CA6140车床拨叉[831003]工艺及精铣18H11槽夹具设计【E型】
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CA6140车床拨叉[831003]工艺及精铣18H11槽夹具设计【E型】
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CA6140车床拨叉[831003]工艺及精铣18H11槽夹具设计【E型】,CA6140车床拨叉[831003]工艺及精铣18H11槽夹具设计【E型】
- 内容简介：
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机械制造基础课程设计 设计题目 ： 制 定 拨叉 零件的加工工艺 设计 铣 尺寸 18H11 槽 的 铣 床夹具 班 级 ： 机械 03-1 班 学 生： 张 盛 岩 指导教师： 敖 晓 春 哈尔滨理工大学 2006-9-25 nts - 1 - 目 录 设计任务书 一、 零件的分析 (3) 二、 工艺规程设计 (3) （一）、确定毛坯的制造形式 (3) （二）、基面的选择 (3) （三）、制订工艺路线 (3) （四）、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺 才的确定 (4) （五）、确定切削用量及基本工时 (5) 三、 夹具设计 (11) 四、 参考文献 (13) nts - 2 - 哈尔滨理工大学 机械制造工艺及夹具课程设计任务书 设计题目： 制定 拨叉 F 零件的加工工艺， 设计 铣 尺寸 18H11 槽 的 铣 床夹具 设计要求 ： 1.中批生产； 2.尽量选用通用 设备 。 设计内容： 1.填写设计任务书； 2.制订一个中等零件的加工工艺过程，填写工 艺过程卡和工序卡各一张； 3.设计指导教师指定的工序夹具，绘制全套夹 具图纸，要求用计算机绘图； 4.编写设计说明书一份，按照毕业论文的格式 写，要求打印文稿。 班 级： 机械 03-1 班 学 生： 张 盛 岩 指导教师： 敖 晓 春 2006 年 9 月 25 日 nts - 3 - 一、 零件的分析 （一） 零件的工艺分析 拨叉 这个零件从零件图上可以看出，它 一共 有 两 组加工表面， 而这二组加工表面之间有一定的位置要求， 现将这 二 组 加工表面分述如下： 1 以 25mm 孔为中心的加工表面。这一组加工表面包 括： 25H7mm 的 l六齿花键 孔 及倒角，尺寸为 80 与花键孔垂直的两端面，尺寸为 18H11 与花键孔垂直的通槽。 2 与 25mm 花键孔平行的表面。这一组加工表面包括：与花键孔中心 轴 线相距 22的上表面，与上表面垂直的二个 M8通孔和一个 5锥孔。 这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是： 1 上表面与 25mm 花键孔中心线平行度为 0.10； 2 18H11通槽两侧面与与 25mm 花键孔中心线的垂直度为 0.08。 由以上分析可知，对于这二组加工表面而言，我们可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具进行另一组 表面的加工，并且保证它们之间的位置精度要求。 二、 工艺规程设计 （一） 确定毛坯的制造形式 零件材料为 HT200，考虑到该零件在 车床 中的受力并保证零件的工作可靠性，零件为中批生产， 而且零件的尺寸不大， 因此，毛坯可采用金属模砂型铸造 。 （二） 基面的选择 基准面选择是工艺规程设计中的重要工作之一 。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。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。 粗基准的选择 ：以上下表面和两 侧面作为粗基准 ， 以消除 z ， x ， y 三个自由度， 用以消除 x ， y ， z 三个自由度， 达到完全定位。 nts - 4 - 对于精基准而言， 根据基准重合原则，选用设计基准作为精基准。 （三） 制订工艺路线 制订工艺路线的出发点，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得到合理的保证。在生产纲领为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具 来提高生产效率。除此以外，还应当考虑经济效率，以便使生产成本尽量下降。 1.工艺路线方案一 工序 铣 端 面。 工序 钻、扩花键底孔 22mm。 工序 内花键孔倒角 。 工序 拉花键孔 。 工序 铣上、下表面。 工序 钻 2 M8孔， 5mm 锥孔 。 工序 铣通槽 18H11。 工序 攻螺纹 2 M8。 工序 去毛刺 。 工序 检查 。 2.工艺路线方案二 工序 铣端面。 工序 钻、扩花键底孔 22mm。 工序 内花键孔倒角。 工序 铣上、下表面。 工序 钻 2 M8孔， 5mm 锥孔。 工序 铣通槽 18H11。 工序 拉花键孔。 工序 攻螺纹 2 M8。 工序 去毛刺。 工序 检查。 nts - 5 - 工艺方案的比较与分析 ： 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是 先 拉花键孔，再以该花键孔为基准加工其余平面 ；方案二是先加工 上下面 ，再加工 花键孔。 