設(shè)計菱形蓋類零件機械加工工藝規(guī)程
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課程設(shè)計說明書
目 錄
前言 2
一、零件的分析 2
1.1?零件的作用 2
1.2 零件的工藝分析 2
1.3?確定生產(chǎn)類型 3
二、工藝規(guī)程設(shè)計 3
2.1 確定毛坯的制造形式 3
2.2 基面的選擇 3
2.3 制定工藝路線 3
2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定 4
2.5 確立切削用量及基本工時 6
三、夾具設(shè)計 13
3.1 問題的提出 13
3.2 夾具設(shè)計 13
3.2.1 定位基準選擇 13
3.2.2 切削力及夾緊力計算 13
3.3 銑床夾具的裝配圖見附圖 14
四、數(shù)控加工程序 15
4.1 粗銑表面加工程序 15
4.2 粗銑外輪廓加工程序 16
4.3 孔加工的程序 17
4.4 菱形蓋類零件內(nèi)輪廓精加工程序 18
五、參考文獻 19
前言
機械制造工藝學課程設(shè)計使我們學完了大學的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的.這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練,因此,它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。
?就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。
?由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導。
1零件的分析
1.1零件的作用
題目所給的零件是菱形蓋類零件，主要的作用是固定軸與箱體的連接。
1.2零件的工藝分析
菱形蓋類零件的加工表面，分析如下：
（1） 以孔φ40為中心的加工表面
這一組加工表面包括：φ60的外圓，左右對稱位置處兩個φ22的圓孔，該圓孔不是通孔在它的下面有個φ13的孔。在φ40的內(nèi)圓的上下兩處與中線相交的點為中心做R30的圓弧。
（2）以孔φ13為中心的加工表面
這一組加工表面包括：以該圓圓心為中點做R20的圓弧。
這兩組表面有一定的位置度要求,而且左右兩邊的位置要求對稱，R20和R30之間用切線連接。
由上面分析可知，加工時應先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準加工另外一組。
1.3確定生產(chǎn)類型
由老師所提供的《機械制造工藝學課程設(shè)計》指導書可得，零件的生產(chǎn)規(guī)模為中批生產(chǎn)。
2工藝規(guī)程設(shè)計
2.1確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200。考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，故選擇鑄件毛坯。
毛坯尺寸為170mm×110mm×50mm
2.2基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。
（1）粗基準的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取φ40孔的不加工外輪廓表面作為粗基準。
（2）精基準的選擇。主要應該考慮基準重合的問題。當設(shè)計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。以φ60的外圓及孔φ13作為精基準。
2.3制定工藝路線
制定工藝路線得出發(fā)點,應當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，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
其工藝路線如下：
工序一 以φ40內(nèi)表面為定位，粗銑φ60外圓輪廓。
工序二 以φ60外表面為定位，粗銑上下兩邊R30外圓輪廓。
工序三 以φ60外表面為定位，粗鏜通孔φ13，粗銑尺寸為22的上下兩面、圓臺的上端面。
工序四 以φ60外表面及22的下表面為定位，半精鏜φ13的孔及粗鏜φ22 的平底孔深度為12。
工序五 以孔φ13及φ60外表面為定位，粗銑左右兩邊R20的圓弧。
工序六 以φ60外表面及一端面為定位，粗銑連接兩圓弧的直線。
工序七 以φ60外表面及孔φ13為定位，精銑端面及左右兩孔的內(nèi)表面。
工序八 鉗工去毛刺。
工序九 終檢。
2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
菱形蓋類零件；零件材料為HT200，生產(chǎn)類型中批量，鑄造毛坯。
據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
鋼制鑄件的公差按GB6414-86
1：鑄件的尺寸公差CT
查表2.2-3 CT 為8～10，取CT=9
基本尺寸為17011050，查表2.2-1則尺寸公差為2.8
2：鑄件機械加工余量（GB/T11351-89）
查表2.2-5可得MA為F級
查表2.2-4可得各尺寸機械加工余量如下：
零件尺寸
單面加工余量
鑄件尺寸
Φ60
5
Φ70
Φ13
2
Φ9
22
5
32
160
5
170
18
5
23
100
5
110
3:鑄造壁的最小厚度
此零件的表面積大致
S=403.1440+223.1412+
133.1410+160100
=22261.16mm
=222.62cm
查表2.2-7可得其最小壁厚為8mm,經(jīng)檢驗合格。
4：圓角半徑
由題中已知可取為R3
由以上可得零件的毛坯圖，見圖1
圖1
2.5確立基本用量及基本工時
工序一 粗銑φ60外圓表面
