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配气机构摇臂轴零件的机械加工工艺规程完整Word文件下载.docx

1、(二)零件的工艺性分析 配气机构摇臂轴这个零件从附图1上可以看出,它一共有以下7组加工表面,分述如下:1、 50h8轴:轴径mm,表面粗糙度为Ra6.3m,端倒角2mm45。2、 摇臂轴总长:保证尺寸mm,表面粗糙度为Ra0.8m。3、 端侧面表面粗糙度为Ra6.3m。4、 27圆槽:槽径27,到端侧面保证尺寸170.1mm,铣刀加工,槽深至摇臂轴外径表面保证尺寸17mm,两个,槽间距保证尺寸2160.1mm,表面粗糙度为Ra6.3m,。5、 两个5孔 :孔径5,两端倒角1.5mm,两孔距950.2mm,孔中心轴距离端侧面保证尺寸77.50.2mm,表面粗糙度为Ra12.5m。6、 8.5孔:

2、孔径8.5,两端倒角1mm表面粗糙度为Ra12.5m。7、 90销钉孔:孔深5mm,孔中心轴距离端侧面保证尺寸47.50.1mm,表面粗糙度为Ra12.5m。二、工艺规程设计(一)确定毛坯的制造形式配气机构摇臂轴在整个设备中的作用非常重要,需要选用可靠性高的材料。42CrMo钢强度、淬透性高,韧性好,淬火时变形小,高温时有高的蠕变强度和持久强度。零件材料选用42CrMo钢。零件材料为42CrMo,考虑到摇臂轴在应用过程中经常承受交变和冲击性载荷,因此选用锻件,以便使金属纤维尽量不被切断,保证零件工作可靠。由于零件采用单件大批量生产,而且零件的轮廓尺寸不大,可以采用锻造件,可以采用热轧圆钢,可以

3、直接从钢材市场上购得。这从提高生产率,保证加工精度上考虑也是应该的。(二)基面的选择基面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,可以是加工质量得到保证,生产率得以提高。否则不但使加工工艺过程中的问题百出,更有甚者,还会造成零件的大批报废,使生产无法进行。由于零件图所示的摇臂轴上多数尺寸及形位公差以50h8外圆面及其端面为设计基准,因此必须首先将工件外圆面及其端面加工好,为后续工序准备基准。根据粗、精基准选择的原则,确定各加工表面的基准如下:1) 8.5孔:摇臂轴外圆面。2) 右端面:摇臂轴左端面。3) 两个半圆槽:4) 两个5孔:摇臂轴的左端面及左边孔的中心线。5) 销钉孔:

4、摇臂轴的左端面及外圆面。(三)制订工艺路线制订工艺路线的出发点,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成批生产的条件下,可以考虑使用先进设备配以专用夹具,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降低。1、工艺路线方案一: 工序号工序容 12345678910111213锻造热处理:正火处理调质HB255-302粗车:50h8外圆半精车:50h8外圆并倒角2x45精车:50h8圆柱面50h8端面钻孔:8.5mm,并倒角1x455mm,并倒角1.5x45,钻销钉孔淬火铣:27半圆槽探伤检查2.工艺路线方案二:

5、工序号1磨削:3、工艺方案比较与分析:上述两个工艺方案的特点在于:方案一是先加工50h8的外圆,然后再以此为基础,加工50h8端面,再经过钻孔、淬火等处理后,在以50h8的外圆为垂直方向的定位基准铣27半圆槽,这样不仅无法保证50h8外圆的高精度,同时也使27半圆槽的位置精度不够。方案二则是先加工50h8端面,然后以此为基面加工50h8的外圆以及钻孔,而经过钻孔和淬火等处理后,再次磨削加工50h8的外圆。两相比较,可以看出,先加工加工50h8的外圆,再加工50h8端面,不仅能保证50h8的外圆的精度,也能基本符合“基准重合”的原则。因此方案二比较合理,但经过仔细考虑后还是有问题。为了减少装夹次

6、数,需要调整钻孔的顺序,而且热处理可以综合成一步,不重要的半精加工面应该在精加工之前。根据先面后孔、先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则,最后的加工路线确定如下:序号(四)机械加工余量、工序尺寸及毛坯确定1、根据上述原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:工序工序余量工序尺寸及公差表面粗糙度m12.5热处理1.0150.76.3202.025 6.330351)钻孔: 12.52)钻销钉孔408.5mm并倒角1x45450.4 0.8502、毛坯选择1)毛坯形状、尺寸及公差根据上述资料所得尺寸可得出毛坯尺寸,毛坯的形状及尺寸如附图2所示。2)确定毛坯技

7、术要求A、锻件无明显锻造缺陷;B、机加工前调质,消除应力。3)绘毛坯图根据附图1所示的零件结构形状,在各加工表面加上加工余量,绘制毛坯图如附图2所示。(五)选择机床设备及工艺装备 根据一般工厂现有的生产条件,为了满足生产需要,先选用各工序所用的设备为: 工序 粗车、半精车50h8端面,选用CA6140车床,刀具选用硬质合金端面车刀,专用夹具,0200/0.02mm游标卡尺; 工序 粗车、半精车50h8外圆并倒角2x45,选用CA6140车床,刀具选用高速钢外圆车刀,专用夹具,0200/0.02mm游标卡尺;工序 铣27半圆槽,选用x62w卧式铣床,选用锥柄键槽铣刀,专用夹具,0200/0.02

