2确定毛坯基本尺寸..............................................................1
3.5.3绘制毛坯简图..................................................................2
3.6选择加工设备和工艺装备............................................................2
3.7确定切削用量及基本工时............................................................3
3.7.1工序一........................................................................3
3.7.2工序二........................................................................6
3.7.3工序三........................................................................6
3.7.4工序四........................................................................9
3.7.5工序五........................................................................9
3.7.6工序六.......................................................................11
第四章心得体会......................................................................12
第五章参考文献......................................................................12附:
机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片
第2页共20页
第一章序言
本次课程设计的任务是针对生产实际中的一个零件——离心式微电机水泵上的连接座,制订其机械加工工艺规程。
该零件的工艺过程包括了铣平面,镗内孔,钻孔,攻螺纹等工序,工艺范围广,难易程度适合于工艺课程设计的需要。
机械制造工艺学课程设计是我们大学课程中的最后一个环节,是综合了大学三年所学的知识,对机械加工工艺规程进行制订,制作机械加工工艺过程卡,机械加工工序卡等,让我们对机械加工过程有一个全面的了解。
就我个人而言,我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性的训练,希望在设计过程中能锻炼自己分析问题、解决问题的能力。
由于能力有限,设计尚有许多不足之处,希望各位老师给予指教。
第二章零件分析
2.1零件的作用
该零件是离心式微电机水泵上的连接座,用来连接水泵和电机。
左端Ф125外圆与水泵泵壳连接,水泵叶轮在Ф100孔内,通过4个螺钉固定;右端Ф121外圆与电动机机座连接,Ф40孔与轴承配合,通过3个螺栓固定,实现水泵与电动机的连接,从而起连接固定作用。
2.2零件的工艺分析
离心式微电机水泵上的连接座零件属于壳体类零件,零件的装配基准为Φ125的外圆,右端Φ121的外圆和中间Φ40的孔,其加工精度要求较高。
离心式微电机水泵上的连接座零件主要加工表面为:
左端的加工表面:
左端面(粗糙度Ra6.3),Φ125-0.025外圆(粗糙度Ra3.2),Φ1000
角,钻通孔Φ7并攻丝(粗糙度Ra25)。
右端面的加工表面:
右端面(粗糙度Ra12.5)、Φ121-0.04的外圆(粗糙度Ra3.2);Φ32的小凹槽(粗糙度Ra25);外径为Φ50、内径为Φ400+0.016的小凸台(粗糙度无),00+0.035内圆(粗糙度Ra25),倒并带有倒角;钻Φ17.5的中心孔(粗糙度Ra25),钻Φ7通孔(粗糙度Ra25)。
连接座零件图如图2.1所示:
图2.1连接座零件
第三章机械加工工艺规程制订
3.1毛坯的选择
根据零件的材料,推荐用铸件,铸件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度,冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。
该零件材料为HT200,考虑到零件在工作时要有高的耐磨性,所以选择铸铁铸造。
依据设计要求Q=5000台/年,n=1件/台;结合生产实际,备品率α和废品率β分别取10%和1%代入公式得该工件的生产纲领:
N=Qn(1+α%+β%)=5000⨯1⨯(1+10%+1%)=5550件/年
3.2确定毛坯的制造形式
零件材料为HT200,铸件的特点是液态成形,其主要优点是适应性强,即适用于不同重量、不同壁厚的铸件,也适用于不同的金属,还特别适应制造形状复杂的铸件。
考虑到零件在使用过程中起连接作用,分析其在工作过程中所受载荷,最后选用铸件,以便使金属纤维尽量不被切断,保证零件工作可靠。
由于零件每月担负工序数不低于30~50,则年产量已达成批生产水平,而且零件轮廓尺寸不大,可以采用砂型机器造型及壳型,有利于提高生产效率,保证加工精度,减少生产成本上考虑。
3.3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,基面选择的正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产效率得以提高。
