設計ca6140車床撥叉零件機械加工工藝規(guī)程及典型夾具

機械制造工藝學課程設計任務書題目設計CA6140車床撥叉零件機械加工工藝規(guī)程及典型夾具生產(chǎn)綱領4000件/年（中、小批量生產(chǎn)）設計內(nèi)容1、三份材料（1）計算草稿（前期計算說明）（2）工序、工藝卡片（工序過程卡片、加工工藝卡片）（3）課程設計說明書（規(guī)范說明）2、三張圖紙（1）加工零件圖（手工繪制，分析所用）（2）夾具體零件圖（專用夾具CAD繪制）三零件、夾具體裝配圖（零件、夾具體裝配CAD繪制）注本材料只是作為較規(guī)范的課程設計說明書，材料中不包括計算草稿，工序、工藝卡片，加工零件圖，夾具零件圖，零件、夾具裝配圖，需另外附上并作相關說明。目錄前言01一、根據(jù)生產(chǎn)綱領，確定生產(chǎn)類型02二、零件初步分析02（一）、零件作用分析02（二）、零件工藝分析021零件材料的選擇022技術要求033零件表面加工方法034定位基準的選擇03（三）、零件毛坯05三、工藝規(guī)程設計07四、工藝裝備選擇08五、機械加工余量、工序尺寸以及毛坯尺寸09六、確定切削用量及基本工時12（一）、工序的切削用量及基本工時12（二）、工序的切削用量及基本工時13（三）、工序的切削用量及基本工時15（四）、工序的切削用量及基本工時17（五）、工序的切削用量及基本工時17（六）、工序、的切削用量及基本工時18（七）、工序的切削用量及基本工時18七、專用夾具設計191、問題的提出2、夾具設計有關計算4、夾具設計及操作的簡要說明八、設計感想九、參考文獻前言機械制造技術基礎是以機械制造中的工藝問題為研究對象，實踐性較強的一門學科，通過對此學科的課程設計，使我在下述各方面得到了鍛煉1能熟練運用機械制造工藝學課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，正確的解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線的安排、工藝尺寸的確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。2提高結構設計能力。通過設計夾具的訓練，獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設計出高效、省力、既經(jīng)濟合理又能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。3學會使用手冊及圖表資料。4培養(yǎng)了一定的創(chuàng)新能力。通過對CA6140拔叉的工藝及夾具設計，匯總所學專業(yè)知識如一體如互換性與測量技術基礎、機械設計、機械制造基礎、機械制造技術基礎、現(xiàn)代制造工藝方法。讓我們對所學的專業(yè)課得以鞏固、復習及實用，在理論與實踐上有機結合；使我們對各科的作用更加深刻的熟悉與理解，并為以后的實際工作奠定堅實的基礎1、根據(jù)生產(chǎn)綱領，確定生產(chǎn)類型設計要求CA6140車床撥叉，年生產(chǎn)綱領為N4000件/年，即每年生產(chǎn)量為4000件，則可知所設計的工藝規(guī)程應適合于中、小批量生產(chǎn)。2、零件初步分析（1）零件作用分析題目所要求設計CA6140車床撥叉，它位于車床變速機構中，主要起換檔，使主軸回轉運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的20孔與操縱機構相連，021二下方的54半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時分開。雖然撥叉并不參與傳動機構的運動，但它的制造精度及工藝特性將會影響到傳動機構的精確性。（2）零件工藝分析1零件材料的選擇材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差脆性高，不適合磨削，為此以下是撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求。2技術要求兩件鑄在一起應無渣，氣孔。