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1、-机械制造工艺学课程设计-设计CA6140车床拨叉零件的机 械加工工艺及工艺设计-第 16 页 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 曹正非指导教师 敖晓春哈尔滨理工大学2010.9目 录 设计任务书 一.零件的分析 二.工艺规程设计(一)确定毛坯的制造形式(二)基面的选择(三)制订工艺路线(四)机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定(五)确定切削用量及基本工时三.夹具设计(一)问题的提出(二)卡具的设计四.参考文献附录 相关机械图哈 尔 滨 理 工 大 学机械制造工艺及夹具课程设计任务书设计题目:设计“CA61
2、40车床拨叉”零件的机械加工工艺,设计车弧面。设计要求: 1、中批生产 2、尽量选用通用设备设计内容: 1、填写设计任务书 2、制定一个中等零件的加工工艺过程,填写工艺过程卡和工序卡各一张;3、设计指导老师指定的工序夹具,绘制全套夹具图纸,要求用计算机绘图; 4、编写设计任务书一份,按照毕业论文的格式写,要求打印文稿。班 级:机械07-5班学 生:曹正非指导老师:敖 晓 春 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。零件上方的20孔与操纵机构相连,二下方的50半孔则是
3、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CA6140车床共有两处加工表面,其间有一定位置要求。分述如下:1.以20为中心的加工表面这一组加工表面包括:20的孔,以及其上下端面,上端面与孔有位置要求,孔壁上有一个装配时钻铰的锥孔,一个M8的螺纹孔。下端有一个47的斜凸台。这三个都没有高的位置度要求。2.以50为中心的加工表面这一组加工表面包括:50的孔,以及其上下两个端面。这两组表面有一定的位置度要求,即50的孔上下两个端面与20的孔有垂直度要求。由上面分析可知,加工时应先加工一组表面,再以这组加工后表面为基准加工另外一组
4、。二、 工艺规程设计(一)确定毛坯的制造形式零件材料为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,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。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证,生产率得以提高。否则,加工工艺过程中回问题百出,更有甚者,还会造成零件的大批报废,是生产无法正常进行。(1)粗基准的选择。对于零件而言,尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件,则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则,现选取20孔的不加工外轮廓表面作为粗基准,利用一组共两块V形块支承这两个32作主要定
5、位面,限制5个自由度,再以一个销钉限制最后1个自由度,达到完全定位,然后进行铣削。(2)精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算,这在以后还要专门计算,此处不再重复。(三)制定工艺路线制定工艺路线得出发点,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得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,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一 粗、精铣20孔上端面。工序二 钻、扩、铰、精铰20、50孔。工序三 粗、精铣50孔上端面工序四 粗、精
6、铣50、20孔下端面。工序五 切断。工序六 钻4孔(装配时钻铰锥孔)。工序七 钻一个4孔,攻M6螺纹。工序八 铣47凸台。工序九 检查。上面工序加工效率较高,但同时钻三个孔,对设备有一定要求。且看另一个方案。(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,毛皮重量2.2kg,生产类型大批量,铸造毛坯。据以上原始资料及加工路线,分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:1. 外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差(20,50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20,50端面长度
7、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(50已铸成孔)查工艺手册表2.22.5,取50已铸成孔长度余量为3,即铸成孔半径为44mm。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 以32外圆为粗基准,粗铣20孔上下端面。1. 加工条件工件材料:HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求:粗铣20孔上下端面。机床:X6140卧
8、式铣床。刀具:W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度apPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.5mm,nc=475r/min,Vfc=475mm/s,V c=119.3m/min,f z=0.16mm/z。6)计算基本工时tmL/ Vf=(32+80)/475=0.09min。工序二 精铣20孔上下端面。1. 加工条件工件材料:HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求:精铣20上下端面。机床:X6140卧式铣床。刀具:W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度apPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm
9、,nc=475r/min,Vfc=475mm/s,V c=119.3m/min,f z=0.16mm/z。6)计算基本工时tmL/ Vf=(32+80)/475=0.09min。工序三 以20孔上端面为精基准,钻、扩、铰、精铰20孔,保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头,粗钻时do=18mm,钻头采用双头刃磨法,后角o12,二重刃长度b=2.5mm,横刀长b=1.5mm,宽l=3mm,棱带长度 2.选择切削用量 (1)决定进给量查切 所以, 按钻头强度选择 按机床强度选择最终决定选择机床已有的进给量 经校验 校验成功。 (2)钻头磨钝标准及
10、寿命后刀面最大磨损限度(查切)为0.5.mm,寿命(3)切削速度查切 修正系数 故。查切机床实际转速为故实际的切削速度(4)校验扭矩功率 所以 故满足条件,校验成立。.计算工时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: 铰孔: 精铰: 工序四 以20孔为精基准,钻、扩、铰、精铰50孔,保证空的精度达到IT7。1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头,粗钻时do=48mm,钻头采用双头刃磨法,后角o11,二重刃长度b=11mm,横刀长b=5mm,弧面长l=9mm,棱带长度 2.选择切削用量(1)决定进给量查切 按钻头强度选择 按机床强度选择最终决
11、定选择Z550机床已有的进给量 经校验 校验成功。(2)钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度(查切)为0.81.2mm,寿命扩孔后刀面最大磨损限度(查切)为0.9.mm,寿命铰和精铰孔后刀面最大磨损限度(查切)为.mm,寿命(3)切削速度查切 修正系数 故。查切机床实际转速为故实际的切削速度(4)校验扭矩功率 所以 故满足条件,校验成立。扩铰和精铰的切削用量同理如下:扩钻: 铰孔: 精铰: .计算工时所有工步工时相同。工序五 切断。工序六 以20孔为精基准,粗铣50孔上下端面。1. 加工条件工件材料:HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。机床:XA5032卧式铣床。刀具:
12、W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae60,深度apPcc=2.7kw。故校验合格。6)计算基本工时tmL/ Vf=(72+9)/375=0.216min.工序七 以20孔为精基准,精铣50孔上下端面,保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.07。1. 加工条件工件材料:HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。机床:XA5032卧式铣床。刀具:W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae60,深度apPcc=2.7kw。故校验合格。6)计算基本工时tmL/ Vf=(72+9)/375=0.216min.结果ap=1.0mm, f=0.21 mm/z
13、, nc=235r/min,Vfc=600.4mm/s.工序八 以20孔为精基准,钻4孔(装配时钻铰锥孔)。1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头,粗钻时do=4mm,后角o16,二重刃长度 2.选择切削用量 (1)决定进给量查切 按钻头强度选择 按机床强度选择最终决定选择机床已有的进给量 经校验校验成功。 (2)钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度(查切)为0.50.8mm,寿命(3)切削速度查切 修正系数 故。查切机床实际转速为故实际的切削速度(4)校验扭矩功率 故满足条件,校验成立。.计算工时工序九 以20孔为精基准,钻一个4孔,攻M6螺纹。1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头,粗钻时do
14、=4mm,后角o16,二重刃长度 2.选择切削用量 (1)决定进给量查切 按钻头强度选择 按机床强度选择最终决定选择机床已有的进给量 经校验校验成功。 (2)钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度(查切)为0.50.8mm,寿命(3)切削速度查切 修正系数 故。查切机床实际转速为故实际的切削速度(4)校验扭矩功率 故满足条件,校验成立。.计算工时螺纹钻削由于没有手册可查,故以钻削切削用量及其他钻螺纹工序估算。祥见工艺卡片。工序十 以20孔为精基准,铣47凸台。工序十一 检查。其余几步数据见工艺卡片。三、 卡具设计(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
15、位要求较低。因此,本步的重点应在卡紧的方便与快速性上。(二) 卡具设计1 定位基准的选择出于定位简单和快速的考虑,选择50孔为基准,即以一面上一长销(自由度限制数:5)配合以一挡销(自由度限制数:1)使工件完全定位。再使用快速螺旋卡紧机构进行卡紧。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卡紧。轴向力 扭矩 由于扭矩很小,计算时可忽略。卡紧力为取系数 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1则实际卡紧力为 F=S1*S2*S3*S4*F=10.06N使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧,调节卡紧力调节装置,即可指定可靠的卡紧力。3. 定位误差分析本工序采用一定位销,一挡
16、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卡具体底版的水平力,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. 卡具设计及操作的简要说明卡具的卡紧力不大,故使用手动卡紧。为了提高生产力,使用快速螺旋卡紧机构。四、参考文献1.机械制造工艺学课程设计指导书 机械工业出版社 赵家齐 编2.简明机械加工工艺手册 上海科学技术出版社 徐圣群 主编3.机床夹具设计手册第二版 上海科学技术出版社4切削手册 机械工业出版社 艾兴 肖诗纲 编5.机械设计课程设计指导手册手册 哈尔滨理工大学6. 机床夹具图册 机械工业出版社