制定CA6140C车床拨叉的加工工艺,设计铣8mm槽的铣床夹具说明书.doc

K005-车床拨叉831005工艺及铣8槽夹具设计版本2

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K005 车床 831005 工艺 夹具 设计 版本
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K005-车床拨叉831005工艺及铣8槽夹具设计版本2,K005,车床,831005,工艺,夹具,设计,版本
内容简介:
哈尔滨理工大学机 械 制 造 技 术 基 础课 程 设 计 说 明 书设计题目: 制定CA6140C车床拨叉的加工工艺,设计铣8mm槽的铣床夹具设 计 者:聂 斌班 级:机械03-1班 学 号:26 指导教师:敖 晓 春哈 尔 滨 理 工 大 学机械设计制造及其自动化系2006年9月11日哈 尔 滨 理 工 大 学机械自造工艺及夹具课程设计任务书 设计题目:制定CA6140C车床拨叉的加工工艺,设计铣8mm槽的铣床夹具设计要求:中批量生产 手动夹紧 通用工艺装备 设计时间: 2006.9.112006.9.29设计内容:1、熟悉零件图; 2、绘制零件图(一张); 3、绘制毛坯图(一张); 4、编写工艺过程卡片和工序卡片(各一张); 5、绘制夹具总装图; 6、绘制夹具零件图; 7、说明书班 级:机 械 03-1 班学 生: 聂 斌指导教师: 敖 晓 春系 主 任:2006年09月11日目录序言3一、零件的分析4零件的作用4零件的工艺分析4二 . 确定生产类型4三 .确定毛坯4四.工艺规程设计5(一)选择定位基准:5(二)制定工艺路线5(三)选择加工设备和工艺设备5(四)机械加工余量、工序尺寸及工时的确定6五、 夹具设计9(一)问题的提出9(二)夹具设计93.定位误差分析104钻床夹具的装配图见附图10参考文献:10第1章 绪论机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品,并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用,也可以为其它行业的生产提供装备,社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业,因此制造业是国民经济发展的重要行业,是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲,机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。零件加工工艺及夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下,进行的一个全面的考核。正确地解决一个零件在加工中的定位,夹紧以及工艺路线安排,工艺尺寸确定等问题,并设计出专用夹具,保证尺寸证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论,又要注意生产实践的需要,只有将各种理论与生产实践相结合,才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限,其中难免有缺点错误,敬请老师们批评指正。第2章 零件的分析2.1零件的分析2.1.1零件的作用题目给定的零件是CA6140拨叉(见附图1)它位于铣床变速机构中,主要起换档,使主轴回转运动按照工作者的要求进行工作。宽度为18+0.0120mm的槽尺寸精度要求很高,因为在拨叉拔动使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18+0.0120mm的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。2.1.2零件的工艺分析CA6140拨叉共有两组加工表面。1. 以花键孔的中心线为基准的加工面这一组面包括25+0.230mm的六齿方花键孔、22+0.280花键底孔两端的2X150到角和距中心线为27mm的平面。2. 以工件右端面为基准的8+0.030 mm的槽和18+0.120mm的槽经上述分析可知, 对于两组加工表面,可先加工其中一组表面,然后借助于专用夹具加工另一组表面。2.2工艺规程设计根据任务书:本I拨叉年产量为4万台,每台需要该零件1个,备品率为3%,废品率为3.0%,该零件材料为HT200,考虑到零件在工作时要有高的耐磨性,所以选择铸造。依据设计要求Q=4万台件/年,n=1件/台;结合生产实际,备品率和 废品率分别取3%和3.0%代入公式得该工件的生产纲领 N=Qn(1+)(1+)=4万台件/年X1件/台X(1+3%)(1+3.0%) = 6.76万件/年=67600件/年表3-1 机械加工车间的生产性质生产类别同类零件的年产量件重型(零件重2000kg)中型(零件重1002000kg)轻型(零件重100kg)单件生产5以下10以下100以下小批生产510010200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产1000以上5000以上50000以上根据表3-1可知,该零件为轻型零件,为大量生产。