空心模加工工艺及专用机床设计.docx
辽宁工业大学机械专业综合课程设计（论文）题目：空心模加工工艺及专用机床设计学院：机械学院专业班级：机械204班学号：XXXXX学生姓名：XXX指导教师：XXX教师职称：副教授起止时间：2023.12.14-2023.11课程设计（论文）任务及评语学号XXXXXX学生姓名XXX专业班级机械204班课程设计（论文）题目空心模加工工艺及专用机床设计课程设计(论文)任务1 .设计内容（1）设计对象来源于生产实践，带有复杂空间曲面的机械零件；（2）针对指定零件，完成工艺分析，加工工艺规程制订（不做切削用量计算）；就其中的数控加工内容，利用软件CAM功能完成工艺编制、切削仿真；如若可能，利用斯沃软件完成加工仿真；针对其中某道工序设计专用机床（组合机床）或自动化程度较高的专用夹具，完成三图一卡（工序图、加工示意图、尺寸联系图、生产率计算卡）；编写设计说明书等。2 .技术参数与要求（1）工件材料：45（2）全部尺寸公差：±0.03,各形位公差：0.05,粗糙度：Ra3.2（3）毛坯形式：自定（4）生产纲领：20万件/年指导教师评语及成绩图纸（20%）说明书（20%）答辩（40%）平时(20%)成绩：指导教师签字：年月日学院：机械学院教研室：机制目录第1章机械加工工艺规程设计11.1 生产纲领计算及生产类型的确定11.2 确定毛坯及毛坯图11.3 拟定工艺路线21.4 各工序机床，刀具，卡具选择3第2章专机设计62.1 工序图62.2 加工示意图82.3 尺寸联系图102.4 生产效率卡11第3章数控加工CAM编程及加工仿真133.1 粗加工曲面选择刀具和参数设置133.2 精加工曲面选择刀具和参数设置163.3 加工轨迹仿真图形17第4章总结18参考文献19附录20第1章机械加工工艺规程设计1.1 工艺分析及生产类型确定1.1.1 生产纲领计算及生产类型的确定生产纲领：20万件/年N=Qm(1+a%)(1+b%)(1-1)a取0.1%,b取0.1%,Q=200000,m=1N=200400件/年该零件属于大批量生产。112工艺分析本题目零件材料代号为45,其力学性能：。600MPa,>16%硬度HB196-241。毛坯形式为精密铸件，生产批量为年产20万件，生产纲领为大批量生产。确定零件的重要表面为型腔和上表面，为了确定精基准，先加工下底面，再加工上表面，为保证加工余量均匀可利用型腔表面定位加工零件孔，然后加工侧面，最后以底面和孔定位加工型腔。全部尺寸公差为0.03,形位公差为0.05,粗糙度为Ra3.2。根据要求及工件外形采用钻削组合机床，难加工处选用数控机床加工，型腔用加工中心加工。1.2 确定毛坯及毛坯图毛坯：材料为45号钢，根据生产纲领选择精密铸造毛坯，如图11所示。尺寸：长250mm,宽150mm,高125mm,孔径15mm型腔RAM取3mm图1.1毛坯图1.3拟定工艺路线表1.1工艺路线I粗铳下表面II粗铳、半精铳上表面III精铳下表面IV钻钱四个孔V粗、半精铳侧面VI铳侧面槽VH粗铳型腔W精铳型腔1.4各工序机床、刀具、卡具的选择1.4.1粗铳下表面工件材料：45钢机床：X52K夹具：专用夹具1加工要求：尺寸达到工序要求，加工精度为Frn,Ra12.5刀具：高速钢镶齿套式面铳刀0160定位夹紧：以工件上表面定位限制3个自由度，然后专用夹具夹紧。工序简图见附录。1.4.2粗铳、半精铳上表面工件材料：45钢机床：XK5025A夹具：专用夹具2加工要求：尺寸达到工序要求，加工精度为IT7,Ra3.2刀具：高速钢圆柱铳刀050定位夹紧：以工件下表面定位限制3个自由度，然后专用夹具夹紧。工序简图见附录。1.4.3半精铳下表面工件材料：45钢机床：X52K夹具：专用夹具3加工要求：尺寸达到工序要求，加工精度为7,Ra3.2刀具：高速钢镶齿套式面铳刀0160定位夹紧：以工件上表面定位限制3个自由度，然后专用夹具夹紧。工序简图见附录。1.4.4钻较四个孔工件材料：45钢机床：专用机床夹具：专用夹具4加工要求：尺寸达到工序要求，加工精度为IT7,孔与上表面垂直度0.05,孔位置度0.05,孔表面粗糙度Ra3.2刀具：硬质合金莫氏锥柄麻花钻014.8,硬质合金锥柄机用钱刀015定位夹紧：以工件上表面定位限制3个自由度，型腔限制3个自由度，用专用夹具夹紧。工序简图见附录。1.4.5粗铳、半精铳侧面工件材料：45钢机床：XK5025A夹具：专用夹具5加工要求：尺寸达到工序要求，加工精度为7,Ra3.2刀具：高速钢粗加工立铳刀015,莫氏锥柄立铳刀010定位夹紧：以工件下表面限制3个自由度，孔限制3个自由度，专用夹具夹紧。工序简图见附录。1.4.6铳侧面槽工件材料：45钢机床:XK5025A夹具：专用夹具5加工要求：尺寸达到工序要求，加工精度为7,Ra3.2刀具：高速钢普通直柄立铳刀010定位夹紧：以工件下表面限制3个自由度，两个孔限制3个自由度，专用夹具夹紧。工序简图见附录。