水泵葉輪的精車水泵葉輪的底面夾具設(shè)計(jì)及機(jī)械加工工藝裝備含非標(biāo)6張CAD圖
水泵葉輪的精車水泵葉輪的底面夾具設(shè)計(jì)及機(jī)械加工工藝裝備含非標(biāo)6張CAD圖,水泵,葉輪,底面,夾具,設(shè)計(jì),機(jī)械,加工,工藝,裝備,設(shè)備,非標(biāo),cad
水泵葉輪機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)
摘 要
水泵葉輪零件加工工藝及夾具設(shè)計(jì)是包括零件加工的工藝設(shè)計(jì)、工序設(shè)計(jì)以及專用夾具的設(shè)計(jì)三部分。在工藝設(shè)計(jì)中要首先對(duì)零件進(jìn)行分析,了解零件的工藝再設(shè)計(jì)出毛坯的結(jié)構(gòu),并選擇好零件的加工基準(zhǔn),設(shè)計(jì)出零件的工藝路線;接著對(duì)零件各個(gè)工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算,關(guān)鍵是決定出各個(gè)工序的工藝裝備及切削用量;然后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì),選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個(gè)組成部件,如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機(jī)床的連接部件以及其它部件;計(jì)算出夾具定位時(shí)產(chǎn)生的定位誤差,分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處,并在以后設(shè)計(jì)中注意改進(jìn)。
關(guān)鍵詞:工藝,工序,切削用量,夾緊,定位,誤差
27
Abstract
The fixture design of a certain type of motor armature bracket parts processing and drilling machine is design process design, including the parts processing process design and the three part special fixture. In the process of design should first of all parts to analyze, understand parts of the process and then design a blank structure, and choose the good parts of the machining datum, designs the process routes of the parts; then the parts each step process dimension calculation, the key is to determine the process equipment and cutting the amount of each working procedure design; then a special fixture, fixture for the various components of a design, such as the connecting part positioning device, clamping element, a guide element, clamp and the machine tool and other components; the positioning error caused calculate fixture when positioning, analysis of the rationality and deficiency of fixture structure, pay attention to improving and will design in.
Keywords: process, process, cutting, clamping, positioning,
目 錄
摘 要 II
Abstract III
第1章 序 言 1
第2章 零件的分析 2
2.1零件的形狀 2
2.2零件的工藝分析 2
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 4
3.1 確定毛坯的制造形式 4
3.2 基面的選擇 4
3.3 制定工藝路線 4
3.3.1 工藝路線方案一 5
3.3.2 工藝路線方案二 5
3.3.3 工藝方案的比較與分析 5
3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 6
3.4.1 機(jī)床選用 6
3.4.2 選擇刀具 6
3.4.3 選擇量具 6
3.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 7
3.6確定切削用量及基本工時(shí) 8
第4章 車床夾具的設(shè)計(jì) 20
4.1 CA6140車夾具的設(shè)計(jì) 20
4.1.1 問(wèn)題的提出 20
4.2 夾具設(shè)計(jì) 20
4.3夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21
4.3.1定位元件的選用: 21
4.3.2 夾緊方案的選擇 21
4.3.3夾具體的設(shè)計(jì) 22
4.3.4支架的設(shè)計(jì): 22
4.3.5夾緊元件結(jié)構(gòu): 23
4.3.6夾具與工作臺(tái)的聯(lián)結(jié)方式: 23
4.4夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 23
總 結(jié) 24
致 謝 25
參考文獻(xiàn) 26
第1章 序 言
機(jī)械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品,并把它們裝備成機(jī)械裝備的行業(yè)。機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用,也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備,社會(huì)上有著各種各樣的機(jī)械或機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開(kāi)制造業(yè),因此制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè),是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講,機(jī)械制造水平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。
