831005拨叉加工工艺及铣40 28上平面气动夹具设计【含CAD图纸】
目 录第 1 章 绪论 .1第 2 章 零件的分析 .22.1 零件的分析 22.1.1 零件的作用 22.1.2 零件的工艺分析 22.2 工艺规程设计 22.3 制定工艺路线。 .32.4 机械加工余量。 .42.5 确定切削用量及基本工时。 51第 1 章 绪论机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品,并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用,也可以为其它行业的生产提供装备,社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业,因此制造业是国民经济发展的重要行业,是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲,机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。零件加工工艺及夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下,进行的一个全面的考核。正确地解决一个零件在加工中的定位,夹紧以及工艺路线安排,工艺尺寸确定等问题,并设计出专用夹具,保证尺寸证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论,又要注意生产实践的需要,只有将各种理论与生产实践相结合,才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限,其中难免有缺点错误,敬请老师们批评指正。2第 2 章 零件的分析2.1 零件的分析2.1.1 零件的作用题目给定的零件是 CA6140 拨叉(见附图 1)它位于铣床变速机构中,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。2.1.2 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 2X150到角和距中心线为 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。2.2 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,因此选用锻件,以使金属纤维尽量不被切断,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,故可采取模锻成型。经查金属机械加工工艺人员手册表 5-5 取等级为 2 级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为30.8mm。毛坯零件图如下图:(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 的外圆表面的粗基准。32. 精度基准的选择:为保证定位基准和工序基准重合,以零件的 A 面为精基准。2.3 制定工艺路线。方案一工序:1. 粗、精铣端面,钻、扩花键底孔、倒两端 15倒角。2. 粗、精铣削 B 面。3. 铣削 8+0.030mm 的槽。4. 铣削 18+0.0120mm 的槽。5. 拉花键。方案二工序:1. 粗、精铣端面,钻、扩花键底孔、倒两端 15倒角。2. 以 40mm 圆柱面为粗基准。3. 拉花键。以 A 面为基准,4. 铣削槽 B 面。以花键的中心线及 A 面为基准。选用 X62W 卧式铣床加专用夹具5. 铣削 8+0.030mm 的槽。以花键的中心线及 A 面为基准。选用 X62W 卧式铣床加专用夹具。6. 铣削 18+0.0120mm 的槽。以花键的中心线及 A 面为基准。选用 X62W 卧式铣床加专用夹具。方案分析: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 2.3.4 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 3.4.5 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 3.4.5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,最终拟定的方案如下:工序号 工序名 称 工序内容 车 间 工 段 设备10 铸造 铸造毛坯 ,时效处理20 铣 铣左端面 机 二 铣床 X52K430 铣 铣右端面 机 二 铣床 X52K40 钻 钻花键底孔 机 二 钻床 Z52550 钻 扩花键底孔 机 二 钻床 Z52560 倒角 倒角 2x15 机 二 钻床 Z52570 拉 拉六齿方型花键 机 二 拉床80 铣 粗铣 B 面 机 二 铣床 X62W90 铣 精铣 B 面 机 二 铣床 X62W100 铣 铣 800。03mm 的槽 机 二 铣床 X62W110 铣 铣 1800。12mm 机 二 铣床 X62W120 磨 磨宽为 1800。12mm 的槽 机 二 磨床M114W130 钳 去毛刺140 检 检验入库2.4 机械加工余量。CA6140 的拨叉材料为 HT200。毛坯重量为 1.0 kg b =160MPa HBS 生产类型为由大、中批量生产,采用模锻锻模。