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文档简介
机械加工工艺课程设计第三次作业轴套类零件加工工艺设计说明书 课程作业:机械加工工艺课程设计第三次作业班级组别:机设1011第八组指导老师:蔡海涛组长:方航炳成员:裘迟欢、邱炎、解益诚编制:方航炳2012年4月5号目录1、计算生产纲领,确定生产类型 22、零件图分析 32.1零件的作用 32.2零件的材料及其力学性能 32.3零件的结构工艺分析 33、毛坯分析及毛坯尺寸,设计毛坯图 43.1毛坯的选择 43.2毛坯图的设计 44、工序设计 74.1选择加工设备与工艺装备 74.2加工余量,工序尺寸,及其公差的确定 75、确定工序尺寸 85.1确定圆柱面的工序尺寸 86、工序30切削用量及基本时间的确定 96.1工时定额的计算与说明 97、三维造型 178、参考文献 20附件一、零件图二、机械加工工艺过程卡 三、机械加工工序卡四、零件检验卡1 计算生产纲领,确定生产类型 零件的生产纲领可按下式计算:N=Qn(1+%)(1+%)式中:N零件的生产纲领(件/台); Q产品的年产量(台/年); n每台产品中,该零件的数量(件/台);%零件的备品率;%零件的平均废品率。生产纲领决定生产类型,但是生产类型与零件的大小与复杂程度有关。生产类型可根据下表确定。 生产纲领和生产类型的关系生产类型零件的年生产纲领(件/年)重型零件(30kg以上)中型零件(4-30kg)轻型零件(4kg以下)单件生产510100小批生产5-10010-200100-500中批生产100-300200-500500-5000大批生产300-1000500-5000500-50000大量生产1000500050000该产品年产量为5000件,其设备品率为1.5,机械加工废品率为l.5,现制订该套类零件的机械加工工艺规程。 N=Qn(1+%)(1+%) =10000(1+1.5%)(1+1.5%)=10302.25件/年N取整数则N=10303套类零件的年产量为10303件,现已知该产品属于轻型机械,根据上表生产类型与生产纲领的关系,可确定其生产类型为大批生产。限制条件:60 70h7、80 90、100 120。2、零件图分析2.1零件的作用轴套,一般起滑动轴承作用。一般轴套不能承受轴,向载荷,或只能承受较小的轴向载荷。在运动部件中,一般来说,轴套与座采用过盈配合,而与轴采用间隙配合,无论怎么样还是无法避免磨损的,因为长期的磨擦而造成零件的磨损,当轴和孔的间隙磨损到一定程度的时候必须要更换零件,因此设计者在设计的时候选用硬度较低、耐磨性较好的材料为轴套或衬套,这样可以减少轴和座的磨损,当轴套磨损到一定程度进行更换,这样可以节约因更换轴或座的成本,而轴类零件相对来说比较容易加工。轴套在一些转速较低,径向载荷较高且间隙要求较高的地方(如凸轮轴)用来替代滚动轴承(其实轴套也算是一种滑动轴承),材料要求硬度低且耐磨,轴套内孔经研磨刮削,能达到较高配合精度,内壁上一定要有润滑油的油槽,轴套的润滑非常重要,干磨的话,轴和轴套很快就会报废。2.2零件的材料及其力学性能零件的材料为45钢,是最常用中碳调质钢,综合力学性能良好,淬透性低,水淬时易生裂纹。小型件宜采用调质处理,大型件宜采用正火处理。其价格较便宜,经火后再回火,经过调质或正火后可得到较好的切削性能,而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能,局部淬火硬度可达45HRC-50HRC.2.3零件的结构工艺分析零件材料:45钢。切削加工性良好,无特殊加工问题,故加工中不需要采用特殊工艺措施。刀具选择范围较大,高速钢或YT类硬质合金均能胜任。刀具几何参数可根据不同刀具类型通过相关表格查取。该零件主要加工表面及技术要求分析如下:零件组成表面:两端面,外圆及其台阶面,内孔,4个小孔,三个小圆弧面,三个大圆弧面,倒角,2个砂轮越程槽。主要表面分析:44内孔既是支承其它零件的支承面,亦是本零件的主要基准面;70外圆及其台阶面亦用于支承其它零件。主要技术条件:70外圆与44内孔的同轴度控制在0.03mm范围内;台阶面与44内孔的垂直度控制在0.02mm范围内;44内孔本身的尺寸公差为0.027mm;粗糙度Ra0.8m;零件热处理应度为HRC4550。零件的总体特点:内外表面、同轴度精及垂直度度要求比较高。