撥叉零件機械加工工藝及夾具設(shè)計說明書.doc

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目錄 1 零 件 的 分 析 3 1 1 零件的作用 3 1 2 零件的工藝分析 3 1 3 位置要求 3 2 工 藝 規(guī) 程 設(shè) 計 5 2 1 確定毛坯的制造形式 5 2 2 基面的選擇 5 2 2 1 粗基準的選擇 5 2 2 2 精基準的選擇 5 2 3 制定工藝路線 6 2 3 1 工藝路線方案一 6 2 3 2 工藝路線方案二 6 2 3 3 工藝方案的比較與分析 7 2 4 機械加工余量 工序尺寸及公差的確定 8 3 確定切削用量及基本工時 10 3 1 工序 10 3 2 工序 11 3 3 工序 12 3 4 工序 13 3 5 工序 V 14 3 6 工序 15 3 7 工序 15 3 8 工序 16 4 夾具設(shè)計 17 4 1 問題的提出 17 4 2 夾具設(shè)計 18 4 2 1 定位基準選擇 18 4 2 2 切削力及夾緊力計算 18 4 2 3 定位誤差分析 18 參考文獻 19 1 零 件 的 分 析 1 1 零件的作用 題目所給的零件是 CA6140 車床的撥叉 它位于車床變速機構(gòu)中 主要起換檔 使主軸回轉(zhuǎn)運動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 22mm 孔與操縱機構(gòu)相連 二下方的 55mm 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 兩件零件鑄為一體 加工時分開 1 2 零件的工藝分析 零件的材料為 HT200 灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單 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 mm 以及與此孔相通的 mm 的錐銷孔 0 21 8 螺紋孔 8M 3 大頭半圓孔 mm 5 1 3 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采 用專用夾具進行加工 并且保證位置精度要求 再根據(jù)各加工方法的 經(jīng)濟精度及機床所能達到的位置精度 并且此撥叉零件沒有復雜的加 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 2 工 藝 規(guī) 程 設(shè) 計 2 1 確定毛坯的制造形式 零件材料為 HT200 考慮到零件在機床運行過程中所受沖擊不 大 零件結(jié)構(gòu)又比較簡單 生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn) 故選擇鑄件毛坯 選用鑄件尺寸公差等級 CT9 級 已知此撥叉零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為 5000 件 年 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 加工過程工序劃分階段 工序適當集中 加工設(shè)備以通用設(shè)備為 主 大量采用專用工裝 2 2 基面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一 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 工藝過程中會問題百出 更有甚者 還會造成大批報廢 使生產(chǎn)無法 正常進行 2 2 1 粗基準的選擇 以零件的底面為主要的定位粗基準 以兩個小頭孔外圓表面為 輔助粗基準 這樣就可以達到限制五個自由度 再加上垂直的一個機 械加緊 就可以達到完全定位 2 2 2 精基準的選擇 考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便 依據(jù) 基準重合 原 則和 基準統(tǒng)一 原則 以粗加工后的底面為主要的定位精基準 以兩 個小頭孔內(nèi)圓柱表面為輔助的定位精基準 當設(shè)計基準和工序基準不 重合時 應該進行尺寸換算 這在以后還要專門的計算 此處不再重 復 2 3 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點 應當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 還應當考慮經(jīng)濟效果 以便使生產(chǎn) 成本盡量下降 2 3 1 工藝路線方案一 工序 1 粗銑 40mm 孔的兩頭的端面 73mm 孔的上下端面 工序 2 精銑 40mm 孔的兩頭的端面 73mm 孔的上下端面 工序 3 粗鏜 半精鏜 精鏜 55mm 孔至圖樣尺寸 工序 4 鉆 擴 鉸兩端 22mm 孔至圖樣尺寸 工序 