8、mm游标卡尺;工序钻孔5mm,并倒角1.5x45,钻销钉孔,选用ZK2103C数控深孔钻床、5标准锥柄麻花钻专用夹具、0200/0.02mm游标卡尺;工序钻孔8.5mm,并倒角1x45选用ZK2103C数控深孔钻床、8.5锥柄加长麻花钻专用夹具、0200/0.02mm游标卡尺; 工序磨削50h8外圆,选用M120W外圆磨床、专用夹具、 WA砂轮、0200/0.02mm游标卡尺; (六)确定切削用量及基本工时 1、工序 粗车、半精车端面 h8为过渡配合精铣,粗糙度Ra=6.3,42CrMo为合金调质钢 (1)粗车(工序余量:t=1mm) 圆柱表面外圆车削机动工时计算公式为:T0=, 其中f进给量

9、(mm/r), N工件每秒转速(r/s) i进给次数。 切削速度V= 其中D工件外径。 进给量f=0.65mm/r 吃刀量ap=3-5mm 刀具耐用度95min 由机械加工工艺手册查询可选择粗车t=1.0mm,半精车t=0.7mm,则其毛坯尺寸:L=250+2(1+0.7)=253.4mm fz=0.08mm,v=24m/min,则: 取=102r/min,则 V=24.021m/min40.8mm/min 机动工时为:(2)半精车(加工余量:t=0.7mm ) 查机械加工工艺手册选择高速钢车刀,D=70mm,z=8。24.178m/minmm/min 机动工时为0.58min2、工序粗车、半

10、精车50h8外圆并倒角2x45 (1)粗车加工轴外圆t=2mm 由于余量为2mm,因此分一次切削,吃刀深度为=2mm,查机械加工工艺手册,进给量f=0.4mm/r ,切削加工中参数:Cv=291 ; m=0.2 ; xv=0.15 ; yv=0.2=145.16m/min(2.42m/s) 确定机床主轴转速:(898r/min) 按机床取=900r/min=15r/s,实际切削速度为=145.54mm/min 车外圆时=98s(1.6min) (2)半精车加工轴外圆 t=1mm 由于加工余量为1mm,因此分二次切削,吃刀深度为=0.5mm,查机械加工工艺手册,进给量f=0.3mm/r ,切削加

11、工中参数: m=0.1 ; xv=0.18 ; yv=0.4=173.39m/min(2.89m/s)(1097r/min)=1200r/min=20r/s,实际切削速度为=190.28mm/min=60s=1.0min (3)倒角2x45 为缩短辅助时间,取倒角的主轴转速与车床钻孔相同,手动进给。3、工序 铣27半圆槽,加工余量t=17mm查机械加工工艺手册选择锥柄键槽铣刀铣半圆槽,D=125mm,z=10,fz=0.09mm/齿,则: 1)每转进给量f为: f=fzz=0.0910=0.9mm/r 2)每分钟进给量Vf为: Vf=fzzn=0.9300=270 3)每齿进给量fz为:=0.

12、09mm/齿 4)取转速nw=300r/min,则切削速度Vc为:=117.81mm/min Vf铣刀每分钟进给量 Z铣刀齿数 N铣刀转速 5)机动加工时间: 单位时间切削量:=4.05mm/s 铣削一个U型槽的时间是:=4.2s 机动加工时间为:T=+0.5=1.64min4、工序 钻孔5mm,并倒角1.5x45 (1)钻5mm孔 确定进给量:选取f=0.10mm/r;修正系数0.7故f=0.075mm/r 切削速度:v=0.25m/s 按机床选取 所以实际切削速度 即v=0.25mm/s=15mm/min 切削工时:=6mm,=4mm,=3mm (2)倒角1.5x455、工序 钻8.5mm

13、的中心孔,并倒角1x45 查机械加工工艺手册,选择8.5型锥柄超长麻花钻,=8.5mm, 转速选择n=375r/min 1)切削速度Vc=10.01mm/min 2)进给量:经查表选择f=0.66mm/r,则单位时间进给速度=nf=375mm/ min 3)钻孔深度=250mm 4)材料切除率=0.25/ 5)钻孔时间:=(250+2.55)/247.5=1.02min 6)倒角1x45 为缩短辅助时间,取倒角的主轴转速与车床钻孔相同, n=375r/min,手动进给。 6、工序 磨削: (1)选择砂轮 P30040127WA60QV6 (2)切削用量的选择 查表可得: 砂轮进给量:f=0.0

