1刀具部分····················································································································1
1.1选择刀片夹固结构······························································································1
1.2选择刀片材料(硬质合金牌号)······································································1
1.3选择车刀合理角度······························································································1
1.4选择切削用量······································································································1
1.5选择刀片型号和尺寸··························································································1
1.6确定刀垫型号的尺寸··························································································2
1.7计算角度··············································································································2
1.8选择刀杆材料和尺寸··························································································5
2 工艺部分····················································································································6
2.1有关零件的结构分析和功用··············································································6
2.1.1 零件的功用······································································································6
2.1.2零件的结构分析·······························································································6
2.2.课题(提供的技术资料)······················································································6
2.2.1生产纲领···········································································································6
2.2.2技术资料···········································································································6
2.3毛坯的种类··········································································································6
2.3.1确定毛坯的种类·······························································································6
2.4定位基准的选择原则··························································································6
2.4.1粗基准的选择原则···························································································6
2.4.2精基准的选择原则···························································································6
2.5工艺规程的拟定··································································································6
2.5.1制定工艺规程的原则·······················································································6
2.5.2拟定工艺路线···································································································7
2.6机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定·················································8
2.6.1确定加工余量和工序尺寸···············································································8
2.6.2确定毛坯尺寸···································································································8
2.7确定切削余量······································································································8
2.7.1确定和计算切削用量·······················································································9
