CA6140車床撥叉機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計831007
CA6140車床撥叉機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計831007,ca6140,車床,機(jī)械,加工,工藝,規(guī)程,裝備,設(shè)備,設(shè)計
例二CA6140車床撥叉機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計:序言機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是我們學(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(jìn)行的.這是我們在進(jìn)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(shí)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，了解并認(rèn)識一般機(jī)器零件的生產(chǎn)工藝過程，鞏固和加深已學(xué)過的技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識，理論聯(lián)系實(shí)際，對自己未來將從事的工作進(jìn)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，為今后的工作打下一個良好的基礎(chǔ)，并且為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)大好基礎(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(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)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(jī)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的錐孔、M6螺紋孔。2、大頭半圓孔50。3、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，可以粗加工撥叉下端面，然后以此作為基準(zhǔn)采用專用夾具進(jìn)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(jì)精度及機(jī)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、確定生產(chǎn)類型 已知此撥叉零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為5000件/年，零件的質(zhì)量是1.0Kg/個，查機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊第2頁表1.1-2，可確定該撥叉生產(chǎn)類型為中批生產(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。三、確定毛坯1、確定毛坯種類：零件材料為HT200?？紤]零件在機(jī)床運(yùn)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(jī)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。2、確定鑄件加工余量及形狀：查機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊第41頁表2.2-5，選用加工余量為MA-H級，并查表2.2-4確定各個加工面的鑄件機(jī)械加工余量，鑄件的分型面的選用及加工余量，如下表所示：簡 圖加工面代號基本尺寸加工余量等級加工余量說明D120H102孔降一級雙側(cè)加工D250H3.52孔降一級雙側(cè)加工T230H5單側(cè)加工T312H5單側(cè)加工T412H5單側(cè)加工3、繪制鑄件零件圖四、工藝規(guī)程設(shè)計(一)選擇定位基準(zhǔn)：1 粗基準(zhǔn)的選擇：以零件的小頭上端面為主要的定位粗基準(zhǔn)，以兩個小頭孔外圓表面為輔助粗基準(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，以粗加工后的底面為主要的定位精基準(zhǔn)，以兩個小頭孔外圓柱表面為輔助的定位精基準(zhǔn)。(二)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(dá)到的經(jīng)濟(jì)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(jī)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(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊第20頁表1.4-7、1.4-8、1.4-11，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：工序01 粗銑20、50下端面，以T2為粗基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；工序02 粗銑20上端面，以T1為定位基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；工序03 粗銑50上端面，以T4為定位基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；工序04 鉆、擴(kuò)20孔，以32外圓和T2為基準(zhǔn)，采用Z525立式鉆床加專用夾具；工序05 粗鏜50孔，以D1為定位基準(zhǔn)，采用T616臥式鏜床加專用夾具；工序06 銑斜肩，以D1和T2為定位基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；工序07 精銑20下端面，以T2為基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；工序08 精銑20上端面，以T1為基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；工序09 粗鉸、精鉸20孔，以T2和32外圓為基準(zhǔn)，采用Z525立式鉆床加專用夾具；工序10 精銑50端面，以D1為基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；工序11 半精鏜50孔，以D1做定位基準(zhǔn)，采用T616臥式鏜床加專用夾具；工序12 鉆、鉸8錐孔，以T1和零件中線為基準(zhǔn)，采用Z525立式鉆床加專用夾具；工序13 鉆M6底孔，攻螺紋，以T1和零件中線為基準(zhǔn)，采用Z525立式鉆床并采用專用夾具；工序14 銑斷，以D1為基準(zhǔn)，采用X60臥式銑床加專用夾具；工序15 去毛刺；工序16 終檢。