帶通孔的圓柱表面與通孔中心線的垂直度誤差為005MM，55的半圓孔兩端面與通孔中心線的垂直度誤差為007MM。3技術要求兩件鑄在一起應無渣，氣孔。帶通孔的圓柱表面與通孔中心線的垂直度誤差為005MM，55的半圓孔兩端面與通孔中心線的垂直度誤差為007MM。4零件表面加工方法零件加工的表面有內(nèi)孔，端面，內(nèi)圓面，錐銷孔以及內(nèi)螺紋。（1）零件底面粗銑；（2）40通孔上端面粗銑；（3）22內(nèi)孔鉆、擴、粗鉸、精鉸；（4）55內(nèi)孔粗鏜、精鏜；（5）73臺階面粗車、精車；（6）4錐銷孔鉆；（7）M8內(nèi)螺紋鉆、攻絲；（8）最終銑斷。5定位基準的選擇（1）粗基準的選擇考慮“粗基準一般使用一次”、“保證重要加工面余量均勻”原則，選擇零件40上端面為粗基準，加工得到底面，也保證了尺寸30MM。（2）精基準的選擇考慮“基準重合”，即設計基準與工序基準的重合，減少基準不重合誤差，以粗基準零件底面進行粗加工，半精加工得到40上端面為精基準。（3）零件毛坯1、毛坯種類零件材料為HT200?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構又比較簡單，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，故選擇砂型機器造型鑄件毛坯。查機械制造工藝設計簡明手冊第41頁表225,選用鑄件尺寸公差等級為CT8。2、毛坯的加工21毛坯余量的確定（1）總體分析通過分析零件圖紙（圖1），零件的兩小孔、大孔及上下端面需要機加工才能滿足表面精度要求。其余表面精度要求不高，直接鑄出既能滿足要求。（2）22的通孔通孔較小，不易用型芯鑄出?？紤]到這些結構即使鑄造形式鑄出表面精度也不能滿足要求，還會大大降低零件的鑄造工藝性。故采用余塊結構不鑄出孔。（3）55的大孔孔大，可直接鑄造出來。然后再粗銑削，精銑達到所需要的要求。（40側面孔系側面孔系，孔的直徑都較小，不易用鑄造鑄出，且有螺紋孔，采用后期機加工的方法更容易制作，故選用余塊結構不鑄出。22分型面的選擇與澆注位置的確定分型面選擇的合適與否直接影響到鑄造的工藝性能，甚至影響鑄件的制造質(zhì)量。澆注位置也對鑄件的質(zhì)量有直接影響，不良的澆注位置還會導致殘次品率升高的問題，因此要合適的選擇分型面以及澆冒口的位置。觀察零件形狀，可取下端面分型面。經(jīng)分析，若選用上端面為分型面，零件縱向尺寸較大，拔模難度較大，需要較大的拔模斜度。若采用下端面為分型面不僅可以減小拔模方向的尺寸從而降低拔模難度，還能順利鑄撥叉槽。綜上選擇下端面作為分型面。由于零件通孔不鑄出，零件材料集中在下底面，故應該講冒口位置設在下底面右端彌補材料凝固時收縮帶來的材料不足問題，防止出現(xiàn)縮孔。澆口應設置在零件左端面一側，開挖內(nèi)澆道使鐵水自然流入型腔，避免對型腔的沖刷。經(jīng)查資料可知，采用115度的拔模斜度材料的收縮率為08124毛坯工藝簡圖綜上所述，根據(jù)零件尺寸以及個面所需的加工余量畫出零件的毛坯工藝簡圖如下3、工藝規(guī)程設計通過以上分析，制定工藝路線時應以保證工件的幾何形狀，尺寸精度，位置精度以及表面精度等要求，生產(chǎn)綱領為中、小批量，考慮采用通用機床。工藝方案如下方案一1粗銑40孔的兩頭端面，73孔的上下端面；2精銑40孔的兩頭端面，73孔的上下端面；3粗鏜、半精鏜、精鏜55孔至圖紙尺寸；4鉆、擴、鉸22孔至圖紙尺寸；5鉆M8螺紋底孔，鉆8錐銷孔一半，攻M8螺紋；6銑斷，并保證圖樣尺寸；7去毛刺，終檢。方案二1粗銑40孔的兩端面；2鉆、鉸22孔至圖紙尺寸；3粗鏜、半精鏜、精鏜55孔至圖紙尺寸；4粗車、半精車73臺階面；5鉆M8螺紋底孔，鉆8錐銷孔一半，攻M8螺紋；6銑斷；7去毛刺，終檢。比較分析兩個方案方案一先加工完與22孔有垂直度要求的面再加工孔。裝夾次數(shù)較少，但在加工22孔時最多只能保證一個面的垂直度要求。方案二先加工22內(nèi)孔，再以孔的中心線來定位加工完與之有垂直度要求的三個面，這樣體現(xiàn)了基準重合原則。