2.8工时定额的确定··································································································9
2.8.1计算工时定额···································································································9
结论······························································································································10
参考文献······················································································································10
F刀片95°偏头外圆车刀设计
已知: 工件材料45钢,使用机床CA6140,加工后dm=45,Ra=3.2,需粗、半精车完成,加工余量自定,设计装F刀片95°偏头外圆车刀。
设计步骤:
1.1选择刀片夹固结构
考虑到加工是在CA6140普通机床上进行,属于连续切削,参照表2-1典型车刀夹固结构简图和特点,采用杠杆式刀片夹固结构。
1.2选择刀片材料
由原始条件结构给定:被加工工件材料为45钢,连续切削,完成粗车、半精车两道工序,按照硬质合金的选用原则,选取刀片材料(硬质合金牌号)为YG6。
1.3选择车刀合理角度
根据刀具合理几何参数的选择原则,并考虑到可转位车刀:几何角度的形成特点,选取如下四个主要角度
(1)前角=15°,(2)后角=5°,(3)主偏角=95°,(4)刃倾角=—5°
后角的实际数值以及副后角和副偏角在计算刀槽角度时,经校验后确定。
1.4选择切削用量
根据切削用量的选择原则,查表确定切削用量为:
粗车时:切削深度a=3 mm,进给量f=0.6mm/r,切削速度v=110m/min
1.5选择刀片型号和尺寸
1.5.1选择刀片有无中心固定孔
由于刀片夹固结构已选定为杠杆式,因此应选用有中心固定孔的刀片。
1.5.2选择刀片形状
按选定的主偏角=95°,选用三角形刀片。
1.5.3选择刀片精度等级
选用M级
1.5.4选择刀片边长内切圆直径d(或刀片边长L)
根据已选定的,k,可求出刀刃的实际参加工作长度。为;
L==
=3.023mm
L>1.5L=4.534mm
因为是正方形,L>d>4.534
1.5.5选择刀片厚度S
根据a,f,利用诺模图,得S4.8
1.5.6选择刀尖圆半径r
根据a,f, 利用诺模图,得连续切削r=1.2
1.5.7选择刀片切屑槽型式和尺寸
根据条件,选择F型。当刀片型号和尺寸确定后,断屑槽尺寸便可确定。
确定刀片型号:FNUM270812,尺寸为
L=27mm,d=2mm,S=9.52mm,d1=9.12mm,m=30.42mm, r=1.2
刀片参数: 精车刀尖角=82,刃倾角λ=0°,法后角=0°,法前角=20°,断屑槽宽W=3mm
1.6确定刀垫型号和尺寸
硬质合金刀垫型号和尺寸的选择,取决于刀片夹固结构的需要及刀片型号和尺寸:
适合于杠杆式夹固结构的需要,并于刀片型号FNUM270812相对应的硬质合金刀垫得型号为:F27B,其具体尺寸为:
L=d=21.23mm,S=6.35mm,d1=10.6mm,r=1.2mm,D=12mm,C=2.5
1.7计算刀槽角度可转位车刀几何角度、刀片几何角度和刀槽几何角度之间的关系
1.7.1刀杆主偏角
K=K=95°
1.7.2刀槽刃倾角
==-5°
1.7.3刀槽前角 刀槽底面可看作前刀面,则刀槽前刀角的计算公式为:
tan=
将=15°,=20°,=-5°代入式
得: tan=-0.097
则=-5°
1.7.4验算车刀后角
车刀后角的验算公式为
tan=
当=0°时,则
tan=-tancos
将=-5°,=-5°代入
得: tan=-tan-5cos-5=0.09
则 =5.14°
与所选后角值相近,可以满足切削要求。
而刀杆后角=
故=5.14°,取=5°
1.7.5刀杆副偏角K′
∵ K′rg=K′r
而 K′=180°-K-
又∵=,K=K
∴K′=180°-K-=180°-K-
车刀刀尖角的计算公式为
cot=[cot
将=82°,=-5°,=-5°代入
得 cos=[cos
=[cos82°
cos=0.1316
则 =82.44°
故 K′= K′=180°-95°-82.44°
=2.56°
取 K′=2.6°
1.7.6检验车刀副后角′
车刀副后角′的验算公式为
tan′=
当=0°时,则式为
tanα=-tancos
而 tanγ′=-tancos+tansin
tan=tansin+tancos
将=-5°,==-5°,==82.44°代入
得: tan=-tan(-5°)cos82.44°+tan(-5°)sin82.44°=-0.0712
则 =-5.6°
tan=tan(-5°)sin82,.44°+tan-5°cos82.44°
=-0.0712
则 =-5.6°
再将=-5.6°,=-5.6°代入式
得: tan=-tan-5.6°cos(-5.6°)=-0.098
则 =-5.55°
可以满足切削要求
而刀杆副后角=
故=5.55°,取=5°
综合上述计算结果,可以归纳为:
车刀的几何角度为:
=15°,=5.14°,K =95°,K=2.56°,=-5°,=-5.55°
刀杆于刀槽的几何角度为;
=-5°,=5°,K=95°,K=2.6°,=5°,=5°
1.8选择刀杆材料和尺寸
1.8.1.选择刀杆材料
选用45钢为刀杆材料,热处理硬度为HRC38-45。
1.8.2.选择刀杆尺寸
1.选择刀杆截面尺寸
因为加工使用CA6140普通车床,其中心高为400mm,并考虑到为提高刀杆,选取刀杆截面尺寸BH=2025mm
由于切削深度a=3mm,进给量f=0.6mm/r,可以不必校验刀杆强度。
2.选择刀杆长度尺寸
选取刀杆长度为150mm
1.9.绘制工作图
1.9.1.杠杆式95°硬质合金可转位偏头外圆车刀
1.9.2. 杠杆式95°硬质合金可转位偏头外圆车刀刀杆
结论
本次机械制造设计课程设计共完成两部分内容:一是零件加工的工艺排序设计,二是杠杆式95°硬质合金可转位偏头外圆车刀角度设计。
其中零件加工工艺设计包括的一些专业知识有:
(一)制定工艺规程的原则
1.保证零件的加工质量,可靠地达到产品图纸所提供出的全部技术条件,并尽量提高生产率和降低消耗;
2.尽量降低工人的劳动强度,使其有良好的工作条件;
3.在充分利用现有生产条件的基础上,采用国内外先进工艺技术;
4.工艺规程应正确、完整、统一、清晰;
(二)精基准的选择原则
1.基准重合原则 2.基准统一原则 3.互为基准原则 4.自为基准原则
以及刀具设计所要注意的:
刀具材料:由原始条件结构给定:被加工工件材料为45钢,连续切削,完成粗车、半精车两道工序,按照硬质合金的选用原则,选取刀片材料(硬质合金牌号)为YG6。
根据机械制造手册查表得出的主偏角、副偏角、前角、后角以及刃倾角的选择原则等等。
经过本次的机械制造课程设计认识到的不足,以后会做更多的努力和改进!
