皮帶輪的機械加工工藝規(guī)程設(shè)計.doc

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前 言 機械制造工藝學(xué)畢業(yè)設(shè)計是在我們學(xué)完了大學(xué)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(xué)各課程的一次深入的綜合性的鏈接，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練。因此，它在我們的大學(xué)生活中占有十分重要的地位。就我個人而言，我希望能通過設(shè)計對自己未來從事的工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的現(xiàn)代化建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。 1 零件的分析 1.1零件的作用 1.1.1. 明確工件的年生產(chǎn)綱領(lǐng) 機床夾具是在機床上裝加工件的一種裝置，其作用是使工件相對機床和刀具有一個正確的位置，并在加工過程中保持不變。它是夾具總體方案確定的依據(jù)之一，它決定了夾具的復(fù)雜程度和自動化程度。如大批量生產(chǎn)時，一般選擇機動、多工件同時加工，自動化程度高的方案，結(jié)構(gòu)也隨之復(fù)雜，成本也提高較多。 1.1.2. 熟悉工件零件圖和工序圖 零件圖給出了工件的尺寸、形狀和位置、表面粗糙度等精度的總體要求，工序圖則給出了夾具所在工序的零件的工序基準、工序尺寸、已加工表面、待加工表面、以及本工序的定位、夾緊原理方案，這是夾具設(shè)計的直接依據(jù)。已知待加工工件如下圖1-1所示。 圖1-1 工件零件圖 1.1.3. 加工方法 了解工藝規(guī)程中本工序的加工內(nèi)容，機床、刀具、切削用量、工步安排、工時定額，同時加工零件數(shù)。這些是在考慮夾具總體方案、操作、估算夾緊力等方面必不可少的。 皮帶輪是回轉(zhuǎn)類零件，主要用于和別的零件進行裝配。所以皮帶輪要有一定的配合精度以及表面接觸強度，還要有足夠的剛度和耐磨性，以滿足使用要求。 1.2．零件的工藝分析 1.2.1. 定位方案 工件在機床上的定位實際上包括工件在夾具上的定位和夾具在機床上的定位兩個方面。工序圖只是給出了原理方案，此時應(yīng)仔細分析本工序的工序內(nèi)容及加工精度要求，按照六點定位原理和本工序的加工精度要求，確定具體的定位方案和定位元件。 要擬定幾種具體方案進行比較，選擇或組合最佳方案。 根據(jù)工序圖給出的定位元件方案，按有關(guān)標準正確選擇定位元件或定位的組合。在機床夾具的使用過程中，工件的批量越大，定位元件的磨損越快，選用標準定位元件增加了夾具零件的互換性，方便機床夾具的維修和維護。 常有定位方法有：（1）工件以圓柱空定位。 （2）工件以外圓表面定位。 根據(jù)本次零件設(shè)計的夾具，我設(shè)計的定位方案為大平面和側(cè)面定位，可以限制5個自由度，同時保證了加工方向上的剛性，保證零件的加工精度及便于保證加工部位之間位置要求。 該零件是軸類零件，形狀不太復(fù)雜，尺寸精度要求比較高。零件的主要技術(shù) 要求分析如下： (1) Φ157 的外圓和Φ45 的內(nèi)孔，都有很高的尺寸精度要求,主要是為了和其裝配件很好的裝配。 (2) 在Φ45 的內(nèi)孔插鍵槽有一定的對稱度要求。 (3) 在Φ157 的外圓上車V 形帶，要注意他們的相互位置。 2.工藝規(guī)程設(shè)計 夾具裝配圖上應(yīng)標注必要的尺寸和技術(shù)要求，主要目的是為了檢驗本工序零件加工表面的形狀，位置和尺寸精度在夾具中是否可以達到，為了設(shè)計夾具零件圖，也為了夾具裝配和裝配精度的檢測。 2.1 確定毛坯的制造形式 零件的材料為HT200，考慮到皮帶輪在工作過程中會受到一定的載荷，因此選擇棒料，以使金屬纖維不被切斷，保證零件工作可靠。由于零件年產(chǎn)量為5000件，已達到大批生產(chǎn)的水平。而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用棒料成型。這對于提高生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量也是有利的。 2.2 基面的選擇： 重要基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的工作之一?