式中:
·N——零件的年产量(件/年); ·Q——产品的年产量(台/年);
·n——每台产品中该零件的数量(件/台); ·a%——该零件的备品率(备品百分率); ·b%——该零件的废品率
由生产任务得:Q=8000, n=1,a%=5%,b%=1%代入公式计算,
N=Qn(1+a%)(1+b%)=10605
b. 确定生产类型:壳体生产纲领为10605件,属于大批量生产。 2.2.2确定毛坯的制造形式
零件毛坯的材料选择ZL102[8],壳体类零件毛坯制造方法和箱体类零件类似,一种是采用铸造成型,另一种是采用焊接成型。由于壳体和箱体类零件形状不规则[9],总体来说较为复杂,而简单铝硅合金ZL102具有成型容易,可加工性良好,并且可用来铸造各种形状复杂、薄壁的压铸件。考虑到加工成本、时间等经济效益,选用砂型机器造型。 2.2.3基准的选择
选择工件的定位基准,实际上是确定工件的定位基面。定位基准是加工中使工件在夹具上占有正确位置所采用的基准[10]。它的选择不仅影响着加工精度,而且与加工工序的确定是密切相关的。根据选定的基面加工与否,又将定位基准分为粗基准和精基准。在起始工序中,只能选择未经加工的毛坯表面作为定位基准,这种基准称为粗基准[11]。用加工过的表面作为定位基准,则称为精基准。在选择定位基准时,是从保证精度要求出发的,因此分析定位基准选择的顺序就应为精基准到粗基准。
a. 粗基准的选择 选择的原则是: (1) 非加工表面原则 (2) 加工余量最小原则 (3) 重要表面原则 (4) 不重复使用原则 (5) 便于装夹原则
选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准,以便为后续工序提供精基准。粗基准的选择对保证加工余量的均匀分配和加工面与非加工面(作为粗基准的非加工面)的位置关系具有重要影响。根据以上的原则,选择壳体
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零件毛坯的下表面作为粗基准。这样加工好的上下底面可作为零件加工的精基准。同时可以把φ30mm毛坯孔作为零件加工的粗基准。
b. 精基准的选择 选择的原则是: (1) 基准重合原则 (2) 基准统一原则 (3) 自为基准原则 (4) 互为基准原则 (5) 便于装夹原则
选择精基准时应重点考虑如何减少工件的定位误差,保证加工精度,并使夹具结构简单,工件装夹方便。精基准选择该壳体零件的上下底面既是装配基准,又是设计基准,用它作精基准能使加工遵循基准重合的原则,实现了零件的良好定位方式,其余各面和孔的加工也能用它定位,这样使工艺路线遵循了基准统一的原则。此外,上下面的面积相对比较大,定位比较稳定,夹紧方案比较简单、可靠,并且操作起来也比较方便。 2.2.4工序的合理组合
工序是组成机械加工工艺过程的基本单元,一个工序是指一个(或一组)工人,在一台机床上(或一个工作地点),对同一工件(或同时对几个工件)所连续完成的那一部分工艺过程。制订机械加工工艺过程,必须确定该工件要经过几道工序以及工序进行的先后顺序。
确定基准以后,就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则:
a. 工序分散原则
工序内容简单,有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少,产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多,生产面积大,工艺路线长,生产管理复杂。
b. 工序集中原则
工序数目少,工件装,夹次数少,缩短了工艺路线,相应减少了操作工人数和生产面积,也简化了生产管理,在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少,大量生产可采用高效率的专用机床,以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备,使成本增高,调整维修费事,生产准备工作量大。
一般情况下,为简化生产管理,多将工序适当集中。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。
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2.2.5制定工艺路线
加工工艺路线制定的原则是:在保证产品质量的前提下,尽量提高生产效率和降低成本,并且能够充分利用现有的生产条件。制订工艺路线的出发点,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。
根据先面后孔、先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则,将A面和φ30H7孔的粗加工放在前面,精加工放在后面,其他孔和次要纹孔等次要表面放在最后加工。在确定生产类型为大批量生产的情况下,选择车削中心等工序高度集中设备,可大大提高生产效率。以下便是该零件的加工工艺路线:
