工艺说明书.doc

1 可转位车刀设计设计题目:已知：工件材料Y12，使用机床CA6140，加工后dm=22，Ra3.2，需精车完成，加工余量自定，设计装T刀片95偏头外圆车刀。设计步骤：1.1 选择刀片夹固结构：考虑到加工在CA6140普通车床上进行，属于连续切削，采用杠杆式刀片夹固结构。1.2选择刀片材料：（硬质合金牌号）由原始条件给定：被加工工件材料为Y12，连续切削，完成精车工序，按照硬质合金的选用原则，选取刀片材料（硬质合金牌号）为YT30。1.3选择车刀合理角度：根据刀具合理几何参数的选择原则，并考虑到可转位车刀：几何角度的形成特点，选取如下四个主要角度。（1）前角15，（2）后角8，（3）主偏角95;（4）刃倾角3，后角。的实际数值以及副后角在计算刀槽角度时，经校验后确定。1.4选择切削用量：根据切削用量的选择原则，查表确定切削用量为，精车：0.5 mm，f1mm/r，v60m/min1.5选择刀片型号和尺寸：（1）选择刀片有无中心固定孔由于刀片夹固结构已选定为杠杆式，因此应选用有中心固定孔的刀片。（2）选择刀片形状按选定的主偏角95，选用三角形刀片（3）选择刀片精度等级选用U级。（4）选择刀片内切圆直径d（或刀片边长L）根据已选定的、，可求出刀刃的实际参加工作Lse。为： L1.5Lse=1.026（5）选择刀片厚度S根据，f，利用诺模图，得S4.73（6）选择刀尖圆弧半径：根据，f，利用诺模图，得连续切削=1.6（7）选择刀片断屑槽型式和尺寸根据条件，选择A型。当刀片型号和尺寸确定后，断屑槽尺寸便可确定。确定刀片型号：TNUM220416-A，尺寸为：L=22;d12.7;S4.76 ; =5.16;m=17.463;=1.61.6确定刀垫型号和尺寸：硬质合金刀垫型号和尺寸选择，取决于刀片夹固结构的需要及刀片的型号和尺寸:适合于偏心式夹固结构的需要，并与刀片型号为TNUM220412-V3相对应的硬质合金刀垫的型号为：T22A，其具体尺寸为L20.26,d11.7,S3.18,d1=6.6， 0.8，c=1.51.7计算刀槽角度可转位车刀几何角度、刀片几何角度和刀槽几何角度之间的关系，刀槽角度计算步骤是：（1）刀杆主偏角95（2）刀槽刃倾角，3（3）刀槽前角 刀槽底面可看作刀面，则刀槽前角的计算公式将15，20，3代入得：则50.29取5（4）验算车刀后角车刀后角的验算公式为当0时 将53代入 则4.972与所选后角值相近，可以满足切削要求。而刀杆后角故4.972，取5（5）刀杆副偏角 而180 又， 180180车刀刀尖角的计算公式当时,将-53代入，得，cot0.581，59.841809559.84=25.5取 =25.5（6）验算车刀副后角当0时，而 将5359.84代入则5.09则-2.81再将-5.09，-2.81代入得tan-tan（-5.09）（-2.81）-0.089则-5.09可以满足切削要求而刀杆副后角=故=-5.09，=-5综合上述计算结果，可以归纳出：车道的几何角度为：15，4.97，9525.16，3-5.09刀杆与刀槽的几何角度为：-5，5，95，25.5, 3，=-51.8选择刀杆材料和尺寸：（1）选择刀杆材料选用45号钢为刀杆材料，热处理硬度为HRC38-45，发 （2）选择刀杆尺寸1）选择刀杆截面尺寸因加工使用CA6140普通车床，其中心高为200mm，并考虑到为提高刀杆，选取刀杆截面尺寸BxH20x25mm由于切削深度0.5mm，进给量f1mm/r，可以不必校验刀杆强度。2）选择刀杆长度尺寸选取刀杆长度为150mm1.9选择杠杆及其相关尺寸（1）选择杠杆材料杠杆材料选用45钢，热处理硬度为HRC40-45，发黑。（2）选择杠杆直径和偏心量e=-（0.2-0.4）m前面已经选定=5.16括号内取则=5.16-0.4=4.76mm偏心量e即为使计算方便，取0.13，=1，则e0.13=0.13x4.76=0.62mm 取e=0.6mm为使刀片夹固可靠，选用自锁性较好的螺钉偏心销，并取落定偏心销转轴直径为M6（3）计算偏心销转轴孔中心在刀槽前面上的位置即用公式（2-6）和（2-7）将m和n求出（见图2-4）,即； n=d/2-ecos-（d1-do）/sin根据前边已选定的各尺寸得知 d1=3.81mm， d=9.525mm do=3.41mm， e=0.42mm， 取=67。则 M=9.525/2+0.42sin67-（3.81-3.41）cos67/2=5.07mm N=9.525/2-0.42cos67-（3.81-3.41）sin67/2 =4.41mm2 工艺规程设计2.1有关零件的结构分析和功用2.1.1零件的功用题目所给的零件时CA6140车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换挡，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的书店和扭矩的作用。零件上方的22孔与操纵机构相连，二下方的55mm半孔则是用于与控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。