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制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)
機(jī)械制造工藝學(xué)
課程設(shè)計(jì)說明書
設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)“花鍵傳動(dòng)軸”零件的機(jī)械加工工藝及夾具
設(shè)計(jì)者
指導(dǎo)教師
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
題目: 設(shè)計(jì)工藝規(guī)則及工藝裝備
內(nèi)容:1 零件圖 1張
2. 機(jī)械加工工藝過程綜合卡片 1張
3. 夾具設(shè)計(jì)裝配圖 1張
4. 夾具設(shè)計(jì)零件圖 1張
5. 課程設(shè)計(jì)說明書 12張
目錄
一 零件分析…………………(1)
二 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)……………(1)
三 夾具設(shè)計(jì)……………… (12)
四 設(shè)計(jì)心得……………… (13)
五 參考文獻(xiàn)……………… (14)
一、零件的分析
(一) 零件的作用
題目所給的零件是花鍵傳動(dòng)軸,為花鍵傳動(dòng)中的傳動(dòng)軸,起傳動(dòng)的
作用。
二、 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
(一)確定毛坯的制造形式
選擇鍛件毛坯。
(二)基面的選擇
(1)基準(zhǔn)的選擇:
該零件既是花鍵軸又是階梯軸,其加工精度又要求較高,因此選中心孔B3/7.5做為設(shè)計(jì)和工藝基準(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,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外,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.工藝路線方案一
工序一 下料
工序二 夾一端,車端面,見平即可,鉆中心孔B3/7.5
工序三 倒頭裝夾工件,車端面,保證總長(zhǎng)175
工序四 以中心孔定位裝夾工件粗車外圓各部。
工序五 去毛刺
工序六 以兩中心孔定位裝夾工件。精車,半精車各部尺寸,倒角
工序七 一夾一頂裝夾工件,粗,精銑花鍵
工序八 熱處理 :調(diào)質(zhì)處理255—302HB
工序九 按圖樣要求檢查各部尺寸及精度。
(四)機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定
“花鍵傳動(dòng)軸”; 零件材料為40MnB,硬度為255—302HB,毛坯質(zhì)量為6.37kg。生產(chǎn)類型為小批量生產(chǎn),鍛造毛坯。
據(jù)以上原始資料及加工路線,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. 外圓表面延軸線方向長(zhǎng)度方向的加工余量及公差(φ32內(nèi)孔及端面)。
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2~2.5,取φ20,φ50端面長(zhǎng)度余量均為2.5(均為雙邊加工)
車削加工余量為:
粗車 1.5mm
半精車 1mm
3. 其他尺寸直接鍛造得到
由于本設(shè)計(jì)規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn),應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計(jì)算最大、最小加工余量時(shí)應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認(rèn)。
(五)確立切削用量及基本工
工序一 下棒料
1. 加工條件
工件材料:40MnB,σb =0.6GPa《機(jī)械工程材料》表5—6 ,255—3 02HB,型鋼。
機(jī)床:CR6150《工藝手冊(cè)》表7—4
刀具:W18Cr4V高速鋼 ,牌號(hào)W18,硬度63—66HRC,
A型機(jī)夾切斷車刀:h=20mm,b=22mm,L=125mm。
2. 切削用量
1)切削深度 因?yàn)槭乔袛啵詀p = 36mm?!豆に囀謨?cè)》表11—29
2)進(jìn)給量 f=0.20mm/r《工藝手冊(cè)》表11—29
3)查后刀面最大磨損及壽命
查《工藝手冊(cè)》表11—25,后刀面最大磨損為0.4—0.6mm。壽命T=60min。
4)計(jì)算切削速度
由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表8·4—8,(以下稱《工藝手冊(cè)2》)得,
算得 =70m/min。
5)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
=319r/min。 按機(jī)床說明書(見《工藝手冊(cè)》表4.2),與319r/min相近 的機(jī)床轉(zhuǎn)速為360r/min,故選擇360r/min的轉(zhuǎn)速. Vf=fn=0.20×360=72mm/min. 所以實(shí)際切削速度為v=79m/min.
6) 計(jì)算基本工時(shí)
tm=L/ Vf=36/72=0.5min.
工序二 粗車端面,鉆中心孔
1. 加工條件
工件材料:40MnB,σb =0.6GPa《機(jī)械工程材料》表5—6 ,24—38HRC,型鋼。
加工要求:粗車M24×1.5—8g端面,鉆中心孔。
機(jī)床:CR6150《工藝手冊(cè)》表7—4
刀具:WC+Ti+C。硬質(zhì)合金鋼車刀,牌號(hào)YT15,硬度78HRC,《工藝手冊(cè)》表10—3。
45°端面銑刀尺寸;L=140mm,h=25mm,b=16mm?!豆に囀謨?cè)》表10—99。
2. 切削用量
1)切削深度: ap= 3mm 《工藝手冊(cè)》表11—26。
2)進(jìn)給量 :f=0.25mm/r 《工藝手冊(cè)》表11—26。
3)查后刀面最大磨損及壽命
查《工藝手冊(cè)》表11—25,后刀面最大磨損為1.0—1.4mm。壽命T=60min。
4)計(jì)算切削速度
由《工藝手冊(cè)2》表8·4—8,得,
=138 m/min.