参考文献
[1]邹青 《机械制造技术基础课程设计指导教程》 机械工业出版社 2009 第一版
[2]王茂元 《机械制造基础》 机械工业出版社 1996第二次出版
[3]刘杰华 《金属切削与刀具实用技术》 国防工业出版社 2006 第一版
[4]陈宏钧 《实用机械加工工艺手册》 机械工业出版社 2005 第二版
2.端盖的工艺规程设计
2.1零件的分析和功用
2.1.1零件的功用
题目所给定的零件是端盖(附图1),其主要作用是保证对箱体起密封作用,使箱体在工作时不致让油液渗漏。
1.1.2零件的结构分析
填料箱盖的零件图中规定了一系列技术要求:(查表1.4-28《机械制造工艺设计简明手册》)
1.以ф65H5()轴为中心的加工表面。
包括:尺寸为ф65H5()的轴,表面粗糙度为1.6, 尺寸为ф80的与ф65H5()相接的肩面, 尺寸为ф100f8()与ф65H5()同轴度为0.025的面. 尺寸为ф60h5()与ф65H5()同轴度为0.025的孔.
2.以ф60h5()孔为中心的加工表面.
尺寸为78与ф60H8()垂直度为0.012的孔底面,表面粗糙度为0.4,须研磨.
3. 以ф60H8()孔为中心均匀分布的12孔,6-ф13.5,4-M10-6H深20孔深24及4-M10-6H.
4.其它未注表面的粗糙度要求为6.3,粗加工可满足要求
.2.2课题(提供的技术资料)
2.2.1生产纲领
零件件数为3000-1000件,为大批大量生产,采用精度高的金属型造型法铸造。
2.2.2技术资料
定位管零件图
2.3毛坯的种类
2.3.1确定毛坯的种类
零件材料为HT150,考虑到零件材料的综合性能及材料成本和加工成本,保证零件工作的可靠,采用铸造。由于年产量为1000件,属于中批生产的水平,而且零件轮廓尺寸不大,故可以采用铸造成型。
2.4定位基准的选择原则
2.4.1粗基准的选择原则
对于一般轴类零件而言,以外圆作为粗基准是完全合理的。按照有关的粗基准选择原则(保证某重要表面的加工余量均匀时,选该表面为粗基准。若工件每个表面都要求加工,为了保证各表面都有足够的余量,应选择加工余量最小的表面为粗基准。)
2.4.2精基准的选择原则
按照有关的精基准选择原则(基准重合原则;基准统一原则;可靠方便原则),对于本零件,有中心孔,可以以中心孔作为统一的基准,但是随便着孔的加工,大端的中心孔消失,必须重新建立外圆的加工基面,一般有如下三种方法:
当中心孔直径较小时,可以直接在孔口倒出宽度不大于2MM的锥面来代替中心孔。若孔径较大,就用小端孔口和大端外圆作为定位基面,来保证定位精度。
采用锥堵或锥套心轴。
精加工外圆亦可用该外圆本身来定位,即安装工件时,以支承轴颈本身找正。
2.5工艺规程的拟定
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生产的条件下,可以采用外能机床配以专用工夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外,还应该考虑经济效果,以便降低生产成本。
2.5.1制定工艺规程的原则
1.保证零件的加工质量,可靠地达到产品图纸所提供出的全部技术条件,并尽量提高生产率和降低消耗;
2.尽量降低工人的劳动强度,使其有良好的工作条件;
3.在充分利用现有生产条件的基础上,采用国内外先进工艺技术;
4.工艺规程应正确、完整、统一、清晰;
5.工艺规程应规范、标准,其幅面、格式与填写方法以及所用的术语、符号、代号等应符合相应标准的规定;
6.工艺规程中的计量单位应全部使用法定计量单位。
2.5.2拟定工艺路线
1.工艺线路方案一
工序1 铣削左右两端面。
工序2 粗车ф65,ф80,ф100,ф75,ф155外圆及倒角。车7.5槽
工序3 钻ф30孔、扩ф32孔,扩ф47孔。
工序4 钻6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹
工序5 精车ф65外圆及与ф80相接的端面.