2.1.2零件的结构分析零件的材料为HT200,灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面及加工表面之间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. 小头孔mm以及与此孔相同的8mm的锥孔、M8螺纹孔；3. 大头半圆孔55mm;位置要求：小头孔上端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.06mm、大孔的上下端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm。 由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机场所达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证2.2课题（提供的技术资料）2.2.2技术资料参考文献机械加工余量手册、机械制造工艺设计简明手册、金属切削手册第三版、实用机械加工工艺手册2.3毛坯的种类 HT200 灰铸铁2.3.1确定毛坯的种类 零件材料为HT200。考虑到零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为大批量生产，故选择铸件毛坯。选用铸件尺寸公差等级CT9级，已经此拨叉零件的生产纲领为4000件/年，零件的质量是1.0Kg/个，可确定该拨叉生产类型为大批量生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程工序划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。2.4定位基准的选择原则 定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，定位基准选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高，否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。2.4.1粗基准的选择原则以零件的地面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。这样就可以达到五个自由度，再加上垂直的一个机械加紧，就可以达到完全定位。2.4.2精基准的选择原则精基准的选则主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。2.5工艺规程的拟定制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以采用万能机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应该考虑经济效果，以便降低生产成本。2.5.1制定工艺规程的原则（1）保证零件的加工质量，可靠地达到产品图纸所提供出的全部技术条件，并尽量提高生产率和降低消耗；（2）尽量降低工人的劳动强度，使其有良好的工作条件；（3）在充分利用现有生产条件的基础上，采用国内外先进工艺技术；（4）工艺规程应正确、完整、统一、清晰；（5）工艺规程应规范、标准，其幅面、格式与填写方法以及所用的术语、符号、代号等应符合相应标准的规定；（6）工艺规程中的计量单位应全部使用法定计量单位。2.5.2拟定工艺路线工序1：备料工序2：用三爪卡盘夹持外圆柱面车端面、倒角、外圆，表面质量Ra1.6，车16mm和20mm，在车退刀槽，分宽3mm和1.5mm。工序3：用三爪卡盘夹20mm圆柱面车锥面和倒角，并抛光镀铬，表面质量为Ra0.8。工序4：用V型槽固定零件铣削键槽，表面质量为Ra3.2工序5：用专用夹具固定零件，并使键槽面向正下方夹住。钻孔14mm、M106H，套螺纹。2.6机械加工余量 、工序尺寸及毛坯尺寸的确定2.6.1确定加工余量和工序尺寸 1. 面加工.在铣床上粗加工毛坯工件的所有面要求达到精度IT7-IT8，粗糙度Ra6.3在需要半精加工的表面留加工余量0.7mm已能满足加工要求。精加工所需表面以工件达要求 2.6.2确定毛坯尺寸要求。 2.7确定切削余量 2.7.1确定和计算切削用量“CA6140车床拨叉”零件材料为HT200，毛坯重量约为1.6Kg,生产类型为大批量生产，采用砂型铸造毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 外圆表面（40mm及73mm外表面）考虑到此表面为非加工表面，其精度为铸造精度CT9即可。又因为它们是对称的两个零件最后还需要铣断，故对40mm的中心轴线的尺寸偏差为1201.25的范围内。2. 两个孔mm毛坯为实心，两内孔精度要求界于IT7IT8之间，参照切削加工简明使用手册表8-21的确定工序尺寸及余量：钻孔：21.8mm 2Z=21.8mm铰孔： 2Z=0.2mm3中间孔（55mm及73mm）中间孔尺寸相对较大可以铸造，根据机械制造工艺设计手册确定切削用量及基本工时工序一1 加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b=0.16Gpa,铸造。