比較綜合后，加工的最終路線確定為粗銑底面；粗銑、半精銑40端面；鉆、擴、粗鉸、精鉸22孔至圖紙尺寸；粗鏜、半精鏜、精鏜55孔至圖紙尺寸；粗車、半精車73上臺階面，翻轉，粗車、半精車73下臺階面；鉆8錐銷孔的一半，然后與軸作配合鉆通；鉆M8螺紋底孔，攻M8內(nèi)螺紋；銑斷，并保證圖紙尺寸；去毛刺，檢查零件合理性。4、工藝裝備的選擇工序、X61W萬能銑床、通用夾具、端面銑刀；工序Z525立式鉆床，通用夾具，麻花鉆，鉸刀；工序T68臥式銑鏜床，專用夾具，鏜刀；工序C385L六角（轉塔）車床，專用夾具，車刀；工序、Z32K萬象搖臂鉆床，專用夾具，麻花鉆，絲錐；工序X61W萬能銑床，通用夾具，鋸片銑刀；工序塞規(guī)，卡尺。工步、工序工序余量/MM工序基本尺寸/MM公差等級IT值/MM極限尺寸/MM精鉸孔00622IT70021201粗鉸孔014220062194IT8003394305、機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸1外圓表面（40及73外表面）考慮到此表面為非加工表面其精度為鑄造精度CT8即可，又因為它們是兩個連在一起的工件，最后要將其分開，故對40的中心軸線的尺寸偏差為1204MM。222MM的通孔由于孔的直徑僅為22MM，且其深度為50MM,若在毛坯上鑄出孔來，會因為孔中心的砂芯過長而損壞毛坯，所以對于孔的部分直接鑄造成實體結構，再在后續(xù)的加工中進行鉆孔，鉸孔操作，并保證它與操縱機構的配合精度，必須使其精度介于IT7IT8之間，參照機械加工工藝手冊確定工序尺寸余量為鉆孔至218MM鉸孔22MM達到圖樣要求。注各加工方法對應的公差等級根據(jù)互換性與技術測量基礎中標準公差值查取。表中未定值由機械制造工藝設計簡明擴孔182194014218IT10008421804鉆孔20IT12021021手冊中表238可知，鉆孔余量為20MM，擴孔余量為18MM，粗鉸余量為04MM，精鉸余量為006MM，最終得到22H7的內(nèi)孔。3中間孔（55和73）在鑄造的毛坯當中，這兩個孔的尺寸為直徑鑄為一體，均為485MM，而且55MM和73MM的半孔的高度相差10MM，且分在兩側，不易鑄造成型，也將這兩個鑄造成一體。在上兩步鏜削的基礎上，將上下表面各自相差的5MM車削出來，再鏜削兩個半孔粗車71MM,再半精車至73MM。55MM工序尺寸及余量粗鏜至53MM，半精鏜至54MM，精鏜至55MM即可。工步、工序工序余量/MM工序基本尺寸/MM公差等級IT值/MM極限尺寸/MM半精鏜孔1055IT12030503粗鏜孔30551054IT13046460注同上述1的分析，各加工方法的公差等級根據(jù)標準公差值選取，而粗鏜孔的基本尺寸由表231選取，并修正為粗鏜為540MM，半精鏜為550MM，加工余量分別為30MM，10MM，毛坯孔為5046，粗鏜孔為5046，半精鏜孔為503，最終得到55H12的孔。4螺紋孔及銷孔；在鑄造毛坯的時候，很難將與軸線垂直的孔鑄造出來，于是將毛坯上的螺紋孔和銷孔鑄造成實體，再在毛皮成型之后，鉆削出基孔，在經(jīng)過適當?shù)你q孔，鉆螺紋成型。鉆8MM螺紋基孔，8MM圓柱銷孔和螺紋孔的攻絲。6銑斷連接在一起的毛坯完成上述的加工后，將兩個連接在一起的毛坯銑開，鑄造時將73兩個工件鑄造在一起成為一個整圓，每一側有2MM的加工余量，依據(jù)此完成圖樣尺寸的加工。7計算尺寸鏈0毛坯孔4054030510IT1407451046由此得極限尺寸5062534，IT097（可換為IT16選定）綜合可得重要的線性尺寸031、0721、062534。而對于73臺階面的加工余量，可由加工方法定性確定。粗車時，加工余量為3MM，半精車時（分兩次）加工余量為2MM，同時得到極限尺寸如下修正后，取IT046MM，5073極限尺寸為。46073計算如下表對于其余的工序余量，工序尺寸到相應的加工工步再進行計環(huán)基本尺寸/MM上偏差（ES）下偏差（EI）增環(huán)50031031減環(huán)2501050105減環(huán)XAB封閉環(huán)20007（021）算確定。對于毛坯孔，上道工序已經(jīng)加工。依據(jù)此完成圖紙尺寸加工。