水泵葉輪零件加工工藝及夾具設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械工程材料等的基礎(chǔ)下,進(jìn)行的一個(gè)全面的考核。正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位,夾緊以及工藝路線安排,工藝尺寸確定等問(wèn)題,并設(shè)計(jì)出專用夾具,保證尺寸證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣。所以在設(shè)計(jì)中既要注意基本概念、基本理論,又要注意生產(chǎn)實(shí)踐的需要,只有將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合,才能很好的完成本次設(shè)計(jì)。
本次設(shè)計(jì)水平有限,其中難免有缺點(diǎn)錯(cuò)誤,敬請(qǐng)老師們批評(píng)指正。
第2章 零件的分析
2.1零件的形狀
題目給的零件是水泵葉輪零件,主要作用是起分流作用。
零件的實(shí)際形狀如上圖所示,從零件圖上看,該零件是典型的零件,結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。具體尺寸,公差如下圖所示。
2.2零件的工藝分析
由零件圖可知,其材料為HT200 ,該材料為HT200,具有較高強(qiáng)度,耐磨性,耐熱性及減振性,適用于承受較大應(yīng)力和要求耐磨零件。
水泵葉輪零件主要加工表面為:1.銑端面,表面粗糙度值為3.2。2.車內(nèi)孔,表面粗糙度值3.2。3.鉆中心孔,表面粗糙度值3.2。
水泵葉輪共有兩組加工表面,他們之間有一定的位置要求?,F(xiàn)分述如下:
(1).Φ80底部端面的加工表面:
這一組加工表面包括:Φ80底部端面。
(2).上端面的加工表面:
這一組加工表面包括: 上端面。其要求也不高,粗車后精車就可以達(dá)到精度要求。
(3).鉆Φ12孔
(4).銑十字槽
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
本水泵葉輪假設(shè)年產(chǎn)量為10萬(wàn)臺(tái),每臺(tái)車床需要該零件1個(gè),備品率為19%,廢品率為0.25%,每日工作班次為2班。
該零件材料為HT200 ,考慮到零件在工作時(shí)要有高的耐磨性,所以選擇鑄鋁鑄造。依據(jù)設(shè)計(jì)要求Q=100000件/年,n=1件/臺(tái);結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,備品率α和 廢品率β分別取19%和0.25%代入公式得該工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)
N=2XQn(1+α)(1+β)=238595件/年
3.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200 ,鑄件的特點(diǎn)是液態(tài)成形,其主要優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)性強(qiáng),即適用于不同重量、不同壁厚的鑄件,也適用于不同的金屬,還特別適應(yīng)制造形狀復(fù)雜的鑄件??紤]到零件在使用過(guò)程中起連接作用,分析其在工作過(guò)程中所受載荷,最后選用鑄件,以便使金屬纖維盡量不被切斷,保證零件工作可靠。年產(chǎn)量已達(dá)成批生產(chǎn)水平,而且零件輪廓尺寸不大,可以采用砂型鑄造,這從提高生產(chǎn)效率,保證加工精度,減少生產(chǎn)成本上考慮,也是應(yīng)該的。
3.2 基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一,基面選擇的正確與合理,可以使加工質(zhì)量得到保證,生產(chǎn)效率得以提高。否則,不但使加工工藝過(guò)程中的問(wèn)題百出,更有甚者,還會(huì)造成零件大批報(bào)廢,使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。
粗基準(zhǔn)的選擇,對(duì)像水泵葉輪這樣的零件來(lái)說(shuō),選好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要的。對(duì)本零件來(lái)說(shuō),如果外圓的端面做基準(zhǔn),則可能造成這一組內(nèi)外圓的面與零件的外形不對(duì)稱,按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則(即當(dāng)零件有不加工表面時(shí),應(yīng)以這些不加工表面做粗基準(zhǔn),若零件有若干個(gè)不加工表面時(shí),則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)應(yīng)位置精度較高的不加工表面做為粗基準(zhǔn))。
對(duì)于精基準(zhǔn)而言,主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問(wèn)題,當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí),應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算,這在以后還要專門計(jì)算,此處不在重復(fù)。
3.3 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為成批生產(chǎn)的條件下,可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專用夾具,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此以外,還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果,以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
3.3.1 工藝路線方案一
10 鑄造 鑄造出毛坯
20 熱處理 毛坯熱處理,時(shí)效處理
30 銑 粗銑、精銑Φ80底部端面
40 銑 粗銑、精銑上端面
