設(shè)計(jì)拔叉零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備(doc13頁(yè))

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1、 機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)題目： 設(shè)計(jì)拔叉零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備 專 業(yè)：機(jī)械工程及自動(dòng)化 指導(dǎo)老師： 學(xué) 生： 學(xué) 號(hào)： 200706040000 成都理工大學(xué) 2010.12.20 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 題目 : 設(shè)計(jì) ”CA6140 車床撥叉 ”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)則及工藝 裝備 撥叉零件 831008 生產(chǎn)綱領(lǐng) 30000 件/年。 內(nèi)容： 1.零件圖 1 張 2.毛坯圖 1 張 3.機(jī)

2、械加工工藝過(guò)程綜合卡片 1 張 4.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裝配圖 1 張 5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)零件圖 1 張 6.課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 份 一 零件的分析 （一） 零件的作用 題目所給的零件是 CA6140 車床的撥叉。 它位于車床變速機(jī)構(gòu)中， 主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的 0.021 作用。零件上方的 φ20 0 孔與操縱機(jī)構(gòu)相連，二下方的 Φ54 半孔則是用 于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過(guò)上方的力撥動(dòng)下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時(shí)分開(kāi)。 （二） 零件的工藝分析 零件的材料

3、為 HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單， 鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，不適合磨削，為此以下是撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的 位置要求： ⒈小頭孔 Φ20 以及與此孔相通的 8 的錐孔、 M6 螺紋孔 ⒉以 φ54 為中心的加工表面 0.46 這一組加工表面包括： φ54 0 的孔，以及其上下兩個(gè)端面。這兩組表面 有一定的位置度要求 ,即φ54 0 0.46 0.021 的孔上下兩個(gè)端面與 φ20 0 的孔有垂直度 要求。 ⒊由上面分析可知， 可以粗加工撥叉底面， 然后以此作為粗基準(zhǔn)采用專用夾具進(jìn)行加工，并且保證位置精度

4、要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，并且此撥叉零件沒(méi)有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。 二 確定生產(chǎn)類型 已知此撥叉零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為 30000 件/年，零件的質(zhì)量是 1.0Kg/ 個(gè)，查《機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)》 321 頁(yè)表 15-2，可確定該撥叉生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過(guò)程劃分階段；工序適當(dāng)集 中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專用工裝。 三 確定毛坯 1 確定毛坯種類：零件材料為 HT200。考慮零件在機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，

5、故選擇鑄件毛坯。查 《機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)》 324 頁(yè)表 15-5 選用鑄件尺寸公差等級(jí) CT9 級(jí)。 2 確定鑄件加工余量及形狀： 機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)》 325 頁(yè)表 15-7，選用加工余量為 MA-G 級(jí)，并查表 15-8 確定各個(gè)加工面的鑄件機(jī)械加工余量，鑄件的分型面的選者及加工余量如下表所示： 簡(jiǎn)圖 加 基本尺寸 加工 加 工 說(shuō)明 工 余量 余量 面 等級(jí) 代 號(hào) D1 20mm G 3.0 2 孔

6、 降 一 級(jí) 雙 側(cè) 加工 D2 54mm G 3.0 2 孔 降 一 級(jí) 雙 側(cè) 加工 T2 70mm 6.5 單 側(cè) 加 工 T3 32mm G 2.5 單 側(cè) 加 工 T4 70mm 6.5 單 側(cè) 加 工 3 繪制鑄件零件圖（另見(jiàn)圖紙）

7、 四 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) (一) 選擇定位基準(zhǔn) 1 粗基準(zhǔn)的選擇：粗基準(zhǔn)的選擇。對(duì)于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對(duì)有若干個(gè)不加工表面的工件， 則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精 0.021 度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。 根據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)選擇原則， 現(xiàn)選取 φ20 0 孔的不 加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，利用一組共兩塊 位面，限制 5 個(gè)自由度，再以一個(gè)銷釘限制最后 后進(jìn)行銑削。  V 形塊支承這兩個(gè) φ 32 作主要定 1 個(gè)自由度，達(dá)到完全定位 ,然 2 精基準(zhǔn)的選

8、擇： 考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便， 依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準(zhǔn)，以兩 個(gè)小頭孔外圓柱表面為輔助的定位精基準(zhǔn)。 ㈡ 制定工藝路線 根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下 ,可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專用工卡具 ,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果， 以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查《機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)》 346 頁(yè)表 15-32、 15-33、15-34，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下： 工序 工序

