畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)-CA6140車床撥叉(831008)機(jī)械加工工藝規(guī)程及銑斷專用夾具設(shè)計(jì)(全套圖紙)

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1、 撥叉的機(jī)械加工工藝規(guī)程的確定 全套全套 CADCAD 圖紙等,聯(lián)系圖紙等,聯(lián)系 153893706153893706 1.1 零件分析零件分析 1.1.1 零件的作用 題所給的是 CA6140 車床上的撥叉,它位于車床變速機(jī)構(gòu)中,主要起換擋作用, 使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動按照工作者的要求工作,獲得所需的速度和扭矩。零件上方的 20mm 的孔與操作機(jī)構(gòu)相連,下方的 50mm 的半孔則是用于與所控制齒輪所在的 軸接觸,通過上方的力撥動下方的齒輪變速,兩零件鑄造為一體,加工時(shí)分開。 1.1.2 零件的工藝分析 CA6140 車床上的撥叉共有兩處加工表面。其間有一定的位置要求,分述如下: 一、 以 20mm

2、為中心的加工表面 這一組加工表面包括:20mm 的孔,以及其上下表面,孔壁上有一個(gè)裝配時(shí)要 鉆鉸的 8mm 的錐孔,一個(gè) M6 的螺紋孔,和一個(gè)缺口。 二、 以 50 為中心的加工表面 這一組加工表面包括:50mm 的孔,以及其上、下端面; 這兩組表面有一定的位置要求; (1) 50mm 的孔的上、下表面與 20 的孔的垂直度誤差為 0.07mm。 (2) 20mm 的孔的上、下表面與 20 的孔的垂直度誤差為 0.05mm。 (3) 50mm、20mm 的孔的上、下表面以及 50mm 的孔的內(nèi)表面的粗糙 度誤差為 3.2um。 (4) 20mm 的孔的內(nèi)表面的粗糙度誤差為 1.6um,精度為

3、 IT7。 1.2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 1.2.1 零件毛坯的制造形式 零件材料為 HT200,考慮零件在機(jī)床運(yùn)行過程中所受沖擊不大,零件結(jié)構(gòu)又比較 簡單,故選擇鑄件毛坯。 1.2.2 基面的選擇 (1)粗基準(zhǔn)的選擇 對零件而言,盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn),而對若干 個(gè)不加工表面的工件,則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基 準(zhǔn),根據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)原則,現(xiàn)取 20mm 的孔的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn),利用一 組共兩個(gè)短 V 形塊支承兩個(gè) 20mm 孔的外輪廓作主要定位面,以消除 3 個(gè)自由度, 再用一個(gè)支承板支撐在 72mm 的上表面,以消除 3 個(gè)自由度。 (2)精基準(zhǔn)的

4、選擇 主要應(yīng)考慮基準(zhǔn)重合問題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí),應(yīng)該進(jìn) 行尺寸換算,這在以后還要專門計(jì)算,此處不再重復(fù)。 1.3 制定工藝路線制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù) 要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為中批生產(chǎn)的條件下,可以考慮采用萬能 性機(jī)床配以專用夾具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外,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。 1、 工藝路線方案一: 工序一:退火 工序二:粗、精銑 20 mm、50 mm 的下表面,保證其粗糙度為 3.2 um 工序三:以 20 mm 的下表面為精基準(zhǔn),粗、精銑 20 mm 的孔的上表面, 保

5、證其粗糙度為 3.2 um,其上、下表面尺寸為 30mm, 工序四:以 20 mm 的下表面為精基準(zhǔn),鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸 20 mm 的 孔,保證其內(nèi)表面粗糙度為 1.6 um,垂直度誤差不超過 0.05mm 工序五:以 20 mm 的下表面為精基準(zhǔn),鉆、擴(kuò)、鉸、50 mm 的孔,保 證其內(nèi)表面粗糙度為 3.2 um 工序六;以 20 mm 的下表面為精基準(zhǔn),粗、精銑以 50 mm 的上表面, 保證其與孔的垂直度誤差不超過 0.07mm,其上、下表面尺寸為 12mm 工序七:銑斷 工序八:以 20 mm 的孔為精基準(zhǔn),鉆 8 mm 的錐孔的一半 4 mm,裝配時(shí)鉆鉸 工序九:以 20 的孔為精基

