开封大学毕业设计.doc

一.零件分析1.零件的作用 题目所给的是机床上用的的一个支座.该零件的主要作用是利用横、纵两个方向上的5mm的槽.使尺寸为80mm的耳孔部有一定的弹性,并利用耳部的21mm的孔穿过M20mm的螺栓一端与25H7()配合的杆件通过旋紧其上的螺母夹紧,使装在80H9()mm的心轴定位并夹紧.2.零件的工艺分析左支座共有两组加工表面,它们互相之间有一定的位置要求,现分别叙述如下:(1).对80H9()孔的轴心线有垂直度要求为:0.03mm.(2).以25H7()的孔加工中心的表面.这一组加工表面包括21mm的通孔和38的沉头螺栓孔以及43的沉头孔,螺纹M10-7H的底孔和尺寸为5()的横槽.主要加工表面为25H7().由上述分析可知,对于以上两组加工表面,可以先加工其中一组,然后再借助于专用夹具加工另一组加工表面,并且保证其位置精度.二.工艺规程的设计 1.确定毛坯的制造形式 证加工质量. 2.基准的选择 (1).粗基准的选择原则:按照有关粗基准的选择原则,当零件有不加工表面的时候,应该选取这些不加工的表面为粗基准;若零件有若干个不加工表面时,则应该选择加工表面要求相对相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准.现取R55的外圆柱表面作为定位基准,一消除X,Y的转动和X,Y的移动四个自由度,再用80H9()的小端端面可以消除Z周的移动。 （2）.精基准的选择原则：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的时候，应该进行尺寸换算。 由于生产类型为成批生产或大批生产，故应该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，除此之外还应降低生产成本。 1.工艺路线方案一： 工序一：粗镗、精镗孔80H9()孔的内圆 工序二：粗铣、精铣80H9()的大端端面 工序三：镗80H9()大端处的245倒角。工序四：钻4-13mm的通孔，锪20mm的沉头螺栓孔。工序五：钻2-10mm的锥销底孔，粗铰、精铰2-10mm的锥销孔。工序六：铣削尺寸为5mm的纵槽。工序七：钻削通孔20mm，扩、铰孔25H7(),锪沉头螺栓孔38mm和43mm。工序九：钻削M10-H7和M8-H7的螺纹底孔。工序十：铣削尺寸为5mm的横槽。工序十一：攻螺纹M10-H7和M8-H7。工序十二：终检。 2.工艺路线方案二：工序一：粗铣、精铣削80H9()孔的大端端面。工序二：粗镗、精镗80H9()内孔，以及倒245的倒角。工序三：钻削底版上的4-13mm的通孔，锪4-20mm的沉头螺栓孔。工序四：钻削锥销孔2-10mm底孔，铰削锥销孔10mm。工序五：钻削21mm的通孔，扩、铰孔25H7()，锪沉头螺栓孔38mm和43mm。工序六：铣削尺寸为5mm的纵槽。工序七：钻削M10-H7和M8-H7的螺纹底孔。工序八：铣削尺寸为5mm的横槽。工序九：攻螺纹M10-H7和M8-H7。工序十：终检。 3.工艺方案分析 工艺方案路线一：本路线是先加工孔后加工平面，再以加工后的平面来加工孔。这样减少了工件因为多次装夹而带来的误差。有利于提高零件的加工尺寸精度，但是在工序中如果因铸造原因引起的圆柱R55mm的底端不平整，则容易引起80H9()的孔在加工过程中引偏。使80H9()的内孔与R55的圆柱的同心度受到影响，造成圆筒的局部强度不够而引起废品。工艺路线方案二则是先加工平面再加工孔。本工艺路线可以减小80H9()的孔与底座垂直度误差，以及80H9()与R55圆柱的同心度，使圆筒的壁厚均匀外，还可以避免工艺路线一所留下的部分缺陷（即：工艺路线一中的工序六加工后再加工下面的工序的话，会由于工序六降低了工件的刚度，使后面的加工不能保证加工质量和加工要求）。由上述分析，工艺路线二优于工艺路线一，可以选择工艺路线二进行加工，在工艺路线二中也存在问题，粗加工和精加工放在一起也不能保证加工质量和加工要求，所以我们得出如下的工艺路线：工艺路线三：工序一：粗铣80H9()孔的大端端面。工序二：粗镗80H9()。工序三：精铣80H9()孔的大端端面。工序四：精镗孔80H9()以及80H9()大端处的倒角245。工序五：钻削80H9()大端的4-13mm的通孔，锪沉头螺栓孔4-20mm。工序六：钻削锥销孔2-10mm的底孔。工序七：钻削通孔21mm，扩、铰孔25H7()。工序八：锪削36mm和43mm的沉头螺栓孔。工序九：铣削尺寸为5mm的横、纵两条槽。工序十：钻削M10-H7和M8-H7的螺纹底孔。工序十一：攻螺纹M10-H7和M8-H7。工序十二：终检。 看上去此工艺路线已经没有什么问题了，也可以用了，但是这条工艺路线也存在缺陷，比如说工序四处的加工其基准的选择和定位都成问题，因为80H9()的小端没有经过加工不能作为基准，而且用芯轴定位的话限制的自由度也不够，会造成不完全定位或欠定位，会影响加工精度。以及80H9()的表面质量要求较高可以留较小的余量给最后的珩磨，以保证表面加工质量。