溜板箱工艺规程和夹具设计.docx
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溜板箱工艺规程和夹具设计
一、内容摘要…………………………………………………3
二、零件的分析……………………………………………4
(一)零件的作用…………………………………………4
(二)零件的工艺分析……………………………………4
三、确定毛坯图……………………………………………5
四、工艺规程设计…………………………………………7
(一)定位基准的选择……………………………………7
(二)制订工艺路线………………………………………8
(三)选择加工设备及刀具、夹具、量具………………11
(四)加工工序设计………………………………………12
五、填写机械加工艺过程卡和机械加工工序卡……………23
六、夹具设计…………………………………………………24
七、参考文献…………………………………………………26
一、内容摘要
溜板箱是将丝杠和光杠传来的旋转运动转变为溜板箱的直线运动并带动刀架进给,控制刀架运动的接通、断开和换向。
当机床过载时,能使刀架自动停止;还可以手动操纵刀架移动或实现快速运动等。
固定在鞍座上,并悬挂在床身的前面。
它包括齿轮、离合器及手动和自动进给床鞍用的手柄。
溜扳箱上有一个小齿轮。
而小齿轮又与床身前下面的齿条相啮合,可用手转动溜扳箱手轮,可使床鞍纵向移动。
溜板箱包括自动进给用的摩擦离合器和开合螺母,开合螺母停靠在丝杠螺纹的上方,仅在车螺纹时使用。
二、零件的分析
(一)零件的作用
溜板箱是将丝和光杠传来的旋转运动转变为溜板箱的直线运动并带动刀架进给,控制刀架运动的接通、断开和换向。
当机床过载时,能使刀架自动停止;还可以手动操纵刀架移动或实现快速运动等。
因此,溜板箱通常设有以下几种机构:
接通丝杠传动的开合螺母机构。
将光杠的运动传至纵向齿轮齿条和横向进给丝杠的传动机构,接通、断开和转换纵横进给的转换机构,保证机床工作安全的过载保险装置,丝杠、光杠互锁机以及控制刀架纵、横向机动进给的操纵机构。
此外,有些机床的溜板箱中还具有改变纵、横机动进给运动方向的换向机构,以及快速空行程传动机构等。
固定在鞍座上,并悬挂在床身的前面。
它包括齿轮、离合器及手动和自动进给床鞍用的手柄。
溜扳箱上有一个小齿轮。
而小齿轮又与床身前下面的齿条相啮合,可用手转动溜扳箱手轮,可使床鞍纵向移动。
溜板箱包括自动进给用的摩擦离合器和开合螺母,开合螺母停靠在丝杠螺纹的上方,仅在车螺纹时使用。
(二)零件的工艺分析
由零件图可知,其材料为HT200。
该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减震性,适用于承受较大应力、要求耐磨的零件。
该零件的主要加工表面为上下两端面、左右两端面、顶端面、底端面和A、B、C、D、E、F、G、H孔及各螺纹孔。
A、B、C、D、E、F、G和H孔的精度直接影响到溜板箱的功用,位置精度和形状精度应严格要求,它们的加工应尽可能放在同一道工序中加工。
螺纹孔的位置精度和形状精度也应严格要求,它们直接影响溜板箱和机床的连接。
从而影响溜板箱的功用。
由参考文献
(1),有关面和孔加工的经济精及机床能达到的位置精度可知,上述技术要求是可以达到,零件的结构工艺性是可行的。
三、确定毛坯、画毛坯—零件合图
根据零件材料确定毛坯为铸件。
又由题目已知零件的生产纲领为1000台/年。
其生产类型为成批生产。
毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。
此外,为消除残余应力,铸造后应安排人工时效。
参考文献
(1)表2.2-5,该种铸件的尺寸公差等级CT为8~10级,加工余量等级MA为G级。
