CA6140車床撥叉[831007] 加工工藝及鉆φ22孔夾具設(shè)計(jì)(版本5)【含三維模型源文件】

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設(shè)計(jì)總結(jié) -176、 參考文獻(xiàn) -17 序 言機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)和大部分專業(yè)課，并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的又一個(gè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。這次設(shè)計(jì)使我們能綜合運(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，獨(dú)立地分析和解決了零件機(jī)械制造工藝問題，設(shè)計(jì)了機(jī)床專用夾具這一典型的工藝裝備，提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力，為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)及未來從事的工作打下了良好的基礎(chǔ)。由于能力所限，經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，希望各位老師多加指教。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作用。零件上方的孔與操縱機(jī)構(gòu)相連，下方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(dòng)下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時(shí)分開。 （二）零件的工藝分析零件的材料為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需要加工的表面：1.小孔的上端面、大孔的上下端面；2.小頭孔以及與此孔相通的的錐孔、螺紋孔；3.大頭半圓孔；位置要求：小頭孔上端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.05mm、大孔的上下端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.07mm。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、毛 坯 的 確 定（一）選擇毛坯零件材料為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(jiǎn)單，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。由表5-1選用鑄件尺寸公差等級(jí)CT12級(jí)。（二）確定機(jī)械加工余量、毛坯尺寸和公差“CA6140車床撥叉”零件材料為HT200，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用砂型鑄造毛坯。由機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南，查表5-5選用加工余量為MA-G級(jí)，并查表2-4確定各個(gè)加工面的鑄件機(jī)械加工余量根據(jù)上述原始資料分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1、外圓表面（及外表面）考慮到此表面為非加工表面，其精度為鑄造精度CT9即可。又因它們是對(duì)稱的兩個(gè)零件最后還需銑斷，故對(duì)的中心軸線的尺寸偏差為1201.25的范圍內(nèi)。2、兩端上表面，由工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)查的取其加工余量為4mm。3、兩小孔 毛坯為實(shí)心，兩內(nèi)孔精度要求界于IT7IT8之間，參照機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南確定工序尺寸及余量：鉆孔： 2Z=21.8mm鉸孔： 2Z=0.2mm4、中間孔（及）中間孔尺寸相對(duì)較大可以鑄造，根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)得：孔的鑄造毛坯為，的孔是在孔的基礎(chǔ)之上銑削加工得到，其軸向尺寸上下表面距離為30mm，由于其對(duì)軸向的尺寸要求不高，直接鑄造得到。參照機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南確定工序尺寸及余量：粗 銑： 2Z=16mm半精銑： 2Z=2mm參照機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南表5-29、5-30確定工序尺寸及余量：粗 鏜： 2Z=4mm半精鏜：5、螺紋孔及銷孔此銷和螺紋孔尺寸鑄造為實(shí)體。各個(gè)加工表面的鑄件加工余量如下表：加工表面基本尺寸加工余量等級(jí)加工余量說明兩端孔的內(nèi)表面22mmG孔降一級(jí)雙側(cè)加工中間孔的內(nèi)表面55mmG孔降一級(jí)雙側(cè)加工兩端圓柱上表面50mmG0.7+4/4單側(cè)加工中間孔上臺(tái)階面73mm5單側(cè)加工中間孔下臺(tái)階面73mm5單側(cè)加工（三）設(shè)計(jì)毛坯圖如下圖所示： 三、工 藝 規(guī) 程 設(shè) 計(jì)（一）選擇定位基準(zhǔn)基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會(huì)問題百出，更有甚者，還會(huì)造成大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。