CA6140 车床拨叉831006 铣40上端面说明书.doc
K006-车床拨叉831006加工工艺及铣φ40端面(带三维)夹具设计
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K006
车床
831006
加工
工艺
40
端面
三维
夹具
设计
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K006-车床拨叉831006加工工艺及铣φ40端面(带三维)夹具设计,K006,车床,831006,加工,工艺,40,端面,三维,夹具,设计
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课程设计说明书题 目：拔叉的机械加工工艺规程及夹具设计 系 别： 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 1. 摘 要本文是对拔叉零件加工应用及加工的工艺性分析，主要包括对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、加工工艺文件的填写。选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程。此外还对拔叉零件的两道工序的加工设计了专用夹具.机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广的通用夹具，规格尺寸多已标准化，并且有专业的工厂进行生产。而广泛用于批量生产，专为某工件加工工序服务的专用夹具，则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。关键词：加工工艺；加工方法；工艺文件；夹具19序言 机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的建设打下一个良好的基础。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。一、零件的分析（一）零件的作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。零件的25孔与操纵机构相连，55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。（二）零件的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：1小头孔25； 2大头半圆孔及其端面；3168槽；440外圆斜面；5大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.1mm；槽端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.08m。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。二、艺规程设计（一）确定毛坯生产类型已知此拨叉零件的生产类型为中批量生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。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，生产类型为中批生产，故选择铸件毛坯。（二）基面的选择：基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，还会造成大批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择：按有关基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准。现以零件的底面为主要的定位粗基准。 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，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.1mm；槽端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.08m，故以25小头孔为精基准。（三）制定工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性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，以便使生产成本尽量下降。1工艺路线方案一工序 车55圆与两端面工序 铣断，使之为两个零件工序 铣168槽工序 铣40外圆斜面工序 加工25小头孔2工艺路线方案二工序 铣断，使之为两个零件工序 加工25小头孔工序 铣168槽工序 车55半圆与两端面工序 铣40外圆斜面3工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：方案一是先加工55圆与两端面，以便于后续加工，并利用了两件合铸的优势，提高了工作效率，然后在铣床上把所有铣的工序全部弄完，省去了在各机床间切换的麻烦，最后加工孔；方案二是先切开工件，分别加工，然后加工小头孔，再铣、再车、再铣显然，工序上不如方案一效率高。但由于圆与槽都与小头孔有垂直度要求，可以先加工小头孔，后加工槽；圆应该利用两件合铸的优势，所以还是先加工55大圆。可以将工序定为：1、粗、半精铣40上端面2、钻、扩、铰253、粗、精铣55孔两侧面4、粗、精镗55孔5、粗、精铣25孔底平面6、粗、精铣16槽7、粗铣斜平面8、铣断9、检验这样，看起来工序简洁且保证了垂直度的要求，还能充分利用两件合铸的优势。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定“CA6140车床拨叉”；零件材料为HT200，硬度190210HB，毛皮重量1.12kg，生产类型大批量，铸造毛坯。