广播电视大学-机械制造工艺学课程设计2012.doc

原文档和 CAD 图 请发电子邮件 lhf5005 机械制造工艺学课程设计 说明书 课题 设计 CA6140 拨叉 005 零件的加工工艺规则 及工艺装备 年产量为 5000 件 学 校 班 级 姓 名 学 号 指导教师 完成日期 2012 年 11 月 18 日 原文档和 CAD 图 请发电子邮件 lhf5005 目目 录录 一 零件的工艺分析 1 1 1 零件的作用 1 1 2 零件的工艺分析 1 二 机械加工工艺规程设计 2 2 1 确定毛坯的制造形成 2 2 2 基准的选择 2 2 2 1 粗基准的选择 2 2 2 2 精基准的选择 2 2 3 制定工艺路线 2 2 3 1 方案一 3 2 3 2 方案二 3 三 机械加工余量 工序尺寸及毛皮尺寸的确定 4 3 1 毛坯余量及尺寸的确定 4 3 2 确定工序 4 四 夹具的设计 12 4 1 提出问题 12 4 2 设计思想 13 4 3 夹具设计 13 4 3 1 定位分析 14 4 3 2 切削力 夹紧力 切屑用量和切屑速度的计算 14 4 3 3 夹具操作说明 15 五 课程设计小结 15 六 参考文献 16 原文档和 CAD 图 请发电子邮件 lhf5005 原文档和 CAD 图 请发电子邮件 lhf5005 一 零件的工一 零件的工艺艺分析分析 1 1 零件的 零件的作用作用 题目给定的零件是 CA6140 车床拨叉 它位于车床变速机构中 主要为换档 使主轴回转运动按照工作者的调整进行工作 其中宽度为mm 的槽尺寸精 012 0 0 18 度要求很高 因为在拨叉拔动滑移齿轮时 如果槽的尺寸精度不高或间隙很大时 滑移齿轮得不到很高的位置精度 所以 宽度为mm 的槽和滑移齿轮的配 012 0 0 18 合精度要求很高 1 2 零件的工零件的工艺艺分析分析 该拨叉的全部技术要求列如下表 项目公差等级 偏差 mm 粗糙度 m 定位基准 25 的六齿方花键孔 IT12 0 023 0 1 6 花键孔中心线 22 的花键底孔 IT12 0 028 0 3 2 花键孔中心线 尺寸 8 的槽IT9 0 03 0 3 2 花键孔中心线 尺寸 18 的槽IT6 0 012 0 3 2 花键孔中心线 花键槽宽 6 IT6 0 06 0 03 3 2 花键孔中心线 原文档和 CAD 图 请发电子邮件 lhf5005 2 机械加工工机械加工工艺规艺规程程设计设计 2 1 确定毛坯的制造形成 确定毛坯的制造形成 零件材料 HT200 零件在工作过程中并有变载荷和冲击性载荷 因此选用铸造 件 以使金属纤维尽量不被切断 保证零件的工作可靠 由于生产纲领为中批生 产 年产 5000 件 而且零件的几何尺寸并不大 故可采取模锻成型 经查 金属机 械加工工艺人员手册 表 5 5 取等级为 2 级精度底面及侧面浇注确定待加工表面 的加工余量为 2 0 5mm 见附图一 毛坯图 2 2 基准的基准的选择选择 2 2 1 粗基准的粗基准的选择选择 因为要保证花键的中心线垂直于右端面 所以以 40 的外圆表面的粗基准 2 2 2 精基准的精基准的选择选择 为保证定位基准和工序基准重合 以零件的下底面为精基准 2 3 制定工 制定工艺艺路路线线 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 在生产纲领已确定的情况下 可 以考虑采用万能型机床配以专用工卡具 并尽量使工序集中来提高生 产率 除此之外 还应当考虑经济效果 工卡具使用方便 互换及维护 成本低等 以便使生产成本尽量下降 2 3 1 工工艺艺路路线线方案一方案一 工序 1 粗 精车端面 钻 扩花键底孔 倒两端 3 30 角 原文档和 CAD 图 请发电子邮件 lhf5005 2 粗 精铣削右端面 B 面 3 铣削mm 的槽 0 030 0 8 4 铣削mm 的槽 012 0 0 18 5 拉花键孔 2 3 2 工工艺艺路路线线方案二方案二 工序 1 粗 精车下端面 B 面 钻 扩花键底孔 倒 3 30 角 以 40mm 圆柱面为粗基准 选用 C3163 1 转塔式六角车床及三爪 卡盘夹具 2 拉花键 