（1） 粗基準(zhǔn)的選擇：以零件的底面為主要的定位粗基準(zhǔn)，以兩個(gè)小頭孔外圓表面為輔助粗基準(zhǔn)。這樣就可以達(dá)到限制五個(gè)自由度，再加上垂直的一個(gè)機(jī)械加緊，就可以達(dá)到完全定位。（2）精基準(zhǔn)的選擇：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)小頭孔內(nèi)圓柱表面為輔助的定位精基準(zhǔn)。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門的計(jì)算，此處不再重復(fù)。（二） 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。再生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用的夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。處此之外，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。1、工藝路線方案一工序 粗銑兩頭圓柱的端面，孔的上下端面。工序 半精銑兩頭圓柱的端面，孔的上下端面。工序 粗鏜、半精鏜孔至圖樣尺寸。工序 鉆、擴(kuò)、鉸兩端孔至圖樣尺寸。工序 鉆M8的螺紋孔，攻M8的螺紋 ，鉆的錐銷孔鉆到一半，裝配時(shí)再鉆通。工序 銑斷保證圖樣尺寸。工序 去毛刺，檢查。2、工藝路線方案二工序 粗銑、半精銑圓柱的上端面。工序 鉆、鉸兩端孔至圖樣尺寸。工序 粗鏜、半精鏜孔至圖樣尺寸。工序 粗、半精銑上臺(tái)階孔，粗、半精銑下臺(tái)階孔。工序 鉆M8的螺紋孔，攻M8的螺紋 ，鉆的錐銷孔鉆到一半，裝配時(shí)再鉆通。工序 銑斷保證圖樣尺寸。工序 去毛刺，檢查。3、工藝方案的比較與分析上述兩個(gè)工藝方案的特點(diǎn)在于：方案一是先加工完與22mm的孔有垂直度要求的面再加工孔。而方案二悄悄相反，先是加工完22mm的孔，再以孔的中心軸線來定位加工完與之有垂直度要求的三個(gè)面。方案一的裝夾次數(shù)少，但在加工22mm的時(shí)候最多只能保證一個(gè)面定位面與之的垂直度要求。其他兩個(gè)面很難保證。因此，此方案有很大的弊端。方案二在加工三個(gè)面時(shí)都是用22mm孔的中心軸線來定位這樣很容易就可以保證其與三個(gè)面的位置度要求。這樣也體現(xiàn)了基準(zhǔn)重合的原則。這樣一比較最終的工藝方案為：工序 粗銑、半精銑40mm圓柱的上端面。工序 鉆、鉸兩端22mm孔至圖樣尺寸。工序 粗鏜、半精鏜55mm孔至圖樣尺寸。工序 粗、半精銑上臺(tái)階孔，粗、半精銑下臺(tái)階孔。工序 鉆M8的螺紋孔，攻M8的螺紋 ，鉆8mm的錐銷孔鉆到一半，裝配時(shí)再鉆通。工序 銑斷保證圖樣尺寸。工序 去毛刺，檢查。以上工藝過程詳見“機(jī)械加工工藝過程綜合卡片”。（三）選擇加工設(shè)備和工藝設(shè)備1 機(jī)床的選擇： 工序均為銑平面，可采用X51立式銑床。 工序采用立式鉆床和攻絲機(jī)。 工序采用臥式鏜床。 工序采用銑斷機(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 ，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）確定切削用量及基本工時(shí)確定切削用量及時(shí)間定額 ： 工序 粗銑、半精銑40mm圓柱的上端面 1.加工條件工件材料：HT200，HB=190241，鑄造。加工要求：粗銑孔上端面。機(jī)床：X51立式銑床。刀具：W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀，牌號(hào)YG6。銑削寬度，深度，齒數(shù)z=10，故據(jù)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南（后簡(jiǎn)稱設(shè)計(jì)指南）取刀具直徑do=80mm。2.切削用量銑削深度： 因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇。一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度，按設(shè)計(jì)指南表5-146查得。3.計(jì)算切削速度 按設(shè)計(jì)指南表5-157，然后根據(jù)選取再由公式 算得，查設(shè)計(jì)指南表6-71得機(jī)床X51的轉(zhuǎn)速為n=160r/min，因此由公式 算得實(shí)際切削速度。4.校驗(yàn)機(jī)床功率 查設(shè)計(jì)指南，而機(jī)床所能提供功率為。故校驗(yàn)合格。最終確定 ap=2.0mm，nc=510r/min,Vfc=433mm/s，V c=450mm/s，f z=0.088mm/z。 5.計(jì)算基本工時(shí) L=l+y+ ,y+ 查表為4mm，l=3.14*28=87.9mmL=l+y+=44mm，T=L/Vf=0.1min 工序 鉆、鉸兩端22mm孔至圖樣尺寸1.加工條件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，鑄造。加工要求：鉆孔至21.8mm，精鉸至22mm，保證孔壁粗糙度Ra=1.6m。機(jī)床：Z550臺(tái)式鉆床。刀具：YG8高速鋼麻花鉆21.8mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角、二重刃長(zhǎng)度、橫刀長(zhǎng)b=1.5mm、寬l=3mm、棱帶長(zhǎng)度 、 、。