CA6140車床撥叉[831008] 加工工藝及鉆2-φ20孔夾具設(shè)計【版本2】【含CAD+PDF圖紙】
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任務(wù)書題目: CA6140車床撥叉(831008型號)零件的機械加工工藝規(guī)程及加工20孔的夾具設(shè)計內(nèi)容:1.零件圖 1張 2.毛坯圖 1張 3. 機械加工工藝過程綜合卡片 1套 4. 結(jié)構(gòu)設(shè)計裝配圖 1張 5. 結(jié)構(gòu)設(shè)計零件圖 1張 6. 課程設(shè)計說明書 1張序言機械制造工藝學課程設(shè)計使我們學完了大學的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的.這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練,因此,它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。 就我個人而言,我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓練,從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力,為今后參加祖國的“四化”建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。由于能力所限,設(shè)計尚有許多不足之處,懇請各位老師給予指教。1一、零件的分析 (一)零件的作用題目所給的零件是CA6140車床的撥叉。它位于車床變速機構(gòu)中,主要起換檔,使主軸回轉(zhuǎn)運動按照工作者的要求工作,獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的20孔與操縱機構(gòu)相連,二下方的50半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體,加工時分開。(二)零件的工藝分析零件的材料為HT200,灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單,鑄造性能優(yōu)良,但塑性較差、脆性高,不適合磨削,為此以下是撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求:1、小頭孔20以及與此孔相通的8的圓孔、M6螺紋孔2、大頭半圓孔503、撥叉底面、小頭孔端面、大頭半圓孔端面,大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.07mm,小頭孔上端面與其中心線的垂直度誤差為0.05mm。由上面分析可知,可以粗加工撥叉上端面,然后以此作為基準采用專用夾具進行加工,并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及機床所能達到的位置精度,并且此撥叉零件沒有復雜的加工曲面,所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。二、工藝規(guī)程設(shè)計(一)確定毛坯的制造形式零件材料為HT200。考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大,零件結(jié)構(gòu)又比較簡單,生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn),故選擇木摸手工砂型鑄件毛坯。查機械制造工藝設(shè)計簡明手冊第41頁表2.2-5,選用鑄件尺寸公差等級為CT-12。(二)基面的選擇: 1、粗基準的選擇:以兩個小頭孔外圓表面為粗基準。2、精基準的選擇:考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便,依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則,以粗加工后的上底面為主要的定位精基準,以兩個小頭孔外圓柱表面為輔助的定位精基準。