故取CT为9级,MA为G级。
铸件的分型面选择通过C基准孔,平行于M面和R面的面。
浇冒口位置分别位于C基准孔凸台的两侧。
参考文献
(1)表2.2-4,用查表法确定个表面的总余量如下表所示。
加工表面
基本尺寸
(mm)
加工余量等级
加工余量数值(mm)
说明
上端面
410
G
5.0
双侧加工
下端面
410
G
5.0
双侧加工
143
G
3.0
双侧加工
213
G
4.0
双侧加工
105
G
3.0
双侧加工
95
G
2.5
双侧加工
14
G
2.5
双侧加工
82
G
3.0
双侧加工
86
G
2.5
单侧加工
A孔
Φ32
H
3.0
孔降一级,双侧加工
B孔
Φ30
H
3.0
孔降一级,双侧加工
C孔
Φ47
H
3.0
孔降一级,双侧加工
E孔
Φ35
H
3.0
孔降一级,双侧加工
F孔
Φ50
H
3.0
孔降一级,双侧加工
G孔
Φ35
H
3.0
孔降一级,双侧加工
H孔
Φ42
H
3.0
孔降一级,双侧加工
A孔中心到N面的尺寸
99
G
3.0
单侧加工
C孔中心到N面的尺寸
98.47
G
3.0
单侧加工
B孔中心到N面的尺寸
161
G
4.5
单侧加工
B孔中心到R面的尺寸
249
G
4.5
单侧加工
E孔中心到N面的尺寸
60
G
3.0
单侧加工
E孔中心到R面的尺寸
143
G
3.5
单侧加工
参考文献
(1)表2.2-1,可得铸件主要尺寸的公差,如下表所示。
(mm)
主要面尺寸
零件尺寸
总余量
毛坯尺寸
公差CT
上端面的轮廓尺寸
410
10
420
3.6
下端面的轮廓尺寸
410
10
420
3.6
143
6.0
149
2.5
213
8.0
221
2.8
105
3.0
111
2.5
95
2.5+3
100.5
2.5
14
2.5+5
21.5
1.7
82
2.5+3
87.5
2.2
86
2.5
83.5
2.2
A孔
Φ32
6.0
Φ26
1.8
B孔
Φ30
6.0
Φ24
1.7
C孔
Φ47
6.0
Φ41
2.0
E孔
Φ35
6.0
Φ29
1.8
F孔
Φ50
6.0
Φ44
2.0
G孔
Φ35
6.0
Φ29
1.8
H孔
Φ42
6.0
Φ36
1.8
A孔中心到N面的尺寸
99
3.0
102
2.2
C孔中心到N面的尺寸
98.47
3.0
101.5
2.5
B孔中心到N面的尺寸
161
4.5
165.5
2.8
B孔中心到R面的尺寸
249
4.5
253.5
3.2
E孔中心到N面的尺寸
60
3.0
63
2.0
E孔中心到R面的尺寸
143
3.5
146.5
2.5
四、工艺规程设计
(一)定位基准的选择
精基准的选择:
溜板箱的各加工过的表面既是装配基准,又是设计基准,用它们作精基准,能使加工遵循“基准重合”的原则和“基准统一”原则。
这样它的面积较大,定位比较稳定,夹紧方案也比较简单、可靠、操作方便。
粗基准的选择:
考虑到以下几点要求,选择箱体零件的重要孔的毛坯空与箱体内壁做粗基准:
第一,在保证各加工面均有加工余量的前提下,使重要孔的加工余量尽量均匀;第二,装入箱体内的旋转零件与箱体有足够的间隙;此外,还应能保证定位准确、夹紧可靠。
(二)制订工艺路线
根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度,确定各表面的加工方法如下:
上下两端面:
粗铣—精铣—磨;
其余各加工面:
粗铣—精铣;
A、B、C、E、F、G和H孔:
粗镗—半精镗—精镗;
7级到9级精度的未铸出孔:
钻—扩—粗铰—精铰;
螺纹孔:
钻孔—铰—攻螺纹。
A、B、C、E、F、G和H孔的位置要求较高,它们的加工宜采用工序集中的原则,即分别在一次装夹下将孔同时加工出来,以保证其位置精度。