a. 工艺路线方案一 工序1 制模铸造 工序2 清刷内腔 工序3 时效处理 工序4 粗铣壳体底面
工序5 粗铣壳体顶面,精铣壳体底面至高度80mm
工序6 粗镗孔φ30mm,粗镗孔φ48mm,并分别精镗,将孔两端倒角 工序7 钻孔6×φ7mm并扩至φ10mm、钻φ12mm孔、钻M6-7H螺纹孔,并
攻丝
工序8 钻底座4×φ7mm孔 工序9 铣4×φ7mm孔的端面
工序10 粗铣图中凹槽5mm×28mm,精铣至图中尺寸
工序11 钻孔φ8mm,并扩孔至φ12mm,钻螺纹孔2×M6-7H,并攻丝 工序12 铣φ30mm的端面
工序13 钻孔φ12mm,并扩孔至φ20mm 工序14 检验 工序15 入库 b. 工艺路线方案二
工序1 制模铸造 工序2 清刷内腔 工序3 时效处理 工序4 粗铣壳体底面
工序5 粗铣壳体顶面,精铣壳体底面至高度80mm
工序6 钻孔6×φ7mm并扩至φ10mm、钻φ12mm孔、钻M6-7H螺纹孔,并
攻丝
工序7 粗镗孔φ30mm,粗镗孔φ48mm,并分别精镗,将孔两端倒角
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工序8 铣φ30mm的端面
工序9 钻孔φ12mm,并扩孔至φ20mm 工序10 钻底座4×φ7mm孔 工序11 铣4×φ7mm孔的端面
工序12 粗铣图中凹槽5mm×28mm,精铣至图中尺寸
工序13 钻孔φ8mm,并扩孔至φ12mm,钻螺纹孔2×M6-7H,并攻丝 工序14 检验 工序15 入库
根据加工工艺路线的原则在保证产品质量的前提下,尽量提高生产效率和降低成本,并且能够充分利用现有的生产条件确定方案一比较好,故选则方案一为此零件的加工工艺路线。方案如下;
工序1 制模铸造 工序2 清刷内腔 工序3 时效处理 工序4 粗铣壳体底面
工序5 粗铣壳体顶面,精铣壳体底面至高度80mm
工序6 粗镗孔φ30mm,粗镗孔φ48mm,并分别精镗,将孔两端倒角 工序7 钻孔6×φ7mm并扩至φ10mm、钻φ12mm孔、钻M6-7H螺纹孔,并
攻丝
工序8 钻底座4×φ7mm孔 工序9 铣4×φ7mm孔的端面
工序10 粗铣图中凹槽5mm×28mm,精铣至图中尺寸
工序11 钻孔φ8mm,并扩孔至φ12mm,钻螺纹孔2×M6-7H,并攻丝 工序12 铣φ30mm的端面
工序13 钻孔φ12mm,并扩孔至φ20mm 工序14 检验 工序15 入库
以上工艺过程详见机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。
2.3机械加工余量及毛坯的尺寸确定
加工余量是指加工过程中从加工表面所切去的金属层厚度。加工余量有工序余量和加工总余量之分,工序余量是指某一工序所切去的金属层厚度;加工总余量是指某加工表面上切去的金属层总厚度。 (1) 粗铣各表面的加工余量:
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由《机械制造技术基础课程设计指导教程》表2—35平面的加工余量,及考虑在铸造过程中,表面会产生气泡等部分,因此,加工余量得留大点。从而得出粗铣上下表面的加工余量为3mm,粗铣φ30mm圆柱端面至中心孔的距离加工余量为3.5mm。
(2) 加工φ30mm孔的加工余量:
查《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-10得镗孔的加工余量为3mm。 (3) 加工φ48mm孔的加工余量:
查《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-10得镗孔的加工余量为3mm。 由上各个加工余量确定零件的铸件尺寸如表2.1所示 。
表2.1 机械加工余量
加工表面 底面距上顶面的距
离 φ30mm孔 φ48mm孔 φ30mm圆柱端面至中心孔的距离
30 48 36
H H G
3 3 3.5
双侧加工 双侧加工 侧面,单侧加工
基本尺寸/mm
80
加工余量等级
G
加工余量/mm
3
说明 侧面,双侧加工
2.4确定切削用量及基本工时
2.4.1 工序4切削用量的计算以及基本工时的确定
工序4:粗铣壳体的底面 a. 选择刀具
铣刀直径的大小直接影响切削力、扭矩、切削速度和刀具材料的消耗,不能任选取[12]。查(切削用量手册第五章表1及表9),采用标准镶齿圆柱铣刀,故齿数Z=8;铣刀几何形状(切削用量手册第五章表2):γn=15°,α0=12°。
b. 选择切削用量 (1) 决定铣削宽度ae
由于加工余量不大,故可在一次走刀内切完,则 ae=h=1.5mm; (2) 决定没齿进给量af
根据X62W型铣床说明书(切削用量手册第六章,常见铣床的技术资料,表24),其功率为7kW,中等系统刚度,则
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