雅马哈摩托车1E52FM右曲轴箱加工工艺及夹具设计（可编辑）

雅马哈摩托车1E52FM右曲轴箱加工工艺及夹具（可编辑） 雅马哈摩托车1E52FM右曲轴箱加工工艺及夹具设计 目录 1 引言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 2 零件的工艺分 析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 3 工艺规程设 计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 3.1 确定毛坯的制造形 式„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 3.2 基面的选 择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 3.3 制定工艺路 线„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 4 机械加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的确 定„„„„„„„„„„„„„10 5 确定切削用量及基本工 时„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 6 夹具设 计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„30 6.1 问题的提 出„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„30 6.2 夹具设 计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„30 6.3 气缸及动力装置的确 定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„31 6.4 定位误差的分 析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„32 6.5 夹具操作说明 书„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„32 结束 语 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„33 致 谢 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„35 参考文 献 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„36 1 引言 毕业设计是在我们学完了大学的全部基础课及全部专业课之后进行的,它是对我们在大学这四年中一次综合的检验。本次我所做的毕业设计的题目是1E52FM右曲轴箱加工工艺及夹具设计。上学期末,我们已经为本次设计做了开题报告,本学期所做的是本次设计的核心:编制加工工艺和为某道工序设计夹具。按照毕业设计任务书的要求,本次毕业设计将完成不少于1.5万字的设计计算说明 书、一套气动夹具的装配总图和不少于5张的零件图等。 机械加工工艺规程是规定零件制造工艺过程和操作方法等的工艺方法。它是根据加工对象的具体情况和实际的生产条件,采用合理的加工方法和过程,按规定的形式制定的。夹具是机床与工件之间的连接装置,使工件相对于机床或刀具获得正确位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度,所以机床夹具设计是装备设计中的一项重要工作,是加工过程中最活跃的因素之一。 1E52FM是摩托车内燃机的型号,这种内燃机为单缸二冲程发动机,汽缸直径为52mm,冷却方式为风冷,以汽油为燃料。发动机除二冲程外还有四冲程的。它们之间主要区别是:二冲程发动机曲柄旋转一圈,发动机燃烧做功一次,即曲柄旋转一圈完成一个工作循环。而四冲程发动机曲柄旋转两圈完成一个工作循环。由于本次毕业设计主要是针对二冲程,故四冲程的不再赘述[1]。 二冲程发动机具有体积小,排放高,结构简单,制造、维修方便,价格便宜等特点。但是随着社会的发展,燃油消费税迟早要实施,再加上人们的环境保护意识逐渐加强,各地政府有关摩托车方面的政策如禁止二冲程摩托车上路、限制摩托车排放相继出台。所以许多摩托车已不再使用二冲程发动机了。可是二冲程摩托车也因其升功率大,价格便宜,在越野车、赛车等特种用途摩托车方面被广泛应用[2]。 2 零件的工艺 此零件是薄壁、空腔、多孔的形状复杂的零件。主要加工面是正反面及若干孔和螺纹孔如图1.1。总的来说,这个零件的复杂的程度很高,现分析如下: 图1.1 2.1 加工表面C 这一组加工表面包括:表面C,尺寸为Φ14H8的通孔,尺寸Φ22N7的孔及其倒角和锪平,尺寸Φ14R7的孔及其倒角,尺寸为Φ52R7的孔及其倒角,尺寸为Φ12H7的孔,还有腔体内11个M6-6H的螺纹孔,2个尺寸为Φ8.5的通孔及由Φ12H7和M6-H6组成的组合孔。 