1. 加工條件
工件材料：HT200,σb =0.67GPa HB=170,鑄造
加工要求：粗銑φ60外圓表面
機床：XA6140立式銑床
刀具：平底銑刀
2. 切削用量
1）確定背吃刀量ap 粗銑單邊余量為5mm，顯然ap=5mm
2）確定進給量f 機床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.74mm/r。由于是粗銑，選較大量f=0.7mm/z。
3）查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min
4）計算切削速度 按《切削手冊》，V c=
算得 Vc＝89mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)立式銑床XK5040-1銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度V c=3.14*48*475/1000=71.592m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/r。
5) 校驗機床功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。
最終確定 ap=5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=71.592m/min，f z=0.65mm/r。
6）計算基本工時
tm＝L/ 2*f=80/2*0.65=61.5s
工序二 粗銑R30外圓輪廓
1. 加工條件
工件材料：HT200,σb =0.67GPa HB=170,鑄造
加工要求：粗銑R30外圓輪廓
機床：XA6140立式銑床。
刀具：平底銑刀
2. 切削用量
1）確定背吃刀量ap 粗銑單邊余量為5mm，顯然ap=5mm
2）確定進給量f 機床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.74mm/z。由于是粗車，選較大量f=0.7mm/r。
3）查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min
4）計算切削速度 按《切削手冊》，V c=
算得 Vc＝80mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)立式銑床XK5040-1銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度V c=3.14*18*475/1000=26.847m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/r。
5) 校驗機床功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。
最終確定 ap=2mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=26.847m/min，fz=0.65mm/r。
6）計算基本工時
tm＝L/ Vf=48/1.3=36.9s
工序三 粗鏜孔φ13，粗銑尺寸為22的上下兩面、圓臺的上端面
1. 加工條件
工件材料：HT200,σb =0.67GPa HB=170,鑄造。
加工要求：粗鏜孔φ13，粗銑尺寸為22的上下兩面、圓臺的上端面
機床：XA6140立式銑床
刀具：W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號YG6。銑削寬度ae<=60,深度ap<=4,齒數(shù)z=10,故據(jù)《切削用量簡明手冊》（后簡稱《切削手冊》）取刀具直徑do=80mm。選擇刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齒斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過渡刃寬bε=1mm。W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼鏜刀
2. 銑削切削用量
1） 銑削深度 銑削尺寸為22的上下兩面時因為切削量較小，故可以選擇ap=2.5mm，銑削圓臺的上端面時ap=2.5mm兩次次走刀即可完成所需長度。
2） 每齒進給量 機床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.24mm/z。由于是對稱銑，選較小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min
4） 計算切削速度 按《切削手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)XA6132銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。
5)校驗機床功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。
最終確定 ap=2.0/2.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
3. 鏜削切削用量
1） 切削深度 ap=12mm
2） 確定進給量 查表得f=0.2mm/r
3） 計算切削速度 同上
4. 計算基本工時
tm=(32+80)/475+8/0.2/6.17=40s
工序四 以φ60外表面及22的下表面為定位，半精鏜φ13的孔及粗鏜φ22 的平底孔深度為12
1. 加工條件
工件材料：HT200,σb =0.67GPa HB=170,鑄造。
加工要求：半精鏜φ13的孔及粗鏜φ22 的平底孔深度為12。
機床：XA6140立式銑床
刀具：YT5硬質(zhì)合金、直徑為12mm的圓形鋼鏜刀。90°直柄錐面锪鉆
2. 鏜削切削用量