粗基准的选择,零件图中给出了以中心轴线为基准,加工时零件绕基准轴线作无轴向移动旋转一周时,在任一测量平面内的径向跳动量均不得大于公差值0.04mm。
最后选取Φ110做为粗基准,利用内钳式三爪卡盘卡住这个面做主要定位面。
对于精基准而言,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,应该进行尺寸换算。
3.4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。
在生产纲领已经确定为成批生产的条件下,可以考虑采用万能性
5
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,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。
确定最终的工艺路线为:
工序一:
粗车左端面,粗车外圆Φ125,粗镗内孔Φ100
定位基准:
外圆Φ121,右端法兰盘端面Φ130
工序二:
粗车右端面,粗车外圆Φ121,粗镗内孔Φ32,粗车凸台
定位基准:
左端面,毛坯外圆Φ140
工序三:
半精车左端面,半精车外圆Φ125,半精镗内孔Φ100,倒角
定位基准:
外圆Φ121,右端法兰盘端面
工序四:
半精车右端面,半精车外圆Φ121,半粗镗内孔Φ40,半粗镗内孔Φ32,凸台倒角
定位基准:
外圆Φ125,左端法兰盘边缘
工序五:
钻右面通孔3⨯Φ7,钻左面通孔6⨯Φ7,钻通孔Φ17.5,钻孔4⨯Φ4.134深12,攻螺纹
定位基准:
外圆Φ121,Φ121端面,左端法兰盘边缘
工序六:
磨外圆Φ121,磨内孔Φ100,磨外圆Φ125
定位基准:
外圆Φ125,左端法兰盘边缘
具体的工艺路线如下:
工序一:
1.粗车左端面至70.52.粗车外圆Φ128×5.23.粗镗内孔Φ98×4.8工序二:
1.粗车右端面至702.粗车外圆Φ125×3.23.粗镗内孔Φ34×284.粗车小凸台端面至16工序三:
1.半精车左端面到69.52.半精车外圆Φ125.5×8.93.半精镗内孔Φ99.5×6.9工序四:
第4页共20页
1.半精车右端面保692.半精车外圆Φ121.5⨯53.半精镗内孔Φ40×274.半精镗内孔Φ32×28工序五:
1.钻通孔6×Φ72.钻通孔3×Φ73.钻通孔Φ17.54.钻孔4×Φ4.134深125.攻螺纹4-M5深10工序六:
1.磨外圆保Φ121×52.磨内孔保Φ100×73.磨外圆保Φ125×9
3.5确定加工余量及毛坯尺寸
(1)求最大轮廓尺寸
根据零件图计算轮廓的尺寸,最大直径Ф142mm,高69mm。
(2)选择铸件公差等级
查手册铸造方法按机器造型,铸件材料按灰铸铁,得铸件公差等级为8~12级取为11级。
(3)求铸件尺寸公差
公差带相对于基本尺寸对称分布。
(4)求机械加工余量等级
查手册铸造方法按机器造型、铸件材料为HT200得机械加工余量等级E-G级,选择F级。
3.5.1确定加工余量
由零件图已知数据可知,对外圆Φ1250经过粗-0.025和外圆Φ121-0.04的要求精度较高,
车—半精车—磨削。
根据铸件质量、零件表面粗糙度、形状复杂程度,由《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-4可知,取铸件加工表面的单边余量为1mm,。
所以工件的总长为1+1+69=71mm。
两端面的精度要求也较高,由《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-4可知,单边余量2mm已能满足加工要求。
3.5.2确定毛坯基本尺寸
加工表面的毛坯尺寸只需将零件尺寸加上查取的相应加工余量即可,所得毛坯尺寸如表3.1所示。
表3.1毛坯尺寸
附录B
3.5.3绘制毛坯简图
该连接座的毛坯简图如图3.1所示。
图3.1连接座毛坯图
3.6选择加工设备和工艺装备
1.机床选用
①.工序三和工序四是粗车、粗镗和半精车、半精镗。
各工序的工步数不多,成批量生产,故选用卧式车床就能满足要求。
本零件外轮廓尺寸不大,精度要求属于中等要求,选用最常用的C620-1型卧式车床。
②.工序五是钻孔,选用Z3080×25摇臂钻床。
③.工序六是磨零件左右外圆面,这两个面的要求精度都比较高,从经济角度看,采用外圆磨床。
2.选择刀具
①.在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀和镗刀。
加工刀具选用YG6类硬质合金车刀,它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。
为提高生产率及经济性,可选用可转位车刀。
②.钻孔时选用高速钢麻花钻。
③.磨具的选用:
磨具通常又称为砂轮。
是磨削加工所使用的“刀具”。
磨具的性能主要取决于磨具的磨料、结合剂、粒度、硬度、组织以及砂轮的形状和尺寸。
选择双斜边二号砂轮。
3.选择量具
本零件属于成批量生产,一般均采用通常量具。
选择量具的方法有两种:
一是按计量器具的不确定度选择;二是按计量器的测量方法极限误差选择。
采用其中的一种方法
即可。
3.7确定切削用量及基本工时
切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。
确定方法是先是确定切削深度、进给量,再确定切削速度。
3.7.1工序一
0+0.035Φ128本工序为粗车Φ1250端面,车至,粗镗至Φ98,已知加Φ125Φ100-0.025-0.0250
工材料为灰铸铁,机床C620—1普通车床,工件用内钳式卡盘固定。
一.确定粗车左端面的切削用量
所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。