3、毛坯分析3.1毛坯的选择根据零件材料为45钢,生产类型为大批生产,零件直径尺寸差异较大,零件壁薄、刚度低、易变形,加工精度要求较高,零件需经淬火处理等多方面因素,在棒料与模锻间作出选择:选择为模锻件。3.2毛坯图的设计3.2.1 确定毛坯尺寸公差钢质模锻件的机械加工余量按JB383585确定。确定时,根据估算的锻件质量、加工精度及锻件形状复杂系数,由【2】表2225可查得除孔以外各内外表面的加工余量。孔的加工余量由【2】表2224查得。表中余量值为单面余量。 (1)锻件质量 根据零件成品重量1.89kg估算为2.47kg。 (2)加工精度 零件除孔和70外圆以外的各表面为一般加工精度F1。(3)锻件形状复杂系数S假设锻件的最大直径为123,长75mm m锻件=2.47kg 按表2210,可定形状复杂系数为S2,属一般级别。 (4)机械加工余量 根据锻件重量Fl、S2查【2】表2225。由于表中形状复杂系数只列有Sl和S3,则S2参考S1定,S4参考S3定。由此查得直径方向为2.6mm,水平方向为1722mm。即锻件各外径的单面余量为26mm,各轴向尺寸的单面余量亦为1722mm。锻件中心两孔的单面余量按【2】表2224查得为20mm。确定毛坯尺寸 上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度Ra16m。Ra16m的表面,余量要适当增大。分析本零件,除44孔和70外圆为Ra08m以外,其余各表面皆Ra16m,因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可(由于有的表面只需粗加工,这时可取所查数据中的小值。当表面需经粗加工和半精加工时,可取其较大值)。44孔和70外圆采用磨削达到Ra08m,故需增加磨削的加工余量。参考磨孔余量(【2】表23一11)确定磨孔单面余量为04mm,则毛坯尺寸如【2】表31所示。表31 齿轮毛坯(锻件)尺寸零 件 尺 寸单面加工余量锻 件 尺 寸1201.512370h71.573孔361.533孔441.541101.513721.575 毛坯尺寸公差根据锻件重量、形状复杂系数、分模线形状种类及锻件精度等级从有关的表中查得。 本零件锻件重量2.47kg,形状复杂系数为S2,45钢含碳量为042050,其最高含碳量为05,按【2】表22一ll,锻件材质系数为M1,采取平直分模线,锻件为普通精度等级,则毛坯公差可从【2】表2213、表22一16查得。本零件毛坯尺寸允许偏差如表32所列。毛坯同轴度偏差允许值为08mm,残留飞边为0.8mm(【2】表2213)表32 轴套毛坯(锻件)尺寸允许偏差锻 件 尺 寸偏 差根 据41+1.4-0.6【2】表2.21373+1.4-0.6123+1.7-0.836+1.4-0.613+0.9-0.3【2】表2.21675+1.4-0.43.2.2 确定圆角半径 锻件的圆角半径按表2222确定。本锻件各部分的HB皆小于2,故可用下式计算:外圆角半径 r=005H+05内圆角半径 R=25r+05 为简化起见,本锻件的内外圆角半径分别取相同数值。以最大的H进行计算 r=(00538+05)mm=2.4mmr圆整为2.5mm。 R=(252+05)mm=6.5mmR圆整为7mm。 以上所取的圆角半径数值能保证各表面的加工余量。3.2.3 确定拔模角 本锻件由于上、下模模膛深度不相等,起模角应以模膛较深的一侧计算。 按【2】表2223,外起模角=5,内起模角=7。3.2.4 确定分模位置 由于毛坯是HD的圆盘类锻件,应采取轴向分模,这样可冲内孔,使材料利用率得到提高。为了材料利用率得到提高,分模线位置选在毛坯孔的轴向的中部,分模线为直线。3.2.5 确定毛坯的热处理方式 钢质轴套毛坯经锻造后应安排退火,以消除残留的锻造应力,并使不均匀的金相组织通过重新结晶而得到细化、均匀的组织,从而改善了加工性。4.工序设计4.1选择加工设备与工艺装备4.1.1 选择机床 (1) 工序40是粗车,50是半精车。各工序的工步数不多,成批生产不要求很高的生产率,故选用卧式车床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大,精度要求不是很高,选用最常用的C 6201型卧式车床即可(表427) 2。 (2)工序80是用直柄立铣刀铣孔,应选立式铣床。考虑本零件属成批生产,所选机床使用范围较广为宜,故选常用的。X51型能满足加工要求(表4235) 2。