最终工艺路线：工序一：粗铣80H9()孔的大端端面和小端端面，以R55外圆为粗基准，选用X52K立式升降铣床和专用夹具。工序二：粗镗80H9()内孔，以孔80H9()孔的轴心线为基准，选用X620卧式升降铣床和专用夹具。工序三：精铣80H9()孔的大端面，以80H9()内圆为基准，选用X52K立式升降台铣床和专用夹具。工序四：精镗80H9()内孔，以及80H9()大端处的倒角245，以80H9()孔的小端端面为基准。选用T611卧式镗床和专用夹具。工序五：钻削4-13mm的通孔，锪沉头螺栓孔4-20mm。以80H9()内圆为基准。选用Z5150立式钻床和夹具。工序六：钻削21mm的通孔，扩、铰孔25H7()，锪铰36mm的沉头螺栓孔。以80H9()孔大端端面为基准，选用Z3080卧式钻床和专用夹具。工序七：锪削沉头螺栓孔43mm。以孔80H9()的大端端面为基准。选用Z5150立式钻床和专用夹具。工序八：钻削M8-H7的螺纹底孔，以80H9()内圆为基准。选用Z5150立式钻床和专用夹具。工序九：铣削尺寸为5mm的纵槽。以80H9()内圆为基准，选用X62K卧式铣床和专用夹具。工序十：钻削M10-H7的螺纹底孔。以80H9()大端端面为基准。选用Z5150立式钻床和专用夹具。工序十一：铣削尺寸为5mm的横槽，以80H9()大端端面为基准。选用X62K卧式铣床和专用夹具。工序十二：珩磨80H9()的内圆，以孔80H9()的大端端面为基准。工序十三：攻螺纹M10-H7和M8-H7。工序十四：终检。4.机械加工余量、工序尺寸以及毛坯余量的确定“左支座”零件的材料是HT200，抗拉强度为195Mpa200Mpa，零件的毛坯质量为6.5kg。零件的生产类型是成批或大批生产；参考机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表2.1-6毛坯的制造方法及其工艺特点，选择“左支座”零件的毛坯制造类型选择为金属型铸造成型。由上述原始资料及加工工艺分别确定各加工表面的机械加工雨量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：（1） 80H9()大端其加工尺寸为140mm140mm的平面。保证高度尺寸100mm。此尺寸是自由尺寸表面粗糙度值Ra=3.2m，需要精加工。根据机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表2.3-36成批大量生产铸件机械加工余量等级，可得：金属型铸造成型的灰铸铁加工余量等级可取79级我们取8级，加工余量MA取F级。则可以得到80H9()孔的大端端面其加工尺寸为140mm140mm平面的加工余量，可以查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表2.3-35铸件机械加工余量，可得2.5mm的加工余量。查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表2.3-9铸件尺寸公差可得1.8mm的铸造尺寸公差。（2） 80H9()孔的小端端面本来不用加工，但是由上面的加工工序来看在镗孔80H9()的内孔时要用到这个小端端面，而且还要考虑拔模斜度所以我们还是要对这个端面进行加工，这里我们就考虑3的拔模斜度就有2.9mm的加工余量。我们取3mm的加工余量。（3） 80H9()孔内表面，其加工长度为100mm，表面粗糙度值Ra=1.6m.需要精铰和珩磨。查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表2.3-9铸件尺寸公差可得1.6mm的铸造尺寸公差。查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表2.3-5铸件机械加工余量，可得2.0mm的加工余量。（4） 4个80H9()孔大端端面螺栓孔。只需要钻底孔和锪沉头孔即可。则加工余量为： 钻削13mm的通孔 双边加工余量2Z13mm 锪沉头孔20mm 双边加工余量2Z7mm（5） 内表面21mm、25H7 ()、38mm和43mm的加工余量，这些内表面中有些需要多次加工才才能完成。加工余量分别为： 1.钻削21mm的通孔 双边加工余量2Z21mm2.25H7()内表面1）21mm扩孔到24.7mm 双边加工余量2Z13mm 2）24.7mm铰孔到24.9mm 双边加工余量2Z0.2mm 3）24.9mm珩磨到25H7() 双边加工余量2Z0.1mm 3.38mm的沉头孔，可以一次性锪成型。则双边加工余量2Z13mm 4.43mm的沉头孔，也可以一次性加工出来。则双边加工余量2Z22mm（6） 尺寸为5mm的横、纵两条槽，每一条槽都可以一次性铣削成型，则双边加工余量2Z5mm。（7） M10-H7和M8-H72个螺纹孔，机加工车间只需要加工螺纹的底孔，攻螺纹的工作可以放在钳工室。则：1.M10-H7的底孔加工的直径为8.5mm 双边加工余量2Z8.5mm2.M8-H7的底孔加工直径为6.8mm 双边加工余量2Z6.8mm（8） 内孔80H9()的加工余量计算：1.