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(1).左端的加工表面:
这一组加工表面包括:,Φ82外圆端面,Φ52内圆,倒角钻孔并攻丝。这一部份只有端面有6.3的粗糙度要求,。其要求并不高,粗车后半精车就可以达到精度要求。而钻工没有精度要求,因此一道工序就可以达到要求,并不需要扩孔、铰孔等工序。 (2). Φ82端面的加工表面:
这一组加工表面包括:Φ82端面,粗糙度为3.2;Φ70的端面,并带有倒角;中心孔。其要求也不高,粗车后半精车就可以达到精度要求。其中,Φ55的孔或内圆直接在上做镗工就行了。
3 工艺规程设计
本蜗轮壳体假设年产量为10万台,每台车床需要该零件1个,备品率为19%,废品率为0.25%,每日工作班次为2班。
该零件材料为QT500-7,考虑到零件在工作时要有高的耐磨性,所以选择铸铁铸造。依据设计要求Q=100000件/年,n=1件/台;结合生产实际,备品率α和 废品率β分别取19%和0.25%代入公式得该工件的生产纲领
N=2XQn(1+α)(1+β)=238595件/年
3.1 确定毛坯的制造形式
零件材料为QT500-7,铸件的特点是液态成形,其主要优点是适应性强,即适用于不同重量、不同壁厚的铸件,也适用于不同的金属,还特别适应制造形状复杂的铸件。考虑到零件在使用过程中起连接作用,分析其在工作过程中所受载荷,最后选用铸件,以便使金属纤维尽量不被切断,保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平,而且零件轮廓尺寸不大,可以采用砂型铸造,这从提高生产效率,保证加工精度,减少生产成本上考虑,也是应该的。
3.2 基面的选择
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一,基面选择的正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产效率得以提高。否则,不但使加工工艺过程中的问题百出,更有甚者,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。
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粗基准的选择,对像蜗轮壳体这样的零件来说,选好粗基准是至关重要的。对本零件来说,如果外圆的端面做基准,则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称,按照有关粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时,应以这些不加工表面做粗基准,若零件有若干个不加工表面时,则应以与加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表面做为粗基准)。
对于精基准而言,主要应该考虑基准重合的问题,当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算,这在以后还要专门计算,此处不在重复。
3.3 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。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。
3.3.1 工艺路线方案一
10 铸造
铸造出毛坯
20 热处理 毛坯热处理,时效处理 30 粗车
粗车左侧Φ82端面,粗车Φ52内孔,粗车各外圆台阶及圆弧圆角, 注意各留1mm的精车余量
40 精车 50粗车
精车左端面,车Φ52内孔,车各台阶及倒角
粗车Φ130端面,粗车Φ70端面,粗车各外圆台阶及圆弧圆角,注意 各留1mm的半精车余量
60 精车 70粗车
精车Φ130端面,粗车Φ70端面,,车各台阶及倒角
粗车下端Φ82端面,粗车Φ52内孔,粗车各外圆台阶及圆弧圆角, 注意各留1mm的半精车余量
80 精车
精车端Φ82端面,Φ52内孔,车各台阶及倒角,达到图纸尺寸公差
钻圆周钻孔攻丝
90 钻孔攻丝
100 钳 去毛刺,清洗 110 终检
终检入库
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3.3.2 工艺路线方案二
10 铸造
铸造出毛坯
20 热处理 毛坯热处理,时效处理 30 粗车
粗车左侧Φ82端面,粗车Φ52内孔,粗车各外圆台阶及圆弧圆角, 注意各留1mm的精车余量
40 精车 50粗车
精车左端面,车Φ52内孔,车各台阶及倒角
粗车Φ130端面,粗车Φ70端面,粗车各外圆台阶及圆弧圆角,注意 各留1mm的半精车余量
60 精车 70粗车
精车Φ130端面,粗车Φ70端面,,车各台阶及倒角
粗车下端Φ82端面,粗车Φ52内孔,粗车各外圆台阶及圆弧圆角, 注意各留1mm的半精车余量
80 精车
精车端Φ82端面,Φ52内孔,车各台阶及倒角,达到图纸尺寸公差