以花键中心线及右端面 B 面 为基准 3 铣削mm 的槽 以花键的中心线及下底面为基准 选用 X62W 03 0 0 8 卧式铣床加专用夹具 4 铣削mm 的槽 以花键的中心线及下底面为基准 选用 X62W 012 0 0 18 卧式铣床加专用夹具 方案分析 上述两方案中 工艺方案一把拉花键放在最后一道工序 但此方案中 2 3 4 工序很难对工件进行定位和夹紧 方案二中 把花键放在第一道工序的后边 这 样 方案二中的 3 4 5 道工序很容易对工件进行定位与夹紧 即以花键中心线和 下低面作为 3 4 5 道工序的定位基准 此方案定位精度高 专用夹具结构简单 可 靠 所以采用方案二比较合理 原文档和 CAD 图 请发电子邮件 lhf5005 三 机械加工余量 工序尺寸及毛皮尺寸的确定三 机械加工余量 工序尺寸及毛皮尺寸的确定 零件材料为 HT200 毛坯重量为 1 0 kg b 160MPa HBS 根据 机 械加工工艺手册 以下简称 工艺手册 机械工业出版出版社 杨叔子 主编 已知生产类型为中批生产 采用模锻锻模造毛坯 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 3 1 毛坯余量及尺寸的确定毛坯余量及尺寸的确定 1 下端面的加工余量 下端面有 2 0 5mm 的加工余量 足够把铸铁的硬质 表面层切除 2 矩形花键底孔 要求以矩形花键的外径定心 故采用拉削加工内孔尺寸为 22 0 0 28 见零件图 参照 金属制造工艺设计手册 确定孔加工余量的分配 钻孔 20mm 扩孔 21mm 拉花键 3 右端面的加工余量 此工序分 2 个工步 1 粗铣右端面 2 精铣右端面 精加工余量为 0 2mm 粗铣加工余量为 2 8mm 3 2 确定工序 确定工序 工序一 车 机床 C3163 1 转塔式六角卧式车床 工步 1 车削下底面 原文档和 CAD 图 请发电子邮件 lhf5005 1 加工条件 工件材料 灰铸铁 HT200 b 145MPa 模锻铸造 加工要求 粗 精车右面 B 面 并保证 28mm 的工序尺寸 刀具 刀片材料 YG6 刀片尺寸 r 12 ao 6 8 b 10 o 0 5 Kr 90 n 15 2 计算切削用量 1 已知长度方向的加工余量为 2 0 5mm 实际端面的最大加工余量为 2 5mm 故分二次加工 粗车和精车 长度加工公差 IT 级 取 0 46 mm 2 进给量 根据 切削用量简明手册 当刀杆尺寸为 16mm 25mm mm 时 以及工件直径为 60mm 时 由于凸台 B 面的存在所 e a 以直径取 60mm 0 6 0 8mm 按 C 车床说明书 取 0 6 mm r 由于存在间歇加工所以进给量乘以 k 0 75 0 85 所以 实际进给量 f 0 6 0 8 0 48 mm 按 C 车床说明书 0 53 3 计算切削速度 按 切削用量简明手册 切削速度的计算公式为 V Cv Tm ap xv f yv kv 其中 Cv 158 xv 0 15 yv 0 4 M 0 2 修正系数 Ko 见 切削手册 表 1 28 kmv 1 15 kkv 0 8 kkrv 0 8 ksv 1 04 kBV 0 81 Vc 158 600 2 20 15 0 53 0 4 1 15 0 8 0 8 0 81 0 97 46 9 m min 4 确定机床主轴转速 ns 1000vc dw 229 8 r min 按 C 车床说明书 200 r min 原文档和 CAD 图 请发电子邮件 lhf5005 所以实际切削速度 V 40 8m min 由于铸造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮 为了切除硬皮表层以及为 下一道工步做好准备 工步 2 精车下底面 1 已知粗加工余量为 0 5mm 2 进给量 f 根据 切削用量简明手册 表 1 6 f 0 15 0 25mm r 按 C 车床说明书 0 16 mm r 计算切削速度按 切削用量简明手册 表 1 27 切削速度的计算公式为 V Cv Tm ap xv f yv kv 158 600 2 20 15 0 16 