2.2 加工表面D 这一组加工表面包括:表面D, 这两组加工表面上的加工要素之间存在着一定得位置要求,主要是: 1 Φ14H8的孔相对于Φ47R7的位置度公差为Φ0.04mm. 2 Φ22N7的孔相对于C面的垂直度公差为Φ0.015mm. 3 Φ47R7的孔轴线相对于C面的垂直度公差为Φ0.015mm. 4 Φ52R7的孔底面相对于它本身的中心轴线之间的圆跳动公差为0.015mm 5 Φ12H9的孔相对于D面与Φ47R7的位置度公差为Φ0.03mm „„ 由以上的分析可知,对于这两组加工面来说,C表面、D表面、Φ47R7孔的中心线及Φ52R7孔的中心线为基准线、面。而又从零件图纸上可以知道Φ47R7孔的中心线是整个零件上的一个设计基准,D表面相对于C表面的表面要求来说要高。所以在加工时,要严格控制Φ47R7孔的精度。对于C、D两加工表面来说,一般先以D为粗基准去加工C面,再以C面为精基准去加工D面,从而保证整个零件的位置精度要求。 3 工艺规程设计 3.1 确定毛坯的制造形式 零件为铝合金,另外本次设计所涉及的生产产量为50000件,早已达到了大批量生产的水平,而且相对而言,零件的轮廓尺寸也不怎么大,故可以采用压铸成型的方法。这从提高生产率,保证加工精度上考虑,也应该是可以的。 3.2 基面的选择 基面的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,生产率得以提高。否则,加工工艺过程中问题百出,更有甚至,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行[3]。 3.2.1 粗基准的选择 对于一般的铣削零件来说,常选用表面加工要求高的那个表面作为粗基准,主要目的是在加工过程中保证加工余量足够。而此零件在前面也简单的介绍了一下,这里在详细的叙述一下。D面的加工要求较高,故选用D面为粗基准。同时,在定位时,主要采用常见的定位方法:一面两销。其中,“一面”主要是由三个分部不同的定位块组成的,以消除Z轴移动、X轴的转动和Y轴的转动这三个自由度。“两销”主要是一个短圆柱销和一个短菱形销组成,以消除X轴的移动、Y轴的移动及Z轴的转动这三个自由度,从而达到完全定位。这里用的短菱形销而不是用短圆柱销的目的是为了防止过定位的产生。本次毕业设计中的夹具设计就是设计以D面为粗基准加工C面得夹具,故详细介绍了此道工序的粗基准、定位的选择。其他的加工面将不再介绍,只要根据粗基准的选择原则即当零件有不加工表面时,应以这些不加工表面作为粗基准;若零件有若干个不加工表面时,则应以与加工表面要求相对位置较高的不加工表面作为粗基准等来做出选择。 3.2.2 精基准的选择 主要应该考虑基准重合的问题。当工序基准与定位基准不重合时,应该进 行尺寸换算,这在以后还要专门计算,此处不再重复。 3.3 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点,应当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大批量生产的条件下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降[4]。 3.3.1 工艺路线的 工序1 粗铣C面到44,精铣C面保证尺寸43.50.05 工序2 精铣D面,保证尺寸43.50.05 工序3 扩镗孔 工步1 扩镗2?Φ12H7孔,深8,孔口倒角 工步2 扩镗2?Φ10H7 孔,深8,孔口倒角 工序4 钻孔 工步1 Φ8.5孔钻通 工步2 Φ5孔钻通 工步3 5?Φ5孔,其中1孔深11,其余深13 工序5 镗孔 工步1粗镗6孔分别为Φ51.6、Φ46.6、Φ21.6、Φ11.7、Φ33.6 工步2 精镗6孔分别为Φ52R7、Φ47R7、Φ22N7、Φ12H9、Φ34H8、Φ14H8 此工序所有孔的深度按图纸要求 工序6 专机钻孔 工步1 钻C面M6底孔11?Φ5,深20 工步2 钻D面M6底孔10?Φ5,深度按图纸要求 工步3 扩3?Φ8.5孔通 工步4 钻3?M8?6H底孔Φ6,8 工序7 钻Φ12孔中的Φ5孔和一安装孔的底孔Φ5 工序8 钻E?E视图中Φ8.2通孔,倒角 工序9 钻Φ8H10,倒角 工序10 倒角 工序11 钻放油孔M12X1.5?6H 工序12 攻放油孔丝M12X1,5?6H 工序13 攻各孔丝 3.3.2 工艺方案的分析 上述工艺方案特点在于根据1E52FM右曲轴箱是一个正反两面都多孔的零件,主要将各孔分类、组合在一起集中加工。然而工序3中的2?Φ12H7的孔与2?Φ10H7的孔所用的加工方法均是镗孔,故将其集中在一起加工,但是这样加工就会出现装夹次数过于频繁的问题。每次进行这一工序,都要进行两次装夹。同样的,工序4也存在同样的问题,也是都要进行两次装夹。在这里,我们解决这个问题的方法便是将3、4两道工序合成一道工序。将C面上的孔先扩镗,再接着钻孔,然后再一次装夹,加工D面上的要素,这样就将原来的四次装夹减少到两次装夹,在大批量生产中,可以减少大量的时间。