5)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
=628r/min。按機(jī)床說明書(見《工藝手冊(cè)》表4.2),與628r/min相近 的機(jī)床轉(zhuǎn)速為600r/min. ,故選擇600r/min的機(jī)床.
所以實(shí)際切削速度為v=120m/min.
Vf=fn=0.25×600=150mm/min。
6) 計(jì)算基本工時(shí)
tm=L/ Vf=36/150=0.24min
查《工藝手冊(cè)》表10—180,選用帶護(hù)錐中心鉆(B型)
d=2.50mm,材料為高速鋼。主軸轉(zhuǎn)速n=628r/min,切削深度=10mm。
工序四 粗車
1.加工條件
工件材料:40MnB,σb =0.6GPa《機(jī)械工程材料》表5—6 ,24—38HRC,型鋼。
加工要求:粗車外圓各部。
機(jī)床:CR6150《工藝手冊(cè)》表7—4。
刀具:WC+Ti+C。硬質(zhì)合金鋼車刀,牌號(hào)YT15,硬度78HRC,《工藝手冊(cè)》表10—3。
95°外圓車刀,L=140mm,h=25mm,b=16mm。《工藝手冊(cè)》表10—100。
2. 切削用量
1)切削深度: ap= 3mm 《工藝手冊(cè)》表11—26。
2)進(jìn)給量 :f=0.75mm/r 《工藝手冊(cè)》表11—26。
3)查后刀面最大磨損及壽命
查《工藝手冊(cè)》表11—25,后刀面最大磨損為1.0—1.4mm。壽命T=60min。
4)計(jì)算切削速度
由《工藝手冊(cè)2》表8·4—8,得,
=123m/min。
5)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
=612r/min。根據(jù)機(jī)床選?。?600r/min。
Vf=fn=0.75×600=450mm/min。
所以實(shí)際切削速度為v=120m/min。
粗車不同軸處的切削速度:Vc2 =∏dn/1000=90m/min。
Vc3=∏dn/1000=87m/min。 Vc4=∏dn/1000=69 m/min。
Vc5=∏dn/1000=60m/min。 Vc6=∏dn/1000=49m/min。
6) 計(jì)算基本工時(shí)
tm=L/ Vf=260/450=0.577min。
工序六 精車
1.加工條件
工件材料:40MnB,σb =0.6GPa《機(jī)械工程材料》表5—6 ,24—38HRC,型鋼。
加工要求:精車各部尺寸,留磨削余量0.4mm,各處倒角C1,粗、精車螺紋
機(jī)床:CR6150《工藝手冊(cè)》表7—4。
刀具:WC+Ti+C。硬質(zhì)合金鋼車刀,牌號(hào)YT15,硬度78HRC,《工藝手冊(cè)》表10—3。
95°外圓車刀,L=140mm,h=25mm,b=16mm?!豆に囀謨?cè)》表10—100。
2. 切削用量
1)切削深度: ap=1.6mm,《工藝手冊(cè)》表11—27。
2)進(jìn)給量 :f=0.14 ,《工藝手冊(cè)》表11—27。
3)查后刀面最大磨損及壽命
查《工藝手冊(cè)》表11—25,后刀面最大磨損為0.4—0.6mm。壽命T=60min
4)計(jì)算切削速度
由《工藝手冊(cè)2》表8·4—8,得,
=198m/min。
5)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
=955r/min 根據(jù)機(jī)床選取n=900r/min
Vf=fn=0.14×900=126mm/min。
所以實(shí)際切削速度為v=176m/min。
精車不同軸處的切削速度: =131m/min =125m/min
=100m/min =86m/min =68m/min
6)計(jì)算基本工時(shí)
tm==2min
工序七 磨削
1.加工條件
工件材料:40MnB,σb =0.6GPa《機(jī)械工程材料》表5—6 ,24—38HRC,型鋼。
加工要求:以兩孔定位裝夾工件。粗,精磨外圓各部至圖樣尺寸。
機(jī)床:萬能外圓磨床MW1420,表面粗糙度0.16um,《工藝手冊(cè)》表7—117。
選取陶瓷劑平行小砂輪,由《工藝手冊(cè)》中磨料選擇各表中,選擇結(jié)果為
WA46KV6P20×4×6其含義為:砂輪磨料為白剛玉,粒度為,硬度為中軟1級(jí),陶瓷結(jié)劑, D=35mm,H=10mm,d=6mm?!豆に囀謨?cè)》表10—281
2. 切削用量
根據(jù)《工藝手冊(cè)》表11—172查得,=0.0222mm/st 工件縱向進(jìn)給量=0.5mm/r, 砂輪速度=20m/mi,轉(zhuǎn)速=1050r/min.
