1706_CA6140拨叉831006加工工艺及钻25孔夹具设计
1706_CA6140拨叉831006加工工艺及钻25孔夹具设计,_ca6140,加工,工艺,25,夹具,设计
机械制造工艺学课程设计机械制造工艺学课程设计说明书设计题目 设计 “CA6140 车床拨叉”零件的机械加工工艺及工艺设备设 计 者 指导教师 长安大学2008 年 03 月 29 日长安大学机械制造工艺学课程设计任务书题目: 设计”CA6140 车床拨叉” 零件的机械加工工艺规则及工艺装备内容: 1.零件图 1 张2.毛坯图 1 张3. 机械加工工艺过程综合卡片 5 张4. 结构设计装配图 1 张5. 结构设计零件图 1 张6. 课程设计说明书 1 张班 级 学 生 指 导 教师教研室主任2008 年 03 月 29 日序言机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言,我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练,从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力,为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。由于能力所限,设计尚有许多不足之处,恳请各位老师给予指导。一、零件的分析(一) 零件的作用题目所给的零件是 CA6140 车床的拨叉。它位于车床变速机构中,主要起换档,使主轴回转运动按照工作者的要求工作,获得所需的速度和扭矩的作用。零件的 25 孔与操纵机构相连,55 半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体,加工时分开。(二) 零件的工艺分析零件的材料为 HT200,灰铸铁生产工艺简单,铸造性能优良,但塑性较差、脆性高,不适合磨削,为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求:1小头孔 25 ; 023.2大头半圆孔 及其端面;4.053168 槽;440 外圆斜面;5大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.1mm;6. 槽端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.08mm。由上面分析可知,可以粗加工拨叉底面,然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工,并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度,并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面,所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证二、 工艺规程设计(一)确定毛坯的制造形式已知此拨叉零件的生产类型为中批量生产,所以初步确定工艺安排为:加工过程划分阶段;工序适当集中;加工设备以通用设备为主,大量采用专用工装。零件材料为 HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大,零件结构又比较简单,生产类型为大批生产,故选择铸件毛坯。(二)基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产效率得以提高。否则,加工工艺过程中会问题百出,更有甚者,还会造成大批报废,使生产无法正常进行。1) 粗基准的选择:按有关基准的选择原则,即当零件有不加工表面时,应以这些不加工表面作粗基准;若零件有若干不加工表面时,则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准。对本零件而言,则应以零件的底面为主要的定位粗基准。2) 精基准的选择:考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便,依据“基准重合”原则和“基准统一”原则。对本零件而言,大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.1mm,槽端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.08mm,则应以 25 小头孔为精基准。(三)制定工艺路线制订工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能达到合理的保证。在生产纲领已确定为大批量生产的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。1工艺路线方案一工序 车 55 圆与两端面工序 铣断,使之为两个零件工序 铣 168 槽工序 铣 40 外圆斜面工序 加工 25 小头孔2工艺路线方案二工序 铣断,使之为两个零件工序 加工 25 小头孔工序 铣 168 槽工序 车 55 半圆与两端面工序 铣 40 外圆斜面3工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于:方案一是先加工 55 圆与两端面,以便于后续加工,并利用了两件合铸的优势,提高了工作效率,然后在铣床上把所有铣的工序全部弄完,省去了在各机床间切换的麻烦,最后加工孔;方案二是先切开工件,分别加工,然后加工小头孔,再铣、再车、再铣显然,工序上不如方案一效率高。但由于圆与槽都与小头孔有垂直度要求,可以先加工小头孔,后加工槽;圆应该利用两件合铸的优势,所以还是先加工 55 大圆。故可以将工序定为:工序 粗,精车 55 圆与两端面工序 铣断,使之为两个零件工序 加工 25 小头孔工序 铣 168 槽工序 铣 40 外圆斜面这样,看起来工序简洁且保证了垂直度的要求,还能充分利用两件合铸的优势。以上工艺过程详见附表 1“机械加工工艺过程综合卡片” 。