工序也存在这一定问题,从工序5可以看出要加工的6个孔大小不一,而且加工精度要求高,无论是粗镗还是精镗,都需要消耗大量的工作时间,这道工序既有粗镗也有精镗,那么所需要的加工工时 要更加长,这样容易造成整个流程在加工到这一工序的时候出现工时的停滞的现象[5]。现在解决这个问题的方法是将这道工序分成粗镗和精镗两道工序来加工,这个就可以把原先很长的工时分成了两部分,减小或避免了工序停止的现象[6]。虽然工序6出现了雨工序5同样的问题,但是不难发现,这道工序需要加工的孔的要求都不高,故采用的是专机钻孔,这样也避免了加工工时时间长的现象,这道工序是可取的。现改进工序如下: 工序1 粗铣C面到44,精铣C面保证尺寸43.50.05 工序2 精铣D面,保证尺寸43.50.05 工序3 扩镗孔 工步1 扩镗2?Φ12H7孔,深8,孔口倒角 工步2 Φ8.5孔钻通,扩镗2?Φ10H7孔,深8 ,孔口倒角,Φ5孔钻深28 工步3 5?Φ5孔,其中1孔深11,其余深13 工序4 粗镗孔 依次粗镗6孔分别为Φ51.6、Φ46.6、Φ21.6、Φ11.7、Φ33.6 工序5 精镗孔 依次精镗6孔分别为Φ52R7、Φ47R7、Φ22N7、Φ12H9、Φ34H8、Φ14H8 此工序所有孔的深度按图纸要求 工序6 专机钻孔 工步1 钻C面M6底孔11?Φ5,深20 工步2 钻D面M6底孔10?Φ5,深度按图纸要求 工步3 扩3?Φ8.5孔通 工步4 钻3?M8?6H底孔Φ6.8 工序7 钻Φ12孔中的Φ5孔和一安装孔的底孔Φ5 工序8 钻E?E视图中Φ8.2通孔,倒角 工序9 钻Φ8H10,倒角 工序10 倒角 工序11 钻放油孔M12X1.5?6H 工序12 攻放油孔丝M12X1.5?6H 工序13 攻各孔丝 以上方案大致看起来还是合理的,但是通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段之后,就会发现仍有的问题。主要表现在铣削C、D两表面之时,我们可以通过观察零件图发现你,C面、D面两个面都具有平面度的要求,它们平面度的公差带距离均为0.06mm,而且D面相对与基准C面还存在一个平行度的要求,这个平行度的公差带距离为0.06mm。从中可以知道,C面和D面的表面要求都很高。再考虑一下毛坯的形状,很明显会出现一种情况,就是毛坯上的C面、D面会很不平,有的毛坯的平面度会很差,如果按照上述的工艺过程进行加工的话,可能会造成一些零件在整体形状方面出现不合理的情况,而且加工出来的右曲轴箱箱盖是要与左曲轴箱箱盖相配对的,所以零件的整体形状是不允许出现不合理情况的,为了改善它的工艺性,我们在这里的改善方法是加上一道工序,在上述工艺的第一道工序之前加一道车基准面的工序,这道工序主要是将D面装在车床上进行一下车削,作用就是使D面的平面度要求在进行第二道工序,在以D面定位时,使定位精度高一些,从而在铣削C面、D面的时候,令零件的整个形状更加合理。然而,我们还知道,铣削无论是在粗铣还是在精铣时,都会由于机床、夹具和刀具等在长时间进行加工的时候出现种种问题,导致C面、D面两加工面 的平行度达不到图纸规定的要求,故在精铣完D面这道工序的时候,需要对C面、 D面两表面进行检测,如果发现检测结果没有达到图纸要求的时候,还要进行研 磨,以使C面、D面得要求达到图纸的要求[7]。因此,最后的加工路线确定如下: 工序1 粗车D面 工序2 粗铣C面到44,精铣C面保证尺寸43.50.05 工序3 精铣D面,保证尺寸43.50.05 检测C面、D面得表面,若不达要求,需要进行研磨 工序4 扩镗孔 工步1 扩镗2?Φ12H7孔,深8,孔口倒角 工步2 Φ8.5孔钻通,扩镗2?Φ10H7 孔,深8 ,孔口倒角,Φ5孔钻深28 工步3 5?Φ5孔,其中1孔深11,其余深13 工序5 粗镗孔 依次粗镗6孔分别为Φ51.6、Φ46.6、Φ21.6、Φ11.7、Φ33.6 工序6 精镗孔 依次精镗6孔分别为Φ52R7、Φ47R7、Φ22N7、Φ12H9、Φ34H8、Φ14H8 此工序所有孔的深度按图纸要求 工序7 专机钻孔 工步1 钻C面M6底孔11?Φ5,深20 工步2 钻D面M6底孔10?Φ5,深度按图纸要求 工步3 扩3?Φ8.5孔通 工步4 钻3?M8?6H底孔Φ6,8 工序8 钻Φ12孔中的Φ5孔和一安装孔的底孔Φ5 工序9 钻E?E视图中Φ8.2+0.15 0通孔,倒角 工序10 钻Φ8H10,倒角 工序11 倒角 工序12 钻放油孔M12X1.5?6H 工序13 攻放油孔丝M12X1,5?6H 工序14 攻各孔丝 以上工序过程详见附表“机械加工工艺过程综合卡片” 4 机械加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的确定 “1E52FM右曲轴箱”的零件材料是铝合金,生产类型为大批量生产,毛坯采用压铸制造而成。