1.4.7粗铳型腔工件材料：45钢机床：XK5025A夹具：专用夹具6加工要求：尺寸达到工序要求，加工精度为ITn,Ra6.3刀具：高速钢普通直柄立铳刀010定位夹紧：以工件下表面限制3个自由度，两个孔限制3个自由度，专用夹具夹紧。工序简图见附录。1.4.8精铳型腔工件材料：45钢机床：加工中心夹具：专用夹具6加工要求：尺寸达到工序要求，加工精度为IT7,Ra3.2刀具：高速钢普通直柄立铳刀05定位夹紧：以工件下表面限制3个自由度，两个孔限制3个自由度，专用夹具夹紧。工序简图见附录。第2章专机设计本道工序对孔进行加工，考虑到孔较深，所以钻钱分开。柄麻花钻014.8mm,硬质合金锥柄机用钱刀015mmo刀具的选用硬质合金莫氏锥2.2.1钻孔计算轴向切削力F,切削转矩T,切削功率P的计算公式钻轴向力：F=3.48D1-4f08075=3.48×14.814×O.2o8×6OO075=5062.7N钻削扭矩：T=5.87D2f07=5.87×14.82×0.2×600°7=22641.1Nmm钻削功率：P=TV9740M(2-4)(2-5)(26)22641.1x409740x3.14x14.8=2.0kw式中：屈服强度(MPb)F切削力(N)D钻头直径(mm)f每转进给量(mmr)T切削扭矩(Nmm)V切削速度(mmin)P切削功率(kw)钻四个孔的功率P=4P=8KW电机功率：P>P=9AKW(t7=O.85)总轴向力：Z歹=4歹=202508N(2-7)(2-8)(2-9)初定主轴转速，由公式2-11000×40n=86117.14.8×3.14mm滑台每分钟进给量的计算“"=V/（2-10）可得Vf=861X0,2=172.2mm/min式中：n一主轴转速（r/min）f主轴进给量（mmr）Vz一滑台每分钟进给量（mm/min）主轴直径的确定d=Bfi（2-11）式中：d一轴的直径（mm）；T一轴所传递的转矩（Nm）；B一系数。B与扭矩角6有关，当为非刚性主轴时，B=6.2I926411d=6.2×40×-=24mm,取主轴直径为25mm,主轴外伸长度为：1=5mm,VIOOO41因为是立式钻床，所以1=5-15=100mm,D/4为40/28,接杆莫氏圆锥号为2。由于钻削力学参数大于钱削,较刀主轴部分采用钻削结果,零件可互换降低维修成本。2. 2.2工作循环工件的厚度为1=123mm由公式2-3得切入长度：4=5mm排屑长度：I2=15mm切出长度：4=10师钻套高度：H=32mm因此刀具的工进长度为138mm,取14OnIm,考虑到工件的装卸取快退长度为200mm,则快进为60mm,加工示意图如图2.2所示。图2.2加工示意图2.3尺寸联系图由加工示意图计算可知道：电机功率：尸N9.4kw总轴向力：/Z/x左二20250.8x1.5=30376.2N(2-12)2. 所以由总轴向力选取滑台的型号为1HY50型，由此可确定立柱型号为1C150,立柱侧底座型号为1CD501,动力箱型号为1TD50。根据电机功率，确定电机型号Y160W4,HKW。多轴箱的尺寸为40OmmX40Ommo前备量20mm、后备量180mm、行程20Omm、总行程400mm。3尺寸联系图如图2.3所示。3. 4生产效率卡根据生产纲领确定理想生产率Q,两班制取4600h,八A200000Q-(2-13)Q=-=43.47tk4600由加工示意图可知，加工时：快进60mm,工进140mm,快退200mm,钻削进给速度172.2mmmin,较削进给速度74.55mmmin,快速进给速度6300mmmino快速进给时间为"i=°=0.0Imin6300140机加工时间：加=0.8min钻172.21401oo.右六=1.88mn钗74.55快退时间：/2=20°=0.03min6300装卸工件时间取：装=In1in定位夹紧和工件松开时间取"移=0.Imin1死挡块停留时间取"停=0.02因为回转工作台为4工位，钻、较、装卸工件同时进行，故装卸工件时间忽略不计,工进时间取钱孔时间。单件工时：才单=（.+，2+，较+%移+'停）（2-14）=0.01+1.88+0.03+0.1+0.02=2.04min实际生产率：QI=丝=图-=29.41（件h）（2-15）看单2.04因为采用两班制两台机床同时工作，所以：2=58.82（件h）由此可得机床负荷率:O4347(2-16)n伯*=73.92%负Q58.82综上，生产率计算卡如图2.4所示:空心模图号10毛足种类精密铸件艮计毛比i员材料45硬度工序名称钻钢X015凡工序号IV序号工步名称工作行程mm切削速度mm/min迸给量InMr进给速度InMInin工时min钻孔钻孔钻孔较孔工进时间辅助时向I良凡1安装工件0.52邙定也,夹紧0.053清台快迸6063000.014钻在。15通孔,深123m14040100.20.35172.274.550.81.885死挡铁停留0.026清台快退20063000.037工件松开0.058即下工件