YG8高速鋼鉸刀22mm。2.計(jì)算切削用量2.1查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè) f=0.47-0.57，選0.5mm/s。 由切削手冊(cè)表2.15 V=15mm/minNs=1000V/(3.14*21.8)=219.13mm/min由機(jī)床工藝手冊(cè)選Z550，選取Nw=220r/min(表4.2-2)實(shí)際切削速度V=3.14*21.8*220/1000=15.06m/min切削工時(shí)T=（l+l1+l2）/Nwf查工藝手冊(cè)6.2-5 l=51，l1=7.3 l2=1-4則T=0.57min 2.2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0.50.8mm，壽命 2.3鉸到22的孔 查表 切削速度Vc=6m/min切削深度ap=0.2mm進(jìn)給量f=1.2mm/rNs=1000V/（3.14*22）=86.86r/min查工藝手冊(cè)4.2-2，選N=140r/min，實(shí)際切削速度v=3.14*22*140/1000=9.67m/min切削工時(shí)T=（l+l1+l2）/fn=0.31min（l1=1.06，l2=0） 工序 粗鏜、半精鏜55mm孔至圖樣尺寸。1. 加工條件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，鑄造。加工要求：粗鏜中間孔至53mm、半精鏜中間孔至54mm、精鏜中間孔至55mm。機(jī)床：T616臥式鏜床。刀具：YG8硬質(zhì)合金鏜刀。2.計(jì)算切削用量單邊余量 分三次切除，則 第一次。根據(jù)簡(jiǎn)明手冊(cè)4.2-20查得，取 。根據(jù)簡(jiǎn)明手冊(cè)4.2-21查得，?。?。3.計(jì)算切削基本工時(shí)：同理，當(dāng)?shù)诙?，第三次時(shí)，進(jìn)給量和，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速都取64r/min，切削基本工時(shí)分別為100s和80s。 工序 粗、半精銑上臺(tái)階孔，粗、半精銑下臺(tái)階孔。1. 加工條件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，鑄造。 加工要求：粗銑中間孔上端面至26mm，周徑至71mm；粗銑中間孔下端面至26mm，周徑至71mm；精銑兩頭孔的端面至50mm；保證粗糙度Ra=3.2m；精銑中間孔上端面至24mm，周徑至73mm；精銑中間孔下端面至保證20mm,周徑至73mm，保證端面粗糙度Ra=3.2m，保證孔壁粗糙度Ra=6.3m。機(jī)床：X5012臥式銑床。刀具：高速鋼立洗刀20，齒數(shù)3。2.計(jì)算洗削用量 2.1銑削深度 因?yàn)榍邢髁枯^小， ap=1mm 2.2查表切削手冊(cè)表3.6 f z =0.040.03 取0.04 查表3.14 V c=19m/min 主軸轉(zhuǎn)速 查工藝手冊(cè)查表4.235 選機(jī)床5012 立式銑床 查表4.236 選取n=355r/min 實(shí)際切屑速度： 每分鐘進(jìn)給量：fm =fzznw=0.04x3x355=468.6mm/min 取f=470mm/min 時(shí)間： f zc=V fc/ncz=750/(30010)=0.25mm/z。2.3校驗(yàn)機(jī)床功率 查簡(jiǎn)明手冊(cè)Pcc=2kw,而機(jī)床所能提供功率為PcmPcc。故校驗(yàn)合格。最終確定 ap=4mm，nc=355r/min, V c=22.3m/min，f z=470mm/min。2.4其他工步計(jì)算粗銑中間孔下端面至24mm，周徑至71mm；tm2=tm1=0.44min（各參數(shù)與粗銑中間孔上端面相同）精銑兩端小孔上端面至50mm，精銑ap=1mm，取主軸轉(zhuǎn)速n=855r/min實(shí)際切屑速度：選取vfc=450mm/s每齒進(jìn)給量：fzc=vfc/nz=0.053mm/z精銑中間孔上端面至25mm周徑至73mm，精銑 ap=1mm 取主軸轉(zhuǎn)速n=855r/min切屑速度; 每分鐘經(jīng)給量：fm =fzznw =0.04x3x855=102.6mm/min取fm=100mm/min(L1、L2同粗加工，L=62x3.14=194.68)精銑中間孔下端面至25mm周徑至73mm，各參數(shù)和精銑中間孔上端面一樣 工序 鉆M8的螺紋孔，攻M8的螺紋 ，鉆8mm的錐銷孔鉆到一半，裝配時(shí)再鉆通。1. 加工條件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，鑄造。加工要求：先鉆8mm的錐銷孔，鉆到一半后將與該孔配合的軸安裝進(jìn)去，把兩者配做加工，為的使保證孔與軸的同軸度，同時(shí)在尺寸上保證距上端面10mm；再鉆M8x1mm的螺紋孔，攻M8x1mm的螺紋。機(jī)床：組合機(jī)床。刀具：8mm麻花鉆、7.5mm麻花鉆、8mm的絲錐。2.計(jì)算切削用量2.1鉆8mm的錐銷孔根據(jù)切削手冊(cè)表2.7查得，進(jìn)給量為,現(xiàn)取f=0.25mm/z，由表2.13查得 v=14m/min，則：查簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.2-15，取。所以實(shí)際切削速度為：計(jì)算切削基本工時(shí)：2.2鉆M8的螺紋孔刀具：6.7mm麻花鉆。