0 4 1 15 0 8 0 8 0 81 0 97 83 85 m min 3 确定机床主轴转速 nw 1000vc dw 410 8r min 按 C3163 车床说明书 取 n 400r min 实际切削速度 V 57 1m min 工步 3 钻六角方花键孔 钻头选择 见 切削用量简明手册 钻头几何形状为 表 2 1 及表 2 2 双锥修磨具刃 钻头参数 20 30 2 118 2 70 b 3 5mm ao 12 55 b 2mm 4mm 根据 切削用量简明手册 表 2 9 确定 f 0 48 按机床进给强度决定进给量 根据表 2 9 当 b 210MPa 20mm 可确定 f 0 75 原文档和 CAD 图 请发电子邮件 lhf5005 按 C3163 1 车床说明书 取 f 0 62mm r b 切削速度 由 切削用量简明手册 表 2 15 得 21m min n 1000V D 334 4 由机床技术资料得和 334 4 接近的有 280n m 和 400r min 取 280r min 取 n 280r min 实际 v 17 m min 工步 4 扩花键孔 刀具直径 do 21mm 刀具几何参数同上 由于两孔直径相差不大 为了节省停车和调换走刀量等辅助时间 n 和 f 都不变 工步 5 车倒角 倒角 3 30 刀具 专用刀具 此工步使用到专用刀具与手动进给 工序二 拉 机床 LY6110B 工步 1 拉花键孔 单面齿升 根据有关手册 确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿 为 0 06mm 拉削速度 v 0 06m s 3 6m min P 1 25 1 5 sqrt80 1 35sqrt80 12mm 拉刀同时工作齿数 z l p 80 12 7 工序三 铣 原文档和 CAD 图 请发电子邮件 lhf5005 机床 62W 工步 1 倒角 倒角 3 30 刀具 专用刀具 确定主轴转速 n 和切削速度 vc n 160r min vc 17m min 此工步使用到专用刀具与手动进给 工步 2 粗铣右端面 B 面 加工要求 粗铣右端面 用标准镶齿圆柱铣刀粗铣 加工余量 3mm 留精铣的加工余量为 0 2 所以本道工步切削宽度 ac 2 8 选进给 量 0 6mm r 就能满足要求 1 决定切削速度 Vc f 可根据 切削用量简明手册 确定 Z 8 aP 40 70mm ac 2 8 0 5 Vc Cvdoqv TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv Cv 20 qv 0 7 Xv 0 3 yv 0 2 uv 0 5 pv 0 3 m 0 25 Km 1 12 Ksv 0 8 KTv 0 82 Kv KmxKsvxKTv 1 12x0 8x0 82 0 79 Vc Cvxdoxqv TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv 23 7 m min n 1000V d 1000 x23 7 3 14x50 151r min 根据 X62W 型铣床说明书选 n 160r min 加工表面精度要求不高 Vc 3 14nd 1000 160 x3 14x50 1000 25 1m min 工步 3 精铣右端面 1 选择刀具 刀具与上道工步是同一把刀 2 切削用量 原文档和 CAD 图 请发电子邮件 lhf5005 精铣的加工余量为 0 2 所以本道工步切削宽度 ae 0 2mm 0 6 3 决定切削速度 Vc 可根据 切削用量简明手册 确定 ac 0 2mm Vc Cvdoqv TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv 33 1m min n 1000V d 1000 x33 1 3 14x50 211r min 根据 X62W 型铣床说明书选 n 210r min Vc 3 14nd 1000 210 x3 14x50 1000 33 0m min 工步 4 粗铣削 8 0 030mm 槽 加工工件尺寸 8 0 