；孢x擇的正確、合理，可以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，嚴重的還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法進行。 2.2.1 粗基準的選擇： 對于一般的軸類零件而言，以外圓作為基準是完全合理的。按照有關(guān)粗基準的選擇原則（即當零件又不加工表面時，應(yīng)以這些不加工的表面作為粗基準；若零件有若干個不加工表面時，則應(yīng)以與加工要求相對位置精度較高的不加工表面作為粗基準），現(xiàn)在應(yīng)為都要加工就要結(jié)合加工工藝來確定粗基準，現(xiàn)取Φ157的外圓作為粗基準，利用三爪卡盤裝夾。利用不完全定位來加工工件。 2.2.2 精基準的選擇： 精基準的選擇主要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(yīng)該進行尺寸換算。 3. 工藝路線的制定 3.1 工藝路線方案 制定工藝路線的相互發(fā)點，應(yīng)當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度要求等技術(shù)能得到合理的保證.在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以采用萬能機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率.除此以外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟效益，以便降低生產(chǎn)成本。 3.1.1 工藝路線方案一： 工序1：車端面，打中心孔，車Φ157 的外圓表面，倒角。 工序2：調(diào)頭車另一端面，打中心孔。 工序3：修研兩端中心孔。 工序4：鉆中心孔。 工序5：擴中心孔。 工序6：鉸中心孔。 工序7：插鍵槽。 工序8：粗、精車V 形帶。 工序9：終檢。 工序10：入庫。 3.1.2 工藝路線方案二： 工序1：銑端面。 工序2：掉頭銑另一端面。 工序3：車Φ157 的外圓，掉頭車Φ157 的外圓。 工序4：鉆中心孔、擴中心孔、鉸中心孔。 工序5：插鍵槽。 工序6：粗精車V形帶。 工序7：終檢。 工序8：入庫. 3.2 工藝方案的比較與分析 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是在車床上用三爪卡盤裝夾，車一端面在打中細孔，然后用頂尖頂住來車外圓再掉頭加工另一端，以此為基準來完成后面的工序。方案二則與之不同，是先銑削好兩個端面，打中心孔，以此為基準來加工余下的工序。經(jīng)比較可見，先加工好一端面和它所在端的外圓，以此為基準來加工后面的工序，這是的位置和尺寸精度較易保證，并且定位也較方便。在加工螺紋和銑凹槽的時候，方案一中的工序6、7、8，雖然只是在加工的先后順序不同，這樣的話可能會造成鉆孔時的讓刀。故決定將方案二中的工序5、6、7移入方案一。具體工藝過程如下： 工序1：銑端面，打中心孔， 車Φ157 的外圓表面，倒角。 工序2：調(diào)頭車另一端面，打中心孔, 工序3：修研兩端中心孔。 工序4：鉆中心孔。 工序5：擴中心孔。 工序6：鉸中心孔 工序7：插鍵槽。 工序8：粗、精車V 形帶。 工序9：終檢。 工序10：入庫。 以上方案大致看來還是合理的。但通過仔細考慮零件的技術(shù)要求以及可能的加工手段之后，發(fā)現(xiàn)仍有問題，因此，最后的加工路線確定如下： 工序1：銑端面。 工序2：打中心孔，車Φ157 的外圓表面，倒角調(diào)頭車另一端面，打中心孔。 工序3：修研兩端中心孔。 工序4：鉆中心孔。 工序5：擴中心孔。 工序6：鉸中心孔 工序7：插鍵槽。 工序8：粗精車V 形帶。 工序9：終檢。 工序10：入庫。 以上工藝過程詳見附表A1機械加工工藝過程卡片和附表B1-B8機械加工工序卡片。 4. 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “皮帶輪”零件材料為HT200，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可采用在棒料毛坯。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定個加工表面的機械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸如下： 4.1 外圓表面（Φ157） 查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》（以下簡稱《工藝手冊》）表2.2-14，棒料輪廓尺寸（直徑方向）＞180～315mm，其余量值規(guī)定為1.7>2.2mm，現(xiàn)取2.0mm。 