(三)制定工藝路線根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求,以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外,還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果,以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查機械制造工藝設(shè)計簡明手冊選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下:工序1 粗、精銑32的上端面,以32的外圓面為粗基準,采用X51立式銑床加專用夾具;工序2 鉆、擴、鉸、精鉸20孔,以32的上端面為基準,采用Z525立式鉆床加專用夾具;工序3 粗、精銑32和72的下端面,以32的內(nèi)圓面為基準。采用X51立式銑床加專用夾具;工序4 粗精銑72的上端面,以32的下端面為基準。采用X51立式銑床加專用夾具;工序5: 銑斷,采用X60臥式銑床加專用夾具;工序6:粗,精鏜50孔,以32的下端面為基準;工序7:鉆4通孔,鉆M6孔;工序8:用三面刃銑刀銑斜槽面;(四)機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定“CA6140車床撥叉”零件材料為HT200,硬度200HBW,毛坯重量1.2KG,生產(chǎn)類型大中批量,鑄造毛坯。據(jù)以上原始資料及加工路線,分別確定各家工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:1. 外圓表面延軸線方向長度方向的加工余量及公差(20,50端面)。查機械制造工藝設(shè)計簡明手冊(以下稱工藝手冊)表2.22.5,取20,50端面長度余量均為2(均為雙邊加工)銑削加工余量為:粗銑 1mm精銑 1mm2. 內(nèi)孔(50已鑄成孔)查工藝手冊表2.22.5,取50已鑄成孔長度余量為2,即鑄成孔直徑為46mm。工序尺寸加工余量:鉆孔 R9mm擴孔 0.125mm粗鉸 0.035mm精鉸 0.015mm3. 其他尺寸直接鑄造得到由于本設(shè)計規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn),應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認。 加工余量計算表 工序加工尺寸及公差鍛件毛坯(,上下端面距離,零件尺寸34mm)擴20孔粗,精鉸20孔加工前尺寸34mm18mm19.8mm加工后尺寸30mm19.7mm19.94mm加工余量(單邊)2.0mm0.85mm0.07mm加工公差(單邊)+0.021/0+0.021/0(五)確定切削用量及基本工時 工序1 粗、精銑32的上端面,以32的外圓面為粗基準。粗銑32上端面:1. 加工條件工件材料:HT200, b =170240MPa,鑄造;工件尺寸:aemax=72mm,L=176mm;加工要求:粗銑20孔上端面,加工余量1mm;機床:X51立式銑床;刀具:YG6硬質(zhì)合金端銑刀。銑削寬度ae90,深度ap6,齒數(shù)z=12,故根據(jù)機械制造工藝設(shè)計簡明手冊(后簡稱簡明手冊)表3.1,取刀具直徑dw=125mm。根據(jù)切削用量手冊(后簡稱切削手冊)表3.16,選擇刀具前角00后角08,副后角0=10,刃傾角s=10,主偏角Kr=60,過渡刃Kr=30,副偏角Kr=5。2. 切削用量1)確定切削深度ap 因為余量較小,故選擇ap=1mm,一次走刀即可完成。2)確定每齒進給量fz 由于本工序為粗加工,尺寸精度和表面質(zhì)量可不考慮,從而可采用不對稱端銑,以提高進給量提高加工效率。根據(jù)切削手冊表3.5,使用YG6硬質(zhì)合金端銑刀加工,機床功率為4.5kw(據(jù)簡明手冊表4.2-35,X51立式銑床)時: fz=0.090.18mm/z故選擇:fz=0.18mm/z。f= fz z=0.18*12=2.16mm/r3)確定刀具壽命及磨鈍標準 根據(jù)切削手冊表3.7,銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5mm;由于銑刀直徑dw=125mm,故刀具使用壽命T=180min(據(jù)簡明手冊表3.8)。4)計算切削速度vc和每分鐘進給量vf根據(jù)切削手冊表3.16,當dw=125mm,Z=12,ap7.5,fz0.18mm/z時,vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系數(shù)為:kMV= 1.0,kSV= 0.8。切削速度計算公式為:其中 ,將以上數(shù)據(jù)代入公式:確定機床主軸轉(zhuǎn)速: 。 按機床說明書(工藝手冊),與545r/min相近的轉(zhuǎn)速為600r/min,取機床主軸轉(zhuǎn)速為600r/min。