摇臂轴座课程设计说明书.docx
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摇臂轴座课程设计说明书
《机械制造技术课程设计》说明书
设计题目:
摇臂座
学生:
李宝星
学号:
11431029
专业:
机英
班级:
112
指导教师:
胡萍
目录
一、零件的工艺分析及生产类型的确定
二、选择毛坯,确定毛坯尺寸,设计毛坯图
三、选择加工方法,制定工艺路线
四、工序设计
五、确定切削用量及基本时间
六、夹具设计
七、设计小结
八、参考文献
一零件的工艺分析及生产类型的确定
1.零件的作用
摇臂轴轴座,直径为16的孔用来装摇臂,孔要求的表面粗糙度和位置精度不是很高,工作时与轴相配合工作,起支撑作用。
另附零件图图纸(附录一)。
2.零件的工艺分析
通过对该零件图的重新绘制,知道原图样的视图正确、完整,尺寸、公差及技术要求齐全。
零件的材料为HT200,灰铸铁生产工艺简单,铸造性能优良,但塑性较差、脆性高,不适合磨削。
以下是该零件需要加工的表面以及加工表面之间的相互位置要求:
(1)上下端面粗糙度均为6.3,底面与中心Ф16的孔的平行度要求为0.1;
(2)左端面粗糙度为3.2,右端面粗糙度6.3,左右端面与中心Ф16的孔的垂直度要求为0.08;
(3)中心Ф16的孔为10级精度,采用基孔制配合,粗糙度3.2;
(4)Ф10.5的孔的粗糙度12.5;
(5)Ф10.5的孔的倒角的粗糙度12.5。
由上面分析可知,可以先半精加工下端面,然后以此作为基准采用专用夹具进行加工上端面,并且保证位置精度要求。
再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度,并且此零件没有复杂的加工曲面,所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。
3.零件的生产类型
依设计题目知:
Q=10000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=10000×1×(1+10%)×(1+1%)=11110件/年
对于零件质量,查《机械制造技术基础课程设计指南》表2-1(生产类型与生产纲领的关系)知其属于轻型零件,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
该零件选取的材料是HT200,而且此零件外形较为简单,又属于中批生产,若选砂型手工造型生产,则效率低,铸件质量差,也不宜采用费用高,生产周期长的铸造复杂形状毛坯的熔模铸造,最后由《机械制造技术基础课程设计指南》表2-3(铸造制造方法)确定采用砂型机器造型,它能满足毛坯质量要求。
2.确定机械加工余量及毛坯尺寸公差
(1)已知铸造方法为砂型铸造机器造型,零件图最大轮廓尺寸为58mm,所以由《机械制造技术基础课程设计指南》表5-5(毛坯铸件典型的机械加工余量等级)取机械加工余量等级为F级,由《机械制造技术基础课程设计指南》表5-4(要求的铸件机械加工余量)查得RMA=0.5mm;
(2)已知毛坯材料是灰铁,且铸造方法为砂型铸造机器造型,所以查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-1(大批量生产的毛坯铸件的公差等级),选取毛坯铸件的公差等级为CT11,由《机械制造技术基础课程设计指南》表5-3(铸件尺寸公差)取上下端面CT=4mm,左右端面CT=3.6mm,中心Ф16的孔CT=3.0mm(公差带应相对于基本尺寸对称分布)。
3.确定毛坯尺寸及公差等级(《机械制造技术基础课程设计指南》表5-15)
由《机械制造技术基础课程设计指南》表达式5-3可知:
R=F+RMA+CT/2(RMA与铸件其他尺寸之间的关系)
R=F+2RMA+CT/2(双侧机械加工)
R=F-2RMA-CT/2(内圆面机械加工)(其中F为零件基本尺寸)
得:
4.设计毛坯图
(1)确定拔模斜度根据《机械制造工艺设计手册》查出拔模斜度为5°。
(2)确定分型面由于毛坯形状前后对称,且最大截面在中截面,为了起模及便于发现上下模在铸造过程中的错移,所以选前后对称的中截面为分型面。
(3)毛坯的热处理方式为了去除内应力,改善切削性能,在铸件取出后要做人工时效处理。
三选择加工方法,制定工艺路线
1.定位基准的选择
(1)粗基准的选择:
本设计选下端面为主要定位粗基准。
(2)精基准的选择:
