哈工大機(jī)械制造基礎(chǔ)大作業(yè)二

1、題目及要求(1) 機(jī)械加工工藝路線（工序安排） 工藝方案分析 加工重點(diǎn)、難點(diǎn) 工序編排 加工順序、內(nèi)容 加工設(shè)備和工藝裝備(2) 關(guān)鍵問題分析 加工工藝問題 裝夾問題 生產(chǎn)率問題 新技術(shù)(3) 解決關(guān)鍵問題的工藝措施（參閱資料）一、零 件 的 分 析零件的工藝分析：零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，不適合磨削，為此以下是撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求需要加工的表面：1.小孔的上端面、大孔的上下端面；2.小頭孔mm以及與此孔相通的mm的錐孔、螺紋孔；3.大頭半圓孔mm；位置要求：小頭孔上端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.05mm、大孔的

2、上下端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.07mm。由上面分析可知，可以粗加工撥叉底面，然后以此作為粗基準(zhǔn)采用專用夾具進(jìn)行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，并且此撥叉零件沒有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。二、 零件加工工藝設(shè)計(jì)（一）確定毛坯的制造形式零件材料為HT200。考慮到零件在機(jī)床運(yùn)行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。選用鑄件尺寸公差等級(jí)CT9級(jí)，該撥叉生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：工序適當(dāng)分散；廣泛采用專用設(shè)備，大量采用專用工裝。（二）基面的選擇基面的選

3、擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。（1） 粗基準(zhǔn)的選擇：以零件的底面為主要的定位粗基準(zhǔn)，以兩個(gè)小頭孔外圓表面為輔助粗基準(zhǔn)。這樣就可以達(dá)到限制五個(gè)自由度，再加上垂直的一個(gè)機(jī)械加緊，就可以達(dá)到完全定位。 （2） 精基準(zhǔn)的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準(zhǔn)，以兩個(gè)小頭孔內(nèi)圓柱表面為輔助的定位精基準(zhǔn)。（三） 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。再生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮

4、采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專用的夾具，并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。處此之外，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。1. 工藝方案分析此零件加工工藝大致可分為兩個(gè)：方案一是先加工完與22mm的孔有垂直度要求的面再加工孔。而方案二悄悄相反，先是加工完22mm的孔，再以孔的中心軸線來(lái)定位加工完與之有垂直度要求的三個(gè)面。方案一的裝夾次數(shù)少，但在加工22mm的時(shí)候最多只能保證一個(gè)面定位面與之的垂直度要求。其他兩個(gè)面很難保證。因此，此方案有很大的弊端。方案二在加工三個(gè)面時(shí)都是用22mm孔的中心軸線來(lái)定位這樣很容易就可以保證其與三個(gè)面的位置度要求。2.制定工藝路線工序1 粗銑40mm孔的兩頭的端面，73mm

5、孔的上下端面。工序2 精銑40mm孔的兩頭的端面，73mm孔的上下端面。工序3 粗鏜、半精鏜、精鏜55mm孔至圖樣尺寸。工序4 鉆、擴(kuò)、鉸兩端22mm孔至圖樣尺寸。工序5 鉆M8的螺紋孔，鉆8的錐銷孔鉆到一半，攻M8的螺紋。工序6 銑斷保證圖樣尺寸。工序7 去毛刺，檢查。（四） 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“CA6140車床撥叉”零件材料為HT200，毛坯重量約為1.6,生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。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如下：1.外圓表面（40mm及73mm外表面）考慮到此表面為非加工表面，其精度為鑄造精度CT9即可。又

6、因它們是對(duì)稱的兩個(gè)零件最后還需銑斷，故對(duì)40mm的中心軸線的尺寸偏差為120±1.25的范圍內(nèi)。2. 兩小孔毛坯為實(shí)心，兩內(nèi)孔精度要求界于IT7IT8之間，參照由參考文獻(xiàn)1表8-21確定工序尺寸及余量：鉆孔：21.8mm 2Z=21.8mm鉸孔：mm 2Z=0.2mm3.中間孔（55mm及73mm）中間孔尺寸相對(duì)較大可以鑄造，根據(jù)參考文獻(xiàn)2表1-13得：孔的鑄造毛坯為49. 73的孔是在55孔的基礎(chǔ)之上銑削加工得到，其軸向尺寸上下表面距離為30mm，由于其對(duì)軸向的尺寸要求不高，直接鑄造得到。參照參考文獻(xiàn)1表8-95確定73mm工序尺寸及余量：粗銑：71mm Z=4mm精銑：73mm