根據(jù)簡明手冊表4.2-36,選擇nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此,實際進給量:vc=m/min=118m/min5)校驗機床功率 根據(jù)切削手冊表3.24,近似為Pcc=3.3kw,根據(jù)機床使用說明書,主軸允許功率Pcm=4.50.75kw=3.375kwPcc。故校驗合格。最終確定:ap=4.0mm,nc=300r/min,vf=390mm/s,vc=118m/min,fz=0.1mm/z。6)計算基本工時 tmL/ vf,L=l+ y+,L=176mm.查切削手冊表3. 26,入切量及超切量為:y+=40mm,則:tmL/ Vf=(176+40)/390=0.55min。精銑20上端面:刀具:YG6硬質(zhì)合金端銑刀;機床:X51立式銑床;查切削手冊表3.5,進給量,取f=6mm/r參考有關(guān)手冊,確定,采用YG6硬質(zhì)合金端銑刀,則:現(xiàn)采用X51立式銑床,根據(jù)簡明手冊表4.2-36,取故實際切削速度: 當時,工作臺每分鐘進給量:,取為980mm/min精銑時基本工時:t=72/980=0.07 min 工序2 鉆、擴20孔,以32上端面為基準。1. 選擇鉆頭機床:Z525立式鉆床根據(jù)切削手冊表2.1.2.2,選擇高速鋼麻花鉆鉆頭,粗鉆時do=18mm,鉆頭采用雙錐后磨橫刀,后角o12,二重刃長度b=3.5mm,橫刀長b=2mm,寬l=4mm,棱帶長度, 2.選擇切削用量 (1)確定進給量按加工要求確定進給量:查切削手冊,由切削手冊表2.7,系數(shù)為0.5,則: 按鉆頭強度選擇:查切削手冊表2.8,鉆頭允許進給量為:;按機床進給機構(gòu)強度選擇:查切削手冊表2.9,機床進給機構(gòu)允許軸向力為8330N時,進給量為。以上三個進給量比較得出,受限制的進給量是工藝要求,其值為:0.2150.265mm/r。根據(jù)簡明手冊表4.2-16,最終選擇進給量。根據(jù)切削手冊表2.19查出,鉆孔時軸向力Ff=2500N,軸向力修正系數(shù)為1.0,故Ff=2500N。根據(jù)Z525立式鉆床使用說明書,機床進給機構(gòu)允許的最大軸向力為8830NFf,故所選進給量可用。(2)確定鉆頭磨鈍標準及壽命后刀面最大磨損限度(查簡明手冊)為0.6mm,壽命(3)切削速度查切削手冊表2.30,切削速度計算公式為: (m/min)其中,查得修正系數(shù):,=,故實際的切削速度:確定機床主軸轉(zhuǎn)速,查工藝手冊為184r/min (4)檢驗機床扭矩及功率查切削手冊表2.20,當f0.26, do19mm時,Mt=31.78Nm,修正系數(shù)均為1.0,故MC=31.78 Nm。查機床使用說明書:Mm =144.2 Nm。查切削手冊表2.23,鉆頭消耗功率:Pc=1.3kw。查機床使用說明書,。由于,故切削用量可用,即:,3、計算工時4、擴孔至19.8查切削手冊表2.10,擴孔進給量為:,并由機床使用說明書最終選定進給量為:。根據(jù)資料,切削速度 ,其中為用鉆頭鉆同樣尺寸實心孔時的切削速度,故 根據(jù)機床使用說明書選取 ?;竟r 5、粗鉸至刀具:專用鉸刀機床:Z525立式鉆床根據(jù)有關(guān)手冊的規(guī)定,鉸刀的進給量為0.81.2mm/z,進給量取0.81mm/r,機床主軸轉(zhuǎn)速取為=140r/min,則其切削速度為:。機動時切削工時,=38mm,6、 精鉸至刀具:機床:Z525立式鉆床根據(jù)有關(guān)手冊的規(guī)定,鉸刀的進給量取0.48mm/r,機床主軸轉(zhuǎn)速取為:=140r/min,則其切削速度為:機動時切削工時,=38mm工序3 粗、精銑32、72下端面,以32內(nèi)園面為基準。粗銑32、72下端面:1. 加工條件工件材料:HT200,b =170240MPa,鑄造;工件尺寸:aemax=72mm,L=176mm;加工要求:粗銑20孔下端面,加工余量1mm;機床:X51立式銑床;刀具:YG6硬質(zhì)合金端銑刀。銑削寬度ae90,深度ap6,齒數(shù)z=12,故根據(jù)機械制造工藝設(shè)計簡明手冊(后簡稱簡明手冊)表3.1,取刀具直徑dw=125mm。根據(jù)切削用量手冊(后簡稱切削手冊)表3.16,選擇刀具前角00后角08,副后角0=10,刃傾角s=10,主偏角Kr=60,過渡刃Kr=30,副偏角Kr=5。2. 切削用量1)確定切削深度ap 因為余量較小,故選擇ap=1mm,一次走刀即可完成。2)確定每齒進給量fz 由于本工序為粗加工,尺寸精度和表面質(zhì)量可不考慮,從而可采用不對稱端銑,以提高進給量提高加工效率。根據(jù)切削手冊表3.5,使用YG6硬質(zhì)合金端銑刀加工,機床功率為4.5kw(據(jù)簡明手冊表4.2-35,X51立式銑床)時: fz=0.090.18mm/z故選擇:fz=0.18mm/z。