5 鉆 M8 的螺紋孔 鉆 8mm 的錐銷孔鉆到一半 攻 M8 的螺紋 工序 6 倒角 4 R5mm 工序 7 銑斷保證圖樣尺寸 工序 8 去毛刺 檢驗 2 3 2 工藝路線方案二 工序 1 以毛坯底邊為基準 鉆 20mm 孔 擴孔至 21 8mm 鉸孔至 22 0 021 0mm 保證孔的粗糙度 工序 2 以底端面為基準 銑 40mm 上端面 保證其尺寸要求 及粗糙度 與 22 的垂直度為 0 05 工序 3 以 40 為精基準 鏜 55 0 5 0 鏜 73 0 5 0 保證 其尺寸和粗糙度 與 22 孔的垂直度為 0 07 工序 4 以孔 40 為精基準 鉆孔至 7mm 鉸孔至 8mm 確保 孔內(nèi)粗糙度為 1 6 工序 5 以 22 孔為精基準 鉆 7mm 孔 工序 6 以 40 上端面為精基準 攻 M8mm 螺紋 工序 7 倒角 4 R5mm 工序 8 以 22 孔為精基準 將兩件兩件銑斷 銑斷量為 4mm 使其粗糙度為 6 3 工序 9 去毛刺 檢驗 2 3 3 工藝方案的比較與分析 上述兩個工藝方案的特點在于 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 三個面 方案一的裝夾次數(shù)少 但在加工 22mm 的時候最多只能保 證一個面定位面與之的垂直度要求 其他兩個面很難保證 因此 此 方案有很大的弊端 方案二在加工三個面時都是用 22mm 孔的中心 軸線來定位這樣很容易就可以保證其與三個面的位置度要求 這樣也 體現(xiàn)了基準重合的原則 這樣一比較最終的工藝方案為 工序 1 以毛坯底邊為基準 鉆 20mm 孔 擴孔至 21 8mm 鉸孔至 22 0 021 0mm 保證孔的粗糙度 工序 2 以底端面為基準 銑 40mm 上端面 保證其尺寸要求 及粗糙度 與 22 的垂直度為 0 05 工序 3 以 40mm 為精基準 鏜 55 0 5 0mm 鏜 73 0 5 0mm 保證其尺寸和粗糙度 與 22mm 孔的垂直度為 0 07 工序 4 以孔 40 為精基準 鉆孔至 7mm 鉸孔至 8 確?？?內(nèi)粗糙度為 1 6 工序 5 以 22mm 孔為精基準 鉆 7mm 孔 工序 6 以 40mm 上端面為精基準 攻 M8mm 螺紋 工序 7 倒角 4 R5mm 工序 8 以 22mm 孔為精基準 將兩件兩件銑斷 銑斷量為 4mm 使其粗糙度為 6 3 工序 9 去毛刺 工序 10 檢驗 2 4 機械加工余量 工序尺寸及公差的確定 CA6140 車床撥叉 零件材料為 HT200 毛坯重量約為 1 6 生 產(chǎn)類型為大批生產(chǎn) 采用砂型鑄造毛坯 根據(jù)上述原始資料及加工工藝 分別確定各加工表面的機械加工 余量 工序尺寸及毛坯尺寸如下 1 外圓表面 40mm 及 73mm 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 因它們是對稱的兩個零件最后還需銑斷 故對 40mm 的中心軸線的 尺寸偏差為 120 1 25mm 的范圍內(nèi) 2 兩小孔 mm 0 21 毛坯為實心 兩內(nèi)孔精度要求界于 IT7 IT8 之間 參照 切屑加 工簡明實用手冊 表 8 21 確定工序尺寸及余量 鉆孔 21 8mm 2Z 21 8mm 鉸孔 mm 2Z 0 2mm 0 21 3 中間孔 55mm 及 73mm 中間孔尺寸相對較大可以鑄造 根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表 1 13 得 孔的鑄造毛坯為 49mm 73mm 的孔是在 55mm 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 35mm 由于其 對軸向的尺寸要求不高 直接鑄造得到 參照 切屑加工簡明實用手 冊 表 8 95 確定 73mm 工序尺寸及余量 粗銑 71mm Z 4mm 精銑 73mm Z 1mm 參照 切屑加工簡明實用手冊 表 8 95 確定 55mm 工序尺寸 及余量 粗鏜 53mm2Z 4mm 半精鏜 54mm 精 鏜 55mm 4 螺紋孔及銷孔 無可非議此銷尺寸鑄造為實體 參照 切屑加工簡明實用手冊 表 8 70 確定鉆 8mm 螺紋孔和 8mm 圓柱銷孔及螺紋孔的攻絲 5 銑斷 3 確定切削用量及基本工時 3 1 工序 1 以毛坯底邊為基準 鉆 20mm 孔 擴孔至 21 8mm 鉸孔至 22 0 021 0mm 保證孔的粗糙度 加工條件 工件材料 HT200 硬度 190 260HBS 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 6 m 機床 Z512 臺式鉆床 刀具 YG8 硬質(zhì)合金麻花鉆 21 8mm 鉆頭采用雙頭刃磨法 后角 12 二重刃長度 2 5mm 橫刀長 b 1 5mm 寬 ob l 3mm 棱帶長度 ml5 1 120 10 3 YG8 硬質(zhì)合金鉸刀 22mm 計算切削用量 查 切削用量簡明手冊 