CA6140車床撥叉831002課程設(shè)計(jì)說明書、工藝工序卡片、CAD圖紙

序言機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)使我們學(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.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，我希望能通過這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國(guó)的“四化”建設(shè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。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25孔與操縱機(jī)構(gòu)相連，二下方的60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CA6140車床共有兩處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下：1. 以25mm孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：25H7mm的孔，以及42mm的圓柱兩端面，其中主要加工表面為25H7mm通孔。2. 以60mm孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：60H12的孔，以及60H12的兩個(gè)端面。主要是60H12的孔。3. 銑16H11的槽這一組加工表面包括：此槽的端面，16H11mm的槽的底面，16H11mm的槽兩側(cè)面。4. 以M221.5螺紋孔為中心的加工表面。這一組加工表面包括：M221.5的螺紋孔，長(zhǎng)32mm的端面。主要加工表面為M221.5螺紋孔。這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是：（1） 60孔端面與25H7孔垂直度公差為0.1mm.。（2） 16H11mm的槽與25H7的孔垂直度公差為0.08mm。由上面分析可知，加工時(shí)應(yīng)先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準(zhǔn)加工另外一組。二、 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)(一)確定毛坯的制造形式 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(jiǎn)單，故選擇鑄件毛坯。（二）基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢，是生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。（1）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25孔的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，利用一組共兩塊V形塊支承這兩個(gè)42作主要定位面，限制5個(gè)自由度，再以一個(gè)銷釘限制最后1個(gè)自由度，達(dá)到完全定位,然后進(jìn)行銑削。（2）精基準(zhǔn)的選擇。主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計(jì)算，此處不再重復(fù)。（三）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)已確定的情況下,可以考慮采用萬(wàn)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一 粗、鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸25、60孔工序二 粗、精銑60、25孔下端面。工序三 粗、精銑25孔上端面工序四 粗、精銑60孔上端面工序五 切斷。工序六 銑螺紋孔端面。工序七 鉆22孔（裝配時(shí)鉆鉸錐孔）。工序八 攻M221.5螺紋。工序九 粗銑 半精銑 精銑槽所在的端面工序十 粗銑 半精銑 精銑16H11的槽。工序十一 檢查。上面的工序加工不太合理，因?yàn)橛山?jīng)驗(yàn)告訴我們大多數(shù)都應(yīng)該先銑平面再加工孔，那樣會(huì)更能容易滿足零件的加工要求，效率不高，但同時(shí)鉆兩個(gè)孔，對(duì)設(shè)備有一定要求。且看另一個(gè)方案。2. 工藝路線方案二工序一 粗、精銑25孔上端面。工序二 粗、精銑25孔下端面。工序三 鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸25孔。工序四 鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸60孔。工序五 粗、精銑60孔上端面工序六 粗、精銑60孔下端面。工序七 切斷。工序八 銑螺紋孔端面。工序九 鉆22孔（裝配時(shí)鉆鉸錐孔）。工序十 攻M221.5螺紋。工序十一 粗銑 半精銑 精銑槽所在的端面工序十二 粗、半精銑 精銑16H11的槽。工序十三 檢查。上面工序可以適合大多數(shù)生產(chǎn)，但是在全部工序中間的工序七把兩件銑斷，對(duì)以后的各工序的加工定位夾緊不方便，從而導(dǎo)致效率較低。再看另一方案。3. 工藝路線方案三工序一 粗、精銑25孔上端面。工序二 粗、精銑25孔下端面。