CA6140车床拨叉[831003] 加工工艺及精铣18H11槽气动夹具设计[版本1] g【含CAD图纸和说明书】
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机械制造技术课程设计设计题目 CA6140车床拨叉813003 零件的机械加工工艺规程及夹具设计学生姓名陈绍辉学号200911413205班级工业1092成绩指导教师钟罗杰职称设计时间 2012-01-01装袋清单: 1零件图 2毛坯图 3夹具装配图和零件图(一个零件) 4机械加工工艺过程卡和工序卡(一个工序) 5设计说明书 6其它评阅(签名): 年 月 日 广东海洋大学机械设计制造及自动化专业机械加工工艺过程卡片产品型号CA6140零件图号831003共 2 页产品名称车床零件名称拨叉第 1 页材料牌号HT200毛坯种类铸件毛坯外型尺寸40*83*75每毛坯可制件数1每台件数1工序号工序名称工序内容设备夹具刀具量具工时名称型号名称规格名称规格名称规格1铣削以前端面为基准面 1,粗铣后端面(40*75端面)Ra=6.3 卧室铣床X62W专用夹具圆柱形铣刀游标卡尺略2钻孔、扩孔以已加工的左端面为基准面 1,钻孔20;2扩孔至22立式钻床Z533专用夹具麻花钻、扩孔钻、铰刀游标卡尺、塞规略3铣削以右端面为基准面和孔22的轴线为基准线 1,精铣后端面(40*75端面至80mm)Ra=3.2卧室铣床X62W专用夹具圆柱形铣刀游标卡尺略4倒角1,倒角15车床CA6140专用夹具普通车刀游标卡尺略5拉花键1,以左端面和孔22为基准,拉花键 25H7拉床L6120专用夹具拉刀卡规略6铣削以花键孔的轴线和左端面为基准 1,粗铣沟槽 18H11; Ra=6.3um卧室铣床X62W专用夹具三面刃铣刀卡规、深度游标卡尺3.73min7铣削以花键孔的轴线和左端面为基准 1,精铣沟槽18H11,(槽底Ra=6.3um,槽内侧Ra=3.2um)卧室铣床X62W专用夹具三面刃铣刀卡规、深度游标卡尺5.24min8铣削以花键孔的轴线和左端面为基准 1,粗铣上平面 Ra=6.3立式铣床X52K专用夹具面铣刀刀形平尺、游标卡尺略9铣削以花键孔的轴线和左端面为基准 1,精铣上平面 Ra=3.2立式铣床X52K专用夹具面铣刀刀形平尺、游标卡尺略10钻孔、攻螺纹以花键孔的轴线和左端面为基准 1,钻孔2*6 2,攻螺纹2*M8mm立式钻床Z525专用夹具麻花钻、丝锥内径千分尺、螺纹塞规6.25min11钻、铰、锥销孔以花键孔的轴线和左端面为基准 1,钻铰 锥销孔立式钻床Z525专用夹具麻花钻、锥铰刀卡规、塞规略12去毛刺钳工台专用夹具平锉百分表略13清洗清洗机专用夹具清洗机略14检验检验车间卡尺、塞规、深度游标卡尺等略广东海洋大学工程学院机械系班级:工业1092姓名: 陈绍辉 编制日期:2012-01-08机械加工工序卡片产品型号CA6140零件图号813003共 1 页产品名称车床零件名称拨叉第 1 页车间工序号工序名称材料牌号07精铣槽18H11HT200毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件40*83*7512设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧室铣床X62W2夹具编号夹具名称切削液专用夹具乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工步内容工艺装备主轴转速(r/min)铣削速度(m/min)进给量(mm/z)背吃刀量(mm)进给次数工时定额机动辅助1精铣槽18H11宽至18H11(粗铣槽后槽宽16,槽深33),切削深度35mm,槽深加工余量为2mm,槽宽加工余量为2mm,加工后粗糙度(底面Ra=6.3,两侧面Ra=3.2)镶齿三面刃铣刀(外径160,内径40,l=16,齿数18)、卡规、深度游标卡尺47.5230.05211.52min0.82min广东海洋大学工程学院机械系班级:工业1092姓名:陈绍辉编制日期:2012-01-081 目 录 前言-2 设计目的-2 1.CA6140 车床拨叉 813003 零件分析- 2 1.1 拨叉 813003 的作用- 2 1.2 拨叉 813003 的工艺分析- 2 1.3 拨叉 813003 的工艺要求- 3 1.4 拨叉 813003 的毛坯选择- 4 2. CA6140 车床拨叉 813003 加工工艺规程设计- 4 2.1 确定各表面的加工方案- 4 2.1.1 在选择各表面、内花键及槽的加工方法时,要综合考虑的因素- 4 2.1.2 后端面的加工- 4 2.1.3 孔的加工- 4 2.1.4 槽的加工- 4 2.1.5 上端面的加工- 4 2.2 确定定位基准- 4 2.2.1 粗基准的选择- 4 2.2.2 精基准的选择- 5 2.3 工艺路线的拟订- 2 5 2.3.1 工艺过程- 6 2.4 拨叉 813003 的偏差,加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定- 6 2.4.1 毛坯的结构工艺要求- 6 2.4.2 拨叉 813003 的偏差计算- 7 2.4.3 确定切削用量及基本工时- 8 2.5 时间定额计算及生产安排- 12 3专用夹具设计- 14 3.1 精铣槽 18H11 的夹具设计- 14 3.1.1 研究原始材料- 14 3.1.2 定位基准选择- 14 3.1.3 切削力及夹紧分析计算- 14 3.1.4 误差分析与计算- 15 3.1.5 夹具设计及操作的简要说明- 16 参考文献-16 结束语 -16 前 言 通过机床工艺及夹具设计,汇总所学专业知识如一体(如机械设计 、 机 械设计制造技术基础课程设计指导教程 、 画图几何 、 机械制造技术基础 等)。