9、內(nèi) 定位基準(zhǔn) 容 1 粗銑兩 T1 及小頭孔外圓端小頭 孔上端 面 2 粗銑中 T1 及小頭孔外圓間孔上 端面 3 粗銑中 T3 及小頭孔外圓間孔下 端面 4 精銑兩 T1 及小頭孔外圓端小頭 孔上端 面 5 精銑中 T1 及小頭孔外圓間孔上 端面 6 精銑中 T3 及小頭孔外圓間孔下 端面 7 擴(kuò)兩端 T1 及小頭孔外圓小頭孔 8 精鉸兩 T1 及小頭孔外圓端小頭 孔 9 擴(kuò)中間 T1 及小頭孔外圓孔半精 鏜中間 孔 010 鉆 T1 及小頭孔

10、 2- 8 （三）選擇 錐 銷 加 工 設(shè) 備 孔、M6 螺 紋 和 工 藝 設(shè) 孔、功 M6 螺 備 紋 011 銑斷 T1、D1 1 機(jī) 床 012 去毛刺 的選擇： 013 檢查 工 序 014 若某道 001～ 006 均 工序有 為銑平面，可 誤返工 采 用 X6140 臥式銑床 工序 007～ 008 采用鉆床。

11、工序 009～ 010 采用鏜床。 工序 011 采用鉆床。多刀具組合機(jī)床。 工序 012 采用銑斷機(jī)床。 2 選擇夾具：該撥叉的生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批生產(chǎn)，所以采用專用夾具。 3 選擇刀具：在銑床上加工的各工序，采用硬質(zhì)合金銑刀即可保證加工質(zhì)量。在鉸孔 Φ54H13，由于精度不高，可采用硬質(zhì)合金鉸刀。 4 選擇量具：兩小頭孔、中間孔均采用極限量規(guī)。 5 其他：對(duì)垂直度誤差采用千分表進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)角度尺寸利用專用夾具保證，其他尺寸采用通用量具即可。 （四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定 1 圓柱表面工序尺寸： 前面根據(jù)資料已初步確定工件各面的總加

12、工余量， 現(xiàn)在確定各表面的各個(gè)加工工序的加工余量如下： 加工孔 加 加 精 度 工序尺寸 表 面 粗 工序余量 工 工 等級(jí) 糙 度 最 最 內(nèi) 余 Ra( m) 小 大 容 量 Φ54H1 鑄 6 CT9 49 2.0 3（D2） 件 擴(kuò) 5.8 IT12 φ53 6.3 2.0 6.2 孔 5 半 0.2 IT10 Φ

13、54 3.2 0.05 0.2 精 5 鏜 Φ20 擴(kuò) 5.84 IT12 φ18 6.3 2.0 6.2 孔 5 精 0.06 IT7 0. 021 鉸 φ20 0 孔 2 平面工序尺寸： 工 序 工 序 加 工 基 本 經(jīng) 濟(jì) 號(hào) 內(nèi)容 余量 尺寸 精度 鑄件 2.5 CT9 001 粗 銑 2 58.5 12 兩 端

14、 小 頭 孔 上 端面 002 粗 銑 6 27 12 中 間 孔 上 端面 003 粗 銑 6 21 12 中 間 孔 下 端面 004 精 銑 0.5 58 11 兩 端 小 頭 孔 上 端面 005 精 銑 0.5 20.5 10 中 間 孔 上

15、 端面 006 精 銑 0.5 20 10 中 間 孔 下 端面  1.6 0.05 0.2 5 工 序 工序余量 尺 寸 最小 最 偏差 大 0 1.60 3.60 0.25 0 1.65 6.5 0.25 0 1.75 6.5 0.25 0 0. 35 1.16 0.16

16、 0.06 0.47 1.12 0.06 0.06 0.47 1.12 0.06 3 確定切削用量及時(shí)間定額： 工序 001 至 003 以 T1 為粗基準(zhǔn)，粗銑 Φ 20 孔上下端面。 ①加工條件 工件材料： HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。 加工要求：粗銑 Φ 20 孔上端面。 機(jī)床： X6140 臥式銑床。 刀具：W18Cr4V 硬質(zhì)合金鋼端銑刀 ,牌號(hào) YG6。銑削寬度 ae<=60,深度 ap<=4, 齒數(shù) z=10,根據(jù)《機(jī)械

17、制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》 （后簡(jiǎn)稱《簡(jiǎn)明手冊(cè)》）取刀具直 徑 do=80mm。選擇刀具前角 γo＝＋ 5后角 αo＝8，副后角 αo’=8，刀齒斜角 λs= － 10,主刃 Kr=60,過(guò)渡刃 Kr ε=30,副刃 Kr ’=5過(guò)渡刃寬 bε=1mm。 ② 切削用量 銑削深度 因?yàn)榍邢髁枯^小， 故可以選擇 ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度。 Cvdo qv K v ③計(jì)算切削速度按《簡(jiǎn)明手冊(cè)》，V c= Tma p X v f z yv ae uvZ pv 算得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,

