哈工大机械制造基础大作业二

题目及要求(1)机械加工工艺路线（工序安排）①工艺方案分析加工重点、难点②工序编排加工顺序、内容③加工设备和工艺装备(2)关键问题分析①加工工艺问题②装夹问题③生产率问题④新技术(3)解决关键问题的工艺措施（参阅资料）一、零件的分析零件的工艺分析：零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求需要加工的表面：1.小孔的上端面、大孔的上下端面；2.小头孔0.021022mm以及与此孔相通的8mm的锥孔、8M螺纹孔；3.大头半圆孔55mm；位置要求：小头孔上端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.05mm、大孔的上下端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm。由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。二、零件加工工艺设计（一）确定毛坯的制造形式零件材料为HT200。考虑到零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。选用铸件尺寸公差等级CT9级，该拨叉生产类型为大批生产，所以初步确定工艺安排为：工序适当分散；广泛采用专用设备，大量采用专用工装。（二）基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。（1）粗基准的选择：以零件的底面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。这样就可以达到限制五个自由度，再加上垂直的一个机械加紧，就可以达到完全定位。（2）精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔内圆柱表面为辅助的定位精基准。（三）制定工艺路线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。再生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用的夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。处此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。1.工艺方案分析此零件加工工艺大致可分为两个：方案一是先加工完与Ф22mm的孔有垂直度要求的面再加工孔。而方案二悄悄相反，先是加工完Ф22mm的孔，再以孔的中心轴线来定位加工完与之有垂直度要求的三个面。方案一的装夹次数少，但在加工Ф22mm的时候最多只能保证一个面定位面与之的垂直度要求。其他两个面很难保证。因此，此方案有很大的弊端。方案二在加工三个面时都是用Ф22mm孔的中心轴线来定位这样很容易就可以保证其与三个面的位置度要求。2.制定工艺路线工序1粗铣Ф40mm孔的两头的端面，Ф73mm孔的上下端面。工序2精铣Ф40mm孔的两头的端面，Ф73mm孔的上下端面。工序3粗镗、半精镗、精镗Ф55mm孔至图样尺寸。工序4钻、扩、铰两端Ф22mm孔至图样尺寸。工序5钻M8的螺纹孔，钻Ф8的锥销孔钻到一半，攻M8的螺纹。工序6铣断保证图样尺寸。工序7去毛刺，检查。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“CA6140车床拨叉”零件材料为HT200，毛坯重量约为1.6㎏,生产类型为大批生产，采用铸造毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，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：1.外圆表面（Ф40mm及Ф73mm外表面）考虑到此表面为非加工表面，其精度为铸造精度CT9即可。又因它们是对称的两个零件最后还需铣断，故对Ф40mm的中心轴线的尺寸偏差为120±1.25的范围内。2.两小孔0.21022毛坯为实心，两内孔精度要求界于IT7~IT8之间，参照由参考文献[1]表8-21确定工序尺寸及余量：钻孔：Ф21.8mm2Z=21.8mm铰孔：0.21022mm2Z=0.2mm3.中间孔（Ф55mm及Ф73mm）中间孔尺寸相对较大可以铸造，根据参考文献[2]表1-13得：孔的铸造毛坯为Ф49.Ф73的孔是在Ф55孔的基础之上铣削加工得到，其轴向尺寸上下表面距离为30mm，由于其对轴向的尺寸要求不高，直接铸造得到。参照参考文献[1]表8-95确定Ф73mm工序尺寸及余量：粗铣：Ф71mmZ=4mm精铣：Ф73mmZ=1mm参照参考文献[1]表8-95确定Ф55mm工序尺寸及余量：粗镗：Ф53mm2Z=4mm半精镗：Ф54mm精镗：Ф55mm4.螺纹孔及销孔由参考文献[1]表8-70确定钻Ф8螺纹孔和Ф8圆柱销孔及螺纹孔的攻丝。（五）确定切削用量及基本工时工序1粗铣Ф40mm孔的两头的端面。1.加工条件工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb=0.16Gpa，铸造。加工要求：粗铣两头端面至51mm、粗铣大孔端面至30mm。机床：X52K立式铣床参数。刀具：涂层硬质合金盘铣刀Ф45mm，选择刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1mm。2.计算切削用量1）铣削深度因为切削量较小，故可以选择ap=2mm，一次走刀即可完成所需长度。2）计算切削速度按《简明手册》Vc=vpvvevzvpmvovKZuayfXaTqdC算得Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据X52K立式铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度Vc=3.14×80×475/1000=1.06m/s,实际进给量为fzc=Vfc/ncz=475/(300×10)=0.16mm/z。3)校验机床功率查《简明手册》Pcc=1.5kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定ap=2mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，Vc=1.06m/s，fz=0.15mm/z。