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表2-1常用灰铸铁的牌号、力学性能及应用
类别 牌号 铸铁壁厚/mm 抗拉强硬度/hbs 用途举例 度/mpa≥ 铁素体 灰铸铁 HT100 2.5~10 10~20 20~30 30~50 铁素体 珠光体 灰铸铁 HT150 2.5~10 10~20 20~30 30~50 珠光体 灰铸铁 HT200 2.5~10 10~20 20~30 30~50 珠光体 灰铸铁 HT250 4.0~10 10~20 20~30 30~50 孕育 铸铁 HT300 10~20 20~30 30~50 130 100 90 80 175 145 130 120 220 195 170 160 270 240 220 200 209 250 230 110~166 低载荷和不重要的零件,如盖、外套、手轮、93~140 87~131 82~122 137~205 承受中等应力的铸件,如普通机床的支柱、119~179 底座、齿轮箱、刀架、床身、轴承座、工作110~166 台、带轮、法兰、管路及一般工作条件的零105~157 件。 157~237 轴承较大应力和要求一定气密性或耐蚀性148~222 的较重要零件,如汽缸、齿轮、机座、机床134~200 床身、立拄、气缸体、气缸盖、活塞化工容129~192 器等。 175~262 164~247 157~236 150~225 182~272 承受高的应力、要求耐磨、高气密的重要铸168~251 件,如剪床、压力机、自动机床和重型机床161~241 床身、床座、机架 、齿轮、衬套、大型发动机曲轴、气缸体、等。 孕育 铸铁 HT350 10~20 20~30 30~50 340 290 260 199~298 182~272 171~257 支架、底板、手柄等
图纸规定选用普通牌号灰口铸铁HT150。
该灰铸铁的最小抗拉强度?b?150MPa,布氏硬度为119~179HBS,具有优良的铸造性能,生产时工艺简便,生产率高;切削时切屑易脆断,硬度适中,便于切削加工,能减轻刀具的
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磨损,因而其切削加工性能好。HT150还具有良好的耐磨损性和减振性,再者灰铁铸造中,其收缩时,由于碳是以石墨的形式析出,体积的膨胀弥补了凝固收缩,因而它的收缩率小,对于铸件尺寸的保持性好。常用作机床床身,发动机机体,机座等。 2.1.4零件主要表面要求 (1)主要表面的尺寸精度
孔Ф76的精度为IT10,孔Ф140的精度为IT6,孔Ф13的精度为IT9,螺纹孔M12的精度为IT8,四个螺纹孔M10的精度为IT8。 (2)主要表面的形状及位置精度
端面T4对Ф140孔心的垂直度为0.05;底T2对Ф140孔心的平行度为0.025;四个螺纹孔M10对Ф140孔心的位置为Ф0.05mm。 (3)主要表面的表面粗糙度
孔Ф76的表面粗糙度为Ra6.3,Ф140孔的表面粗糙度值为Ra1.6,平面A为配合面,其表面粗糙度值为Ra1.6;螺纹孔M12的表面粗糙度值为Ra3.2;右端面T4的粗糙度值为Ra3.2;左端面T3的表面粗糙度为Ra6.3;底面T2的表面粗糙度值为Ra3.2;四个螺纹孔M10的表面粗糙度值为Ra3.2。 2.1.5工艺分析
热处理要求:由于铸件存在铸造缺陷,因此必须对其进行削除内应力的退火处理-——时效处理。又因铸件的表层及一些薄壁处,由于冷却较快,使切削加工难度增大。因此为了降低材料的硬度,改善切削加工性能必须进行改善切削加工性的退火处理。通过这些热处理,可提高零件材料的物理机械性能,改善工作的切削性,削除铸造内应力,提高产品质量,延长使用寿命。
零件的表面处理:为了提高零件表面的抗蚀性,增加耐磨性,使表面美观,在零件机加工完毕后,应对零件的非加工表面进行表面处理,即涂漆。
检验:由于锡林轴承结合件是A186D型梳棉机上联接锡林的重要零件,因此应检验铸件毛坯有无铸造缺陷,抽检其物理机械性能。零件在加工过程中,应对照零件图的要求,进行中检。机加工完毕后,应进行终检,检验其尺寸和外观,并检验是否能满足使用要求。
零件的生产类型分析: 生产类型是由生产量的大小决定的,给定的生产量的大小又是工艺过程的制定的根据,直接影响工艺水平规程制定中的工艺方法、设备和工具等一系列问题。根据规定,锡林轴承结合件为批量生产中的中批量生产,这类型生产批量,按产品分配进行生产,交替地重复的进行,所以要制定详细的工艺规程,并广泛采用通用设备加专用夹具和工具。
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2.2零件工艺路线制定
2.2.1毛坯种类的选择
锡林轴承结合件的形状不规则,结构比较复杂,生产批量属于中批生产,且要求零件有较好的刚度和减振性等。结合该零件的结构特点和使用要求,通常选择毛坯为铸件。铸造的适应性广,可以制出形状复杂的毛坯,节约材料,减小切削加工的工作量。在铸造时,适当选择分型面,注意浇铸位置的安排,就可大大避免内部的缩孔、缩松、气孔、砂眼等腰三角形缺陷。