50 粗車 粗車內(nèi)孔,粗車各臺(tái)階及圓弧圓角,注意各留1mm的精車余量
60 精車 精車內(nèi)孔,達(dá)到圖紙尺寸公差要求
70 粗車 車孔口槽
80 鉆孔 鉆鉸Φ12孔
70 銑槽 銑十字槽
80 鉗 去毛刺,清洗
90 終檢 終檢入庫(kù)
3.3.2 工藝路線方案二
10 鑄造 鑄造出毛坯
20 熱處理 毛坯熱處理,時(shí)效處理
30 銑 粗銑、精銑Φ80底部端面
40 銑 粗銑、精銑上端面
50 粗車 粗車內(nèi)孔,粗車各臺(tái)階及圓弧圓角,注意各留1mm的精車余量
60 精車 精車內(nèi)孔,達(dá)到圖紙尺寸公差要求
70 粗車 車孔口槽
80 銑槽 銑十字槽
90 鉆孔 鉆鉸Φ12孔
80 鉗 去毛刺,清洗
90 終檢 終檢入庫(kù)
3.3.3 工藝方案的比較與分析
上述兩個(gè)方案的特點(diǎn)在于:方案一的定位和裝夾等都比較方便,但是要更換多臺(tái)設(shè)備,加工過(guò)程比較繁瑣,而且在加工過(guò)程中位置精度不易保證。方案二減少了裝夾次數(shù),但是要及時(shí)更換刀具,因?yàn)橛行┕ば蛟谲嚧采弦部梢约庸ぃM、鉆孔等等,需要換上相應(yīng)的刀具。要設(shè)計(jì)專用夾具。因此綜合兩個(gè)工藝方案,取優(yōu)棄劣,具體工藝過(guò)程如下:
10 鑄造 鑄造出毛坯
20 熱處理 毛坯熱處理,時(shí)效處理
30 銑 粗銑、精銑Φ80底部端面
40 銑 粗銑、精銑上端面
50 粗車 粗車內(nèi)孔,粗車各臺(tái)階及圓弧圓角,注意各留1mm的精車余量
60 精車 精車內(nèi)孔,達(dá)到圖紙尺寸公差要求
70 粗車 車孔口槽
80 鉆孔 鉆鉸Φ12孔
70 銑槽 銑十字槽
80 鉗 去毛刺,清洗
90 終檢 終檢入庫(kù)
3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備
3.4.1 機(jī)床選用
①.工序是粗車、粗鏜和精車、精鏜。各工序的工步數(shù)不多,成批量生產(chǎn),故選用臥式車床就能滿足要求。本零件外輪廓尺寸不大,精度要求屬于中等要求,選用最常用的CA6140臥式車床。參考根據(jù)《機(jī)械制造設(shè)計(jì)工工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-7。
②.工序鉆孔,選用Z525搖臂鉆床。
3.4.2 選擇刀具
①.在車床上加工的工序,一般選用硬質(zhì)合金車刀和鏜刀。加工刀具選用YG6類硬質(zhì)合金車刀,它的主要應(yīng)用范圍為普通鑄鐵、冷硬鑄鐵、高溫合金的精加工和半精加工。為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性,可選用可轉(zhuǎn)位車刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。
②.鉆孔時(shí)選用高速鋼麻花鉆,參考《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》(主編 孟少農(nóng)),第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有參數(shù)。
3.4.3 選擇量具
本零件屬于成批量生產(chǎn),一般均采用通常量具。選擇量具的方法有兩種:一是按計(jì)量器具的不確定度選擇;二是按計(jì)量器的測(cè)量方法極限誤差選擇。采用其中的一種方法即可。
3.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“水泵葉輪” 零件材料為HT200 ,查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》(以后簡(jiǎn)稱《工藝手冊(cè)》),表2.2-17 各種鑄鐵的性能比較,HT200的硬度HB為143~269,表2.2-23 HT200的物理性能,HT200 密度ρ=7.2~7.3(),計(jì)算零件毛坯的重量約為2。
表3-1 機(jī)械加工車間的生產(chǎn)性質(zhì)
生產(chǎn)類別
同類零件的年產(chǎn)量[件]
重型
(零件重>2000kg)
中型
(零件重100~2000kg)
輕型
(零件重<100kg)
單件生產(chǎn)
5以下
10以下
100以下
小批生產(chǎn)
5~100
10~200
100~500
中批生產(chǎn)
100~300
200~500
500~5000
大批生產(chǎn)
300~1000
500~5000
5000~50000
大量生產(chǎn)
1000以上
5000以上
50000以上
根據(jù)所發(fā)的任務(wù)書(shū)上的數(shù)據(jù),該零件的月工序數(shù)不低于30~50,毛坯重量2<100為輕型,確定為大批生產(chǎn)。
根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng),選擇鑄造類型的主要特點(diǎn)要生產(chǎn)率高,適用于大批生產(chǎn),查《工藝手冊(cè)》表3.1-19 特種鑄造的類別、特點(diǎn)和應(yīng)用范圍,再根據(jù)表3.1-20 各種鑄造方法的經(jīng)濟(jì)合理性,采用機(jī)器造型鑄件。
表3-2 成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級(jí)
鑄造方法
公差等級(jí)CT
HT200
砂型手工造型
11~13
砂型機(jī)器造型及殼型
8~10
金屬型
7~9
低鑄造造
7~9
熔模鑄造
5~7
根據(jù)上表選擇金屬型公差等級(jí)為7級(jí)。
3-3 鑄件尺寸公差數(shù)值
鑄件基本尺寸
公差等級(jí)CT
大于
至
8
63
100
160
100
160
250
1.6
1.8
2.0
根據(jù)上表查得鑄件基本尺寸大于100至160,公差等級(jí)為8級(jí)的公差數(shù)值為1.8。
表3-4 鑄鐵件機(jī)械加工余量(JB2854-80)如下
鑄件基本尺寸
加工余量等級(jí) 6
澆注時(shí)位置
>120~250
6.0
4.0
頂、側(cè)面
底 面
鑄孔的機(jī)械加工余量一般按澆注時(shí)位置處于頂面的機(jī)械加工余量選擇。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝,分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。
3.6確定切削用量及基本工時(shí)