（三）機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定:1、圓柱表面工序尺寸： 前面根據(jù)資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定各表面的各個加工工序的加工余量如下：加工表面加工內(nèi)容加工余量精度等級工序尺寸表面粗糙度工序余量最小最大50IT12（D2）鑄件7.0CT12粗鏜4.0IT126.30.956.8半精鏜3.0IT103.22.93.2520IT7（D1）鉆18IT1117.8918擴(kuò)1.8IT106.31.7161.910粗鉸0.14IT83.20.1070.224精鉸0.06IT71.60.0390.0932、平面工序尺寸：工序號工序內(nèi)容加工余量基本尺寸經(jīng)濟(jì)精度工序尺寸偏差工序余量最小最大鑄件5.0CT1201粗銑20孔下端面4.036.0121.57.7502粗銑20孔上端面4.032.0121.57.7503粗銑50孔上端面4.014.0121.86.3807精銑20孔下端面1.031.080.751.28308精銑20孔上端面1.030.080.751.28310精銑50孔端面1.0212.080.9511.0163、確定切削用量及時間定額：工序01 粗銑20、50下端面，以T2為粗基準(zhǔn)。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4mm;機(jī)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(jī)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d0=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?yàn)橛嗔枯^小，故選擇ap=4mm，一次走刀即可完成。2）確定每齒進(jìn)給量fz 由于本工序?yàn)榇旨庸ぃ叽缇群捅砻尜|(zhì)量可不考慮，從而可采用不對稱端銑，以提高進(jìn)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(jī)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。3）確定刀具壽命及磨鈍標(biāo)準(zhǔn) 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d0=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(jìn)給量vf根據(jù)切削手冊表3.16，當(dāng)d0=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(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 。根據(jù)簡明手冊表4.2-36，選擇nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，實(shí)際進(jìn)給量和每分鐘進(jìn)給量為：vc=m/min=118m/minf zc=v fc/ncz=390/30012 mm/z=0.1mm/z5)校驗(yàn)機(jī)床功率 根據(jù)切削手冊表3.24，近似為Pcc=3.3kw,根據(jù)機(jī)床使用說明書，主軸允許功率Pcm=4.50.75kw=3.375kwPcc。故校驗(yàn)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=0.81min。工序02 粗銑20上端面，以T1為定位基準(zhǔn)。 切削用量和時間定額及其計算過程同工序01。工序03 粗銑50上端面，以T4為定位基準(zhǔn)刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀，機(jī)床：X51立式銑床根據(jù)切削手冊查得，。根據(jù)簡明手冊表4.2-36查得，?。海蕦?shí)際切削速度： 當(dāng)時，工作臺每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為：查說明書，取計算切削基本工時：因此，工序04 鉆、擴(kuò)20孔，以32外圓和T2為基準(zhǔn)，保證垂直度誤差不超過0.05mm,孔的精度達(dá)到IT10。1. 選擇鉆頭 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(jìn)給量按加工要求確定進(jìn)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(qiáng)度選擇:查切削手冊表2.8,鉆頭允許進(jìn)給量為：；按機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度選擇：查切削手冊表2.9，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許軸向力為8330N時，進(jìn)給量為。以上三個進(jìn)給量比較得出，受限制的進(jìn)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(jìn)給量。由于是通孔加工，為避免即將鉆穿時鉆頭折斷，故應(yīng)在即將鉆穿時停止自動進(jìn)給而改為手動進(jìn)給。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(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的最大軸向力為8830NFf，故所選進(jìn)給量可用。（2）確定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)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(shí)際的切削速度： （4）檢驗(yàn)機(jī)床扭矩及功率查切削手冊表2.20，當(dāng)f0.26, do19mm時，Mt=31.78Nm，修正系數(shù)均為1.0，故MC=31.78 Nm。查機(jī)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(jī)床使用說明書，。由于，故切削用量可用，即：，3、計算工時4、擴(kuò)孔至19.8查切削手冊表2.10，擴(kuò)孔進(jìn)給量為：，并由機(jī)床使用說明書最終選定進(jìn)給量為：。根據(jù)資料，切削速度 ，其中為用鉆頭鉆同樣尺寸實(shí)心孔時的切削速度，故：，根據(jù)機(jī)床使用說明書選?。??；竟r： 工序05 粗鏜50孔，以D1為定位基準(zhǔn)。機(jī)床：T60臥式鏜床單邊余量 可一次切除，則 。根據(jù)簡明手冊4.2-20查得，取 。根據(jù)簡明手冊4.2-21查得，?。骸Ｓ嬎闱邢骰竟r：工序06 銑斜肩，以D1和T2為定位基準(zhǔn)。刀具：硬質(zhì)合金三面刃銑刀機(jī)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：現(xiàn)采用X51立式銑床，?。?，故實(shí)際切削速度為：當(dāng)時，工作臺每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為：根據(jù)切削手冊表4.2-37查得,取：。計算切削基本工時：因此：工序07 精銑20下端面，以T2為基準(zhǔn)。刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀；機(jī)床：X51立式銑床；查切削手冊表3.5，進(jìn)給量為：，取為0.5mm/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(shí)際切削速度： 當(dāng)時，工作臺每分鐘進(jìn)給量：，取為980mm/min本工序切削時間為：min工序08 精銑20上端面，以T1為基準(zhǔn)。切削用量同工序07精銑時基本工時：工序09 粗鉸、精鉸20孔，以T2和32外圓為基準(zhǔn)。（1）粗鉸至刀具：專用鉸刀機(jī)床：Z525立式鉆床根據(jù)有關(guān)手冊的規(guī)定，鉸刀的進(jìn)給量為0.81.2mm/z,進(jìn)給量取0.81mm/r，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速取為=140r/min，則其切削速度為：。機(jī)動時切削工時，=38mm，(2) 精鉸至刀具：機(jī)床：Z525立式鉆床根據(jù)有關(guān)手冊的規(guī)定，鉸刀的進(jìn)給量取0.48mm/r，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速取為：=140r/min，則其切削速度為：機(jī)動時切削工時，=38mm工序10 精銑50端面，以D1為基準(zhǔn)。機(jī)床：X51立式銑床刀具：硬質(zhì)合金立銑刀（鑲齒螺旋形刀片），由切削手冊表3.6查得：，,即27m/min，因此，?，F(xiàn)采用X51立式銑床，取 ，工作臺每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為：，查機(jī)床使用說明書，取 。銑削基本工時：工序11 半精鏜50孔，以D1做定位基準(zhǔn)。單邊余量,可一次切除，則 。由切削手冊表1.6查得，進(jìn)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12 鉆、鉸8錐孔，以T1和零件中線為基準(zhǔn)。刀具：專用刀具機(jī)床：Z525立式鉆床確定進(jìn)給量：根據(jù)切削手冊表2.7查得，查Z525機(jī)床使用說明書，現(xiàn)取。查切削手冊表2.15，計算機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：按機(jī)床選取，所以實(shí)際切削速度為：計算切削基本工時：工序13 鉆M6底孔，攻螺紋，以T1和零件中線為基準(zhǔn)（1）鉆螺紋底孔mm機(jī)床：Z525立式鉆床刀具：高速鋼麻花鉆根據(jù)切削手冊查得，進(jìn)給量為0.180.22mm/z,現(xiàn)取f=0.22mm/z，v=17m/min，則：查簡明手冊表4.2-15，取。所以實(shí)際切削速度為：計算切削基本工時：（2）攻螺紋M6機(jī)床：Z525立式鉆床刀具：絲錐M6，P=1mm切削用量選為：，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速為：，按機(jī)床使用說明書選取：，則 ；機(jī)動時，計算切削基本工時：工序14 銑斷，以D1為基準(zhǔn)。選擇鋸片銑刀，d=160mm，l=4mm，中齒，Z=40采用X61臥式銑床查切削手冊，選擇進(jìn)給量為：,切削速度為：，則：根據(jù)簡明手冊表4.2-39，取，故實(shí)際切削速度為：此時工作臺每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為：查切削手冊表4.2-40，剛好有。計算切削基本工時：五、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(qiáng)度，需要設(shè)計專用夾具。并設(shè)計工序13鉆M6螺紋底孔的夾具。本夾具將用于Z525立式鉆床，刀具為高速鋼麻花鉆。(一)問題的提出本夾具主要用來鉆M6螺紋底孔，該孔為斜孔，跟撥叉的中線有一定的角度要求，在加工時應(yīng)保證孔的角度要求。此外，在本工序加工時還應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強(qiáng)度，而其位置尺寸為自由公差，精度不是主要問題。(二)夾具設(shè)計1、定位基準(zhǔn)選擇 由零件圖可知，M6螺紋孔為斜孔，相對于撥叉中線有的要求，為使定位誤差為零，應(yīng)該選擇撥叉中線為定位基準(zhǔn)保證該角度。此外，還應(yīng)以20孔端面為基準(zhǔn)，從而保證螺紋孔在撥叉體上的位置。 為了提高加工效率，現(xiàn)決定采用手動夾緊工件快換裝置，并采用快換鉆套以利于在鉆底孔后攻螺紋。2、切削力及夾緊力計算 刀具：硬質(zhì)合金麻花鉆，。由實(shí)際加工的經(jīng)驗(yàn)可知,鉆削時的主要切削力為鉆頭的切削方向,即垂直于工作臺,查切削手冊表2.3，切削力計算公式為： 其中：，與加工材料有關(guān),取0.94；與刀具刃磨形狀有關(guān),取1.33；與刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)有關(guān),取1.0，則： 在20孔兩個端面只需要采用開口墊圈和六角螺母適當(dāng)夾緊后本夾具即可安全工作. 3、定位誤差分析（1）定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為兩個定位銷，這兩個定位銷的尺寸與公差規(guī)定為與本零件在工作時與其相匹配軸的尺寸與公差相同，即。此外，這兩定位銷共同保證加工孔偏斜的角度，其中心連線與工作臺面成10角。（2）計算鉆套中心線與工作臺的垂直度誤差。鉆套外徑與襯套孔的最大間隙為：襯套外徑與鉆模板孔的最大間隙為：則鉆套中心與工作臺平面的垂直度誤差為：0.026-0.005=0.021。（3）計算定位銷軸與工作臺的平行度誤差。定位銷軸與夾具體孔的最大間隙為：夾具體孔的長度為14mm，則上述間隙引起的最大平行度誤差為：0.034/14，即0.24/100。4、夾具設(shè)計及操作的簡要說明 如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該考慮提高勞動生產(chǎn)率。為此，設(shè)計采用了快換裝置。拆卸時，松開夾緊螺母12扣，拔下開口墊圈，實(shí)現(xiàn)工件的快換。攻螺紋時，松開壓緊螺母即可替換可換鉆套，進(jìn)行攻螺紋加工。5、鉆床夾具的裝配圖見附圖參考文獻(xiàn) 1、趙家奇,機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書(2版),機(jī)械工業(yè)出版社,2006年.2、曾志新,呂明主編,機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ),:武漢理工大學(xué)出版社,2001年.3、李益明主編,機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊,機(jī)械工業(yè)出版社,1993年.4、肖詩綱主編,切削用量手冊,機(jī)械工業(yè)出版社,1993年.5、金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計手冊.上海柴油機(jī)廠工藝設(shè)備研究所編,機(jī)械工業(yè)出版社，1987年.CA6140車床撥叉零件圖:
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