3031 課設(shè)-CA6140車床撥叉”零件的機械加工工藝及工藝設(shè)備

3031 課設(shè)-CA6140車床撥叉”零件的機械加工工藝及工藝設(shè)備,ca6140,車床,零件,機械,加工,工藝,工藝設(shè)備 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計說明書設(shè)計題目 設(shè)計 “CA6140 車床撥叉”零件的機械加工工藝及工藝設(shè)備設(shè) 計 者 指導(dǎo)教師 長安大學(xué)2008 年 03 月 29 日長安大學(xué)機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書題目: 設(shè)計”CA6140 車床撥叉” 零件的機械加工工藝規(guī)則及工藝裝備內(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 5 張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 張班 級 學(xué) 生 指 導(dǎo) 教師教研室主任2008 年 03 月 29 日序言機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計使我們學(xué)完了大學(xué)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(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練,因此,它在我們四年的大學(xué)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(xùn)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導(dǎo)。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。零件的 φ25 孔與操縱機構(gòu)相連，φ55 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 φ25 ； 023.?2．大頭半圓孔 Ф 及其端面；4.053．16×8 槽；4．φ40 外圓斜面；5．大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為 0.1mm；6. 槽端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為 0.08mm。由上面分析可知，可以粗加工撥叉底面，然后以此作為粗基準(zhǔn)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(dá)到的位置精度，并且此撥叉零件沒有復(fù)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已知此撥叉零件的生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序適當(dāng)集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專用工裝。零件材料為 HT200?？紤]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)類型為大批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。（二）基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。1） 粗基準(zhǔn)的選擇：按有關(guān)基準(zhǔn)的選擇原則，即當(dāng)零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加工表面作粗基準(zhǔn)；若零件有若干不加工表面時，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。對本零件而言，則應(yīng)以零件的底面為主要的定位粗基準(zhǔn)。2） 精基準(zhǔn)的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。對本零件而言，大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為 0.1mm，槽端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為 0.08mm，則應(yīng)以 φ25 小頭孔為精基準(zhǔn)。（三）制定工藝路線制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能達(dá)到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批量生產(chǎn)的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工夾具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。1．工藝路線方案一工序Ⅰ 車 φ55 圓與兩端面工序Ⅱ 銑斷，使之為兩個零件工序Ⅲ 銑 16×8 槽工序Ⅳ 銑 φ40 外圓斜面工序Ⅴ 加工 φ25 小頭孔2．工藝路線方案二工序Ⅰ 銑斷，使之為兩個零件工序Ⅱ 加工 φ25 小頭孔工序Ⅲ 銑 16×8 槽工序Ⅳ 車 φ55 半圓與兩端面工序Ⅴ 銑 φ40 外圓斜面3．工藝方案的比較與分析上述兩個方案的特點在于：方案一是先加工 φ55 圓與兩端面，以便于后續(xù)加工，并利用了兩件合鑄的優(yōu)勢，提高了工作效率，然后在銑床上把所有銑的工序全部弄完，省去了在各機床間切換的麻煩，最后加工孔；方案二是先切開工件，分別加工，然后加工小頭孔，再銑、再車、再銑……顯然，工序上不如方案一效率高。但由于圓與槽都與小頭孔有垂直度要求，可以先加工小頭孔，后加工槽；圓應(yīng)該利用兩件合鑄的優(yōu)勢，所以還是先加工 φ55 大圓。故可以將工序定為：工序Ⅰ 粗，精車 φ55 圓與兩端面工序Ⅱ 銑斷，使之為兩個零件工序Ⅲ 加工 φ25 小頭孔工序Ⅳ 銑 16×8 槽工序Ⅴ 銑 φ40 外圓斜面這樣，看起來工序簡潔且保證了垂直度的要求，還能充分利用兩件合鑄的優(yōu)勢。以上工藝過程詳見附表 1“機械加工工藝過程綜合卡片” 。（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 190～210HB，毛坯重量約為 1.5kg，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，鑄造毛坯。根據(jù)以上原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 外圓表面沿軸線長度方向的加工余量及公差（φ25，φ55 端面） 。查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》 （以下稱《工藝手冊》 ）表2.2～2.5，取 φ25，φ55 端面長度余量均為 2.5（均為雙邊加工）銑削加工余量為：粗銑 1mm精銑 0mm2. 內(nèi)孔（φ55 已鑄成孔）查《工藝手冊》表 2.2～2.5，取 φ55 已鑄成孔長度余量為 3，即鑄成孔直徑為 49mm。工序尺寸加工余量：鉆孔 2mm擴孔 0.125mm鉸孔 0.035mm精鉸 0mm3. 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(rèn)。（五）確立切削用量及基本工時工序一 粗，精車 φ55 圓與兩端面1. 加工條件工件材料：HT200,σ b =0.16GPa HB=190~241,鑄造。加工要求：粗，精銑 φ55 圓以及上下端面。機床：臥式車床 CA6140刀具：YW2 內(nèi)圓車刀 YW3 端面車刀2. 