切削用量一般包括切削深度、進(jìn)給量及切削速度三項(xiàng)。確定方法是先是確定切削深度、進(jìn)給量,再確定切削速度?,F(xiàn)根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》(第三版,艾興、肖詩(shī)綱編,1993年機(jī)械工業(yè)出版社出版)確定本零件各工序的切削用量所選用的表格均加以*號(hào),與《機(jī)械制造設(shè)計(jì)工工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)》的表區(qū)別。
工序30粗銑、精銑Φ80底部端面
加工條件:
工件材料: HT200,鑄造。
機(jī)床:X52K立式銑床。
查《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表30-34選擇工藝裝備及確定切削用量。
刀具:硬質(zhì)合金三面刃圓盤(pán)銑刀(面銑刀),材料:, ,齒數(shù),此為粗齒銑刀。
因其單邊余量:Z=2mm。
所以銑削深度 :。
每齒進(jìn)給量:根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表2.4-75,取 。
取銑削速度:參照《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表30-34,取。
由式3-1得機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:
按照《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表3.1-74可以查得機(jī)床與之接近的轉(zhuǎn)速為。
實(shí)際銑削速度:
進(jìn)給量: 。
工作臺(tái)每分進(jìn)給量:。
銑削寬度:根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表2.4-81,取。
刀具切出長(zhǎng)度:取。
走刀次數(shù)為1
根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》:=249/(37.5×3)=2.21min。
根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表2.5-45可查得銑削的輔助時(shí)間。
根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》切削工時(shí):=249/(37.5×3)=2.21min。
工序40
粗銑、精銑上端面
已知加工材料為HT200鑄鐵,機(jī)床為床X52K銑床,工件裝在專用夾具中。
刀具:YG8硬質(zhì)合金端銑刀。根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》第2版,表3.4-63,可選銑刀直徑=220mm,齒數(shù)Z=6。
1)確定背吃刀量ap:
2)確定進(jìn)給量f:
根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》第2版,表3.4-15,可查得=0.20~0.29mm/z。選擇=0.20mm/z,故
3)確定切削速度v:
根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》第2版,表3.4-25,可選擇=50m/min。
按X52k機(jī)床的轉(zhuǎn)速,選擇,所以實(shí)際切削速度v:
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為:
按X52k機(jī)床工作臺(tái)進(jìn)給量表,選擇=130mm/min。
則實(shí)際每齒進(jìn)給量為:
工額定時(shí)的計(jì)算:
工序50粗車內(nèi)孔,粗車各臺(tái)階及圓弧圓角,注意各留1mm的精車余量
所選刀具為YG6硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.1,由于CA6140機(jī)床的中心高為200(表1.30),故選刀桿尺寸=,刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面,前角=,后角=,主偏角=,副偏角=,刃傾角=,刀尖圓弧半徑=。
①.確定切削深度
由于單邊余量為,可在一次走刀內(nèi)完成,故
== (3-1)
②.確定進(jìn)給量
根據(jù)《切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè)》可知:表1.4
刀桿尺寸為,,工件直徑~400之間時(shí),
進(jìn)給量=0.5~1.0
按CA6140機(jī)床進(jìn)給量(表4.2—9)在《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知:
=0.7
確定的進(jìn)給量尚需滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求,故需進(jìn)行校驗(yàn)根據(jù)表1—30,CA6140機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力=3530。
根據(jù)表1.21,當(dāng)強(qiáng)度在174~207時(shí),,,=時(shí),徑向進(jìn)給力:=950。
切削時(shí)的修正系數(shù)為=1.0,=1.0,=1.17(表1.29—2),故實(shí)際進(jìn)給力為:
=950=1111.5 (3-2)
由于切削時(shí)進(jìn)給力小于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力,故所選=可用。
③.選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)》表1.9,車刀后刀面最大磨損量取為,車刀壽命=。
④.確定切削速度
切削速度可根據(jù)公式計(jì)算,也可直接有表中查出。
根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)》表1.11,當(dāng)硬質(zhì)合金刀加工硬度200~219的鑄件,,,切削速度=。
切削速度的修正系數(shù)為=1.0,=0.92,0.8,=1.0,=1.0(見(jiàn)表1.28),故:
==63 (3-3)
===120 (3-4)
根據(jù)CA6140車床說(shuō)明書(shū)選擇
=125
這時(shí)實(shí)際切削速度為:
== (3-5)
⑤.校驗(yàn)機(jī)床功率
切削時(shí)的功率可由表查出,也可按公式進(jìn)行計(jì)算。
由《切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)》表1.25,=~,,,切削速度時(shí),