工序6 粗、精、细镗ф60H8(孔。
工序7 铣ф60孔底面
工序8 磨ф60孔底面。
工序9 镗ф60孔底面沟槽。
工序10 研磨ф60孔底面。
工序11 终检。
2.工艺路线方案二
工序Ⅰ 车削左右两端面。
工序Ⅱ 粗车ф65,ф80,ф75,ф155外圆及倒角。
工序Ⅲ 钻ф30孔、扩ф32孔,扩ф47孔。
工序Ⅳ 精车ф65外圆及与ф80相接的端面.
工序Ⅴ 粗、精、细镗ф60H8(孔。
工序Ⅵ 铣ф60孔底面
工序Ⅶ 孔底面
工序Ⅷ 镗ф60孔底面沟槽。
工序Ⅸ 研磨ф60孔底面。
工序Ⅹ 钻6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹
工序Ⅺ 终检。
3.工艺方案的比较与分析
上述两个方案的特点在于:方案一是采用铣削方式加工端面,且是先加工12孔后精加工外圆面和ф60H8(孔。;方案二是使用车削方式加工两端面,12孔的加工放在最后。两相比较起来可以看出,由于零件的端面尺寸不大,应车削端面,在中批生产中,综合考虑,选择工艺路线二。
但是仔细考虑,在线路二中,工序Ⅳ 精车ф65外圆及与ф80相接的端面.
然后工序Ⅹ 钻6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹。
这样由于钻孔属于粗加工,其精度要求不高,且切削力较大,可能会引起已加工表面变形,表面粗糙度的值增大。因此,最后的加工工艺路线确定如下:
工序1 车削左右两端面。
工序2 粗车ф65,ф85,ф75,ф155外圆及倒角。
工序3 钻ф30孔、扩ф32孔,扩ф47孔。
工序4 钻6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹
工序5 精车65外圆及与80相接的端面.
工序6 粗、精、细镗ф60H8(孔。
工序7 铣ф60孔底面
工序8 磨ф60孔底面。
工序9 镗ф60孔底面沟槽。
工序10 研磨ф60孔底面。
工序11 终检。
以上工艺过程详见械加工工艺过程卡片
2.6机械加工余量和工序尺寸及毛坯尺寸的确定
“填料箱盖”零件材料为HT200钢,硬度为HBS190~241,毛坯质量约为5kg,生产类型为中批生产,采用机器造型铸造毛坯。
根据上述材料及加工工艺,分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:
2.6.1确定加工余量和工序尺寸
1.外圆表面(ф65、ф80、ф75、ф100、ф91、ф155)考虑到尺寸较多且相差不大,为简化铸造毛坯的外形,现直接按零件结构取为ф84、ф104、ф160的阶梯轴式结构,除ф65以外,其它尺寸外圆表面粗糙度值为R6.3um,只要粗车就可满足加工要求。
2.外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差。查《机械制造工艺设计简明手册》(以下简称〈〈工艺手册〉〉表2.2-1,铸件轮廓尺寸(长度方向>100~160mm,故长度方向偏差为mm.长度方向的余量查表2.2-4,其余量值规定为3.0~3.5 mm.现取3.0 mm。
3.内孔。毛坯为实心。两内孔精度要求自由尺寸精度要求,R 为
6.3,钻——扩即可满足要求。
4.内孔ф60H8()。要求以外圆面ф65H5()定位,铸出毛坯孔ф30。
查表2.3-9,
粗镗ф59.5 2Z=4.5
精镗 ф59.9 2Z=0.4
细镗ф60H8() 2Z=0.1
5. ф60H8()孔底面加工.
按照<<工艺手册>>表2.3-21及2.3-23
1.研磨余量 Z=0.010~0.014 取Z=0.010
2.磨削余量 Z=0.2~0.3 取Z=0.3
3.铣削余量 Z=3.0—0.3—0.01=2.69
6.底面沟槽.采用镗削,经过底面研磨后镗可保证其精度.