根据上述原始材料及加工工艺,可确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸如下: 1C面、D面的加工余量 考虑到零件的高度大约为243mm左右,宽度约为180mm,而零件的厚度尺寸要求为430.05mm,可以通过查阅《机械切削工艺参数手册》,得知平面第一次粗加工余量为1.5mm,粗铣的加工余量为2mm,精铣所要的加工余量为1.5mm,粗铣后精铣的加工余量为 1.0mm,此时,加工余量1+1.5+2+1.5+1 +1.58.5mm,故毛坯尺寸43+8.551.5mm已能满足加工要求,从而可以知道毛坯的厚度为49.5mm,长度和宽度方向的毛坯尺寸在图纸上没有做出要加工的指示,故长度和宽度的毛坯尺寸只需要按压铸尺寸,不需要在进行加工。 22-φ12H7的孔,2-φ10H7的孔,φ8.5的孔和6-φ5的孔的加工余量 这些孔的分布特点是1个φ12H7的孔与φ8.5的孔形成的组合孔,1个φ10H7的孔与φ5的孔形成的组合孔。通过观察图纸,可以发现φ8.5孔和6-φ5 的孔没有公差要求,再加上这几个孔的尺寸都不怎么大,故直接可以用钻削的加工方法来进行加工。而2-φ12H7与2-φ10H7的孔公差等级都是7级,必须用镗削的加工方法才能达到精度等级要求。而在镗削之前可以先用钻头钻一个引孔,也可以在毛坯压铸的时候直接压出这些孔来。通过考虑到加工的方便性来说,我们将采用压铸成孔的方法[9]。通过孔径及零件的材料去查阅《机械切削工艺参数手册》,φ12H7的孔:精镗的加工余量为0.1mm,粗镗的加工余量为0.2mm。φ10H7的孔:粗镗的加工余量为0.1mm,粗镗的加工余量为0.2mm。所以,φ12H7与φ10H7两孔的加工余量都是0.3mm,它们压铸成孔后的毛坯尺寸为12-0.3X211.4mm和10-0.3X29.4mm. 3.φ52R7, φ47R7, φ22R7, φ12H9, φ34H8和φ14H8等6个孔的加工余量 这6个孔的公差等级在7至9级之间,由于其加工精度较高,故采用粗镗加上精镗的加工方法。同样的,这6个孔在粗镗之前也需要有个引孔,这个引孔只要在毛坯制造过程中压铸成孔就行了。通过查阅《机械切削工艺参数手册》可知: a. φ52R7孔:粗镗的加工余量的0.4mm,精镗的加工余量的0.2mm,故毛坯尺寸为52-0.2+0.4X250.8mm b. φ47R7孔与φ34H8的孔:粗镗的加工余量的0.3mm,精镗的加工余量的0.2mm,故毛坯尺寸为47-0.2+0.3X246 mm,34-0.2+0.3X233 mm c. φ22R7、φ12H9、φ14H8:粗镗的加工余量的0.2mm,毛坯22-0.1+0.2X221.4mm,12-0.1+0.2X211.4mm,14-0.1+0.2X213.4mm 4C面上的11-M6的螺纹孔,D面上的10-M6的螺纹孔,3-M8-6H的螺纹孔 这里一共24个螺纹孔,采用的加工方法是攻螺纹。攻丝之前则需要对这 些螺纹孔进行底孔的加工,这些螺纹孔的尺寸均不大,故它们的底孔加工我们将采用钻削的加工方法进行加工。根据螺纹孔的尺寸查阅《机械切削工艺参数手册》查得普通螺纹攻螺纹之前钻孔用的钻头直径为M6螺纹孔的底孔尺寸为5mm,M8的螺纹孔的底孔尺寸为6.8mm.加工余量0.2mm. 5C面一侧的3-φ8.5通孔的加工余量 这3个通孔只能用钻头打孔的方式而不能用毛坯压铸成孔的方式,原因就在于这三个孔相对于基准面C面和基准轴线B之间有一个位置度的要求,用压铸成孔的方式不能满足图纸上的位置度要求。故直径为φ8.5的钻头直接打孔,将孔钻同。加工余量为2mm。 6φ8H10孔的加工余量 这个孔的公差等级为10级,精度要求相对于前面的一些孔加工精度的要低,所以采用的加工方法也与前面孔的加工方法不一样,这里从精度上考虑采用钻铰的方法加工,由孔的直径查阅《机械切削工艺参数手册》可知,铰孔的加工余量为0.1 mm,故毛坯孔的尺寸为8-0.1X27.8mm,所以钻孔用的钻头直径为7.8mm. 加工余量为2mm。最终毛坯尺寸为5.8mm。 7. M12X1.5-6H的放油孔底孔的加工余量 这个螺纹孔由于尺寸及位置所在处比较特殊,故采用先钻在攻丝的加工方法加工,根据螺纹孔的尺寸查阅《机械切削工艺参数手册》可知,攻螺纹孔前钻孔用的钻头直径为Φ10.5mm,故此螺纹孔的底孔为Φ10.5mm. 此加工余量为2mm。 8. 2-φ4H9孔的加工余量 这个孔都相对于基准D面和基准轴线A之间存在一个位置度公差φ 0.04mm的要求,综合考虑下,这里将采用钻铰的方法进行加工,查阅《机械切削工艺参数手册》可知,铰孔的加工余量为0.05mm,所以铰孔的毛坯尺寸为4-0.05X23.9mm. 加工余量为2mm。最终毛坯尺寸为1.9mm。 5 确定切削用量及基本工时 工序1.粗车D面。本工序采用计算法确定切削用量 5.1.1 加工条件 工件材料:铝合金,压铸。 加工要求:粗车D面。 机床:车床。 刀具:刀片材料高速钢,刀片材料YG3X,刀杆尺寸16X25mm,主偏角为85度,前角为25度,后角为10度,刀尖圆弧半径为0.5mm。 5.1.2 计算切削用量 1已知毛坯厚度方向的加工余量为1.5mm,由于在此道工序中只是要粗车这个平面,加工要求不是很高,故只需要一次加工就可以了,背吃刀量直接选取1.5mm。 