7、Z=1mm參照參考文獻(xiàn)1表8-95確定55mm工序尺寸及余量：粗 鏜：53mm 2Z=4mm半精鏜：54mm精 鏜：55mm 4.螺紋孔及銷孔由參考文獻(xiàn)1表8-70確定鉆8螺紋孔和8圓柱銷孔及螺紋孔的攻絲。（五）確定切削用量及基本工時(shí)工序1 粗銑40mm孔的兩頭的端面。1. 加工條件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，鑄造。加工要求：粗銑兩頭端面至51mm、粗銑大孔端面至30mm。機(jī)床：X52K立式銑床參數(shù)。刀具：涂層硬質(zhì)合金盤銑刀45mm，選擇刀具前角o5°后角o8°，副后角o=8°，刀齒斜角s=10°,主刃Kr=60&

8、#176;,過渡刃Kr=30°,副刃Kr=5°過渡刃寬b=1mm。2.計(jì)算切削用量 1）銑削深度 因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=2mm，一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度。2）計(jì)算切削速度 按簡(jiǎn)明手冊(cè)V c=算得 Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s據(jù)X52K立式銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實(shí)際切削速度 V c=3.14×80×475/1000=1.06m/s,實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=475/(300×10)=0.16mm/z。3)校驗(yàn)機(jī)床功率 查簡(jiǎn)明手冊(cè)Pcc=1.5kw,而

9、機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。最終確定 ap=2mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=1.06m/s，f z=0.15mm/z。4）計(jì)算基本工時(shí)tmL/ Vf=9.4s。工序2 鉆、鉸兩端22mm孔之圖樣尺寸。1. 加工條件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，鑄造。加工要求：鉆孔至21.8mm，精鉸至22mm，保證孔壁粗糙度Ra=1.6m。機(jī)床：Z512臺(tái)式鉆床。刀具：YG8硬質(zhì)合金麻花鉆21.8mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角12°、二重刃長(zhǎng)度=2.5mm、橫刀長(zhǎng)b=1.5mm、寬l=3mm、棱帶長(zhǎng)度 、&

10、#176; °、°。YG8硬質(zhì)合金鉸刀22mm。2.計(jì)算切削用量1）查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè) 。 按鉆頭強(qiáng)度選擇 按機(jī)床強(qiáng)度選擇，最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量 。2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命后刀面最大磨損限度（查簡(jiǎn)明手冊(cè)）為0.5.mm，壽命3）切削速度查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè) 修正系數(shù) 故。查簡(jiǎn)明手冊(cè)機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為。故實(shí)際的切削速度3. 計(jì)算基本工時(shí)由于所有工步所用工時(shí)很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時(shí)間。鉆和精鉸的切削用量如下：鉆孔： 。精鉸： 。工序3 粗銑中間孔上端面至25mm，周徑至71mm；粗銑中間孔下端面至22mm，周徑至71mm；精銑兩頭孔的端面至50mm；精銑中間孔上

11、端面至25mm，周徑至73mm；精銑中間孔下端面至周徑至73mm。1. 加工條件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，鑄造。加工要求：粗銑中間孔上端面至25mm，周徑至71mm；粗銑中間孔下端面至22mm，周徑至71mm；精銑兩頭孔的端面至50mm；保證粗糙度Ra=3.2m；精銑中間孔上端面至25mm，周徑至73mm；精銑中間孔下端面至保證20mm,周徑至73mm，保證端面粗糙度Ra=3.2m，保證孔壁粗糙度Ra=6.3m。機(jī)床：X63臥式銑床。刀具：涂層硬質(zhì)合金盤銑刀45mm，選擇刀具前角o5°后角o8°，副后角o=8°，刀齒斜角s

12、=10°,主刃Kr=60°,過渡刃Kr=30°,副刃Kr=5°過渡刃寬b=1mm。2.計(jì)算切削用量 1）銑削深度 因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=4mm，一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度。2）計(jì)算切削速度 按簡(jiǎn)明手冊(cè)V c=算得 Vc98mm/s，n=780r/min,Vf=490mm/s據(jù)X52K立式銑床參數(shù)，選擇nc=750r/min,Vfc=475mm/s,則實(shí)際切削速度 V c=3.14×80×750/1000=1.78m/s,實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=750/(300×10)=0.25mm/z。3)校驗(yàn)機(jī)床功

13、率 查簡(jiǎn)明手冊(cè)Pcc=2kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。最終確定 ap=1mm，nc=750r/min,Vfc=475mm/s，V c=1.78m/s， f z=0.15mm/z。4）計(jì)算基本工時(shí)粗銑中間孔上端面至25 mm，周徑至71mm；tm1=L/ Vf=13s粗銑中間孔下端面至22mm，周徑至71mm；tm2=L/ Vf=13s精銑小孔上端面至50mm，tm3=L/ Vf=8s；精銑中間孔上端面至周徑至73mm，tm4= L/ Vf=10s；精銑中間孔下端面至周徑至73mm，tm5= L/ Vf=10s。工序4 粗鏜、半精鏜、精鏜55mm孔至圖樣尺寸。1.