让我们对所学的专业课得以巩固、复习及实用,在理论与实践上有机结合; 3 使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解,并为以后的实际工作奠定坚实的 基础! 在些次设计中我们主要是设计 CA6140 拨叉的铣、钻床夹具。在此次课程设 计过程中,我小组成员齐心协力、共同努力完成了此项设计。在此期间查阅了 大量的书籍,并且得到了钟罗杰老师的指导。 第 3 小组 2012 年 1 月 10 日 设计的目的: 机械制造工艺学课程设计,是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程, 经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节;在老师的指导下,要求在 设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程,并且独立完成的一项工程 基本训练。同时,也为以后搞好毕业设计打下良好基础。通过课程设计达到以 下目的: 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 学生亲手设计夹具(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。 1. 拨叉 813003 零件的分析 1.1 拨叉 813003 零件的作用 题目所给的零件是 CA6140 车床的拨叉 813003。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。 1.2 拨叉 813003 零件的工艺分析 拨叉 813003 零件是一个很重要的零件,因为其零件尺寸比较小,结构形 状较复杂,其加工内花键的精度要求较高,此外还有上端面要求加工,对精度 要求也很高。其底槽侧边与花键孔中心轴有垂直度公差要求,上端面与花键孔 轴线有平行度要求。因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度,以及各 4 表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量,进而影响其性能与工作寿命, 因此它们的加工是非常关键和重要的。 1.3 拨叉 813003 零件的工艺要求 一个好的结构不但要应该达到设计要求,而且要有好的机械加工工艺性, 也就是要有加工的可能性,要便于加工,要能够保证加工质量,同时使加工的 劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的,又是相辅相成的。设计者要考虑加 工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。 余未 注 明 圆 角 半 径 R35m5锥 孔 配 作2-M8通 孔 图 1.1 拨叉 813003 零件零件图 其加工有四组加工: 257H内花键孔;粗精铣上端面;粗精铣 18H11 底槽; 钻、铰 2-M8 通孔,并攻丝。 (1) 以 21为主要加工面,拉内花键槽 257H,槽数为 6 个,其粗糙 度要求是底边 6.Ra,侧边 3.Ra, 1内孔粗糙度 .3Ra。 (2) 另一组加工是粗精铣上端面,表面粗糙度要求为 2。 (3) 第三组为粗精铣 18H11 底槽,该槽的表面粗糙度要求是两槽边.a ,槽底的表面粗糙度要求是 .6。 (4)钻并攻丝 2-M8。 1.4 毛坯的选择 拨叉 813003 零件毛坯选择金属行浇铸,因为生产率很高,所以可以免去每 次造型。单边余量一般在 m31,结构细密,能承受较大的压力,占用生产的 面积较小。因其年产量是 5000 件,查机械加工工艺手册表 2.1-3,生产类 型为中批量生产。 2. CA6140 车床拨叉 813003 加工工艺规程设计 2.1 确定各表面加工方案 5 一个好的结构不但应该达到设计要求,而且要有好的机械加工工艺性,也 就是要有加工的可能性,要便于加工,要能保证加工的质量,同时是加工的劳 动量最小。设计和工艺是密切相关的,又是相辅相成的。对于设计拨叉 813003 零件的加工工艺来说,应选择能够满足内花键加工精度要求的加工方法及设备。 除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外,也要适当考虑经济因素。