2进给量f 根据《机械切削工艺参数手册》表2-28,当车刀刀杆尺寸为16X25mm,背吃刀量小于等于3mm以及工件直径为250mm时 f0.7~1.1mm/r 在根据车床说明书中实有的进给量选取f0.7mm/r 3计算切削速度 刀具寿命选取60min,根据加工材料为铝合金、背吃刀量为1.5mm、f0.8mm/r由表2-41查出切削速度113m/min考虑各种因素对切削速度的影响,须乘以修正参数。 由表2-42查得,刀具寿命修正参数为1.0;由表2-43查得,工件材料修正参数为1.0;由表2-47查得,主偏角修正参数为0.76。故计算出的切削速度为: 4确定机床主轴转速 据机床说明书,与1125r/min相近的机床转速为1200r/min。故选取1200 r/min. 所以实际切削速度V90.5m/min 5切削工时 由于此零件的形状比较复杂,所以这个零件在用车床车削端面的走刀长度也比较特殊,通过对图纸上零件的尺寸分析,可以知道实际车刀的走刀长度大约为200mm,其中走刀时的空刀导入、导出量。在根据走刀次数是1次,主轴转速为1200r/min,进给量为0.7mm/r。 所以,本工序的工时是: 工序2铣C表面 5.2.1 加工条件 工件材料:铝合金,压铸,有外皮。 加工要求:粗铣C面、精铣C面。 机床:数控铣床,机床功率是7.5Kw。 刀具:高速钢面铣刀,选择铣刀直径为30mm,齿数z3。 5.2.2 计算切削用量 1.粗铣C面 1背吃刀量 由于此道工序中粗铣的加工余量为2mm,故可以在一次加工 完成,取ap2mm。 2确定每齿的进给量 根据《机械切削工艺参数手册》4-28,查得每齿进给量f0.2~0.3mm/z,取f0.2mm/z。 3确定铣削速度Vc及刀具转速 根据表4-58及4-59可以查得铣刀的磨钝标准的最大限度为1.8mm,铣刀寿命为60min。根据已知条件,查表4-31可得,Vc90m/min。由于零件的形状比较特殊,故需要对查表得来的切削速度进行修正。再查表4-57,查得与加工材料有关的修正系数:速度修正系数为1.0;与毛坯性质和表面状态有关的修正参数:速度修正参数为0.9;与加工性质有关的修正参数:速度修正参数为1.0。经过修正后的铣削速度: 计算出刀具转速n和进给速度f 根据机床说明书取n860r/min,Vf500mm/min。此时,实际的铣削速度Vc81m/min,每齿的进给量f0.19mm/z。 4确定切削工时 由于此零件的轮廓形状属于不规则体,在进行计算铣刀的走刀长度来说有一定的困难,现在所采取的办法是估算的方法。现估算出来的走刀长度为700mm左右,所以,可以确定出其工时为: 2半精铣C面 1背吃刀量 由于此道工序中粗铣的加工余量为1.5mm,故可以在一次加工完成,取ap1.5mm。 2确定每齿的进给量 根据《机械切削工艺参数手册》4-28,查得每转进给量f0.5~2.2mm/z,取f0.5mm/r。 3确定铣削速度Vc及刀具转速 根据表4-58及4-59可以查得铣刀的磨钝标准的最大限度为1.2mm,铣刀寿命为60min。根据已知条件,查表4-31可得,Vc100m/min。由于零件的形状比较特殊,故需要对查表得来的切削速度进行修正。再查表4-57,查得与加工材料有关的修正系数:速度修正系数为1.0;与毛坯性质和表面状态有关的修正参数:速度修正参数为0.9;与加工性质有关的修正参数:速度修正参数为1.0。经过修正后的铣削速度: 计算出刀具转速n和进给速度f 根据机床说明书取n960r/min,Vf470mm/min。此时,实际的铣削速度Vc90.4m/min,每转的进给量f0.49mm/r。 4确定切削工时 由于此零件的轮廓形状属于不规则体,在进行计算铣刀的走刀长度来说有一定的困难,现在所采取的办法是估算的方法。现估算出来的走刀长度为700mm左右,所以,可以确定出其工时为: 3.精铣C面 1背吃刀量 由于此道工序中粗铣的加工余量为1mm,故可以在一次加工完成,取ap1mm。 2确定每齿的进给量 根据《机械切削工艺参数手册》4-28,查得每转进给量f0.3~1.5mm/z,取f0.4mm/r。 3确定铣削速度Vc及刀具转速 根据表4-58及4-59可以查得铣刀的磨钝标准的最大限度为1.2mm,铣刀寿命为60min。根据已知条件,查表4-31可得,Vc110m/min。由于零件的形状比较特殊,故需要对查表得来的切削速度进行修正。再查表4-57,查得与加工材料有关的修正系数:速度修正系数为1.0;与毛坯性质和表面状态有关的修正参数:速度修正参数为0.9;与加工性质有关的修正参数:速度修正参数为1.0。经过修正后的铣削速度: 计算出刀具转速n和进给速度f 根据机床说明书取n1200r/min,Vf420mm/min。此时,实际的铣削速度Vc113m/min,每转的进给量f0.4mm/r。 4确定切削工时 由于此零件的轮廓形状属于不规则体,在进行计算铣刀的走刀长度来说有一定的困难,现在所采取的办法是估算的方法。现估算出来的走刀长度为700mm左右,所以,可以确定出其工时为: 工序3 铣D面 5.3.1 加工条件 工件材料:铝合金,压铸,有外皮。 