6、準(zhǔn),鉆 4 的孔,攻 M6 的螺紋 工序十:以 20 mm 的孔為精基準(zhǔn),銑缺口,保證其粗糙度為 12.5um 工序十一:檢查 上面的工序可以是中批生產(chǎn),但是其效率不高,并且工序四中的鉆孔方法在鉆孔 是可能會偏離中心。經(jīng)綜合考慮,采用下面的方案二。 2、工藝路線方案二: 工序一;退火 工序二:粗、精銑 20 mm、50 mm 的下表面,保證其粗糙度為 3.2 um 工序三:以 20 mm 的下表面為精基準(zhǔn),粗、精銑 20 mm、50 mm 的 孔的上表面,保證其粗糙度為 3.2 um,20 mm 的上、下表面尺 寸為 30mm,50 mm 的上、下表面尺寸為 12mm 工序四:以 20 mm

7、的下表面為精基準(zhǔn),鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸 2 0 mm 的 孔,保證其內(nèi)表面粗糙度為 1.6 um,垂直度誤差不超過 0.05 mm 工序五:以 20 mm 的下表面為精基準(zhǔn),鉆、擴(kuò)、鉸、50 mm 的孔, 保證其內(nèi)表面粗糙度為 3.2 um 工序六:銑斷 工序七:以 20 mm 的孔為精基準(zhǔn),鉆 8 mm 的錐孔的一半 4 mm,裝配時(shí)鉆鉸 工序八:以 20 mm 的孔為精基準(zhǔn),鉆 4 mm 的孔,攻 M6 的螺紋 工序九:以 20 mm 的孔為精基準(zhǔn),銑缺口,保證其粗糙度為 12.5 um 工序十:檢查 1.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “CA

8、6140 車床撥叉”零件的材料為 HT200 硬度為 190210HB,毛坯重量為 2.2Kg,生產(chǎn)類型為中批量,鑄件毛坯。又由(以下稱 工藝手冊 表 1.3-1 查得毛坯的制造方法采用殼模鑄造級,表 2.2-4 查得加工 余量等級為 G 級,選取尺寸公差等級為 CT10。 根據(jù)以上資料及路線,分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯如 下: 1、延軸線方向長度方向的加工余量及公差(20mm、50mm 端面) 查工 藝手冊表 2.24 取 20mm、50mm 端面長度余量為 2.5mm(均為雙邊加工)。 銑削加工余量為:a)粗銑:1.5mm b)精銑:1mm 毛坯尺寸及公差為:(35

9、土 0.3)mm ( 17 土 0.25)mm 2、內(nèi)孔(50mm 已鑄成孔)查工藝手冊表 2.22.5,取 50mm 已鑄成長 度余量為 3mm,即已鑄成孔 44mm。 鏜削加工余量為:a)粗鏜:2mm b)半精鏜:1mm 毛坯尺寸及公差為:(48 土 0.3)mm ()mm 0.50 0.25 50 3、其他尺寸直接鑄造得到。 1.5 確定切削用量及基本工時(shí)確定切削用量及基本工時(shí) 1.5.1 工序二:粗、精銑孔 20mm、50mm 的下表面 (1) 加工條件 工件材料:HT200。b=0.16GPa HBS=190210,鑄件 機(jī)床:XA5032 立式銑床 刀具;W18Cr4V 硬質(zhì)合金端