14、05mm/r. 磨削速度:v=30m/s 砂轮主轴转速:n=2200r/min. 工件回转速度:v=0.3m/s 。 工件的转数:n=1.29r/s=77.4r/min。 轴向进给量:=0.5B=20mm。 径向进给量:=0.0157mm/行程 磨轮横进给按工作台一次往复行程进给时,机动时间公式为: L加工面长度,250mm;加工余量,0.4mm; K系数,1.1; n工件每分钟转速r/min;双行程磨削深度进给量mm/双行程,0.0314mm/双行程;=4.53min(271s)3、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。通过查找一番资料后,我决定设计拨叉

15、831008中的一道工序钻扩两孔30的钻床夹具。本夹具将用于Z3025摇臂钻床。(一) 问题的提出 在给定的零件中,对本步加工的定位并未提出具体的要求,是自由公差,定位要 求较低。因此,本步的重点应在卡紧的方便与快速性上。 (二) 夹具设计为了加工出符合规定技术要求的表面,必须在加工前将工件装夹在机床上或夹具中。工件的装夹包括定位和夹紧两个过程。工件在夹具中定位的任务是:使同一工序中的所有工件都能在夹具中占据正确的位置。一批工件在夹具上定位时,各个工件在夹具中占据的位置不可能完全一致,但各个工件的位置变动量必须控制在加工要求所允许的围之。将工件定位后的位置固定下来,称为夹紧。工件夹紧的任务是:

16、使工件在切削力、离心力、惯性力和重力的作用下不离开已经占据的正确位置,以保证机械加工的正常进行。 1、定位基准的选择 出于定位简单和快速的考虑,选择20孔为基准,即以一面上一长销(自由度限制数:5)配合以一挡销(自由度限制数:1)使工件完全定位。再使用快速螺旋卡紧机构进行卡紧。 2、夹紧力大小计算 在本工序中,钻削力与夹紧力方向垂直,在钻削力的作用下,有可能产生工件平移 和转动两种可能。为此,应按这两种情况分别计算所需的夹紧力,然后将计算结果与实际夹紧力相比较,从而确定夹具的可行性。 1)计算钻削力和钻削扭矩本步加工可按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。轴向力: 扭矩: 由于扭矩很小

17、,计算时可忽略。 已知卡紧力为 则:F=5.04N 且实际卡紧力F=S1*S2*S3*S4*F,查找相关手册可取系数 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1 则实际卡紧力为 F=S1*S2*S3*S4*F =10.06N 使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧,调节卡紧力调节装置,即可指定可靠 的卡紧力。3、 定位误差分析本工序采用一定位销,一挡销定位,工件始终靠近定位销的一面,而挡销的偏角会使工件自重带来一定的平行于卡具体底版的水平力,因此,工件不在定位销正上方,进而使加工位置有一定转角误差。但是,由于加工是自由公差,故应当能满足定位要求。 4、 夹具设计及操作的简要说明根据加工工序的尺寸,形状和

18、位置精度要求,工件定位时需限制四个方向的自由度:沿X,Y方向的水平运动以及轴向转动。 采用固定V形块限制X方向的移动,Y方向的移动和转动。同时用定位销插入 50mm的孔,用来限制X,Y方向的移动和装懂,共有四个自由度。由于固定式钻模板虽然有事装卸工件不便,但它结构简单、制造方便、定位精度高,所以根据工件和夹具体的结构,选用固定式钻模板。同时为了确定钻头的位置,钻模上设置有钻套和衬套,并且根据实际情况选用无肩固定式钻套。根据零件的定位方案,采用锁紧螺母和开口垫片来实现快速锁紧夹紧机构,它与一个加工面位置靠近,增加了刚性零件夹紧变形也小,但对于另一个加工面较远,为提高刚性,故采用辅助定位元件来固定

19、,该设计采用了螺旋辅助支承。 最后根据零件的定位方案,采用移动压板式螺旋夹紧机构。从而节省了劳动力,提高了生产效率。 结论关于配气机构摇臂轴的工艺规程设计及拨叉钻床专用夹具设计,经过1个星期的努力,已经基本完成,现总结如下:1.本次课程设计是对所学知识的一次综合运用,充分的运用了以前所学知识去分析和解决实际问题,进一步巩固和深化了基础知识,同时也是对制造与修理工艺学习的一个升华过程。2.掌握了一般的设计思路和设计的切入点,对机械加工工艺规程和机床夹具设计有了一个全面的认识,培养了正确的设计思路和分析解决问题的能力,同时提升了运用知识和实际动手的能力。3.进一步规了制图要求,学会运用标准、规、手

20、册和查阅相关资料的本领。4.我国机械行业还有很大的发展空间,需要我们不断努力。由于本人水平有限,加之时间短,经验少。文中定有许多不妥甚至错误之处,请各位老师给予指正和教导,本人表示深深的意。参考文献1艾兴,肖诗纲主编.切削用量简明手册M.:机械工业,19942家齐主编. 机械制造工艺学课程设计指导书M.:机械工业 19943益编.机械制造工艺设计简明手册M.:4宏主编.金属切削速查速算手册M.机械工业,2003年5王秀伦,边文义,运祥主编.机床夹具设计M.:中国铁道,1984年6柴油机厂工艺设备研究所主编.金属切削机床夹具设计手册M.机械工业,1982年7宝荣主编.机床夹具设计M.中国建材工业,1997年2月

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