撥叉831003課程設計說明書.doc

目錄1.零件的分析21.1零件的作用21.2零件的工藝分析22.工藝規(guī)程的設計32.1確定毛坯的制造形式32.2基準的選擇32.3制定工藝路線32.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定52.5確定切削用量及基本工時63.夾具的設計123.1問題的提出123.2夾具設計134.總結(jié)145.參考文獻15設計說明本次設計是在我們學完了大學的全部基礎(chǔ)課程、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)設計之前對所學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計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的現(xiàn)代化建設打下一個良好的基礎(chǔ)。由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。1.零件的分析1.1零件的作用給零件是CA6140車床撥叉，它位于車床變速機構(gòu)中，主要起到換擋作用。通過撥叉的撥動使車床滑移齒輪與不同的出齒輪嚙合從而達到要求的主軸轉(zhuǎn)速。寬度為30mm的面的尺寸精度不高或者他們之間的空隙很大時，滑移齒輪就達不到很高的定位精度，這樣滑移齒輪就不能很好的與其他齒輪進行正確有效的嚙合，從而影響整個傳動系統(tǒng)的工作。所以撥叉寬度為30mm的面和槽之間要達到很高的配合精度。1.2零件的工藝分析831003撥叉共有兩組加工表面，他們之間有一定的位置要求。分析如下：（1）以25H7mm花鍵孔為中心的加工表面。這一組包括：25H7mm的花鍵孔及倒角，3080mm的臺階面，兩個M8的通孔和一個5的圓錐孔。（2）以4075mm的端面為基準的加工表面。這一組加工表面包括：18H11mm的槽，4075mm的端面。這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是：3080mm的臺階面與25H7mm的花鍵孔中心線的平行度公差為0.1mm。18H11mm槽的端面與25H7的花鍵孔中心線的垂直公差為0.08mm。由以上分析可知，對于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面，并且保證它們之間的位置精度要求。2.工藝規(guī)程的設計2.1確定毛培的制造形式零件的材料為HT200，工作環(huán)境良好，不會承受比較大的沖擊載荷，為大批量生產(chǎn)，且材料可鑄。采用鑄造成型中的“金屬模機械造型”鑄造的方法制造毛坯。2.2基準的選擇（1）粗基準的選擇對于零件而言，盡量選擇不加工的表面為粗基準。對于有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的表面作為粗基準。因此選右端R20mm的端面，頂部4080mm的面和里面7580mm的面為粗基準。（2）精基準的選擇精基準的選擇有利于保證加工精度，并使工件裝夾方便。選擇時要考慮基準重合基準統(tǒng)一原則。精基準選擇為花鍵孔和左邊7240mm的端面，加工中用專用夾具。2.3制訂工藝路線由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用萬能機床配以專用夾具，盡量使工序集中來提高生產(chǎn)效率。除此之外，還應降低生產(chǎn)成本。（1）工藝路線方案一：工序1： 粗銑7540mm的左端面，精銑7540mm的左端面至符合表面粗糙度要求工序2：鉆、擴花鍵孔到22mm工序3：锪花鍵孔兩端倒角215工序4：拉花鍵工序5：粗、精銑3080mm臺階面工序6：粗、精銑寬度為18mm的槽和槽的上表面平面工序7：鉆2M8孔，攻螺紋，鉆5錐孔工序8：去毛刺工序9：終檢（2）工藝路線方案二：工序1：粗銑7540mm的左端面，精銑7540mm的左端面至符合表面粗糙度要求工序2：鉆、擴花鍵孔到22mm工序3：锪花鍵孔兩端倒角215工序4：粗、精銑3080mm臺階面工序5：粗、精銑寬度為18mm的槽和槽的上表面平面工序6：鉆2M8孔，攻螺紋，鉆5錐孔工序7：拉花鍵工序8：去毛刺工序9：終檢（3）工藝路線方案三：工序1：粗銑7540mm的左端面，精銑7540mm的左端面至符合表面粗糙度要求工序2：鉆、擴花鍵孔到22mm工序3：锪花鍵孔兩端倒角215工序4：粗、精銑3080mm臺階面工序5：鉆2M8孔，攻螺紋，鉆5錐孔工序6：粗、精銑寬度為18mm的槽和槽的上表面平面工序7：拉花鍵工序8：去毛刺工序9：終檢工藝方案的比較與分析。