壳体零件加工 机电一体化毕业设计论文.doc
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1、目 录1 零件分析11.1 零件作用11.2 零件的工艺分析11.3 工艺材料分析22 工艺规程的设计22.1 确定毛坯的制造形式22.2 基准的选择2 2.2.1 粗基准的选择22.2.2 精基准的选择32.3 制定工艺路线32.3.1 工艺路线方案一32.3.2 工艺路线方案二82.3.3 工艺方案的比较与分析92.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定102.4.1 外圆表面112.4.2 长度方向112.4.3 内孔加工122.4.4 其余孔系加工122.5 确定切削用量及基本工时132.5.1 粗车外径132.5.2 粗铣外形172.5.3 钻孔192.5.4 攻螺纹202.6
2、工艺装置212.6.1 刀具设计212.6.2 量具设计222.6.3 夹具设计25参考文献 29致谢301 零件分析1.1 零件作用壳体零件是某产品的关键件,该产品四个螺纹4-M2-6G及16.5H8与仪器舱连接,而内孔55H8是万向支架的支撑,在工作时,壳体零件随某产品一起旋转,但万向支架由于转子的高速旋转,使转子轴在空间的方向保持稳定不动,为某产品提供一个姿态测量基准,测量弹体滚动姿态角,把大地坐标建立在该产品上。1.2 零件的工艺分析壳体零件有两组主要加工表面,它们之间有一定的位置要求。现分析如下:以16.5H8孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括16.5H8及其倒角、16.5H8对
3、57.80.25的同轴度0.2;尺寸31H14及其对16.5H8的同轴度0.2、垂直度0.01;四个螺纹孔4-M2-6G及其对16.5H8位置度0.2。其中,主要加工表面为16.5H8孔及倒角和其对57.80.25同轴度0.2,表面粗糙度1.6。以55H8孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括55H8孔及其倒角、55H8对16.5H8的同轴度0.02、尺寸2.2H12;长度尺寸52.6h11及其对16.5H8垂直度0.02;53.6H11孔及其对16.5H8同轴度0.1。这两组加工表面之间有着一定的位置要求,主要是:(1)尺寸16.5H8与57.80.25之间的同轴度公差为0.2。(2)尺寸3
4、1H14与16.5H8之间的同轴度公差为0.2,以及其端面与16.5H8之间的垂直度公差为0.01。(3)尺寸55H8与16.5H8之间的同轴度公差为0.02,以及其端面与16.5H8之间的垂直度公差0.02。由以上分析可知,对于这两组加工表面而言,可以先加工其中一组表面,然后借助于专用夹具加工另一组表面,并且保证它们之间的位置精度要求。1.3 工件材料分析由于壳体零件在产品飞行过程中受到3500 g的加速度冲击,因此,需要该零件的机械性能(即抗拉强度、硬度较高),同时铸造性能好,因此,在铸造铝合金中选择ZL111能够满足产品性能要求。热处理:人工时效。2 工艺规程的设计2.1 确定毛坯的制造
5、形式零件材料为ZL111铝合金,零件在使用过程中受到较大的直线惯性力及冲击载荷且形状复杂,为了减少工作量,保证基本外形和内腔的成型,使大批量的要求得以实现,为此采用压力铸造,通过压铸使得铸件的尺寸精度和表面粗糙度很高,铸件的尺寸精度达到IT12IT11,表面粗糙度为Ra3.2mRa0.8m,为保证毛坯成型质量,采用大的浇冒口,以补充成形的收缩,对于轮廓峰谷、凸凹等都能清晰地铸出,另外,其加工方法生产效率极高。2.2 基准的选择2.2.1 粗基准的选择。对于一般的轴类零件而言,以外圆作为粗基准是完全合理的。但对壳体零件而言,如果以73.4外圆表面作为粗基准(四点定位)则可能造成定位装夹不牢靠,因
6、为该外圆为不连续表面,另外表面积宽度不够仅有11mm左右。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作为粗基准,若有若干个不加工表面则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准),为此,选择57.80.25为粗基准,消除四个自由度。2.2.2 精基准的选择。主要考虑基准统一、重合的问题。对于壳体零件,主要加工表面是内腔,以轴线为准的孔系加工,而壳体的两个主要表面,而在加工的一个表面不连续且宽度又短(73.4),利用粗加工将73.4外圆粗加工,反过来利用这个表面再加工57.80.25,将精基准加工完成,即57.8,且该精基准为产品图中各个特征的位置的第一基