在满足 精度要求及生产率的条件下,应选择价格较底的机床。 2.1.1 在选择各表面、内花键及槽的加工方法时,要综合考虑以下因素 (1) 要考虑加工表面的精度和表面质量要求,根据各加工表面的技术要 求,选择加工方法及分几次加工。 (2) 根据生产类型选择,在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单 件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。 (3) 考虑被加工材料的性质。 (4) 考虑工厂或车间的实际情况,同时也应考虑不断改进现有加工方法 和设备,推广新技术,提高工艺水平。 (5) 此外,还要考虑一些其它因素,如加工表面物理机械性能的特殊要 求,工件形状和重量等。 选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求选定最终加工方法。 再选择前面各工序的加工方法。 2.1.2 后端面(75*40 端面)的加工 加工精度 Ra=3.2,长度加工至 80mm 2.1.3 孔的加工 (1) 加工内花键前的预制孔 21H加工 查机械加工工艺手册表 2.3-47,由于预制孔的精度为 H12,所以确定 预制孔的加工方案为:一次钻孔,由于在拉削过程中才能保证预制孔表面精度, 所以,在加工内花键前预制孔的精度可适当降低。 (2) 内花键的加工 通过拉刀实现花键的加工,由于拉削的精度高,所以能满足花键表面精度, 同时也能保证预制孔表面精度。 (3)2-M8 螺纹孔的加工 加工方案定为:钻,攻丝。 2.1.4 槽的加工 (1)粗加工:Ra=6.3,槽深 33mm,槽宽 16mm (2)精加工:Ra=3.2,槽深 35mm,槽宽 18H11 2.1.5 上端面的加工 查机械加工工艺手册表 2.1-12 可以确定,上端面的加工方案为:粗铣 精铣( 97IT) ,粗糙度为 Ra6.30.8,一般不淬硬的平面,精铣的粗 糙度可以较小。 2.2 确定定位基准 2.2.1 粗基准的选择 选择粗基准时,考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量,使不加 工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。 粗基准选择应当满足以下要求: (1) 粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加 6 工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面,则应 选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均 匀、外形对称、少装夹等。 (2) 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如:机床床身导轨 面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准,加工 床身的底面,再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少 的余量,使表层保留而细致的组织,以增加耐磨性。 (3) 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的 加工余量。 (4) 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准,以保证定 位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准,必要时 需经初加工。 (5) 粗基准应避免重复使用,因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。 多次使用难以保证表面间的位置精度。 要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置,能保证拨叉 813003 零件在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拨叉 813003 零件零件 图分析可知,选择作为拨叉 813003 零件加工粗基准。 2.2.2 精基准选择的原则 (1) 基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免 定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。 (2) 基准统一原则,应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保 证各表面间的位置精度,避免基准转换所带来的误差,并且各工序所采用的夹 具比较统一,从而可减少夹具设计和制造工作。例如:轴类零件常用顶针孔作 为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位,这样不但在一次装夹中能加工大多 书表面,而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。 (3) 互为基准的原则。选择精基准时,有时两个被加工面,可以互为基准 反复加工。例如:对淬火后的齿轮磨齿,是以齿面为基准磨内孔,再以孔为基 准磨齿面,这样能保证齿面余量均匀。 自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀,可以选择加工 表面本身为基准。例如:磨削机床导轨面时,是以导轨面找正定位的。此外, 像拉孔在无心磨床上磨外圆等,都是自为基准的例子。 此外,还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准,以保证定位稳 固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。 要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置,能保证拨叉 813003 零件在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拨叉 813003 零件零件 图分析可知,它的 257H内花键槽,适于作精基准使用。 选择精基准的原则时,考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹 准。 2.3 工艺路线的拟订 对于大批量生产的零件,一般总是首先加工出统一的基准。拨叉 813003 零 件的加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是:先加工后端面, 预制孔,再加工花键槽,最后以花键槽定位粗、精加工拨叉上端面和底槽及 M8 7 螺纹孔。 2.3.1 加工工艺过程表 1 铣削 以前端面为基准面 1,粗铣后端面(40*75 端面)Ra=6.3 卧室铣床 2 钻孔、扩孔 以已加工的左端面为基准面 1,钻孔20;2 扩孔至22 立式钻床 3 铣削 以右端面为基准面和孔22 的轴线为基准线 1,精铣后端面(40*75 端面至 80mm)Ra=3.2 卧室铣床 4 倒角 1,倒角 15 车床 5 拉花键 1,以左端面和孔22 为基准,拉花键 25H7 拉床 6 铣削 以花键孔的轴线和左端面为基准 1,粗铣沟槽 18H11; Ra=6.3um 卧室铣床 7 铣削 以花键孔的轴线和左端面为基准 1,精铣沟槽18H11,(槽底 Ra=6.3um,槽内侧 Ra=3.2um) 卧室铣床 8 铣削 以花键孔的轴线和左端面为基准 1,粗铣上平面 Ra=6.3 立式铣床 9 铣削 以花键孔的轴线和左端面为基准 1,精铣上平面 Ra=3.2 立式铣床 10 钻孔、攻螺 纹 以花键孔的轴线和左端面为基准 1,钻孔 2*6 2,攻螺纹 2*M8mm 立式钻床 11 钻、铰、锥 销孔 以花键孔的轴线和左端面为基准 1,钻铰 锥销孔 立式钻床 12 去毛刺 钳工台 13 清洗 清洗机 14 检验 检验车间 2.4 拨叉 813003 的偏差,加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定 拨叉 813003 零件的制造采用的是金属型浇铸,其材料是 HT200,生产类型 为中批量生产,采用铸造毛坯。 2.4.1 毛坯的结构工艺要求 (1) 拨叉 813003 零件为铸造件,对毛坯的结构工艺有一定要求: 、铸件的壁厚应合适、均匀,不得有突然变化。 、铸造圆角要适当,的得有尖棱、尖角。 、铸件的结构要尽量简化,并要有合理的起模斜度,以减少分型面、芯 子。并便于起模。 、加强肋的厚度和分布要合理,以免冷却时铸件变形或产生裂纹。 、铸件的选材要合理,应有较好的可铸性。 (2) 设计毛坯形状、尺寸还应考虑到: 、各加工面的几何形状应尽量简单。 、工艺基准以设计基准相一致。 、便于装夹、加工和检查。 、结构要统一,尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。 在确定毛坯时,要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近,可以减 少加工余量,提高材料的利用率,降低加工成本,但这样可能导致毛坯制造困 8 难,需要采用昂贵的毛坯制造设备,增加毛坯的制造成本。因此,毛坯的种类 形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛 坯的种类 形状及尺寸确定后,必要时可据此绘出毛坯图。 2.4.2 拨叉 813003 零件的偏差计算 (1) 预制孔及花键孔的偏差及加工余量计算 加工预制孔时,由于铸造是没铸出,且为一次钻出,通过拉削后保证花键 尺寸 257Hm,预制孔尺寸 21Hm,查机械加工工艺手册表 2.3- 54,得花键拉削余量为 0.70.8mm,取 0.8mm,即预制孔加工到 21.m,一 次拉削到设计要求,查机械加工工艺手册表 1.12-11,得花键偏差为0.45 (2) 拨叉上端面的偏差及加工余量计算 根据工序要求,其加工分粗、精铣加工。