(一) 确定毛坯的制造形成 零件材料HT200、考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击性载荷,因此选用铸件,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而且零件的尺寸并不很大,故可采取模铸成型。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30.8mm。(二)基准的选择。1. 粗基准的选择: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. 精度基准的选择:为保证定位基准和工序基准重合,以零件的A面为精基准。2.3 制定工艺路线。 方案一工序:1. 粗、精铣端面,钻、扩花键底孔、倒两端15倒角。2. 粗、精铣削B面。3. 铣削8+0.030mm的槽。4. 铣削18+0.0120mm的槽。5. 拉花键。 方案二工序:1. 粗、精铣端面,钻、扩花键底孔、倒两端15倒角。2. 以40mm圆柱面为粗基准。3. 拉花键。以A面为基准,4. 铣削槽B面。以花键的中心线及A面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具5. 铣削8+0.030mm的槽。以花键的中心线及A面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具。6. 铣削18+0.0120mm的槽。以花键的中心线及A面为基准。选用X62W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加紧、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加紧即以花键中心线和A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,最终拟定的方案如下:工序号 工序名 称工序内容 车 间 工 段设备10铸造铸造毛坯 ,时效处理20铣铣左端面机二铣床X52K30铣铣右端面机二铣床X52K40钻钻花键底孔机二钻床Z52550钻扩花键底孔机二钻床Z52560倒角倒角2x15机二钻床Z52570拉拉六齿方型花键机二拉床80铣粗铣B面机二铣床X62W90铣精铣B面机二铣床X62W100铣铣800。03mm的槽机二铣床X62W110铣铣1800。12mm机二铣床X62W120磨磨宽为1800。12mm的槽机二磨床M114W130钳去毛刺140检检验入库2.4 机械加工余量。 CA6140的拨叉材料为HT200。毛坯重量为1.0 kgb =160MPa HBS 生产类型为由大、中批量生产,采用模铸铸模。根据上述的原始资料加工工艺,分别确定各个加工表面的机械加工余量,工序尺寸以毛坯尺寸如下:1. A面的加工余量 A面有30.8mm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,参照金属机械加工工艺人员手册 表3-59确定孔加工余量的分配。钻孔20mm扩孔21mm拉花键 花键孔要求以外径定心:拉削时加工余量参照金属机械加工工艺人员手册取 2=1mm3. B面的加工余量。此工序分2个工步1、粗铣B面 2、精铣B面。精加工余量为0.2mm粗铣加工余量为2.8mm2.5确定切削用量及基本工时。工序20 :铣左端面机床:铣床X52K刀具:硬质合金可转位端铣刀(面铣刀),材料:, ,齿数,此为粗齿铣刀。因其单边余量:Z=2.2mm所以铣削深度:每齿进给量:根据参考文献3表2.473,取:根据参考文献3表2.481,取铣削速度每齿进给量:根据参考文献3表2.473,取根据参考文献3表2.481,取铣削速度机床主轴转速:按照参考文献3表3.174,取 实际铣削速度: 进给量: 工作台每分进给量: :根据参考文献3表2.481,取切削工时被切削层长度:由毛坯尺寸可知, 刀具切入长度: 刀具切出长度:取走刀次数为1机动时间: 机动时间:所以该工序总机动时间工序50:粗、精铣右端面。机床:铣床X52K刀具:硬质合金可转位端铣刀(面铣刀),材料:, ,齿数8,此为细齿铣刀。因其单边余量:Z=2.2mm所以铣削深度:每齿进给量:根据参考文献3表2.473,取根据参考文献3表2.481,取铣削速度每齿进给量:根据参考文献3表2.473,取:根据参考文献3表2.481,取铣削速度机床主轴转速:按照参考文献3表3.131,取 实际铣削速度:进给量:工作台每分进给量: 被切削层长度:由毛坯尺寸可知,刀具切入长度:精铣时刀具切出长度:取走刀次数为1机动时间:机动时间:所以该工序总机动时间3、钻孔、扩孔、倒角。 (1)、钻孔钻头选择:见切削用量简明手册表2.2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b210MPa 020.5mm 可确定f=0.75。 按C3163-1铣床说明书取 f=0.62mm/n.、 决定钻头磨钝标准及寿命 表2.21,当do=20mm、钻头最大磨损量取0.6 寿命T=45min.、切削速度由切削用量简明手册,表2.15得 =21m/minn=1000V/D=334.4 由机床技术资料得和334.4接近的有280n/m和400n/min 取280n/min取n=280m/min. 