工序三 鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸25孔。工序四 鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸60孔。工序五 粗、精銑60孔上端面工序六 粗、精銑60孔下端面。工序七 銑螺紋孔端面。工序八 鉆22孔（裝配時(shí)鉆鉸錐孔）。工序九 攻M221.5螺紋。工序十 粗銑 半精銑 精銑槽所在的端面。工序十一 粗、半精銑 精銑16H11的槽。工序十二 切斷。工序十三 檢查。 此方案仍有先鉆孔再銑平面的不足，所以這個(gè)方案仍不是最好的工藝路線綜合考慮以上各方案的各不足因素，得到以下我的工藝路線。4. 工藝路線方案四工序一 以42外圓為粗基準(zhǔn)，粗銑25孔下端面。工序二 精銑25孔上下端面。工序三 以25孔上端面為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸25孔,孔的精度達(dá)到IT7。工序四 以25孔為精基準(zhǔn)，粗銑60孔上下端面。工序五 以25孔為精基準(zhǔn)，精銑60孔上下端面，保證端面相對(duì)孔的垂直度誤差不超過0.1。工序六 以25孔為精基準(zhǔn)，鉆、鏜、鉸60孔，保證空的精度達(dá)到IT8。工序七 以25孔為精基準(zhǔn)，銑螺紋孔端面。工序八 以25孔為精基準(zhǔn)，鉆20孔（裝配時(shí)鉆鉸錐孔）。工序九 以25孔為精基準(zhǔn)，鉆一個(gè)20孔，攻M221.5螺紋。工序十 以25孔為精基準(zhǔn)，銑槽端面。工序十一 以25孔為精基準(zhǔn)，銑16H11的槽保證槽的側(cè)面相對(duì)孔的垂直度誤差是0.08。工序十二 兩件銑斷工序十三 檢查。雖然工序仍然是十三步，但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工藝路線方案二快了一倍（實(shí)際銑削只有兩次，而且刀具不用調(diào)整）。多次加工60、25孔是精度要求所致。以上工藝過程詳見圖3。（四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定 ”CA6140車床撥叉”；零件材料為HT200，硬度190210HB，毛坯重量1.45kg，生產(chǎn)類型為中批量，鑄造毛坯。據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 外圓表面（42）考慮其零件外圓表面為非加工表面，所以外圓表面為鑄造毛坯， 沒有粗糙度要求，因此直接鑄造而成。2. 外圓表面沿軸線方向長(zhǎng)度方向的加工余量及公差（25，60端面）。查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)（以下稱工藝手冊(cè)）表3.126，取25，60端面長(zhǎng)度余量均為2.5（均為雙邊加工）銑削加工余量為：粗銑 2mm半精銑 0.7mm3. 內(nèi)孔（60已鑄成50的孔） 查工藝手冊(cè)表2.22.5，為了節(jié)省材料，取60孔已鑄成孔長(zhǎng)度余量為3，即鑄成孔半徑為50mm。 工序尺寸加工余量：鉆孔 5mm 擴(kuò)孔 0.5mm鉸孔 0.1mm 精鉸 0mm 同上，零件25的孔也已鑄出15的孔。 工序尺寸加工余量： 鉆孔至23 余量為8mm 擴(kuò)孔鉆 1.8 mm 粗鉸孔 0.14 mm 精鉸孔 0.06 mm4. 槽端面至中心線垂直中心線方向長(zhǎng)度加工余量 鑄出槽端面至中心線47mm的距離，余量為3mm。 工序尺寸加工余量： 粗銑端面 2.1 mm 半精銑 0.7 mm 精銑 0.2 mm5. 螺紋孔頂面加工余量鑄出螺紋孔頂面至25孔軸線且垂直軸線方向40mm的距離，余量為4 mm工序尺寸加工余量： 粗銑頂面 3.1 mm 半精銑 0.7 mm 精銑 0.2 mm 6. 其他尺寸直接鑄造得到由于本設(shè)計(jì)規(guī)定的零件為中批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計(jì)算最大、最小加工余量時(shí)應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認(rèn)。（五）確立切削用量及基本工時(shí)工序一 以42外圓為粗基準(zhǔn)，粗銑25孔上下端面。1. 加工條件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,鑄造。加工要求：粗銑25孔上下端面。機(jī)床： X53立式銑床。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)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)（后簡(jiǎn)稱切削手冊(cè)）取刀具直徑do=80mm。選擇刀具前角o0后角o15，副后角o=10，刀齒斜角s=15,主刃Kr=60,過渡刃Kr=30,副刃Kr=5過渡刃寬b=1.5mm。2. 切削用量1）銑削深度 因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=1.3mm，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10kw。查切削手冊(cè)f=0.080.15mm/z。由于是對(duì)稱銑，選較小量f=0.15 mm/z。3）查后刀面最大磨損及壽命 查機(jī)械切削用量手冊(cè)表8，壽命T=180min4）計(jì)算切削速度 按2表14， V=1.84n=7.32=6.445）計(jì)算基本工時(shí)tmL/ Vf=(90+36)/6.44=6.99min。