f= fz z=0.18*12=2.16mm/r3)確定刀具壽命及磨鈍標準 根據(jù)切削手冊表3.7,銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5mm;由于銑刀直徑dw=125mm,故刀具使用壽命T=180min(據(jù)簡明手冊表3.8)。4)計算切削速度vc和每分鐘進給量vf根據(jù)切削手冊表3.16,當dw=125mm,Z=12,ap7.5,fz0.18mm/z時,vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系數(shù)為:kMV= 1.0,kSV= 0.8。切削速度計算公式為:其中 ,將以上數(shù)據(jù)代入公式:確定機床主軸轉(zhuǎn)速: 。 按機床說明書(工藝手冊),與361相近的轉(zhuǎn)速為480mm根據(jù)簡明手冊表4.2-36,選擇nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此,實際進給量和每分鐘進給量為:vc=m/min=118m/minf zc=v fc/ncz=390/30012 mm/z=0.1mm/z5)校驗機床功率 根據(jù)切削手冊表3.24,近似為Pcc=3.3kw,根據(jù)機床使用說明書,主軸允許功率Pcm=4.50.75kw=3.375kwPcc。故校驗合格。最終確定:ap=4.0mm,nc=300r/min,vf=390mm/s,vc=118m/min,fz=0.1mm/z。6)計算基本工時 tmL/ vf,L=l+ y+,L=176mm.查切削手冊表3. 26,入切量及超切量為:y+=40mm,則:tmL/ Vf=(176+40)/390=0.55min。 精銑32、72的下端面:刀具:YG6硬質(zhì)合金端銑刀;機床:X51立式銑床;查切削手冊表3.5,進給量,取為6mm/r參考有關(guān)手冊,確定,采用YG6硬質(zhì)合金端銑刀,則:現(xiàn)采用X51立式銑床,根據(jù)簡明手冊表4.2-36,取故實際切削速度: 主軸轉(zhuǎn)速。所以取480r/min。當時,工作臺每分鐘進給量:,取為980mm/min本工序切削時間為:min工序4 粗、精銑72端面,以32的下端面為基準。 粗銑72上端面:刀具:YG6硬質(zhì)合金端銑刀,機床:X51立式銑床根據(jù)切削手冊查的, f=1.56mm/r現(xiàn)采用X51立式銑床,根據(jù)簡明手冊4.2-36查得取,故實際切削速度當時,工作臺每分鐘進給量應(yīng)為查說明書,取計算切削工時因此精銑72端面:由切削手冊表3.6查得:, f=0.42mm/r 即27m/min,因此,?,F(xiàn)采用X51立式銑床,取 ,工作臺每分鐘進給量應(yīng)為:查機床使用說明書,取 。銑削基本工時:工序5 粗,精鏜50孔,以32下端面為基準.粗鏜50孔:機床:T68臥式鏜床單邊余量由簡明手冊4.2-20查得取由簡明手冊4.2-21查得取計算切削工時精鏜50孔:單邊余量,可一次切除,則 。由切削手冊表1.6查得,進給量取為0.27mm/r。由切削手冊表1.1查得,則:查簡明手冊表4.2-20,取為630r/min。加工基本工時:工序6 銑斷,以D1為基準,采用X60臥式銑床加專用夾具;選擇鋸片銑刀,d=160mm,l=4mm,中齒,Z=40采用X61臥式銑床,查簡明手冊,選擇進給量為,切削速度為:,則:根據(jù)簡明手冊表4.2-39,取,故實際切削速度為:此時工作臺每分鐘進給量應(yīng)為:查簡明手冊表4.2-40,剛好有。計算切削基本工時:工序7 鉆4通孔,鉆M6孔。鉆4通孔:刀具:專用刀具機床:Z525立式鉆床確定進給量:根據(jù)切削手冊表2.7查得,查Z525機床使用說明書,現(xiàn)取。查切削手冊表2.15,計算機床主軸轉(zhuǎn)速:按機床選取,所以實際切削速度為:計算切削基本工時:鉆M6孔(1)鉆螺紋底孔mm機床:Z525立式鉆床刀具:高速鋼麻花鉆根據(jù)切削手冊查得,進給量為0.180.22mm/r,現(xiàn)取f=0.22mm/r,v=17m/min,則:查簡明手冊表4.2-15,取。所以實際切削速度為:計算切削基本工時:(2)攻螺紋M6機床:Z525立式鉆床刀具:絲錐M6,P=1mm切削用量選為:,機床主軸轉(zhuǎn)速為:,按機床使用說明書選?。?,則 ;機動時,計算切削基本工時:工序8 用三面刃銑刀銑斜槽面;刀具:硬質(zhì)合金三面刃銑刀機床:X51立式銑床根據(jù)簡明手冊查得:。根據(jù)切削手冊查得:因此:f=1.6mm/r現(xiàn)采用X51立式銑床,?。