18、Vf=490mm/s 據(jù) XA6140 銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s, 則實(shí)際切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min, 實(shí) 際 進(jìn) 給 量 為fzc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。 ④校驗(yàn)機(jī)床功率 查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》 Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為 Pcm>Pcc。 故校驗(yàn)合格。 最終確定 ap=1.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。⑤計(jì)算基本工時(shí)

19、 tm＝L/ Vf=(32+80)/475=0.09min 。 工序 004 到工序 006 以 T1 及小頭孔外圓為基準(zhǔn)精銑 1. 加工條件  Φ54 孔上下端面。 工件材料： HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。 加工要求：精銑 Φ54 上端面。 機(jī)床： X6140 臥式銑床。 刀具： W18Cr4V 硬質(zhì)合金鋼端銑刀 ,牌號(hào) YG6。銑削寬度 ae<=60,深度 ap<=4,齒 數(shù) z=10,故據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》取刀具直徑 do=80mm。選擇刀具前角 γo＝＋ 5后角 αo ＝ 8，副后角 αo

20、’=8，刀齒斜角 λs=－ 10,主刃 Kr=60,過(guò)渡刃 Krε=30,副刃 Kr ’=5 過(guò)渡刃寬 bε=1mm。 2. 切削用量 1） 銑削深度 因?yàn)榍邢髁枯^小， 故可以選擇 ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度。 2）每齒進(jìn)給量 機(jī)床功率為 7.5kw。查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》 f=0.14~0.24mm/z。由于是對(duì)稱銑，選較小量 f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨損及壽命 查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 3.7，后刀面最大磨損為 1.0~1.5mm。 查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 3.8，壽命 T=180min 4） 計(jì)算切削速度 按《簡(jiǎn)明手冊(cè)》，查得 V

21、c＝ 98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s 據(jù) XA6132 銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s, 則實(shí)際切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min, 實(shí) 際 進(jìn) 給 量 為 f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。 5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》 Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為 Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。 最終確定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）計(jì)算基本

22、工時(shí) tm＝L/ Vf=(32+80)/475=0.09min 。 工序 007 和 008 以 T1 及小頭孔外圓為基準(zhǔn)， 擴(kuò)、精鉸 Φ20 孔，保證垂直度誤差不超過(guò) 0.05mm,孔的精度達(dá)到 IT7。 1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí) do=18mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角 αo ＝ 12，二重刃長(zhǎng)度 bε=2.5mm,橫刀長(zhǎng) b=1.5mm,寬 l=3mm,棱帶長(zhǎng)度 l1 1.5mm 2 1 2 0 0 10 30 2.選擇切削用

23、量 （1）決定進(jìn)給量 查《切》 f l d 30 1.5 3 0.70 ~ 0.86mm / r 20 所以， f 0.70mm/ r 按鉆頭強(qiáng)度選擇 f 1.75mm / r 按機(jī)床強(qiáng)度選擇 f 0.53mm/ r 最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量 f 0.48mm / r 經(jīng)校驗(yàn) F f6090 Fmax 校 驗(yàn)成功。 （2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命 后刀面最大磨損限度

24、（查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》 ）為 0.5～０ .８ mm，壽命 T 60 min ． （3）切削速度 查《切》 vc 18mm / r 修正系數(shù) K TV 1.0 K MV 1.0 K tv 1.0 Kxv 1.0 K1v 1.0 K apv 10 故 vc 18mm / r 。 1000v 318.3r / min ns d 0 查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為 nc 272r / min vc d0 ns 15.4m

25、m / r 1000 故實(shí)際的切削速度 ３ .計(jì)算工時(shí) L 30 10 0.10 min tm 272 1.45 nf 由于所有工步所用工時(shí)很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時(shí)間。 擴(kuò)鉸和精鉸的切削用量如下： 擴(kuò)鉆： n 272r / min f 0.48mm / r vc 15.4m / m i n d0 19.8mm 精鉸： n 272r / min f 0.48mm / r vc 15.4m / m i n d0 20IT

26、7 工序 009 和 010 T1 及小頭孔外圓為基準(zhǔn)，擴(kuò)、半精鏜 Φ 54 孔。 1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí) do=48mm，鉆頭采用雙頭刃 磨法，后角 αo＝11，二重刃長(zhǎng)度 bε=11mm,橫刀長(zhǎng) b=5mm,弧面長(zhǎng) l=9mm,棱帶 長(zhǎng)度 l1 3mm 2 1 2 0010 30 2.選擇切削用量 （ 1）決定進(jìn)給量 查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》 f 1.0 ~ 1.2mm/ r 按鉆頭強(qiáng)度選擇 f 2mm / r 按機(jī)