根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-26,由于C620—1机床的中心高为200mm(表5-46),故选刀杆尺寸B⨯H=16mm⨯25mm,刀片厚度为4.5mm。
选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面,前角V0=120,后角α0=60,主偏角Kv=900,副偏角Kv'=100,刃倾角λs=00,刀尖圆弧半径rs=0.8mm。
①.确定切削深度ap
由于单边余量为1.5mm,可在一次走刀内完成,故
ap=
②.确定进给量f
根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-27可知:
刀杆尺寸为16mm⨯25mm,ap≤5mm,工件直径100~400之间时,
进给量f=0.5~1.0r
根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-42:
可知:
C620—1机床进给量
f=0.7r71-69=1mm2
确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求,故需进行校验根据表5-43,C620—1机床进给机构允许进给力Fmax=3530N。
当强度在174~207HBS时,ap≤5mm,f≤0.75r,Kr=450时,径向进给力:
FR=950N。
切削时Ff的修正系数为KroFf=1.0,KλsFf=1.0,KkrFf=1.17,故实际进给力为:
附录B
Ff=950⨯1.17=1111.5N由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力,故所选f=0.7r可用。
③.选择刀具磨钝标准及耐用度
根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-40,车刀后刀面最大磨损量取为1.5mm,车刀寿命T=60min。
④.确定切削速度V0
切削速度可根据公式计算,也可直接有表中查出。
根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-43,当YG6硬质合金刀加工硬度200~219HBS的铸件,ap≤4mm,f≤0.75r,切削速度V=63min。
切削速度的修正系数为Ktv=1.0,Kmv=0.92,Ksv0.8,KTv=1.0,KKv=1.0,故:
V0'=VtKv=63⨯1.0⨯1.0⨯0.92⨯0.84⨯1.0⨯1.0≈48min
1000Vc'1000⨯48==120rminn=π⨯127πD
根据C620—1车床说明书选择
n0=125rmin
这时实际切削速度Vc为:
Vc=
⑤.校验机床功率
切削时的功率可由表查出,也可按公式进行计算。
由《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-30和表5-31,HBS=160~245,πDnc1000=π⨯127⨯1251000≈50minap≤3mm,f≤0.75r,切削速度V≤50mmin时,
PC=1.7KW
切削功率的修正系数kkrPc=0.73,Kr0Pc=0.9,故实际切削时间的功率为:
PC=1.7⨯0.73=1.2KW根据表1.30,当n=125rmin时,机床主轴允许功率为PE=5.9KW,PC〈PE,故所选切削用量可在C620—1机床上进行,最后决定的切削用量为:
ap=3.75mm,f=0.7r,n=125rmin=2.08rs,V=50min⑥.倒角
为了缩短辅助时间,取倒角时的主轴转速与钻孔相同n=3.28rs
换车刀手动进给。
⑦.计算基本工时t=lnf
式中L=l+y+∆,l=127mm
由《机械制造工艺学课程设计指导书》公式得,车削时的入切量及超切量y+∆=1mm,则L=127+1=128mm
tm=128=1.46min125⨯0.7
二.确定粗镗Φ100的切削用量及基本工时
粗镗Φ100,本工序采用计算法。
所选用刀具为硬质合金(钨钴类)YG6,直径为20mm的圆形镗刀。
①.确定切削深度ap
ap=
②.确定进给量f
根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-24可知,当粗镗铸件时,镗刀直径20mm,ap≤3mm,镗刀伸出长度为125mm时:
5=2.5mm2
f=0.15~0.40r
按C620—1机床的进给量(表5-24),选择,
f=0.25r
③.确定切削速度V
V=Cv
xTmapfyvKV
式中Cv=189.8,m=0.2,yv=0.20,T=60min,x=0.15V=189.8⨯0.9⨯0.8⨯0.650.20.150.2060⨯2.5⨯0.25
=37mmin
附录B
n=1000V1000⨯37==121rminπD3.14⨯97
按C620—1机床的转速,选择
n=160rmin=2.6rs
④.计算基本工时
选镗刀的主偏角Kr=450,则L1=3.5mm,L=69mm,L2=4mm,L3=0,f=0.25r,n=0.26rs,i=1,则:
TiL=
3.7.2工序二
000Φ125;车Φ40至Φ34。
车Φ121-0.04端面,车Φ121-0.04外圆,车Φ121-0.04至69+3.5+4=117s0.25⨯2.6
本工序仍为粗车。
已知条件与工序相同,车端面及倒角,可采用工序Ⅳ相同的可转位车刀。
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如下:
ap=2.5mmf=0.65rn=3.8rsv=50.4mminTi=56s