7、准。2.3 制定工艺路线在生产纲领以确定为大批量的条件下,尽可能采用万能型机床配以专用夹具,并尽可能使工序集中为原则来提高生产率;同时,由于我国现行机加工艺技术的提高,特别是加工设备的数字程序化,设备精度有了很大提高,同时在数控设备中一次定为夹紧可实现多工步加工,这样更有利于零件尺寸、精度的保证,可使生产成本下降。2.3.1 工艺路线方案一工序1:铣浇冒口。工序2:粗车外圆75。工序3:车外圆57.8;端面90.3。工序4:车端面、外圆、扩孔17.60.2;7.560.04,垂直度0.05(后道工序的精基准);73.6及同轴度误差0.1;扩孔15.5(15.5H14)。工序5:内孔加工(关键工
8、序)车端面45;镗孔31保证48及同轴度公差0.2;粗、精镗孔53.6保证32.2H13、38.2H13及100;镗孔55保证尺寸2.2及倒角0.345;镗孔16.5H8及 同轴度公差0.1,倒角。其加工程序为;T0101;(端面刀)G97 S800 M3;G00 Z0.5;X64;G01 G99 X41 F0.1; W0.1; X57;G3 57.6 Z-0.3 R0.3;G01 X64 F1.0;G00 X150; Z100;T0202(粗镗刀1)G97 S500 M3;G00 Z3; X41.;G00 Z-2.1;G01 X54.6 F0.08; X41.0;G00 Z-35.0;G01
9、 Z-38.2 F0.1; X53.65 F0.08; X41.0;G00 Z-32.2;G01 X53.65 F0.05; X41.0;G00 Z-26.2;G01 X53.65 F0.05; X41.0;G00 Z-20.2;G01 X53.65 F0.05; X41;G00 Z-14.2;G01 X53.65 F0.05; X41.0;G00 Z-13.1;G01 X53.65 F0.05; X41.0;G00 X14.0; Z-40.0;G01 Z-47.5 F0.08; X31.1; X53.4 Z-38.0;G00 X14.0; Z-46.0;G01 Z-47.82 F0.08;
10、X31.1; X53.75 Z-38.38; Z-13.4;G00 X41.0; Z-13.0;G01 53.75 F0.08; Z-13.4;G00 X41.0; Z100.0; X200.0; T0303;(粗镗刀2)G97 S800 M3;G00 Z5.0; X54.85;G01 G99 Z-2.25 F0.1; X41.0; Z-11.3; X53.7; Z-38.38; X31.1 W-9.4; Z-48.05; X17.5; U-1.4 W-0.7; W1.0; Z-54.0 F0.08; U-1.0; Z-45.0; X16.3; Z-54.0 F0.08; U-1.0; Z-4
11、.5;G00 Z5.0; X100.0 Z200.0;T0404;(精镗刀)G97 S800 M3;G00 Z3.0; X57.02;G01 Z0.7 F0.1; X55.02 Z-0.3; Z-2.25 F0.04; 41.0;G00 X16.4; Z-45.0;G01 Z-54.0 F0.08; U-0.5; Z-45.0; X16.51;G01 Z-54.0 F0.05; U-0.5;G00 Z5.0; Z100.0; X200.0; M30;工序6:铣外形28.90.3,R28.90.3,角度19730,27230。工序7:钻4-4.4H12。钻4-1.567孔。攻4-M2-6G螺纹。
12、工序8:钻6-2.013孔。攻6-M2.5-6G螺纹。工序9:钻1.5H14孔。工序10:修正螺纹2.3.2 工艺路线方案二工序1:铣浇冒口。工序2:粗车外圆75。工序3:车外圆57.8;端面90.3。工序4:车端面、外圆、扩孔17.60.2;7.560.04,垂直度0.05(后道工序的精基准);73.6及同轴度误差0.1;扩孔15.5(15.5H14)。工序5:内孔加工(关键工序)车端面45;镗孔31保证48及同轴度公差0.2;粗、精镗孔53.6保证32.2H13、38.2H13及100;镗孔55保证尺寸2.2及倒角0.3X45;镗孔16.5H8及 同轴度公差0.1,倒角。工序6:铣外形28
13、.90.3,R28.90.3,角度19730,27230。工序7:钻4-4.4H12。工序8:钻4-1.567孔。工序9:攻4-M2-6G螺纹。工序10:钻6-2.013孔。工序11:攻6-M2.5-6G螺纹。工序12:钻1.5H14孔。工序13:修正螺纹2.3.3 工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的基准点都是以外圆为基准加工,遵循着基准统一原则,一次性加工,能保证位置度精度,尺寸精度和形状用数控机床来控制。但不同点是方案一将小孔系和螺纹孔都集中在一个组合机床上加工,生产率高,减少装夹零件等辅助时间,一次性完成,但在成批生产时还得进行组合机床设计,因此,在能保证加工精度的情况下尽量能不选用
