机械制造技术基础课程设计说明书.doc

机 械 制 造 技 术 基 础课程设计说明书题目：CA6140车床拨叉831008的机械加工工艺规程制定及铣断工序专用夹具的设计姓 名：潘冠廷专业年级：机制083院 系：机械与电子工程学院指导教师：冯涛 王宏斌 刘志杰完成日期：2011.03.04一.零件的工艺分析1.零件的功用题目所给的零件是极限开关座，所谓极限就是最后的一道防线，是作为限位来用的，他的工作原理是：在开关的一端有一可拨动的连杆（此连杆上动或下动均可切断电源），在设备上有一固定的突出凸铁，在线路限位失灵的情况下，开关连杆就会碰到设备上的突出凸铁，直接切断电源，从而保护人身与设备的安全，大多用在设备的往返部分上，比如建筑用的升降机。2.零件的工作条件和结构特点这次课程设计主要设计是极限开关座的盖，此改必须在绝缘条件下工作。该极限开关座结构简单，无复杂面，用普通机床和刀具即可加工。3.主要加工面(1).以36孔为中心的加工面：a.5锥销孔及其上下端面，双边。c.底部与对称中心面成47du的斜面d.孔壁上有装配时需要钻铰的fai8锥孔(2).以fai50半孔为中心的加工面：a.fai50孔及其上下端面(fai20孔与fai50半孔下端面为同一加工面)4.设计基准拨叉下端面为高度方向设计基准，空的中心线为径向设计基准。设计基准如图1.1.4。图1.1.4如图：面B、C、D、E以面A为基准；面G以面E为基准；面F以面B为基准；螺纹孔M6中心线以截面HH为基准；锥孔fai8中心线以螺纹孔M6中心线为基准；面M以截面JJ和截面KK为基准；fai50孔中心线以fai20孔中心线为基准；fai20孔与fai50孔径向尺寸分别以各自中心线为基准。5.零件形状与位置精度分析fai20孔的上端面对其中心线的垂直度误差为0.05mm，且表面粗糙度值为Ra=3.6um；孔fai50孔上端面和拨叉下端面对fai20孔中心线的垂直度误差为0.07mm，且表面粗糙度值为Ra=3.2um；底部斜面粗糙度值为Ra=12.5um；fai50孔内壁粗糙度值都为Ra=3.2um；fai20孔内壁粗糙度值都为Ra=1.6um。由1P129表5.8知，普通机床加工均可达到以上精度要求。二.毛坯的选择1.毛坯的类型及制造方法考虑拨叉在工作时端面承受压力，且不受重载冲击，断面硬度要高，耐磨性要好。因此，使用HT200作为制造材料。又因为零件结构简单，生产类型为大批量，故选择砂型铸造，采用机器造型。另外，考虑到零件结构的特殊性，可将两个零件铸在一起，fai50孔需要铸出，而fai20孔不必铸出，可在钻床上加工出来。2.加工总余量的确定查2P18表2-2，选用铸件尺寸公差等级为CT9，加工余量等级MA为G级，可以确定各个加工面的余量，如下表2.2.1。表2.2.1铸件图加工面基本尺寸加工余量备注D12020未铸出孔D2502.5*2孔降一级双侧加工T2302.5单侧加工T3122.5单侧加工T4122.5铸造分模面在上降一级T1302.53.铸件尺寸及其偏差的确定考虑加工余量，查2的铸件尺寸及偏差，如下表2.3.1。表2.3.1工序号毛坯元素偏差值尺寸值10小端高度0.9350.920fai32外圆面0.9320.930大端高度0.85170.8540fai50孔径1.4451.450fai72外圆面1.1721.160加强筋0.7580.754.毛坯简图图2.4.1三.零件工艺规程的设计1.定位基准的选择(1).粗基准的选择选择时，应选择不加工的面作为粗基准。而在所有不加工表面中，应以与加工表面有相互位置精度要求的表面作为粗基准。对此零件来说，fai32外圆面为不加工表面，且零件上下表面与此圆柱中心线有垂直度要求，因此选取fai32外圆面为粗基准。分析零件的加工工艺，fai32外圆面只在第一道工序中使用一次，因此选取此面作为粗基准较为合适。(2).精基准的选择考虑零件的尺寸关系，依据“基准不变”与“基准重合”原则，选择粗铣后的底面和fai20孔的中心线作为精基准。2.工艺路线的制定(1).根据零件尺寸及精度要求确定表面加工方案查3P137表5.8，P138表5.9，1P129表5.8可知：a.端面尺寸精度和粗糙度要求经粗铣后精铣均可达到；b.fai20和fai50两孔的上下表面要求粗糙度为Ra=3.2um，粗铣后半精铣即可达到；c.fai20孔要求公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra=1.6um，钻孔后扩孔，再铰孔即可达到；d.fai50孔要求公差等级为IT12，表面粗糙度为Ra=3.2um，粗镗后半精镗即可达到；e.