内孔80H9()为9级加工精度，铸件的毛坯重量约为6.5Kg。查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表2.3-5铸件机械加工余量可以得到内圆的单边加工余量为Z2.5mm。查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表2.3-9铸件公差，可得：IT1.8mm。2.珩磨加工余量：查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表2.3-51珩磨的加工余量，可得：珩磨的单边加工余量Z0.05mm。3.精镗加工余量：查机械加工工艺手册李洪主编，P表2.3-48扩孔、镗孔、铰孔的加工余量Z1.5mm2.0mm。查机械加工工艺手册孟少农主编，第2卷P表11.4-2卧式镗床的加工公差，可得：IT0.02mm0.05mm。这里取0.02mm（入体方向）。4.粗镗加工余量：除珩磨的加工余量和精镗的加工余量剩下的余量都给粗镗。查机械加工工艺手册孟少农主编，第2卷P表11.4-2卧式镗床的加工公差，可得IT0.1mm0.3mm，我们这里取0.1mm（入体方向）。由于毛坯及以后各道工序（或工步）的加工都有加工公差，因此规定都有加工公差，所以规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。实际上的加工余量有最大及最小之分。由于本次设计规定的零件为大批大量生产，应该采用调整法加工。因此在计算最大、最小加工余量时应该按照调整法加工方式予确定。80H9()孔的加工余量和工序间余量及公差分布：由图可知：毛坯的名义尺寸：80-2.5275mm毛坯的最大尺寸：75-0.874.2mm毛坯的最小尺寸：750.875.8mm粗镗后最小尺寸：80-1.5277mm粗镗后最大尺寸：77+0.177.1mm精镗后最小尺寸：80-0.05279.9mm精镗后最大尺寸：79.90.0279.92mm 珩磨后尺寸与零件图纸尺寸相同，即：80H9() 最后将上述的计算的工序间尺寸及公差整理成下表： 左支座铸件毛坯图见毛坯图。 80H9()孔的加工余量计算表（单位：mm）工序 加工尺寸公差铸件毛坯80H9()粗镗精镗珩磨加工前最大74.27779.8最小75.877.179.82加工后最大74.27779.880最小75.877.179.8280.087加工余量（单边余量）2.5最大1.81.410.1435最小0.61.250.1加工公差（单边）1.620.220.0420.08725.确定切削用量及基本工时 工序1：粗铣80H9()孔大端端面和小端端面。本工序采用计算法确定切削用时。 1）.加工条件： 加工材料：HT200。 加工要求：粗铣孔80H9()的大端端面。 机床和夹具：X52K立式升降台铣床专用夹具（类式于长三抓卡盘），用R55mm的外圆柱面为基准。 刀具：材料为YG6，D=160mm,L=45mm,d=50mm,Z=16,10，15，12。查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表4.4-2常用铣刀参考几何角度和表4.4-4镶齿套式面铣刀。可得以上的参数。刀具耐用度T10800 s 2）.计算切削用量 确定80H9大端端面最大加工余量，已知毛坯长度方向的加工余量Z2.50.9mm，考虑3的拔模斜度，则毛坯长度方向的加工余量Z7.1mm。但是实际上此平面还要进行精铣所以不用全部加工，留1.5mm的加工余量给后面的精加工。因此实际大端端面的 加工余量可以按照Z=5.6mm计算。可以分两次加工则每次加工的加工余量Z2.8mm。铣削的宽度为140mm，则可以分两次加工，80H9孔的小端端面在铸造时也由留了3的拔模斜度，所以也留了加工余量Z3mm。长度方向的加工按照IT12级计算，则取0.4mm的加工偏差（入体方向）。 确定进给量f：查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表2.4-73端铣刀（面铣刀）的进给量，由刀具材料为YG6和铣床功率为7.5KW，可取：f=0.140.24 mmz，这里取0.2mmz 计算切削速度：查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表2.4-96各种铣削速度及功率的计算公式： v其中：KKKKKKKKK，查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表2.4-94工件材料强度、硬度改变时切削速度、切削力和切削功率修正系数，可得：K1.0，K1.0，K1.0，K1.05，K1.0，K0.86，K1.0，K0.8，则：KKKKKKKKK1.01.01.01.051.00.861.00.80.7224。