先看方案二和方案三，方案三把鉆孔安排在加工好臺階面之后接著進行，之后又還要進行銑槽的工序，為了方面加工和合理安排加工順序，所以還是把銑的部分安排在一起，方便加工。這里方案二更好用一點。方案一是在花鍵孔鉆完之后直接拉花鍵，而方案二是先用花鍵孔定位，在加工完其余步驟之后，再加工精度較高的花鍵。因為先拉花鍵，更適合之后銑3080mm的臺階面，使定位準確度高，因此第一方案，把拉花鍵作為前面工序比較合理。以上工藝過程詳見機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片。2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定CA6140撥叉的材料為HT200，硬度為190210HB，凈重量為0.84kg，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，可用“金屬模機械造型”鑄造的方法制造毛坯。（1）7540mm左端面的加工余量查簡明機械加工工藝手冊（一下簡稱簡明手冊）表10-6取銑削的加工余量：粗銑：3mm精銑：1mm（2）花鍵底孔的加工余量內(nèi)孔20先鑄出，所以取鉆孔的雙邊加工余量為2mm，單邊為1mm（3）拉花鍵孔，花鍵孔按外徑定位查機械加工工藝手冊表3.2-19取加工余量為2Z=1mm（4）3080mm臺階面的加工余量查工藝手冊表1-22取銑削的加工余量：粗銑：2mm精銑：1mm（5）寬為18mm的槽查機械加工工藝手冊表3.2-29取銑削的加工余量：粗銑：3mm（雙邊余量）精銑：1mm（雙邊余量）（6）其他尺寸鑄造得到考慮到零件的很多表面沒有粗糙度要求，不需要加工。從鑄造出來即可符合使用要求，因此，只采取7540mm的加工表面余量。查機械加工工藝手冊表3.1-24，確定毛坯的尺寸公差為CT7，表3.1-21查的CT7=1.1mm。則毛坯名義尺寸：80+4=84mm毛坯最大極限尺寸：80+4+CT7=85.1mm毛坯最小極限尺寸：80+4-CT7=82.9mm2.5確定切削用量及基本工時工序1：粗銑7540mm的左端面，精銑7540mm的左端面至符合表面粗糙度要求（1）加工條件工件材料：HT200，查簡明手冊表10-3，取b=195N/mm2=0.195GPa。選取用金屬型鑄造。加工要求：粗銑7540mm右端面，然后精銑此端面。銑床：查機械加工工藝手冊表9.1-2，選用X6132A臥式銑床。主軸轉(zhuǎn)速301500r/min，機床功率9.06kw。最高表面粗糙度可達1.6.刀具：查簡明手冊表12-21，取刀具材料YG6.查機械加工工藝手冊表9.2-11，選取鑲齒套式面銑刀（GB1129-85），刀具直徑D=80mm，齒數(shù)z=10。Kr=90（2）計算切削用量粗銑7540mm右端面進給量選擇：根據(jù)機械加工工藝手冊表9.4-1，工件夾具系統(tǒng)剛度為中等條件，取每齒進給量=0.2mm/z。背吃刀量：=3mm。銑削速度：參考簡明手冊表11-28，選取銑削速度為60m/min。按機械加工工藝手冊表9.2-11選取d/z=80/10，即銑刀直徑80mm，銑刀齒數(shù)為10。由公式銑床為8級級數(shù)，按機床手冊及計算，有n=240r/min這一轉(zhuǎn)速，與理論轉(zhuǎn)速相近，即可選此轉(zhuǎn)速。實際銑削速度。計算銑削工時：查機械加工工藝手冊表9.4-31，可知銑削基本時間，其中為工作臺每分鐘進給量，=480mm/min為工件銑削部分長度，75mm為切入行程長度，有公式=7.36mm為切出行程長度，82mm所以粗銑時基本時間為=（75+7.36+82）/480=0.342min=21s精銑7540mm右端面銑床，刀具的選取同粗銑一致。背吃刀量：=1mm，銑削速度：要求表面粗糙度為=3.2,查機械加工工藝手冊表9.4-3，每轉(zhuǎn)進給量取=0.8mm/r。