4.2 外圓表面沿軸線長度方向的加工余量及公差 查《工藝手冊》表2.2-25，棒料輪廓尺寸（直徑方向）>120～180mm，故長度方向偏差為（+1.2；-0.6）mm。長度方向的余量查《工藝手冊》表 2.2-25，其余量值規(guī)定為 1.7－2.2mm，現(xiàn)取2.0mm。 5. 確定切削用量及基本工時 工序 1：車端面，打中心孔，車Φ157 的外圓表面，倒角。本工序采用計算法確定切削用量。 5.1 加工條件 工件材料：HT200，正火處理。 加工要求：銑Φ157 端面及，Φ157 的端面和外圓表面的粗糙度值為R12.5。 機床：CA6140 臥式車床。 刀具：刀片材料為 YT15，刀桿尺寸為16mm25mm，kr=90，γo=15，αo=8，rε=0.5mm。 5.2 切削用量計算 5.2.1 車Φ157外圓。 1）確定外圓最大加工余量： 已知毛坯長度方向的加工余量為2 +1.2 ，考慮7的拔模斜度，則毛坯長度方向的最大加工余量Zmax=7mm，故實際端面余量可按Zmax=7mm 考慮，分三次加工，ap=3mm 計算。 2） 確定進給量f： 根據(jù)《機械制造工藝與機床夾具課程設(shè)計指導(dǎo)》表2-19，當?shù)稐U尺寸為16mm25mm，ap≤3mm，以及工件直徑為Φ81mm時，F(xiàn)=0.5-0.7mm/r，按CA6140 車床說明書取f=0.51mm/r（參見表 3-9） 3) 計算切削速度： 按《切削用量簡明手冊》（第三版）（以下簡稱《切削手冊》）表1.27，切削速度的計算公式為（壽命選T=60min）。 vc=(Cvkv)/(Tmapxv f yv ) 式中Cv=242，xv=0.15，yv=0.35，m=0.2。kv 見《切削手冊》表1.28，即 kMv=1.44，ksv=0.8，kkv=1.04，kkrv=0.81，kBv=0.97 所以 vc=(2421.440.81.040.810.97)/(600.2 3 0.15 0.51 0.35 )m/min = 108.8m/min 4）確定機床主軸轉(zhuǎn)速： ns=1000vc/πdw=1000108.6/π81=427r/min 按機床說明書，與427r/min 相近的機床轉(zhuǎn)速為400r/min 及450r/min?，F(xiàn)選 450r/min。所以實際切削速度v=114.45r/min。 5） 計算切削工時： 按《工藝手冊》表6.2-1，取t=40.5mm，t1=2mm，t2=0，t3=0，tm=(t+t1+t2+t3)i/nf=3(40.5+2)/4500.51=0.556min 5.2.2 車Φ157 外圓，同時應(yīng)校驗機床功率及進給機構(gòu)強度。 1）被吃刀量：單邊余量Z=2mm，可一次切除。 2）進給量：根據(jù)《切削手冊》表1.4，選用f=0.5mm/r。 3）計算切削速度：見《切削手冊》表1.27 vc=(Cvkv)/(Tmapxv f yv ) =(2421.440.80.810.97)/(60 0.2 2 0.15 0.510.35 ) =110.17m/min 4) 確定主軸轉(zhuǎn)速： ns=1000 vc/πdw =1000110.17/π81 =433.16r/min 按機床選取n=450r/min。所以實際切削速度為 V=πdn/1000=π81450/1000m/min=114.45m/min 5) 檢驗機床功率：主切削力Fc按《切削手冊》表1.29 所示工時計算 Fc=Cap f v k 式中，C =2795，x =1.0，y =0.75，n=0.15 k =(σb/650) =(600/650) 0.75 =0.94， k =0.89 所以 Fc=279520.5 0.75 114.45－0.15 0.940.89N= 1318.9N 切削是消耗功率Pc為 Pc= Fcvc/6104 =1318.9114.45/6104 kW =3.175kW 由CA6140 機床說明書可知，CA6140 主電動機功率為7.8 kW，當主軸轉(zhuǎn)速為450r/min時，主軸傳遞的最大功率為4.5kW，所以機床功率足夠，可以正常加工。 