3.7.3工序三
+0.035半精车Φ1250至Φ99.5,深7mm。
-0.025端面,车距离为9mm的面成;半精镗Φ1000
一.确定半精车左端面的切削用量
所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。
根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-26,由于C602—1机床的中心高为200mm,故选刀杆尺寸B⨯H=16mm⨯25mm,刀片厚度为4.5mm。
选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面,前角V0=120,后角α0=60,主偏角Kv=900,副偏角Kv'=100,刃倾角λs=00,刀尖圆弧半径rs=0.8mm。
①.确定切削深度ap
由于单边余量为1.5mm,可在一次走刀内完成,故
ap=
②.确定进给量f
根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-27可知:
刀杆尺寸为16mm⨯25mm,ap≤4mm,工件直径100~400之间时,
2.5=1.25mm2
进给量f=0.5~1.0r
按C620—1机床进给量(表5-42)在《机械制造工艺设计手册》可知:
f=0.7r
确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求,故需进行校验根据表1—30,C620—1机床进给机构允许进给力Fmax=3530N。
当强度在174~207HBS时,ap≤4mm,f≤0.75r,Kr=450时,径向进给力:
FR=950N。
切削时Ff的修正系数为KroFf=1.0,KλsFf=1.0,KkrFf=1.17,故实际进给力为:
Ff=950⨯1.17=1111.5N由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力,故所选f=0.7r可用。
③.选择刀具磨钝标准及耐用度
根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-40,车刀后刀面最大磨损量取为1.5mm,车刀寿命T=60min。
④.确定切削速度V0
切削速度可根据公式计算,也可直接有表中查出。
根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-43,当YT15硬质合金刀加工硬度200~219HBS的铸件,ap≤4mm,f≤0.75r,切削速度V=63min。
切削速度的修正系数为Ktv=1.0,Kmv=0.92,Ksv0.8,KTv=1.0,KKv=1.0,故:
v0=vtkv=63⨯1.0⨯1.0⨯0.92⨯0.84⨯1.0⨯1.0≈48min
1000Vc'100048n===120rminπ⨯127πD
根据C620—1车床说明书选择
n0=125rmin
这时实际切削速度Vc为:
Vc=
⑤.校验机床功率
切削时的功率可由表查出,也可按公式进行计算。
由《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-30和表5-31,HBS=160~245,πDnc1000=π⨯127⨯1251000≈50min
附录B
ap≤3mm,f≤0.75r,切削速度V≤50mmin时,
PC=1.7kw
切削功率的修正系数kkrPc=0.73,Kr0Pc=0.9,故实际切削时间的功率为:
PC=1.7⨯0.73=1.2kw根据表1.30,当n=125rmin时,机床主轴允许功率为PE=5.9kw,PC〈PE,故所选切削用量可在C620—1机床上进行,最后决定的切削用量为:
ap=1.25mm,f=0.7r,n=125rmin=2.08rs,V=50min
⑥.计算基本工时t=lnf
式中L=l+y+∆,l=127mm
由《机械制造工艺学课程设计指导书》公式,车削时的入切量及超切量y+∆=1mm,则L=126+1=128mm
tm=127=1.4min125⨯0.7
+0.035Φ1000二.确定半精镗的切削用量
所选用的刀具为YG6X硬质合金圆形镗刀,主偏角为KV=450,直径为16mm的圆形镗刀,其耐用度为T=60min。
①.确定切削深度ap=0.25mm
p②.根据表1.5*,当半精镗铸料,镗刀直径为16mm,a
80mm时,进给量为:
f=0.1r。
≤2mm,镗刀伸出长度
③.确定切削速度按《机械制造工艺学课程设计指导书》的计算公式确定:
V=CvKvxyvTMapvf
式中Cv=189.8m=0.2Xv=0.15Yv=0.20T=60minV=124.6mmin
选择C620-1机床转速:
n=1000⨯124.6=1304rminπ⨯30.5
n=1200rmin=20r
实际切削速度为:
v=2.08s
s
④.确定基本时间
确定半精镗孔Φ100mm的基本时间50s
3.7.4工序四
0Φ121.5;车Φ40孔至Φ39.5。
半精车Φ1210
-0.04端面;半精车外圆Φ121-0.04至
本工序仍半精车。
已知条件与工序相同,车端面,可采用工序三相同的可转位车刀。
3.7.5工序五
钻孔Φ17.5mm,钻孔6⨯Φ7mm,3⨯Φ7mm,钻螺纹孔以及攻螺纹4⨯M5。
一.确定钻孔Φ17.5mm的切削用量
钻孔Φ17.5mm,由于该孔的加工精度Ra25,可以直接钻孔得到。
由《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-19选取锥柄麻花钻,直径系列选择锥柄麻花钻Φ17.5
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