电机壳工艺制定及其夹具设计机械制造专业.docx

2.3工艺装备及设备的选用 工艺装备：简称“工装”，指的是为是工艺过程最终实现，所用到的夹具、刃具、模具、量具、辅具、工位器具等所有器具的总称。使用工艺装备的目的有以下几点： (1) 为了制造产品所必不可少的。 (2) 为了保证加工的质量。 (3) 为了提高劳动生产率。 (4) 为了改善劳动条件。 根据工艺装备所适用的范围，大致能够被分成两种：专用和通用。专用的工艺装备（又称专用工装），是指只针对某一个产品、某一种零部件、某一道工序，属于专用资产，而且大都价值较高。一般的工艺装备（又称通用工装），是指能被应用于各类产品，例如常见的量具、刀具，而且通常单件的价值较低。 专用工装大多由企业自己设计及制造，而通用工装则是由专业工厂制造。通用的工艺装备用途及功能很广，种类也繁多。大致可分为以下几种： 工具，加工零件时所用到的器具，例如螺丝刀（见图2.2）等。 图2.2 螺丝刀 刀具，主要在加工过程中起到切削的作用，又被称为切削工具，例如铣刀（见图2.3）等。 图2.3 铣刀 量具，通常是用来定量的器具，例如最常见的游标卡尺（见图2.4）等。 图2.4 游标卡尺 夹具，在加工零件的过程中起到固定的作用。包括焊接夹具、机床夹具（机械加工夹具）、检验夹具、装配夹具等。焊接夹具，顾名思义是为了保证焊件的尺寸，防止在焊接的过程中产生变形的夹具（见图2.5）。机床夹具则是机床上的一种装夹工 图2.5 焊接夹具 工具，图2.6为较常见的车床夹具。 图2.6 车床夹具 针对本课题零件所需要的工艺装备主要有： (1) 钒钢机用丝锥，见图2.7。工序Ⅱ、工序Ⅶ、工序Ⅷ，做“镗”的工序时，会使用到此工具。 图2.7 机用丝锥 (2) 铣刀。工序Ⅲ，使用的是硬质合金切口铣刀；工序Ⅵ，使用的是Ø125端铣刀；工序Ⅺ、工序Ⅸ，使用的是Ø100端铣刀。在做“铣”的工序时，会使用到此类刀具。 (3) 硬质合金锥柄麻花钻，见图2.8。工序Ⅴ，使用的是Ø5硬质合金锥柄麻花钻；工序Ⅹ、工序Ⅻ、工序ⅩⅤ、工序ⅩⅥ，使用的是Ø6硬质合金锥柄麻花钻。当工序为钻底孔的时候，需要使用此刀具。 图2.8 锥柄麻花钻 (4) 硬质合金盲孔端面锪钻，见图2.9。工序Ⅳ，用到的是Ø10硬质合金盲孔端面锪钻；工序ⅩⅢ，用到的是Ø12硬质合金盲孔端面锪钻。在“锪”的工序时，需要用到此刀具。 ,, 图2.9 硬质合金盲孔端面锪钻 (5) 回转夹具，即将要设计的夹具，详细图纸见CAD图。 生产设备是指由某一电路、气路或机械部件组成的设备，通常是一些被用来改善生产环境、提供适当工作条件、提高生产效率，在长期重复使用过程中可以保持原先物体样子和功能的生产原料和物资原料的统称。主要包括生产所用到的及其、工治具等。例如：车床、数控车床、数控铣床、机床、加工中心等。 针对本课题零件的加工所需要的设备有： 工序Ⅰ：半精车端面B 此道工序选用的是数控车床加工，设备型号为SK-50P，见图2.10，用专用车夹具，编号ZYCJJ-01，同时加工件数1。 图2.10 SK-50P数控车床 工序Ⅱ：粗、精镗Ø150(+0.15/+0.1)mm止口 此道工序选用的是数控车床加工，设备型号为SK-50P，用专用车夹具，编号ZYCJJ-01，同时加工件数1。 工序Ⅲ：铣宽1.7mm槽 此道工序选用的是立式加工中心，设备型号为FV-800A，见图2.11，用本课题设计的回转夹具，编号HZJJ-01，同时加工件数2。 工序Ⅳ：锪2-10(+0.015/0)沉孔 此道工序选用的是立式加工中心，设备型号为FV-800A，用本课题设计的回转夹具，编号HZJJ-01，同时加工件数2。 工序Ⅴ：钻、攻6-M6螺纹底孔 此道工序选用的是立式加工中心，设备型号为FV-800A，用本课题设计的回转夹具，编号HZJJ-01，同时加工件数2。 