机械系统课程设计说明书

机械系统课程设计说明书 设计 减速箱下箱体 零件的机械 加工工艺规程及工艺装备 彭宇平 2001010640 王文慧 2001010663 吴义智 2001010661 机械 15 指导老师 刘莉 赵彤 附件 1 零件图 1 张 2 毛坯图 1 张 3 机械加工工艺规程卡片 1 张 4 机械加工工序卡片 2 张 5 机械加工卡具装配图 1 张 一 零件的分析一 零件的分析 一 零件的功能 我们所选的零件是减速箱下箱体 箱体是机器和部件的基本零件 它将机器中的许多 零件连成一个整体 并使之保证正确的相互位置 完成必需的运动 箱体加工质量的 好坏 直接影响机器的性能 精度和使用寿命 二 零件的工艺分析 减速箱下箱体由零件图可以看出 它一共有四组加工表面 而这四组加工表面之间有 一定的位置要求 现将这四组加工表面分述如下 1 上顶面 这一组加工面包括 箱体上顶面的铣削加工 箱体上顶面各螺栓孔及销孔的钻绞 加工 其中的销孔是用于最后镗孔时上下箱座定位时便于对准 由于上顶面是配合表 面 帮要求其表面粗糙度达到 RA2 5 螺栓孔由于是安装普通螺栓 故螺栓孔的精度要 求不高 只需要钻孔就行 2 箱体左右两侧面 这一组加工面包括箱体左右侧面的铣削加工以用侧面钻螺纹孔 以此保证箱体的 外观尺寸 侧面是个不重要的配合表面 故铣削精度要求不高 3 箱体三个轴孔 镗三个轴承孔是箱体加工的核心工序 由于和轴承的配合要求较高 故镗孔精度 较高 4 下底面 这一组加工表面主要是铣削下底面 即加工出精基准以及在底座上钻出地脚螺栓孔 加工要求均不高 由以上分析可知 对这几组加工表面而言 我们可以先加工出其中一组表面 然后借 助于专用夹具进行另外几组表面的加工 并保证它们之间的位置精度要求 二 工艺规程的制定 一 确定毛坯的制造形式 零件材料由 金属机械加工工艺人员手册 查得选用 HT190 灰铸铁 GB976 67 它有铸造性 耐磨性 切削性好的优点 而且经济成本低 箱体毛坯 级灰铸铁总余量 平面 6 10mm 孔 半径方向上 7 12mm 直径 小于 30mm 的孔不铸出 直径大于 50mm 的孔铸出 为减小铸件内应力对机械加工质量的影响 应设退火工序或进行人工时效处理 二 基面的选择 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 生产率得到提高 否则 不但使加工工艺过程中的问题百出 更有 甚者会使零件大批报废 使生产无法正常进行 粗基准的选择 本零件粗基准选择可以是上顶面或者下底面 但考虑到毛坯的加 工工艺是铸造 上表面的铸造要求较高 铸造的表面质量也较好 所以我们选择上顶 面作为粗基准 这样加工余量较小 同时加工后零件的硬度比较均匀 精基准的选择 对于精基准而言 主要应该考虑基准重合问题 当设计基准与工 序基准不重合时 应该进行尺寸换算 这在以后还要专门计算 此处不再重复 三 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点应该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 在生产纲领已确定为成批生产的条件下 考虑采用万能性机床 配以专用夹具 为减少装夹次数与物流时间 尽量使工序集中起来提高生产率 由于 整体来说零件的机加工要求均不高 故无需分阶段加工 除此以外 还应当考虑经济 效果 以便使生产成本尽量下降 1 机加工毛坯工艺路线方案为 工序 粗铣底面 工序 粗半精铣顶面 工序 钻 锪螺栓孔及销孔 工序 粗铣左右两侧面 工序 粗精镗轴承孔 工序 在前后侧面轴承孔周围钻孔 攻螺纹 2 工艺方案分析 粗铣底面以加工出精基准 然后以此为基准加工顶面及其螺栓孔和销孔 为了镗 孔时定位面准确 先铣侧表面 再扣上上箱体镗削轴承孔 最后钻侧孔攻螺纹 具体方案参见机械加工工艺过程卡片 四 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 零件材料选用 HT190 灰铸铁 硬度 HB143 229 毛坯重约为 7 5kg 6 6 7 8g cm3 生产类型为成批生产 采用铸造毛坯 级精度组 成批生产 根据上述原始资料及加工工艺 根据零件的材料和加工表面几何尺寸及加工方法 查机械加工工艺手册 分别确定各加工表面的机械加工余量 工序尺寸 由此定出毛 坯尺寸 详见毛坯图 附注 旧工艺手册上查出的加工余量比较大 如铣为 5 7 而新手册上只需要 2 就可以了 五 确定切削用量及基本工时 工序 铣顶面 1 加工条件 机床 X50 万能铣床 根据铣床工作台面积与工件加工面积查表 6 39 得 刀具 160 镶齿端铣刀 齿数为 8 