030mm 长度 L 40mm 加工要求 高速钢三面刃铣刀 精密级 K7 加工处留精加工余量 0 2mm 用 乳化液冷却 1 选择刀具 由加工尺寸公差 0 0 3 所以铣刀精度为精密级 K7 2 选择切削量 由于槽的深度为 8mm 故一次走完 加工面处留精加工余量 0 2mm ae 7 8mm ap 40mm 由 切削用量简明手册 确定 f 0 15 0 3mm r 现取 f 0 3mm r fz 0 3 16 0 018mm z 3 决定切削速度 Vc 和每齿进给量 Vf f 由 切削用量简明手册 n 210r min Vc 3 14nd 1000 210 x3 14x50 1000 33 0mm min 工步 5 精铣削 8 0 030mm 槽 加工要求 同上一工步 由于此工步的设计尺寸精度要求很高 ae 0 2mm ap 40mm 由 切削用量简明手册 确定 f 0 5mm r 现取 f 0 3mm r 原文档和 CAD 图 请发电子邮件 lhf5005 fz 0 3 24 0 0125mm z 确定切削速度 Vc 和每齿进给量 决定切削速度 Vc 和每齿进给量 Vf 由 切削用量简明手册 选 Vc 60m min n 1000 Vc d 1000 60 3 14 50 382 2r min 根据 X62W 型铣床说明书选 n 400r min 实际 Vc 62 8m min 工步 6 粗铣削mm 槽 012 0 0 18 加工工件尺寸 mm 长度 L 40mm 012 0 0 18 加工要求 高速钢三面刃铣刀 精密级 K7 加工处留精加工余量 0 2mm 用 乳化液冷却 1 选择刀具 由加工尺寸公差 0 0 3 铣刀精度为精密级 K7 2 选择切削量 ac 7 45mm ap 40mm 分四次走完 留精加工余量 0 2 由 切削用量简明手册 确定 f 0 15 0 3mm r 现取 f 0 3mm r 3 决定切削速度 Vcf f 由 切削用量简明手册 n 210r min Vc 3 14nd 1000 210 x3 14x70 1000 46 2mm min 工步 7 精铣削mm 槽 012 0 0 18 加工要求 高速钢三面刃铣刀 精密级 K7 加工处留精加工余量 0 2mm 用 乳化液冷却 4 选择刀具 由加工尺寸公差 0 0 3 所以铣刀精度为精密级 K7 5 选择切削量 原文档和 CAD 图 请发电子邮件 lhf5005 加工余量 ac 0 2mm ap 40mm 由 切削用量简明手册 确定 f 0 15 0 3mm r 现取 f 0 15mm r 6 决定切削速度 Vc 和每齿进给量 Vf f 由 切削用量简明手册 n 400r min Vc 3 14nd 1000 400 x3 14x70 1000 87 9mm min 最后 将以上各个工序计算结果 连同其它加工数据 一起填入机械加工工 艺卡片中 附 机械加工工艺卡片 四 四 夹夹具具设计设计 夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的 工艺装备 它广泛地运用于机械加工 检测和装配等整个工艺过程中 在现代化的机械和仪器的制造业中 提高加工精度和生产率 降低制 造成本 一直都是生产厂家所追求的目标 正确地设计并合理的使用 夹具 是保证加工质量和提高生产率 从而降低生产成本的重要技术 环节之一 同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段 4 1 提出提出问题问题 1 怎样限制零件的自由度 底面限制 2 个自由度 定位花键轴限制 4 个自由度 2 怎样夹紧 设计夹具由上端螺旋夹紧配合二侧块夹紧工件 3 怎样使夹具使用合理 便于装卸 原文档和 CAD 图 请发电子邮件 lhf5005 4 2 设计设计思想思想 设计必须保证零件的加工精度 保证夹具的操作方便 夹紧可靠 使用安全 有合理的装卸空间 还要注意机构密封和防尘作用 使设 计的夹具完全符合要求 本夹具主要用来对左右通槽进行加工 表面粗糙度和尺寸精度要 求较高 刀具选高速钢直齿三面刃铣刀 来对工件进行加工 考虑到提高劳动生 产率 降低劳动强度 