两相比较可以看出， 方案一可以避免加工上表面和槽的设计基准 和加工基准不重合的问题，而方案而不能，所以选用方案一作为零件的加工工序。 （四） 机械加工 余量 、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “拨叉 ”零件材料为 HT200，毛坯重量约为 1.00Kg，生产 类型为中批生产， 采用金属砂型铸造。 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. 铣端面 考虑 左端 面的粗糙度 Ra 为 3.2，参照 机械制造工艺设计手册 以下简称“手册”，表 1 43， 确 定工序尺寸为 Z=3.0mm，其中粗加工的加工余量Z=2.0mm，精加工的 加工余量 Z=1.0mm。 右端面没有粗糙度要求，只要求粗加工，所以余量定位 3.0。 2. 花键孔（ 6-25H7 22H12 6H11）。 要求花键孔为外径定心，故采用拉削加工。 内孔 22H12 ： 钻孔： 20 扩钻： 22 2Z=2.0 拉花键孔（ 6-25H7 22H12 6H11） 花键孔要求外径定心，花键内径拉削时的加工余量为孔的公差 0.17 。 3 铣表面 根据“手册”表 1 49，取上表面的机械加工余量为 4.0，下表面的余量为 3.0。 粗铣 上表面 Z=3.0 精铣上表面的台阶面 Z=1.0 nts - 6 - 粗铣下表面 Z=3.0 4. 铣通槽 18H11 粗铣 16 2Z=4.0 半精铣 18 2Z=2.0 毛坯制造尺寸及技术要求见毛坯图。 （五） 确定切削用量及基本工时 工序： 铣端面 。 1） 粗铣左端面 f=0.25mm/Z (表 3-28) =0.35m/s（ 21m/min） (表 3-30) 采用高速三面刃铣刀， dw=175mm,齿数 Z=16。 ns=wd1000 v = 1753.14 35.01000 =0.637r/s (38.2r/min) 按机床选取 nw=31.5r/min=0.522r/s （表 4 17） 故实际切削速度 =1000nd sw =0.29m/s 切削工时 l=75mm， l1 =175mm， l2 =3mm tm=Znlllfw21 = 6125.0522.0 317557 =121.2s=2.02min 2）粗铣右端面 粗铣右 端面的进给量、切削速度和背吃刀量与粗铣左端面的切削用量相同。 切削工时 l=45mm， l1 =175mm， l2 =3mm tm=Znlllfw21 = 6125.0522.0 317554 =106.8s=1.78min nts - 7 - 3）精铣左端面 f=0.10mm/Z (表 3-28) =0.30m/s（ 18m/min） (表 3-30) 采用高速三面刃铣刀， dw=175mm,齿数 Z=16。 ns=wd1000 v = 1753.14 30.01000 =0.546r/s (32.76r/min) 按机床选取 nw=31.5r/min=0.522r/s （表 4 17） 故实际切削速度 =1000nd sw =0.29m/s 切削工时 l=75mm， l1 =175mm， l2 =3mm tm=Znlllfw21 = 6101.0522.0 317557 =302.92s=5.05min 工序：钻、扩花键底孔 1）钻孔 20 f=0.75mm/r Kfl=0.75 0.95=0.71 /s (表 3 38) =0.35m/s （ 21m/min） （表 3 42） ns=wd1000 v = 203.14 35.01000 =5.57r/s (334r/min) 按机床选取 nw=338r/min=5.63r/s 故实际切削速度 =1000nd sw =0.35m/s 切削工时 l=80mm， l1 = 10mm， l2 =2mm tm=fw21n lll= 71.063.5 20108 =23s （ 0.4min） nts - 8 - 2）扩孔 22 f=1.07 (表 3 54) =0.175m/s （ 10.5m/min） ns=wd1000 v = 223.14 751.01000 =2.53r/s (151.8r/min) 按机床选取 nw=136r/min=2.27r/s 故实际切削速度 =1000nd sw =0.16m/s 切削工时 l=80mm， l1 = 3mm， l2 =1.5mm tm=fw21n lll= 07.127.2 5.1308 =35s （ 0.6min） 工序：倒角 1.07 15 f=0.05 /r (表 3 17) =0.516m/s （ 参照表 3 21） ns=wd1000 v = 263.14 516.01000 =6.3r/s (378r/min) 按机床选取 nw=380r/min=6.33r/s 切削工时 l=2.0mm， l1 = 2.5mm， tm=fw1n ll= 05.033.6 5.20.2 =14s （ 0.23min） 工序 ：拉花键孔 单面齿升 0.05 （表 3 86） v=0.06m/s （ 3.6m/min） （表 3 88） 切削工时 （表 7 21） tm=ZSv Klh z 1000 nts - 9 - 式中： h 单面 余量 1.5（由 22 25）； l 拉削表面长度 80； 考虑标准部分的长度系数，取 1.20； K 考虑机床返回行程的系数，取 1.40； V 切削速度 3.6m/min； Sz 拉刀同时工作齿数 Z=L/t。 