根據(jù)簡明手冊表11-28，可取銑削速度v=80m/min。查機床手冊及計算，取銑床轉(zhuǎn)速為n=320r/min。實際銑削速度。基本時間計算：如粗銑,與粗銑加工相同。工序2：鉆、擴花鍵孔到22mm選用搖臂鉆床z3063，查簡明手冊表14-12，鉆速范圍201600r/min。鉆頭材料：高速鋼由簡明手冊表11-10查得每轉(zhuǎn)進給量=0.8mm/r，查表11-12，鉆削速度取=0.35m/s=21m/min擴鉆孔時的切削速度由公式 按機床選取n=140r/min。得實際鉆削速度基本時間t由金屬切削手冊表7-7有：其中mm/sL為鉆削長度，為鉆削直徑。工序3：锪花鍵孔兩端倒角215由于此道工序用時較短，一次就可以完成，按經(jīng)驗選取時間為3s。工序4：拉花鍵刀具：短形花鍵拉刀，表8-2金屬切削手冊據(jù)表8-6選取拉刀齒開量 S齒=0.08mm根據(jù)金屬切削手冊拉削速度一般在1-8m/min內(nèi)。HB=195.6，取V=3m/min即V=0.05m/s拉削工時t=Zblk/1000VfzZZb單面余量（25-22）/2=1.5mmL拉削表面長度 80mm校準部分長度系數(shù)，取1.2K機床返回行程系數(shù)，取1.4Z拉刀同時工作齒數(shù)，取Z=7 表8-7P拉刀齒距，取P=13 表8-7t=（1.5801.41.2）/（100030.087）=0.12min=8s工序5：粗、精銑3080mm臺階面粗銑刀具選擇：YG6的 鑲齒端面銑刀 機床: 查機械加工工藝手冊選取立式銑床 X5020A 功率為：3.79Kw 主軸轉(zhuǎn)速范圍為：40-1800 r/min表9.2-11選?。?d/z=80/10背吃刀量：2mm查簡明手冊表1-22選取進給量取=0.25mm/r銑削速度根據(jù)簡明手冊表11-28 選： V=60m/min由公式=（100060）/（3.1460）=238 r/min按機床選取轉(zhuǎn)速為 n=240r/min所以，實際銑削速度V=nd/1000=60.29 m/min基本時間：由機械加工工藝手冊表9.4-31 主偏角Kr=90=nz=600mm/min+（13）=mmt=/=(80+4.92+82)/600=0.28min=17s精銑背吃刀量：1mm查機械加工工藝手冊表9.4-3選每齒進給量：查簡明手冊表11-28選 銑削速度 V=75m/min=（100075）/(3.1480)=298r/min按機床選取轉(zhuǎn)速 n=300r/min則實際額銑削速度為V= V=nd/1000=75.36 m/min基本時間：=nz=0.1530010=450 mm/mint=/=(80+4.92+82)/450=23s工序6：粗、精銑寬度為18mm的槽和槽的上表面平面加工要求：用乳化液冷卻，加工工件，槽寬18mm，公差代號H11，長40mm，槽的側(cè)面與花鍵孔中心線的垂直度誤差0.08mm，底面粗糙度為Ra6.3m。加工余量：25mm。由于零件此處的設計精度比較高，用銑削很難達到尺寸精度的要求，所以為了留給下一道公序磨削的加工余量，分兩步走，ae=25，ap=10mm。選擇刀具銑刀參數(shù)：L=10 D=100mm d=30mm ro=15ao=12an=6Z=24 選擇銑削用量由于槽的寬度為18mm, 故二次走完，ae=25mm ap=10mm由切削用量簡明手冊表3.3 確定f=0.5mm/r 現(xiàn)取f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命：根據(jù)切削用量簡明手冊表3.7,得最大磨損量為0.5 由表3.8確定刀具壽命：T=120。確定切削速度Vc和每齒進給量：決定切削速度Vc和每齒進給量Vf、由切削用量簡明手冊的公式 Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12, n=1000Vc/do=100098.6/3.14100=314r/min根據(jù)金屬機械加工工藝人員手冊X62W型銑床說明選nc=300r/min實際速度 Vc=donc/1000=94.2m/min 選Vfc=ncf=3000.5=150mm/min 根據(jù)X62W型銑床說明書選Vf=150mm/minfzc=150/30024=0.020mm/z基本工時基本工時根據(jù) 切削用量簡明手冊表3.5Tm=(L+L1+)i/Vf=(40+20)2/150=0.8（min） L1+=20mm i=2(走兩次)工序7：鉆2M8孔，攻螺紋，鉆5錐孔安裝1 鉆孔2-6.7mm確定進給量f：根據(jù)機械加工工藝手冊表10.4-1.