机械制造技术课程设计-CA6140车床拨叉831007工艺及铣φ40端面夹具设计

目录TOC\o"1-2"\h\u14628第一章零件的工艺设计 零件的工艺设计全套图纸加V信153893706或扣33463894111.1零件的功用题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的φ22孔与操纵机构相连，二下方的φ55半孔则是用于与所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。1.2工艺分析零件的材料为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以及加工表面之间的位置要求：小头孔以及与此孔相通的的锥孔、螺纹孔大头半圆孔拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔端面，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm，小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为0.05mm。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床所能达到的位置精度，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。第二章工艺规程的设计2.1确定毛坯的制造形式确定毛坯种类：零件材料为HT200。考虑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，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。查《机械制造工艺及设备设计指导手册》324页表15-5选用铸件尺寸公差等级CT9级。2.2基准的选择 1粗基准的选择：以零件的底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。2精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔外圆柱表面为辅助的定位精基准。2.3制定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能得到合理的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。工序01：备料工序02：人工时效工序03：粗铣、半精铣Φ40端面工序04：扩、铰Φ22孔工序05：车Φ55孔；车Φ73孔工序06：钻孔至Φ4工序07：钻、攻M8螺纹工序08：铣断工序09：装配时铰Φ8工序10：去毛刺工序11：检验至图纸要求并入库2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定1.工件Φ40端面的加工余量已知铸件尺寸公差为CT9级，加工余量为MA-D级，查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4得，锻件的单边加工余量Z=2.5mm,粗糙度Ra=3.2，查《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8知，两步铣削（即粗铣——半精铣）可满足其精度要求。2.工件Φ22H7孔的加工余量已知铸件尺寸公差为CT7级，加工余量为MA-D级，查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4得，铸件的单边加工余量Z=1.0mm,粗糙度Ra=1.6，查《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-8知，首先扩Φ20孔至Φ21.8，再铰Φ21.8孔至Φ22H7即可满足其精度要求。3.工件Φ55孔的加工余量已知铸件尺寸公差为CT9级，加工余量为MA-D级，查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4得，铸件的单边加工余量Z=3.0mm,粗糙度Ra=3.2，查《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8知，一步车削即可满足其精度要求。4.工件Φ73孔的加工余量已知铸件尺寸公差为CT9级，加工余量为MA-D级，查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4得，铸件厚度为5,粗糙度Ra=6.3，查《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8知，一步车削即可满足其精度要求。5.Φ8孔的加工余量因孔的尺寸较小，故采用实心铸造，孔的粗糙度Ra=1.6，查《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-7知，两步钻削即可满足其精度要求。首先钻孔至Φ4，再铰Φ4孔至Φ8。6.M8螺纹的加工余量因螺纹的尺寸较小，故采用实心铸造，查《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-20知，首先钻M8螺纹底孔Φ6，再攻M8螺纹。7.其它不加工表面，铸造即可满足其精度要求。2.5确定切削用量及基准工时工序01：备料工序02：人工时效工序03：粗铣、半精铣Φ40端面工步一：粗铣Φ40端面1.选择刀具刀具选取端面铣刀，，，。2.决定铣削用量1）决定铣削深度决定每次进给量及切削速度根据X52K型立式铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝600当＝600r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时：，，，则机动工时为工步二：半精铣Φ40端面1.选择刀具刀具选取端面铣刀，，，。2.决定铣削用量1）决定铣削深度2）决定每次进给量及切削速度根据X52K型立式铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝600当＝600r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时：，，，则机动工时为工序04：扩、铰Φ22孔工步一：扩Φ20孔至Φ21.8利用钻头将孔扩大至，根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 根据机床说明书，选取 则主轴转速为，并按钻床说明书取，实际切削速度为 切削工时：，，，则机动工时为 工步二：铰Φ21孔至Φ22根据参考文献Ⅳ表2-25，，，得 查参考文献Ⅴ表4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取，，实际切削速度。切削工时：，，，则机动工时为 工序05：车Φ55孔；车Φ73孔工步一：车Φ55孔1）车削深度，因为端面精度要求不高，故可以选择ap=3.0mm，两次走刀即可完成所需长度。2）机床功率为7.5kw。查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。选较小量f=0.14mm/z。3）查后刀面最大磨损及寿命查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。查《切削手册》表3.8，寿命T=180min4）计算切削速度按《切削手册》，查得Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据CA6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s则实际切削速度Vc=3.1480475/1000=119.3m/min,实际进给量为fzc=Vfc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率查《切削手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc，故校验合格。