则切削速度为： v 0.994 ms59.64 mmin 计算主轴转速： nV118.65 rmin查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表3.1-74铣床（立式、卧式、万能）主轴转速，与118.65 rmin相近的转速有118 rmin和150 rmin，取118 rmin，若取150 rmin则速度太大。则实际切削速度：v59.31 mmin计算切削工时：查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表2.5-10铣削机动时间的计算，可得：t其中当0.6时，l+（13），这里0.4375，则：l+（13）82mm，l25mm取4mm。l140mm。f0.216118377.6 mmmin查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表3.1-75铣床(立式、卧式、万能)工作台进给量，可取375 mmmin。 t2.411 min计算机床切削力：查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表2.4-97圆周分力的计算公式，可得： 查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版）P表2.4-94工件材料强度、硬度改变时切削速度、切削力、切削功率修正系数，可得1.0，则： 2873.2 N验证机床切削功率：查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表2.4-96各种铣削切削速度及功率计算公式，可得： 其中：KKKKKK ，查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表2.4-94工件材料强度、硬度改变时切削速度、切削力、切削功率修正系数和表2.4-95其他使用条件改变时切削速度、切削力及切削功率修正系数，可得： K1.0，K0.8，K1.14，K0.79，K1.0，则：KKKKKKK1.00.81.140.791.00.72048，则机床切削功率为：2.05 KW查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表3.14-73铣床（立式、卧式、万能）参数，可得X52K铣床的电机总功率为9.125KW，主电机总功率为7.5KW，所以机床的功率足够可以正常加工。验证机床进给系统强度：已知主切削力2873.2 N。查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表2.4-98各种铣刀水平分力、垂直分力、轴向力与圆周分力的比值，可得：a（0.40.8）dmm，a（0.10.2）mmz，不对称铣刀铣削顺铣，水平分力F（0.150.3），F（0.91.0），F（0.50.55）。则取：F0.20.22873.2574.64 N，F0.90.92873.22585.88 N，F0.50.52873.21436.6 N。查取机床工作台的摩擦系数0.1可得切削刀具在纵向进给方向对进给机构的作用力F， FF+（+ F+）574.64+0.1（2873.2+2585.88+1436.6） 574.64689.5681264.208 N而机床纵向进给机构可以承受的最大纵向力为1500KN，故机床进给系统可以正常工作。（2）粗铣80H9小端端面 铣削机床和铣削刀具都不变、专用夹具。以80H9的大端端面为定位基准。 铣削深度即一次铣削的加工余量（深度Z）3.0mm，可以一次性加工完成。 确定进给量f，：查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表2.4-73端面铣刀（面铣刀）的进给量，由刀具的材料为YG6和铣床的功率为7.5KW，可以得进给量f（0.140.24）mmz，这里取0.15mmz。 ：查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表2.4-96各种铣削速度及功率计算公式，可得：v其中：KKKKKKKKK，查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表2.4-94工件材料强度、硬度改变时切削速度、切削力和切削功率修正系数和本书的P表2.4-95其他使用条件改变时切削速度、切削力及切削功率修正系数，可得： K1.0，K1.0，K1.0，K1.0，K0.4，K0.86，K1.0，K0.8。则KKKKKKKKK1.01.01.01.00.40.861.00.80.2752则：v0.38 ms 22.8 mmin n45.36 rmin查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表3.1-74铣床（立式、卧式、万能）主轴转速，与45.36 rmin相近的转速有37.5 rmin和47.5 rmin，取47.5 rmin，若取37.5 rmin，则速度损失太大。