加工工艺规程制订及其工序专用夹具的设计
1 设计任务
题目:X5020B立式升降台铣床拨叉壳体的机械加工工艺规程制订及其工序专用夹具的设计
1.1 原始资料:
生产资料 5000件/年; 1.1.2 生产类型 中批量生产; 1.1.3 车间制度 两班制。 1.2 设计内容:
1.2.1 零件图 1张; 1.2.2 毛坯图 1张; 1.2.3 机械加工工艺过程卡 1套; 1.2.4 机械加工工艺卡 1套; 1.2.5 夹具体装配图 1张; 1.2.6 夹具体零件图 1张; 1.2.7 工艺加工面编号简图 1张; 1.2.8 设计说明书 1份。
2 零件的结构功用分析
2.1 零件的作用和材料
该拨叉壳体是X5020B立式升降台铣床的一个重要基础零件,它位于传动轴的端部,主要作用是: 一是传递扭矩,使机床获得动力;二是此零件可以调整传动轴的长短及位置。
在综合考虑拨叉壳体的工作条件和功能后,决定选择的材料是HT150,该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性以及减振性,铸造性能也较好,可用于制造需承受较大应力,需耐磨的零件。
2.2 零件的工艺分析
2.2.1 由零件图(图1)可知,该零件上的主要加工面为①、②、③、④、⑤面,其中为了定位夹紧需加工的平面是①、②、③面,①面的表面粗造度为1.6μm,其直接影响拨叉壳体与机体的接触精度,②、③、④、⑤面的表面粗造度为6.3μm;
2.2.2 由零件图(图1)可知,该零件上的主要加工孔为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ孔,其中Ⅰ、Ⅱ孔的尺寸精度、同轴度,以及②面与④、⑤面的垂直度,影响着机床的装配精度,因此这些面和孔的加工精度要求较高,需精加工,其中用于定位夹紧的孔为Ⅴ孔。这些孔的表面粗糙度要求分别为:Ⅰ、Ⅱ孔为1.6μm,Ⅲ、Ⅳ孔为3.2μm,Ⅴ孔为1.6μm;另外,各长轴线的同轴度及轴线之间的平行度
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对机体的安装精度以及运动精度影响较大,加工精度要求也较高。
2.2.3 尺寸要求:Ⅳ孔与②平面的平行度为0.05,6—M5—6H深15孔的同轴度为0.5(配作加工),Ⅲ孔相对Ⅱ孔的对称度为0.2,Ⅰ、Ⅱ孔的圆柱度为φ0.04。
2.2.4 面和孔的编号如下图所示:
5 41 23
图 1
3 毛坯种类的选择
3.1 在制定零件机械加工工艺规程之前,还要对零件加工前的毛坯种类及其不同的制造方法进行选择。由于零件机械加工工艺的工序数量、材料消耗、加工劳动量等都在很大程度上与毛坯的选择有关,故合理地选择毛坯具有重大的技术经济意义。
3.1.1 常用的毛坯种类有:铸件、锻件、型材、焊接件、冲压件等,而相同种类的毛坯又可能有不同的制造方法。如铸件有砂型铸造、离心铸造、压力铸造和精密铸造等,锻件有自由锻、模锻、精密锻造等。因此,影响毛坯选择的因素很多,必须全面考虑后确定。例如,选择毛坯的种类及制造方法时,总希望毛坯的形状和尺寸尽量与成品零件接近,从而减小加工余量,提高材料利用率,减少机械加工劳动量和降低机械加工费用。但这样往往使毛坯制造困难,需要采用昂贵的毛坯制造设备,增加毛坯的制造成本,可能导致零件生产总成本的增加。反之,若适当降低毛坯的精度要求,虽增加了机械加工的成本,但可能使零件生产的总成本降低。
3.2 选择毛坯应考虑生产规模的大小,它在很大程度上决定采用某种毛坯制造方法的经济性。如生产规模较大,便可采用高精度和高生产率的毛坯制造方法,这样,虽然一次投资较高,但均分到每个毛坯上的成本就较少。而且,由于精度较高的毛坯制造方法的生产率一般也较高,既节约原材料又
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可明显减少机械加工劳动量,再者,毛坯精度还可以简化工艺和工艺装备,降低产品的总成品。
3.3 选择毛坯应考虑工件结构形状和尺寸大小。例如,形状复杂和薄壁的毛坯,一般不能采用金属型铸造;尺寸较大的毛坯,往往不能采用模锻、压铸和精铸。再如,某些外形较特殊的小零件,由于机械加工很困难,则往往采用较精密的毛坯制造方法,如压铸、熔模铸造等,以最大限度地减少机械加工量。