加工要求:粗铣C面、精铣C面。 机床:数控铣床,机床功率是7.5KW。 刀具:高速钢面铣刀,选择铣刀直径为30mm,齿数z3。 5.3.2计算切削用量 1.半精铣D面 1背吃刀量 由于此道工序中粗铣的加工余量为1.5mm,故可以在一次加工完成,取ap1.5mm。 2确定每齿的进给量 根据《机械切削工艺参数手册》4-28,查得每转进给量f0.5~2.2mm/z,取f0.5mm/r。 3确定铣削速度Vc及刀具转速 根据表4-58及4-59可以查得铣刀的磨钝标准的最大限度为1.2mm,铣刀寿命为60min。根据已知条件,查表4-31可得,Vc40m/min。由于零件的形状比较特殊,故需要对查表得来的切削速度进行修正。再查表4-57,查得与加工材料有关的修正系数:速度修正系数为1.0;与毛坯性质和表面状态有关的修正参数:速度修正参数为0.9;与加工性质有关的修正参数:速度修正参数为1.0。经过修正后的铣削速度: 计算出刀具转速n和进给速度f 根据机床说明书取n960r/min,Vf470mm/min。此时,实际的铣削速度Vc18.1m/min,每转的进给量f0.49mm/r。 4确定切削工时 由于此零件的轮廓形状属于不规则体,在进行计算铣刀的走刀长度来说有一定的困难,现在所采取的办法是估算的方法。现估算出来的走刀长度为700mm左右,所以,可以确定出其工时为: 2.精铣D面 1背吃刀量 由于此道工序中粗铣的加工余量为1mm,故可以在一次加工完成,取ap1mm。 2确定每齿的进给量 根据《机械切削工艺参数手册》4-28,查得每转进给量f0.3~1.5mm/z,取f0.4mm/r。 3确定铣削速度Vc及刀具转速 根据表4-58及4-59可以查得铣刀的磨钝标准的最大限度为1.2mm,铣刀寿命为60min。根据已知条件,查表4-31可得,Vc110m/min。由于零件的形状比较特殊,故需要对查表得来的切削速度进行修正。再查表4-57,查得与加工材料有关的修正系数:速度修正系数为1.0;与毛坯性质和表面状态有关的修正参数:速度修正参数为0.9;与加工性质有关的修正参数:速度修正参数为1.0。经过修正后的铣削速度: 计算出刀具转速n和进给速度f 根据机床说明书取n1200r/min,Vf420mm/min。此时,实际的铣削速度Vc93m/min,每转的进给量f0.4mm/r。 4确定切削工时 由于此零件的轮廓形状属于不规则体,在进行计算铣刀的走刀长度来说有一定的困难,现在所采取的办法是估算的方法。现估算出来的走刀长度为700mm左右,所以,可以确定出其工时为: 工序4 钻孔、镗孔 选用机床:加工中心 5.4.1 镗2-φ12H7孔 ?.粗镗孔至φ11.7mm,单边余量z0.2mm,一次镗去全部余量,ap0.2mm。 进给量f0.4mm/r 根据有关手册,确定镗削的切削速度为v36m/min。则 直接选取速度n960r/min。 切削工时: ?.精镗孔至φ11.9mm,单边余量z0.1mm,一次镗去全部余量,ap0.1mm。 进给量f0.2mm/r 根据有关手册,确定镗削的切削速度为v40m/min。 直接选取转速n1100r/min 切削工时: ?.细镗孔至φ12H7+0.018 0mm。由于细镗与精镗孔共用一个镗杆,利用加工中心同时对工件精、细镗孔,故切削用量及工时均与精镗相同 5.4.2 镗2-φ10H7孔 ?.粗镗孔至φ9.7mm,单边余量z0.2mm,一次镗去全部余量,ap0.2mm。 进给量f0.4mm/r 根据有关手册,确定镗削的切削速度为v32m/min 直接选取转速n1000 r/min 切削工时: ?.精镗孔至φ9.9mm,单边余量z0.1mm,一次镗去全部余量,ap0.1mm。 进给量f0.2mm/r 根据有关手册,确定镗削的切削速度为v60m/min。 直接选取转速n2000r/min 切削工时: ?.细镗孔至φ10H7mm。由于细镗与精镗孔共用一个镗杆,利用加工中心同时对工件精、细镗孔,故切削用量及工时均与精镗相同 5.4.3 钻φ8.5mm通孔 根据《机械切削工艺参数手册》中表9-12,可以查得f0.5mm/r。根据表9-14,可以查得Vc50m/min。 按机床取n2000r/min,故v53.4m/min。 切削工时 l43mm 5.4.4 钻6-φ5mm孔 根据《机械切削工艺参数手册》中表9-12,可以查得f0.3mm/r。根据表9-14,可以查得Vc50m/min。 确定主轴转速: 按机床取n3200r/min,故v50.2m/min。 切削工时这6孔深度不一,1个深28mm,1个深11mm,4个深13mm 工序5 粗镗6孔 选用机床:加工中心 5.5.1 粗镗孔至φ51.6mm 单边余量z0.4mm,一次镗去全部余量,ap0.4mm。进给量f0.4mm/r。 根据有关手册,确定镗削的切削速度为v70m/min 直接选取机床转速n600r/min 切削工时: 5.5.2 粗镗孔至φ46.6mm 单边余量z0.4mm,一次镗去全部余量,ap0.4mm。进给量f0.4mm/r. 