各工步余量如下: 粗铣:参照机械加工工艺手册第表 3.2-23。其余量值规定为m4.37 ,现取 0.3。表 3.2-27 粗铣平面时厚度偏差取 m28.0。 精铣:参照机械加工工艺手册表 2.3-59,其余量值规定为 1。 铸造毛坯的基本尺寸为 723.016m。 根据机械加工工艺手册表 2.3-11,铸件尺寸公差等级选用 CT7,再查表 2.3-9 可得铸件尺寸公差为 .。 毛坯的名义尺寸为: 7。 毛坯最小尺寸为: .5.4 毛坯最大尺寸为: 粗铣后最大尺寸为: 213 粗铣后最小尺寸为: 0.8.2m 精铣后尺寸与零件图尺寸相同,即保证尺寸 72mm,表面与花键轴的 平行度公差为 0.1mm。 (3) 18H11( 0.18)槽偏差及加工余量: 铸造时槽没铸出,参照机械加工工艺师手册表 21-5,得粗铣其槽边双 边机加工余量 2Z=2.0mm,槽深机加工余量为 2.0mm,再由参照参考文献1表 21-5 的刀具选择可得其极限偏差:粗加工为 0.1,精加工为 0.13。 粗铣两边工序尺寸为: 1826m; 粗铣后毛坯最大尺寸为: ; 粗铣后毛坯最小尺寸为:16+0=16mm; 粗铣槽底工序尺寸为:33mm; 精铣两边工序尺寸为: 0.13,已达到其加工要求: 0.18。 (4) 、2-M8 螺纹偏差及加工余量: 参照机械加工工艺手册表 2.2-2,2.2-25,2.3-13 和互换性与技术测量 表 1-8,可以查得: 钻孔的精度等级: 12IT,表面粗糙度 12.5Raum,尺寸偏差是 0.15m 查机械加工工艺手册表 2.3-47,表 2.3-48,表 2.3-71。确定工序尺寸及 加工余量为: 加工该组孔的工艺是:钻攻丝 钻孔: 6.7m 9 攻丝:攻 2-M8 螺纹孔。 2.4.3 确定切削用量及基本工时 工序 1:钻预制孔 机床:轻型圆柱立式钻床 (503)ZQ 刀具:查实用机械加工工艺手册表 10-175,选高速钢直柄麻花钻,钻 预制孔到 21.2mm,所以 21.dm。 进给量 f:根据机械加工工艺手册表 2.4-38,取 0.5/fmr 切削速度 V:参照机械加工工艺手册表 2.4-41,取 4Vs 机床主轴转速 n,有:100.456./in321vrd , 按照机械加工工艺手册表 3.1-36,取 475/ir 所以实际切削速度 : 3.21.0.2/06dnms 切削工时 被切削层长度 l: 80m 刀具切入长度 1:12.()105.962rdlctgkctg 刀具切出长度 l: 4 取 ml32 走刀次数为 1 机动时间 2jt: 860.7in.5jLfn 工序 2拉内花键 7H 机床:卧式拉床 L6120。 刀具:查复杂刀具设计手册表 1.3-1,选择拉刀类型为矩形花键拉刀第 三型号,该刀具特点:拉削长度大于 30mm,同时加工齿数不小于 5。材料: W18Cr4V 做拉刀材料,柄部采用 40Cr 材料(具体刀具设计见拉刀设计) 。 拉削过程中,刀具进给方向和拉削方向一致,拉刀各齿齿升量详见拉刀设 计,拉削的进给量即为单面的齿升量。查机械加工工艺手册表 2.4-118 和 2.4-119,确定拉削速度 v=0.1160.08ms,取 0.1mvs。 拉削工件长度 l: 80; 拉刀长度 1: 753(见拉刀设计) ; 拉刀切出长度 2l=510mm,取 21l。 走刀次数一次。 根据以上数据代入公式(计算公式由机械加工工艺手册表 2.5-20 获得) , 得机动时间 jt128075318.40.1min.jl sv 工序 3粗、精铣 18H11 底槽 机床:立式升降台铣床( XK) 10 刀具:根据实用机械加工工艺师手册表 21-5 选用高速钢镶齿三面刃铣 刀。外径 160mm,内径 40mm,刀宽粗铣 16mm,精铣 18mm,齿数为 24 齿。 (1) 、粗铣 16 槽 铣削深度 pa: 3m 每齿进给量 f:查机械加工工艺手册 表 2.4-75,得 0.23/famz, 取 0.2/fz。 铣削速度 V:查机械加工工艺师手册表 30-33,得 14inV 机床主轴转速 n:101427.9/min3.6rD 查机械加工工艺手册表 3.1-74 取 30/inr 实际切削速度 v: 2506s 进给量 fV: .243/4/ffaZn 工作台每分进给量 m: .1infVm 被切削层长度 l:由毛坯尺寸可知 l 刀具切入长度 1:10.5(2)lD =81mm 刀具切出长度 l:取 走刀次数 1 次 机动时间 jt: 124081.5minjmlf (2) 、精铣 18 槽 切削深度 pa: 35 根据机械加工工艺手册表 2.476查得:进给量 0.5/faz,查机 械加工工艺手册表 2.4-82 得切削速度 23/inV, 机床主轴转速 n:1035.8/min.4160Vrd , 查机械加工工艺手册表 3.1-74 取 47.5/ir 实际切削速度 v: .06Ds 进给量 fV: .52./.9/ffaZn 工作台每分进给量 m: 1857infVms 被切削层长度 l:由毛坯尺寸可知 40l, 刀具切入长度 1:10.5(2)lD =81mm 11 刀具切出长度 2l:取 m 走刀次数为 1 机动时间 jt: 124081.52min7jlf 本工序机动时间 .3jjtt 工序 4:粗、精铣上端面 机床:立式升降台铣床 5012X 刀具:根据实用机械加工工艺手册表 10-231,选用高速钢错齿三面刃 铣刀,规格为: 6,4,3DmdLm,齿数为 12 齿。 (1) 、粗铣上端面 铣削深度 pa: 3 每齿进给量 f:查机械加工工艺手册 表 2.4- 75, 0.5.2f z,取 0.2faz。 铣削速度 V:查实用机械加工工艺师手册表 11-94,得13mins ,取 .3mVs 机床主轴转速 :010.65.8/in4rD 查机械加工工艺手册表 3.1-74 取 37.5/ir 实际切削速度 v: 3.101nms 进给量 fV: 0.27.5/6./ffaZ 工作台每分进给量 m: 9infVs 被切削层长度 l:由毛坯尺寸可知 80l 刀具切入长度 1:10.5(2)lD =82mm 刀具切出长度 l:取 走刀次数为 1 机动时间 jt: 12801.82min9jmlf (2) 、精铣上端面 切削深度 pa: 根据实用机械加工工艺师册表 11-91 查得:每齿进给量0.1.2/faz ,取 0.2/fz,根据实用机械加工工艺师册表 11-94 查得切削速度 8minV 机床主轴转速 : 12 10183./min.460Vnrd, 按照机械加工工艺手册表 3.1-74 取 37.5/minr 实际切削速度 v: 016Dns 进给量 fV: .2137.5/./ffaZ 工作台每分进给量 m: 983infVs 被切削层长度 l:由毛坯尺寸可知 0l, 刀具切入长度 1:10.5(2)lD =81mm 刀具切出长度 l:取 走刀次数为 1 机动时间 jt: 12081.23min.6jmlf 本工序机动时间 5jjtt 工序 5:钻 8M孔并攻丝 机床:摇臂钻床 3025Z 刀具:根据参照机械加工工艺手册表 4.3-9 硬质合金锥柄麻花钻头。 (1) 、钻孔 6.7 钻孔前铸件为实心,根据上文所的加工余量先钻孔到 6.7m再攻丝,所以.Dm 。 钻削深度 pa: 9.5m 进给量 f:根据机械加工工艺手册表 2.4-38,取 rf/3.0 切削速度 V:参照机械加工工艺手册表 2.4-41,取 41Vs 机床主轴转速 n,有:100.4169.31/min37vrd , 按照机械加工工艺手册表 3.1-31 取 60/i 所以实际切削速度 : .7.5/dns 切削工时 被切削层长度 l: 42m 刀具切入长度 1:16.7()102.8932rDlctgkctgm 刀具切出长度 l: 42 取 l 走刀次数为 1,钻孔数为 2 个 机动时间 jt: 320.5in0.16jLfn 13 (2) 、攻 2-M8 螺纹通孔 刀具:钒钢机动丝锥 进给量 f:查机械加工工艺手册表 1.8-1 得所加工螺纹孔螺距1.5pm ,因此进给量 1.25/fmr 切削速度 V:参照机械加工工艺手册表 2.4-105,取03/7.98/ins 机床主轴转速 : 07.9831.6/min4Vrd,取 350/inr 丝锥回转转速 回 :取 35/inr回 实际切削速度 : .50./1s 被切削层长度 l: 9.m 刀具切入长度 1: (3).23.7fm 刀具切出长度 2l: 5( ) ,加工数为 2 机动时间 jt:12122 99.53.70.13min1301jlltfnf回( ) ( ) 本工序机动时间 jt: 12.5.6injjt。 2.5 时间定额计算及生产安排 根据设计任务要求,该拨叉 813003 零件的年产量为 5000 件。一年以 240 个工作日计算,每天的产量应不低于 21 件。设每天的产量为 21 件。再以每天 8 小时工作时间计算,则每个工件的生产时间应不大于 22.8min。 参照机械加工工艺手册表 2.5-2,机械加工单件(生产类型:中批以上) 时间定额的计算公式为: Ntktt zfjd /%)1( (大量生产时 0/Ntz) 因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为: fj 其中: dt单件时间定额 jt基本时间(机动时间) f辅助时间。用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动 作所消耗的时间,包括装卸工件时间和有关工步辅助时间 k布置工作地、休息和生理需要时间占操作时间的百分比值 (1) 钻预制孔 加工机动时间 jt: 0.37minj 辅助时间 f:参照机械加工工艺手册表 2.5-41,取工步辅助时间为.5min 。由于在生产线上装卸工件时间很短,并查机械加工工艺手册表 2.5-42,取装卸工件时间为 i1。则 1.52.minftk :根据机械加工工艺手册表 2.5-43, 14k 单件时间定额 dt有:()%(0.372)(.%)3.7idjftk 22.8min 14 因此应布置一机床即可以完成此此工序的加工,达到生产要求。 (2) 拉 25H7 内花键 机动时间 jt: 0.14minj 辅助时间 f:参照参考文献3表 2.5-66,取工步辅助时间为 1.4min。查 机械加工工艺手册表 2.5-67 取装卸工件时间为 0.5in。则.5.9iftk :根据机械加工工艺手册表 2.5-68 得 1.6k 单间时间定额 dt有:()1%(0.41)(.6%)2.8indjftk 22.8min 因此应布置一台机床即可完成本工序的加工,达到生产要求 (3)粗、精铣 18H11 底槽 1、粗铣 16 槽 机动时间 jt粗 : 0.85minj粗 辅助时间 f:参照机械加工工艺手册表 2.5-45,取工步辅助时间为0.4min 。查机械加工工艺手册表 2.5-46 取装卸工件时间为 1min,单件加 工时已包括布置、休息时间,由于此次工序中装夹了两个加工件,应乘以多件 装夹系数,查该表注释得两件装夹系数为 0.6,因此装卸工件时间1.6 min,则0851.24minft 。k :根据机械加工工艺手册表 2.5-48, 13k 单间时间定额 dt有:()(%(0.8524)(%).7mindfjtk粗 22.8min 因此应布置一台机床即可以完成本工序的加工,达到生产要求。 2、精铣 18H11 槽 机动时间 jt精 : 1.minj精 辅助时间 f:参照机械加工工艺手册表 2.5-45,取工步辅助时间为0.41min 。查机械加工工艺手册表 2.5-46 取装卸工件时间为 1in,单件加 工时已包括布置、休息时间,由于此次工序中装夹了两个加工件,应乘以多件 装夹系数,查该表注释得两件装夹系数为 0.6,因此装卸工件时间.6 min,则152.31minft 。k :根据机械加工工艺手册表 2.5-48, 13k 单间时间定额 dt有:()(%(.5231)(%)5.24mindfjtk精 22.8min 因此应布置一台机床即可以完成本工序的加工,达到生产要求。 (4) 粗、精铣上端面 加工机动时间 jt: .0minj 15 辅助时间 ft:参照机械加工工艺手册表 2.5-45,取工步辅助时间为min41.0 。查 机械加工工艺手册表 2.5-46 取装卸工件时间为 1min。则:in41ftk :根据机械加工工艺手册表 2.5-48, 13k 单间时间定额 dt有:()%(3.0541)(%)5.04indjftk 22.8min 因此应布置一台机床即可以完成此道工序的加工,达到生产要求。 (5) 、钻、攻 2-M8 螺纹孔 1、钻 6.7mm 孔 机动时间 jt: 0.5minj 辅助时间 f:参照机械加工工艺手册表 2.5-41,取工步辅助时间为.5min 。查 机械加工工艺手册表 2.5-42 取装卸工件时间为 min1。则:1.2.iftk :根据机械加工工艺手册表 2.5-43, 4.12k 单间时间定额 dt有:()%(0.52)(1.%)3.indjftk 22.8min 因此应布置一台机床即可完成本工序的加工,达到生产要求 2、攻 2-M8 螺纹孔 机动时间 jt: .13minj 辅助时间 f:参照机械加工工艺手册表 2.5-41,取工步辅助时间为1.5min 。查 机械加工工艺手册表 2.5-42 取装卸工件时间为 min1。则:.2.5iftk :根据机械加工工艺手册表 2.5-43, 4.12k 单间时间定额 dt有:()1%(0.325)(1.%)3.0indjftk 22.8min 因此应布置一台机床即可完成本工序的加工,达到生产要求 (6)其他:略 3 专用夹具设计 为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度。在加工拨叉 813003 零件零件时,需要设计专用夹具。 根据任务要求中的设计内容,需要设计加工底槽夹具。其中加工底槽的夹 具将用于 KX52卧式镗床,刀具采用三面刃铣刀, 3.1 精铣槽 18H11 夹具设计 3.1.1 研究原始材料 利用本夹具主要用来粗、精铣底槽,该底槽侧面对花键孔的中心线要满足 尺寸要求以及垂直度要求。在粗铣此底槽时,其他都是未加工表面。为了保证 技术要求,最关键是找到定位基准。同时,应考虑如何提高劳动生产率和降低 劳动强度。 16 3.1.2 定位基准的选择 由零件图可知:粗铣平面对花键孔的中心线有尺寸要求及垂直度要求,其 设计基准为花键孔的中心线。为了使定位误差达到要求的范围之内,在此选用 特制心轴找中心线,这种定位在结构上简单易操作。 采用心轴定心平面定位的方式,保证底槽加工的技术要求。同时,应加一 圆柱销固定好心轴,防止心轴带动工件在 X 方向上的旋转自由度。 3.1.3 切削力及夹紧分析计算 刀具材料: VCWr418(高速钢镶齿三面刃铣刀) 刀具有关几何参数: 0015 00128 085n 0251 mD63 8Z zmaf/2. map. 