(四)机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定“CA6140 车床拨叉”,零件材料为 HT200,硬度 190210HB,毛坯重量约为 1.5kg,生产类型为大批量生产,铸造毛坯。根据以上原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:1. 外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差(25,55 端面) 。查机械制造工艺设计简明手册 (以下称工艺手册 )表2.22.5,取 25,55 端面长度余量均为 2.5(均为双边加工)铣削加工余量为:粗铣 1mm精铣 0mm2. 内孔(55 已铸成孔)查工艺手册表 2.22.5,取 55 已铸成孔长度余量为 3,即铸成孔直径为 49mm。工序尺寸加工余量:钻孔 2mm扩孔 0.125mm铰孔 0.035mm精铰 0mm3. 其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为大批量生产,应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。(五)确立切削用量及基本工时工序一 粗,精车 55 圆与两端面1. 加工条件工件材料:HT200, b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求:粗,精铣 55 圆以及上下端面。机床:卧式车床 CA6140刀具:YW2 内圆车刀 YW3 端面车刀2. 计算切削用量1)铣削深度 因为切削量较小,故可以选择 ap=1.5mm,一次走刀即可完成所需长度。2)每齿进给量 机床功率为 7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z 。由于是对称铣,选较小量 f=0.14 mm/z。3)查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7,后刀面最大磨损为 1.01.5mm。查切削手册表 3.8,寿命 T=180min4)计算切削速度 按切削手册 ,V c= vpvezvpmoKZuayfXTqdC算得 Vc98mm/s,n=439r/min,V f=490mm/s据卧式车床 CA6140 铣床参数,选择 nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为 f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册 Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.5mm,n c=475r/min,Vfc=475mm/s,V c=119.3m/min, f z=0.16mm/z。6)计算基本工时tmL/ V f=(32+80)/475=0.09min。工序二 铣断,使之为两个零件1. 加工条件工件材料:HT200, b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求:铣断,使之为两个零件机床:X60 铣床。刀具:高速钢镶齿三面刃铣刀工序三 加工 25 小头孔1. 加工条件工件材料:HT200, b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求:加工 25 小头孔机床:立式钻床 Z535选择钻头:选择高速钢麻花钻头 25mm,钻孔至 23mm, 扩孔至 24.8mm,铰孔至 24.94mm,精铰孔至 25mm 2.选择切削用量(1)决定进给量查切削手册 rmf/86.07.35.1203dl所以, rf/.0按钻头强度选择 按机床强度选择rf/5.1rmf/53.最终决定选择机床已有的进给量 经校验rmf/48.0校验成功。max609Ff(2)钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度(查切削手册 )为 0.50.8mm,寿命min60T(3)切削速度查切削手册 修正系数 rmvc/180.1TVK.MV0.1tvK故 。x0.1vapvKrmc/8min/3.80rdns查切削手册机床实际转速为 in/27rc故实际的切削速度 ndvsc/4.150(4)校验扭矩功率所以 NmMc60N2.mcM故满足条件,校验成立。EPkwP.271.计算工时 in10.45.3nfLtm由于所有工步所用工时很短,所以使得切削用量一致,以减少辅助时间。扩铰和精铰的切削用量如下:扩钻: in/27rrmf/48.0min/4.15vcmd8.190铰孔: i/rrf/. i/.vc4.0精铰: min/27rrmf/48.0min/4.15vc0ITd工序四 铣 168 槽1. 加工条件工件材料:HT200, b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求:铣 168 槽机床:X60 铣床选择钻头:高速钢镶齿三面刃铣刀(1)决定进给量查切削手册 rmf/2.10按钻头强度选择 按机床强度选择 rmf/53.0最终决定选择 Z550 机床已有的进给量 经校验rf/4.校验成功。max245016FFf (2)钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度(查切削手册 )为 0.81.2mm,寿命inT扩孔后刀面最大磨损限度(查切削手册 )为 0.91.4mm ,寿命60铰和精铰孔后刀面最大磨损限度(查切削手册 )为 0.60.9mm ,寿命 mi12(3)切削速度查切削手册 修正系数 rvc/200.1TVK.MV0.1tvK故 。x.1vapvKrmc/2in/6.320rdns查切削手册机床实际转速为 min/125rnc故实际的切削速度 dvsc/8.0.计算工时 min52.3.1287nfLtm所有工步工时相同。工序五 铣 40 外圆斜面1. 