根据有关手册,确定镗削的切削速度为v65m/min 直接选取机床转速n600r/min 切削工时: 5.5.3 粗镗孔至φ21.8mm 单边余量z0.2mm,一次镗去全部余量,ap0.2mm。进给量f0.4mm/r 根据有关手册,确定镗削的切削速度为v42m/min 直接选取机床转速n650r/min 切削工时: 5.5.4 粗镗孔至φ11.8mm 单边余量z0.2mm,一次镗去全部余量,ap0.2mm。进给量f0.4mm/r 根据有关手册,确定镗削的切削速度为v32m/min 直接选取机床转速n900r/min 切削工时: 5.5.5 粗镗孔至φ33.6mm 单边余量z0.4mm,一次镗去全部余量,ap0.4mm.进给量f0.4mm/r 根据有关手册,确定镗削的切削速度为v54m/min 直接选取机床转速n600r/min 切削工时: 5.5.6 粗镗孔至φ13.8mm 单边余量z0.2mm,一次镗去全部余 量,ap0.2mm。进给量f0.4mm/r 根据有关手册,确定镗削的切削速度为v32m/min 直接选取机床转速n800r/min 切削工时: 工序6 精镗6孔 选用机床:加工中心 5.6.1精镗孔至φ52R7 单边余量z0.2mm,一次镗去全部余量,ap0.2mm。进给量f0.2mm/r 根据有关手册,确定镗削的切削速度为v120m/min 直接选取机床转速n800r/min 切削工时: 5.6.2 精镗孔至φ47R7 单边余量z0.2mm,一次镗去全部余量,ap0.2mm. 进给量f0.2mm/r 根据有关手册,确定镗削的切削速度为v90m/min 直接选取机床转速n680r/min 切削工时: 5.6.3 精镗孔至φ22N7 单边余量z0.1mm,一次镗去全部余量,ap0.1mm。进给量f0.2mm/r 根据有关手册,确定镗削的切削速度为v75m/min 直接选取机床转速n1100r/min 切削工时: 5.6.4 精镗孔至φ12H9 单边余量z0.1mm,一次镗去全部余量,ap0.1mm。进给量f0.2mm/r 根据有关手册,确定镗削的切削速度为v54m/min 直接选取机床转速n1500r/min 切削工时: 5.6.5 精镗孔至φ34H8 单边余量z0.2mm,一次镗去全部余量,ap0.2mm。进给量f0.2mm/r 根据有关手册,确定镗削的切削速度为v84m/min 直接选取机床转速n860r/min 切削工时: 5.6.6 精镗孔至φ14H8 单边余量z0.1mm,一次镗去全部余量,ap0.1mm。进给量f0.2mm/r 根据有关手册,确定镗削的切削速度为v60m/min 直接选取机床转速n1400r/min 切削工时: 工序7.钻孔 选用机床:加工中心 5.7.1 钻21-M6的底孔21-φ5mm 根据《机械切削工艺参数手册》中表9-12,可以查得f0.3mm/r。根据表9-14,可以查得Vc50m/min。 确定主轴转速: 按机床取n3200r/min,故v50.2m/min。 切削工时 这21个孔的深度也是不一样的,11个深20mm,3个深16mm,1个深11mm,其余6个是通孔。 5.7.2 钻3-M8-6H底孔φ6.8mm 根据《机械切削工艺参数手册》中表9-12,可以查得f0.4mm/r。根据表9-14,可以查得Vc50m/min。 确定主轴转速: 按机床取n2400r/m,故v51.3m/min。 切削工时: 5.7.3 钻3-φ8.5mm 根据《机械切削工艺参数手册》中表9-12,可以查得f0.5mm/r。根据表9-14,可以查得Vc50m/min。 按机床取n2000r/min,故v53.4m/min。 切削工时 l43mm 工序8 钻孔 5.8.1 钻φ5mm孔 根据《机械切削工艺参数手册》中表9-12,可以查得f0.3mm/r。根据表 9-14,可以查得Vc50m/min。 确定主轴转速: 按机床取n3200r/min,故v50.2m/min。 切削工时: 5.8.2 钻φ12mm孔 根据《机械切削工艺参数手册》中表9-12,可以查得f0.6mm/r。根据表 9-14,可以查得Vc50m/min。 确定主轴转速: 按机床取n1500r/min,故v56.5m/min。 切削工时: 工序9 钻孔φ8.2mm 根据《机械切削工艺参数手册》中表9-12,可以查得f0.5mm。根据表9-14, 可以查得Vc50m/min。 主轴转速: 按机床取n2000r/min,故v53.4m/min。 切削工时: 工序10 钻铰孔φ8H10mm 5.10.1 钻孔φ7.8mm 根据《机械切削工艺参数手册》中表9-12,可以查得f0.4mm/r。根据表 9-14,可以查得Vc50m/min。 确定主轴转速: 按机床取n2400r/m,故v51.3m/min。 切削工时:。 5.10.2 铰孔φ8H10mm 根据《机械切削工艺参数手册》中表9-27,可以查得f0.2mm/r,v43m/min。 确定主轴转速: 按机床取n2000r/min,故v50.2m/min 切削工时: 工序11 倒角 采用90度的锪钻 主轴转速采用100r/min,手动进给。 