rf 1 按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇 mf 75 rmf 53 0 最終決定選擇機床已有的進給量 rf 鉆頭磨鈍標準及壽命 后刀面最大磨損限度 查 簡明手冊 為 0 5 mm 壽命 in60 T 切削速度 查 切削用量簡明手冊 修正系數(shù) rmvc 12 0 1 TVK 故 0 1 MVK tv0 Kx 0apvKrmc 2 查 簡明手冊 機床實際轉(zhuǎn)速為 min 46510rdvns 故實際的切削速度 i rc smndvsc 52 01 計算基本工時 nf Ltm745 203 3 2 工序 2 以底端面為基準 銑 40mm 上端面 保證其尺寸要求及粗糙度 與 22mm 的垂直度為 0 05 加工條件 工件材料 HT200 硬度 190 260HBS b 0 16Gpa 鑄造 加工要求 粗銑兩頭端面至 51mm 粗銑大孔端面至 30mm 機床 X52K 立式銑床參數(shù) 刀具 涂層硬質(zhì)合金盤銑刀 45mm 選擇刀具前角 o 5 后 角 o 8 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 計算切削用量 1 銑削深度 因為切削量較小 故可以選擇 ap 2mm 一次走 刀即可完成所需長度 2 計算切削速度 按 簡明手冊 V c vpvezvpmoKZuayfXTqdC 算得 Vc 98mm s n 439r min Vf 490mm s 據(jù) X52K 立式銑床參數(shù) 選擇 nc 475r min Vfc 475mm s 則實際 切削速度 V c 3 14 80 475 1000 1 06m s 實際進給量為 f zc V fc ncz 475 300 10 0 16mm z 3 校驗機床功率 查 簡明手冊 Pcc 1 5kw 而機床所能提供 功率為 Pcm Pcc 故校驗合格 最終確定 ap 2mm nc 475r min Vfc 475mm s Vc 1 06m s fz 0 15mm z 3 3 工序 3 以 40 為精基準 鏜 55 0 5 0mm 鏜 73 0 5 0mm 保證 其尺寸和粗糙度 與 22mm 孔的垂直度為 0 07 加工條件 工件材料 HT200 硬度 190 260HBS b 0 16Gpa 鑄造 加工要求 粗銑中間孔上端面至 22mm 周徑至 71mm 粗銑 中間孔下端面至 24mm 周徑至 71mm 精銑兩頭孔的端面至 50mm 保證粗糙度 Ra 3 2 m 精銑中間孔上端面至 20mm 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 2 m 保證孔壁粗糙度 Ra 6 3 m 機床 X63 臥式銑床 刀具 涂層硬質(zhì)合金盤銑刀 45mm 選擇刀具前角 o 5 后 角 o 8 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 計算切削用量 1 銑削深度 因為切削量較小 故可以選擇 ap 4mm 一次走 刀即可完成所需長度 2 計算切削速度 按 簡明手冊 V c vpvezvpmoKZuayfXTqdC 算得 Vc 98mm s n 780r min Vf 490mm s 據(jù) X52K 立式銑床參數(shù) 選擇 nc 750r min Vfc 475mm s 則實際 切削速度 V c 3 14 80 750 1000 1 78m s 實際進給量為 f zc V fc ncz 750 300 10 0 25mm z 3 校驗機床功率 查 簡明手冊 Pcc 2kw 而機床所能提供功 率為 Pcm Pcc 故校驗合格 最終確定 ap 1mm nc 750r min Vfc 475mm s V c 1 78m s f z 0 15mm z 計算基本工時 粗銑中間孔上端面至 25 mm 周徑至 71mm tm1 L Vf 13s 粗銑中間孔下端面至 22mm 周徑至 71mm tm2 L Vf 13s 精銑小孔上端面至 50mm tm3 L Vf 8s 精銑中間孔上端面至周徑至 73mm tm4 L Vf 10s 精銑中間孔下端面至周徑至 73mm tm5 L Vf 10s 3 4 工序 4 粗鏜 半精鏜 精鏜 55mm 孔至圖樣尺寸 加工條件 工件材料 HT200 硬度 190 260HBS 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 機床 T616 臥式鏜床 刀具 YG8 硬質(zhì)合金鏜刀 計算切削用量 單邊余量 分三次切除 則 第一次 根據(jù) 3mZ map2 簡明手冊 4 2 20 查得 取 根據(jù) 簡明手冊 4 2 21rf 1 查得 取 in 245r 3 計算切削基本工時 sfLtm3052 1 同理 當?shù)诙?