加工条件工件材料:HT200, b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求:铣 168 槽机床:X60 铣床选择钻头:高速钢镶齿三面刃铣刀。三、 夹具设计为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。经过与指导老师协商,决定设计加工孔 25 工序的夹具。本夹023.具将用于立式钻床 Z535,刀具为麻花钻头 25mm,对工件 25 孔023.进行钻加工。(一) 问题的提出在给定的零件中,对本步加工的定位并未提出具体的要求,是自由公差,定位要求较低。因此,本步的重点应在夹紧的方便与快速性上。(二) 夹具设计1 定位基准的选择出于定位简单和快速的考虑,工件以 40 外圆、平面和侧面为定位基准,在 V 形块、支承板和挡销上实现完全定位。采用手动螺旋快速夹紧机构夹紧工件。2 切削力和卡紧力计算本步加工可按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的夹紧。轴向力 NkfdCFFyMi 52.01.06.428.10 扭矩 MfMyzc 68.0.20 4.76.由于扭矩很小,计算时可忽略。夹紧力为 NFf04.52取系数 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1则实际夹紧力为 F=S1*S2*S3*S4*F=10.06N使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧,调节夹紧力调节装置,即可指定可靠的夹紧力。3. 定位误差分析本工序采用一定位销,一挡销定位,工件始终靠近定位销的一面,而挡销的偏角会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力,因此,工件不在在定位销正上方,进而使加工位置有一定转角误差。但是,由于加工是自由公差,故应当能满足定位要求。4. 夹具设计及操作的简要说明夹具的夹紧力不大,故使用手动夹紧。为了提高生产力,使用快速螺旋夹紧机构。夹具上设置有钻套,用于确定的钻头位置。25 孔加工钻床夹具的装配图(见附图)023.四、 参考文献1赵家奇,机械制造工艺学课程设计指导书2 版,北京:机械工业出版社,2000.10.2李旦.邵东向.王杰,机床专用夹具图册,哈尔滨工业大学出版社,2000.103孟少农,机械加工工艺手册,北京:机械工业出版社,1991.9.4徐圣群,简明加工工艺手册,上海:科学技术出版社,1991.2序言机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习也是一次理论联系实际的训练因此它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言,我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练,从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力,为今后参加祖国的建设打下一个良好的基础。由于能力所限,设计尚有许多不足之处,恳 各位 。一、 的分析 一 的作 题 所 的 是CA6140 的 。它位于 机 中, 要 ,使 工作 的要工作,所的 currency1的作 。 的25“机 fi,55fl 是 于“所制所在的 。通过的力 下的 。 为一”,加工分。 的工艺分析的 为HT200, 生工艺,造性能良,性 、性,不适合 ,为此以下是 要加工的以及加工之的位 要 1 25 2 大 fl 及 3 168 4 40 5 大 fl “ 中 的 为0.1mm “ 中 的 为0.08m。由分析 , 以 加工 , 后以此作为 基 专 进行加工, 位 要。 各加工 的 及机 所能 的位 , 此 有复的加工,所以 技术要 的加工工艺 。、艺 程设计一 定毛坯生类型已此 的生类型为中批量生,所以初步 定工艺安排为 加工过程划分阶段 工序适当集中 加工设备以通 设备为 ,大量 专 工装。为HT200。考虑 在机 行过程中所受冲击不大, 结 又比,生类型为中批生,故选择 毛坯。 基的选择 基选择是工艺 程设计中的重要工作之一。基选择的正 “合理, 以使加工质量 ,生效率以提。否 ,加工工艺过程中会问题百出,更有甚 ,还会造成大批报废,使生无 正 进行。基 的选择 有关基 的选择原 ,即当 有不加工,应以这些不加工作 基 若 有若干不加工, 应以“加工要对位 的不加工作 基 。现以 的 为 要的定位 基 。基 的选择 考虑要 的加工 装 便,依 “基 重合”原 “基 统一”原 ,大fl “ 中 的 为0.1mm “ 中 的 为0.08m,故以25 为 基 。三 制定工艺路 的几何形状、尺寸 及位 等技术要,以及加工 所能 的 ,在生纲领已 定的情况下 以考虑 万能性机 配以专 工卡尽量使工序集中来提生率。除此之 ,还应当考虑效果,以便使生成本尽量下降。1 工艺路 案一工序 55 “ 工序 铣断,使之为个 工序 铣168 工序 铣40 工序 加工25 2 工艺路 案工序 铣断,使之为个 工序 加工25 工序 铣168 工序 55fl “ 工序 铣40 3 工艺案的比“分析个案的特点在于 案一是先加工55 “ ,以便于后续加工,利 了 合的势,提了工作效率, 后在铣 把所有铣的工序全部弄完,省去了在各机 切 的麻烦,最后加工 案是先切工 ,分别加工, 后加工 , 铣、 、 铣显 ,工序不如案一效率。由于 “ 都“ 有 要, 以先加工 ,后加工 应该利 合的势,所以还是先加工55大 。 以将工序定为 工序 , 55 “ 工序 铣断,使之为个 工序 加工25 铣工序 168 工序 铣40 这样,看 来工序洁 了 的要,还能充分利 合的势。四 机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的 定“CA6140 ” 为HT200,硬190210HB,毛皮重量1.12kg,生类型大批量,造毛坯。以原始资及加工路 ,分别 定各家工的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下 1. 