根据铣刀的应用范围 表 8 36 和铣切深度和宽度 表 8 37 分别确定铣刀的类型和直径 由表 10 102 确定铣刀材料为 YG8 2 计算切削用量 1 粗铣顶面到 75 7 量具为游标卡尺 辅助工具为铣刀杆和夹头 加工尺寸根据毛坯图 可知 D 101 L 280 根据加工余量 为后面的半精铣留 1 的余量 确定切深 t 6 根据表 10 110 可以确定机床的每齿进给量为 主轴转速为 0 1 z S 有效功率为 146 minvm 4 6NkW 由此可得主轴转速为 10001000 146 290 5 min 160 v nr D 按机床圆整后为 300 minnr 由此反求主轴转速 300 160 150 8 min 10001000 n D vm 机床进给量为 0 1 80 8 oz SSZmm r 查表得切入长度 切出长度 1 19 5lmm 2 3lmm 12 280 19 53 22 6min 240 j M lll ti S fj t0 05 t0 13min 2 半精铣顶面 相关参数的算法同上 具体结果见工艺卡 每批时间 批加工 500 件 jj t500t1900min 每批准备终结时间 zzj t0 02 t38min 辅助时间 fj t0 05 t95min 附加时间 j f t0 02 t38min 单件时间 d t 1900389538 500 4 142min 工序 钻螺栓孔9 11 1 加工条件 在 Z518 立式钻床上 使用直柄麻花钻 量具塞规 钻模钻套为辅具 2 切削用量 1 钻孔9 加工直径 9 通孔长度为 23 由表 10 70 取 0 2mm r 查得 主轴转数 扭矩 O S1295 minnr 378MNM 切入长度 切出长度 1 2 5lmm 2 1lmm 计算得 1295 9 36 6 min 10001000 n D vm 12 232 5 1 12 4 259 j M lll tis S fj t0 05 t0 12s 2 钻孔 11 计算方法同上 结果见工序卡 每批时间计算方法同工序 1 工序 铣两侧面 查表方法及参数确定依据同铣顶面 结论见工序卡 工序 粗镗 精镗 金刚石细镗轴承孔 0 0 03 35mm 0 0 03 42mm 0 0 03 42mm 1 加工条件 工件材料 HT10 灰铸铁 硬度 HB143 229 铸件 机床 坐标镗床 TS4132 南京机床厂 主轴转速 125 2500 r min 主轴进给量 0 02 0 12 电动机功率 1kw 刀具 通切镗刀片 尺寸 d 38 150 刀具材料 W18Cr4V 2 计算切削用量 1 粗镗孔分别至 33mm 40mm 加工长度 l 26mm 刀具切入长度 1 l3mm 12 L l l l31mm 刀具超出长度 2 l2mm 切削深度 t 3mm 主轴进给量 f 0 1mm r 主轴转速 n 1000r min 进给次数 i 1 零件直径分别为 1 d33mm 2 d40mm 切削速度 dn v 1000 1 v103 67m min 2 v125 66m min 机动时间 12 m l l l26 3 2 ti 10 31min18 6s f n0 1 1000 A 2 精镗孔分别至 34 7mm 41 7mm 选用一个刀杆 利用金刚石镗床同时对工件进行粗 精镗孔 故切削用量以及工时均 与前相同 即 f 0 1mm rn 1000r min m t0 31min18 6s 切削深度 t 0 85mm 切削速度 dn v 1000 1 v109 01m min 2 v131 00m min 3 金刚石细镗孔分别至 0 0 03 35mm 0 0 03 42mm 选用一个刀杆 利用金刚石镗床同时对工件进行金刚石细镗孔 故切削用量以及工时 均与前相同 即 f 0 1mm rn 1000r min m t0 31min18 6s 切削深度 t 0 15mm 切削速度 dn v 1000 1 v110 00m min 2 v131 95m min 3 计算工时 共有 6 个孔 一批加工 500 件 m0m t3t6334 8s jm0 t500t2790min 每批准备终结时间 zzj t0 02t55 8min 辅助时间 fj t0 05t139 5min 附加时间 j f t0 02t55 8min 单件时间 d t 279055 8139 555 8 500 6 08min 工序 钻螺纹底孔 M6 深 14 攻螺纹 1 加工条件 工件材料 HT10 灰铸铁 硬度 HB143 229 铸件 机床 台式钻床 Z4006A 南京人民机械厂 最大钻孔直径 6mm 主轴转速范围 1000 7100 r min 电动机功率 0 25 