計算切削用量1）銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇 ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需長度。2）每齒進給量 機床功率為 7.5kw。查《切削手冊》f=0.14～0.24mm/z 。由于是對稱銑，選較小量 f=0.14 mm/z。3）查后刀面最大磨損及壽命 查《切削手冊》表 3.7，后刀面最大磨損為 1.0～1.5mm。查《切削手冊》表 3.8，壽命 T=180min4）計算切削速度 按《切削手冊》 ，V c= vpvezvpmoKZuayfXTqdC算得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,V f=490mm/s據(jù)臥式車床 CA6140 銑床參數(shù)，選擇 nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度 V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實際進給量為 f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校驗機床功率 查《切削手冊 》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。最終確定 ap=1.5mm，n c=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min， f z=0.16mm/z。6）計算基本工時tm＝L/ V f=(32+80)/475=0.09min。工序二 銑斷，使之為兩個零件1. 加工條件工件材料：HT200,σ b =0.16GPa HB=190~241,鑄造。加工要求：銑斷，使之為兩個零件機床：X60 銑床。刀具：高速鋼鑲齒三面刃銑刀工序三 加工 φ25 小頭孔1. 加工條件工件材料：HT200,σ b =0.16GPa HB=190～241,鑄造。加工要求：加工 φ25 小頭孔機床：立式鉆床 Z535選擇鉆頭：選擇高速鋼麻花鉆頭 φ25mm，鉆孔至 φ23mm， 擴孔至 φ24.8mm，鉸孔至 φ24.94mm，精鉸孔至 φ25mm 2.選擇切削用量（1）決定進給量查《切削手冊》 rmf/86.0~7.?35.1203??dl所以， rf/.0按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇rf/5.1rmf/53.?最終決定選擇機床已有的進給量 經(jīng)校驗rmf/48.0?校驗成功。max609Ff?（2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命　后刀面最大磨損限度（查《切削手冊》 ）為 0.5～0.8mm，壽命．min60?T（3）切削速度查《切削手冊》 修正系數(shù) rmvc/18?0.1?TVK.MV0.1tvK故 。x0.1vapvKrmc/8min/3.80rdns??查《切削手冊》機床實際轉(zhuǎn)速為 in/27rc?故實際的切削速度 ndvsc/4.150?（4）校驗扭矩功率所以 NmMc60?N2.?mcM?故滿足條件，校驗成立。EPkwP?.2~71３.計算工時 in10.45.3????nfLtm由于所有工步所用工時很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時間。擴鉸和精鉸的切削用量如下：擴鉆： in/27r?rmf/48.0?min/4.15vc?md8.190鉸孔： i/rrf/. i/.vc4.0?精鉸： min/27r?rmf/48.0?min/4.15vc?0ITd工序四 銑 16×8 槽1. 加工條件工件材料：HT200,σ b =0.16GPa HB=190~241,鑄造。加工要求：銑 16×8 槽機床：X60 銑床選擇鉆頭：高速鋼鑲齒三面刃銑刀（1）決定進給量查《切削手冊》 rmf/2.1~0?按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇 rmf/53.0?最終決定選擇 Z550 機床已有的進給量 經(jīng)校驗rf/4.校驗成功。max245016FFf ???（2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命　后刀面最大磨損限度（查《切削手冊》 ）為 0.8～1.2mm，壽命inT擴孔后刀面最大磨損限度（查《切削手冊》 ）為 0.9～1.4mm ，壽命60?鉸和精鉸孔后刀面最大磨損限度（查《切削手冊》 ）為 0.6～0.9mm ，壽命 mi12（3）切削速度查《切削手冊》 修正系數(shù) rvc/20?0.1?TVK.MV0.1?tvK故 。x.1vapvKrmc/2in/6.320rdns?查《切削手冊》機床實際轉(zhuǎn)速為 min/125rnc?故實際的切削速度 dvsc/8.0?３.計算工時 min52.3.1287????nfLtm所有工步工時相同。工序五 銑 φ40 外圓斜面1. 加工條件工件材料：HT200,σ b =0.16GPa HB=190～241,鑄造。加工要求：銑 16×8 槽機床：X60 銑床選擇鉆頭：高速鋼鑲齒三面刃銑刀。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)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計加工孔 φ25 工序的夾具。本夾023.?具將用于立式鉆床 Z535，刀具為麻花鉆頭 φ25mm，對工件 φ25 孔023.?進行鉆加工。（一） 問題的提出在給定的零件中，對本步加工的定位并未提出具體的要求，是自由公差，定位要求較低。因此，本步的重點應(yīng)在夾緊的方便與快速性上。（二） 夾具設(shè)計1． 定位基準(zhǔn)的選擇出于定位簡單和快速的考慮，工件以 φ40 外圓、平面和側(cè)面為定位基準(zhǔn)，在 V 形塊、支承板和擋銷上實現(xiàn)完全定位。采用手動螺旋快速夾緊機構(gòu)夾緊工件。2． 切削力和卡緊力計算本步加工可按鉆削估算卡緊力。實際效果可以保證可靠的夾緊。軸向力 NkfdCFFyMi 52.01.06.428.10 ?????扭矩 MfMyzc ??68.0.20 4.76.由于扭矩很小，計算時可忽略。夾緊力為 NFf04.52??取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1則實際夾緊力為 F’=S1*S2*S3*S4*F=10.06N使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力。3. 定位誤差分析本工序采用一定位銷，一擋銷定位，工件始終靠近定位銷的一面，而擋銷的偏角會使工件自重帶來一定的平行于夾具體底版的水平力，因此，工件不在在定位銷正上方，進而使加工位置有一定轉(zhuǎn)角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。4. 夾具設(shè)計及操作的簡要說明夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機構(gòu)。夾具上設(shè)置有鉆套，用于確定的鉆頭位置。φ25 孔加工鉆床夾具的裝配圖（見附圖）023.?四、 參考文獻1．趙家奇，機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書—2 版，北京:機械工業(yè)出版社,2000.10.2．李旦.邵東向.王杰，機床專用夾具圖冊，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2000.103．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(xué)技術(shù)出版社，1991.2