=
切削功率的修正系數(shù)=0.73,=0.9,故實(shí)際切削時(shí)間的功率為:
=1.7=1.2 (3-6)
根據(jù)表1.30,當(dāng)=時(shí),機(jī)床主軸允許功率為=,,故所選切削用量可在CA6140機(jī)床上進(jìn)行,最后決定的切削用量為:
=3.75,=,==,=
工序60 精車內(nèi)孔,達(dá)到圖紙尺寸公差要求
所選刀具為YG6硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.1,由于CA6140機(jī)床的中心高為200(表1.30),故選刀桿尺寸=,刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面,前角=,后角=,主偏角=,副偏角=,刃傾角=,刀尖圓弧半徑=。
①.確定切削深度
由于單邊余量為,可在一次走刀內(nèi)完成,故
==
②.確定進(jìn)給量
根據(jù)《切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè)》可知:表1.4
刀桿尺寸為,,工件直徑~400之間時(shí),
進(jìn)給量=0.5~1.0
按CA6140機(jī)床進(jìn)給量(表4.2—9)在《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知:
=0.7
確定的進(jìn)給量尚需滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求,故需進(jìn)行校驗(yàn)根據(jù)表1—30,CA6140機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力=3530。
根據(jù)表1.21,當(dāng)強(qiáng)度在174~207時(shí),,,=時(shí),徑向進(jìn)給力:=950。
切削時(shí)的修正系數(shù)為=1.0,=1.0,=1.17(表1.29—2),故實(shí)際進(jìn)給力為:
=950=1111.5 由于切削時(shí)進(jìn)給力小于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力,故所選=可用。
③.選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)》表1.9,車刀后刀面最大磨損量取為,車刀壽命=。
④.確定切削速度
切削速度可根據(jù)公式計(jì)算,也可直接有表中查出。
根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)》表1.11,當(dāng)硬質(zhì)合金刀加工硬度200~219的鑄件,,,切削速度=。
切削速度的修正系數(shù)為=1.0,=0.92,0.8,=1.0,=1.0(見(jiàn)表1.28),故:
==63 (3-12)
===120 (3-13)
根據(jù)CA6140車床說(shuō)明書(shū)選擇
=125
這時(shí)實(shí)際切削速度為:
== (3-14)
⑤.校驗(yàn)機(jī)床功率
切削時(shí)的功率可由表查出,也可按公式進(jìn)行計(jì)算。
由《切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)》表1.25,=~,,,切削速度時(shí),
=
切削功率的修正系數(shù)=0.73,=0.9,故實(shí)際切削時(shí)間的功率為:
=1.7=1.2
根據(jù)表1.30,當(dāng)=時(shí),機(jī)床主軸允許功率為=,,故所選切削用量可在CA6140機(jī)床上進(jìn)行,最后決定的切削用量為:
=1.25,=,==,=
⑥.計(jì)算基本工時(shí)
(3-15)
工序70車孔口槽
所選刀具為YG6硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.1,由于CA6140機(jī)床的中心高為200(表1.30),故選刀桿尺寸=,刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面,前角=,后角=,主偏角=,副偏角=,刃傾角=,刀尖圓弧半徑=。
①.確定切削深度
由于單邊余量為,可在一次走刀內(nèi)完成
②.確定進(jìn)給量
根據(jù)《切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè)》可知:表1.4
刀桿尺寸為,,工件直徑~400之間時(shí),
進(jìn)給量=0.5~1.0
按CA6140機(jī)床進(jìn)給量(表4.2—9)在《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知:
=0.7
確定的進(jìn)給量尚需滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求,故需進(jìn)行校驗(yàn)根據(jù)表1—30,CA6140機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力=3530。
根據(jù)表1.21,當(dāng)強(qiáng)度在174~207時(shí),,,=時(shí),徑向進(jìn)給力:=950。
切削時(shí)的修正系數(shù)為=1.0,=1.0,=1.17(表1.29—2),故實(shí)際進(jìn)給力為:
=950=1111.5 由于切削時(shí)進(jìn)給力小于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力,故所選=可用。
③.選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)》表1.9,車刀后刀面最大磨損量取為,車刀壽命=。
④.確定切削速度
切削速度可根據(jù)公式計(jì)算,也可直接有表中查出。
根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)》表1.11,當(dāng)硬質(zhì)合金刀加工硬度200~219的鑄件,,,切削速度=。
切削速度的修正系數(shù)為=1.0,=0.92,0.8,=1.0,=1.0(見(jiàn)表1.28),故:
==63 (3-12)
===120 (3-13)
根據(jù)CA6140車床說(shuō)明書(shū)選擇
=125
這時(shí)實(shí)際切削速度為:
== (3-14)
⑤.校驗(yàn)機(jī)床功率
切削時(shí)的功率可由表查出,也可按公式進(jìn)行計(jì)算。