根据先面后孔、先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则,
加工阶段粗、精分开。
将各面的加工和孔的粗加工放在前面,精加工放在后面。
初步拟订加工工艺路线如下:
工序号
工序内容
铸造
时效
涂漆
10
粗铣Q面
20
粗铣O面
30
粗铣M、R面
40
粗铣N面
50
粗铣K、L面
60
粗铣I面
70
粗铣S面
80
粗铣与S面成60°的面
90
精铣Q面
100
精铣O面
110
精铣M、R面
120
精铣N面
130
精铣K、L面
140
精铣I面
150
精铣S面
160
精铣与S面成60°的面
170
粗镗A、B、C、E和F孔
180
粗镗G和H孔
190
钻扩铰Φ20mm的D孔
200
半精镗A、B、C、E和F孔
210
半精镗G和H孔
220
精镗A、B、C、E和F孔
230
精镗G和H孔
240
精铰Φ20mm的D孔
250
N面:
钻4-M4螺纹底孔,孔深12mm,钻17-M4螺纹底孔,钻Φ3.3孔,钻
M12的螺纹底孔。
攻螺纹4-M4-9H,17-M4-7H,M12-7H
260
O面:
钻2-Φ8的孔,钻4-M10螺纹底孔,孔深35mm。
攻螺纹4-M10-7H
270
钻3-M6螺纹底孔,孔深20,钻2-M8螺纹底孔。
攻螺纹3-M6-7H,2-M8-7H。
280
Q面:
钻9-M6螺纹底孔。
攻螺纹9-M6-7H。
290
钻2-M6螺纹底孔,孔深12,钻4-M6螺纹底孔。
攻螺纹2-M6-7H,4-M6-7H
300
U-U:
钻Φ6.5孔,深52mm。
310
I:
钻M6螺纹底孔,孔深13mm。
攻螺纹,深9mm
320
清洗,去毛刺
330
检验
340
入库
上述方案遵循了工艺路线拟定的一般原则,我考虑的是先将面加工好,以它来定位,加工各孔,本来我考虑的是先将面和主要孔的粗加工完成之后,再进行面和孔的精加工,但是考虑到,孔的位置精度更加准确,我就将面先加工好,在以这些面来定位加工孔,这样孔的精度就更好,夹具的设计也是由加工好的面来定位工件。
螺纹孔和一些次要孔的加工就放在后面,这样它们的位置精度也更加准确了。
这些孔和螺纹的加工和定位是由专用夹具来定位的。
攻螺纹和钻螺纹孔分开来加工是考虑到,工作地的变换,攻螺纹不需要用夹具了。
但是由于原来零件图没有注明这些面,所以应不要这些字母表示,而应该用一些语言来表示这些面,因为这是中批生产,工序可以划分细一点,也可以划分粗一点,但是考虑到实际生产中的需要,把能合在一起的应该放在一起,这样可以减少工作的重复操作,提高生产的效率,工序也减少了.修改后的工艺如下所示:
工序号
工序内容
铸造
时效
涂漆
10
粗、精铣大端面
20
粗、精铣上端面
30
粗、精铣下端面
40
粗、精铣左右端面
50
粗、精铣A、C两孔所在面
60
粗、精铣燕尾槽
70
磨上、下两端面
80
粗镗、半精镗、精镗A、B、C、E、F孔
90
钻、扩、粗铰、精铰D孔
100
粗镗、半精镗、精镗G、H孔
110
大端面:
钻4-M4螺纹底孔,孔深12mm,钻17-M4螺纹底孔,钻Φ3.3孔,钻M12的螺纹底孔。
攻螺纹4-M4-9H,17-M4-7H,M12-7H
120
下端面:
钻2-Φ8的孔,钻4-M10螺纹底孔,孔深35mm。
攻螺纹4-M10-7H
130
顶端面:
钻3-M6螺纹底孔,孔深20,钻2-M8螺纹底孔。
攻螺纹3-M6-7H,2-M8-7H
140
Q面:
钻9-M6螺纹底孔,攻螺纹9-M6-7H。
150
左端面:
钻2-M6螺纹底孔,孔深12,钻4-M6螺纹底孔。
攻螺纹2-M6-7H,4-M6-7H
160
U-U:
钻Φ6.5孔,深52mm。
170
I:
钻M6螺纹底孔,孔深13mm,攻螺纹,深9mm
180
清洗,去毛刺
190
检验
