CA6140车床拨叉831005加工工艺及铣18槽夹具设计【版本3】【气动】【含CAD图纸】
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机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称拨叉共页第页车间工序号工序名称材 料 牌 号7铣宽为180+0.12mm槽HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式铣床X62W1夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/minmm机动辅助1粗铣槽面至宽18mm,深22mmX62W卧式铣床4741.62.88210.52精铣槽面至宽18mm,深23mmX62W卧式铣床4741.61110.21设 计(日 期)校 对(日期)审 核(日期)标准化(日期)会 签(日期)标记处数更改文件号签 字日 期标记处数更改文件号签 字日 期24机 械 制 造 技 术 基 础课 程 设 计题 目:拨叉零件的机械加工工艺规程及铣18mm槽的夹具设计班级: 姓名:学 号:指导教师: 完成日期:24任务书一、设计题目:拨叉零件的机械加工工艺规程及铣18mm槽的夹具设计二、原始资料(1) 被加工零件的零件图 1张(2) 生产类型:(中批或大批大量生产)三、上交材料1绘制零件图 1张2毛坯图 1张3编制机械加工工艺过程综合卡片 1套4编制机械加工工艺卡片(仅编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工艺卡片) 1套5绘制夹具装配图(A0或A1) 1张6绘制夹具体零件图(A1或A2。装配图出来后,由指导教师为学生指定需绘制的零件图,一般为夹具体)。 1张7编写课程设计说明书(约5000-8000字)。 1份四、进度安排本课程设计要求在3周内完成。1第l2天查资料,绘制零件图。2第37天,完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法,编制机械加工工艺规程和所加工工序的机械加工工序卡片。3第810天,完成夹具总体方案设计(画出草图,与指导教师沟通,在其同意的前提下,进行课程设计的下一步)。4第1113天,完成夹具装配图的绘制。5第1415天,零件图的绘制。6第1618天,整理并完成设计说明书的编写。7第19天21天,完成图纸和说明书的输出打印。答辩五、成绩评定优秀良好中等及格不及格满分得分平时表现勤奋好学,善于思考勤奋积极,态度认真比较勤奋不够勤奋不勤奋,态度不端正10图纸质量方案合理新颖,表达规范方案合理,图纸比较规范方案一般,图纸基本规范方案基本合理,图纸欠规范方案不合理,图纸不规范40说明书质量内容全面,准确内容全面,基本准确内容一般,准确性一般内容基本全面,有小错误内容不全,错误较多20答辩回答问题准确流利回答问题比较准确回答问题基本准确回答问题欠准确回答错误30总分100综合评定成绩: 优秀、 良好、 中等、 及格、 不及格 指导教师 日期摘 要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,工作过程:拨叉零件是在传动系统中拨动滑移齿轮,以实现系统调速,转向。对宽为18mm的槽进行精确地加工,就要求设计合理的夹具进行定位和夹紧,通过查阅资料及与老师的讨论,设计了专用的夹具,并进行分析计算确定了夹具的合理性。AbstracEffect oftopicpartsto the partsis a forkof the CA6140 lathe.It is located on thelathespeed institutions,mainly from the shift,make the spindlerotary motionwork,workers in accordance with the requirements of the work process:forkparts arein the driving systemshiftsliding gear,in order to realize thesystemcontrol steering.To accurately to 18 mm wide groove processing, requires the reasonable design of fixture locating and clamping,Through access to information and discuss with the teachers, designed the special fixture, and analyzed the rationality of the calculate and determine the fixture.