延 向长向的加工余量及公 25,55 。查机械制造工艺设计明手册 以下 工艺手册 2.22.5, 25,55 长余量 为2.5 为 加工 铣加工余量为 铣 1mm铣 0mm2. 55已成 查工艺手册 2.22.5, 55已成长余量为3,即成fl 为49mm。工序尺寸加工余量 2mm 0.125mm 0.035mm0mm3. 尺寸 造 由于本设计 定的 为大批量生,应该 加工。因此在计 最大、最 加工余量应 加工 以 。切 量及基本工工序一 , 55 “ 1. 加工 工 HT200b =0.16GPa HB=190241造。加工要 , 铣55 以及下 。机 CA6140 YW2 YW3 2. 切 量1 铣深 因为切量 ,故 以选择ap=1.5mm,一次 即 完成所长。2 进 量 机 率为7.5kw。查切手册 f=0.140.24mm/z。由于是对 铣,选 量f=0.14mm/z。3 查后 最大 及 查切手册 3.7,后 最大 为1.01.5mm。查切手册 3.8, T=180min4 计 切 切手册 ,V c= Vc 98mm/s,n=439r/minVf=490mm/sCA6140铣 参 ,选择nc=475r/minVfc=475mm/s 实际切 V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min实际进 量为f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5) 机 率 查切手册 Pcc=1.1kw而机 所能提 率为PcmPcc。故 合 。最 定 ap=1.5mm,nc=475r/minVfc=475mm/s,V c=119.3m/min,f z=0.16mm/z。6 计 基本工tm L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。工序 铣断,使之为个 1. 加工 工 HT200b =0.16GPa HB=190241造。加工要 铣断,使之为个 机 X60铣 。 三铣 工序三 加工25 1. 加工 工 HT200b =0.16GPa HB=190241造。加工要 加工25 机 Z535选择 选择 麻 25mm, 23mm, 24.8mm, 24.94mm, 25mm 2.选择切 量1 决定进 量查切 所以, currency1选择 机 currency1选择 最决定选择机 已有的进 量 成 。2 “ 及 后 最大 限 查切 为0.5.mm, 3 切 查切 正系 故 。查切 机 实际 为 故实际的切 4 currency1 率所以 故fi足 , 成 。fl.计 工由于所有工步所 工 ,所以使切 量一,以 。 的切 量如下 工序四 铣168 1. 加工 工 HT200b =0.16GPa HB=190241造。加工要 铣168 机 X60铣 选择 三铣 1 决定进 量查切 currency1选择 机 currency1选择 最决定选择Z550机 已有的进 量 成 。2 “ 及 后 最大 限 查切 为0.81.2mm, 后 最大 限 查切 为0.9.mm, 后 最大 限 查切 为.”mm, 3 切 查切 正系 故 。查切 机 实际 为 故实际的切 fl.计 工所有工步工。工序 铣40 1. 加工 工 HT200b =0.16GPa HB=190241造。加工要 铣168 机 X60铣 选择 三铣 三、设计为了提 生率, 加工质量,降 currency1,要设计专 。 过“ ,决定设计加工25 工序的。本将 于 Z535, 为麻 25mm,对工 进行铣加工。一 问题的提出在 定的 中,对本步加工的定位未提出”的要,是自由公 ,定位要。因此,本步的重点应在卡 的便“ 性。 卡设计1 定位基 的选择出于定位 的考虑,工 以40 、为定位基 ,在V形、 实现完全定位。 手 机 工 。2 切力卡 力计 本步加工 卡 力。实际效果 以 的卡 。向力 currency1 由于currency1 ,计 。卡 力为 系 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1实际卡 力为 F=S1*S2*S3*S4*F=10.06N使 定位机 人工卡 , 卡 力 装 ,即 定 的卡 力。3. 定位 分析本工序 一定位,一 定位,工 始 定位的一,而 的 会使工 自重 来一定的行于卡” 的 力,因此,工 不在在定位正,进而使加工位 有一定 。是,由于加工是自由公 ,故应当能fi足定位要。4. 卡设计及作的要 明卡的卡 力不大,故使 手 卡 。为了提生力,使 卡 机 。卡设 有 , 于 定的 位 。铣 的装配 四、参考 1 家 机械制造工艺学课程设计 2 . :机械工业出 2000.10.2 机械制造及设备 手册. :机械工业出 1997.83机械加工工艺手册. :机械工业出 1991.9.4 ,明加工工艺手册. : 学技术出 ,1991.2附表 1 机械加工工艺过程综合卡片1长安大学 零件号 831006 材 料 HT200 编制 2008.03.29零件名称 拨 叉 毛坯重量 1.12kg 指导机械加工工艺过程综合卡片生产类型 大中批生产 毛坯种类 铸件 审核工序安装(工位)工步 工序说明工序简图 机床夹具或辅助工具 刀具 1123456粗车 55mm圆半精车55mm 圆粗车 55mm圆一端面半精车55mm 圆一端面粗车 55mm圆另一端面半 精 车 55mm圆 另 一 端 面卧式车床CA6140专用夹具YW2内圆车刀 YW3端面车刀附表 1 机械加工工艺过程综合卡片2长安大学 零件号 831006 材 料 HT200 编制 2008.03.29零件名称 拨 叉 毛坯重量 1.12kg 指导机械加工工艺过程综合卡片生产类型 大批生产 毛坯种类 铸件 审核工序安装(工位)工步 工序说明工序简图 机床夹具或辅助工具 刀具 11 铣断将工件按尺寸要求铣成单件,切口为 4mm。