根據(jù)切削手冊(cè)表2.13查得，進(jìn)給量為現(xiàn)取f=0.25mm/z，v=14m/min，則：查簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.2-15，取。所以實(shí)際切削速度為：計(jì)算切削基本工時(shí)：2.3攻M8x1mm的螺紋刀具：絲錐M8，P=1mm切削用量選為：，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速為：，按工藝手冊(cè)選用C325機(jī)床選?。海瑢?shí)際切削速度V=3.14*8*220/1000=5.53r/min工作用時(shí)T=（l+l1+l2）/fn=0.24min 工序 銑斷保證圖樣尺寸1. 加工條件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，鑄造。加工要求：銑斷后保證兩邊對(duì)稱相等。 刀具：高速鋼盤銑刀，厚度為4mm。 機(jī)床：X61W。2.計(jì)算切削用量查切削手冊(cè)表3.3，選擇進(jìn)給量為：,切削速度為：，則：根據(jù)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.2-39，取，故實(shí)際切削速度為：查切削手冊(cè)表4.2-40，剛好有。計(jì)算切削基本工時(shí)： 工序 去毛刺，檢查4、 夾 具 設(shè) 計(jì)（一）夾具設(shè)計(jì)任務(wù) 為提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量,降低勞動(dòng),需設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)專用夾具,并設(shè)計(jì)工序鉆、鉸兩端22孔的專用夾具。本夾具將用于組合機(jī)床,刀具為麻花鉆。（二）確定夾具的結(jié)構(gòu)方案 1.確定定位元件 底面對(duì)孔的中心線有一定的垂直度公差要求,因此應(yīng)以底面為主要定位基準(zhǔn),利用小頭孔的外圓表面為輔助定位基準(zhǔn)。 2.確定導(dǎo)向裝置 本工序要求對(duì)被加工孔依次進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸等三個(gè)工步加工,最終達(dá)到工序簡(jiǎn)圖上規(guī)定的加工要求,故選用快換鉆套作為刀具的導(dǎo)向元件。 快換鉆套查表9-10,得2200.024,鉆套用襯套查表9-11,得34,鉆套螺釘查表9-12,得43,查表9-13,確定鉆套高度H=2.05D=2.0522=45mm。（三）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,無須再對(duì)夾緊力進(jìn)行計(jì)算。（4） 鉆床夾具的裝配圖見下圖夾具體模型：二維圖紙： 裝配三維模型：二維裝配： 五、設(shè) 計(jì) 總 結(jié) 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的系統(tǒng)性設(shè)計(jì).這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練,因此,它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。 就我個(gè)人而言，通過這次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)專業(yè)知識(shí)了解得更扎實(shí)，也從中鍛煉了自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。 由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指導(dǎo)。 六、參 考 文 獻(xiàn)1、徐嘉元，曾家駒主編機(jī)械制造工藝學(xué)機(jī)械工業(yè)出版社97.82、趙家齊：機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，機(jī)械工業(yè)出版社3、李益民主編：機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社4、艾興 肖詩綱主編.切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè). 機(jī)械工業(yè)出版社, 19945 、浦林祥主編.金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社, 19846、王啟平主編機(jī)床夾具設(shè)計(jì)哈工大出版社 85.127、東北重型機(jī)械學(xué)院主編機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)上?？茖W(xué)技術(shù)出版社80.18、徐灝主編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社91.99、機(jī)械制造工藝學(xué)、機(jī)床夾具設(shè)計(jì) （教材）10、孫麗媛主編，機(jī)械制造工藝及專用夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)，冶金工業(yè)出版社200211、機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)12、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)圖冊(cè)13、幾何量公差與檢測(cè)第五版 甘永立 主編 上海科學(xué)技術(shù)出版社24