考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便,根据零件形状结构和要求可知:
Ф16+0.010的孔为设计基准,为了避免由于基准不重合而产生的误差,应选择Ф16+0.010的孔为定位基准,即遵循“基准重合”原则。
2.零件表面加工方法的选择
本零件的加工表面有上下端面、左右端面、Ф10.5小孔、Ф16的孔及槽等,材料为HT200。
以公差等级和表面粗糙度要求,参考有关资料,其加工方法选择如下:
(1)上下底面的公差等级为IT8,表面粗糙度Ra6.3,需要进行粗铣和精铣(表5-16);
(2)左端面的公差等级为IT8,表面粗糙度Ra3.2,需要进行粗镗、半精镗、精镗(表5-16);
(3)右端面的公差等级为IT8,表面粗糙度Ra6.3,需要进行粗镗、半精镗(表5-16);
(4)Ф16内孔公差等级IT10,表面粗糙度Ra3.2,毛坯铸造出预置孔,需要进行粗镗、半精镗(表5-15);
(5)Ф10.5内孔公差等级IT12,表面粗糙度Ra12.5,需一次钻出两个孔(表5-15)。
3.制定工艺路线
根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求,以及加工方法所能达到的经济精度,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用在镗床上配以夹具,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。
查《机械制造工艺设计简明手册》,选择零件的加工方法及工艺路线方案如下:
方案一:
工序一
铸造毛坯
工序二
铣Φ24上端面
工序三
铣Φ24底端面
工序四
钻Φ12.5的孔
工序五
铣Φ34两端面
工序六
铣Φ28两端面
工序七
钻、扩、铰Φ20﹢0.035的孔
工序八
钻、扩、铰Φ16﹢0.035的孔
倒角0.5×45°
工序九
铣Φ18斜端面
工序十
去毛刺,锐边
工序十一
终检,入库
方案二:
工艺方案二
工序一
铸造毛坯
工序二
粗铣,精铣下端面
工序三
粗铣24上端面
工序四
加工孔12.5孔
工序五
粗,精铣1620上端面
工序六
粗,精铣1620下端面
工序七
钻,扩,铰20孔
工序八
钻,扩,铰16孔
工序九
粗铣,半精铣18写端面
工序十
去尖角毛刺
工序十一
检验合格,入库
两个方案的分析比较:
方案一定位基准的精度较低,加工精度不高;方案二定位基准都是前一道工序加工表面,定位基准精度较高,能够符合零件加工精度要求,故选择方案二中的工艺路线作为该零件的加工工序。
四工序设计
1.选择加工设备与工艺装备
(1)选择机床根据不同的工序选择机床
Ⅰ、工序30、40、70及工序90主要进行粗铣、半精铣等铣削加工,零件中批生产,不要求很高的生产率,表面精度要求不是很高,选用X51型立式铣床
(《机械制造技术基础课程设计指南》);
Ⅱ、工序50和工序60主要进行粗镗、半精镗和精镗等工步,根据零件外轮廓尺寸、形状等,选用CA6140卧式车床(《机械制造技术基础课程设计指南》);
Ⅲ、工序80钻两个Ф10.5的孔,可采用专用夹具在立式钻床上加工,选用Z3025摇臂钻床(《机械制造技术基础课程设计指南》);
Ⅳ、工序90铣宽度为1.5mm的槽,选用X60卧式铣床(《机械加工工艺师手册》)。
(2)选择夹具本零件加工时均采用专用夹具进行加工
(3)选择刀具
Ⅰ.在铣床上加工的工序,铣削上下端面时,选用镶齿三面刃铣刀(表5-105);铣削槽时,选用锯齿铣刀(表5-106);
Ⅱ.在CA6140卧式车床上加工的工序,粗镗时选用YG6硬质合金单刃镗刀,半精镗、精镗时选用YG3高速钢镗刀(《机械加工工艺师手册》表20-78);
Ⅲ.在Z3025摇臂钻床上加工的工序,选用莫氏锥柄麻花钻(表5-84);
Ⅳ、在X60卧式铣床上铣槽,选用切口铣刀(《机械加工工艺师手册》表21-8)。
(4)选择量具
本零件为中批量生产,一般尽可能采用通用量具,根据表面精度、尺寸和形状等要求,参考有关手册资料,选择量具如下表:
工序
工序名称
量具
3
粗铣下端面
游标卡尺、粗糙块
4
粗铣、精铣上端面
游标卡尺、粗糙块
5
粗镗、半精镗右端面,粗镗、半精镗φ16的孔
游标卡尺、粗糙块
6
粗镗、半精镗、精镗左端面
游标卡尺、粗糙块
7
精铣下端面
游标卡尺、粗糙块
8
一次钻出两个φ10.5的孔,并倒角
游标卡尺
9
铣槽
游标卡尺
2.确定工序尺寸
加工表面
工序单边余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度/um