目 录1 设计目的和零件分析71.1 设计的目的71.2 零件的分析72工艺规程设计82.1确定毛坯的制造形成82.2基准的选择83 制定工艺路线 84 机械加工余量105.确定切削用量及基本工时126.夹具设计217体会与展望238参考文献24一设计目的和零件分析(一)设计的目的:1、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识,正确地解决一个零件在加工中的定位,夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法,培养学生分析问题和解决问题的能力。2、通过对零件某道工序的夹具设计,学会工艺装备设计的一般方法。通过我们亲手设计夹具(或量具)的训练,提高结构设计的能力。3、课程设计过程也是理论联系实际的过程,并学会使用手册、查询相关资料等,增强学生解决工程实际问题的独立工作能力(二)零件的分析1.零件的作用: CA6140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进行工作。宽度为18+0.0120mm的槽尺寸精度要求很高,因为在拨叉拔动使滑移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙很大时,滑移齿轮得不到很高的位置精度。所以,宽度为18+0.0120mm的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。2.零件的工艺分析:CA6140拨叉共有两组加工表面。(1) 以花键孔的中心线为基准的加工面这一组面包括25+0.230mm的六齿方花键孔、22+0.280花键底孔两端的2*150倒角和距中心线为27mm的平面。(2) 以工件右端面为基准的8+0.030 mm的槽和18+0.120mm的槽经上述分析可知, 对于两组加工表面,可先加工其中一组表面,然后借助于专用夹具加工另一组表面。二、工艺规程设计(一)确定毛坯的制造形成。零件材料HT200、考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击性载荷,因此选用铸件,即可保证零件的工作可靠。由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大,故可采取砂型铸造成型。经查金属机械加工工艺人员手册表2.2-1及表2.3-3等级为CT11级,T=3.6,精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量等级为MA11级,由表2.2-4得加工余量为3mm(二)基准的选择。1.粗基准的选择:因为要保证花键的中心线垂直于右端面,所以以40的外圆表面为粗基准。2.精基准的选择:为保证定位基准和工序基准重合,以零件的右端面为精基准。三.制定工艺路线方案一工序:1. 粗、精车端面A2. 钻、扩花键底孔3. 倒两端15倒角4. 粗、精铣削B面5. 铣削8+0.030mm的槽6. 铣削18+0.0120mm的槽7. 拉花键8. 检验 方案二工序:1. 粗、精车端面A2. 钻、扩花键底孔B3. 倒两端15倒角4. 拉花键,以A面为基准5. 铣削B面6. 铣削8+0.030mm的槽7. 铣削18+0.0120mm的槽8. 检验方案分析比较:上述两方案中,工艺方案一把拉花键放在最后一道工序。但此方案中4.5.6工序很难对工件进行定位和加紧、方案二中,把花键放在第一道工序的后边,这样,方案二中的5.6.7道工序很容易对工件进行定位与加紧即以花键中心线和A面作为5.6.7道工序的定位基准。此方案定位精度高,专用夹具结构简单、可靠,所以采用方案二比较合理。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 CA6140的拨叉材料为HT200。毛坯1.0 kgb =200MPa HBS 生产类型为由大、中批量生产,采用砂型铸造。根据上述的原始资料加工工艺,分别确定各个加工表面的机械加工余量,工序尺寸以及毛坯尺寸如下:1. A面的加工余量 毛坯总加工余量3mm,公差为3mm,取对称偏差,则毛坯总加工余量为31.5mm。根据机械制造技术基础课程设计指导书A面未标注公差取精密级,其偏差为0.1mm,加工尺寸28精加工余量由机械制造技术基础课程设计指导书表2-36得0.6mm,则粗加工余量2.4mm,加工公差T=0.42孔加工余量机械制造技术基础课程设计指导书表5-23得扩孔余量为1.5-2mm,取余量为2Z=2mm。粗加工的公差取IT12级,T=0.21精加工粗,偏差为mm3倒两端15倒角4.花键槽分两次加工成形540x28端面加工余量加工余量根据机械制造技术基础课程设计指导书表2-4得3mm,偏差为1.5mm精加工余量为1mm,偏差为0.1mm粗加工余量为2 mm,公差T=0.46.键槽8的加工根据铣刀宽度侧向粗铣余量为5mm,粗加工公差取未标注公差中的中等级IT=0.2。