(3)工序60钻4个10mm的小孔,可采用专用的分度夹具在立式钻床上加工,可选Z518型立式钻床(表4214) 2。(4)工序100、110是磨削,应选卧式磨床。考虑本零件属成批生产,所选机床使用范围较广为宜,故选常用的。M120W型能满足加工要求(表4230) 2。4.1.2 选择夹具本零件除钻小孔等工序需要专用夹具外,其他各工序使用通用夹具即可。前四道车床工序用三爪自定心卡盘,磨削工序用垫片、心轴、平行砂轮。4.1.3 选择刀具 (1)在车床上加工的工序,一般都选用硬质合金车刀。加工钢质零件采用YT类硬质合金,粗加工用YT5,半精加工用YTl5,精加工用YT30。为提高生产率及经济性,可选用可转位车刀(GB5343.185,GB5343.285)。切槽刀宜选用高速钢。 (2)铣刀按表3129直柄立铣刀(GBll1085)。零件要求铣切深度为10mm,按表3.129,铣刀的直径应为6mm。 (4)钻10小孔,由于带有90的倒角,可采用10麻花钻钻出。(5) 在磨床上加工的工序,选用垫片、心轴、平行砂轮。5.2确定工序尺寸 确定工序尺寸一般的方法是,由加工表面的最后工序往前推算,最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注。当无基准转换时,同一表面多次加工的工序尺寸只与工序(或工步)的加工余量有关。当基准不重合时,工序尺寸应用工艺尺寸链解算。5.2.1确定圆柱面的工序尺寸 圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面根据有关资料已查出本零件各圆柱面的总加工余量(毛坯余量),应将总加工余量分为各工序加工余量,然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。本零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度如表763所列。表763 圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸公差及表面粗糙度 (mm)加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗半精磨削粗半精磨削粗半精磨削120外圆4.43124.412370h7外圆4.430.874.47370.80-0.0344内孔320.2474644.20.2槽149内孔320.2393836.20.126.确定切削用量及基本时间(机动时间)切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先确定切削深度、进给量,在确定切削速度。现根据切削用量简明手册(第3版,艾心、肖诗纲编,1993年机械工业出版社出版)确定本零件各工序的切削用量所选用的表格均加以*号,以与本手册表区别。6.1 工序30切削用量及基本时间的确定6.1.1 切削用量本工序为粗车(车端面、外圆及镗孔)。已知加工材料为45钢,锻件,有外皮;机床为C6201型卧式车床,工件装卡在三爪自定心卡盘中。确定粗车外圆的切削用量 所选刀具为YT5硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册第一部分表,由于C6201机床的中心高为200mm(表),故选刀杆尺寸,刀片厚度为4.5mm。根据表,选择车刀几何形状为卷削槽带倒棱型前刀面,前角 (1) 确定切削深度 由于单边余量1.5mm, (2) 确定进给量 根据表,在粗车钢料、刀杆尺寸为、工件直径100400mm时, 按C6201机床的进给量(表4.29),选择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,C6201机床进给机构允许的进给力。的修正系数为,故实际进给力为由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力,故所选的可用。(3) 选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表,车刀后刀面最大磨损量取为1mm,可转位车刀耐用度T=30min。(4) 确定切削速度v 切削速度v可根据公式计算,也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。