三、制定工艺路线
1、定位基准的选择
(1)粗基准的选择
作为粗基准的表面应平整,没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。这里选择端盖左端面和φ80外圆面作为粗基准。采用φ80外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀;采用端盖右端面作为粗基准加工左端面,可以为后续工序准备好精基准。
(2)精基准的选择
根据该端盖零件的技术要求,选择端盖右端面和φ47孔作为精基准,零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工,即遵循“基准统一”原则。Φ16孔的轴线是设计基准,选用其作精基准定位端盖两端面,实现了设计基准和工艺基准的重合,保证了被加工表面的端面垂直度和同轴度要求。选用端盖右端面作为精基准同样是遵循了“基准重合”原则,因为该端盖在轴向方向上的尺寸多以该端面作设计基准。
2、工序顺序的安排
1)机械加工工序
(1)遵循“基准先行”原则,首先加工精基准——端盖右端面和φ16中心孔。 (2)遵循“先粗后精”原则,先安排粗加工工序,后安排精加工工序。 (3)遵循“先面后孔”原则,先加工端盖右端面,再加工φ16中心孔。
2)热处理工序
铸造成型后,对铸件进行退火处理,可消除铸造后产生的铸造应力,提高材料的综合力学性能。该端盖在工作过程中不承受冲击载荷,也没有各种应力,为了工件达到要求的硬度使用调质处理HBS220-240。
3)辅助工序
在精加工后,安排去毛刺、清洗和终检工序。 综上所述,该端盖工序的安排顺序为:
粗加工——基准加工——热处理——精加工——检验。
3、确定加工的设备、刀具、和夹具
在加工的时候要跟据零件的形状和特点,合理选用各种装夹工具。还要根据加工部位的吃刀量来确定每个工序应选用的刀具,并适当调整刀具角度。
该零件毛坯的外形规则,在加工左右端面、右端凸台端面和内、外圆面以及凸台上的2×0.5退刀槽时,在车床上可以用三爪卡盘夹紧;在加工孔系时采用“一定位销,一防转挡销和两可转动压板自制夹具”来定位夹紧。
4、工序的集中与分散
选用工序集中原则安排端盖的加工工序。该端盖的生产类型为大批生产,可以采用万能型机床配以专用工、夹具,以提高生产率;而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少,不但可缩短辅助时间,而且由于在一次装夹中加工了许多表面,有利于保证各加工表面的相对位置精度要求。
5、拟定工艺路线
1)各表面加工方法的选择:
加工表面 端盖左端面 端盖右端面 右端凸台端面 外圆面Φ80 外圆面Φ47 内圆面Φ34 内圆面Φ16 M6通孔 公差及精度等级 表面粗糙度(μm) IT9 IT9 IT7 IT10 IT7 IT10 IT9 IT9 3.2 3.2 1.6 6.3 1.6 6.3 3.2 3.2 加工方案 粗车——半精车 粗车——半精车 粗车——半精车——精车 粗车 粗车——半精车——精车 粗车 粗车——半精车 钻——扩 2)确定工艺路线:
工序号 1 2 3 4 5 6 车内、外圆 7 工序名称 铸造 清理 热处理 粗车退刀槽 粗车1×45°倒角 车端面 加工表面 加工方案 金属模机器造型,HT200 人工时效 清除浇冒口、型砂、分边、毛刺等 Ra12.5 Ra3.2 Ra1.6 Ra1.6 Ra6.3 Ra3.2 Ra12.5 Ra3.2 Ra6.3 Ra6.3 车床CA6140 车床CA6140 车床CA6140 钻床 钳工台 清洗机 车床CA6140 内圆车刀 外圆车刀 内圆车刀 内切槽刀 端面车刀 内圆车刀 平挫 三爪自定心卡盘 三爪自定心卡盘 三爪自定心卡盘 三爪自定心卡盘 三爪自定心卡盘 技术要求 CT-10 车床CA6140 车床CA6140 车床CA6140 机床设备 切槽刀 端面车刀 端面车刀 三爪自定心卡盘 刀具 三爪自定心卡盘 三爪自定心卡盘 夹具 Φ47外圆面、Φ34内圆面 粗车 右端面 右端凸台端面 Φ47外圆面 Φ34内圆面 Φ16轴孔 粗车 粗车、半精车 粗车、半精车、精车 粗车、半精车、精车 粗车 粗车、半精车 粗车 粗车、半精车 粗车 钻、扩 8 9 10 11 12 13 14