工序二 精銑25孔上下端面。1. 加工條件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,鑄造。加工要求：精銑25上下端面。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)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)（后簡(jiǎn)稱切削手冊(cè)）取刀具直徑do=80mm。選擇刀具前角o5后角o8，副后角o=8，刀齒斜角s=10,主刃Kr=60,過渡刃Kr=30,副刃Kr=5過渡刃寬b=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。查切削手冊(cè)表5 f=0.140.24mm/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 查切削手冊(cè)表8，壽命T=180min4） 計(jì)算切削速度 按切削手冊(cè)表14，查得 Vf6.44mm/s， 5） 計(jì)算基本工時(shí)tmL+182/ Vf=(2+182)/6.44=5.9min。工序三 以25孔上端面為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸25孔，孔的精度達(dá)到IT7。 1. 選擇鉆床及鉆頭 選擇Z5125A鉆床，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)do=23mm，鉆頭采用雙頭刃磨法， 2.選擇切削用量 （1）決定進(jìn)給量由do=23mm,查2表5 按鉆頭 按機(jī)床強(qiáng)度查1表10.1-2選擇最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量 （2）耐用度查2表9T=4500s=75min （3）切削速度查1表10.1-2n=50-2000r/min 取n=1000r/min. .計(jì)算工時(shí)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：選高速鋼擴(kuò)孔鉆 鉸孔：選高速鋼鉸刀 精鉸：選高速鋼鉸刀 工序四 以25孔為精基準(zhǔn)，鉆、粗鏜、 精鏜60孔，保證孔的精度達(dá)到IT7。 1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)do=55mm，鉆頭采用雙頭刃磨法。選擇Z5163A鉆床 n=22.41000r/min, f=0.0631.2mm/r. 2.選擇切削用量 （1）決定進(jìn)給量 查2表5鉆頭進(jìn)給量 按鉆頭強(qiáng)度選擇 按機(jī)床強(qiáng)度選擇 最終決定選擇Z5163A機(jī)床已有的進(jìn)給量 （2）計(jì)算工時(shí)選擇n=600r/min所以.選擇鏜刀選擇高速鋼鏜刀， 粗鏜時(shí)do=59.9mm選擇臥式鏜床T68, 粗鏜時(shí) v=20-35 m/min,f=0.3-1.0 mm/r 精鏜時(shí) v=15-30 m/min,f=0.15-0.5 mm/r工序五 粗銑 半精銑 精銑槽16H11的端面1. 選擇機(jī)床刀具 選擇立式銑床X53K硬質(zhì)合金鋼Yab端銑刀2. 切削用量查2表5 f=0.140.24mm/rT=180min 取f=0.15mm/r v=1.84m/min n=7.32r/min 3. 計(jì)算工時(shí) 半精銑 工序六 精銑槽16H11 本道工序精銑槽之前已進(jìn)行了粗銑和半精銑工步，此工序精銑槽須滿足各技術(shù)要求包括：槽寬16H11，槽深8H12，槽兩側(cè)面粗糙度為3.2，槽底面粗糙度為6.3。1. 選擇機(jī)床及刀具機(jī)床 x61W型萬(wàn)能銑床刀具 錯(cuò)齒三面刃銑刀銑槽do=16mm查1表8 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB1118 D=160mm d=40mm L=16mm 齒數(shù)z=242. 計(jì)算切削用量（1） 由1表9.41和3查得 走刀量 f=0.67 mm/r（2） 銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)和耐用度由1表9.46查得 磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為 0.20.3 表9.47查得 耐用度為 T=150min （3） 切削速度 由1 式3.2 查表 9.48 得其中： 修正系數(shù) m=0.5 代入上式，可得 v=49.5m/min=0.82m/s （4） 確定機(jī)床主軸速度 由3 按機(jī)床選取主軸轉(zhuǎn)速為6.33 r/s所以 實(shí)際切削速度為 3. 計(jì)算切削工時(shí) 工序七 銑螺紋孔頂面1. 選擇機(jī)床及刀具機(jī)床：X53K立式銑床。刀具：硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6。2. 切削用量1） 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。2） 刀具耐用度 查2表 壽命T=180min。 3） 計(jì)算切削速度查2得 Vc0.38mm/s，n=1.53r/min,Vf=1.42mm/s工序八 兩件銑斷三、 夾具設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)工序精銑槽16H11的夾具。