當HT200的b200MPa，加工此直徑孔的f=0.360.44mm/r，由于零件在加工孔后要螺紋，故進給量應乘以0.5，則f=（0.360.44）0.5=0.180.22mm/r。查簡明手冊表2-35，選用Z525立式鉆床，根據(jù)機床選用f=0.22mm/r切削速度：根據(jù)簡明手冊表2-15，得V=19m/min，所以Ns=1000v/dw=100019/6.7=903r/min根據(jù)Z525機床，選用Nw=960r/min，故實際切削速度為V=6.7960/1000=20.2m/min切削加工時，l=11mm，查機械加工工藝手冊10.4-43有，l1=3mm，lf=（dwcotkr/2）+3=6.35mm （取kr=45）則tm1=（l+l1+lf）/Nwf=（11+3+6.35）/9600.22=0.0964min以上為一個孔的機動時間，故本工步的機動時間為tm=2tm1=0.193min=11.6s鉆孔4mm 確定進給量f：根據(jù)機械加工工藝手冊表10.4-1.當HT200的b200MPa，加工此直徑孔的f=0.180.22mm/r，查簡明手冊表2-35，選用Z525立式鉆床，根據(jù)機床選用f=0.22mm/r 切削速度，根據(jù)簡明手冊表2-15，得V=19m/min，所以Ns=1000v/dw=100019/4=1512r/min根據(jù)Z525立式鉆床，選用 Nw=960r/min，故實際切削速度為V=4960/1000=12.1m/min切削加工時，l=11mm，查機械加工工藝手冊10.4-43有，l1=3mm，lf=（dwcotkr/2）+3=5mm （取kr=45）所以tm2=（l+l1+lf）/Nwf=（11+3+5）/9600.22=0.0900min=5.4s安裝2M8絲錐攻螺紋2-M8查機械加工工藝手冊表16.2-15.得切削速度V=0.1m/s=6m/min，Ns=238r/min按機床選取Nw=195r/min，則V=8195/1000=4.9m/min機動加工時，l=11mm，l1=3mm，l2=3mm，攻M8孔 tm1=（l+l1+l2）2/Nwf 2=0.349min鉸5mm錐孔查表機械加工工藝手冊16.4-40 得f=0.08mm/r 按Z525立式鉆床選取f=0.1mm/r查表機械加工工藝手冊16.4-41 得V=6m/min，則實際速度V=5195/1000=3.06m/min機動加工時 lw=11mm,lf=3mm查機械加工工藝手冊表16.4-43可得。所以tm= （lw+lf）/Nwf=（3+11）/1950.1=0.718min=43s最后，將以上各工序切削用量、工時定額的計算結(jié)果，連同其它加工數(shù)據(jù)，一并填入機械加工工藝過程綜合卡片（后附）。3.夾具的設計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具，經(jīng)過與指導老師協(xié)商，決定設計第8道工序銑寬為18H11mm槽的銑床夾具。本夾具將用與X62W臥式銑床。刀具為高速鋼直齒三面刃銑刀，來對工件進行加工。3.1問題的提出本夾具主要用來銑寬為18H11mm的槽，采用寬為15mm的精密級高速鋼直齒三面刃銑刀，二次銑削，所以主要應該考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。3.2夾具設計（1）定位基準的選擇由零件圖可知，18H11槽設計基準為花鍵孔中心線和工件的右端面為定位基準。因此選用工件以加工了的右端面和花鍵心軸的中心線為主定位基準。（2）切削力及夾緊力的計算刀具：高速鋼直齒三面刃銑刀銑刀參數(shù)：L=10 D=100mm d=30mm ro=15ao=12an=6Z=24 （由金屬切削原理與刀具表15.7查得）CFc =282 ap =10mm fZ = 0.02mm/s ae =25mm do=100 Z= 24 kFc=(HB/198)0.55解得Fc=200N在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)。