Z=0.5
7. 6—孔及2—M10—6H孔、4—M10—6H深20孔。均为自由尺寸精度要求。
⑴.6—孔可一次性直接钻出。
⑵.查〈〈工艺手册〉〉表2.3—20得攻螺纹前用麻花钻直径为ф8.5的孔。
钻孔 ф8.5
攻螺纹 M10
1.6.2确定毛坯尺寸要求
2.7确定切削余量
2.7.1确定和计算切削用量
工序1:车削端面、外圆
本工序采用计算法确定切削用量
加工条件
工件材料:HT200,铸造。
加工要求:粗车ф65、ф155端面及ф65、ф80、ф75、ф100,ф155外圆,表面粗糙度值R 为6.3。
机床:C620—1卧式车床。
刀具:刀片材料为YG6,刀杆尺寸为16mmX25mm,k=90°,r=15°=12 r=0.5mm。
。
2.计算切削用量
(1)粗车ф65、ф155两端面
确定端面最大加工余量:已知毛坯长度方向单边余量为3mm,则毛坯长度方向的最大加工余量为4.25mm,分两次加工,a=2mm计。长度加工方向取IT12级,取mm。确定进给量f:根据《切削用量简明手册》(第三版)表1.4,当刀杆16mmX25mm, a<=2mm时,以及工件直径为ф160时。
f=0.5~0.7mm/r
按C620—1车床说明书(见《切削手册》表1.30)取f=0.5 mm/r计算切削速度: 按《切削手册》表1.27,切削速度的
计算公式为
V= (m/min)
=1.58, =0.15, y=0.4,m=0.2。修正系数见《切削手册》表1.28,即
k=1.44, k=0.8, k=1.04, k=0.81, k=0.97
所以
V=
=66.7(m/min)
确定机床主轴转速
n===253(r/min)
按机床说明书(见《工艺手册》表4.2—8)与253r/min相近的机床转速
选取305r/min。实际切削速度 V=80m/min
(2) 粗车ф160端面
确定机床主轴转速:
n===133(r/min)
按机床说明书(见《工艺手册》表4.2—8)与133r/min相近的机床
转速选取150r/min。实际切削速度 V=75.4m/min
工序2:粗车65, 80, 75, 100外圆以及槽和倒角
切削深度:先84车至80以及104车至100。
进给量: 见《切削手册》表1.4
V= (m/min)
=
=66.7(m/min)
确定机床主轴转速:
n===204(r/min)
按机床选取n=230 r/min。所以实际切削速度
V===75.1 m/min
检验机床功率: 主切削力
F=CFafvk
CF=900, x=1.0 , y=0.75 , n=-0.15
k=(
k=0.73
所以
F=900
切削时消耗功率
P=
由《切削手册》表1.30中C630-1机床说明书可知, C630-1主电动机功率为7.8KW,当主轴转速为230r/min时,主轴传递的最大功率为2.4KW,所以机床功率足够,可以正常加工。
(2) 粗车65外圆
实际切削速度
V==
(3) 车75外圆
取 n=305r/min
实际切削速度
V==
(4) 粗车100外圆
取 n=305r/min
实际切削速度
V==
(5)车槽7.5 采用切槽刀,r=0.2mm
根据《机械加工工艺师手册》表27-8
取 f=0.25mm/r n=305r/min
工序3 钻扩mm、及孔。Z3025摇臂钻床
(1)钻孔
选择进给量 f=0.41mm/r
选择切削速度(见《切削手册》表2.7)
V=12.25m/min
(见《切削手册》表2.13及表2.14,按5类加工性考虑)
按机床选取:
=136r/min(按《工艺手册》表4.2-2)
则实际切削速度
(2) 钻孔mm
根据有关资料介绍,利用钻头进行扩钻时,其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔的进给量与切削速度之关系为
f=(1.2~1.3)
v=()
公式中、为加工实心孔时的切削用量,查《切削手册》
得 =0.56mm/r(表2.7)
=19.25m/min(表2.13)
并令: f=1.35
=0.76mm/r
按机床取f=0.76mm/r
v=0.4=7.7m/min