t 拉刀齿距， t=(1.25 1.5) L =1.35 80 =12 Z=L/t=80/12 6 齿 tm=606.06.31000 40.120.1805.1 =0.15min (9s) 工序 ：铣上、下表面 1）粗铣上表面的台阶面 f=0.15mm/Z (表 3-28) =0.30m/s（ 18m/min） (表 3-30) 采用高速三面刃铣刀， dw=175mm,齿数 Z=16。 ns=wd1000 v = 1753.14 30.01000 =0.546r/s (33r/min) 按机床选取 nw=30r/min=0.5r/s （表 4 17） 故实际切削速度 =1000nd sw =0.27m/s 切削工时 l=80mm， l1 =175mm， l2 =3mm tm=Znlllfw21 = 6115.05.0 317580 =215s=3.58min nts - 10 - 2）精铣台阶面 f=0.07mm/Z (表 3-28) =0.25m/s（ 18m/min） (表 3-30) 采用高速三面刃铣刀， dw=175mm,齿数 Z=16。 ns=wd1000 v = 1753.14 52.01000 =0.455r/s (33r/min) 按机床选取 nw=30r/min=0.5r/s （表 4 17） 故实际切削速度 =1000nd sw =0.27m/s 切削工时 l=80mm， l1 =175mm， l2 =3mm tm=Znlllfw21 = 6170.05.0 317580 =467s=7.7min 3）粗铣下表面保证尺寸 75 本工步的切削用量与工步 1）的切削用量相同 切削工时 l=40mm， l1 =175mm， l2 =3mm tm=Znlllfw21 = 6115.05.0 317540 =181.7s=3.03min 工序 ：钻 2-M8底孔（ 6.80 ） f=0.36 /r (表 3 38) =0.35m/s （参照表 3 42） ns=wd1000 v = 8.63.14 35.01000 =16.39r/s (983.4r/min) 按机床选取 nw=960r/min=16r/s 故实际切削速度 =1000nd sw =0.34m/s nts - 11 - 切削工时（表 7 5） l=9.5mm， l1 = 4mm， l2 =3 tm=flw21n ll= 36.016 340.2 =2.86 （ 0.048min） 工序 ：铣槽 18H11 1）粗铣 f =0.10 /s(表 3-28) =0.30m/s（ 21m/min） (表 3-30) 采 用粗齿直柄立铣刀， dw=16mm,齿数 Z=3。 ns=wd1000 v = 613.14 30.01000 =5.97/s (358.2/min) 按机床选取 nw=380r/min=6.33/s （表 4 16） 故实际切削速度 =1000nd sw =0.32/s 切削工时 l=34mm， l1 =2mm， l2 =0mm tm=Znlllfw21 = 301.033.6 0234 =19s 因为要走刀两次，所以切削工时为 38s。 2）精铣通槽 f =0.07/s(表 3-28) =0. 25m/s（ 15m/min） (表 3-30) 采用细齿直柄立铣刀， dw=12mm,齿数 Z=5。 ns=wd1000 v = 213.14 52.01000 =6.63s (397.8min) 按机床选取 nw=380r/min=6.33/s （表 4 16） nts - 12 - 故实际切削速度 =1000nd sw =0.24s 切削工时 l=35mm， l1 =2mm， l2 =0mm tm=Znlllfw21 = 507.033.6 0235 =16s 因为走刀两次，所以切削工时为 64s。 ：攻螺纹 2 M8 v=0.35m/s (表 3 42) ns=wd1000 v = 83.14 53.01000 =13.9 (834min) 按机床选取 nw=850r/min=14.2s 故实际切削速度 =1000nd sw =0.357m/s。 三、专用 夹 具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。 （二） 提出问题 利用 本夹具 主要 用来 钻 22花键底孔 。 在加工本工序是，其他重要表面都还未加工，因 此，在本道工序加工时，主要考虑如何保证 底面的定位，如何降低劳动强度、提高劳动生产率 ，而精度则不是主要问题 。 （三） 夹具设计 1. 定位基准的选择 由零件图可知， 为了定位误差为零，选择零件的上下表面为主要定位基准面。 2切削力及夹紧力计算 nts - 13 - 刀具：高速钢 钻头 ， 直径 d0=20mm， f=0.71mm/r 钻头转速 n=5.63r/s 工件材料：灰铸铁 HB=210 则： 切屑扭矩 M= MyxM KfdC MM0103 （表 3 36） =225.63 209.1 0.718.0 1.059 103 =53.86（ N m） 轴向力 F=FyxF KfdC FF0=588.60 201 0.718.0 1.059 =9478.8（ N） 其中 KM =KF =(190HB)6.0 =(190210)6.0 =1.059 切削功率 PM =2 Mn 103 =2 3.14 53.86 5.63 103 =1.90 KW 由零件定位、装夹方式可知，只有钻削时产生的轴向力能引起零件的松动。 由夹紧机构产生的实际夹紧力应满足下式： P=K F 式中， 安全系数321 KKKK 4K1K 为基本 安全系数 1
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