200
入库
(三)选择加工设备及刀具、夹具、量具
由于生产类型为成批生产,故加工设备宜以通用机床为主,辅以少量专用机。
其生产方式为以通用机床加专用家具为主,辅以少量专用机床的流水生产线。
工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由工人完成。
粗、精铣A、C孔所在的面:
考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计问题,采用立铣,选择X52K立式铣床。
选择刀具直径D为Φ200mm的面铣刀、专用夹具和游标卡尺。
粗、精铣左右两端面,由于定位基准的转换,宜采用卧铣,选择X62W卧式铣床。
选择刀具直径D为Φ200mm的面铣刀、专用夹具和游标卡尺。
粗、精铣顶端面。
考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计问题,采用立铣,选择X52K立式铣床。
选择刀具直径D为Φ100mm的面铣刀、专用夹具和游标卡尺。
粗、精铣顶端面的其余面。
考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计问题,采用立铣,选择X52K立式铣床。
选择刀具直径D为Φ50mm的面铣刀、专用夹具和游标卡尺。
粗、精铣燕尾槽:
由于它的加工的面积比较少,位置精度要求比较高,宜采用立式铣床X52K,刀具直径D为Φ40mm的圆柱形铣刀、专用夹具和游标卡尺。
镗A、B、C、E、F、G、H孔宜采用卧式双面组合镗床,选择功率为1.5KW的1TA20的镗削头,选择镗通孔的镗刀、专用夹具、游标卡尺。
磨上下两端面用M1450A的磨床,工件的加工长度都考虑到了。
未铸造出来的孔选择摇臂钻床Z3025,刀具选择钻头、铰刀,专用夹具,游标卡尺,塞规。
螺纹底孔的加工,先钻孔用摇臂钻床Z3025,刀具用锥柄复合麻花钻及锥柄机用铰刀。
采用专用夹具。
选择游标卡尺和塞规检查孔径。
螺纹攻丝选用折臂式攻丝机,采用机用丝锥,丝锥夹头,专用夹具和螺纹塞规。
(四)加工工序设计
1.工序10粗铣、精铣上端面工序
查文献
(2),得精加工余量为2mm,已知Q面的总余量为4mm。
故粗加工的余量为4-2=2mm。
参考文献
(1)表2.3-21,取粗铣的每齿进给量fz=0.2mm/z;取精铣的每齿进给量f=0.5mm/z。
粗铣走刀一次,ap=2mm,精铣走刀一次,ap=2mm。
参考文献
(1),取粗铣的主轴转速为150r/min,取精铣的主轴转速为300r/mm。
前面已选定铣刀直径为Φ200mm,故相应的切削速度分别为
V粗=πDn/1000=3.14×200×150/1000=94.2m/min
V精=πDn/1000=3.14×200×300/1000=188.4m/min
校核机床功率(一般只校核粗加工工序)
参考文献
(1),得切削功率Pm为
Pm=167.9×10_5ap0.9fz0.74aeznkpm
取z=10个齿,n=150/60=2.5r/s,ae=420mm,ap=2mm,fz=0.2mm/z,kpm=1
将它们代入公式得:
Pm=167.9x10-5×20.9×0.20.74×168×10×2.5×1=4.5kw
又由文献
(2)表4.2-35得机床功率为7.5kw,若取功率为0.85,则
7.5×0.85=6.375kw>4.5kw。
故机床功率足够。
2.工序30粗铣、精铣左右两端面工序
查文献
(2),得精加工余量为2mm,已知Q面的总余量为4mm。
故粗加工的余量为4-2=2mm。
参考文献
(1)表2.3-21,取粗铣的每齿进给量fz=0.2mm/z;取精铣的每齿进给量f=0.5mm/z。
粗铣走刀一次,ap=2mm,精铣走刀一次,ap=2mm。