X60铣床专用夹具高速钢镶齿三面刃铣刀附表 1 机械加工工艺过程综合卡片3长安大学 零件号 831006 材 料 HT200 编制 2008.03.29零件名称 拨 叉 毛坯重量 1.12kg 指导机械加工工艺过程综合卡片生产类型 大批生产 毛坯种类 铸件 审核工序安装(工位)工步 工序说明工序简图 机床夹具或辅助工具 刀具 11234加工孔25mm钻孔至23mm扩孔至24.8mm粗铰孔至24.94mm精铰孔至25mm立式钻床Z535专用夹具麻花钻头25mm附表 1 机械加工工艺过程综合卡片4长安大学 零件号 831006 材 料 HT200 编制 2008.03.29零件名称 拨 叉 毛坯重量 1.12kg 指导机械加工工艺过程综合卡片生产类型 大批生产 毛坯种类 铸件 审核工序安装(工位)工步 工序说明工序简图 机床夹具或辅助工具 刀具 11 铣 168mm槽,保证 16mm12.0X60铣床专用夹具高速钢镶齿三面刃铣刀附表 1 机械加工工艺过程综合卡片5长安大学 零件号 831006 材 料 HT200 编制 2008.03.29零件名称 拨 叉 毛坯重量 1.12kg 指导机械加工工艺过程综合卡片生产类型 大批生产 毛坯种类 铸件 审核工序安装(工位)工步 工序说明工序简图 机床夹具或辅助工具 刀具 11 铣斜面3515mmX60铣床专用夹具高速钢镶齿三面刃铣刀机械制造工艺学课程设计机械制造工艺学课程设计说明书设计题目 设计 “CA6140 车床拨叉”零件的机械加工工艺及工艺设备设 计 者 指导教师 长安大学2008 年 03 月 29 日长安大学机械制造工艺学课程设计任务书题目: 设计”CA6140 车床拨叉” 零件的机械加工工艺规则及工艺装备内容: 1.零件图 1 张2.毛坯图 1 张3. 机械加工工艺过程综合卡片 5 张4. 结构设计装配图 1 张5. 结构设计零件图 1 张6. 课程设计说明书 1 张班 级 学 生 指 导 教师教研室主任2008 年 03 月 29 日序言机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言,我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练,从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力,为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。由于能力所限,设计尚有许多不足之处,恳请各位老师给予指导。一、零件的分析(一) 零件的作用题目所给的零件是 CA6140 车床的拨叉。它位于车床变速机构中,主要起换档,使主轴回转运动按照工作者的要求工作,获得所需的速度和扭矩的作用。零件的 25 孔与操纵机构相连,55 半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体,加工时分开。(二) 零件的工艺分析零件的材料为 HT200,灰铸铁生产工艺简单,铸造性能优良,但塑性较差、脆性高,不适合磨削,为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求:1小头孔 25 ; 023.2大头半圆孔 及其端面;4.053168 槽;440 外圆斜面;5大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.1mm;6. 槽端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.08mm。由上面分析可知,可以粗加工拨叉底面,然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工,并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度,并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面,所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证二、 工艺规程设计(一)确定毛坯的制造形式已知此拨叉零件的生产类型为中批量生产,所以初步确定工艺安排为:加工过程划分阶段;工序适当集中;加工设备以通用设备为主,大量采用专用工装。零件材料为 HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大,零件结构又比较简单,生产类型为大批生产,故选择铸件毛坯。(二)基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产效率得以提高。否则,加工工艺过程中会问题百出,更有甚者,还会造成大批报废,使生产无法正常进行。1) 粗基准的选择:按有关基准的选择原则,即当零件有不加工表面时,应以这些不加工表面作粗基准;若零件有若干不加工表面时,则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准。对本零件而言,则应以零件的底面为主要的定位粗基准。2) 精基准的选择:考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便,依据“基准重合”原则和“基准统一”原则。对本零件而言,大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.1mm,槽端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.08mm,则应以 25 小头孔为精基准。(三)制定工艺路线制订工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能达到合理的保证。在生产纲领已确定为大批量生产的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。