1） 切削深度 ap=2mm
2） 確定進給量 查表得f=0.2mm/r
3） 計算切削速度 按《切削手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)XA6132銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度V c=3.1480475/1000=119.3m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。
4. 計算基本工時
tm=（18+3.5+4）/(0.2*0.67)=40s
工序五 以孔φ13及φ60外表面為定位，粗銑左右兩邊R20的圓弧。
1. 加工條件
工件材料：HT200,σb =0.67GPa HB=170,鑄造。
加工要求：以孔φ13及φ60外表面為定位，粗銑左右兩邊R20的圓弧。
機床：XA6140立式銑床
刀具：YT5硬質(zhì)合金、直徑為10mm的圓形鋼鏜刀,90°直柄錐面锪鉆, 直徑為8的高速鋼麻花鉆鉆頭，W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼銑刀
2. 鏜削切削用量
1） 切削深度 ap=2mm
2） 確定進給量 查表得f=0.2mm/r
3） 計算切削速度 按《切削手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)XA6132銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。
4. 計算基本工時
tm=（18+4）/(0.20.67)+20+15=65s
工序六 以φ60外表面及一端面為定位，粗銑連接兩圓弧的直線。
1. 加工條件
工件材料：HT200,σb =0.67GPa HB=170,鑄造。
加工要求：以φ60外表面及一端面為定位，粗銑連接兩圓弧的直線。
機床：XA6140立式銑床
刀具：YT5硬質(zhì)合金、直徑為16mm的平底銑刀，90°直柄錐面锪鉆
2. 銑削切削用量
1） 切削深度 ap=3.5mm
2） 確定進給量 查表得f=0.2mm/r
3） 計算切削速度 按《切削手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)XA6132銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度V c=3.1480475/1000=119.3m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。
4. 計算基本工時
tm＝L/ Vf=(72+9)/375=0.216min
工序七 以φ60外表面及孔φ13為定位，精銑端面及左右兩孔的內(nèi)表面。
1. 加工條件
工件材料：HT200,σb =0.67GPa HB=170,鑄造。
加工要求：以φ60外表面及孔φ13為定位，精銑端面及左右兩孔的內(nèi)表面。
機床：XA6140立式銑床
刀具：YT5硬質(zhì)合金端銑刀
2. 銑削切削用量
1） 切削深度 ap=2mm
2） 確定進給量 查表得f=0.2mm/r
3） 計算切削速度 按《切削手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)XA6132銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。
4. 計算基本工時
tm＝L/ Vf=(72+9)/375=0.235min
3夾具的設(shè)計
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。并設(shè)計工序—、二，精銑外輪廓。本夾具將用于XA6140立式銑床，刀具為YT5硬質(zhì)合金端銑刀。
3.1問題的提出
本夾具主要用來精鉸Φ13H7和Φ22的孔，該兩孔的表面粗糙度要求較高，達到了1.6μm。由于本零件的形狀很不規(guī)則，難以用通用的V型塊、圓柱銷等夾具元件，因此需要選擇合適的定位基準、合適的定位元件才能保證本工序的加工精度。
3.2夾具的設(shè)計
3.2.1定位基準的選擇
由零件圖可知，Φ60外圓相對于Φ40孔有位置要求，為使定位誤差為零，應該選擇已加工好的Φ40孔為定位基準。
3.2.2切削力及夾緊力的計算
刀具：YT5硬質(zhì)合金端銑刀。
由實際加工的經(jīng)驗可知,車外圓時的主要切削力為鉸刀的切削方向,即垂直于工作臺,查《切削手冊》表2.3，切削力計算公式為：
其中：，，，，，，與加工材料有關(guān),取0.94；與刀具刃磨形狀有關(guān),取1.33；與刀具磨鈍標準有關(guān),取1.0，則：
3.3銑床夾具的裝配圖見附圖
4數(shù)控加工程序
4.1粗銑表面加工程序
⑴ 粗精銑A表面加工程序：
N1 G21
N2 G17 G40 G94 G80
N3 G90 G54 G00 X180 Y-20 S180 M03
N4 G43 Z20 H01
N5 G01 Z-4 F800 M08；沒有切削，可用F800,用G00也可以，用G01出于更多對意外的考慮
N6 X-180 F300
N7 Z-5
N8 X180 F150
N9 G00 Z20 M09
N10 G49 G28 Z20
N11 M30
⑵ 用φ63mm平面端銑刀，粗銑φ60mm外圓及其臺階面的程序。
粗銑程序，在XY向粗銑φ62mm外圓，則留精加工余量為單邊1mm。從Z0分層切削到Z-17.5，Z向留0.5的精加工余量，若分層次數(shù)為4次，則每次Z向進刀17.5÷4＝4.375mm，粗加工子程序的切削進刀路線如圖1-3所示，X、Y向是從外圓的法向引入和切出。主程序和子程序的編寫如下：
O 3332 主程序
N1 G21
N2 G17 G40 G80
N3 G90 G54 G00 X0 Y-100 S360 M30 到達X、Y向的起點刀