粗铣
精铣
粗铣
精铣
粗铣
精铣
上端面
1.5
0.2
58.40-0.46
58.20-0.3
12.5
6.3
下端面
1.5
0.2
59.70-0.46
58.00-0.3
12.5
6.3
(1)上下端面加工余量
(2)左右端面加工余量
加工表面
工序单边余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度/um
粗镗
半精镗
精镗
粗镗
半精镗
精镗
粗镗
半精镗
精镗
右端面
1.4
0.2
—
32.60-0.33
32.40-0.21
—
12.5
6.3
—
左端面
1.4
0.4
0.1
31.40-0.33
31.10-0.21
31.00-0.1
12.5
6.3
3.2
(3)Ф16的孔加工余量
工序
单边加工余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度/um
粗镗
1.25
15.9+0.270
6.3
半精镗
0.05
16+0.010
3.2
(4)Ф12.5的孔加工余量
工序
加工余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度/um
钻孔
10.5
10.5
12.5
五确定切削用量及基本时间
1.工序30:
粗铣下端面的切削用量及基本时间的确定
(1)切削用量:
本工序为粗铣下端面,所选刀具为镶齿套式面铣刀,铣刀材料为高速钢,铣刀直径d=80mm,宽度L=36mm,齿数Z=10,根据《机械制造技术基础课程设计指南》表5-143选择铣刀的基本形状。
由于加工材料的HBS在180-200之间,故选择前角γo=7°,主偏角kr=90°,后角αo=12°(周齿),αo=8°(端齿),刀齿螺旋角β=15°。
加工机床选用X51型立式铣床。
Ⅰ.确定每齿进给量fz
根据表5-71(立式铣床型号与主要技术参数),X51型立式铣床的功率为4.5kw,工艺系统刚性为中等;根据表5-144(高速钢端铣刀、圆柱铣刀和盘铣刀加工时的进给量)查得粗铣下端面时每齿进给fz=0.15-0.30mm/z,现取fz=0.30mm/z。
Ⅱ.选择铣刀磨钝标准及耐用度
根据表5-148(铣刀磨钝标准),铣刀粗加工时后刀面磨损限度=1.5-2.0mm;根据表5-149(铣刀平均寿命),铣刀耐用度T=180min
Ⅲ.确定切削速度和工作台每分钟进给量fMz
根据表2-17(铣削时切削速度的计算公式):
查得Cv=18.9,qv=0.2,xv=0.1,yv=0.4,uv=0.1,Pv=0.1,m=0.15,T=180min,ap=1.3mm,fz=0.30mm/z,ae=15mm,z=10,d=80mm,kv=1.0代入公式得
V=
=132.6m/min
n=
=527.6r/min
根据表5-72(立式铣床主轴转速),选择X51型立式铣床主轴n=490r/min,则实际切削速度V=123.2m/min,工作台每分钟进给量为fMz=0.3×10×60=180mm/min根据表5-73(立式铣床工作台进给量),选择X51型立式铣床fMz=200mm/min,则实际的每齿进给量为fz=
=0.30mm/z。
Ⅳ.校验机床功率
根据表2-18(铣削时切削力、转矩和功率的计算公式)求得X51型立式铣床铣削时的功率为Pc=
查得CF=30,xF=1.0,yF=0.65,uF=0.83,wF=0,qF=0.83,ap=1.3mm,fz=0.30mm/z,ae=15mm,z=10,d=80mm,n=490r/min,kFc=0.63
FC=
=28.0N
V=123.2m/min=2.05m/s
Pc=
=0.0574kw
X51型立式钻床主电动机的功率为4.5kw,故所选切削用量可以采用。
所确定的切削用量为fz=0.30mm/z,fMz=200mm/min,n=490r/min,V=2.05m/s
(2)基本时间
根据表2-28(铣削机动时间的计算公式),本道工序的基本时间为
Tf=
)+(1~3)=1.3mm
式中l=52mml1=1.3mml2=1.3mmae=15mmfMz=200mm/min
Tf=
×60×2=32.8s=0.6min
2.工序40:
粗铣、精铣上端面两个工步的切削用量及基本时间的确定
a.粗铣上端面
(1)切削用量:
本工序为粗铣上端面,所选刀具为镶齿套式面铣刀,铣刀材料为高速钢,铣刀直径d=80mm,宽度L=36mm,齿数Z=10,根据《机械制造技术基础课程设计指南》表5-143选择铣刀的基本形状。