由《切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)》表1.25,=~,,,切削速度時(shí),
=
切削功率的修正系數(shù)=0.73,=0.9,故實(shí)際切削時(shí)間的功率為:
=1.7=1.2
根據(jù)表1.30,當(dāng)=時(shí),機(jī)床主軸允許功率為=,,故所選切削用量可在CA6140機(jī)床上進(jìn)行,最后決定的切削用量為:
=1.25,=,==,=
工序80鉆鉸Φ12孔
本工序采用計(jì)算法。
表3-5高速鋼麻花鉆的類型和用途
標(biāo)準(zhǔn)號(hào)
類型
直徑范圍(mm)
用途
GB1436-85
直柄麻花鉆
2.0~20.0
在各種機(jī)床上,用鉆模或不用鉆模鉆孔
GB1437-85
直柄長(zhǎng)麻花鉆
1.0~31.5
在各種機(jī)床上,用鉆?;虿挥勉@模鉆孔
GB1438-85
錐柄麻花鉆
3.0~100.0
在各種機(jī)床上,用鉆?;虿挥勉@模鉆孔
GB1439-85
錐柄長(zhǎng)麻花鉆
5.0~50.0
在各種機(jī)床上,用鉆?;虿挥勉@模鉆孔
選用Z525搖臂鉆床,查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 孟少農(nóng) 主編,查《機(jī)》表2.4-37鉆頭的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度可得,耐用度為4500,表10.2-5標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆的直徑系列選擇錐柄長(zhǎng),麻花鉆,則螺旋角=30,鋒交2=118,后角a=10,橫刃斜角=50,L=197mm,l=116mm。
表3-6 標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆的全長(zhǎng)和溝槽長(zhǎng)度(摘自GB6137-85) mm
直徑范圍
直柄麻花鉆
l
l1
>11.80~13.20
151
101
表3-7 通用型麻花鉆的主要幾何參數(shù)的推存值(根據(jù)GB6137-85) (o)
d (mm)
β
2ф
αf
ψ
8.6~18.00
30
118
12
40~60
表3-8 鉆頭、擴(kuò)孔鉆和鉸刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
(1)后刀面最大磨損限度mm
刀具材料
加工材料
鉆頭
直徑d0(mm)
≤20
高速鋼
鑄鐵
0.5~0.8
(2)單刃加工刀具耐用度T min
刀具類型
加工材料
刀具材料
刀具直徑d0(mm)
11~20
鉆頭(鉆孔及擴(kuò)孔)
鑄鐵、銅合金及合金
高速鋼
60
鉆頭后刀面最大磨損限度為0.5~0.8mm刀具耐用度T = 60 min
①.確定進(jìn)給量
查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 孟少農(nóng) 主編,第二卷表10.4高速鋼鉆頭鉆孔的進(jìn)給量為f=0.25~0.65,根據(jù)表4.13中可知,進(jìn)給量取f=0.60。
②.確定切削速度
查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 孟少農(nóng) 主編,表10.4-17高速鋼鉆頭在HT200(190HBS)上鉆孔的切削速度軸向力,扭矩及功率得,V=12,參考《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 孟少農(nóng) 主編,表10.4-10鉆擴(kuò)鉸孔條件改變時(shí)切削速度修正系數(shù)K=1.0,R=0.85。
V=12=10.32 (3-17)
則 = =131 (3-18)
查表4.2-12可知, 取 n = 150
則實(shí)際切削速度 = = =11.8
3.6.5.2 確定鉆孔的切削用量
鉆孔選用機(jī)床為Z525搖臂機(jī)床,刀具選用GB1436-85直柄短麻花鉆,《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第2卷。
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第2卷表10.4-2查得鉆頭直徑小于10的鉆孔進(jìn)給量為0.20~0.35。
則取
確定切削速度,根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第2卷表10.4-9
切削速度計(jì)算公式為 (3-20)
查得參數(shù)為,刀具耐用度T=35
則 ==1.6
所以 ==72
選取
所以實(shí)際切削速度為=2.64
確定切削時(shí)間(一個(gè)孔) =
工
工序100 銑十字槽
機(jī)床的選擇:X52K型銑床
(1)選擇刀具:查,根據(jù)表2.1-72,因?yàn)殂娤鲗挾?
2)查,根據(jù)表2.1-20,選擇7:24錐柄立銑刀,標(biāo)準(zhǔn)系列L=198mm,標(biāo)準(zhǔn)系列l(wèi)=63mm,粗齒數(shù)為4。
(2)選擇切削用量
1)決定銑削深度
銑削深度由工序決定,因?yàn)槊看蔚你娤魃疃炔淮?,故均可以一次性走完,則粗銑削時(shí)為3.4mm。
2)決定每齒進(jìn)給量
查,根據(jù)表2.1-72,當(dāng)銑削寬度=12mm時(shí),銑刀的每齒進(jìn)給量,取,所以。
3)選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命
查,根據(jù)表2.1-75,可選擇高速鋼立銑刀,,粗銑,后刀面的最大磨損限度為0.3~0.5mm,查,根據(jù)表2.1-76,可選用的高速鋼立銑刀,其耐用度T=90min。
4)決定切削速度
查,根據(jù)表2.1-77可查得:=1.18,=1.0,=0.9,=1.2,=1.0,=1.25(銑削余量較小時(shí),)
銑削速度計(jì)算公式:
查,根據(jù)表2.1-77可查得:
所以 m/min
r/min
查,根據(jù)表3.30,X52K萬(wàn)能銑床的使用說(shuō)明書(shū),選擇:
這時(shí)實(shí)際切削速度為
m/min
工序110 插齒加工
查,根據(jù)表2.1-77可查得:=1.18,=1.0,=0.9,=1.2,=1.0,=1.25(銑削余量較小時(shí),)
銑削速度計(jì)算公式:
查,根據(jù)表2.1-77可查得:
所以 m/min
r/min
查,根據(jù)表3.30,X52K萬(wàn)能銑床的使用說(shuō)明書(shū),選擇:
這時(shí)實(shí)際切削速度為
m/min
第4章 車床夾具的設(shè)計(jì)