6、切削用量及基本工時（一）工序切削用量及基本工時工序名雙邊余量基本尺寸公差等級公差值極限尺寸半精車（2）30730IT1304646073半精車（1）30700IT13046460粗車（260670IT140747406粗車（1）60610IT140747401毛坯（）180550IT120303051加工條件（1）工件材料HT200，016GPA，190220HBS，鑄B造。（2）加工要求粗銑底面。（3）機床X61W臥萬能式銑床。（4）刀具W18CR4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號YG6。銑削寬度AEPCC。故校驗合格。最終確定30MM，255R/MIN,VFC390MM/S，800M/MIN，01APNCVCFZ5MM/Z。（4）計算基本工時196/39005MIN。TMVFL/（二）工序切削用量及基本工時1加工條件（1）工件材料HT200，016GPA，190240HBS，鑄B造。（2）加工要求粗銑、半精銑40上端面。（3）機床X6140臥式銑床。（4）刀具W18CR4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號YG6。銑削寬度AEPCC。故校驗合格。最終確定30MM，255R/MIN,VFC390MM/S，64M/MIN，02APNCVCFZ0MM/Z。6）計算基本工時2X2940/980014MIN。TMVFL/22半精銑時的切削用量及基本工時1）銑削深度因為切削量較大，可以選擇10MM，一次走刀即可完成所需長度。2）每齒進給量機床功率為PCM45X0753375KW。查簡明手冊F014024MM/Z。由于是對稱銑，選較小量F013MM/Z。3）查后刀面最大磨損及壽命查簡明手冊表37，后刀面最大磨損為1015MM。查簡明手冊表38，壽命T180MIN4）計算切削速度按簡明手冊，查得VC6MM/S，N439R/MIN,VF490MM/S據(jù)X61W銑床參數(shù)，選擇NC475R/MIN,VFC475MM/S,則實際切削速度VC31480475/10001193M/MIN,進給量VFZCFC/NCZ475/30010065MM/Z。5校驗機床功率查簡明手冊PCC11KW,而機床所能提供功率為PCMPCC。故校驗合格。最終確定AP10MM，NC380R/MIN,VFC980MM/S，VC95M/MIN，F(xiàn)Z0065MM/Z。6）基本工時T2X（120/980）025（三）工序切削用量及基本工時1選擇鉆頭選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時DO20MM，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角O12，二重刃長度B25MM,橫刀長B15MM,寬L3MM,棱帶長度ML51120302選擇切削用量（1）決定進給量查切RMF/8607351203DL所以，按鉆頭強度選擇按機床/4RMF/7強度選擇，最終決定選擇機床已有的進給量RF53經(jīng)校驗校驗成功。F/480MAX609FF（2）鉆頭磨鈍標準及壽命后刀面最大磨損限度（查簡明手冊）為05MM，壽命MIN45T（3）切削速度查切修正系數(shù)RVC/1801TVKMV01TVK故。01KXVV10APVKRMC/8IN/380RDNS查簡明手冊機床實際轉速為IN/27RNC故實際的切削速度MI/6410DVSC3計算工時IN410369285NFLTM由于所有工步所用工時很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時間。擴鉸和精鉸的切削用量如下擴孔MIN/392RRMF/480MIN/82VCD8210基本工時IN29048395NFLTM粗鉸I/6RRMF/6MIN/846VCD210基本工時MIN1706285NFLTM精鉸I/14RRF/28MIN/79VCD02基本工時MIN812045NFLTM（四）工序切削用量及基本工時以40外圓為基準，粗鏜、半精鏜51孔至55。1選擇刀具選擇YG6硬質(zhì)合金刀具，刀具具體參數(shù)由機床選取。