（一） 問題的提出本夾具要用于精銑槽16H11，對(duì)槽16H11的要求有：槽寬16H11 精度等級(jí)為IT12級(jí)，槽深8H12 精度等級(jí)為IT12級(jí)，槽兩側(cè)面粗糙度為3.2，槽底面粗糙度為6.3。本道工序只精銑一下槽即達(dá)到各要求，因此，在本道工序加工時(shí)，我們應(yīng)首先考慮保證槽的各加工精度，如何提高生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。 （二） 夾具設(shè)計(jì)1 定位基準(zhǔn)的選擇擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量?；鶞?zhǔn)選擇不當(dāng)往往會(huì)增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計(jì)更加困難甚至達(dá)不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準(zhǔn)。此零件圖沒有較高的技術(shù)要求，也沒有較高的平行度和對(duì)稱度要求，所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高加工精度。25的孔和其兩端面都已加工好，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的25孔和其端面作為定位精基準(zhǔn)，來設(shè)計(jì)本道工序的夾具，以兩銷和兩已加工好的25孔的端面作為定位夾具。 為了提高加工效率，縮短輔助時(shí)間，決定用簡(jiǎn)單的螺母作為夾緊機(jī)構(gòu)。2 切削力和夾緊力計(jì)算（1）刀具： 高速鋼錯(cuò)齒三面刃銑刀 160mm z=24機(jī)床： x61W型萬(wàn)能銑床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在計(jì)算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù) K=其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 （2）夾緊力的計(jì)算 選用夾緊螺釘夾緊機(jī) 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=20mm，材料45鋼 性能級(jí)數(shù)為6.8級(jí) 螺釘疲勞極限： 極限應(yīng)力幅：許用應(yīng)力幅：螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為 s=3.54 取s=4 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠， 使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力3. 定位誤差分析（1） 定位元件尺寸及公差確定。夾具的主要定位元件為一平面和兩定位銷，孔與銷間隙配合。 （2） 工件的工序基準(zhǔn)為孔心，當(dāng)工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時(shí)，孔心在任意方向上的最大變動(dòng)量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來在臥式鏜床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時(shí)可求出孔心在接觸點(diǎn)與銷中心連線方向上的最大變動(dòng)量為孔徑公差多一半。工件的定位基準(zhǔn)為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點(diǎn)和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin 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)使工件自重帶來一定的平行于夾具體底版的水平力，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. 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作，降低成本。提高夾具性價(jià)比。本道工序?yàn)殓M床夾具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序?yàn)榫M切削余量小，切削力小，所以一般的手動(dòng)夾緊就能達(dá)到本工序的要求。本夾具的最大優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動(dòng)夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。參考文獻(xiàn)1 2 趙家齊主編 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書。北京：機(jī)械工業(yè)出版社3 東北重型機(jī)械學(xué)院，洛陽(yáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)院編。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，19794 艾興，肖詩(shī)綱主編。切削用量手冊(cè) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社5 金屬切削手冊(cè) 上海：上?？茖W(xué)文化技術(shù)出版社