CA6140車床撥叉[831008] 加工工藝及中間銑斷夾具設(shè)計[銑斷2雙]【含CAD圖紙和說明書】

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(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、工藝規(guī)程設(shè)計（一）確定毛坯的制造形式零件材料為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。(二)基面的選擇：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)。（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(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1 粗銑32、72下端面，以T2為粗基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；工序2 粗銑32，72上端面，以T1，T4為定位基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；工序3 精銑32下端面，以T2為基準(zhǔn)。精銑72端面，以D1為基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；工序4 鉆、擴(kuò)20孔，以32外圓和T2為基準(zhǔn)，采用Z520立式鉆床加專用夾具；工序5；粗鉸、精鉸20孔，以T2和32外圓為基準(zhǔn)，采用Z520立式鉆床加專用夾具；工序6精銑20上端面，以T1為基準(zhǔn)，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7：粗，精鏜50孔，以20孔軸線為基準(zhǔn)；工序8：鉆7通孔，鉆M6孔；工序9：用三面刃銑刀銑斜槽面；工序10 銑斷，以D1為基準(zhǔn)，采用X60臥式銑床加專用夾具；工序11 去毛刺；工序12 終檢。（四）機(jī)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，毛皮重量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(jī)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(jī)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，即鑄成孔半徑為46mm。工序尺寸加工余量：鉆孔 9mm擴(kuò)孔 0.120mm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(rèn)。 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(kuò)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 粗銑32、72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=120mm。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=120mm，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=120mm，Z=12，ap7.5，fz0.18mm/z時，vt=98m/min,nt=200r/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2 粗銑32, 72上端面，以T1，T4為定位基準(zhǔn); 粗銑32上端面:切削用量和時間定額及其計算過程同工序1粗銑32上端面:刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀，機(jī)床：X51立式銑床根據(jù)切削手冊查的，現(xiàn)采用X51立式銑床，根據(jù)簡明手冊4.2-36查得取，故實(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，取計算切削工時因此工序3 精銑32下端面，以T2為基準(zhǔn)。精銑72端面，以D1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，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4 鉆、擴(kuò)20孔，以32外圓和T2為基準(zhǔn)，采用Z520立式鉆床加專用夾具；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=2000N，軸向力修正系數(shù)為1.0，故Ff=2000N。根據(jù)Z520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)床使用說明書選取 ?；竟r 工序5 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：Z520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：Z520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6 精銑20上端面，以T1為基準(zhǔn)，精銑50端面，以D1為基準(zhǔn)。精銑20上端面刀具：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，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精銑時基本工時：min 精銑50端面由切削手冊表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7：粗，精鏜50孔，以20孔軸線為基準(zhǔn)；粗鏜50孔：機(jī)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半精鏜50孔：單邊余量,可一次切除，則 。由切削手冊表1.6查得，進(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8：鉆7通孔，鉆M6孔；鉆7通孔刀具：專用刀具機(jī)床：Z520立式鉆床確定進(jìn)給量：根據(jù)切削手冊表2.7查得，查Z520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：鉆M6孔（1）鉆螺紋底孔mm機(jī)床：Z520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：Z520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9：用三面刃銑刀銑斜槽面；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,?。骸Ｓ嬎闱邢骰竟r：因此：工序10 銑斷，以D1為基準(zhǔn)，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(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：查簡明手冊表4.2-40，剛好有。計算切削基本工時：第二章 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。（一）問題的提出：本夾具是用來銑斷55的孔，由于此孔為預(yù)鑄孔 ，在前面的加工過程中保證了加工精度，經(jīng)過與老師商議決定采用X5032立式升降臺銑床，設(shè)計銑斷夾具。1 定位基準(zhǔn)的選擇擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量。基準(zhǔn)選擇不當(dāng)往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計更加困難甚至達(dá)不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準(zhǔn)。此零件圖沒有較高的技術(shù)要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動效率，降低勞動強(qiáng)度，提高加工精度。20的孔和其兩端面都已加工好，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的20孔和其端面作為定位精基準(zhǔn)，來設(shè)計本道工序的夾具，以兩銷和兩已加工好的20孔的端面作為定位夾具。 為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的螺母作為夾緊機(jī)構(gòu)。2切削力和夾緊力計算（1）刀具： 高速鋼錯齒三面刃銑刀4 機(jī)床： x61W型萬能銑床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù) K=其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 （2）夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機(jī) 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=20mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應(yīng)力幅：許用應(yīng)力幅：螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為 s=2.54 取s=4 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠， 使用快速螺旋定位機(jī)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（1）定位元件尺寸及公差確定。夾具的主要定位元件為一平面和二定位銷，孔與銷間隙配合。 （2） 工件的工序基準(zhǔn)為孔心，當(dāng)工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時，孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來在臥式鏜床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時可求出孔心在接觸點(diǎn)與銷中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準(zhǔn)為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點(diǎn)和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin 該夾具以一面兩銷定位，兩定位銷孔尺寸公差為127。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示： 由參考文獻(xiàn)5可得： 兩定位銷的定位誤差 ： 其中：， 且：L=127mm ，得 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查5表1215有。 磨損造成的加工誤差：通常不超過 夾具相對刀具位置誤差：取誤差總和：從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。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)該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序?yàn)殂姶矈A具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序?yàn)殂娪嗔啃。邢髁π?，所以一般的手動夾緊就能達(dá)到本工序的要求。本夾具的最大優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡單緊湊。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(jī)構(gòu)。參考文獻(xiàn)趙家齊：機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書（第2版）機(jī)械工業(yè)出版社李益民： 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊機(jī)械工業(yè)出版社艾興，肖詩綱：切削用量簡明手冊）機(jī)械工業(yè)出版社侯放：機(jī)床夾具圖冊.浦林祥：金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計手冊 第2版.浦林祥1995