10、銑刀 W18Cr4V 硬質(zhì)合金端銑刀,牌號為 YG6,由切削用量簡明手冊 后稱切削手 冊表 3.1 查得銑削寬度 ae Pcc,故校驗(yàn)合格。 最終確定 ap=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/min vc=119.3m/min fz=0.13mm/z f)計(jì)算基本工時(shí) 1.4 m f L t V 公式中: L=l+y+;根據(jù)切削手冊表 3.26,可得 l+=12mm,所以 L=l+y+=32+12=44mm 故 =44/600=0.073min m t 2)粗銑 50mm 的下表面 a)銑削 50mm 的下表面與銑削 20mm 的下表面的相關(guān)參數(shù)及其用量等都相同。 即 a

11、p=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/s vc=119.3m/min fz=0.13mm/z b)計(jì)算基本工時(shí) 1.5 m f L t V 公式中: L=l+y+;根據(jù)切削手冊表 3.26,可得 l+=0 所以 L=l+y+=72mm 故 =72/600=0.12min m t 3)精銑孔 20mm 的下表面 a) 切削深度 因切削用量較小,故可以選擇 ap=1.0mm, 一次走刀即可完成所需尺寸 b)每齒進(jìn)給量:由切削手冊表 3.30 可知機(jī)床的功為 7.5KW,查切削手冊表 3.5 可得 f=0.50.7mm/r,由于是對稱銑,選較小量 f=0.7mm/r c)查后刀

12、面最大磨損及壽命 查切削手冊表 3.7,后刀面最大磨損為(1.01.5)mm 查切削手冊表 3.8, 壽命 T=180min d)計(jì)算切削速度 按切削手冊表 3.27 中的公式: 1.6 vov cv mpr pvzvve c d q vk T a x f y u a z 也可以由表 3.16 查得=124mm/s vf =395mm/min n=494r/min,根據(jù) XA5032 銑床 c v 參數(shù),選 n=475r/min vf =375mm/min , 則實(shí)際的切削速度為 1.7 1000 oc c d n v 所以=119.3m/min,實(shí)際進(jìn)給量 c v 3.14 80 475 1

13、000 1.8 f c zv c v f n z 所以=0.08mm/z zv f 375 475 10 e)校驗(yàn)機(jī)床功率 查切削手冊表 3.24,Pcc=1.1KW,而機(jī)床所提供的功率 Pcm 為 1.7KW,所以 Pcm Pcc,故校驗(yàn)合格。 最終確定 ap=1.0mm nc=475r/min vfc=375mm/min vc=119.3mm/min f)計(jì)算基本工時(shí) 1.9 m f L t V 公式中: L=l+y+;根據(jù)切削手冊表 3.26,可得 l+=80mm, 所以 L=l+y+=32+80=112mm 故 =112/375=0.3min m t 2)精銑 50mm 的下表面 a)

14、銑削 50mm 的下表面與銑削 20mm 的下表面的相關(guān)參數(shù)及其用量等都相同。 即 ap=1.0mm nc=475r/min vfc=375mm/min vc=119.3mm/m b)計(jì)算基本工時(shí) 1.10 m f L t V 公式中: L=l+y+;根據(jù)切削手冊 表 3.26,可得 l+=80mm 所以 L=l+y+=72+80=152mm 故 =152/375=0.405min m f L t V 1.5.2 工序三:粗、精銑孔 20mm、50mm 的上表面 本工序的切削用量及基本工時(shí)與工序一中的粗、精銑孔 20mm、50mm 的下 表面相同。 1.5.3 工序四:鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸 20m

15、m 的孔 (一) 鉆 18mm 的孔 (1)加工條件 工藝要求:孔徑 d=18mm, 孔深 l=30mm,通孔 ,用乳化液冷卻 機(jī)床 :Z535 型立式鉆床 刀具 :高速鋼麻花鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆頭,其直徑 do=18mm,鉆頭幾何形狀為:由切削手冊表 2.1 及表 2.2 選修磨橫刃,=28o o=10o 2=118o 21=70o b=3.5mm b=2mm l=4mm (2) 切削用量 1) 決定進(jìn)給量 f a)、按加工要求決定進(jìn)給量 根據(jù)切削手冊表 2.7,當(dāng)鑄鐵的強(qiáng)度 b200HBS do=18mm 時(shí),f=0.700.86mm/r Mc 又根據(jù)切削手冊表 2.23,當(dāng) b=(17