由于加工材料的HBS在180-200之间,故选择前角γo=7°,主偏角kr=90°,后角αo=12°(周齿),αo=8°(端齿),刀齿螺旋角β=15°。
机床选用X51型立式铣床。
Ⅰ.确定每齿进给量fz
根据表5-71(立式铣床型号与主要技术参数),X51型立式铣床的功率为4.5kw,工艺系统刚性为中等;根据表5-144(高速钢端铣刀、圆柱铣刀和盘铣刀加工时的进给量)查得粗铣上端面时每齿进给fz=0.15-0.30mm/z,现取fz=0.30mm/z。
Ⅱ.选择铣刀磨钝标准及耐用度
根据表5-148(铣刀磨钝标准),铣刀粗加工时后刀面磨损限度=1.5-2.0mm;根据表5-149(铣刀平均寿命),铣刀耐用度T=180min
Ⅲ.确定切削速度和工作台每分钟进给量fMz
根据表2-17(铣削时切削速度的计算公式):
查得Cv=18.9,qv=0.2,xv=0.1,yv=0.4,uv=0.1,Pv=0.1,m=0.15,T=180min,ap=1.3mm,fz=0.30mm/z,ae=24mm,z=10,d=80mm,kv=1.0代入公式得
V=
=126.5m/min
n=
=503.4r/min
根据表5-72(立式铣床主轴转速),选择X51型立式铣床主轴n=490r/min,则实际切削速度V=123.2m/min,工作台每分钟进给量为fMz=0.3×10×60=180mm/min,根据表5-73(立式铣床工作台进给量),选择X51型立式铣床fMz=200mm/min,则实际的每齿进给量为fz=
=0.30mm/z。
Ⅳ.校验机床功率根据表2-18(铣削时切削力、转矩和功率的计算公式)求得X51型立式铣床铣削时的功率为Pc=
查得CF=30,xF=1.0,yF=0.65,uF=0.83,wF=0,qF=0.83,ap=1.3mm,fz=0.30mm/z,ae=24mm,z=10,d=80mm,n=490r/min,kFc=0.63
FC=
=41.4N
V=123.2m/min=2.05m/s
Pc=
=0.085kw
X51型立式钻床主电动机的功率为4.5kw,故所选切削用量可以采用。
所确定的切削用量为fz=0.30mm/z,fMz=200mm/min,n=490r/min,V=2.05m/s
(2)基本时间
根据表2-28(铣削机动时间的计算公式),本道工序的基本时间为
Tf=
)+(1~3)=3.8mm
式中l=52mml1=3.8mml2=3.8mmae=24mmfMz=200mm/min
Tf=
×60=17.9s=0.3min
b.精铣上端面
(1)切削用量:
本工序为精铣上端面,所选刀具为镶齿套式面铣刀,铣刀材料为高速钢,铣刀直径d=80mm,宽度L=36mm,齿数10,根据《机械制造技术基础课程设计指南》表5-143选择铣刀的基本形状。
由于加工材料的HBS在180-200之间,故选择前角γo=7°,主偏角kr=90°,后角αo=12°(周齿),αo=8°(端齿),刀齿螺旋角β=15°。
机床选用X51型立式铣床。
Ⅰ.确定每齿进给量fz
根据表5-71(立式铣床型号与主要技术参数),X51型立式铣床的功率为4.5kw,工艺系统刚性为中等;根据表5-144(高速钢端铣刀、圆柱铣刀和盘铣刀加工时的进给量)查得精铣上端面时每转进给f=1.2-2.7mm/r,现取f=1.5mm/r。
Ⅱ.选择铣刀磨钝标准及耐用度
根据表5-148(铣刀磨钝标准),铣刀粗加工时后刀面磨损限度=0.3-0.5mm;根据表5-149(铣刀平均寿命),铣刀耐用度T=180min
Ⅲ.确定切削速度和工作台每分钟进给量fMz
根据表2-17(铣削时切削速度的计算公式):
查得Cv=18.9,qv=0.2,xv=0.1,yv=0.4,uv=0.1,Pv=0.1,m=0.15,T=180min,ap=0.2mm,fz=0.15mm/z,ae=24mm,z=10,d=80mm,kv=1.0代入公式得
V=
=201.6m/min
n=
=802.1r/min
根据表5-72(立式铣床主轴转速),选择X51型立式铣床主轴n=725r/min,则实际切削速度V=182.2m/min,工作台每分钟进给量为fMz=0.15×10×60=90mm/min根据表5-73(立式铣床工作台进给量),选择X51型立式铣床fMz=95mm/min,则实际的每齿进给量为fz=
=0.16mm/z。
Ⅳ.校验机床功率根据表2-18(铣削时切削力、转矩和功率的计算公式)求得X51型立式铣床铣削时的功率为Pc=