為提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量,降低勞動(dòng)強(qiáng)度,設(shè)計(jì)專用夾具。
經(jīng)過(guò)老師的知道與協(xié)商,決定設(shè)計(jì)第3道工序與第5道工序,它們分別是精車水泵葉輪的底面。
4.1 CA6140車夾具的設(shè)計(jì)
根據(jù)第3道工序本夾具將用于CA6140臥式車床,刀具為45硬質(zhì)合金車刀,對(duì)工件的端面進(jìn)行加工。
4.1.1 問(wèn)題的提出
本夾具主要用于精車水泵葉輪的底面,這個(gè)面只要求加工到尺寸4mm,對(duì)其他的孔以及面沒(méi)有一定的技術(shù)要求。在加工本道工序是,是作為其他工序的粗基準(zhǔn),應(yīng)此,在加工本道工序是,主要考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,降低勞動(dòng)強(qiáng)度,而精度不是最主要的問(wèn)題。
4.2 夾具設(shè)計(jì)
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?;孢x擇的正確與合理,可以使加工質(zhì)量得到保證,生產(chǎn)率得以提高。否則,加工工藝過(guò)程會(huì)問(wèn)題百出,甚至造成零件的大批報(bào)廢,使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。
粗基準(zhǔn)的選擇:對(duì)于一般的回轉(zhuǎn)體零件而言,以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的。對(duì)于本零件來(lái)說(shuō),由零件圖可知,如果以Φ42mm的外圓表面做基準(zhǔn)(4點(diǎn)定位),否則可能造成外圓表面的變形。按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則(即當(dāng)零件有不加工表面是,應(yīng)以這些不加工表面作為粗基準(zhǔn)),現(xiàn)在水泵葉輪的底面只對(duì)它的對(duì)面有4mm的厚度要求,其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)應(yīng)該是葉輪的底面對(duì)面作誒主要定位面,是該工件的粗基準(zhǔn),限制工件的3個(gè)自由度,其次選擇水泵葉輪的中心孔定位,限制2個(gè)自由度,總共限制了工件的5個(gè)自由度。工件的徑向移動(dòng)對(duì)加工面沒(méi)有任何影響。定位尺寸從定位面到水泵葉輪毛坯的底面是6mm。
因?yàn)樵搳A具用于加工批量不大的場(chǎng)合,加工要求相對(duì)來(lái)說(shuō)并不高,應(yīng)此,決定采用手動(dòng)夾緊。
定位方案和夾緊如圖(3-1)所以:
圖3-1水泵葉輪
4.3夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.3.1定位元件的選用:
本夾具定位元件采用平頭支撐釘(A型)和定位心軸,套類和盤(pán)類工件加工是,為保證外圓和端面與內(nèi)孔軸線間的位置精度,常以孔定位,在心軸上定位。
支撐釘主要用于精基準(zhǔn)的定位,定位面是平面。材料為45cr優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,支撐釘與工件定位基面的接觸的表面,尺寸精度不低于IT8,定位元件—支撐釘?shù)墓ぷ鞅砻娲植诙却笥赗a1.6微米,選用Ra0.8或Ra0.4,采用調(diào)整法和修配法提高裝配精度,保證支撐釘在同一個(gè)平面上。
定位心軸的材料選用45鋼,心軸外圓柱表面與工件定位面配合的表面,尺寸精度不低于IT8,選用IT7或IT6制造,并經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理,提高表面硬度和耐磨性。硬度HRC55-62。該心軸為剛性心軸的結(jié)構(gòu)形式。是間隙配合的心軸,多用于定心精度不高生產(chǎn)批量不大的場(chǎng)合,要求水泵葉輪以孔和端面組合定位。
4.3.2 夾緊方案的選擇
本夾緊方案采用夾緊螺母、墊圈與心軸聯(lián)結(jié)夾緊,通過(guò)于心軸的聯(lián)結(jié)把水泵葉輪固定到夾具上,心軸的具體形狀尺寸等見(jiàn)圖紙車夾具中心軸。當(dāng)工件加工完畢后,松開(kāi)螺母,卸下工件。在裝上下一個(gè)工件,夾緊后即可加工下底面。由于采用手動(dòng)夾緊,也只能用于中小批生產(chǎn)的場(chǎng)合。
4.3.3夾具體的設(shè)計(jì)
夾具體是與車床聯(lián)結(jié)的元件,車床夾具體材料為HT200,盤(pán)形零件,夾具體為鑄件。
4.3.4支架的設(shè)計(jì):
加工前,水泵葉輪在夾具上獲得正確的位置后,還必須在夾具上設(shè)置夾緊機(jī)構(gòu),將水泵葉輪夾緊,以保證水泵葉輪在切削力、離心力等外力作用下仍然保持定位是所占據(jù)的位置不變。
a)夾緊里的方向:夾緊里的方向朝向向工件的主要定位面,以保證水泵葉輪的定位精度。根據(jù)加工要求,在水泵葉輪的底面上車削,要保證孔與端面的垂直度和4mm的厚度,根據(jù)加工要求,以水泵葉輪底面的對(duì)面為主要定位面,夾緊里的方向應(yīng)該朝向底面,這樣能保證定位可靠,滿足上述要求。
b)夾緊里的作用點(diǎn):夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)正對(duì)定位元件或落在定位元件的支撐范圍內(nèi),以保證水泵葉輪的定位可靠。夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)處在水泵葉輪剛性較好的部位,減小了夾緊變形。這種措施對(duì)于剛性較差的水泵葉輪很重要,夾緊水泵葉輪時(shí),若夾緊力作用在水泵葉輪的圓柱薄壁上,會(huì)使水泵葉輪產(chǎn)生交大的變形,所以?shī)A緊里作用在剛性較好的凸臺(tái)處,因?yàn)樗妮S向剛度比徑向剛度大。
c)夾緊力的大?。簥A緊力的大小,對(duì)工件的定位可靠性,工件和夾具的變形,夾緊機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度和傳動(dòng)裝置的選擇都有很大的影響。
夾緊力的大小涉及復(fù)雜的動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題,所以只能作粗略估算。計(jì)算是以主切削力為依據(jù)與夾緊力建立靜平衡方程,解此方程來(lái)求夾緊里的大小。考慮到切削力大小在加工過(guò)程中受到工件材質(zhì)不均勻、刀具磨損等因素影響,在考慮到工件在實(shí)際加工工程中還會(huì)受到慣性力和來(lái)自工件自重等外力因素。所以對(duì)按靜力平衡求得的夾緊力大小還必須乘以安全系數(shù)加以修正,作為實(shí)際所需要的夾緊力數(shù)值。