海蕦嶋H切削速度為:當時,工作臺每分鐘進給量應(yīng)為:根據(jù)切削手冊表4.2-37查得,?。?。計算切削基本工時:因此:三、 夾具設(shè)計為了提高勞動生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量,降低勞動強度,需要設(shè)計專用夾具。經(jīng)過與老師協(xié)商,決定設(shè)計第4道工序鉆,擴鉸孔的鉆床夾具。本夾具將用于Z525立式鉆床,刀具為高速鋼麻花鉆,擴孔鉆,鉸刀20mm。(一)問題的提出本夾具主要用來鉆,擴工件,加工出19.8mm,最后鉸孔20m,由于本道工序孔中心線與32上端面有垂直度要求,因此要保證加工的精度。所以,本道工序加工時,主要應(yīng)該考慮如何提高精度,在此基礎(chǔ)上在一定程度上提高勞動生產(chǎn)率,降低勞動強度。 (二)夾具設(shè)計 1、定位基準選擇考慮工件的加工結(jié)構(gòu),可以采用“一面,一固定V形塊,一滑動V形塊”的定位方式。其中滑動V形塊Y軸移動自由度由導軌限制,X軸移動自由度不限制,避免過定位。夾緊機構(gòu)采用螺旋夾緊機構(gòu)。同時考慮到生產(chǎn)率要求不是很高,故可以采用手動夾緊。2、切削力及夾緊力計算由于實際加工的經(jīng)驗可知,鉆削時的主要切削力為鉆頭的切削方向,即垂直于第一定位基準面,在兩側(cè)只需要采用兩個V型塊定位,經(jīng)螺旋夾緊機構(gòu)適當夾緊后,本夾具即可安全工作.因此,無須再對切削力進行計算.3、定位誤差分析采用自動對中夾具后,定位誤差取決于對中塊螺桿以及滑塊的制造誤差.同時,對對中塊利用調(diào)整螺釘進行調(diào)整并加裝鉆套后,鉆孔后的誤差只有0.08mm.4夾具設(shè)計及操作的簡要說明如前所述,由于是中批量生產(chǎn),故采用手動夾緊即可滿足要求。由于本工序處于加工的最后階段,故對精度有較高的要求,必須保證刀具與工件的相對位置精度。夾具裝有鉆套,可以使夾具在一批零件的加工之前很好地對刀(與塞尺配合使用);同時夾具體底面的一對定位鍵可以使整個夾具在機床工作臺上有一個正確的安裝位置,以有利于鉆,擴加工。小 結(jié)為期兩周的夾具課程設(shè)計已經(jīng)接近尾聲,回顧整個過程,我組五名同學在老師的指導下,取得了可喜的成績,課程設(shè)計作為機械制造工藝學、機床夾具設(shè)計課程的重要環(huán)節(jié),使理論與實踐更加接近,加深了理論知識的理解,強化了生產(chǎn)實習中的感性認識。本次課程設(shè)計主要經(jīng)歷了兩個階段:第一階段是機械加工工藝規(guī)程設(shè)計,第二階段是專用夾具設(shè)計。第一階段我們運用了基準選擇、切削用量選擇計算、機床選用、時間定額計算等方面的知識;夾具設(shè)計的階段運用了工件定位、夾緊機構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面的知識。通過此次設(shè)計,使我們基本掌握了零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用夾具設(shè)計的方法和步驟等。學會了查相關(guān)手冊、選擇使用工藝裝備等等。總的來說,這次設(shè)計,使我們在基本理論的綜合運用及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的訓練。提高了我們的思考、解決問題創(chuàng)新設(shè)計的能力,為以后的設(shè)計工作打下了較好的基礎(chǔ)。由于能力所限,設(shè)計中還有許多不足之處,懇請各位老師、同學們批評指正!參考文獻1趙家奇,機械制造工藝學課程設(shè)計指導書2版.北京:機械工業(yè)出版社,2000.10.2李云,機械制造及設(shè)備指導手冊.北京:機械工業(yè)出版社,1997.83孟少農(nóng),機械加工工藝手冊.北京:機械工業(yè)出版社,1991.9.4徐圣群,簡明加工工藝手冊.上海:科學技術(shù)出版社,1991.25艾興 肖詩綱主編.切削用量簡明手冊. 機械工業(yè)出版社, 19946 浦林祥主編.金屬切削機床夾具設(shè)計手冊.機械工業(yè)出版社, 19847王啟平主編機床夾具設(shè)計哈工大出版社 1985.128東北重型機械學院主編機床夾具設(shè)計手冊上??茖W技術(shù)出版社1980.19徐灝主編機械設(shè)計手冊機械工業(yè)出版社1991.910孫麗媛主編,機械制造工藝及專用夾具設(shè)計指導,冶金工業(yè)出版社2002
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