27、床強(qiáng)度選擇 f 0.53mm/ r 最 終 決 定 選 擇 Z550 機(jī) 床 已 有 的 進(jìn) 給 量 f 0.40mm / r 經(jīng) 校 驗(yàn) Ff 1 2 2 6 0 2 4 5 2 0 Fm a x 校驗(yàn)成功。 （ 2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命 后刀面最大磨損限度（查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》 ）為 0.8～1.2mm，壽命 T 140 min 擴(kuò)孔后刀面最大磨損限度（查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》 ）為 0.9～１ .４ mm ，壽命 T 60 min 鉸和精鉸孔后刀面最大磨損限度（查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》 ）為０ .６～０ .９mm，壽 命

28、 T 120min （ 3）切削速度 查《切》 vc 20mm / r 修正系數(shù) K TV 1.0 K MV 1.0 K tv 1.0 Kxv 1.0 K1v 1.0 K apv 10 故 vc 20mm / r 。 1000v 132.6r / min ns d0 查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為 nc 125r / min vc d0 ns 18.8mm/ r

29、 1000 故實(shí)際的切削速度 擴(kuò)鉸和半精鉸的切削用量同理如下： 擴(kuò)鉆： n 125r / min f 0.40mm / r vc 19.5m / m i n d0 49.75mm 半精鉸： n 125r / min f 0.40mm / r vc 19.6m / m i n d0 50 IT 7 ３ .計(jì)算工時(shí) L 17 18 0.52 min tm 125 0.53 nf

30、 所有工步工時(shí)相同。 五 夾具設(shè)計(jì) 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。 并設(shè)計(jì)工序 011——鉆 2- 8 錐銷孔。本夾具將用于組合機(jī)床，刀具為兩根麻花 鉆，對(duì)兩個(gè)孔同時(shí)加工。 (一)問(wèn)題的提出 本夾具是用來(lái)鉆兩個(gè) 20mm 的小頭孔 ,零件圖中大小孔的中心距有公差要 求 ,因此這兩個(gè)小頭孔的中心距也有一定的公差要求 .另外 ,此中心線為三個(gè)側(cè)平面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn) ,有一定的垂直公差要求 .但此工序只是粗加工 ,因此本工序加工時(shí)主要考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 ,降低勞動(dòng)強(qiáng)度 ,

31、而精度則不是主要問(wèn)題 . (二)夾具設(shè)計(jì) 1 定位基準(zhǔn)選擇 底面對(duì)孔的中心線有一定的垂直度公差要求 ,因此應(yīng)以地面為主要定位基準(zhǔn) .. 由于鑄件的公差要求較大 ,利用小頭孔的外圓表面作為輔助定位基準(zhǔn)時(shí) ,只有采用 自動(dòng)對(duì)中夾具才能同時(shí)保證對(duì)稱的兩個(gè)零件的大小孔的中心距的公差要求 .為了 提高加工效率 ,現(xiàn)決定采用兩把麻花鉆同時(shí)加工出兩個(gè) 8mm 的通孔 . 2 切削力及夾緊力計(jì)算 由于實(shí)際加工的經(jīng)驗(yàn)可知 ,鉆削時(shí)的主要切削力為鉆頭的切削方向 ,即垂直于第一定位基準(zhǔn)面 ,在兩側(cè)只需要采用兩個(gè) V 型塊適當(dāng)夾緊后本夾具即可安全工作 . 因此 ,無(wú)須再對(duì)切削

32、力進(jìn)行計(jì)算 . 本步加工可按鉆削估算卡緊力。實(shí)際效果可以保證可靠的卡緊。 軸向力 Fi C F d Mf0 f yM kF 420 0.0061 .0 1.00.8 1.0 2.52N 扭矩 Mc CM d0zM f yM kM 0.206 0.0062.0 1.00.8 1.0 7.416 10 6 N M 由于扭矩很 小，計(jì)算時(shí)可忽略。 F f 5.04N F 卡緊力為 2 取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1 則實(shí)際卡緊力為 F’=S1*S2*S3*S4*F=10.06N 使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工卡緊， 調(diào)節(jié)卡緊力調(diào)節(jié)裝置， 即可指定可靠的卡緊力。 3 定位誤差分析 零件圖規(guī)定大孔與小孔的中心距為 68mm.采用自動(dòng)對(duì)中具后 ,定位誤差取決于對(duì)中塊 螺桿以及滑塊的制造誤差 . 本工序采用一定位銷， 一擋銷定位， 工件始終靠近定位銷的一面， 而擋銷的偏角會(huì)使工件自重帶來(lái)一定的平行于卡具體底版的水平力，因此，工件不在在定位銷正上方，進(jìn)而使加工位置有一定轉(zhuǎn)角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。 4 鉆床夾具的裝配圖（另見(jiàn)圖紙）