采用开口垫圈 螺母不需从芯轴中取出 一次装夹 完成两 侧通槽加工 4 3 夹夹具具设计设计 零件在工序一后有圆柱型通孔和加工平整的下底面 根据这个特点采用长 芯轴和底平面的夹具来定位 4 3 1 定位分析 定位分析 1 定位基准的选择 据 机床夹具设计手册 知定位基准应尽可能与工序基准重合 在 同一工件的各道工序中 应尽量采用同一定位基准进行加工 一次装夹 完成加工宽为和mm 的槽 因此选用工件底面和花键心轴的中心线 0 030 0 8 012 0 0 18 为主定位基准 2 定位误差的分析 定位元件尺寸及公差的确定 夹具的主要定位元件为花键芯轴与 下底平面 因为该定位元件的定位基准为孔的轴线 基准重合 B 0 原文档和 CAD 图 请发电子邮件 lhf5005 由于存在间隙 定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差 Y 0 707 d 0 707 0 025mm 0 0177mm 4 3 2 切削力 切削力 夹紧夹紧力 切屑用量和切屑速度的力 切屑用量和切屑速度的计计算算 1 车 以工步 3 为最大切削力进行计算 1 进给量 f 0 62mm r 根据计算和查机床说明书选择 2 切削速度 vc 17m min 根据有关手册确定 3 计算切削力 刀具 高速钢麻花钻 D 20mm 根据经验公式 Fc n c yx pFcc KvfaCF FcFcFc 81 9 结合上面计算 以最大切削用量并查表计算如下 9 00 0 1 75 0 114 FcFcFcFcFc KnxyC 所以 N8616 0 9170 6101149 81 81 9 00 751 0 Fc n c yx pFcc KvfaCF FcFcFc 二 六角方花键孔加工 1 进给量 该工序就是通过一次走刀 完成花键槽的拉削加工 由于加工方法 的特殊性 刀具选择的特殊性 背吃刀量暂不用选择 只要选择合适的切削速度 和进给量就可以 根据机床刚度和刀具尺寸 此工序需要一次走刀 完成要求的 机械加工要求 加工总深度为 Z 76mm 总走刀次数为 1 次 原文档和 CAD 图 请发电子邮件 lhf5005 2 切削速度 根据有关手册 确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿为 0 06mm 拉削速度 v 0 06m s 3 6m min P 1 25 1 5 sqrt80 1 35sqrt80 12mm 拉刀同时工作齿数 z l p 80 12 7 3 切削力及夹紧力的计算 刀具 花键拉刀 切削力 由于本工序拉刀由上至下垂直向下拉 切削力方向也是由上向下 只要 底面能够保证强度 刚度 就能精确加工 保证加工精度 而下底面能够 保证 所以此处不用算切削力 由于切削力和夹紧力的方向垂直 平面定位 Fj KFL H L 2 5 250 24 46 24 214N 夹紧力的计算 由于切削力和夹紧力的方向一致 所以夹紧力定位较小夹紧 力来防止工件在加工过程中产生振动和转动 三 两侧通槽加工 计算切削力 刀具 高速钢直齿三面刃铣刀 根据经验公式 Fc n c yx pFcc KvfaCF FcFcFc 81 9 结合上面计算 以最大切削用量并查表计算如下 9 00 0 1 0 1 158 FcFcFcFcFc KnxyC 所以 原文档和 CAD 图 请发电子邮件 lhf5005 3348N 0 987 90 641589 81 81 9 01 01 0 Fc n c yx pFcc KvfaCF FcFcFc 铣削加工的切削力计算仅仅对最大切削力进行计算 其他不在一一计算 4 3 3 夹夹具操作具操作说说明明 如前所述 在设计夹具时 应该注意提高劳动率 为此 在螺母夹紧时采用开口 垫圈 以便装卸 五五 课课程程设计设计小小结结 课程设计作为 机械制造工艺学 课程的重要环节 使理论与实践更加接近 加深了理论知识的理解 强化了生产实习中的感性认识 本设计采用了一次 装夹可换芯轴和手动螺旋快速夹紧与拆卸机构 从而大大提高了生产 效率 夹具的加工精度都采用普通级 充分考虑了制造成本 缺点是 本设计的操作需要人力 所以在生产自