钻圆周钻孔攻丝
90 钻孔攻丝
100 钳 去毛刺,清洗 110 终检
终检入库
3.3.3 工艺方案的比较与分析
上述两个方案的特点在于:方案一的定位和装夹等都比较方便,但是要更换多台设备,加工过程比较繁琐,而且在加工过程中位置精度不易保证。方案二减少了装夹次数,但是要及时更换刀具,因为有些工序在车床上也可以加工,镗、钻孔等等,需要换上相应的刀具。而且在磨削过程有一定难度,要设计专用夹具。因此综合两个工艺方案,取优弃劣,具体工艺过程如下: 10 铸造
铸造出毛坯
20 热处理 毛坯热处理,时效处理 30 粗车
粗车左侧Φ82端面,粗车Φ52内孔,粗车各外圆台阶及圆弧圆角, 注意各留1mm的精车余量
40 精车 50粗车
精车左端面,车Φ52内孔,车各台阶及倒角
粗车Φ130端面,粗车Φ70端面,粗车各外圆台阶及圆弧圆角,注意 各留1mm的半精车余量
60 精车
精车Φ130端面,粗车Φ70端面,,车各台阶及倒角
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70粗车 粗车下端Φ82端面,粗车Φ52内孔,粗车各外圆台阶及圆弧圆角, 注意各留1mm的半精车余量
80 精车 精车端Φ82端面,Φ52内孔,车各台阶及倒角,达到图纸尺寸公差
钻圆周钻孔攻丝
90 钻孔攻丝
100 钳 去毛刺,清洗 110 终检
终检入库
3.4 选择加工设备和工艺装备
3.4.1 机床选用
①.工序是粗车、和精车。各工序的工步数不多,成批量生产,故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大,精度要求属于中等要求,选用最常用的CA61401型卧式车床。参考根据《机械制造设计工工艺简明手册》表4.2-7。
②.工序是钻孔,选用Z525摇臂钻床。
3.4.2 选择刀具
①.在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用YG6类硬质合金车刀,它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性,可选用可转位车刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。
②.钻孔时选用高速钢麻花钻,参考《机械加工工艺手册》(主编 孟少农),第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有参数。
③.磨具的选用:磨具通常又称为砂轮。是磨削加工所使用的“刀具”。磨具的性能主要取决于磨具的磨料、结合剂、粒度、硬度、组织以及砂轮的形状和尺寸。参考《简明机械加工工艺手册》(主编 徐圣群) 表12-47,选择双斜边二号砂轮。
3.4.3 选择量具
本零件属于成批量生产,一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种:一是按计量器具的不确定度选择;二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。
3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
“蜗轮壳体” 零件材料为QT500-7,查《机械加工工艺手册》(以后简称《工艺手册》),表2.2-17 各种铸铁的性能比较,球墨铸铁的硬度HB为143~269,表2.2-23 球
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墨铸铁的物理性能,QT500-7密度ρ=7.2~7.3(gcm3),计算零件毛坯的重量约为2kg。
表3-1 机械加工车间的生产性质
同类零件的年产量[件] 生产类别 重型 (零件重>2000kg) 单件生产 小批生产 中批生产 大批生产 大量生产 5以下 5~100 100~300 300~1000 1000以上 中型 (零件重100~2000kg) 10以下 10~200 200~500 500~5000 5000以上 轻型 (零件重<100kg) 100以下 100~500 500~5000 5000~50000 50000以上 根据所发的任务书上的数据,该零件的月工序数不低于30~50,毛坯重量2kg<100kg为轻型,确定为大批生产。
根据生产纲领,选择铸造类型的主要特点要生产率高,适用于大批生产,查《工艺手册》表3.1-19 特种铸造的类别、特点和应用范围,再根据表3.1-20 各种铸造方法的经济合理性,采用机器砂模造型铸件。
表3-2 成批和大量生产铸件的尺寸公差等级
公差等级CT 铸造方法 球墨铸铁 砂型手工造型 砂型机器造型及壳型 金属型 低压铸造 熔模铸造 根据上表选择金属型公差等级为7级。
铸件基本尺寸 大于 63 100 至 100 160 3-3 铸件尺寸公差数值
公差等级CT 8 1.6 1.8 11~13 8~10 7~9 7~9 5~7