查得CF=30,xF=1.0,yF=0.65,uF=0.83,wF=0,qF=0.83,ap=0.2mm,fz=0.16mm/z,ae=24mm,z=10,d=80mm,n=725r/min,kFc=0.63
FC=
=4.2N
V=182.2m/min=3.04m/s
Pc=
=0.013kw
X51型立式钻床主电动机的功率为4.5kw,故所选切削用量可以采用。
所确定的切削用量为fz=0.16mm/z,fMz=90mm/min,n=725r/min,V=3.04m/s
(2)基本时间
根据表2-28(铣削机动时间的计算公式),本道工序的基本时间为
Tf=
)+(1~3)=3.8mm
式中l=52mml1=3.8mml2=3.8mmae=24mmfMz=290mm/min
Tf=
×60=39.7s=0.7min
3.工序50:
粗镗、半精镗右端面,粗镗、半精镗φ16的孔的切削用量及基本时间的确定
本工序主要进行粗镗、半精镗和精镗等工步,根据零件外轮廓尺寸、形状等,选用CA6140卧式车床。
主轴孔径为48mm,电动机功率为7.5KW。
a.粗镗右端面
(1)切削用量本工序为粗镗右端面
根据《机械加工工艺师手册》,选用刀具为YG6硬质合金单刃镗刀、杆部直径d为10mm,最小镗孔直径D为13mm,总长L为100mm。
Ⅰ.确定背吃刀量ap
双边余量为2.4mm,显然ap为单边余量,大小为2.4/2=1.2mm
Ⅱ、确定进给量f
根据表5-115,当镗刀直径为10mm,ap≤2mm、镗刀伸出长度为50mm时,f=0.08mm/r。
Ⅲ、确定切削速度
按表2-8的计算公式确定。
V=
,其中Cv=189.8
xv=0.15,yv=0.20,m=0.20,T=60min,kv=0.9X0.8X0,65=0.468,则
v=63.2m/min,n=
=268.2r/min,选取n=250r/min.
(2)基本时间
选取镗刀的主偏角为45度。
Tj=(L+l2)/fn=0.9min=54s
b.半精镗右端面
(1)切削用量本工序为半精镗右端面
Ⅰ.确定背吃刀量ap
双边余量为0.4mm,显然ap为单边余量,大小为0.4/2=0.2mm
Ⅱ、确定进给量f
根据表5-115,当镗刀直径为10mm,ap≤2mm、镗刀伸出长度为50mm时,f=0.08mm/r。
Ⅲ、确定切削速度
按表2-8的计算公式确定。
V=
,其中Cv=189.8,xv=0.15,yv=0.20,m=0.20,T=60min,kv=0.9X0.8X0,65=0.468,则
v=82.6m/min,n=
=350.7r/min,选取n=320r/min.
(2)基本时间
选取镗刀的主偏角为45度。
Tj=(L+l2)/fn=0.6min=36s
c.粗镗φ16的孔
(1)切削用量本工序为粗镗φ16的孔
Ⅰ.确定背吃刀量ap
双边余量为2.4mm,显然ap为单边余量,大小为2.4/2=1.2mm
Ⅱ、确定进给量f
根据表5-115,当镗刀直径为10mm,ap≤2mm、镗刀伸出长度为50mm时,f=0.08mm/r。
Ⅲ、确定切削速度
按表2-8的计算公式确定。
V=
,其中Cv=189.8,xv=0.15,yv=0.20,m=0.20,T=60min,kv=0.9X0.8X0,65=0.468,则
v=63.2m/min,n=
=268.2r/min,选取n=250r/min.
(2)基本时间
选取镗刀的主偏角为45度。
Tj=(L+l2)/fn=1.8min=108s
d.半精镗φ16的孔
(1)切削用量本工序为半精镗φ16的孔
Ⅰ.确定背吃刀量ap
双边余量为0.1mm,显然ap为单边余量,大小为0.1/2=0.05mm
Ⅱ、确定进给量f
根据表5-115,当镗刀直径为10mm,ap≤2mm、镗刀伸出长度为50mm时,f=0.08mm/r。
Ⅲ、确定切削速度
按表2-8的计算公式确定。
V=
,其中Cv=189.8,xv=0.15,yv=0.20,m=0.20,T=60min,kv=0.9X0.8X0,65=0.468,则
v=101.7m/min,n=
=2000r/min,选取n=1400r/min.
(2)基本时间
选取镗刀的主偏角为45度。
Tj=(L+l2)/fn=0.4min=24s
4.工序60:
粗镗、半精镗、精镗左端面的切削用量及基本时间的确定
a.粗镗左端面
(1)切削用量本工序为粗镗左端面
根据《机械加工工艺师手册》,选用刀具为
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