电动机转速 2850 r min 刀具 高速钢钻头 刀具材料 W18Cr4V 0 25 0 125 0 55 14 2D v m min Ts V 圆周速度 m min s 进给量 0 20mm r T 刀具耐磨时间 min t 切削 深度 mm D 孔径 mm 钻头尺寸 D 6mm 2 计算切削用量 查表 10 70 知道 s0 20mm r v 30 3m min n 1610r s P 95 7 M 214 s0 20mm r v 30 3m minn 1610r min 按机床选取 所以实际切削速度n 1600r minv 30 1m min 3 计算工时 切削工时 一个孔 12 l 14mm l1 9mm l1 0mm 所以 12 m lll141 91 0 t3 17s0 05min nf1600 0 20 60 A 共有 36 个孔 一批加工 500 件 m0m tt36114 1s jm t500t951min 每批准备终结时间 zzj t0 02 t19min 辅助时间 fj t0 05 t47 6min 附加时间 j f t0 02 t19min 单件时间 d t 475 59 5123 789 51 2 500 2 08min 工序 攻螺纹 采用高速钢机动丝锥 选定螺距为 1mm 即确定了 So 查表 10 167 可确定转速 其它算 法同钻孔 结论见工序卡 四 夹具设计 为了提高劳动生产率 保证加工质量 降低劳动强度 需要设计专用卡具 一 铣顶面夹具设计 1 夹具结构方案确定 定位 由于工件底面已经经过机加工 故可以两个平行度及光洁度都较高的条形板定位底面 限 制三个自由度 在一端加一圆凸限制一个移动自由度 由于铣顶面时无需限制 X 方向的移 动和 Z 方向的旋转两个自由度 故由此完成工件的不完全定位 夹紧 夹紧时主要考虑夹紧作用力的方向和作用点 如采用与切削力方向一致的夹紧方案则不便 于装卸工件 考虑到切削力不是很大 对夹紧力没多大帮助 故不用这个方案 另外可以 采用左右侧向压紧 利用侧面与夹具的摩擦力平衡切削力 但由于工件下宽 上窄侧面不 能与夹具形成大面积的接触 故摩擦力不够大 而且一侧施压会使工件发生翻转翘曲 而 产生较大的定位误差 由此分析可知采用上下施压是比较好的 较直观想到的是在底座处夹紧 但是这会引起切 削时切削力对工件的翻转力矩过大易引起松动的问题 因而采用在轴承孔处利用压板压紧 这样能够保证定位的可靠和夹紧力作用点适当 具体结构方案见夹具装配图 2 定位误差分析 根据夹具设计方案可以知道 设计基准与定位基准重合 故不存在基准不重合误差 由于 工件底面已经经过机加工较为光整 而定位板的设计要求也很高 故基准位移误差也可忽 略 3 夹紧力的计算 1 切削力计算 软件中进行 设计任务名称 切削力计算 设计任务编号 Rw1 1 设计者 PYP 铣削切削力计算类别 工件材料 灰铸铁 刀具材料 硬质合金 铣刀类型 端铣刀 公式 F 490 ap 1 0 fz 0 74 D 1 0 B 0 90 z 参数 ap 5 参数 fz 0 1 参数 D 160 参数 B 87 参数 z 8 计算结果 1240 804N 2 夹紧力估算 工件质量 7 5KG 重力为 75 牛 夹紧力有四个均布的作用点 查表得摩擦系数为 0 16 安全系数为 1 4 1240 4 1 475 42694 0 16 c jp F FKGN 查表可以看出直径为 20 毫米的螺旋 螺距为 1mm 时 只需旋转一周就能远超过所需的夹 紧力 第 道工序 工序 钻螺纹低孔 M6 深 14 本卡具将用于台式钻床 Z4006A 南 京人民机械厂 刀具为高速钢钻头 本工序要求加工出工件端面上轴承孔周围均布的 3 个 孔 共计有 18 个孔 分别在箱座的两侧 1 确定定位夹紧方案 如图所示 待加工面为均布在轴承孔周围的孔 在箱座的前后侧面各有一组 96 定为基准为两面 下底面和一侧面 采用支撑钉和支撑板结合定位 定位精度比较高 工件装卸和排屑比较方便 2 钻模类型的选择 夹具体设计 根据待加工面的位置情况 需要在圆周表面上分别钻 3 组孔 分度为 同时又是60 在箱体的两面分别加工 因此钻模的类型选用翻转式钻模 翻转式钻模夹具体设计要考虑工件装卸 排屑 翻转等操作方便 在保证足够强度的 条件下 重量要尽量轻以及制造工艺号等要求 为此可采用可敞开式半箱形结构的夹 具体 3 钻模板与钻套的选择 由于采用半箱形卡具体 钻套可直接装在卡具体上 卡具体壁厚取 安置钻套16mm 处加凸台厚 4mm 由于是大批量生产 所以采用可换钻套 当钻套磨损后 可以卸下螺GB2264 80 钉 更换新的钻套 按照标准钻套规格 选取可换钻套尺寸 0 028 0 013 d 6 0 012 0