铣断零件时要求断面粗糙度为Ra=6.3，粗铣即可达到；f.47du斜面要求表面粗糙度为Ra=12.5um，粗铣即可达到；g.fai8锥孔可先钻出fai6的通孔，装配时再钻铰。(2).工艺路线方案的设定与比较方案一：工序号工序名称定位基准10粗、精铣fai20与fai50下端面fai32外圆面20粗、精铣fai20上端面fai20下端面30粗、精铣fai50上端面fai50下端面40钻、扩、铰、精铰fai20孔fai20下端面50粗镗、半精镗fai50孔fai20孔60铣断零件fai20孔70钻M6底孔，攻丝fai20孔上端面、零件对称中心线80铣47du斜面fai20孔下端面、零件对称中心线90钻fai8锥孔的底孔fai6fai20孔上端面、零件对称中心线100去毛刺110检验方案二：工序号工序名称定位基准10粗铣fai20与fai50下端面fai32外圆面20粗铣fai20上端面fai20下端面30粗铣fai50上端面fai50下端面40钻、扩、粗铰fai20孔fai20下端面50粗镗fai50孔fai20孔60精铣fai20与fai50下端面fai20上端面、fai20孔70精铣fai20孔上端面fai20下端面、fai20孔80精铣fai50孔上端面fai50下端面、fai20孔90精铰fai20孔fai20上端面100半精镗fai50孔fai20孔110铣断零件fai20孔120钻M6底孔、攻丝fai20孔上端面、零件对称中心线130钻fai8锥孔的底孔fai6fai20孔上端面、零件对称中心线140铣47du斜面fai20孔下端面、零件对称中心线150去毛刺160检验方案的比较：方案一中，粗加工与精加工混在一起，使得粗加工后要重新对刀进行精加工，因此效率很低，不经济，在整体上不符合“先粗后精”的加工原则。方案二为此作了修改，将粗加工与精加工分开，提高了效率。因此，方案而更为合理。四.加工设备与工艺装备的选择1.机床设备及刀具的选择根据各个工序的加工方式查7可得到各加工方法所用到的机床和刀具如下：a.工序10、20、30、60、70、80：X52K立式铣床，套式面铣刀；b.工序40：组合机床，高速钢麻花钻、锥柄扩孔钻、高速钢铰刀；c.工序50、100：T68卧式镗床，单刃镗刀；d.工序90：Z525立式钻床，高速钢铰刀；e.工序110：X61卧式铣床，细齿锯片铣刀；f.工序120：组合机床，高速钢麻花钻、机用丝锥；g.工序130：Z525立式钻床，高速钢麻花钻；h.工序140：X52K立式铣床，三面刃铣刀。2.量具的选择查7可选择各个工序的量具，铣断面可用游标卡尺，测量孔径可用内径百分尺和塞规，测量螺纹精度可用螺纹塞规。五.机械加工工序设计1.圆柱表面工序尺寸查5得各工序尺寸如下表：加工表面工序号加工内容加工量精度等级加工后尺寸fai2040钻孔18IT11fai40扩孔1.8IT10fai40粗铰0.14IT8fai40精铰0.06IT7faifai50铸件2.5(单边)CT9fai50粗镗2.0(单边)IT12fai100半精镗0.5(单边)IT12fai2.平面工序尺寸查5得各工序尺寸如下表：工序号工序内容加工余量公差等级基本尺寸fai20端面fai50端面铸件CT935.00.917.00.8510粗铣fai20与fai50下端面2.0IT1320粗铣fai20上端面2.0IT1330粗铣fai50上端面2.0IT1360精铣fai20与fai50下端面0.5IT1170精铣fai20孔上端面0.5IT1180精铣fai50孔上端面0.5IT113.切削用量的确定(1).工序10：粗铣fai20与fai50下端面本工序选用YG6硬质合金套式面铣刀，齿数=10，直径=80mm。因为是粗加工，故选背吃刀量=2.0mm,一次走刀即可完成。查7P9.36表9-10，得到每齿进给量的推荐值为=0.140.24mm/z，加工铸铁可取大值，即=0.24mm/z。查7P9.40表9-14知=60120m/min。粗加工为提高生产效率，可选较大转速，取机床主轴转速n=475r/min，m/min，在推荐范围内，因此铣削速度=119m/min。(2).工序20：粗细fai20上端面本工序选用YG6套式面铣刀，齿数=10，直径=63mm。背吃刀量与每齿进给量确定与工序10相同，即=2.0mm，=0.24mm/z。选取主轴转速n=600r/min，m/min。(3).