工序12 钻M12X1.5-6H底孔φ10.5 根据《机械切削工艺参数手册》中表9-12,可以查得f0.55mm/r。根据表 9-14,可以查得Vc50m/min。 确定主轴转速: 按机床取n1600r/m,故v50.2m/min。 切削工时: 工序13 攻丝M12X1.5-6H 根据《机械切削工艺参数手册》中表3-18,得f20m/min,所以n238r/min。按机床选取n195r/min,则v7.3m/min。 切削工时; 工序14 攻丝7孔 5.14.1 攻丝5-M6-6H 根据《机械切削工艺参数手册》中表3-18,得f15m/min,所以n238r/min. 按机床选取n195r/min,则v3.6m/min。 切削工时; 5.14.2 攻丝3-M8-6H 根据《机械切削工艺参数手册》中表3-18,得f18m/min,所以n238r/min. 按机床选取n195r/min,则v4.9m/min。 切削工时; 工序 15攻丝 5.15.1 攻丝11-M6-6H 根据《机械切削工艺参数手册》中表3-18,得f15m/min,所以n238r/min. 按机床选取n195r/min,则v3.7m/min。 切削工时; 工序16 钻铰孔 5.16.1 钻2-φ3.9孔 根据《机械切削工艺参数手册》中表9-12,可以查得f0.2mm/r。根据表9-14,可以查得Vc50m/min。 确定主轴转速: 按机床取n2400r/m,故v51.3m/min。 切削工时: 5.16.2 铰孔φ8H10mm 根据《机械切削工艺参数手册》中表9-27,可以查得f0.2mm/r,v43m/min。 确定主轴转速: 按机床取n2000r/min,故v50.2m/min 切削工时: 6 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,需要设计专用夹具。经过与指导老师的协商,决定设计第二道工序??铣C面的加工中心铣夹具。本夹具所用的机床为数控加工中心,刀具为高速钢面铣刀,对C面进行粗铣、精铣两工步。 6.1 问题的提出 本夹具主要用来铣C面这一个端面,这个端面的表面粗糙度为1.6,它的表面平面度的公差带要求为0.06mm,而相对于D面的尺寸为45mm,但在加工本工序前由于要保证定位面的精度要高,所以在此之前先要对D面进行车削。而在加工本道工序时,主要应该考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度。另外,在精度方面也是我们要考虑的问题。 6.2 夹具设计 6.2.1 定为基准的选择 由零件图可知,C面有粗糙度和平面度的要求,其设计基准为D面。为了使定位误差为0,应该选择以D面定位的铣床夹具,但是以D面为定位基准的话,它只能限制三个自由度,这个零件是多孔的零件,故还要选两个位置合理的孔作为定位面来保证整个工件在定位时达到完全定位。所用的定位元件是一个短圆柱销和一个短菱形销。定位元件的作用在前面已经提到过了,故这里不再详细说明。为了提高加工效率,缩短辅助加工时间,准备采用气动夹紧[11]- [12]。 6.2.2 切削力及夹紧力计算 刀具:高速钢面铣刀,选择铣刀直径为6mm,齿数z3。 切削力应以铣削为准。由《机械加工工艺手册》得: 铣削力计算为 圆周力 : 刀具:高速钢镶齿三面刃铣刀。 查表可得: 代入得833.7N 查表可得铣削水平分力: 垂直分力: 铣削加工产生的水平分力应由夹紧力产生的摩擦力平衡。 即: 计算出的理论夹紧力F再乘以安全系数k既为实际所需夹紧力 即: 取k2 6.3 气缸及动力装置的确定 气动和液压装置相比较而言,气动夹具它产生的夹紧力比较适中,其动作 快速准确,出力稳定。而液压夹具它的液压产生的夹紧力量大,易夹坏零件。所以 这里采用气动夹紧装置[13]。 根据所需要的夹紧力,来计算气缸缸筒内径。 气缸活塞杆推力 其中:P?压缩空气单位压力取P5Pa ?效率取 mm 取 本道工序夹具的夹紧元件选用三个定块和浮动套。三个定块压住三个支承点。本夹具在与机床连接的时候是通过手动夹紧完成夹具安装的。 6.4 定位误差的分析 本夹具的主要是用来铣C面,在设计夹具的后,已经把零件的工序基准和定位基准重合了,所以这个夹具的基准不重合误差可以看成是零。对于这种装夹定位方式而言,它的基准位置误差也可以看成零,故它的定位误差的也可以看成零,即忽略不计。 6.5 夹具操作说明书 本夹具采用三个定位支撑块、一个段菱形销及一个短圆柱销进行定位,有三个压块对工件进行限位和夹紧。在使用时,按下整个气动夹具的按钮,从而打开换向阀,气缸里的活塞杆向上运动,压块在活塞杆和支撑杆的共同作用下也向下运动对工件进行夹紧。此时,工件的夹紧已经完成。等到工件完成后,再按下按钮,使换向阀换了一个位置,气缸里的活塞杆快速向下运动,压块再次在活塞杆和支撑杆的作用下松开工件,即可取下工件。 结束语 经过两个月的时间,我已经完成了大学这四年中的最后一项任务:毕业设 计。可以说,这两个月给我留下的印象是我这一生都难以忘记的。有人说,大学生 活是美妙的。这点我也承认,大学就等于一个小型社会,是我们学校走向社