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,工序尺寸以毛坯尺寸如下:1. A 面的加工余量 A 面有 30.8mm 的加工余量,足够把铸铁的硬质表面层切除2. 矩形花键底孔。要求以矩形花键的外径定心,故采用拉削加工内孔尺寸为 22 0+0.28,见零件图,参照金属机械加工工艺人员手册 表 3-59 确定孔加工余量的分配。钻孔 20mm扩孔 21mm拉花键 花键孔要求以外径定心:拉削时加工余量参照金属机械加工工艺人员手册取 2=1mm3. B 面的加工余量。此工序分 2 个工步 1、粗铣 B 面 2、精铣 B 面。精加工余量为 0.2mm粗铣加工余量为 2.8mm52.5 确定切削用量及基本工时。工序 20 :铣左端面机床:铣床 X52K刀具:硬质合金可转位端铣刀(面铣刀) ,材料: , ,齿数 ,此为粗15YT0Dm5Z齿铣刀。因其单边余量:Z=2.2mm所以铣削深度 :pa2.m每齿进给量 :根据参考文献 3表 2.473,取 :根据参考文献3表f ./fa2.481,取铣削速度 .8/Vs每齿进给量 :根据参考文献 3表 2.473,取 根据参考文献3表f Zmf/18.02.481,取铣削速度 2.47/机床主轴转速 :n10601.97/in3.1rd按照参考文献3表 3.174,取 5n实际铣削速度 :v.42.4/1060nvms进给量 : fV18760.12/ffaZs工作台每分进给量 : m./475minfV:根据参考文献 3表 2.481,取aa切削工时被切削层长度 :由毛坯尺寸可知 , l1l68l刀具切入长度 :1210.5()(3lDa60)2m刀具切出长度 :取2l走刀次数为 1机动时间 : jt1240.36in7.5jmlf机动时间 :1jt 682.19i.jlf所以该工序总机动时间10injjtt工序 50:粗、精铣右端面。机床:铣床 X52K刀具:硬质合金可转位端铣刀(面铣刀) ,材料: , ,齿数 8,此为细齿铣15YT0Dm刀。因其单边余量:Z=2.2mm所以铣削深度 :pa2.m6每齿进给量 :根据参考文献 3表 2.473,取 根据参考文献3表fa Zmaf/18.02.481,取铣削速度 2.47/Vms每齿进给量 :根据参考文献 3表 2.473,取 :根据参考文献3表f .5/f2.481,取铣削速度 .8/机床主轴转速 :n1026053/in3.14rd按照参考文献3表 3.131,取 实际铣削速度 :v.1603.14/dnms进给量 :fV0.58/2ffaZ工作台每分进给量 : m7/infVs被切削层长度 :由毛坯尺寸可知 ,l14l68l刀具切入长度 :精铣时11lD刀具切出长度 :取2l走刀次数为 1机动时间 :2jt12402.34min7jmlf机动时间 :jt 68.ijlf所以该工序总机动时间20.5injjtt3、钻孔、扩孔、倒角。(1) 、钻孔钻头选择:见切削用量简明手册表 2.2钻头几何形状为(表 2.1 及表 2.2):双锥修磨具刃,钻头参数:20 =30,2=118,2=70,b=3.5mm ,ao=12,=55,b=2mm,=4mm。根据切削用量简明手册表 2-9 确定 f=0.48、按机床进给强度决定进给量:根据表 2.9 ,当 b210MPa 020.5mm 可确定 f=0.75。按 C3163-1 铣床说明书 取 f=0.62mm/n.、 决定钻头磨钝标准及寿命 表 2.21,当 do=20mm、钻头最大磨损量取 0.6 寿命T=45min.、切削速度 由切削用量简明手册 ,表 2.15 得 =21m/minn=1000V/ D=334.4 由机床技术资料得和 334.4 接近的有 280n/m 和 400n/min 7取 280n/min取 n=280m/min. 实际=17 m/min 、 基本工时,Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min) 入切量及超切量由表 2.29. 查出 +=10mm 所以 Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min) (2) 、扩孔刀具直径 do=21mm;刀具几何参数同上。由于两孔直径相差不大,为了节省停铣和调换走刀量等辅助时间,n 和 f 都不变,所以 Tm 同上 Tm=0.32 倒角刀具 15锪钻由于两孔直径相差不大,以表面粗度要求不高手动进给。(3) 、倒角 刀具:专用刀具。此工步使用到专用刀具与手动进给。检验机床功率 按切削用量简明手册表 1.2可以查出 当 160245HBS2.8 0.6 41min 3.4kw按 C 铣床说明书 主电机功率11可见比小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求钻削功率检验按切削用量简明手册表 2.21当21 0.64 查得转矩61.8 N.M切削用量简明手册表由表 2.32 得功率公式C McVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km按 C 铣床说明书 主电机功率11可见C 比小得多,所以机床功率足够,所用切削用量符合要工序 拉花键孔单面齿升:根据有关手册,确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿为 0.06mm,拉削速度 v=0.06m/s(3.6m/min)切削工时 t=Zblk/1000vfzZ式中: Zb 单面余量 1.5mm(由 21mm 拉削到 25mm); 8L 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 Tm=1.5801.21.4/10003.60.067=0.13(min)工序 粗铣,精铣 B 面。