6） 校驗機床進給系統(tǒng)強度： 已知主切削力 Fc=1318.9N，徑向切削力Fp，按《切削手冊》表1.29 所示公式計算 Fp=Cap f v k 式中，C =1940，x =0.9，y =0.6， n=0.3 k =(σb/650) =(600/650) 1.35 =0.897，k =0.5 所以， Fp=19402 0.9 0.5 0.6 114.45－0.30.8970.5N=258.4N 而軸向切削力 Ff =Cap f v k 式中，C =2880，x =1.0,，y =0.5，n =0.4 k =(σb/650)= (600/650)1 =0.923，k =1.17 于是軸向切削力 Ff=288020.5 0.5 114.45－0.4 0.9231.17N=601.7N 取機床導(dǎo)軌與床鞍之間的摩擦系數(shù)μ=0.1，則切削力在縱向進給方向?qū)M給機構(gòu)的作用力為F= Ff+μ(Fc+ Fp)=601.7+0.1(1318.9+258.4)N=759.43N。而機床縱向進給機構(gòu)可承受的最大縱向力為3530N（見《切削手冊》表 1.30），故機床進給系統(tǒng)可正常工作。 7）切削工時： t =(t+t1+t2)/nf 式中， t=42，t1=4，t2=0， 所以 t =(t+t1+t2)/nf=（42+4+0)/4500.5min=0.205min 不難看出，以后在CA6140車床上加工此皮帶輪，只要在主軸轉(zhuǎn)速不變，進給量f≤0.5mm和被吃刀量ap≤3mm 的情況下,機床進給系統(tǒng)都可正常工作、電機功率都足夠.。 工序2：車調(diào)頭車另一端面，打中心孔，車Φ157 和Φ40 的外圓，倒角。 加工條件 加工要求：粗車Φ157及Φ157和Φ40的外圓，Φ40 的外端面和外圓表面的粗糙度值為R12.5 ，而Φ157外圓面的粗糙度值為R3.2。 機床：CA6140 臥式車床。 刀具：刀片材料為 YT15，刀桿尺寸為 16mm25mm，kr=90，γo=15, αo=8，rε=0.5mm。 5.2.3切削用量計算 5.2.4車Φ157 端面。 1）確定端面最大加工余量： 已知毛坯長度方向的加工余量為2 +1.2考慮7的鑄造拔模斜度，則毛坯長度方向的最大加工余量Zmax=5.9mm，故實際端面余量可按Zmax=5.9mm考慮，分三次加工，ap=3mm。 2） 確定進給量： 選用和工序1 車端面相同的進給量即f=0.51mm/r。 3) 計算切削速度： 選用和工序1 相同的主軸轉(zhuǎn)速即n=450r/min，故實際速度為： V=πdn/1000=π39450/1000m/min =55.1m/min 4） 計算切削工時： 按《工藝手冊》表6.2-1，取t=19.5mm，t1=2mm，t2=0，t3=0 tm=(t+t1+t2+t3)i/nf =2(19.5+2)/4500.51=0.188min 5.2.5 車Φ40外圓： 1) 確定加工余量：Δl=(81－40)/2=20.5 2）確定進給量f：選用和工序1 車外圓相同的進給量即f=0.5mm/r。 3) 計算切削速度：選用和工序1 相同的主軸轉(zhuǎn)速即 n=450r/min，故實際速度為： V=πdn/1000=π81450/1000m/min =114.45m/min 4) 計算切削工時：按《工藝手冊》表6.2-1，取 t=(81-40)/2=20.5mm，t1=2mm，t2=0，t3=0。 tm=(t+t1+t2+t3)i/nf =2(20.5+2)/4500.51=0.196min 5.2.6 車Φ157 的外圓面，同時應(yīng)校驗機床功率及進給機構(gòu)強度。 1）被吃刀量：單邊余量Z=1.8mm，可一次切除。 2）進給量：選用和工序1 車外圓相同的進給量即f=0.5mm/r。 3）確定主軸轉(zhuǎn)速：選用和工序1 相同的主軸轉(zhuǎn)速即n=450r/min。 4) 計算切削速度： V=πdn/1000 =πX39450/1000m/min=55.1m/min 5）切削工時： t =(t+t1+t2)/nf 式中， t=85，t1=4,，t2=0。 所以t =(t+t1+t2)/nf=（85+4+0)/4500.5min=0.396min 工序3：修研兩端中心孔。 工序4：半精車Φ157的外圓表面并切槽，同時應(yīng)校驗機床功率及進給機構(gòu)強度。5.2.7 半精車Φ157 的外圓表面： 1）被吃刀量：單邊余量Z=0.19mm，可一次切除。 2）進給量：選用和工序1 車外圓相同的進給量即f=0.5mm/r。 3）確定主軸轉(zhuǎn)速：選用和工序1 相同的主軸轉(zhuǎn)速即n=450r/min。 