第三次 時 進給量map6map4 0 和 機床主軸轉(zhuǎn)速都取 64r min 切削基rf 3 0rf 1 本工時分別為 100s 和 80s 3 5 工序 5 以孔 40 為精基準 鉆孔至 7 鉸孔至 8 確保孔內(nèi)粗糙度為 1 6 加工條件 工件材料 HT200 硬度 190 260HBS b 0 16Gpa 鑄造 機床 組合機床 刀具 8mm 麻花鉆 7mm 麻花鉆 計算切削用量 根據(jù) 切削手冊 查得 進給量為 0 18 0 33mm z 現(xiàn)取 f f 0 3mm z v 5m min 則 min 198501rdvnws 查 簡明手冊 表 4 2 15 取 所以實際切削速i 5rw 度為 smndvw 1 095810 計算切削基本工時 sfyltm32 09546 3 6 工序 6 以 22 孔為精基準 鉆 7 孔 加工條件 工件材料 HT200 硬度 190 260HBS b 0 16Gpa 鑄造 機床 組合機床 刀具 7mm 麻花鉆 8mm 的絲錐 計算切削用量 刀具 7mm 麻花鉆 根據(jù) 切削手冊 查得 進給量為 0 18 0 33mm z 現(xiàn)取 f f 0 3mm z v 5m min 則 min 215 701rdvnws 查 簡明手冊 表 4 2 15 取 所以實際切削速in 9r 度為 smndvw 1 0195 70 計算切削基本工時 sfyltm32 09546 3 7 工序 7 以 40 上端面為精基準 攻 M8 螺紋 加工條件 工件材料 HT200 硬度 190 260HBS b 0 16Gpa 鑄造 機床 組合機床 刀具 8mm 的絲錐 切削用量 刀具 絲錐 M6 P 1mm 切削用量選為 機床主軸轉(zhuǎn)速為 smv 1 0 按機床使用說明書選取 則 in 219rns min 195rnw 機動時 mv 0l46 計算切削基本工時 sfyltm32 0195 3 8 工序 8 倒角 4 R5mm 以 22mm 孔為精基準 將兩件兩件銑斷 銑 斷量為 4 使其粗糙度為 6 3 加工條件 工件材料 HT200 硬度 190 260HBS b 0 16Gpa 鑄造 加工要求 銑斷后保證兩邊對稱相等 刀具 YG 硬質(zhì)合金圓盤銑刀 厚度為 4mm 機床 組 合機床 計算切削用量 查 切削手冊 選擇進給量為 切削速度為 rmf 3 0 則 smv 1 min 10730rdvnws 根據(jù) 簡明手冊 表 4 2 39 取 故實際切削速in 10rw 度為 sndvw 1073 查 切削手冊 表 4 2 40 剛好有 min 40fm 計算切削基本工時 sfyltm1264037 4 夾具設(shè)計 4 1 問題的提出 本夾具是用來銑 73 的面 零件圖中大小孔的中心距有公差要求 因此這兩個小頭孔的中心距也有一定的公差要求 另外 此中心線為三 個側(cè)平面的設(shè)計基準 有一定的垂直公差要求 但此工序只是粗加工 因 此本工序加工時主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率 降低勞動強度 而精度 則不是主要問題 4 2 夾具設(shè)計 4 2 1 定位基準選擇 底面對孔的中心線有一定的垂直度公差要求 因此應以地面為 主要定位基準 由于鑄件的公差要求較大 利用小頭孔的外圓表面作為 輔助定位基準時 只有采用自動對中夾具才能同時保證對稱的兩個零 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 麻花鉆同時加工出兩個 8mm 的通孔 4 2 2 切削力及夾緊力計算 由于實際加工的經(jīng)驗可知 鉆削時的主要切削力為鉆頭的切削 方向 即垂直于第一定位基準面 在兩側(cè)只需要采用兩個 V 型塊適當夾 緊后本夾具即可安全工作 因此 無須再對切削力進行計算 4 2 3 定位誤差分析 零件圖規(guī)定大孔與小孔的中心距為 65mm 采用自動對中夾具后 定位誤差取決于對中塊 螺桿以及滑塊的制造誤差 同時 對對中塊利用 調(diào)整螺釘進行調(diào)整并的誤差只有 0 08mm 在后續(xù)的銑斷工序中 利用 中間大孔定位 孔壁與定位銷的配合間隙為 0 05mm 因此加工完成后 大孔與小孔的中心距的最大誤差為 0 08 0 05 0 13 0 2mm A 所以能滿足精度要求 參考文獻 1 柯建宏 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計 第二版 M 武漢 華中科技大學出版社 2012 2 王先逵 機械制造工藝學 第三版 M 北京 機械工業(yè)出 版社 2013 3 楊叔子 機械加工工藝師手冊 M 北京 機械工業(yè)業(yè)出版 2002 4 吳拓 方瓊珊 機械制造工藝與機床夾具課程設(shè)計指導書 M 北京 機械工業(yè)出版 2005 5 孫木緒 熊萬武 機械加工余量手冊 M 1999 6 李云 機械制造工藝及設(shè)備指導手冊 M 北京 機械工業(yè)出版 社 1998 7 土光斗 上春福 機床夾具設(shè)汁手冊 M 上?？茖W技術(shù)出版 社 2000