精铣为3mm,偏差为mm径向粗铣余量为7mm,加工等级为未标注公差中中等级,加工公差T=0.4。精铣加工余量1mm,加工等级为未标注公差中精密等级,加工偏差为0.05mm。7键槽18的加工根据铣刀宽度侧向粗铣余量为10mm,精铣为8mm.粗加工公差取未标注公差中的中等级IT=0.4,精加工偏差为mm径向粗加工余量为22mm,精铣余量为1mm。粗加工公差取未标注公差中的中等级IT=0.4,精加工偏差取未标注公差中的精密级,偏差为0.1mm。工序余量表:粗铣精铣侧向径向侧向径向加工前尺寸(mm)最大10.422.4最小1022加工后尺寸(mm)最大10.422.41823.1最小102218.01222.9加工余量(mm)最大10.422.48.0121.1最小10227.60.5加工公差(mm)0.40.40.0120.2五确定切削用量及基本工时工序1:车削A面 1加工条件。工件材料:灰口铸铁HT200。 b=200MPa。铸造。加工要求:粗、半精车A面并保证28mm的工序尺寸,Ra=3.2m机床CA6140。刀具:端面车刀,刀片材料:硬质合金, ro =15. ao=12 r=0.5mm Kr=90 刀柄:LxBxH=125x16x162、计算切削用量。(1)粗车粗车余量为2.4mm,据机械制造技术基础课程设计指导书表5-1f=0.4-0.5mmr,根据机床性能取f=0.5mmr,ap3mm,取ap=2.4mm。据机械制造技术基础课程设计指导书表5-2得切削速度v=1-1.333ms,取V=1.2ms,工件转速n=1000x1.2(3,14x60)=6.35rs根据机床性能取n=10rs V=3.14*d*n1000=3.14x60x101000=1.8ms切削工时的确定t=L1+L+L2fn=2+30+2(0.5x10)=0.113min功率计算:F=9.8160*C*a*f*V*k=9.8160922.40.51(200/190)=9.815.1922.40.611.02=6761NP=FV=67611.8=12.2KW(2)精车加工余量为0.6mm。进给量f. 根据机械制造技术基础课程设计指导书表5-1, f=0.30.5mm/r根据车床性能0.3mm/r ap=0.3mmV=1.5-2ms, 取V=2ms工件转速n=1000x2(3,14x60)=1.6rs根据车床性能n=15rs加工工时T=L1+L+L2(fn)*i=2+30+2(0.3x15)x2=0.25min(3)确定切削功率工序2:钻孔、扩孔机床:立式钻床Z525,钻刀:硬质合金锥柄麻花钻,刀具尺寸:d=20mm, L1=238mm, L=140mm 2=,2=118 钻孔背吃刀量a=d2=10mm 进给量根据机械制造技术基础课程设计指导书表5-23得 f=0.55-0.65mmr 取f=0.62mmr切削速度v=0.35ms主轴转速n=1000v(3.14xd)=1000x0.35(3.14x20)=5.57rs 根据机床性能取n=6.5rs v=3.14*d*n1000=3.14x20x6.5=0.41ms工时的计算:T=L1+L+L2(n*f)=(5+80+2)5.57*0.62=25.19s功率的计算:M=C*d*f*K10=225.63200.62(200/190)10=225.63296.40.681.110=45.5NMF=C*d*f*k=58.6200.62(200/190)=58.660.71.1=2225.1NP=23.1410M=23.1410455=2.8KM(2)、扩孔刀具硬质合金锥柄麻花钻刀具参数和上述一致,进给量根据机械制造技术基础课程设计指导书表5-23 得f=1.0-1.2mmr 根据机床性能取f=1.1 mmr钻削速度及机床主轴转速和 上述一致。工时T=L1+L+L2(n*f)=(5+80+2)6.58x1.1=7.87s工序3:倒角 刀具:专用刀具。此工步使用专用刀具与手动进给。机床主轴转速n=15r/s检验机床功率 可以查出当160245HBS2.80.641min3.4kw机床转速与粗车端面一致。按CA6140车床说明书主电机功率7.5可见比小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求工序4: 拉花键孔 加工余量1.5mm 机床:卧式拉床L6120 刀具:键槽拉刀 参数:LxH=830x17.93mm 进给量:f=0.06-0.2mm/z 取f=0.1mm/z拉削速度v=2.5-2m/min 根据机床性能取v=2m/min切削工时 t=Zblk/1000vfzZ式中: Zb 单面余量1.5mm(由21mm拉削到25mm); L 拉削表面长度,80mm; 考虑校准部分的长度系数,取1.2; k 考虑机床返回行程系数,取1.4 ; v 拉削速度(m/min); fz 拉刀单面齿升; Z 拉刀同时工作齿数,Z=l/p; P 拉刀齿距。 