根据表,当用YT15硬质合金车刀加工钢料,切削速度v=109m/min。切削速度的修正系数为(均为表),故 按C6201机床的转速(4.28),选择 则实际切削速度v=45.6m/min。(5) 校验机床功率 由表,当 切削功率的修正系数(表),故实际切削时的功率为 根据表,当n=120r/min时,机床主轴允许功率,故所选的切削用量可在C6201机床上进行。最后决定的切削用量为(6)确定粗镗孔的切削用量 所选刀具为YT5硬质合金、直径为20mm的圆形镗刀。(1) 确定切削深度 (2) 确定进给量根据表,当粗镗钢料、镗刀直径为20mm、,镗刀伸出长度为100mm时,按C6201机床的进给量(表4.29),选择(3) 确定切削速度v按表的计算公式确定。 式中 则 按C6201机床上的转速,选择 6.1.2.1 确定粗车外圆120mm的基本时间 6.1.2.2 根据表6.21,车外圆基本时间为 式中 则 6.1.2.2 确定粗镗孔44mm的基本时间 选镗刀的主偏角则 6.1.2.3 确定粗车端面的基本时间 式中 则 6.1.2.4 确定工序的基本时间 6.2.1.1 确定粗车外圆的切削用量 所选刀具为YT5硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册第一部分表,由于C6201机床的中心高为200mm(表),故选刀杆尺寸,刀片厚度为4.5mm。根据表,选择车刀几何形状为卷削槽带倒棱型前刀面,前角 (1) 确定切削深度 由于单边余量仅1.5mm, (2) 确定进给量 根据表,在粗车钢料、刀杆尺寸为 按C6201机床的进给量(表4.29),选择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,C6201机床进给机构允许的进给力。的修正系数为,故实际进给力为由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力,故所选的可用。(5) 选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表,车刀后刀面最大磨损量取为1mm,可转位车刀耐用度T=30min。(6) 确定切削速度v 切削速度v可根据公式计算,也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。根据表,当用YT15硬质合金车刀加工钢料,切削速度v=109m/min。切削速度的修正系数为(均为表),故 按C6201机床的转速(4.28),选择 则实际切削速度v=45.6m/min。(5) 校验机床功率 由表,当 切削功率的修正系数(表),故实际切削时的功率为 根据表,当n=120r/min时,机床主轴允许功率,故所选的切削用量可在C6201机床上进行。最后决定的切削用量为(6)确定粗镗孔的切削用量 所选刀具为YT5硬质合金、直径为20mm的圆形镗刀。(1) 确定切削深度 (4) 确定进给量根据表,当粗镗钢料、镗刀直径为20mm、,镗刀伸出长度为100mm时,按C6201机床的进给量(表4.29),选择(5) 确定切削速度v按表的计算公式确定。 式中 则 按C6201机床上的转速,选择 6.2.1.2 确定粗车外圆100mm的基本时间 根据表6.21,车外圆基本时间为 式中 则 6.2.1.3 确定粗镗孔36mm的基本时间 选镗刀的主偏角则 6.2.1.4 确定粗车端面的基本时间 式中 则 6.2.1.4 确定工序的基本时间 6.3.1.1 确定半精车外圆的切削用量 所选刀具为YT15硬质合金可转位车刀。车刀形状、刀杆尺寸及刀片厚度均与粗车相同。根据报1.3,车刀几何形状为表7.71 工序40的切削用量及基本时间工 步粗车端面1.70.520.69216粗车外圆1.750.650.69225粗车台阶面1.70.520.7428镗孔及台阶面2.5及1.70.21.133.8369车沟槽手动0.170.5倒 角手动0.692(1) 确定切削深度 (2) 确定进给量根据表及C6201机床进给量(表4.29),选择。由于是半精加工,切削力较小,故不需校核机床进给机构强度。(3) 选择车刀磨钝标准及耐用度根据表,选择车刀后刀面最大磨损量为0.4mm,耐用度T=30min。(4) 确定切削速度v根据表,当用YT15硬质合金
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