工序Ⅵ：铣端面C 此道工序选用的是立式加工中心，设备型号为FV-800A，用本课题设计的回转夹具，编号HZJJ-01，同时加工件数2。 工序Ⅶ：镗Ø30(0/-0.02)mm孔 此道工序选用的是立式加工中心，设备型号为FV-800A，用本课题设计的回转夹具，编号HZJJ-01，同时加工件数2。 工序Ⅷ：镗Ø42(+0.017/-0.042)mm孔 此道工序选用的是立式加工中心，设备型号为FV-800A，用本课题设计的回转夹具，编号HZJJ-01，同时加工件数2。 工序Ⅸ：铣侧面D 此道工序选用的是立式加工中心，设备型号为FV-800A，用本课题设计的回转夹具，编号HZJJ-01，同时加工件数2。 工序Ⅹ：钻、攻2-M6螺纹孔 此道工序选用的是立式加工中心，设备型号为FV-800A，用本课题设计的回转夹具，编号HZJJ-01，同时加工件数2。 工序Ⅺ：铣侧面E 此道工序选用的是立式加工中心，设备型号为FV-800A，用本课题设计的回转夹具，编号HZJJ-01，同时加工件数2。 工序Ⅻ：钻、攻2-M6螺纹孔 此道工序选用的是立式加工中心，设备型号为FV-800A，用本课题设计的回转夹具，编号HZJJ-03，同时加工件数2。 工序ⅩⅢ：锪Ø12沉孔 此道工序选用的是立式加工中心，设备型号为FV-800A，用回转夹具，编号HZJJ-03，同时加工件数2。 工序ⅩⅤ：钻、攻M6螺纹孔 此道工序选用的是立式加工中心，设备型号为FV-800A，用回转夹具，编号HZJJ-03，同时加工件数2。 工序ⅩⅥ：钻、攻3-M6螺纹底孔 此道工序选用的是立式加工中心，设备型号为FV-800A，用回转夹具，编号HZJJ-03，同时加工件数2。 图2.11 立式加工中心FV-800A 2.4确定毛坯的加工余量 首先，明确毛坯的种类。常见毛坯分为下列四种：铸件、锻件、型材、焊接件和其他毛坯。 铸件：铸造的方法通常被用来制造形状复杂的毛坯。现今的许多铸件都使用砂型铸造的方式。铸造的方法及特点见图2.12（a）和2.12（b）。 图2.12（a）铸造的方式及特点 图2.12（b）铸造的方式及特点 锻件：此种毛坯在被锻造后能成为具有较好的力学性能的金属纤维组织，常被用于受力复杂的钢质零件。锻造的方式及特点见图图2.13（a）、2.13（b）、2.13（c）和2.13（d）。 图2.13（a）锻造的方式及特点 图2.13（b）锻造的方式及特点 图2.13（c）锻造的方式及特点 图2.13（d）锻造的方式及特点 型材：其制造方法有热轧和冷拉。热轧的型材精度低、尺寸大，因此适用于一般零件；冷拉的型材精度高、尺寸小，因此适用于中小型零件。 焊接件：常用于小批量的生产。使用焊接件的优点在于制造过程简便、生产所需时间短、原材料消耗少。但使用此种毛坯也有缺点，其抗震性比较差，变形也大，需后续再对其进行时效处理。 其他毛坯：例如冲压件、塑料压制件、粉末冶金件等。 毛坯的选择原则需要遵循下面几点： 零件的批量大小 倘若生产的零件数量很大，应选择高精度、高生产率的方式；如果是小批量的生产，则可以选择相对低精度、低生产率的制造方式。 零件材料的工艺性 如果材料为铸铁、青铜等零件，则选择铸造毛坯；如果零件的形状简单，且力学性能要求较低，则选择型材；如果是钢质零件，则选择锻件毛坯。 零件结构形状尺寸 具有复杂形状的毛坯通常采取铸造的方法。砂型铸造不适合使用在薄壁零件上。自由锻造适用于尺寸较大的零件，模锻件适用于中小型零件。 当前的生产条件 选择毛坯需要考虑到现有的制造水平、环境条件和经济性。 毛坯选择的原则是，在尽可能满足加工要求的情况下，降低成本，使产品具有市场竞争力。 工艺性原则 工件的加工要求决定了毛坯的特点。针对不同的加工要求，需要采用不同的毛坯。