P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm拉刀同时工作齿数z=l/p=80/127其本工时 t=1.5801.21.4/100020.017=10.08sT=3t=310.08=30.24s=0.51min拉削力的计算: 据机械制造技术基础课程设计指导书表5-33得单位长度的拉削力F=163N/mm Fw=F*L=163x80=13040N P=Fw*V=13040x0.034=0.4KW机床主轴功率为29KW,满足要求。工序5:粗铣,精铣40x28端面。粗铣, 加工余量3mm 机床 :62W 刀具:圆柱形硬质合金铣刀铣刀几何参数 d=50mm l=50mm 齿数:14切削用量:每齿进给量fz=0.1-0.28mm/z 根据机床性能取fz=0.2mm/z铣削速度V=1.0-1.83m/s 取v=1.5m/s机床主轴转速n=1000v/3.14d=1000x1.5/3.14x50=9r/s根据机床性能取n=10r/s 此时v=3.14*d*n/1000=3.14x50x10/1000=1.57m/s进给速度Vf=fz*n*z=0.2x10x14=28mm/sAp2mm 取ap=1.5mm 纵向进给量为28mm工时 t=L1+L+L2/Vf=(10+40+10)/28=0.4min Tm=2t=0.8min切削力 F=9.81CaadaZ=9.8130281.550114=2847.9NF=1.2 F=1.22847.9=3417.5N P= FV=3417.51.510=5.1KW 机床主轴功率7.5KW,满足要求 精铣刀具与上道工步同一把刀加工余量1mm每转进给量f=1-2.7mm/r 取f=2mm/r铣削速度与上一工步一致v=1.57m/s 机床主轴转速与上一工步一致n=10r/s Ap=1mm ae=28mm工时 t= L1+L+L2/fn=(10+40+10)/2x10=0.05min工序6:铣削8+0.030mm槽。 加工工件尺寸:8+0.030mm , 长度L=40mm 机床x62w 刀具:直齿三面刃铣刀 材料:YT15 尺寸:dxl=50x5mm 齿数:12粗铣 侧向加工余量5mm,径向加工余量7mm切削量 由于加工余量7mm,故两次走完,ae=5mm ap=3.5mm由机械制造技术基础课程设计指导书 确定fz=0.08-0.004mm/z 现取fz=0.08mm/z 切削速度V =1-1.83m/s 取V=1.8m/s机床主轴转速n=1000V/do=10001.8/3.1450=11.4r/s根据X62W型铣床选n=12r/s实际速度V=don/1000=1.9m/s 工时Tm=(L1+L+L2)*i*j/fz*n=(10+40+10)x4x2/0.08x12x12=0.6(min) 功率计算:F=9.81CaadaZ=9.813051.550112=624NF=1.2 F=1.2624=749N P= FV=7491.910=1.4KW 机床主轴功率7.5KW,满足要求精铣 径向加工余量1mm,侧向加工余量3mm每转进给量:f=0.5-1mm/r取f=0.8mm/r a= 3mm切削速度与上工步一致v=1.9m/s 机床主轴转速与上工步一致n=12r/s工时 t=L1+L+L2/fn=(5+40+5)2/0.8x12=0.36min工序7:铣宽为180+0.12mm槽加工工件尺寸,宽180+0.12mm,长L=40mm,加工余量22mm机床:x62w刀具:三面直齿铣刀 材料:YT15铣刀参数:L=10mm D=63mm d=30mm ao=12Z=16粗铣:铣削用量每齿进给fz=0.12-0.18mm/z 取fz=0.18mm/za=2mm a=10mm 切削速度V =1-1.83m/s 取V=1.5m/s机床主轴转速n=1000V/do=10001.5/3.1450=7.5r/s根据X62W型铣床选n=7.9r/s实际速度V=don/1000=1.6m/s 工时t=2(L1+L+L2)(22/2)/fnz=2x(5+40+5)x11/0.18x7.9x16=0.5min功率计算F=9.81CaadaZ=9.8130101631.516=1386NF=1.2 F=1.21386=1663N P= FV=7491.610=2.7KW 机床主轴功率7.5KW,满足要求精铣加工余量1mm每转进给量f=0.5-1.0mm/r 取f=1.0mm/rAp=1mm ae=10mm切削速度与上一工步一致v=1.6m/s机床主轴转速与上一工步一致n=7.9r/s工时t=2(L1+L+L2)/f*n=2x(5+40+5)/7.9x1=0.21min六.夹具设计(一)问题的提出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,决定设计第7道工序铣宽为180+0。012mm槽的铣床夹具。本夹具将用于X63卧式铣床。刀具为高速钢直齿三面刃铣刀,来对工件进行加工。 本夹具主要用来铣宽为180+0。012mm的槽,由于采用宽为180+0。