加工要求:粗铣 B 面,精铣 B 面,Ra=3.2 。用标准镶齿圆柱铣刀粗铣 加工余量 3mm机床 :62W加工工件尺寸:宽度:40mm 长度:28mm1. 粗铣1) 选择刀具 根据切削用量简明手册表 3.1 铣削宽度 ae5mm 时。直径为 do=50mm 故齿数,由于采用标准镶齿圆柱铣刀铣刀几何参数(表 3.2)rn=10ao=16 2) 切削用量 留精铣的加工余量为 0.2,所以本道工步切削宽度 ac2.80.8,由于加工表面精度要求 Ra=3.2 um.根据表 3.5 得每转进给量0.5mm/r 就能满足要求,但考虑到62W 功率为 7.5kw,机床为中等系统刚度和62W 铣床说明书 所以每转进给量0.6mm/r3) 选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据切削用量简明手册表 3.7、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为 0.6 镶齿铣刀 do=50mm, 刀具寿命 T=120min(表 3.8)4) 决定切削速度 Vc、可根据切削用量简明手册表 3.9 确定Z=8, aP=40-70mm, ac=2.80.8, fz=f/z=0.0750.1mm/zVc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv) 9Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=23.7(m/min) n=1000V/ d=(1000x23.7)/(3.14x50)=151r/min 根据 X62W 型铣床说明书选n=160r/minVc=3.14nd/1000=(160x3.14x50)/1000=25.1m/min Vf=nf=160x0.6=96mm/min 选 Vf=80mm/min 实际 fz=Vf/(nxz)=0.0625mm/z5) 机床功率:根据切削用量简明手册 表 3.20 当 Vc=71m/min ae=2.8mm ap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw 切削功率的修正系数:故 Pct0.8,根据 X62W 型铣床说明书,机床主轴允许的功率为Pcm=7.50.75=5.63kw 故 PccPcm 因此所决定的切削用量可以采用。 ae=2.8mm Vf=80m/minn=160r/min Vc=25.1m/min fz=0.0625mmm/z6) 基本工时根据 切削用量简明手册表 3.5Tm=(L+L1+)/Vf=(28+14)/80=0.525(min) L1+=14mm2. 精铣1)选择刀具 刀具与上道工步是同一把刀。 2)切削用量 精铣的加工余量为 0.2,所以本道工步切削宽度 ae0.2mm,0.63)决定切削速度 Vc、可根据切削用量简明手册表 3.9 确定ac=0.2mm, Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=33.1m/min n=1000V/ d=(1000x33.1)/(3.14x50)=211r/min 根据 X62W 型铣床说明书选n=210r/minVf=nf=210x0.6=126mm/min、VF=125mm/min fz=Vf/(nxz)=0.074mm/Z4)基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表 3.5Tm=(L+L1+)/Vf=(28+14)/125=0.336(min) L1+=14mm工序 铣削 8+0.030mm 槽。加工工件尺寸:8 +0.030mm , 长度 L=40mm10加工要求:高速钢错齿三面刃铣刀(精密级 K8)加工余量 8 用乳化液冷却机床:X62W1) 选择刀具:由加工尺寸公差 0-0.3 。所以铣刀精度为精密级 K8铣刀参数:L=8mm D=63 d=22 d1=34 ro=15ao=12an=6Z=162) 选择切削量由于槽的深度为 8mm, 故一次走完,ae=8mm ap=8mm由切削用量简明手册表 3.3 确定 f=0.15-0.3mm/r 现取 f=0.3mm/r fz=0.3/16=0.018mm/z3) 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命:根据切削用量简明手册表 3.7,得最大磨损量为 0.5 由表 3.8 确定刀具寿命:T=100min 其中4) 决定切削速度 Vc 和每齿进给量 Vf、由切削用量简明手册3.27 的公式Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv =82.86m/minn=1000Vc/ do=100082.86/3.1463=418.87r/min根据 X62W 型铣床说明书选 nc=375r/min实际速度 Vc= donc/1000=74.2m/min 选 Vfc=ncf=375X0.3=112.5mm/min 