16、0213)MPa do Mc 又根據(jù)切削手冊表 2.23,當(dāng) b=(170213)MPa do Mc 又根據(jù)切削手冊表 2.23,當(dāng) b=(170213)MPa do3,故取修正系數(shù) K=0.8 所以 f=(0.180.22)x0.8=(0.1440.176) mm/r b) 按鉆頭強(qiáng)度決定進(jìn)給量 根據(jù)表 2.8,當(dāng) b=190MPa,do Mc 又根據(jù)切削手冊表 2.23,當(dāng) b=(170213)MPa do Mc 又根據(jù)切削手冊表 2.23,當(dāng) b=(170213)MPa do=10mm f=0.53mm/r vc=15.1m/min 時(shí) Pc=1.0KW 根據(jù) Z525 鉆床說明書, P

17、cPE 所以有 Mc Mm PcPE 故選擇的切削用量可用。 即 f=0.28mm/r n=nc=960r/min vc=13.6m/min (3)計(jì)算基本工時(shí) 1.33 m L t nf L=l+y+ 由切削手冊表 2.29 查得 y+=2.5mm 故 =0.03min 62.5 960 0.28 m t (2)攻 M6 的螺紋 由工藝設(shè)計(jì)手冊 表 6.2-14 可知 1.34 1212 m o LllLll ti fnfn 其中:l1=(13)p l2=(23)p 公式中的 no為絲錐或工件回程的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(r/min); i 為使用絲錐的數(shù)量;n 為 絲錐或工件每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(r/min)

18、;d 為螺紋大徑;f 為工件每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 等于工件螺紋 的螺距 p 由上述條件及相關(guān)資料有; f=p=1mm/r d=6mm n=680r/min no=680r/min i=1 所以 (1)切削速度 1.35 1000 o d n v 所以 =10.7m/minv 3.14 6 680 1000 (2)基本工時(shí) =0.03min 2 622.5622.5 1 680 1680 1 m t 1.5.8 工序九:銑缺口 (1)加工條件 工件尺寸:長為 25mm, 寬為 10mm 機(jī)床:XA5032 立式銑床 刀具;W18Cr4V 硬質(zhì)合金端銑刀 W18Cr4V 硬質(zhì)合金端銑刀,牌號為 YG6,由切

19、削用量簡明手冊后稱切削手冊 表 3.1 查得銑削寬度 ae=90mm,深度 ap=6mm,齒數(shù) Z=10 時(shí),取刀具直徑 do=100mm。又由切削手冊表 3.2 選擇刀具的前角 ro=+5o;后角 ao=8o;副后角 ao=8o, 刀齒斜角 s=-10o,主刃 Kr=60o,過渡刃 Kr=30o,副刃 Kr=5o,過渡刃寬 b=1mm (2)切削用量 a)切削深度 因切削用量較小,故可以選擇 ap=6mm,一次走刀即可完成所需尺寸。 b)每齒進(jìn)給量:由切削手冊表 3.30 可知機(jī)床的功為 7.5KW,查切削手冊表 3.5 可得 f=0.140.24mm/z,由于是對稱銑,選較小量 f=0.1

20、4mm/z c)查后刀面最大磨損及壽命 查切削手冊表 3.7,后刀面最大磨損為(1.01.5)mm 查切削手冊表 3.8, 壽命 T=180min d)計(jì)算切削速度 按切削手冊表 3.27 中的公式 1.36 vov cv mpr pvzvve c d q vk T a x f y u a z 也可以由表 3.16 查得=77m/min nt=245r/min vft =385m/min c v 各修正系數(shù)為:Kmv=Kmn=Kmvf=1.0 Ksv=Ksn=Ksvf=0.8 故 Vc=VtKv=77x1.0 x0.8=61.6m/min n= ntkn=245x1.0 x0.8=196r/m