实际=17 m/min 、 基本工时,Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min) 入切量及超切量由表2.29. 查出+=10mm 所以Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min) (2)、扩孔刀具直径do=21mm;刀具几何参数同上。 由于两孔直径相差不大,为了节省停铣和调换走刀量等辅助时间,n和f都不变,所以Tm同上 Tm=0.32 倒角刀具15锪钻由于两孔直径相差不大,以表面粗度要求不高手动进给。(3)、倒角 刀具:专用刀具。此工步使用到专用刀具与手动进给。检验机床功率 按切削用量简明手册表 1.2可以查出当160245HBS2.80.641min3.4kw按C铣床说明书主电机功率11可见比小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求钻削功率检验按切削用量简明手册表 2.21当21 0.64 查得转矩61.8N.M切削用量简明手册表由表2.32得功率公式CMcVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km按C铣床说明书主电机功率11可见C比小得多,所以机床功率足够,所用切削用量符合要工序 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)切削工时 t=Zblk/1000vfzZ式中: Zb 单面余量1.5mm(由21mm拉削到25mm); L 拉削表面长度,80mm; 考虑校准部分的长度系数,取1.2; k 考虑机床返回行程系数,取1.4 ; v 拉削速度(m/min); fz 拉刀单面齿升; Z 拉刀同时工作齿数,Z=l/p; P 拉刀齿距。 P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm拉刀同时工作齿数z=l/p=80/127其本工时 Tm=1.5801.21.4/10003.60.067=0.13(min)工序 粗铣,精铣B面。加工要求:粗铣B面,精铣B面,Ra=3.2。用标准镶齿圆柱铣刀粗铣 加工余量3mm机床 :62W加工工件尺寸:宽度:40mm 长度:28mm1. 粗铣1) 选择刀具 根据切削用量简明手册表3.1 铣削宽度ae5mm时。直径为do=50mm故齿数,由于采用标准镶齿圆柱铣刀铣刀几何参数(表3.2)rn=10ao=16 2) 切削用量 留精铣的加工余量为0.2,所以本道工步切削宽度ac2.80.8,由于加工表面精度要求Ra=3.2 um.根据表3.5得每转进给量0.5mm/r就能满足要求,但考虑到62W功率为7.5kw,机床为中等系统刚度和62W铣床说明书 所以每转进给量0.6mm/r3) 选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据切削用量简明手册表3.7、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.6镶齿铣刀do=50mm, 刀具寿命 T=120min(表3.8)4) 决定切削速度Vc、可根据切削用量简明手册表3.9确定Z=8, aP=40-70mm, ac=2.80.8, fz=f/z=0.0750.1mm/zVc=(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=0.79Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=23.7(m/min) n=1000V/d=(1000x23.7)/(3.14x50)=151r/min 根据X62W型铣床说明书选n=160r/minVc=3.14nd/1000=(160x3.14x50)/1000=25.1m/min Vf=nf=160x0.6=96mm/min 选Vf=80mm/min 实际fz=Vf/(nxz)=0.0625mm/z5) 机床功率:根据切削用量简明手册表3.20 当 Vc=71m/min ae=2.8mm ap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw 切削功率的修正系数:故Pct0.8,根据X62W型铣床说明书,机床主轴允许的功率为Pcm=7.50.75=5.63kw 故PccPcm 因此所决定的切削用量可以采用。 ae=2.8mm Vf=80m/minn=160r/min Vc=25.1m/min fz=0.0625mmm/z6) 基本工时根据 切削用量简明手册表3.5Tm=(L+L1+)/Vf=(28+14)/80=0.525(min) L1+=14mm2. 精铣1)选择刀具 刀具与上道工步是同一把刀。 