参考文献
(1),取粗铣的主轴转速为150r/min,取精铣的主轴转速为300r/mm。
前面已选定铣刀直径为Φ200mm,故相应的切削速度分别为
V粗=πDn/1000=3.14×200×150/1000=94.2m/min
V精=πDn/1000=3.14×200×300/1000=188.4m/min
校核机床功率(一般只校核粗加工工序)
参考文献
(1),得切削功率Pm为
Pm=167.9×10_5ap0.9fz0.74aeznkpm
取z=10个齿,n=150/60=2.5r/s,ae=420mm,ap=2mm,fz=0.2mm/z,kpm=1
将它们代入公式得:
Pm=167.9x10-5×20.9×0.20.74×168×10×2.5×1=4.5kw
又由文献
(2)表4.2-35得机床功率为7.5kw,若取功率为0.85,则
7.5×0.85=6.375kw>4.5kw。
故机床功率足够。
3.工序20粗铣、精铣下端面工序
查文献
(2),得精加工余量为2mm,已知Q面的总余量为4mm。
故粗加工的余量为4-2=2mm。
参考文献
(1)表2.3-21,取粗铣的每齿进给量fz=0.2mm/z;取精铣的每齿进给量f=0.5mm/z。
粗铣走刀一次,ap=2mm,精铣走刀一次,ap=2mm。
参考文献
(1),取粗铣的主轴转速为150r/min,取精铣的主轴转速为300r/mm。
前面已选定铣刀直径为Φ200mm,故相应的切削速度分别为
V粗=πDn/1000=3.14×200×150/1000=94.2m/min
V精=πDn/1000=3.14×200×300/1000=188.4m/min
校核机床功率(一般只校核粗加工工序)
参考文献
(1),得切削功率Pm为
Pm=167.9×10_5ap0.9fz0.74aeznkpm
取z=10个齿,n=150/60=2.5r/s,ae=420mm,ap=2mm,fz=0.2mm/z,kpm=1
将它们代入公式得:
Pm=167.9x10-5×20.9×0.20.74×168×10×2.5×1=4.5kw
又由文献
(2)表4.2-35得机床功率为7.5kw,若取功率为0.85,则
7.5×0.85=6.375kw>4.5kw。
故机床功率足够。
4.工序90钻扩铰D孔Φ20孔至Φ19
参考文献
(1)表2.3-8,取Z钻=9mm,Z扩=0.9mm,Z粗铰=0.07mm。
孔的位置精度由钻模保证。
参考文献
(1)表4.2-13,取钻Φ18孔的进给量f=0.4mm/r
机床主轴转速取n=630r/min
则切削速度v=πnd/1000=3.14×630×18/1000=35.6m/min
参考文献
(1)表4.2-11,得机床主轴最大进给力F=7848N,主轴最大扭转力矩M=196.2N.m
Ff=9.81×42.7×d0f0.8KF=9.81×42.7×18×0.40.8×1=3622N
M=9.81×0.021d02f0.8KM=9.81×0.021×182×0.40.8×1=32N.m
扩Φ19.8孔,由参考文献
(1),并参考机床实际进给量,取f=0.4mm/r。
参考文献
(2)表3-54,扩孔的切削速度为(1/2~1/3)V钻,
故取V扩=1/2V钻=1/2×35.6m/min=17.8m/min
由此算出转速n=1000v/πd=1000×17.8/(3.14×19.8)=286r/min。
按机床实际转速取n=400r/m
参考文献
(1)表4.2-13,取铰孔的进给量f=0.4mm/r,
参考文献
(1)表4.2-12,取主轴转速n=630r/mm
由此算出切削速度v=nπd/1000=630×3.14×19.8/1000=39.1m/min
5.工序160钻扩铰Φ6.5孔
参考文献