21、in vf=vftkvt=385x1.0 x0.8=308mm/min 又根據(jù) XA5032 銑床參數(shù),選 n=235r/min vf =375mm/s,則實(shí)際的切削速度為: 1.37 1000 oc c d n v 所以=73.8m/min,實(shí)際進(jìn)給量為: c v 3.14 100 235 1000 1.38 f c zv c v f n z 所以=0.16mm/z zv f 375 235 10 e)校驗(yàn)機(jī)床功率 查切削手冊表 3.24, 當(dāng) b=(174207)MPa ae=70mm ap=6mm do=100mm Z=10 vfc=385mm/min 近似為 Pcc=4.6KW 根據(jù)

22、XA5032 型立銑說明書(切削手冊表 3.30) ,機(jī)床主軸允許的功率為 Pcm=7.5x0.75=5.63KW 故 PccPcm 因此選擇的切削用量可以采用 即 ap=6mm vf=375mm/min n=235r/min vc=73.8m/min fz=0.14mm/z f)計(jì)算基本工時(shí) 1.39 m f L t V 公式中: L=l+y+;根據(jù)切削手冊表 3.26,可得 l+=0mm, 所以 L=l+y+=25mm 故 =25/375=0.07min m f L t V 銑斷雙體的專用夾具設(shè)計(jì) 為了提高勞動生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量,降低勞動強(qiáng)度,需要設(shè)計(jì)專用夾具。 經(jīng)過與指導(dǎo)老師的協(xié)商,決

23、定設(shè)計(jì)第道工序銑斷雙體,本夾具將用于 XA6132 臥式銑床,刀具為高速鋼細(xì)齒圓鋸片銑刀,對工件進(jìn)行加工。 2.1 問題的提出 本夾具主要用于銑開雙體,并且銑開的表面與的孔有一定的公差要求,20mm 又在加工本道工序時(shí),的孔已經(jīng)進(jìn)行了加工,因此,在本道工序中主要考慮20mm 加工面與孔之間的要求,其次是考慮如何提高勞動生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量,20mm 降低勞動強(qiáng)度。 2.2 夾具體設(shè)計(jì) 2.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知:被銑開的那的中心線與孔的中心線之間的公差50mm20mm 等級要求較高,且銑開時(shí)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為孔的中心線。為了盡量的減小定位50mm 誤差,應(yīng)選孔為主要的定位基準(zhǔn),利用一個(gè)

24、圓柱銷和一個(gè)菱形銷定位,消20mm 除三個(gè)自由度,再在底面用夾具體定位消除三給自由度。以便達(dá)到所需要求。 為了提高加工效率,現(xiàn)同時(shí)加工六個(gè)雙體,同時(shí),為了夾具簡單,操作方便, 利用螺旋機(jī)構(gòu)夾緊。 2.2.2 切削力及夾緊力的計(jì)算 刀具:高速鋼細(xì)齒圓鋸片銑刀 直徑 齒數(shù) Z=50 又由切削160 o dmm 手冊表 3.28 中的公式: 2.1 FFF F xyu Fpze nw oF C afaZ F d q 其中: 30 F C 1.0 F x 0.65 F y 0.83 F u 0 F w 0.83 F q Z=50 160 o dmm4 p amm12 e amm0.025/ z fmm

25、 z 所以 F=63.5N 水平分力:1.163.5 1.169.9 H FFN 垂直分力;0.30.3 63.519.1FVFN 又在計(jì)算切削力時(shí),必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù) 1234 KK K K K 其中 K1為基本安全系數(shù) 1.5 K2為加工性質(zhì)系數(shù) 1.2 K3刀具鈍化系數(shù) 1.2 K4為切削特點(diǎn)系數(shù)(斷續(xù)切削)1.2 所以 F =KFH=69.9x1.5x1.2x1.2x1.2=181.2N 為了克服水平方向的力,實(shí)際的夾緊力為 N(f1+f2)= KFH 其中 f1為螺母與螺桿間的摩擦系數(shù) f2為工件與螺桿頭(或壓板)間的摩擦系數(shù) 又查得 f1 和 f2為 1.6 則 2.