012mm的精密级高速钢直齿三面刃铣刀,一次铣削,所以主要应该考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度(二)夹具设计 1定位基准的选择由零件图可知,宽为180+0。012mm的槽,其设计基准为花键孔中心线和工件的右加工表面(A)为定位基准。因此选用工件以加工右端面(A)和花键心轴的中心线为主定位基准。 2切削力及夹紧力的计算刀具:三面直齿铣刀,D=63mm, Z=16Fz=CPt0.83Sz0.65D-O.83BZkP 解得 Fz =200 (N)其中CP=52, t=8mm, Sz=0.08mm/s, B=8mm, D=63mm, Z=16, kP=(HB/198)0.55在计算切削力时,必须考虑安全系数。安全系数K= k1 k2 k3 k4水平切削分力FH=1.1 Fz =220 (N)垂直切削分力Fv=0.3 Fz=60 (N)其中: k1为基本安全系数1.5 k1为加工性质系数1.1 k1为刀具钝化系数1.1 k1为断续切削系数1.1F,=KFH =1.5 X 1.1 X 1.1 X 1.1 X 200=400 (N)实际加紧力为WK= KFH/U1U2=400/0.5=800 (N)其中U1和U2为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数,U1=U2=0.025螺母选用M16X1.5细牙三角螺纹,产生的加紧力为W=2M/D2tg(a+655)+0.66(D3- d3/ D2- d2)解得: W=1O405 (N)其中: M=19000 N.M D2=14.8mm a=2029, D=23mm d=16mm此时螺母的加紧力W已大于所需的800(N)的加紧力,故本夹具可安全工作。3.定位误差分析由于槽的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合,故轴向尺寸无基准不重合度误差。径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差,故径向尺寸无基准不重合度误差。即不必考虑定位误差,只需保证夹具的花键心轴的制造精度和安装精度。4夹具设计及操作说明如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动率.为此,在螺母夹紧时采用开口垫圈,以便装卸,夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置,以利于铣削加工。结果,本夹具总体的感觉还比较紧凑。夹具上装有对刀块装置,可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀(与塞尺配合使用);同时,夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置,以有利于铣削加工。铣床夹具的装配图及夹具体零件图分别见附图3附图4。七.体会与展望 此次课程设计历时三周,期间对零件进行全面的分析计算,按照课设要求进行设计,与老师讨论,与小组同学一起商量,我才认识到学习是一个互相合作讨论的过程,一个人是不能完全掌握知识的,课程设计是一个需要多人合作才能完成的任务,拨叉的加工过程其实不是这次课程设计的重点,重点是要加工尺寸的夹具的设计,我这次需要加工拨叉中18mm的槽,对其进行定位和夹紧,经过多次的计算与分析最终确定较为满意的方案。作为一个机械专业的学生,我们离不开机械,所以在学校里我们应该认真学习专业知识,具备一个机械生应有的各项素质,才能在未来的机械行业做出自己应有的贡献,我们要对自己负责,更应对社会负责,保证自己设计的产品安全可靠。参考文献1 赵家齐主编 机械制造工艺学课程设计指导书。北京:机械工业出版社,2000.102 艾兴,肖诗纲主编。切削用量手册 北京:机械工业出版社,1966.63 李益民主编机械制造工艺设计简明手册:哈尔滨工业大学4 孙巳德主编机床夹具图册:机械工业出版社,2005.115 王先逵主编机械制造工艺学清华大学机械加工工艺过程卡片产品型号CA6140零件图号产品名称车床拨叉零件名称共 1 页 第 1 页材料牌号HT200毛坯种类铸件毛坯外形尺寸89X102.5每毛坯件数每台件数备注序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工时夹具刀具量具准终单件1粗、精车端面ACA6140卧式车床 端面车刀2钻、扩花键底孔BZ525立式钻床麻花钻3倒两端15倒角Z525立式钻床专用刀具4 拉花键,以A面为基准L6101卧式内拉床花键拉刀5铣削B面X62w卧式万能铣床端面铣刀6铣削8+0.030mm的槽X62w卧式万能铣床端面铣刀7铣削18+0.0120mm的槽X62w卧式万能铣床端面铣刀8检验设计日期审核日期会签日期1
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