安全系數(shù)K= k1 k2 k3 k4查資料，有： k1為基本安全系數(shù)1.5 k1為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 k1為刀具鈍化系數(shù)1.1 k1為斷續(xù)切削系數(shù)1.1切削力為F=KFc=1.51.11.11.1200=400N實際夾緊力為Fj= FK/U1U2=400/0.5=800N，其中U1和U2為夾具定位面及加緊面上的磨擦系數(shù)，U1U2=0.5螺母選用M16X1.5細牙三角螺紋，由機械設計螺紋聯(lián)接的預緊力公式，產(chǎn)生的加緊力為：其中： T=19000 N.M d2=14.8mm =2029, fc=1.5(f為摩擦系數(shù)，無潤滑時f0.10.2)解得F0=10405N此時螺母的夾緊力F0已大于所需的800(N)的加緊力，故本夾具可安全工作。（3）定位誤差的分析由于槽的軸向尺寸的設計基準與定位基準重合，故軸向尺寸無基準不重合度誤差。徑向尺寸無極限偏差、形狀和位置公差，故徑向尺寸無基準不重合度誤差。即不必考慮定位誤差，只需保證夾具的花鍵心軸的制造精度和安裝精度。（4）夾具設計及操作的簡要說明如前所述,在設計夾具時,應該注意提高勞動率.為此,在螺母夾緊時采用開口墊塊,以便裝卸,夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有正確的安裝位置,以利于銑削加工。結(jié)果，本夾具總體的感覺還比較緊湊。夾具上裝有對刀塊裝置，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對刀（與塞尺配合使用）；同時，夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有一正確的安裝位置，以有利于銑削加工。銑床夾具的裝配圖及夾具體零件圖和部分零件圖附圖紙4.設計的感想與體會為期三周的夾具課程設計已經(jīng)接近尾聲，回顧整個過程，經(jīng)過老師和同學的幫助，還有自己不懈的努力，終于定時定量的完成了這次課程設計。課程設計作為機械制造技術(shù)基礎(chǔ)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)程設計，第二階段是專用夾具設計。第一階段運用了基準選擇、切削用量選擇計算、機床選用、時間定額計算等方面的知識；夾具設計的階段運用了工件定位、夾緊機構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)設計等方面的知識。通過此次設計，使我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。本設計還存在很多不足之處。一是由于本人對CAD畫圖軟件的掌握還不夠熟練,在畫圖遇到復雜圖和難的地方時顯得力不從心，使圖不能達到預期設計出來的水平。二是本人對換檔叉結(jié)構(gòu)和工作原理掌握的不夠熟練，在設計過程中不能全面地考慮問題，造成走許多彎路，設計速度緩慢，這些都需要進一步研究和進一步實踐來解決?？偟膩碚f，這次設計，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)新設計的能力，為以后的設計工作打下了較好的基礎(chǔ)。由于能力所限，設計中還有許多不足之處，懇請各位老師、同學們批評指正！5.參考文獻書名出處作者機械制造工藝學機械工業(yè)出版社王先逵機械制造工藝學課程設計指導書機械工業(yè)出版社趙家齊簡明機械加工工藝手冊上?？茖W技術(shù)出版社徐勝群機械加工工藝手冊第一卷機械工業(yè)出版社機床夾具設計手冊第二版上?？茖W技術(shù)出版社洛陽工學院等三所院校編金屬切削手冊第二版上?？茖W技術(shù)出版社上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會編機械制圖高等教育出版社王蘭美互換性與技術(shù)測量中國計量出版社莫雨松工程材料北京大學出版社丁旭16