1工艺路线方案一工序 车 55 圆与两端面工序 铣断,使之为两个零件工序 铣 168 槽工序 铣 40 外圆斜面工序 加工 25 小头孔2工艺路线方案二工序 铣断,使之为两个零件工序 加工 25 小头孔工序 铣 168 槽工序 车 55 半圆与两端面工序 铣 40 外圆斜面3工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于:方案一是先加工 55 圆与两端面,以便于后续加工,并利用了两件合铸的优势,提高了工作效率,然后在铣床上把所有铣的工序全部弄完,省去了在各机床间切换的麻烦,最后加工孔;方案二是先切开工件,分别加工,然后加工小头孔,再铣、再车、再铣显然,工序上不如方案一效率高。但由于圆与槽都与小头孔有垂直度要求,可以先加工小头孔,后加工槽;圆应该利用两件合铸的优势,所以还是先加工 55 大圆。故可以将工序定为:工序 粗,精车 55 圆与两端面工序 铣断,使之为两个零件工序 加工 25 小头孔工序 铣 168 槽工序 铣 40 外圆斜面这样,看起来工序简洁且保证了垂直度的要求,还能充分利用两件合铸的优势。以上工艺过程详见附表 1“机械加工工艺过程综合卡片” 。(四)机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定“CA6140 车床拨叉”,零件材料为 HT200,硬度 190210HB,毛坯重量约为 1.5kg,生产类型为大批量生产,铸造毛坯。根据以上原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:1. 外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差(25,55 端面) 。查机械制造工艺设计简明手册 (以下称工艺手册 )表2.22.5,取 25,55 端面长度余量均为 2.5(均为双边加工)铣削加工余量为:粗铣 1mm精铣 0mm2. 内孔(55 已铸成孔)查工艺手册表 2.22.5,取 55 已铸成孔长度余量为 3,即铸成孔直径为 49mm。工序尺寸加工余量:钻孔 2mm扩孔 0.125mm铰孔 0.035mm精铰 0mm3. 其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为大批量生产,应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。(五)确立切削用量及基本工时工序一 粗,精车 55 圆与两端面1. 加工条件工件材料:HT200, b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求:粗,精铣 55 圆以及上下端面。机床:卧式车床 CA6140刀具:YW2 内圆车刀 YW3 端面车刀2. 计算切削用量1)铣削深度 因为切削量较小,故可以选择 ap=1.5mm,一次走刀即可完成所需长度。2)每齿进给量 机床功率为 7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z 。由于是对称铣,选较小量 f=0.14 mm/z。3)查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7,后刀面最大磨损为 1.01.5mm。查切削手册表 3.8,寿命 T=180min4)计算切削速度 按切削手册 ,V c= vpvezvpmoKZuayfXTqdC算得 Vc98mm/s,n=439r/min,V f=490mm/s据卧式车床 CA6140 铣床参数,选择 nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为 f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册 Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.5mm,n c=475r/min,Vfc=475mm/s,V c=119.3m/min, f z=0.16mm/z。6)计算基本工时tmL/ V f=(32+80)/475=0.09min。工序二 铣断,使之为两个零件1. 加工条件工件材料:HT200, b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求:铣断,使之为两个零件机床:X60 铣床。刀具:高速钢镶齿三面刃铣刀工序三 加工 25 小头孔1. 加工条件工件材料:HT200, b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求:加工 25 小头孔机床:立式钻床 Z535选择钻头:选择高速钢麻花钻头 25mm,钻孔至 23mm, 扩孔至 24.8mm,铰孔至 24.94mm,精铰孔至 25mm 2.选择切削用量(1)决定进给量查切削手册 rmf/86.07.35.1203dl所以, rf/.0按钻头强度选择 按机床强度选择rf/5.1rmf/53.最终决定选择机床已有的进给量 经校验rmf/48.0校验成功。max609Ff(2)钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度(查切削手册 )为 0.50.8mm,寿命min60T(3)切削速度查切削手册 修正系数 rmvc/180.1TVK.MV0.1tvK故 。x0.1vapvKrmc/8min/3.80rdns查切削手册机床实际转速为 in/27rc故实际的切削速度 ndvsc/4.150(4)校验扭矩功率所以 NmMc60N2.mcM故满足条件,校验成立。EPkwP.271.计算工时 in10.45.3nfLtm由于所有工步所用工时很短,所以使得切削用量一致,以减少辅助时间。扩铰和精铰的切削用量如下:扩钻: in/27rrmf/48.0min/4.15vcmd8.190铰孔: i/rrf/. i/.vc4.0精铰: min/27rrmf/48.0min/4.15vc0ITd工序四 铣 168 槽1. 加工条件工件材料:HT200, b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求:铣 168 槽机床:X60 铣床选择钻头:高速钢镶齿三面刃铣刀(1)决定进给量查切削手册 rmf/2.10按钻头强度选择 按机床强度选择 rmf/53.0最终决定选择 Z550 机床已有的进给量 经校验rf/4.