加工要求：粗铣两头断面至54mm、粗铣大孔端面至30mm。机床：X52K立式铣床参数。刀具：涂层硬质合金盘铣刀45mm，选择刀具前角2 计算切削用量1） 切削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=2mm,一次走到即可完成所需长度2） 计算切削速度 简明手册 算得=98mm/s n=439r/min Vf=490mm/s据X52K立式铣床参数，选择nc=475r/min Vfc=475mm/s ，则实际切削速度 Vc=3.1480475/1000=1.06m/s 实际进给进给量为fzc=Vfc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。3） 校验机床功率 查简明手册Pcc=1.5Kw,而机床所能提供功率为Pcm.Pcc。故校验合格。 最终确定 ap=2mm nc=475r/min Vfc=475mm/s Vc=1.06m/s fc=0.15mm/z。4) 计算基本工时Tm=L/VF=9.4s工序二 钻、铰两端22mm孔之图样尺寸。 切削用量计算1） 查切削用量手册 f=1.1mm/r 按钻头强度选择f=1.75mm/r 按机床强度选择f=0.53mm/r,最终决选择机床已有的进给量f=1.1mm/r2)钻头磨钝标准寿命后刀面最大磨损限度（查简明手册）为0.50.8mm，寿命T=60min3)切削速度查切削用量简明手册Vc=12mm/r 修正系数KTV=1.0 KMVKtvKxvKKK 工序1：半精铣侧表面考虑侧端面的粗糙度为Ra3.2，可先粗铣再半精铣，上表面的粗糙度Ra3.2,粗铣后半精铣。机床：CA6140铣床 刀具：高速刚圆柱形铣刀 粗齿数，细齿数1 粗铣侧端面及上表面侧表面铣削深度：3，上表面铣削深度：3每齿进给量：(参考切削手册) 取切削铣削速度：参考有关手册,取20 40 )mmin，取机床主轴转速：式（2-1）现采用铣床,根据机床使用说明书,取,故实际切削速度为工作台每分钟进给量为： 根据铣床工作进给量，选择 ，R24被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：切削工时：上表面被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：两次铣削（2）半精铣侧表面铣削深度：每齿进给量：(参考切削手册) 取铣削速度：参考有关手册,取20 40 )mmin，取机床主轴转速：式（2-1）现采用铣床,根据机床使用说明书,取,故实际切削速度为工作台每分钟进给量为： 根据铣床工作进给量，选择 ，被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：两次铣削工序2：钻削R24内侧表面的粗糙度Ra12.5，粗铣。机床：专用组合铣床 刀具：高速刚圆柱形铣刀 粗齿数 铣削深度：1，每齿进给量：(参考切削手册) 取切削铣削速度：参考有关手册,取24mmin，机床主轴转速：现采用铣床,根据机床使用说明书,取,故实际切削速度为工作台每分钟进给量为： 根据铣床工作进给量，选择 ，被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：切削工时： 工序3 拉25花键孔切削深度：进给量：(参考切削手册) 取由于本零件属于低刚度零件，所以参照相关手册，取切削铣削速度：参考有关手册,取19mmin，取19mmin， 机床主轴转速：现采用铣床,根据机床使用说明书,取,故实际切削速度为刀具切出长度：切削工时： 工序4 钻孔并套M8螺纹，锥孔 机床：立式钻床 刀具：麻花钻、锥形钻，丝锥。（1） 钻的两个孔切削深度：进给量：(参考切削手册) 取由于本零件在加工孔时属于底刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则根据手册，取切削铣削速度：参考有关手册,取26mmin，取26 mmin，机床主轴转速：现采用钻床,根据机床使用说明书,取,故实际切削速度为被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：切削工时：两次钻孔的时间为 (2钻锥形孔切削深度：进给量：(参考切削手册) 取则根据手册，取切削铣削速度：参考有关手册,取19.8mmin，取19.8 mmin，机床主轴转速：现采用钻床,根据机床使用说明书,取,故实际切削速度为被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：切削工时：钻孔的时间为 (3)套螺纹套M8螺纹工序5 粗铣、半精铣宽度为18mm的开口槽 机床：普通铣床 刀具：高速刚铣刀 粗齿数 切削深度：每齿进给量：(参考切削手册) 取切削铣削速度：参考有关手册,取mmin，取30mmin，机床主轴转速：现采用钻床,根据机床使用说明书,取,故实际切削速度为工作台每分钟进给量为： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：切削工时：T=9.76min工序 6 锪孔机床 立式钻床 表