选择毛坯应考虑零件的机械性能的要求。相同的材料采用不同的毛坯制造方法,其机械性能往往不同。例如,金属型浇铸的毛坯,其强度高于用砂型浇铸的毛坯,离心浇铸和压力浇铸的毛坯,其强度又高于金属型浇铸的毛坯。强度要求高的零件多采用锻件,有时也可采用球墨铸铁件。
3.4 选择毛坯,应从本厂的现有设备和技术水平出发考虑可能性和经济性。例如,我国生产的第一台12000吨水压机的大立柱,整锻困难,就采用焊接结构;72500千瓦水轮机的大轴,采用了铸焊结构。中间轴筒用钢板滚压焊成,大法兰用铸钢件,然后将它们焊成一体。
3.5 选择毛坯还应考虑利用新工艺、新技术和新材料的可能性,如精铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等。应用这些毛坯制造方法后,可大大减少机械加工量,有时甚至可不再进行机械加工,其经济效果非常显著。
3.6 根据零件的材料可确定毛坯材料为HT150,其生产类型为中批生产,毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减振性,适用于承受较大压力,是要求耐磨的零件。又由于Ⅰ、Ⅱ孔均需铸出,故应安放型芯,此外,为消除残余应力,铸造后应安排人工时效。上述造型方法是从提高生产率、保证加工精度上考虑的。公差等级取8级。
3.7 毛坯如下图所示:
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图 2
4 基准的选择
4.1 基准是用来确定生产对象上几何要素的几何关系所依据的那些点、线、面。在机器零件的设计和加工过程中,按不同要求选择哪些点、线面作为基准,是直接影响零件加工工艺性和各表面间尺寸、位置精度的主要因素之一。根据作用不同,基准可分为设计基准和工艺基准两大类。设计基准是零件设计图样上所采用的基准,工艺基准是零件在工艺过程中所采用的基准,其中包括工序基准、定位基准、测量基准和装配基准,基准的选择是工艺规程设计的重要工作之一,基面选择正确合理,可使加工质量得到保证,提高生产率。
4.1.1 作为拨叉壳体零件,其主要的加工表面是平面及其孔系。一般情况下,平面的加工精度要比孔系的加工精度容易保证,因此,在加工该零件工程中考虑的问题是如何实现孔的加工精度,如何处理孔和平面之间的相互关系。
4.2 粗基准的选用应满足以下要求:
1)保证各主要孔的加工余量均匀 2)保证拨叉壳体与机体有一定的间隙
因此,我们选用②面及主要孔Ⅲ、V孔为主要基准限制工件的六个自由度; 4.3 精基准的选用:
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4.3.1 为了保证机体孔与孔、面与面之间的位置精度,精基准尽量采用能保证机体在整个加工过程中采用的基准统一,由图可知,应采用以①面为精基准。
5 工艺路线的制定
5.1 制订工艺路线的原始资料主要是产品图纸、生产纲领、现场加工设备、生产条件等,有了这些原始资料并由生产纲领确定了生产类型和生产组织形式之后,在对零件的工艺路线进行分析的基础上,即可着手工艺路线的制订。
5.2 制定工艺路线的出发点应当是零件的几何形状、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中批生产的条件下,可以考虑采用万能性机床配用专用夹具,并兼顾提高生产率,降低成本。
5.3 工艺路线方案之一
该工艺路线一共分为16个工序,其具体的过程如下所示: 工序 1 画线 工序 2 铣
1)找正夹紧;
2)铣②面,表面粗糙度为Ra6.3μm
工序 3 铣
1)找正夹紧
2)铣③面,表面粗糙度为Ra6.3μm
工序 4 铣
1)找正夹紧; 2)粗铣①④⑤面;
3)精铣①面,表面粗糙度为Ra1.6μm
工序 5 画线 工序 6 钻φ30H7孔
1)找正夹紧 2)钻铰φ30H7孔,
3)钻φ30H7→φ28,扩孔φ29.7,铰φ30H7孔
工序 7 钻
1) 以①③面定位夹紧
2) 钻扩铰Ⅳ孔(加工前孔口刮平) ①φ16H9→φ14→φ15.6,
②φ25H9→φ23→φ24.6
③铰φ16H9和φ25H9两孔
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