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机械制造工艺学

第1章、零件的分析1.1、零件的生产纲领依据设计要求Q=4000件/年,结合生产实际,根据参考文献【2】公式N=Qn(1+α)(1+β其中: N 零件的年产量Q 产品的年产量n 每台产品中该零件的数量α备品率β废品率1.2、零件的工艺分析由零件图可知,其材料为HT200,该材料为灰铸铁,具有较高强度,耐磨性,耐热性及减振性,适用于承受较大应力和要求耐磨零件。

连接座共有两组加工表面,他们之间有一定的位置要求。

现分述如下:1.2.1、左端的加工表面这一组加工表面包括:左端面,Φ1250025.0-外圆,Φ100026.00+内圆,倒角,钻通孔Φ7,钻孔并攻丝。

这一部份只有端面有6.3的粗糙度要求,Φ100026.00+的内圆孔有25的粗糙度要求。

其要求并不高,粗车后半精车就可以达到精度要求。

而钻工没有精度要求,因此一道工序就可以达到要求,并不需要扩孔、铰孔等工序。

1.2.2、右端面的加工表面这一组加工表面包括:右端面;Φ121004.0-的外圆,粗糙度为 3.2、6.3;外径为Φ50、内径为Φ40016.00+的小凸台,粗糙度为3.2,并带有倒角;Φ32的小凹槽,粗糙度为25;钻Φ17.5的中心孔,钻Φ7通孔。

其要求也不高,粗车后半精车就可以达到精度要求。

其中,Φ17.5、Φ40的孔或内圆直接在车床上做镗工就行了。

其具体过程如下表: 加工表面 表面粗糙度 公差/精度等级 加工方法左端面 Ra6.3 IT8~IT10 粗车-半精车 Φ1250025.0-外圆Ra6.3 IT8~IT10 粗车-半精车 Φ100026.00+内圆Ra25 IT11以下 粗镗 倒角 无 IT11以下 粗车 左Φ7通孔 无 IT11以下 钻通孔 M4-7H 螺纹孔 无 IT11以下 钻孔并攻丝 右端面 无 IT11以下 粗车-半精车 Φ121004.0-外圆 Ra3.2 IT8~IT10 粗车-半精车 小凸台内侧Φ40 无 IT11以下 粗镗 小凸台端面 Ra25 IT11以下 粗镗 Φ17.5中心孔 无 IT11以下 粗镗 右Φ7通孔 无 IT11以下 钻通孔 Φ32的小凹槽Ra25IT11以下粗镗第2章、毛坯设计2.1、毛坯的选择毛坯种类的选择决定与零件的实际作用,材料,形状,所受载荷,生产性质以及在生产中获得可能性。

毛坯的制造方法主要有:1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其他毛坯。

根据零件的材料,推荐用型材或铸件,但从经济方面着想,如用型材中的棒料,加工余量太大,这样不仅浪费材料,而且还增加机床,刀具及能源等消耗,而铸件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度,冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。

该零件材料为HT200,考虑到零件在工作时要有高的耐磨性,所以选择铸铁铸造。

2.2、确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差(1)求最大轮廓尺寸根据零件图计算轮廓的尺寸,最大直径Ф149mm,高69mm。

(2)选择铸件公差等级查手册铸造方法按手工造型,铸件材料按灰铸铁,得铸件公差等级为8~12级取为11级。

(3)求铸件尺寸公差公差带相对于基本尺寸对称分布。

(4)求机械加工余量等级查手册铸造方法按手工造型、铸件材料为HT200得机械加工余量等级E-G级选择F级。

2.2.1、确定机械加工余量根据铸件质量、零件表面粗糙度、形状复杂程度,取铸件加工表面的单边余量为5mm,。

2.2.2、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Ra≥1.6 。

Ra﹤1.6的表面,余量要适当加大。

分析本零件,加工表面Ra≧1.6 ,因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查的余量即可。

采用两箱砂型铸造毛坯。

由于大的孔需铸造出来,故需要安放型心。

铸造后应安排人工进行时效处理。

以消除残余应力。

2.2.3、确定毛坯尺寸公差毛坯尺寸公差根据铸件质量、材质系数、形状复杂系数查手册得,本零件毛坯尺寸允许偏差见下表:毛坯尺寸允许公差/mm铸件尺寸偏差参考资料149 ±1.3 机械制造工艺设计手册79 ±1.32.3、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度。

(2)确定分型面由于毛坯形状前后对称,且最大截面在回转截面,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(回转截面)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,在铸件取出后要做时效处理。

该零件的毛坯图:(参见相应的图纸)第3章、选择加工方法,拟定工艺路线3.1、粗基面的选择粗基面选择是工艺规程设计中的重要设计之一,基面的选择正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产率得到提高。

否则,加工工艺过程会问题百出,还会造成零件大批报废,使生产无法进行。

3.2、精基面的选择精基准的选择主要考虑基准重合的问题。

选择加工表面的设计基准为定位基准,称为基准重合的原则。

采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差,零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。