根据 X62W 型铣床说明书选选Vf=110mm/minfzc=110/37516=0.018mm/z5) 机床功率:根据切削用量简明手册表 3.28 公式 圆周力 fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doaFnWF)KFC KTV=0.90 KMFC=0.94 由表 28 得 CF=30,XF=1.0,yF=0.65 ,UF=0.83 ,WF=0,qF=0.83 ,KFC=1.28Fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doqFnWF)KFC=30 X 8 X 0.018 X 8/ 63 X 375 =505.6 NM=FCdo/2103=15.9NM Pc=FcVc/1000=1.18km 根据 X62W 型铣床说明书,功率足够。6) 基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表 3.5Tm=(L+L1+)/Vf=(40+14)/110=0.49(min) L1+=14mm工序铣宽为 180+0.12mm 槽加工要求:用乳化液冷却,加工工件尺寸,宽 180+0.12mm,长 L=40mm,加工余11量 23mm由于此工步的设计尺寸精度要求很高,用铣削加工很难达到尺寸精度的要求,所以为了留给下一道公序磨削的加工余量,所以分两步走,ae=23,ap=10mm,1) 选择刀具铣刀参数:L=10 D=100mm d=30mm ro=15ao=12an=6Z=242) 选择铣削用量由于槽的宽度为 18mm, 故二次走完,ae=23mm ap=10mm由切削用量简明手册表 3.3 确定 f=0.5mm/r 现取 f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z3)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命:根据切削用量简明手册表 3.7,得最大磨损量为 0.5 由表 3.8 确定刀具寿命:T=100min 其中4)确定切削速度 Vc 和每齿进给量:决定切削速度 Vc 和每齿进给量 Vf、由切削用量简明手册3.27 的公式Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv =98.6m/minn=1000Vc/ do=100098.6/3.14100=314r/min根据 X62W 型铣床说明书选 nc=300r/min实际速度 Vc= donc/1000=94.2m/min 选 Vfc=ncf=300X0.5=150mm/min 根据 X62W 型铣床说明书选选Vf=150mm/minfzc=150/30024=0.020mm/z5)基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表 3.5Tm=(L+L1+)i/Vf=(40+20)X2/150=0.8(min) L1+=20mm i=2(走两次)工序 磨 18mm 槽,保证尺寸 18mm 1) 选择砂轮。见切削手册第三章中磨料选择各表,结果为GZ46KV6P35040127 其含义为:磨轮磨料为棕刚玉,为了防止粒度过小而磨轮12堵塞,所以选用为粒度为 46#,硬度为软 2 级。 平型砂轮,其尺寸为16640(DdH) 。2) 切削用量的选择。砂轮转速 n 砂 =3000r/min(见机床说明书),v 砂 =2.5m/s进给量 f=50mm/min 双单行程 fr=0.015mm3) 切削工时。当加工 1 个表面时 Tm=(L+y+)i K/50=3.1min 最后,将以上各个工序切削用、工时定额的计算结果,连同其它加工数据,一起填入机械加工工艺卡片中,见附后表。13参 考 文 献1 东北重型机械学院,洛阳农业机械学院,长春汽铣厂工人大学,机床夹具设计手册M ,上海:上海科学技术出版社,117130。2 张进生。机械制造工艺与夹具设计指导 。机械工业出版社,117175。3 李庆寿。机床夹具设计 。机械工业出版社,117171。4 李洪。机械加工工艺手册 。北京出版社,117130。5 上海市金属切削技术协会。金属切削手册 。上海科学技术出版社,2544。6 黄如林,刘新佳,汪群。切削加工简明实用手册 。化学工业出版社,2544。7 余光国,马俊,张兴发,机床夹具设计M,重庆:重庆大学出版社,117175。8 周永强,高等学校课程设计指导M ,北京:中国建材工业出版社,2555。17 刘文剑,曹天河,赵维,夹具工程师手册M,哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,11787。10 王光斗,王春福。机床夹具设计手册 。上海科学技术出版社,2555。11 东北重型机械学院,洛阳农业机械学院,长春汽铣厂工人大学。机床夹具设计手册.上海科学技术出版社,11784。 12 李庆寿,机械制造工艺装备设计适用手册M,银州:宁夏人民出版社,117171。17 廖念钊,莫雨松,李硕根,互换性与技术测量M,中国计量出版社,2555:17-117。14 王光斗,王春福,机床夹具设计手册M ,上海科学技术出版社,2555。15 乐兑谦,金属切削刀具,机械工业出版社,2545:4-17
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