由机床夹具设计手册表 1-2-9 可得铣削切削力的计算公式:PzpCzKBfaF9.0172.1 式 (2.1) 查机床夹具设计手册表 102得: 510pC 对于灰铸铁: 5.0)19(Hp 式 (2.2) 取 175HB , 即 6.pK 所以 1.0721.0.90538.640.9()CF N 由金属切削刀具表 1-2 可得: 垂直切削力 : )(.9.NFCN(对称铣削) 式 (2.3) 背向力: 38.52.0P 根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况,找出在加工过程中对夹紧最不 利的瞬间状态,按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠,再 乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即: FKW 式 (2.4) 安全系数 K 可按下式计算: 6543210 式 (2.5) 式中: 6为各种因素的安全系数,见机床夹具设计手册表21 可得: 25.01.32.10. 所以 )(5494NFKWC 式 (2.6) 6.7.756N 式 (2.7) )(8.92.382PK 式 (2.8) 由计算可知所需实际夹紧力不是很大,为了使其夹具结构简单、操作方便, 17 决定选用手动螺旋夹紧机构。 单个螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算: )(210 tgtQLWz 式 (2.9) 式中参数由机床夹具设计手册可查得: 92 052 其中: )(60mL )(N 螺旋夹紧力: 8.13 易得: KW0 经过比较实际夹紧力远远大于要求的夹紧力,因此采用该夹紧机构工作是 可靠的。 3.1.4 误差分析与计算 该夹具以平面定位心轴定心,心轴定心元件中心线与底槽侧面规定的垂直 度偏差 0.08mm,槽的公差为 0.1mm。为了满足工序的加工要求,必须使工序中 误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。 gwj 与机床夹具有关的加工误差 j,一般可用下式表示: MjWDAZWj 式 (2.10) 由机床夹具设计手册可得: 、平面定位心轴定心的定位误差 : 0WD 、夹紧误差 : cos)(minaxyj 式 (2.11) 其中接触变形位移值: lNcHBkRnZaZy 04.)62.19( 式 (2.12) myj 03.cos 、磨损造成的加工误差: Mj通常不超过 m5. 、夹具相对刀具位置误差: AD取 01. 误差总和: .52jw 从以上的分析可见,所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。 3.1.5 夹具设计及操作的简要说明 应该注意提高生产率,该夹具设计采用了气动夹紧方式,在大量生产中可 以提高劳动生产率,减轻工人的劳动强度,节省夹紧时间,提高夹紧精度,从 而提高零件的加工精度。 此外,当夹具有制造误差,工作过程出现磨损,以及零件尺寸变化时,影 响定位、夹紧的可靠。为防止此现象,心轴采用可换的。以便随时根据情况进 行调整。 18 参考文献 1 何宁,机械制造技术基础,高等教育出版社,2011-4 第一版 2 邹青,机械设计制造技术基础课程设计指导教程,2011-6 第一版 3 金属机械加工工艺人员手册修订组,金属机械加工工艺人员手册 M,上海:上海科学技术出版社,1979。 4 李洪,机械加工工艺手册M,北京:机械工业出版社,1990。 5 马贤智,机械加工余量与公差手册M,北京:中国标准出版社, 1994。 6 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, 1991。 7 王光斗,王春福,机床夹具设计手册M,上海科学技术出版社, 2000。 19 结束语 为期 2 周的夹具课程设计已经接近尾声,回顾整个过程,我组 2 名同学在 老师的指导下,取得了可喜的成绩,课程设计作为机械制造工艺学 、 机床 夹具设计课程的重要环节,使理论与实践更加接近,加深了理论知识的理解, 强化了生产实习中的感性认识。本次课程设计主要经历了两个阶段:第一阶段 是机械加工工艺规程设计,第二阶段是专用夹具设计。第一阶段我们运用了基 准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识;夹具设 计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。通过此次 设计,使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设 计的方法和步骤等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。 总的来说,这次设计,使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题 等方面得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力, 为以后的设计工作打下了较好的基础。 由于能力所限,设计中的不足之处,恳请各位老师、同学们批评指正!在 此,要感谢我们的指导老师钟罗杰不厌其烦的细心指导。
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