4）計算切削速度： V=πdn/1000 =π35.4450/1000m/min=50m/min 5）切削工時： t =(t+t1+t2)/nf 式中， t=85，t1=4，t2=0。 所以 t =(t+t1+t2)/nf =（85+4+0)/4500.5min=0.396min 5,2.8 切1.7Φ33 的槽： 1）被吃刀量：單邊余量Z=1.01mm，可一次切除。 2）進給量：選用和工序1 車外圓相同的進給量即f=0.5mm/r。 3）確定主軸轉(zhuǎn)速：選用和工序1 相同的主軸轉(zhuǎn)速即n=450r/min。 4）計算切削速度： V=πdn/1000 =π35.02450/1000m/min=49.48m/min 5）切削工時： t =(t+t1+t2)/nf 式中，t=1，t1=11，t2=0。所以t = (t+t1+t2)/nf=（1+11+0)/4500.5min=0.054min 工序5：銑90 度的槽。 f =0.08/齒(參考《切削手冊》表3-3) 切削速度：參考有關(guān)手冊，確定V=0.45mm/s，即27m/min。 采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀，d =225mm，齒數(shù)z=20。則 n = 1000v/πdw =100027/π225=38r/min 現(xiàn)選用X63臥式銑床，根據(jù)機床使用說明書，取n =37.5r/min，故實際切削速度為V=πdn /1000=π22537.5/1000m/min=26.5m/min。 當n =37.5r/min 時，工作臺的每分鐘進給量f 應(yīng)為 f =f z n =0.082037.5mm/min=60mm/min。 查機床說明書，有f =60mm/min，故直接選用該值。 切削工時：由于所銑的槽表面光潔度不高，粗糙度值為R12.5，故只要粗銑就能達到要求。銑刀的行程為t+t1+t2=90。因此，機動工時為 tm=(t+t1+t2)/f =90/60min=1.5min 總 結(jié) 緊張而辛苦的課程設(shè)計結(jié)束了。當我快要完成老師下給我的任務(wù)的時候，我仿佛經(jīng)過一次翻山越嶺，登上了高山之巔，頓感心曠神怡，眼前豁然開朗。畢業(yè)設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練，這是我們邁向社會、從事職業(yè)工作前一個必不可少的過程?！扒Ю镏惺加谧阆隆?，通過這次課程設(shè)計，我深深體會到這句千古名言的真正含義。我今天認真地進行課程設(shè)計，學(xué)會腳踏實地地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ)。說實話，畢業(yè)設(shè)計真是很累人。然而，當我一著手清理自己的設(shè)計成果，仔細回味這一周的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使我倦意頓消。雖然這是我剛學(xué)會走完的第一步，是我人生中的一點小小的勝利，然而它令我感到自己成熟了許多，令我有了一種“春眠方覺曉”的感悟。 通過課程設(shè)計，使我深深體會到，干任何事都必須有耐心、細致。課程設(shè)計過程中，許多計算優(yōu)勢不免令我感到心煩意亂；有兩次因為不小心我計算出錯，只能毫不情愿地重來。但一想起老師平時對我們耐心教導(dǎo)，想到今后自己應(yīng)當承擔(dān)的社會責(zé)任，想到世界上應(yīng)為某些細小失誤而出現(xiàn)的令人無比震驚的事故，我不禁時刻提醒自己，一定要養(yǎng)成一種高度負責(zé)、一絲不茍的良好習(xí)慣。這次課程設(shè)計使我在工作作風(fēng)上得到了一次難得的磨練。做完畢業(yè)設(shè)計，使我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握的知識是真正如此的貧乏，自己綜合應(yīng)用所學(xué)專業(yè)知識的能力是如此不足，幾年來學(xué)習(xí)了這么多的課程，今天才知道自己并不會用。想到這里，我真的有點心急了。老師卻對我說，這說明課程設(shè)計確實使我有收獲了。老師的親切勉勵像春雨注入我的心田，使我更加自信了。 最后，我要衷心地感謝鄒老師。是您的教導(dǎo)了我，是您的敬業(yè)精神感動了我，是您的諄諄教誨啟發(fā)了我，是您的殷切期望鼓舞了我。我感謝老師您今天又為我增添了一副堅硬的翅膀。 參考文獻 [1] 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