26、2 12 H KF N ff 所以 181.2 566 0.160.16 NN 又選擇的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的基本尺寸如下(根據(jù)機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 第三版表 1-2- 20、1-2-21、1-2-22、1-2-23 查得: r=0 12Mmm1pmm5.675 z rmm136a 30 2 9 50 tg L=120mm Q=30N 2 0.15 則 可以提供的夾緊力為: 2.3 12 () z QL w r tgr a 所以 =3140Nw 120 30 5.675(1369 50 )tg 又由機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 第三版表 1-2-24 查得 當(dāng)螺紋的公稱直徑為 12mm 時(shí) ,螺 栓許用的夾緊力為 5690N

27、 由以上的數(shù)據(jù)可知:所選的螺旋機(jī)構(gòu)提供的夾緊力大于所需的,且滿足螺栓的許用夾 緊力,故本夾具可以安全工作。 2.2.3 定位誤差分析 1)定位元件尺寸及公差的確定 本夾具的定位元件為一定圓柱銷和一菱形銷, 其參數(shù)由(機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊圖 5-3 及其表選 兩定位銷的尺寸及公差為: (定位銷的公差取 h8) 。 0 0.033 20mm 2)零件圖樣規(guī)定 的孔的中心線與孔的中心線的長度誤差為20mm50mm 0.2mm,孔中的定位銷與夾具體的垂直度誤差為 0.05, ,此項(xiàng)技術(shù)要求20mmmm 應(yīng)由定位銷寬配合中的側(cè)向間隙保證。已知的寬為,定位銷為20mm 0.021 0 20mm (定位銷的公差

28、取 h8) ,則 一個(gè)定位銷與一個(gè)孔的定位誤差為: 0 0.033 20mm max 0.021 ( 0.033)/20.027bmm 此處引起零件的定位誤差為 0.2mm0.027 20.054xmm 故最大側(cè)向間隙能滿足零件的精度要求。 (2)計(jì)算定位銷的中心線與夾具體垂直度誤差20mm 定位銷的寬度為 夾具體表面的粗糙度 0 0.033 20mm 1.6 a Rum 故 mmmax0.0016( 0.033)0.03360.05 所以最大垂直度誤差能滿足零件精度要求 2.2.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 如前所述,在設(shè)計(jì)夾具時(shí),首先要考慮到能保證零件的加工精度,其次是要提 高勞動生產(chǎn)率。為此,應(yīng)先考慮所設(shè)計(jì)的夾具體與零件在夾具上的定位,在本道工序 中,由于零件的底面的定位是用的夾具體,所以其表面粗糙度要求應(yīng)比較高,視為關(guān) 鍵面。又本道工序是銑斷,其切削力不大,故在設(shè)計(jì)夾具時(shí)應(yīng)考慮夾具的簡單及利用 常用的一些零件。為了提高生產(chǎn)率,可以考慮同時(shí)裝夾幾個(gè)零件,并且用了活動杠桿 使操作更加節(jié)省時(shí)間??梢酝瑫r(shí)裝夾四個(gè)零件,提高了生產(chǎn)率。 夾具上裝有對刀塊,可以使夾具在一批零件加工之前很好的對刀;同時(shí),夾具體 底面上的一對定位鍵可使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺上有一正確的安裝位置,以利于銑削 加工。 銑床夾具裝配圖及夾具體零件圖見圖示。

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