据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（25，55端面）。查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表2.22.5，取25，55端面长度余量均为2.5（均为双边加工）铣削加工余量为：粗铣 1mm精铣 0mm2. 内孔（55已铸成孔）查工艺手册表2.22.5，取55已铸成孔长度余量为3，即铸成孔半径为49mm。工序尺寸加工余量：钻孔 2mm扩孔 0.125mm铰孔 0.035mm精铰 0mm3. 其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。（五）确立切削用量及基本工时工序一 粗铣40上端面 (1) 切削深度ap:ap=2mm， (2) 选择铣刀磨损标准及耐用度 根据参考文献16表2.71和2.72所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.5-0.8mm，耐用度T=120min。 (3) 确定切削速度 依据铣刀直径d=63mm，齿数z=10，铣削宽度ae=35mm，铣削深度ap=2mm，耐用度T=180min时，查参考文献16表2.4-84查的切削速度v取v0.27mm/s。机床主轴转速n: 根据X52K型卧式铣床主轴转速表查取，n=100r/min则实际切削速度v： (4) 确定每齿进给量af，进给量f，进给速度vf根据参考文献资料所知，X52K型卧式铣床的功率为4kw，工艺系统刚性为中等。查参考文献16表2.4-73 每齿进给量af =0.2 mm/z0.3mm/z、现取af =0.2mm/z。 则 (5) 校验机床功率 根据参考文献16资料所知，铣削时的功率（单位kw）为:当af =0.2mm/z ap=2mm,ae=35mm,v=0.3m/s时由切削功率的修正系数k=1，则Pcc=3.5kw Pct=0.8kw。根据X52K型立式铣床说明书可知，机床主轴主电动机允许的功率 因此机床功率能满足要求。 (6) 基本时间tj 被切削层长度l：l=35mm 刀具切入长度l1： 刀具切出长度l2：l2=13 取l2=2mm 所以 b.半精铣40上端面查阅参考文献16，由铣削宽度ae=50mm，选择=63mm的高速钢圆柱铣刀，齿数z=10。机床选择立式铣床X52K。 (1) 切削深度ap:精加工，余量很小，故取ap=1.0mm (2) 选择铣刀磨损标准及耐用度 根据参考文献16表2.71和2.72所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.2-0.3mm，耐用度T=120min。 (3) 确定切削速度 依据铣刀直径d=63mm，齿数z=10，铣削宽度ae=50mm，铣削深度ap=1mm，耐用度T=180min时，查参考文献16表2.4-84，查的切削速度v取v0.3m/s。机床主轴转速n: 根据X52K型卧式铣床主轴转速表查取，n=100r/min则实际切削速度v： (4) 确定每齿进给量af，进给量f，进给速度vf根据参考文献资料所知，X52K型卧式铣床的功率为4kw，工艺系统刚性为中等。查参考文献16表2.4-73 每齿进给量af =0.12 mm/z0.20mm/z、现取af =0.12mm/z。 则 (5) 校验机床功率 根据参考文献16资料所知，铣削时的功率（单位kw）为:当af =0.12mm/z ap=1mm,ae=50mm,v=0.3m/s时由切削功率的修正系数k=1，则Pcc=3.5kw Pct=0.8kw。根据X52K型立式铣床说明书可知，机床主轴主电动机允许的功率 因此机床功率能满足要求。 (6) 基本时间tj 被切削层长度l：l=50mm 刀具切入长度l1：l1=d=63mm 刀具切出长度l2：l2=13 取l2=2mm 所以 工序三 加工25小头孔1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：加工25小头孔机床：立式钻床Z535选择钻头：选择高速钢麻花钻头25mm，钻孔至23mm，扩孔至24.8mm，铰孔至24.94mm，精铰孔至25mm 2.选择切削用量 （1）决定进给量查切 所以， 按钻头强度选择 按机床强度选择最终决定选择机床已有的进给量 经校验 校验成功。 （2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切）为0.5.mm，寿命（3）切削速度查切 修正系数 故。查切机床实际转速为故实际的切削速度（4）校验扭矩功率 所以 故满足条件，校验成立。.计算工时由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。扩铰和精铰的切削用量如下：扩钻： 铰孔： 精铰： 工序四 铣168槽1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：铣168槽机床：X60铣床选择钻头：高速钢镶齿三面刃铣刀（1）决定进给量查切 按钻头强度选择 按机床强度选择最终决定选择Z550机床已有的进给量 经校验 校验成功。（2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切）为0.81.2mm，寿命扩孔后刀面最大磨损限度（查切）为0.9.mm，寿命铰和精铰孔后刀面最大磨损限度（查切）为.mm，寿命（3）切削速度查切 修正系数 故。查切机床实际转速为故实际的切削速度.计算工时所有工步工时相同。工序五 铣40外圆斜面1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：铣168槽机床：X60铣床选择钻头：高速钢镶齿三面刃铣刀 (1) 切削深度ap:ap=2mm， (2) 选择铣刀磨损标准及耐用度 根据参考文献16资料所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.5-0.8mm，耐用度T=120min。 (3) 确定切削速度 查参考文献16表2.4-84查的切削速度v取v0.3m/s。机床主轴转速n: 根据X52K型卧式铣床主轴转速表查取，n=125r/min则实际切削速度v： (4) 确定每齿进给量af，进给量f，进给速度vf根据参考文献资料所知，X52K型卧式铣床的功率为4kw，工艺系统刚性为中等。查参考文献16表2.4-73 每齿进给量af =0.12mm/z0.2mm/z,现取af =0.2mm/z。 则 (5) 基本时间tj 被切削层长度l：l=27mm 刀具切入长度l1： 刀具切出长度l2：l2=13 取l2=2mm 所以 (6) 校验机床功率 依据上道工序校验的方法，根据参考文献资料所知，切削功率的修正系数k=1，则Pcc=2.3kw，Pct=0.8kw，Pcm=4kw可知机床功率能够满足要求。工序 铣断，使之为两个零件1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：铣断，使之为两个零件机床：X60铣床。刀具：高速钢镶齿三面刃铣刀 (1) 切削深度ap:ap=2mm， (2) 选择铣刀磨损标准及耐用度 根据参考文献16资料所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.5-0.8mm，耐用度T=120min。 (3) 确定切削速度 查参考文献16表2.4-84查的切削速度v取v0.3m/s。机床主轴转速n: 根据X52K型卧式铣床主轴转速表查取，n=125r/min则实际切削速度v： (4) 确定每齿进给量af，进给量f，进给速度vf根据参考文献资料所知，X52K型卧式铣床的功率为4kw，工艺系统刚性为中等。查参考文献16表2.4-73 每齿进给量af =0.12mm/z0.2mm/z,现取af =0.2mm/z。 则 (5) 基本时间tj 被切削层长度l：l=27mm 刀具切入长度l1： 刀具切出长度l2：l2=13 取l2=2mm 所以 (6) 校验机床功率 依据上道工序校验的方法，根据参考文献资料所知，切削功率的修正系数k=1，则Pcc=2.3kw，Pct=0.8kw，Pcm=4kw可知机床功率能够满足要求。2.第4章节 铣40上端面夹具设计4.1问题的提出本夹具主要用来铣40上端面，为了保证加工，最关键就是找到定位基准。同时，选择夹紧方案，考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。4.2问题的提出与研究原始质料 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。本夹具主用用来铣40上端面，本工序的加工条件为X52K铣床，工件其他部位均已达到设计图样的要求。尺寸精度和表面粗糙度要求都不高。此套夹具设计中应重点考虑垂直度公差0.1，因此，在本工序加工中，应主要考虑孔轴线的位置要求，确定合适的定位基准，同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。4.3定位基准的选择出于定位简单和快速的考虑，选择的一端面为定位基准面，先用40外圆和端面端面定位，限制5个自由度，但工件绕X轴转动的自由度没有限制。再用定位销对40端面进行完全定位，限制其绕X轴转动的自由度。装夹卸载方便，减少了工作量。本工序采用40外圆和端面为基准定位，使加工基准和设计基准统一，能很好的保证定位的精度。夹具如图4.1所示4.4夹紧方案选择由于工件体积较小，工件材料易切削，所需夹紧力不大。经过方案的认真分析和比较，使用手动螺旋夹紧机构进行夹紧。这种夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中有很广泛的应用。夹紧方案见上图4.14.5切削力和卡紧力计算本步加工按铣削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。铣削力 ： (4.1)查参考文献16表2.4-97得：CF=30 XF=1 YF=0.65 ZF=0.83 qF=0.83 WF=0 (4.2) 由第三章可知：d0=6mm z=3 af=0.015mm/r 所以 扭矩 (4.3) 则 实际夹紧力为 z (4.4) (4.5) K0为基本安全系数 K1为加工性质安全系数 K2为刀具钝化系数 K3为连续切削系数 K4为手动夹紧系数 K5为操作系数K6为接触系数查参考资料16取K0=1.2 K1=1.2 K2=1.0 K3=1.2 K4=1.3 K5=1.0 K6=1.0则实际夹紧力为 使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。4.6定位误差分析由于加工基准和设计基准重合，所以能很好的保证了加工精度。再者，所铣槽的公差为未注公差，要求较低，此夹具可以满足要求。4.7夹具设计及操作的简要说明夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。通过孔和端面及下方定位销来装工件，再手动拧紧螺母来夹紧。再利用对刀块对刀，然后就可以加工。此外，工作过程中出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，心轴采用可换的，以便随时根据情况进行调整。总 结本文是CA6410车床拨的加工工艺和夹具设计，设计的总体过程可以概括为，首先对拨叉零件的结构、形状及材料作整体分析，然后初选加工工艺方案，并对工艺方案进行比较选择合理的工艺路线，然后计算分析尺寸，并制定出工艺卡片。最后是夹具的设计。本次课程设计综合了大学里所学的知识，是理论与实际相结合的一个成果。由于专业知识有限，在设计过程中遇到的问题主要通过老师的讲解，同学们的讨论以及查阅资料来解
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