按照机床选取
所以实际切削速度:
(3)钻孔
根据有关资料介绍,利用钻头进行扩钻时,其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔的进给量与切削速度之关系为
f=(1.2~1.3)
v=()
公式中、为加工实心孔时的切削用量,查《切削手册》
得 =0.56mm/r(表2.7)
=19.25m/min(表2.13)
并令: f=1.35
=0.76mm/r
按机床取f=0.76mm/r
v=0.4=7.7m/min
按照机床选取
所以实际切削速度:
工序4 钻6—13.5, 2-M10-6H, 4-M10-6H深孔深24
(1) 钻6-13.5
f=0.35mm/r V=17mm/min
所以 n==401(r/min)
按机床选取:
所以实际切削速度为:
(2) 钻2底孔Φ8.5
f=0.35mm/r v=13m/min
所以n==487r/min
按机床选取
实际切削速度
(3) 4深20,孔深24,底孔Φ8.5
f=0.35mm/r v=13m/min
所以 n==487r/min
按机床选取
实际切削速度
(4)攻螺纹孔2
r=0.2m/s=12m/min
所以
按机床选取
则
实际切削速度
(5)攻螺纹4-M10
r=0.2m/s=12m/min
所以
按机床选取
则
实际切削速度
工序5:精车Φ65mm的外圆及与Φ80mm相接的端面
车床:C620-1
(1)精车端面
Z=0.4mm
计算切削速度:按《切削手册》表1.27,切削速度的计算公式为(寿命选T=90min)
式中, ,修正系数见《切削手册》表1.28
所以
按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8)选择1200r/min
所以实际切削速度
(1)精车Φ65外圆
2Z=0.3
f=0.1mm/r
式中, ,修正系数见《切削手册》表1.28
所以
所以实际切削速度
(3) 精车外圆Φ100mm
2Z=0.3mm Z=0.15mm f=0.1mm/r
取
实际切削速度
工序6:精、粗、细镗mm孔
(1)粗镗孔至Φ59.5mm
2Z=4.5mm则
Z=2.25mm
查有关资料,确定金刚镗床的切削速度为v=35m/min,f=0.8mm/min由于T740金刚镗主轴转数为无级调数,故以上转数可以作为加工时使用的转数。
(2)精镗孔至Φ59.9mm
2Z=0.4mm, Z=0.2mm
f=0.1mm/r
v=80m/min
(3)细镗孔至mm
由于细镗与精镗孔时共用一个镗杆,利用金刚镗床同时对工件精、细镗孔,故切削用量及工时均与精樘相同。
f=0.1mm/r
=425r/min
V=80m/min
工序7:铣Φ60孔底面
铣床:X63系列
铣刀:选用立铣刀 d=10mm L=115mm 齿数Z=4
切削速度:参照有关手册,确定v=15m/min
=477.7r/min
采用X63卧式铣床,根据机床使用说明书(见《工艺手册》表4.2-39)
取 =475r/min
故实际切削速度为:
当时,工作台的每分钟进给量应为
查机床说明书,刚好有故直接选用该值。
倒角1x45°采用90°锪钻
工序8:磨Φ60孔底面
①.选择磨床:
选用MD1158(内圆磨床)
②.选择砂轮:
见《工艺手册》第三章中磨料选择各表,结果为A36KV6P 20x6x8mm
③.切削用量的选择:
砂轮转速 , m/s
轴向进给量
径向进给量
工序9: 镗Φ60mm孔底沟槽
内孔车刀 保证t=0.5mm,d=2mm
工序10: 研磨Φ60mm孔底面
采用手工研具进行手工研磨:Z=0.01mm
2.8工时定额的确定
2.8.1计算工时定额
工序5:钻、粗铰、精铰210H7内孔
(1).钻孔工步:
t==0.091min=5.46s
(2).粗铰工步:
t==0.46min=27.6s
(3).精铰工步:
t==0.68min=40.8s
由于该道工序加工的是两个孔,所以在单间生产时机动时间为2倍。
因此该到工序的单件总工时为T=(1.2~1.5)t=1.5 (5.46+27.6+40.8)=110.79s
.