14、加工條件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，鑄造。加工要求：粗鏜中間孔至53mm、半精鏜中間孔至54mm、精鏜中間孔至55mm。機(jī)床：T616臥式鏜床。刀具：YG8硬質(zhì)合金鏜刀。2.計(jì)算切削用量單邊余量 分三次切除，則 第一次。根據(jù)簡(jiǎn)明手冊(cè)4.2-20查得，取 。根據(jù)簡(jiǎn)明手冊(cè)4.2-21查得，?。骸?.計(jì)算切削基本工時(shí)：同理，當(dāng)?shù)诙?，第三次時(shí)，進(jìn)給量和，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速都取64r/min，切削基本工時(shí)分別為100s和80s。工序5 鉆8mm的錐銷孔鉆到一半，然后與軸配做鉆通，再鉆M8x1mm的螺紋孔，攻M8x1mm的螺紋。1. 加工條件工件材料：HT200，硬度1

15、90260HBS，b =0.16Gpa，鑄造。加工要求：先鉆8mm的錐銷孔，鉆到一半后將與該孔配合的軸安裝進(jìn)去，把兩者配做加工，為的使保證孔與軸的同軸度，同時(shí)在尺寸上保證距上端面10mm；再鉆M8x1mm的螺紋孔，攻M8x1mm的螺紋。機(jī)床：組合機(jī)床。刀具：8mm麻花鉆、7.5mm麻花鉆、8mm的絲錐。2.計(jì)算切削用量（1）鉆8mm的錐銷孔根據(jù)切削手冊(cè)查得，進(jìn)給量為0.180.33mm/z,現(xiàn)取f=0.3mm/z，v=5m/min，則：查簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.2-15，取。所以實(shí)際切削速度為：計(jì)算切削基本工時(shí)：（2）鉆M8的螺紋孔刀具：7.5mm麻花鉆。根據(jù)切削手冊(cè)查得，進(jìn)給量為0.180.33mm/

16、z,現(xiàn)取f=0.3mm/zv=5m/min，則：查簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.2-15，取。所以實(shí)際切削速度為：計(jì)算切削基本工時(shí)：（3）攻M8x1mm的螺紋刀具：絲錐M6，P=1mm切削用量選為：，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速為：，按機(jī)床使用說(shuō)明書選?。海瑒t ；機(jī)動(dòng)時(shí)，計(jì)算切削基本工時(shí)：工序6 銑斷保證圖樣尺寸1. 加工條件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，鑄造。加工要求：銑斷后保證兩邊對(duì)稱相等。 刀具：YG硬質(zhì)合金圓盤銑刀，厚度為4mm。 機(jī)床：組合機(jī)床。2.計(jì)算切削用量查切削手冊(cè)，選擇進(jìn)給量為：,切削速度為：，則：根據(jù)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.2-39，取，故實(shí)際切削速度為：查切削手冊(cè)表4.2-4

17、0，剛好有。計(jì)算切削基本工時(shí)：工序7 去毛刺，檢查。三、 夾具設(shè)計(jì)為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。并設(shè)計(jì)工序 粗銑40mm孔的兩頭的端面。(一)問題的提出本夾具是用來(lái)粗銑40mm孔的兩頭的端面,包括后面工序的精銑，該工序完成后此端面主要作為后道工序的精基準(zhǔn)，所以主要考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,降低勞動(dòng)強(qiáng)度和表面粗糙度要求。 (二)夾具設(shè)計(jì) 1定位基準(zhǔn)選擇 由于是第一道工序，只能是以底面為粗基準(zhǔn)。由于底面是粗基準(zhǔn)，所以采用四個(gè)球頭支撐釘。2切削力及夾緊力計(jì)算1）.切削力 查表得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在計(jì)算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù) K=其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 2) 夾緊力采用V型塊夾緊防止轉(zhuǎn)動(dòng)=K=2.5=0.16R=18得出=11.2防止移動(dòng)= K=2.5=0.2得出=8686.1N由于工件所受夾緊力大于工件所受的切削力，而且實(shí)際夾緊力大于所需夾緊力。故本夾具安全可靠。3.具體夾具的裝配圖見附圖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)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作，降低成本。提高夾具性價(jià)比。本道工序