14、组合机床。而方案二是工序相对分散,主要考虑用万能机床加上专用夹具来加工,这样虽然费点时间,但相对而言投资小、工序简单。此外该零件的螺纹孔太小,易折断刀具,若采用方案二后增加了调刀、换刀时间,操作工的相对技术要求较高,为此我们采用方案二硫化碳。方案一、方案二在关键工序中都采用数控机床进行内控系加工。因为该内孔各个尺寸关联较多,且零件属薄壁零件及100锥度孔,不能多次进行装夹,同时采用数控机床可进行多工步加工,缩短了辅助时间,提高了生产效率。2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定零件原始资料:“壳体”零件材料:ZL111零件重量:90g生产类型:大批量加工方法:压铸根据上述原始资料及加工工
15、艺,分别确定各个表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:查机械加工工艺手册(以下简称工艺手册)表2.1-6毛坯的制造方法及其工艺特点。毛坯的制造方法,在压铸方法中:最大重量(Kg)1016。最小壁厚(mm):1。形状的复杂性(由模具制造难易决定)。材料:有色金属及其合金。生产类型:大批大量生产。精度等级(IT):1112。毛坯尺寸公差(mm):0.050.15。表面粗糙度:6.3。而我们所生产的壳体符合以上的范围,所以采用压铸法生产是合理可行的。查2.5表2.3-6;表2.3-11在“压力铸造”中得知:MA(加工余量等级)为E级,CT(尺寸公差等级)为57级。根据我们所担负的零件情况(薄壁
16、件),决定选E等级,CT选7级。再查工艺手册表2.3-5 MA=mm查工艺手册表2.3-9 CT=mm(铸件尺寸4063为1mm,铸件尺寸63100为1.1mm)。2.4.1 外圆表面(73.4,57.80.25)2.4.1.1考虑其加工长度不大,约11,其工序为粗车、精车,总余量2Z=3mm即73.4+3=76.4mm,圆整为76.5mm,取76.5mm为自由尺寸即可。查表2.3-39(粗车外圆后半精车余量)2Z=1.1mm 即精车余量2Z=1.1mm,精车加工精度();粗车余量2Z=1.9mm,粗车加工精度()。2.4.1.2 57.80.25为外圆不加工表面,考虑其工艺编制要以此为精加工
17、基准,在加工中零件数薄壁件,可能造成变形,所以采用定位套。同时为了其它尺寸加工精度,将57.80.25的表面变为加工表面,余量2Z=0.5mm,即57.8+0.5=58.3mm,公差0.25mm。2.4.2 长度方向 尺寸(52.6h11;45h11;38.2H13;48H10;17.60.2)2.4.2.1 52.6h11:两端面都需加工,同时结合工厂实际加工工艺的方法取余量Z=2.4mm,即52.6+2.4=55mm,公差0.4mm。2.4.2.2 45h11:两端面都需加工,余量Z=2.5mm,即45+2.5=47.5mm公差0.4mm。2.4.2.3 38.2H13:在镗孔是保证,即一
18、面加工,余量Z=0.5mm,即38.2+0.5=38.7mm,公差0.3mm。2.4.2.4 48H10:镗孔是保证,即一面加工,余量Z=0.5mm,即48+0.5=48.5mm,公差0.4mm。2.4.2.5 17.60.2:两端面都需要加工,余量Z=2.5mm,即17.6+2.5=19.1mm,公差0.2mm。2.4.3 内孔加工(16.5H8;540.4;53.6H11)。内孔的毛坯考虑减少加工,先铸出毛坯孔,零件的精度要求IT8,因此要粗扩孔,又考虑零件的其余孔系和重要端面都与16.5H8存在位置要求,因此都集中在一道工序中加工,才能保证要求。A:16.5H8:余量2Z=2mm,即16
19、.52=14.5mm,公差0.25mm。B:540.4:为不加工内圆表面,为减少毛坯内孔的铸造复杂性,将六条筋从右到左全部铸出,这样由于铸铝是轻金属,易加工,同时在今后镗孔时也不太难。C:53.6H11:考虑存在位置要求和尺寸精度,因此同16.5H8加工集中在同一道工序减少误差。53.6H11为薄壁处,同时为减小由于压铸造成的形状误差,因此取余量2Z=3mm,即53.63=50.6mm ,公差0.6mm。下面将16.5H8孔的工序间尺寸公差分布计算如下:预先铸出孔,在车床上加工时,加工工序一般为粗镗、半精镗及精镗。毛坯尺寸14.50.25mm工序1:15.5H14(15.5)工序2:16.5H
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