毛坯选用砂型机器造型(Ⅱ级精度)。
毛坯铸造可分为:①整体铸造; ②盖座分开铸造;
因锡林轴承端盖的上部分主要与轴承配合工作,其工作面主要集中在上部分(盖座配合加工孔),为了提高工件的使用寿命,避免在这部分出现铸造缺陷,故采用整体铸造,其好处在于能减少铸造工序,节约材料,提高成品率,同时,采用“横做立浇”的方法进行铸造。若采用盖座分开铸造,会使铸造工序增加,浪费材料,增加成本等情况。
以上进行比较,从经济效益和成品率上讲,采用整体铸造好。该铸件的分型面选在最大面处,铸件分两箱造型,采用“横做立浇”,底注式浇注系统,使铸件的性能良好,充型时不易冲坏型腔和引起溅炸,并能保证铸件整体的对称性,确保重要面的质量。
采用横做立浇方法,排渣效果好,气体易排出,铁水上升平稳,铸件不易产生砂眼、气孔、夹渣,组织致密,均匀,耐磨性好。
尺寸公差等级为CT8~10,选CT9。
确定铸铁件机械加工余量等级6~8,选择7级[砂型机器造型]。 铸造件主要表面的机加工余量的确定见表2-2。
另外,在控制凝固次序方面,采用“同时凝固原则”在周围设置冷铁,使金属液体达到同时凝固的目的。
表2-2铸造件主要表面的机加工余量
表面代号 D1 D2 D3 T1 T2 T3 T4 铸件基本尺寸(mm) 76 130 140 344 300 125 175 加工余量等级(mm) 7 7 7 7 7 7 7 机械加工余量(mm) 6.0 6.5 6.5 5.0 7.0 6.5 6.5 说明 孔双侧加工 孔双侧加工 孔双侧加工 底面,单侧加工 顶面单侧加工 侧面,单侧加工 侧面,单侧加工 由于铸铁在铸造过程中存在着同应力,因此,在毛坯制成后需要进行时效处理。
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2.2.2定位基准的选择
零件在加工过程中定位基准的选择不仅对保证加工精度和确定加工顺序有很大的影响,而且还决定了工艺装备设计制造的周期与费用,正确的选择各工序的定位基准是制订工艺规程的一个重要问题。 (1)粗基准的选择
选择粗基准的出发点是为后续的工序提供合理的定位精基准,保证各加工表面的余量足够并分配合理,由于粗基准是对毛坯进行第一次机械加工的定位基准,因此与毛坯的状况关系很大,如图2-1确定粗基准时应按:
①用零件非加工表面为粗基准,可保证零件的加工表面与非加工表面的相互位置关系,且能在一次安装中尽可能加工较多的表面。
②用零件的重要表面为粗基准,优先保证了重要表面的余量和表面组织性能的一致。 ③应选面积大、形状简单、加工量大的表面为粗基准,使切削总量最少。
图2-1锡林结合体
④应选毛坯精度高,余量小的表面为粗基准,易保证各加工表面的余量足够,分配合理。 ⑤应选定位精度高,夹紧可靠的表面为粗基准。
⑥粗基准原则上是在第一道工序中使用一次并尽量避免重复。
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遵循以上的原则,为了确保加工时工件的稳定性能良好,可选锡林轴承结合件的端面T4作为加工面T3的粗基准;再由T3端面加工出T4端面;之后再由粗加工后的T4端面加工出锡林轴承结合件的上下底面。
在对铣断之前,前面加工的各面是作为一个整体零件加工出来的,故保证了后续工序的加工精度和简化了加工的难度。 (2)精基准的选择
选择精基准的出发点是保证加工精度,特别是加工表面的相互位置精度的实现,以及定位安装的准确方便。选择精基准应遵循以下的原则:
① 基准重合原则:
确定精基准时,应尽量用设计基准作为定位基准,以消除基准不重合误差,提高零件的表面的位置精度和尺寸精度。
② 统一基准原则:
拟定工艺路线时,各个工序应尽可能用同一个定位基准来精加工各个表面,以保证各表面间的相互位置精度,并且还减少了夹具的数量和工件的装夹次数,降低了成本,提高了生产率。
③ 互为基准原则:
可逐步提高两相关表面的位置精度。 ④ 自为基准原则:
可使加工余量均匀,保证加工面自身形状精度,而位置精度则由前面的工序保证。 同时,精基准选择时,一定要保证工件的夹、压稳定可靠,夹具结构简单及操作简便。在遵循上述原则的前提下,如锡林轴承结合件的两端面的最终精加工,就是互为精基准,遵
0.026循“互为基准原则” 。如锡林轴承结合件中的孔?140??0.014的精加工就是以一面双孔定位,
自为基准加工出来的。(这就是统一基准和自为基准相结合的精加工方法)。 2.2.3加工方法的选择
主要根据工件的结构形状、技术要求、零件的年产量、机床的加工精度以及工厂实际情况来选择加工方法,零件机械加工方法的选择应遵循如下原则:
1)选加工方法的经济精度及表面粗糙度要与加工表面的精度要求和表面粗糙度要求相适应。
2)加工方法要能确保加工表面所要求的精度和粗糙度。 3)加工方法要与零件材料的可加工性相适应。 4)加工方法要与生产类型相适应。 5)加工方法要与工件的形状和尺寸相适应。
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