毛坯的化学性能、物理性能都需要与要求的加工精度、形状等相符。 适应性原则 即根据加工要求和工作条件要求，采用适当的方案。 生产条件兼顾原则 顾名思义，选择毛坯时需要注意本厂当前的生产环境和技术水平。 经济性原则 该原则指的是尽量使总成本费用降到最低。 可持续性发展原则 可持续发展是21世纪一直推崇的一点，在工业化的同时，也要注意保护环境、节约能源，为我们的后代子孙保留良好的生存环境。 尽可能少消耗能源，选择低能耗的材料，采取合理的工艺制定方案，尽量做到环保节能减排。 尽量使用可回收或者是加工废物少、可再利用的材料，而不是用会损害环境的材料。 条件允许的话可以使用新能源，例如太阳能等。尽量少用、最好是不用石油、煤等会排出大量二氧化碳气体的燃料，避免导致地球表面温度升高。 电动机壳体是薄壁壳体零件，尺寸大，结构简单，壳体壁较薄,加工制作过程中要防止变形。选择毛坯材料为铸铝ZL104。 毛坯的制造方法影响着毛坯加工余量和公差的大小，根据查阅机械设计工艺手册： 铸件尺寸公差 因为生产量是中等水平，毛坯的制造方法选取用砂型机器来制造。查阅资料得，铸件的尺寸公差等级为10级。 铸件机械加工余量 查机械工艺手册，可得，轻金属合金材料采用压力铸造所的的机械加工余量等级为B-D，选用D级。根据零件最大尺寸为100-160mm，则可得要求的铸件机械加工余量为0.8mm。 2.5确定各工序的切削参数及工时定额 对各道工序进行所需要的时间进行计算，好把握加工时间。 2.5.1车端面B的切削参数及工时计算 加工端面B时要求保证与A面间的尺寸为20mm,表面粗糙度为Ra3.2，由于压铸铝合金件的毛坯精度较高，所以只需要进行一次粗加工便能够达到要求。 选用硬质合金刀片45°车刀，查表得毛坯机械加工余量为0.8mm。 查表可得：切削用量=0.8mm，进给量ƒ=0.2mm/r，查表得切削速度为=450m/min 主轴转速955.4r/min 加工一次走过的距离=15.8+3+4=22.8mm 加工时间×1=7.16s 2.5.2镗止口的切削参数及工时计算 加工止口时要求达到尺寸Ø150(+0.15/+0.1)mm，表面粗糙度为Ra1.6，由于要求较高，于是选择进行粗加工和精加工。 （1）粗镗止口至尺寸Ø149.4(+0.1/0)mm，表面粗糙度Ra为3.2µm 选用硬质合金镗刀 查表可得：切削用量=0.5mm，进给量ƒ=0.3mm/r，查表得切削速度为=450m/min 主轴转速=955.4r/min 加工一次走过的距离=3.5+3+4=10.5mm 加工时间×1=2.20s （2）精镗止口至尺寸Ø150(+0.15/+0.1)mm，表面粗糙度Ra为1.6µm 选用硬质合金镗刀 查表可得：切削用量=0.3mm，进给量ƒ=0.1mm/r，查表得切削速度为=480m/min 主轴转速=1019.11r/min 加工一次走过的距离=3.5+3+4=10.5mm 加工时间×1=6.18s 总的加工时间为=2.20+6.18=8.38s 2.5.3铣端面C的切削参数及工时计算 加工端面C时要求保证尺寸114.5±0.1mm，由于其表面粗糙度要求较高为1.6µm，所以需进行粗加工和精加工。 （1）粗铣端面C至尺寸115±0.1mm，表面粗糙度Ra为3.2µm 选用125端铣刀，齿数Z=8，查表可得，YG6硬质合金刀片适用 查表可得：切削用量=0.5mm，进给量=0.2mm/z，查表得切削速度为=840m/min 主轴转速=2140.13r/min 加工一次走过的距离=106.5+4+32=142.5mm 加工时间×1=2.5s （2）精铣端面C至尺寸114.5±0.1mm，表面粗糙度Ra为1.6µm 采用与粗加工同一把刀 查表可得：切削用量=0.3mm，进给量=0.1mm/z，查表得切削速