2)切削用量 精铣的加工余量为0.2,所以本道工步切削宽度 ae0.2mm,0.63)决定切削速度Vc、可根据切削用量简明手册表3.9确定ac=0.2mm, Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=33.1m/min n=1000V/d=(1000x33.1)/(3.14x50)=211r/min根据X62W型铣床说明书选n=210r/minVf=nf=210x0.6=126mm/min、VF=125mm/min fz=Vf/(nxz)=0.074mm/Z4)基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表3.5Tm=(L+L1+)/Vf=(28+14)/125=0.336(min) L1+=14mm工序 铣削8+0.030mm槽。 加工工件尺寸:8+0.030mm , 长度L=40mm 加工要求:高速钢错齿三面刃铣刀(精密级K8)加工余量8 用乳化液冷却机床:X62W1) 选择刀具:由加工尺寸公差0-0.3 。所以铣刀精度为精密级K8铣刀参数:L=8mm D=63 d=22 d1=34 ro=15ao=12an=6Z=162) 选择切削量由于槽的深度为8mm, 故一次走完,ae=8mm ap=8mm由切削用量简明手册表3.3 确定f=0.15-0.3mm/r 现取f=0.3mm/r fz=0.3/16=0.018mm/z3) 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命:根据切削用量简明手册表3.7,得最大磨损量为0.5 由表3.8确定刀具寿命:T=100min其中4) 决定切削速度Vc和每齿进给量Vf、由切削用量简明手册3.27的公式Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv =82.86m/minn=1000Vc/do=100082.86/3.1463=418.87r/min根据X62W型铣床说明书选nc=375r/min实际速度Vc=donc/1000=74.2m/min 选Vfc=ncf=375X0.3=112.5mm/min 根据X62W型铣床说明书选选Vf=110mm/minfzc=110/37516=0.018mm/z5) 机床功率:根据切削用量简明手册表3.28 公式 圆周力 fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doaFnWF)KFC KTV=0.90 KMFC=0.94 由表28 得 CF=30,XF=1.0,yF=0.65,UF=0.83,WF=0,qF=0.83,KFC=1.28 Fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doqFnWF)KFC=30 X 8 X 0.018 X 8/ 63 X 375 =505.6 N M=FCdo/2103=15.9NM Pc=FcVc/1000=1.18km 根据X62W型铣床说明书,功率足够。6) 基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表3.5Tm=(L+L1+)/Vf=(40+14)/110=0.49(min) L1+=14mm工序铣宽为180+0.12mm槽加工要求:用乳化液冷却,加工工件尺寸,宽180+0.12mm,长L=40mm,加工余量23mm 由于此工步的设计尺寸精度要求很高,用铣削加工很难达到尺寸精度的要求,所以为了留给下一道公序磨削的加工余量,所以分两步走,ae=23,ap=10mm,1) 选择刀具铣刀参数:L=10 D=100mm d=30mm ro=15ao=12an=6Z=242) 选择铣削用量由于槽的宽度为18mm, 故二次走完,ae=23mm ap=10mm由切削用量简明手册表3.3 确定f=0.5mm/r 现取f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z3)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命:根据切削用量简明手册表3.7,得最大磨损量为0.5 由表3.8确定刀具寿命:T=100min其中4)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3.27的公式Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv =98.6m/minn=1000Vc/do=100098.6/3.14100=314r/min根据X62W型铣床说明书选nc=300r/min实际速度Vc=donc/1000=94.2m/min 选Vfc=ncf=300X0.5=150mm/min 根据X62W型铣床说明书选选Vf=150mm/minfzc=150/30024=0.020mm/z5)基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表3.5Tm=(L+L1+)i/Vf=(40+20)X2/150=0.8(min) L1+=20mm i=2(走两次)工序 磨18mm槽,保证尺寸18mm 1) 选择砂轮。见切削手册第三章中磨料选择各表,结果为GZ46KV6P35040127其含义为:磨轮磨料为棕刚玉,为了防止粒度过小而
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