工序30：粗铣fai50上端面背吃刀量与每齿进给量确定与工序10相同，即=2.0mm，=0.24mm/z。刀具选择与工序10相同，故m/min。(4).工序40：钻、扩、粗铰fai20孔a.钻fai18的孔根据6选高速钢麻花钻头，d=18mm。查7P118表3-38，进给量=0.430.53mm/r，取=0.53mm/r。查7P123表3-42，切削速度为m/min。b.扩孔至fai19.8查7P183表3-121知扩孔速度=0.1660.3m/s，取=0.25m/s。进给量=0.20.25mm/r，取=0.25mm/r。c.粗铰孔至fai19.94选用高速钢铰刀，进给量为=1.0mm/r。机床主轴转速为n=140r/min，故8.77m/min。(5)工序50：粗镗fai50孔本工序选用T68卧式镗床，单边加工余量为2.0mm，因此背吃刀量为=2.0mm。查7P101表322，得进给量=0.52mm/r。(6).工序60：精铣零件下端面本工序刀具选择与工序10相同，精加工=0.5mm，每齿进给量取较小值，即=0.14mm/z。切削速度=119m/min。(7).工序70：精铣fai20上端面本工序刀具选择与工序20相同，切削用量与工序60相同。(8).工序80：精铣fai50上端面：本工序刀具选择与工序10相同，切削用量与工序60相同。(9).工序90：精铰fai20孔本工序加工余量为0.06mm，进给量=0.48mm/r。当主轴转速为n=140r/min，切削速度为m/min。(10).刚需100：半精镗fai50孔本工序加工余量为1mm，一次切除。取背吃刀量=0.5mm，查6得进给量=0.250.4mm/r，取=0.3mm/r。查7P213表4-7-1，主轴转速n=630r/min，故m/min，取=100m/min。(11).工序110：铣断零件本工序选用X61卧式铣床，刀具为细齿锯片铣刀，D=160mm，齿数=50，宽度B=4.0mm。每齿进给量取=0.1mm/z。去主轴转速为n=100r/min，则切削速度为m/min。(12).工序120：钻M6底孔，攻丝a.钻M6底孔查6P6.38表6-23，得钻底孔选钻头直径为=5mm。进给量可查6P7.21表7-9，取=0.24mm/r，钻削速度=25m/min。b.攻丝查6P6.37表6-22，选机用丝锥M6，P=1mm。机床主轴转速为n=400r/min，则m/min。(13).工序130：钻fai8锥孔的底孔本工序选用Z525立式钻床，钻头直径为=6mm。查6得进给量=0.220.26mm/r，取=0.22mm/r。选主轴转速n=680r/min，m/min。(14).工序140：铣47du斜面本工序选用X51立式铣床，刀具选用YG6型三面刃铣刀，查6P9.15取D=63mm，=16。每齿进给量=0.1mm/z。主轴转速查7P226表4-16-1，得n=100r/min。工作台每分钟进给量mm/min，查7P226表4-16-2，取工作台每分钟进给量为=165mm/min。六.专用夹具的设计1.工件定位方案的确定与定位装置的确定fai50孔的中心线与fai20孔的中心线间有位置精度要求，因此选fai20孔为主要定位基准。定位元件采用支撑板、一个圆柱定位销和一个菱形定位销。其中，支撑板在零件底部，限制三个自由度，圆柱销和菱形销限制三个自由度，原理图如下图6.1.1。图6.1.12.夹具的确定结合定位方案和定位元件，因生产类型为大批量生产，快速夹紧是关键，故采用移动压板式偏心夹紧机构。3.夹紧力的确定铣断时用高速钢细齿锯片铣刀，=160mm，齿数=50，查7P105表3-25得铣削力计算公式为其中，=30，=12mm，=0.1mm/z，=4mm.则=156.48N查7P103图3-2、图3-3，知：逆铣时水平分力为=(11.2) ，顺铣时水平分力为=(11.2) 。取大者，即=1.2，因此=187.78N。考虑安全系数，其中，为基本安全系数，=1.5；为加工性质系数，=1.1；为刀具钝化系数，=1.1；为断续切削系数，=1.1。则总的水平分力。要克服水平铣削力，实际夹紧力为，则有下面的关系：。其中，、 分别为工件底部与支撑板和工件上部与压紧件之间的摩擦系数，因此，即夹紧力为750N。4.对刀块的选择考虑铣断时刀具纵向与横向尺寸都需确定，因此选用指教对刀块，对刀块尺寸见P13。5.夹具的选择查8P34表2-19，可得偏心夹紧机构参数推荐值。当作用力为15公斤力，偏心轮与加紧面和轴销的夹角均为6du时，直径D=70mm偏心轮可提供夹紧力194公斤力，合1901.2N，满足