N4 G43 Z3 H01 M08 建立長度補償，并Z向快速接近工件
N5 G01 Z0 F200 到達向起始位置為20
N6 M98 P3333 L4 調(diào)用子程序4次
N7 G90 G00 Z25
N8 M98 P3334
N9 G90 G00 Z25 M09
N10 G49 G28 Z25 M05
N11 M30
﹪
O3333 O3333的子程序
N581 G91 G01 Z-4.375 D01 F140
N582 G90 G42 G01 Y-31 直線到達R31整圓插補起點并建立半徑補
N582 G03 J31 償銑R31的整圓輪廓回到起始切削點
N583 GOO G40 Y-90
N583 M99
﹪
O3333 GOO X-120 Y-35 Z-18
G01 G41 X-30 F80
G01 Y0
G03 I30
G01 Y30
G40 Y90
⑶ 用φ63mm硬質(zhì)合金立銑刀加工底板的菱形外輪廓的程序。形外輪廓之外四個角可預先在普通機床上去除，這樣粗銑程序XY向銑外輪廓時，XY向走刀一周即可，留精加工余量為單邊1mm，單邊余量1mm可通過增大半徑補償值的方法，即如實測半徑為31.5mm，取32.5mm作為粗加工的半徑補償值，則輪廓就留下了1mm的余量，粗加工的半徑補償值32.5存在D22補償?shù)刂?。從Z-18分層切削到Z-42，總深24mm，若分層次數(shù)為3次，則每次Z向進刀8mm，每層切削程序用子程序編制，主程序則需要調(diào)用子程序3次。子程序的切削進刀路線如圖所示。
4.2粗銑外輪廓加工程序：
O0010
N10 G21 G90 G94 G40 G49 G17
N20 G91 G28 Z0
N30 G90 G94
N40 G00 G00 X-120.0 Y0.0
N50 G43 G00 Z-15.0 H01
N60 S360 M03
N70 G01 Z-18.0 F140
N80 M98 P110 L3
N90 G91 C28 Z0
N100 M05
N110 M30
O0011
N120 G91 G01 Z-8.0 F50
N125 G90 G01 X-80.0 Y0. D22
N130 G02 X-69.245Y18.045 R20.0
N135 G01 X-18.865 Y46.6
N140 G02 X18.865 R30.0
N145 G01 X69.245 Y18.045
N150 G02 Y-18.045 R20.0
N160 G01 X18.865 Y-46.6
N170 G02 X-18.865 R30.0
N180 G01 X-69.245 Y-18.245
N190 C20 X-80.0 Y0 R20.0
N210 G40 G01 X-120.0
N220 M99
⑷精銑外輪廓，亦用φ63mm立銑刀，主軸轉(zhuǎn)速為360r/min，進給速度為80mm/min，在Z軸方向不分層，一次銑削到位。與粗加工的法向引入、切出的進刀路線不同的是，精加工引入、切出的進刀路線是從輪廓的切線方向引入和切出。如圖所示的菱形外輪廓精加工時引入、切出的進刀路線，其他的程序段的填寫與粗加工子程序的編寫相似。
4.3孔加工的程序：
工件材料為HT300,使用刀具T01為鏜孔刀，T02為φ13mm鉆頭，T03為锪鉆。
程序如下：
O0001
N01 G92 X0 Y0 Z0;
N02 T01 M06;
N03 G00 Z-97
N04 G43 Z-97;
N05 S30 M03;
N06 G99 G81 X27.5 Y-70.0 Z-143.0 R6.0 F30;
N07 G98 X147.5;
N08 G28 Z0;
N09 G00 X0 Y0 M05;
N10 G49 T02 M06;
N11 G00 Z-97;
N12 S20 M03;
N13 G99 G82 X27.5 Y-70.0 Z-160.0 R6.0 P300 F70;
N14 G98 X147.5;
N15 G28 Z0;
N16 G00 X0 Y0 M05;
N17 G49 T03 M06;
N18 G00 Z-97;
N19 S10 M03;
N20 G85 G99 X87.5 Y-70.0 Z-143.0 R6.0 F50;
N21 G28 X0 Y0 M05;
N22 G49 Z0;
N22 M02;
4.4菱形蓋類零件內(nèi)輪廓精加工程序
%
O0200
（RPROGRAM NAME-凸輪）
（DATE=DD-MM-YY-04-05-03
TIME=HH：MM-21：48）
N100G21
N102G0G17G49G80G90
(6.FLAT ENDMILL TOOL)
N106G43H2210
N108G0G90G54X-27.61325.596M3
N110X-26.967Y-24.832
N112Z-15
N114G1Z-31.F20
N116G2X-38.5Y0.R32.5
N118X-16.541Y30.743R32.5
N120X0.Y33.5R51
N122X16.541Y30.743R51
N124X38.5Y0.R32.5
N126X26.967Y-24.832R32.5
N128G1X14.839Y-35.073
N130G2X0.Y-40.5R23
N132X-14.839Y-35.073R23
N134G1X-26.967Y-24.832
N136G0Z10
N140M5
N146M30
%
4參考文獻
1、趙家奇,機械制造工藝學課程設(shè)計指導書(2版),機械工業(yè)出版社,2006年.
2、王先逵主編，機械制造工藝學，機械工藝出版社，2006年.
3、李益明主編,機械制造工藝設(shè)計簡明手冊,機械工業(yè)出版社,1993年.
4、肖詩綱主編,切削用量手冊,機械工業(yè)出版社,1993年.
5、崇凱主編，機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南，化學工業(yè)出版社，2007年.
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