最终确定ap=1.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，Vc=119.3m/min，fz=0.16mm/z。6）计算基本工时tm＝L/Vf=(30+1.5)×2/（475×0.16）≈0.829min。工步二：车Φ73孔1）车削深度，因为端面精度要求不高，故可以选择ap=5.0mm，两次走刀即可完成所需长度。2）机床功率为7.5kw。查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。选较小量f=0.14mm/z。3）查后刀面最大磨损及寿命查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。查《切削手册》表3.8，寿命T=180min4）计算切削速度按《切削手册》，查得Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据CA6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s则实际切削速度Vc=3.1480475/1000=119.3m/min,实际进给量为fzc=Vfc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率查《切削手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc，故校验合格。最终确定ap=2.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，Vc=119.3m/min，fz=0.16mm/z。6）计算基本工时tm＝L/Vf=(9+2.5)×2/（475×0.16）≈0.303min。工序06：钻孔至Φ4确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工Φ4孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则 根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为 切削工时：，，，则机动工时为 工序07：钻、攻M8螺纹工步一：钻2-M8螺纹底孔Φ6选用高速钢锥柄麻花钻（《工艺》表3.1－6）由《切削》表2.7和《工艺》表4.2－16查得（《切削》表2.15）468r/min按机床选取n=500r/min切削工时：，，则机动工时为工步二：攻2-M8螺纹选择M8mm高速钢机用丝锥等于工件螺纹的螺距，即f=0.6mm/r299r/min按机床选取n=300r/min切削工时：，，则机动工时为工序08：铣断1.选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金三面刃铣刀，刀片采用YG8,，，，。2.决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工余量不大，故可在7次走刀内铣完，则2）决定每次进给量及切削速度根据X62W型卧铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝600当＝600r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时：，，，则机动工时为工序09：装配时铰Φ8根据参考文献Ⅳ表2-25，，，得 查参考文献Ⅴ表4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取，，实际切削速度。切削工时：，，，则机动工时为 工序10：去毛刺工序11：检验至图纸要求并入库第三章专用夹具设计3.1问题的提出本夹具主要用于铣工件Φ40端面，精度等级为8级，表面粗糙度Ra3.2，要求不高，因此本道工序加工精度要求不高，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。3.2定位基准的选择1.支承板作为第一定位基准，与工件底面相配合限制三个自由度。2.固定V型块作为第二定位基准，与工件Φ40外圆面相配合限制两个自由度。3.活动V型块作为第三定位基准，与工件Φ40外圆面相配合限制一个自由度，六个自由度被完全限制，属于完全定位。3.3切削力和夹紧力的计算（1）刀具：采用端面铣刀机床：X52K立式铣床由[3]所列公式得查表9.4—8得其中：修正系数z=24代入上式，可得F=889.4N因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数K=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所以孔轴部分由M10螺母锁紧，查表得夹紧力为11350N==28375N由上计算得》，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。3.4定位误差分析定位误差是指采用调整法加工一批工件时，由于定位不准确而造成某一工序在工序尺寸（通常是指加工表面对工序基准的距离尺寸）或位置要求方面的加工误差。当采用夹具加工工件时，由于工件定位基准和定位元件的工作表面均有制造误差使定位基准位置变化，即定位基准的最大变动量，故由此引起的误差称为基准位置误差，而对于一批工件来讲就产生了定位误差。如图1所示图1用V型块定位加工时的定位误差当定位基准与工序基准不重合时，就产生了基准不重合误差。基准不重合误差即工序基准相对定位基准理想位置的最大变动量。定位误差指一批工件采用调整法加工，仅仅由于定位不准而引起工序尺寸或位置要求的最大可能变动范围。定位误差主要由尺寸位置误差和基准不重合误差组成。根据相关公式和公差确定具体变动量。如图2，两个极端情况：情况1：d1=d1,d2=d2使工序基准尽可能地"高"得加工尺寸；情况2：d1=d1,d2=d2使工序基准尽可能地"低"得加工尺寸。且该工序定位误差图2定位误差=O1O2+(d2-（d2-Td2))/2=Td1/(2sina/2)+Td2/2=0.043/2sin45+0.03/20.3923.5定位键的设计定位键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定位键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。根据GB2207—80定位键结构如图3.5-1所示：图3.5-1夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度a=18mm定向键的结构尺寸如下：表3.5.1定位键数据表BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D18-0.011-0.0272512711718+0.0187致谢这次课程设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。这次课程设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下他的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，他都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，他不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。参考文献邹青主编机械制