则实际切削速度为：v23.7879 mmin计算铣削用时：t，其中： l25mm， l13mm取2mm， f0.151647.5114mmmin。查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表3.1-75铣床（立式、卧式、万能）工作台进给量，取：f118mmmint1.27 min铣削小端端面的切削力：查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表2.4-97圆周分力的计算公式，可得： 查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版）P表2.4-94工件材料强度、硬度改变时切削速度、切削力、切削功率修正系数，可得1.0，则： 3883.1 N切削时消耗的功率：查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表2.4-96各种铣削切削速度及功率计算公式，可得： 其中：KKKKKK ，查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表2.4-94工件材料强度、硬度改变时切削速度、切削力、切削功率修正系数和表2.4-95其他使用条件改变时切削速度、切削力及切削功率修正系数，可得： K1.0，K1.0，K1.14，K0.79，K1.0，则：KKKKKKK1.01.01.140.791.00.9006，则机床切削功率为：1.39 KW查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表3.14-73铣床（立式、卧式、万能）参数，可得X52K铣床的电机总功率为9.125KW，主电机总功率为7.5KW，所以机床的功率足够可以正常加工。机床进给机构的强度校核：已知主切削力3883.1 N。查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表2.4-98各种铣刀水平分力、垂直分力、轴向力与圆周分力的比值，可得：a（0.40.8）dmm，a（0.10.2）mmz，对称铣刀铣削顺铣，水平分力F（0.30.4），F（0.850.95），F（0.50.55）。则取：F0.30.33883.11436.75 N，F0.920.923883.13572.452 N，F0.530.533883.12058.043 N。查取机床工作台的摩擦系数0.1可得切削刀具在纵向进给方向对进给机构的作用力F， FF+（+ F+）1436.75+0.1（3883.1+3572.452+2058.043） 1436.75951.35952388.1095 N而机床纵向进给机构可以承受的最大纵向力为-KN，故机床进给系统可以正常工作。 工序二.粗镗80H9内孔。选用T611卧式镗床核专用夹具。刀具：材料为W18Cr4V，B16mm,H16mm,L200mm,l80mm,d16mm,K60。参考机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表4.3-63镗刀可以得刀以上数据。确定80H9的最大加工余量，已知毛坯厚度方向的加工余量为Z2.5mm0.8mm，考虑3的拔模斜度，则厚度方向上的最大加工余量是Z8.54mm，由于后面要精镗核珩磨则加工余量不必全部加工，留给后面的精镗的加工余量Z1.5mm，珩磨的加工余量留Z0.05mm。则加工余量可以按照Z6.94mm，加工时分两次加工，每次加工的镗削余量为Z3.5mm。查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表2.4-66镗刀时的进给量及切削速度，可得进给量f0.350.7mmr，切削速度v0.20.4ms。参考机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表3.1-42卧式镗床主轴进给量，取进给量f0.4mmr，切削速度v0.3 ms18 mmin。则主轴的转速n n 71.4 rmin查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表3.1-41卧式镗床的主轴转速，可得与76.4 rmin相近的转速有80 rmin核64 rmin，取80 rmin，若取64 rmin则速度损失太大。则实际切削速度:v18.85 mmin计算镗削加工工时：t其中：；mm；。则镗削时间为：t7.432 min工序三.精铣80H9大端端面机床和夹具：X52K立式升降台铣床专用夹具（类似于长三爪卡盘），以80H9的内孔面为基准。刀具：材料为YG6，D=160mm,L=45mm,d=50mm,Z=16,10，15，12。查机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版），P表4.4-2常用铣刀参考几何角度和表4.4-4镶齿套式面铣刀。可得以上的参数。刀具耐用度T10800 s铣削深度mm，铣削宽度为：140mm