车内槽 车端面 车外圆 去毛刺 清洗 终检 Φ28内槽 左端面 Φ80外圆面 钻——扩6×φ7孔 右端面 麻花钻、扩孔钻 三爪自定心卡盘
四、切削用量的选择及工序时间计算:
工序09 钻、扩6×Φ7均布通孔,以Φ80外圆和Φ16轴线为基准,通孔的精度达到IT9。
1、加工条件:
工件材料:HT200,σb =170~240MPa,金属模机器造型铸造; 机床:Z525立式钻床; 刀具:根据《切削手册》,选择高速钢麻花钻钻头,粗钻时do=5.1mm,钻头采用双锥后磨横刀,后角αo=12°,二重刃长度bε=3.5mm,横刀长b=2mm,宽l=4mm,棱带长度l1=1.5mm ,2φ=100°,β=30°。
2、选择切削用量
(1)确定进给量
l30??1.67?3按加工要求确定进给量:查《切削手册》,f=0.43~0.53mm/r ,d18,由《切削手册》表2.7,系数为0.5,则: f=(0.43~0.53)×0.5=(0.215~0.265)mm / r ;
按钻头强度选择进给量:查《切削手册》表2.8,钻头允许进给量为f=2.0 mm / r ;
按机床进给机构强度选择进给量:查《切削手册》表2.9,机床进给机构允许轴向力为8330N时,进给量为f=0.93 mm / r 。
以上三个进给量比较得出,受限制的进给量是工艺要求,其值为:0.215~0.265mm/r 。根据《简明手册》表4.2-16,最终选择进给量f=0.22 mm / r 。
由于是通孔加工,为避免即将钻穿时钻头折断,应在即将钻穿时停止自动进给而改为手动进给。 根据《切削手册》表2.19查出,钻孔时轴向力Ff=2500N,轴向力修正系数为1.0,故Ff=2500N。根据Z525立式钻床使用说明书,机床进给机构允许的最大轴向力为8830N﹥Ff,故所选进给量可用。
(2)确定钻头磨钝标准及寿命
查《简明手册》可知后刀面最大磨损限度为0.6mm,寿命T=45min 。
(3)确定切削速度
查《切削手册》表2.30,切削速度计算公式为:
cvd0zvvc?mxvTapf其中,
Tyvkv(m/min) ,
,查得修正系数:
Cv?9.5,d0?5.1mm,zv?0.25,m?0.125,ap?9,xv?0,yv?0.55,f?0.22kv?1.0,klv?0.85,ktv?1.0,故实际的切削速度:
9.5?5.10.25vc?0.125?0.85?9.5m/min60?1?0.220.55
(4)检验机床扭矩及功率
查《切削手册》表2.20,当f ≤ 0.26 , do ≤ 19mm时,Mt = 31.78N?m,修正系数均为1.0,
故MC=31.78 N?m。
查机床使用说明书:Mm =144.2 N?m。
查《切削手册》表2.23,钻头消耗功率:Pc=1.3 kw。 查机床使用说明书可知,PE=2.8×0.81=2.26kw。 由于M c < M m ,Pc < PE ,故切削用量可用,即:
f?0.22mm/r,n?nc?272r/min,vc?15.4m/min 。
3、计算工时
tm?L12??0.20minnf272?0.22
4、扩孔至Φ7
查《切削手册》表2.10,扩孔进给量为:f=0.7~0.8 mm / r ,并由机床使用说明书最终选定进
给量为:f=0.81 mm / r 。
根据资料,切削速度 v?0.4v钻,其中v钻为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度,故:
v?0.4?9.5?3.8m/min,
ns?1000?3.8?61.1r/min19.8??,根据机床使用说明书选取: nw?97r/min。
基本工时:
t?L?y??12??0.15min97?0.8197?0.81。