2選擇切削用量及基本工時（1）決定切削用量查簡明手冊知道，粗鏜時，F(xiàn)019MM，N400R/MIN，MAP3；IN/867VC半精鏜時，F(xiàn)037MM，N630R/MIN，P1I/0MC（2）基本工時粗鏜時MIN390142NFLTM半精鏜時I76FT（五）工序切削用量及基本工時1加工條件此工序需加工出73上、下臺階面，需粗車，半精車完成。2選擇刀具選取90度偏頭端面硬質(zhì)合金車刀，刀具壽命為T60MIN。3確定切削用量粗車時，F(xiàn)076MM/R，N233R/MIN；MAP3IN/97VC半精車時，F(xiàn)042MM/R，N434R/MIN。P2I/123C4基本工時基本工時為T0692MIN（六）工序、切削用量及基本工時3確定切削用量鉆4錐銷孔，F(xiàn)020MM/R，N900R/MIN；MAP4IN/31VC鉆M8螺紋底孔，F(xiàn)030MM/R，N630R/MIN；P36MI/52C攻M8螺紋底孔，F(xiàn)125MM/R，N315R/MIN。MAP2IN/97VC4基本工時鉆4錐銷孔；MIN270984NFLTM鉆M8螺紋底孔；I536FT攻M8螺紋底孔。MIN10625160435NFLTM（七）工序切削用量及基本工時此工序要求直接銑斷即可，選擇D50MM，D13MM，L41MM，Z24的中齒圓鋸片銑刀，刀具壽命為T60MIN。最終確定的切削用量及基本工時，F(xiàn)0101MM/R，N210R/MIN；MAP4IN/9732VCMI0310/18TJ七、專用夾具設計為提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需設計專用夾具，并設計可完成撥叉工作面加工工序的夾具結構設計。（一）問題提出本夾具是用來完成撥叉工作面的車削加工，即完成73MM的側面加工、55MM的圓端面加工，以及55MM的內(nèi)圓面鏜削加工。對于端面，為兩端的加工，表面的粗糙度值為RA32，車削深度為每端5MM，由于車削量較大，可在多次裝夾中通過多次性車削完成?？紤]保證圖樣的垂直度要求及表面粗糙度要求，增強裝夾的可靠性及降低勞動強度。（二）夾具設計1定位基準的選擇由于在鑄造時采用一模兩腔的方法鑄造，在加工至此工序時，兩個工件仍舊是連接在一起的，且其上下端面的加工和22MM的孔的加工已經(jīng)完成，具有良好的尺寸精度和位置精度，采用一面兩孔的定位方式。由圖紙加工要求，可以得出加工該零件的73孔臺階，55孔時應該需要限定的自由度有、，、，（由73臺XY階面、55要求限定）；此外，垂直度的要求也限定了、。XY又有73臺階面的深度限定了，克服鏜削時的切削力，則Z需要限定。所以，由以上分析，可得出定位方案為一個平面、Z長圓柱定位銷、菱形銷。這樣的定位方案具有良好的尺寸精度和位置精度。2夾具設計計算車削力的計算公式KVFACFFCPHYXFCC第一次車削，M3760MIN/97C，。80KFC01FC5FC28FC則N13499701注以上數(shù)據(jù)可由切削用量簡明手冊表129、表1291、表128查取。第二次車削時KVFACFFCPHYXFCC，MAP2F420MIN/123C80，01XFC75YFC8HFC由于，則以為準。2P21C1鏜削時第一刀，MAPRF/90MIN/867VC；NFC76831第二刀，。MAP1RF/370MIN/810VC由于粗車時，背吃刀量是最大的，則最大切削力為1934N。徑向切削力KVFACFFPCPPHYXFP粗鏜時，5309750P0NFP0KFP注以上數(shù)據(jù)由相關手冊查取。差得，NP785905367590半精鏜時，F(xiàn)PN21經(jīng)以上計算，粗車時的徑向切削力最大，為57978N。計算切削力時，必須將安全系數(shù)考慮在內(nèi)安全系數(shù)KK4321其中，為基本安全系數(shù)，取15；為加工性質(zhì)系數(shù)，取211,；為刀具鈍化系數(shù)，取11；為繼續(xù)切削系數(shù)，為11。34則，則夾緊NKFT386719315力應大于386123N。由于該夾具采用的是4個螺栓進行夾緊，由機械設計表55可差得鑄鐵零件干燥的加工表面摩擦系數(shù)F取01。所以，螺栓的預緊力為，由于夾具選用NKFFNM1593062812104個螺栓，每兩個一組，則需計算；07596320由公