3、切削工時(shí)
當(dāng)加工1個(gè)表面時(shí) (見《工藝手冊(cè)》表6.2-8)
式中 ——加工面積
——單面加工余量0.2
——系數(shù)1.10
——工作臺(tái)移動(dòng)速度
——工作臺(tái)往返一次砂輪軸向進(jìn)給量
——工作臺(tái)往返一次砂輪徑向進(jìn)給量
0.822min
工序八 銑花鍵
1. 加工條件
工件材料:40MnB,σb =0.6GPa《機(jī)械工程材料》表5—6 ,24—38HRC,型鋼。
加工要求:一夾一頂裝夾工件,粗,精銑花鍵
機(jī)床:X62W
2. 切削用量
選取銑刀類型及其參數(shù):根據(jù)花鍵軸參數(shù),選取高速鋼尖齒槽銑刀,其直徑D=40,銑刀厚度L=18,齒數(shù)Z=16
選取每齒進(jìn)給量af:根據(jù)銑刀結(jié)構(gòu)及其參數(shù),加工性質(zhì)和銑削寬度
ae=(120-112)/2=4mm
按表選取每齒進(jìn)給量af=0.04mm/z
確定刀具耐久度T:按表18。2-14確定銑刀耐久度T=120min
選擇切削速度V:根據(jù)表18.2-14選取切削速度V,按條件D=40;
L=10-16;Z=16;T=120min和af=0.04mm/z,取V1=45m/min,又根據(jù)不同的加工條件進(jìn)行修正計(jì)算。
按表18.2-19,工件硬度為255—302HB時(shí),取Kmv=1.27,最后確定V=V1,Kmv=45×1.27=57.15m/min.
確定銑床主軸轉(zhuǎn)速N
N=100V/∏D=1000×57.15/∏×100=181.91r/min
根據(jù)X62W型銑床說明書,選定N‘=190r/min
最后確定的切削速度為:
V=∏×100×190/1000=59.69r/min
確定每分鐘進(jìn)給量Vf
Vf=Af×Z×N‘=0.04×18×190=136.8mm/min
根據(jù)X62W銑床說明書,確定Vmm/min
校驗(yàn)機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率:選取切削功率Pm=1.1kw,
按公式Pm≤η×Pe,則
1.1≤0.85×7.5
1.1<6.375
所以滿足要求
計(jì)算縱向工作臺(tái)的工作行程長(zhǎng)度:
L=l+L1+L2
花鍵長(zhǎng)度l=95mm,則L1=21mm
取L2=3mm,L=400+21+3=424mm
(3) 切削工時(shí)
計(jì)算機(jī)動(dòng)時(shí)間:
Tm=LN/Vf=424×10/118=35.9min
三、 夾具設(shè)計(jì)
夾具設(shè)計(jì)
1. 定位基準(zhǔn)的選擇
出于定位簡(jiǎn)單和快速的考慮,選擇中心孔B3/7.5為基準(zhǔn),即一端夾緊,另外一端頂住,使工件定位。再使用快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行夾緊。
2. 切削力和卡緊力計(jì)算
銑削切削力的確定: 算得=25.71N
注: F——銑削力(N);
——在高速鋼(W184V)銑刀銑削時(shí),考慮工件材料及銑刀類型的系數(shù);
——銑削深度(mm),指銑刀刀齒切入和切出工件過程中,接觸弧在垂直走刀方向平面中測(cè)得的投影長(zhǎng)度;
——每齒進(jìn)給量(mm);
——銑刀直徑(mm);
——銑削寬度(mm)(指平行于銑刀軸線方向測(cè)得的切削層尺寸);
——銑刀的齒數(shù);
——用高速鋼(W184V)銑刀銑削時(shí),考慮工件材料機(jī)械性能不同的修正系數(shù)。
切削扭矩的確定: = =21.7N·m
夾緊力的確定:
防止工件轉(zhuǎn)動(dòng):==1.30(N)
=
所以工件所需的實(shí)際切削力為42.54N。
3 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明
夾具的夾緊力不大,故使用手動(dòng)夾緊。為了提高生產(chǎn)力,使用快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
設(shè)計(jì)心得
經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì),對(duì)以前學(xué)習(xí)過的課程有了一定的復(fù)習(xí),并在課程設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處,在以后的學(xué)習(xí)過程中可以加以彌補(bǔ)。這次課程設(shè)計(jì)對(duì)我來說最大的作用是,為緊接下來的畢業(yè)設(shè)計(jì)打了一個(gè)基礎(chǔ),有了一次獨(dú)立作業(yè)的機(jī)會(huì),可以少犯一些錯(cuò)誤,少走一些彎路。在這次課程設(shè)計(jì)中,有以下體會(huì);一是不能拖,要盡快做,按著進(jìn)度一步一步做下去;二是對(duì)自己要嚴(yán)要求,不能隨便搞一下。三是要學(xué)會(huì)查資料,利用各種工具書,特別是手冊(cè)。四是整個(gè)設(shè)計(jì)過程應(yīng)該是先緊后松,而不是倒過來。五是要善于發(fā)現(xiàn)問題,與指導(dǎo)老師交流。