校验成功。max245016FFf (2)钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度(查切削手册 )为 0.81.2mm,寿命inT扩孔后刀面最大磨损限度(查切削手册 )为 0.91.4mm ,寿命60铰和精铰孔后刀面最大磨损限度(查切削手册 )为 0.60.9mm ,寿命 mi12(3)切削速度查切削手册 修正系数 rvc/200.1TVK.MV0.1tvK故 。x.1vapvKrmc/2in/6.320rdns查切削手册机床实际转速为 min/125rnc故实际的切削速度 dvsc/8.0.计算工时 min52.3.1287nfLtm所有工步工时相同。工序五 铣 40 外圆斜面1. 加工条件工件材料:HT200, b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求:铣 168 槽机床:X60 铣床选择钻头:高速钢镶齿三面刃铣刀。三、 夹具设计为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。经过与指导老师协商,决定设计加工孔 25 工序的夹具。本夹023.具将用于立式钻床 Z535,刀具为麻花钻头 25mm,对工件 25 孔023.进行钻加工。(一) 问题的提出在给定的零件中,对本步加工的定位并未提出具体的要求,是自由公差,定位要求较低。因此,本步的重点应在夹紧的方便与快速性上。(二) 夹具设计1 定位基准的选择出于定位简单和快速的考虑,工件以 40 外圆、平面和侧面为定位基准,在 V 形块、支承板和挡销上实现完全定位。采用手动螺旋快速夹紧机构夹紧工件。2 切削力和卡紧力计算本步加工可按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的夹紧。轴向力 NkfdCFFyMi 52.01.06.428.10 扭矩 MfMyzc 68.0.20 4.76.由于扭矩很小,计算时可忽略。夹紧力为 NFf04.52取系数 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1则实际夹紧力为 F=S1*S2*S3*S4*F=10.06N使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧,调节夹紧力调节装置,即可指定可靠的夹紧力。3. 定位误差分析本工序采用一定位销,一挡销定位,工件始终靠近定位销的一面,而挡销的偏角会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力,因此,工件不在在定位销正上方,进而使加工位置有一定转角误差。但是,由于加工是自由公差,故应当能满足定位要求。4. 夹具设计及操作的简要说明夹具的夹紧力不大,故使用手动夹紧。为了提高生产力,使用快速螺旋夹紧机构。夹具上设置有钻套,用于确定的钻头位置。25 孔加工钻床夹具的装配图(见附图)023.四、 参考文献1赵家奇,机械制造工艺学课程设计指导书2 版,北京:机械工业出版社,2000.10.2李旦.邵东向.王杰,机床专用夹具图册,哈尔滨工业大学出版社,2000.103孟少农,机械加工工艺手册,北京:机械工业出版社,1991.9.4徐圣群,简明加工工艺手册,上海:科学技术出版社,1991.2序言机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习也是一次理论联系实际的训练因此它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言,我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练,从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力,为今后参加祖国的建设打下一个良好的基础。由于能力所限,设计尚有许多不足之处,恳 各位 。一、 的分析 一 的作 题 所 的 是CA6140 的 。它位于 机 中, 要 ,使 工作 的要工作,所的 currency1的作 。 的25“机 fi,55fl 是 于“所制所在的 。通过的力 下的 。 为一”,加工分。 的工艺分析的 为HT200, 生工艺,造性能良,性 、性,不适合 ,为此以下是 要加工的以及加工之的位 要 1 25 2 大 fl 及 3 168 4 40 5 大 fl “ 中 的 为0.1mm “ 中 的 为0.08m。由分析 , 以 加工 , 后以此作为 基 专 进行加工, 位 要。 各加工 的 及机 所能 的位 , 此 有复的加工,所以 技术要 的加工工艺 。、艺 程设计一 定毛坯生类型已此 的生类型为中批量生,所以初步 定工艺安排为 加工过程划分阶段 工序适当集中 加工设备以通 设备为 ,大量 专 工装。为HT200。考虑 在机 行过程中所受冲击不大, 结 又比,生类型为中批生,故选择 毛坯。 基的选择 基选择是工艺 程设计中的重要工作之一。基选择的正 “合理, 以使加工质量 ,生效率以提。否 ,加工工艺过程中会问题百出,更有甚 ,还会造成大批报废,使生无 正 进行。基 的选择 有关基 的选择原 ,即当 有不加工,应以这些不加工作 基 若 有若干不加工, 应以“加工要对位 的不加工作 基 。现以 的 为 要的定位 基 。基 的选择 考虑要 的加工 装 便,依 “基 重合”原 “基 统一”原 ,大fl “ 中 的 为0.1mm “ 中 的 为0.08m,故以25 为 基 。三 制定工艺路 的几何形状、尺寸 及位 等技术要,以及加工 所能 的 ,在生纲领已 定的情况下 以考虑 万能性机 配以专 工卡尽量使工序集中来提生率。除此之 ,还应当考虑效果,以便使生成本尽量下降。