即:
F=KF
式中:F為實(shí)際所需的夾緊力,單位:N ;F為理論上的夾緊力;K為安全系數(shù),通常K=1.5-1.3。F=12000(N)
4.3.5夾緊元件結(jié)構(gòu):
本夾具夾緊元件采用夾緊螺母、墊圈與中心定位心軸夾緊。
4.3.6夾具與工作臺(tái)的聯(lián)結(jié)方式:
? 夾具是通過(guò)過(guò)渡盤(pán)固定在車床主軸上的,以此來(lái)確定夾具在機(jī)床上的位置。用4個(gè)M16的螺栓將夾具安裝在車床主軸上。
4.4夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明
如前所述,在設(shè)計(jì)夾具時(shí),應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。但由于是中小批生產(chǎn),所以著眼與手動(dòng)夾緊而不是采用自動(dòng)、機(jī)動(dòng)夾緊,因?yàn)檫@是降低成本的重要途徑。本道工序是精車水泵葉輪底面,切削力較小,為了夾緊工件,避免積聚結(jié)構(gòu)過(guò)于龐大。目前采取的措施是:提高毛坯制造精度,使最大切削深度降低,以降低切削力。選擇合理的夾緊機(jī)構(gòu),盡量增加夾緊力。結(jié)果,本夾具總的感覺(jué)比較緊湊。車夾具的裝配圖以及零件圖分別見(jiàn)圖紙。
總 結(jié)
畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束了,時(shí)間雖然短暫但是它對(duì)我們來(lái)說(shuō)受益菲淺的,通過(guò)這次的設(shè)計(jì)使我們不再是只知道書(shū)本上的空理論,不再是紙上談兵,而是將理論和實(shí)踐相結(jié)合進(jìn)行實(shí)實(shí)在在的設(shè)計(jì),使我們不但鞏固了理論知識(shí)而且掌握了設(shè)計(jì)的步驟和要領(lǐng),使我們更好的利用圖書(shū)館的資料,更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計(jì)手冊(cè)和AUTOCAD等制圖軟件,為我們踏入社會(huì)打下了好的基礎(chǔ)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)使我們認(rèn)識(shí)到了只努力的學(xué)好書(shū)本上的知識(shí)是不夠的,還應(yīng)該更好的做到理論和實(shí)踐的結(jié)合。因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo),使我們學(xué)到了很多,也非常珍惜大學(xué)給我們的這次設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì),它將是我們畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的更出色的關(guān)鍵一步。
致 謝
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我收益不小,為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)和良好的基礎(chǔ)。但是,查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊(cè)時(shí),數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊,由于經(jīng)驗(yàn)不足,在選取數(shù)據(jù)上存在一些問(wèn)題,不過(guò)我的指導(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見(jiàn),在我遇到難題時(shí)給我指明了方向,最終我很順利的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)的取得,與指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)是分不開(kāi)的。在此,我衷心感謝我的指導(dǎo)老師,特別是每次都放下他的休息時(shí)間,耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題,她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神,精益求精的工作作風(fēng),深深地感染和激勵(lì)著我。從題目的選擇到項(xiàng)目的最終完成,他都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個(gè)日日夜夜,他不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo),同時(shí)還在思想、生活上給我以無(wú)微不至的關(guān)懷,除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外,他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣,并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹(jǐn)向指導(dǎo)老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。
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水泵
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設(shè)計(jì)
機(jī)械
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設(shè)備
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水泵葉輪的精車水泵葉輪的底面夾具設(shè)計(jì)及機(jī)械加工工藝裝備含非標(biāo)6張CAD圖,水泵,葉輪,底面,夾具,設(shè)計(jì),機(jī)械,加工,工藝,裝備,設(shè)備,非標(biāo),cad
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