4）计算基本工时tm＝L/Vf=9.4s。工序2钻、铰两端Ф22mm孔之图样尺寸。1.加工条件工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb=0.16Gpa，铸造。加工要求：钻孔至Ф21.8mm，精铰至Ф22mm，保证孔壁粗糙度Ra=1.6μm。机床：Z512台式钻床。刀具：YG8硬质合金麻花钻Ф21.8mm，钻头采用双头刃磨法，后角αo＝12°、二重刃长度bε=2.5mm、横刀长b=1.5mm、宽l=3mm、棱带长度mml5.11、1202°100°、30°。YG8硬质合金铰刀Ф22mm。2.计算切削用量1）查《切削用量简明手册》rmmf/1.1。按钻头强度选择rmmf/75.1按机床强度选择rmmf/53.0，最终决定选择机床已有的进给量rmmf/1.1。2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查《简明手册》）为0.5～０.８mm，寿命min60T．3）切削速度查《切削用量简明手册》rmmvc/12修正系数0.1TVK0.1MVK0.1tvK0.1Kxv0.11vK10apvK故rmmvc/12。min/46510000rdvns查《简明手册》机床实际转速为min/460rnc。故实际的切削速度smndvsc/52.0100003.计算基本工时snfLtm745.12721030由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。钻和精铰的切削用量如下：钻孔：min/460rnrmmf/1.1smvc/52.0mmd8.210。精铰：min/850rnrmmf/1smvc/98.0mmd220。工序3粗铣中间孔上端面至Ф25mm，周径至Ф71mm；粗铣中间孔下端面至22mm，周径至Ф71mm；精铣两头孔的端面至50mm；精铣中间孔上端面至25mm，周径至Ф73mm；精铣中间孔下端面至周径至Ф73mm。1.加工条件工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb=0.16Gpa，铸造。加工要求：粗铣中间孔上端面至Ф25mm，周径至Ф71mm；粗铣中间孔下端面至22mm，周径至Ф71mm；精铣两头孔的端面至50mm；保证粗糙度Ra=3.2μm；精铣中间孔上端面至25mm，周径至Ф73mm；精铣中间孔下端面至保证20mm,周径至Ф73mm，保证端面粗糙度Ra=3.2μm，保证孔壁粗糙度Ra=6.3μm。机床：X63卧式铣床。刀具：涂层硬质合金盘铣刀Ф45mm，选择刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1mm。2.计算切削用量1）铣削深度因为切削量较小，故可以选择ap=4mm，一次走刀即可完成所需长度。2）计算切削速度按《简明手册》Vc=vpvvevzvpmvovKZuayfXaTqdC算得Vc＝98mm/s，n=780r/min,Vf=490mm/s据X52K立式铣床参数，选择nc=750r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度Vc=3.14×80×750/1000=1.78m/s,实际进给量为fzc=Vfc/ncz=750/(300×10)=0.25mm/z。3)校验机床功率查《简明手册》Pcc=2kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定ap=1mm，nc=750r/min,Vfc=475mm/s，Vc=1.78m/s，fz=0.15mm/z。4）计算基本工时粗铣中间孔上端面至Ф25mm，周径至Ф71mm；tm1=L/Vf=13s粗铣中间孔下端面至22mm，周径至Ф71mm；tm2=L/Vf=13s精铣小孔上端面至50mm，tm3=L/Vf=8s；精铣中间孔上端面至周径至Ф73mm，tm4=L/Vf=10s；精铣中间孔下端面至周径至Ф73mm，tm5=L/Vf=10s。工序4粗镗、半精镗、精镗Ф55mm孔至图样尺寸。1.加工条件工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb=0.16Gpa，铸造。加工要求：粗镗中间孔至Ф53mm、半精镗中间孔至Ф54mm、精镗中间孔至Ф55mm。机床：T616卧式镗床。刀具：YG8硬质合金镗刀。2.计算切削用量单边余量,3mmZ分三次切除，则第一次mmap2。根据《简明手册》4.2-20查得，取rmmf/1。根据《简明手册》4.2-21查得，取：min/245rn。3.计算切削基本工时：sfLtmm3052.02001212同理，当第二次mmap6.0，第三次mmap4.0时，进给量rmmf/3.0和rmmf/12.0，机床主轴转速都取64r/min，切削基本工时分别为100s和80s。工序5钻Ф8mm的锥销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻M8x1mm的螺纹孔，攻M8x1mm的螺纹。1.加工条件工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb=0.16Gpa，铸造。加工要求：先钻Ф8mm的锥销孔，钻到一半后将与该孔配合的轴安装进去，把两者配做加工，为的使保证孔与轴的同轴度，同时在尺寸上保证距上端面10mm；再钻M8x1mm的螺纹孔，攻M8x1mm的螺纹。机床：组合机床。刀具：Ф8mm麻花钻、Ф7.5mm麻花钻、Ф8mm的丝锥。2.计算切削用量（1）钻Ф8mm的锥销孔根据《切削手册》查得，进给量为f0.18～0.33mm/z,现取f=0.3mm/z，v=5m/min，则：min/1998510001000rdvnws查《简明手册》表4.2-15，取min/195rnw。所以实际切削速度为：smndvww/1.0100019581000计算切削基本工时：sfyltmm3222.019546（2）钻M8的螺纹孔刀具：Ф7.5mm麻花钻。根据《切削手册》查得，进给量为f0.18～0.33mm/z,现取f=0.3mm/zv=5m/min，则：mi