1 工艺路 案一工序 55 “ 工序 铣断,使之为个 工序 铣168 工序 铣40 工序 加工25 2 工艺路 案工序 铣断,使之为个 工序 加工25 工序 铣168 工序 55fl “ 工序 铣40 3 工艺案的比“分析个案的特点在于 案一是先加工55 “ ,以便于后续加工,利 了 合的势,提了工作效率, 后在铣 把所有铣的工序全部弄完,省去了在各机 切 的麻烦,最后加工 案是先切工 ,分别加工, 后加工 , 铣、 、 铣显 ,工序不如案一效率。由于 “ 都“ 有 要, 以先加工 ,后加工 应该利 合的势,所以还是先加工55大 。 以将工序定为 工序 , 55 “ 工序 铣断,使之为个 工序 加工25 铣工序 168 工序 铣40 这样,看 来工序洁 了 的要,还能充分利 合的势。四 机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的 定“CA6140 ” 为HT200,硬190210HB,毛皮重量1.12kg,生类型大批量,造毛坯。以原始资及加工路 ,分别 定各家工的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下 1. 延 向长向的加工余量及公 25,55 。查机械制造工艺设计明手册 以下 工艺手册 2.22.5, 25,55 长余量 为2.5 为 加工 铣加工余量为 铣 1mm铣 0mm2. 55已成 查工艺手册 2.22.5, 55已成长余量为3,即成fl 为49mm。工序尺寸加工余量 2mm 0.125mm 0.035mm0mm3. 尺寸 造 由于本设计 定的 为大批量生,应该 加工。因此在计 最大、最 加工余量应 加工 以 。切 量及基本工工序一 , 55 “ 1. 加工 工 HT200b =0.16GPa HB=190241造。加工要 , 铣55 以及下 。机 CA6140 YW2 YW3 2. 切 量1 铣深 因为切量 ,故 以选择ap=1.5mm,一次 即 完成所长。2 进 量 机 率为7.5kw。查切手册 f=0.140.24mm/z。由于是对 铣,选 量f=0.14mm/z。3 查后 最大 及 查切手册 3.7,后 最大 为1.01.5mm。查切手册 3.8, T=180min4 计 切 切手册 ,V c= Vc 98mm/s,n=439r/minVf=490mm/sCA6140铣 参 ,选择nc=475r/minVfc=475mm/s 实际切 V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min实际进 量为f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5) 机 率 查切手册 Pcc=1.1kw而机 所能提 率为PcmPcc。故 合 。最 定 ap=1.5mm,nc=475r/minVfc=475mm/s,V c=119.3m/min,f z=0.16mm/z。6 计 基本工tm L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。工序 铣断,使之为个 1. 加工 工 HT200b =0.16GPa HB=190241造。加工要 铣断,使之为个 机 X60铣 。 三铣 工序三 加工25 1. 加工 工 HT200b =0.16GPa HB=190241造。加工要 加工25 机 Z535选择 选择 麻 25mm, 23mm, 24.8mm, 24.94mm, 25mm 2.选择切 量1 决定进 量查切 所以, currency1选择 机 currency1选择 最决定选择机 已有的进 量 成 。2 “ 及 后 最大 限 查切 为0.5.mm, 3 切 查切 正系 故 。查切 机 实际 为 故实际的切 4 currency1 率所以 故fi足 , 成 。fl.计 工由于所有工步所 工 ,所以使切 量一,以 。 的切 量如下 工序四 铣168 1. 加工 工 HT200b =0.16GPa HB=190241造。加工要 铣168 机 X60铣 选择 三铣 1 决定进 量查切 currency1选择 机 currency1选择 最决定选择Z550机 已有的进 量 成 。2 “ 及 后 最大 限 查切 为0.81.2mm, 后 最大 限 查切 为0.9.mm, 后 最大 限 查切 为.”mm, 3 切 查切 正系 故 。查切 机 实际 为 故实际的切 fl.计 工所有工步工。工序 铣40 1. 加工 工 HT200b =0.16GPa HB=190241造。加工要 铣168 机 X60铣 选择 三铣 三、设计为了提 生率, 加工质量,降 currency1,要设计专 。 过“ ,决定设计加工25 工序的。本将 于 Z535, 为麻 25mm,对工 进行铣加工。一 问题的提出在 定的 中,对本步加工的定位未提出”的要,是自由公 ,定位要。因此,本步的重点应在卡 的便“ 性。 卡设计1 定位基 的选择出于定位 的考虑,工 以40 、为定位基 ,在V形、 实现完全定位。 手 机 工 。2 切力卡 力计 本步加工 卡 力。实际效果 以 的卡 。向力 currency1 由于currency1 ,计 。卡 力为 系 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1实际卡 力为 F=S1*S2*S3*S4*F=10.06N使 定位机 人工卡 , 卡 力 装 ,即 定 的卡 力。3. 定位 分析本工序 一定位,一 定位,工 始 定位的一,而 的 会使工 自重 来一定的行于卡” 的 力,因此,工 不在在定位正,进而使加工位 有一定 。是,由于加工是自由公 ,故应当能fi足定位要。4. 卡设计及作的要 明卡的卡 力不大,故使 手 卡 。为了提生力,使 卡 机 。卡设 有 , 于 定的 位 。铣 的装配 四、参考 1 家 机械制造工艺学课程设计 2 . :机械工业出 2000.10.2 机械制造及设备 手册. :机械工业出 1997.83机械加工工艺手册. :机械工业出 1991.9.4 ,明加工工艺手册. : 学技术出 ,1991.2
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