3.3、制定机械加工工艺路线:方案一:工序一:1.粗车右端面,2.车外圆Φ121,3. 车右台阶面,4. 粗镗Φ40.工序二:1.粗车左端面,2.粗镗Φ100H7,3.车台阶面,4.车外圆Φ125工序三:1.半精镗Φ40,2.半精车外圆Φ1213.半精车右台阶面4.半精车右端面工序四:1.半精镗Φ100H72.半精镗Φ100H7台阶面3.半精车左端面4.半精车外圆Φ1255.半精车Φ100H7倒角工序五:粗铣Φ50端面工序六:粗车Φ40端面倒角工序七:钻孔到Φ10 扩孔到Φ17.4工序八:镗孔至Φ17.5工序九:镗孔Φ32工序十:在6个工位上钻孔Φ7工序十一:在3个工位上钻孔Φ7工序十二:在4个工位上钻孔Φ4.5 攻螺纹4-M5 方案二:工艺路线二:工序一1.粗车右端面2.粗车外圆Φ121及阶面工序二1.粗车左端面2.粗车外圆Φ125及阶面3.粗镗内孔Φ1004.半精车左端面5.半精车外圆Φ125及阶面6.半精镗内孔Φ1007.车Φ100的端面倒角8.钻Φ16的中心通孔工序三1.粗铣Φ50的端面工序四1.半精车右端面2.半精车外圆Φ121及阶面3粗镗内孔Φ324粗镗内孔Φ405粗镗内孔Φ17.56半精镗内孔Φ407车Φ40的端面倒角工序五1.钻通孔3×Φ72.工序六3.钻通孔6×Φ7工序七1.钻孔4×Φ4.134深122.攻螺纹4-M5深1两种工艺路线比较:上述两个工艺路线,第一条工艺路线做得比较精细,每一道工序都安排的很到位,适合中大批量生产;第二条工艺路线比较笼统,工序较少,基本上可以达到精度要求,半精车(镗)就可以达到目的,适合小量生产。

依照中大批量生产的要求,这里选择第一种方案。

第4章、加工设备及刀具、夹具、量具的选择由于生产类型为大批量,故加工设备以通用机床为主,辅以少量专用机床,其生产方式以通用机床专用夹具为主,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人工完成。

4.1、选择机床,根据不同的工序选择机床由于本零件加工精度不高,普通机床就可以达到加工要求。

因此我们选用最常用的机床:车床用CA6140,钻床用Z5125A。

下面是这两台机床的具体资料:1.车床用CA6140本系列车床适用于车削内外圆柱面,内锥面及其它旋转面。

车削各种公制、英制、模数和径节螺纹,并能进行钻孔和拉油槽等工作。

CA6140 结构特点:1>.CA系列产品,以“A”型为基型,派生出几种变形产品。

B型:主轴孔径80mm,C型:主轴孔径104mm。

F型:液压仿形。

M型:精密型。

2>.床身宽于一般车床,具有较高的刚度,导轨面经中频淬火,经久耐磨。

3>.机床操作灵便集中,滑板设有快移机构。

采用单手柄形象化操作,宜人性好。

4>.机床结构刚度与传动刚度均高于一般车床,功率利用率高,适于强力高速切削。

主轴孔径大,可选用附件齐全。

2.钻床用Z5125A产品说明:型号Z5125A最大钻孔直径25mm主轴最大进给抗力9000N主轴最大扭距160N·m主电机功率 2.2kw主钻孔锥度 3主轴转速9(级)50-2000r主轴每转进给量9(级)主轴行程200mm主轴箱行程(手动) 200mm工作台行程310mm工作台尺寸400×550mm外型尺寸/包装尺寸980×807×2302mm/2400×1030×1360mm 机床净重/毛重950/1300kg4.2、选择刀具选用硬质合金铣刀,硬质合金钻头,硬质合金扩孔钻、硬质合金铰刀、硬质合金锪钻,加工铸铁零件采用YG类硬质合金,粗加工用YG8,半精加工为YG6。

具体见工序卡。

第5章、切削用量的选择切削速度、进给量和切削深度三者称为切削用量。

它们是影响工件加工质量和生产效率的重要因素。

车削时,工件加工表面最大直径处的线速度称为切削速度,以v(m/min)表示。

其计算公式:v=πdn/1000(m/min)式中:d——工件待加工表面的直径(mm)n——车床主轴每分钟的转速(r/min)工件每转一周,车刀所移动的距离,称为进给量,以f(mm/r)表示;车刀每一次切去的金属层的厚度,称为切削深度,以ap(mm)表示。

为了保证加工质量和提高生产率,零件加工应分阶段,中等精度的零件,一般按粗车一精车的方案进行。

粗车的目的是尽快地从毛坯上切去大部分的加工余量,使工件接近要求的形状和尺寸。

粗车以提高生产率为主,在生产中加大切削深度,对提高生产率最有利,其次适当加大进给量,而采用中等或中等偏低的切削速度。

使用高速钢车刀进行粗车的切削用量推荐如下:切削深度ap=0.8~1.5mm,进给量f=0.2~0.3mm/r,切削速度v取30~50m/min(切钢)。

粗车铸、锻件毛坯时,因工件表面有硬皮,为保护刀尖,应先车端面或倒角,第一次切深应大于硬皮厚度。

若工件夹持的长度较短或表面凸不平,切削用量则不宜过大。

粗车应留有0.5~1mm作为精车余量。

粗车后的精度为IT14-IT11,表面粗糙度Ra 值一般为12.5~6.3μm。

精车的目的是保证零件尺寸精度和表面粗糙度的要求,生产率应在此前提下尽可能提高。

一般精车的精度为IT8~IT7,表面粗糙度值Ra=3.2~0.8μm,所以精车是以提高工件的加工质量为主。

切削用量应选用较小的切削深度ap=0.1~0.3mm和较小的进给量f=0.05~0.2mm/r,切削速度可取大些。

精车的另一个突出的问题是保证加工表面的粗糙度的要求。

减上表面粗糙度Ra值的主要措施有如下几点。

(1)合理选用切削用量。

选用较小的切削深度ap和进给量f,可减小残留面积,使Ra值减小。

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