(1)表2.3-8,取Z钻=3.25mm。
孔的位置精度由钻模保证。
参考文献
(1)表4.2-13,取钻Φ6.5孔的进给量f=0.4mm/r
机床主轴转速取n=630r/min
则切削速度v=πnd/1000=3.14×630×6.5/1000=12.8m/min
参考文献
(1)表4.2-11,得机床主轴最大进给力F=7848N,主轴最大扭转力矩M=196.2N.m
Ff=9.81×42.7×d0f0.8KF=9.81×42.7×6.5×0.40.8×1=1308N
M=9.81×0.021d02f0.8KM=9.81×0.021×6.52×0.40.8×1=12N.m
6.工序170粗镗、半精镗、精镗A、B、C、E、F孔
参考文献
(1)得粗镗A孔以后的孔直径为Φ30mm,半精镗以后的孔的直径为Φ31.7mm,公差为+0.16,故A孔精镗余量为(32-31.7)/2=0.15mm
A的毛坯孔为Φ26mm,故Z粗=(30-26)/2=2mm
参考文献
(1)得粗镗B孔以后的孔直径为Φ28mm,半精镗以后的孔的直径为Φ29.8mm,公差为+0.13,故B孔精镗余量为(30-29.8)/2=0.1mm
B的毛坯孔为Φ24mm,故Z粗=(28-24)/2=2mm
参考文献
(1)得粗镗C孔以后的孔直径为Φ45mm,半精镗以后的孔的直径为Φ46.7mm,公差为+0.16,故C孔精镗余量为(47-46.7)/2=0.15mm
C的毛坯孔为Φ41mm,故Z粗=(45-41)/2=2mm
参考文献
(1)得粗镗E孔以后的孔直径为Φ33mm,半精镗以后的孔的直径为Φ34.7mm公差为+0.16,故E孔精镗余量为(35-34.7)/2=0.15mm
E的毛坯孔为Φ29mm,故Z粗=(33-29)/2=2mm
参考文献
(1)得粗镗F孔以后的孔直径为Φ48mm,半精镗以后的孔的直径为Φ49.7mm公差为+0.16,故F孔精镗余量为(50-49.7)/2=0.15mm
F的毛坯孔为Φ44mm,故Z粗=(48-44)/2=2mm
镗孔余量和工序尺寸公差
加工表面
加工方法
余量
精度等级
工序尺寸
A孔
Φ32
粗镗
2
Φ30
Φ32
半精镗
0.85
H11
Φ31.7
Φ32
精镗
0.15
Φ32
B孔
Φ30
粗镗
2
Φ28
Φ30
半精镗
0.85
H11
Φ29.7
Φ30
精镗
0.15
Φ30
C孔
Φ47
粗镗
2
Φ45
Φ47
半精镗
0.85
H11
Φ46.7
Φ47
精镗
0.15
Φ47
E孔
Φ35
粗镗
2
Φ33
Φ35
半精镗
0.85
H11
Φ34.7
Φ35
精镗
0.15
Φ35
F孔
Φ50
粗镗
2
Φ48
Φ50
半精镗
0.85
H11
Φ49.7
Φ50
精镗
0.15
Φ50
粗镗、半精镗和精镗都是以加工过的三个面定位,它们的位置精度和形状精度由夹具、机床和刀具来保证。
夹具上的公差应是零件上公差的1/3~1/5。
(1)粗镗A孔时的余量为2mm,故ap=2mm,
查参考文献(3)表2.4-180得:
取V=0.4m/s=24m/min
取进给量为f=0.2mm/r
n=1000v/πd=1000×24/(3.14×30)=254r/min
查文献(3)2.4-21得:
Fz=9.81×60nFzCFzapXFzfYFzVFzKFz
Pm=Fzv×10-3
取CFz=180,XFz=1,YFz=0.75,nFz=0,KFz=1
则Fz=9.81×600×180×20.75×0.40×1=1160N
Pm=1160×0.4×10-3=0.463Kw
取机床效率为0.85,则1.5×0.85=1.27Kw>0.463Kw,故机床功率足够。
半精镗
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