空心模加工工艺及专用机床设计.docx

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1、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：2021.12.14-2022.L1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

2、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

3、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*(l+a%)(l+b%)(IT)a取0.1%,b取0.1%,Q=200000,m=lN=200400件/年该零件属于大批量生产。1. 1.2工艺分析本题目零件材料代号为45,其力学性能：。2600MP

4、a,216%,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Ll所示。尺寸：长25Onlnb宽15Omnb高125mm,孔径15mm型腔RAM取3mm图1.1毛坯

5、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IIlIV精铳下表面钻钱四个孔V粗、半精铳侧面VI铳侧面槽VlI粗铳型腔VIII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ITll,Ral2.5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

6、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IT7,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,硬质合金锥柄机用校刀015定位夹紧：以工件上表面定位限制3个自由度，型

7、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IT7,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IT7,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

8、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ITlI,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2. 1工序图本专用机床的用途是来完成工序IV,液压回转工作台上可一次装夹四个工件，两个工件同时加工，一个钻孔和一个钱

9、孔。2. 1.1工序设计工件材料：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：以工件下表面定位限制3个自由度，型腔限制3个自由度，用专用夹具夹紧。3. 1.2时间定额的确定钻削时间定额：背吃刀量:7.4mm取f=0.2mmr切削速度为40mmin妞*+亡由计,由l00匕IOooX40皿/.“I、机床主轴转速：n=-=861rmn(2-1)d04X14.8基本时间：z=1+z(2-2),firD-l+(2-3)cotT

10、r2=(3-5)4一单件小批生产时的试切附加长度/总=14Ommf=0.2mmrn=861rmin机动时间0=08min,辅助时间Zf=0.2xrz=0.16nin钱削时间定额：背吃刀量：0.Imm取f=0.35mmr切削速度为10mmin由公式2T得，机床主轴转速：n=213r/min5由公式2-2、2-3得，机动时间Ej=I.88min,辅助时间O=O.2x%=0.38min综上，绘制空心模零件被加工工序图如图2.1所示。图2.1空心模零件被加工工序2.2加工示意图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015mmo2. 2.1钻孔计算

11、轴向切削力F,切削转矩T,切削功率P的计算公式F=3.48D,4/80-75=3.48X14.814XO.2o8X6OO075=5062.7NT=5.87D2/07=5.8714.82X0,26OO07=22641.lNmmP-TV9740rf）2264L14O9740x3.14x14.8=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ZP=4P=8KW电机功率：%=9.4KW（77=0.85）刀具的选用硬质合金莫氏锥钻削扭矩:钻削功率:总轴向力：F=4F=20250.87V(2

12、-4)(2-5)(2-6)(2-7)(2-8)(2-9)初定主轴转速，由公式2-1100040Q么“/n=861y.14.8x3.14mm滑台每分钟进给量的计算吁，（2-10）可得Vf=86ix.2=1722mmmin式中：n一主轴转速（r/min）f主轴进给量（mmr）”/一滑台每分钟进给量（mm/min）主轴直径的确定d=BWT（2-11）式中：d一轴的直径（mm）；T一轴所传递的转矩（N-m）；B一系数。B与扭矩角有关，当为非刚性主轴时，B=6.2I22641Td=6.2-=24.1n,取主轴直径为25mm,主轴外伸长度为：L=115mm,141因为是立式钻床，所以L=I15-15=10

13、0mm,D/4为40/28,接杆莫氏圆锥号为2。由于钻削力学参数大于较削,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l=123mm由公式2-3得切入长度:1=5mm排屑长度：Z2=15mm切出长度：&=IOmnI钻套局度：H=32un因此刀具的工进长度为138mm,取14OnnII,考虑到工件的装卸取快退长度为20Omlib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：p29.妹W总轴向力：FYjFk=20250.81.5=30376.27V(2-12)所以由总轴向力选取滑台的型号为1HY5

14、0型，由此可确定立柱型号为1CL50,立柱侧底座型号为1CD501,动力箱型号为ITD50。根据电机功率，确定电机型号Y160MY,11KW。多轴箱的尺寸为40OnlmX400mm。前备量20mm、后备量180mm、行程20Omm、总行程400mm。尺寸联系图如图2.3所示。图2. 3尺寸联系图2.4生产效率卡根据生产纲领确定理想生产率Q,两班制取4600h,CA200000仆Q(2-13)Q=43.47L4600由加工示意图可知，加工时：快进60mm,工进140mm,快退20Omnb钻削进给速度172.2mmmin,被削进给速度74.55unmin,快速进给速度630Onlm/min。快速进给时间为M=-=O.Olmin16300140机加工时间：，粘=