CA6140車床撥叉[831002] 加工工藝及銑φ60兩側(cè)面夾具設計[版本1]說明書資料

1 序言 機械制造工藝學課程設計是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習 ,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練 ,因此 ,它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題 、 解決問題的能力。 由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導。 一 、 零件的分析 （一）零件的作用 題目所給的零件是 CA6140 車床的撥叉。它位于車床變速機構中，主要起換檔，使主軸 回轉(zhuǎn)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 25孔與操縱機構相連，二下方的 60 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。 （二）零件的技術要求 撥叉零件技術要求表 加工表面 尺寸及偏差（ mm） 公差及精度等級 表面粗糙度Ra( 形位公差 /mm 25孔兩端面 80 IT12 25孔 25H7 IT8 1.6 60孔 60H12 IT9 3.2 60孔兩端面 12d11 IT10 3.2 螺紋孔頂 面 距 25孔中心線 36 IT11 6.3 M22x1.5 螺紋 M22x1.5 銑槽端面 距槽底面 8H12 IT11 6.3 銑 16H12 槽 16H1 IT9 3.2 2 3 需要 CAD 圖紙，扣扣 414951605 （三）零件的工藝分析 CA6140 車床共有兩處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下： 1. 以 25mm 孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括： 25H7mm 的孔，以及 42mm 的圓柱兩端面，其中主要加工表面為 25H7mm 通孔。 2. 以 60mm 孔為中心的 加工表面 這一組加工表面包括： 60H12 的孔，以及 60H12 的兩個端面。主要是 60H12的孔。 3. 銑 16H11的槽 這一組加工表面包括：此槽的端面， 16H11mm的槽的底面， 16H11mm的槽兩側(cè)面。 4. 以 M22 1.5 螺紋孔為中心的加工表面。 這一組加工表面包括： M22 1.5的螺紋孔，長 32mm的端面。 主要加工表面為 M22 1.5螺紋孔。 這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是： （ 1） 60 孔端面與 25H7 孔垂直度公差為 0.1mm.。 （ 2） 16H11mm 的槽與 25H7 的孔垂直度公 差為 0.08mm。 由上面分析可知，加工時應先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準加工另外一組。 二、工藝規(guī)程設計 (一 )確定毛坯的制造形式 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(jié)構又比較簡單，故選擇鑄件毛坯。 4 （二）基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，是生產(chǎn)無法正常進行。 （ 1）粗基準的選擇。 對于零件而言，盡可能選擇不加 工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取 25 021.00孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一組共兩塊 V 形塊支承這兩個 42 作主要定位面，限制 5 個自由度，再以一個銷釘限制最后 1 個自由度，達到完全定位 ,然后進行銑削。 （ 2）精基準的選擇。 主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。 （三）制定工藝路 線 制定工藝路線的出發(fā)點 ,應當是使零件的幾何形狀 、 尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證 ,在生產(chǎn)綱領已確定的情況下 ,可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具 ,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降 工藝路線方案 工序一 以 42 外圓為粗基準，粗銑 25 孔 下 端面。 工序二 精 銑 25 孔上下端面。 工序三 以 25 孔上端面為精基準，鉆 、 擴 、 鉸 、 精鉸 25 孔 ,孔的精度達到 IT7。 工序 四 兩件銑斷 工序 五 以 25 孔為精基準，粗銑 60 孔上下端面。 工序 六 以 25 孔為精基準， 精 銑 60 孔上下端面，保證端面相對孔的垂直度誤差不超過 0.1。 工序 七 以 25 孔為精基準，鉆 、 鏜 、 鉸 60 孔，保證空的精度達到IT8。 工序八 以 25 孔為精基準，銑螺紋孔端面。 工序九 以 25 孔為精基準，鉆 20 孔（裝配時鉆鉸錐孔）。 工序十 以 25 孔為精基準，鉆一個 20 孔，攻 M22 1.5 螺紋。 工序十一 以 25 孔為精基準，銑槽端面。 工序十二 以 25 孔為精基準，銑 16H11 的 槽保證槽的側(cè)面相對孔的垂直度誤差是 0.08。 工序十三 檢查。 雖然工序仍然是十三步，但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工藝路線方案二快了一倍（實際銑削只有兩次，而且刀具不用調(diào)整）。多次加工 60、 25 孔是精度要求所致。在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上列出了撥叉的工藝路線。 撥叉工藝路線及設備、工裝的選用 5 工序號 工序名稱 機床設備 X53K 刀具 量具 1 粗、精銑 25孔端面 立式銑床 Z5125A 端銑刀 游標卡尺 2 鉆、擴、鉸 25孔 立式鉆床 麻花鉆頭 游標卡尺 3 檢查 4 鉆、鏜、鉸 60孔 鉆床 Z5163A 麻花鉆頭、鏜到刀 游標卡尺 5 銑斷 臥式銑床 X61K 鋸片銑刀 6 銑 60孔兩端面 臥式銑床 X5032 端銑刀 游標卡尺 7 銑螺紋孔頂面 立式銑床 X53K 端銑刀 游標卡尺 8 鉆、攻螺紋M22x1.5 鉆床 Z5163K 麻花鉆頭、絲錐 9 銑槽端面 立式銑床 X53K 端銑刀 游標卡尺 10 銑 16H11 槽 萬能銑床 X61K 三面刃銑刀 游標卡尺 11 去毛刺 12 檢查 （四）機械加工余量 、 工序尺寸及毛皮尺寸的確定 ”CA6140 車床撥叉 ”；零件材料為 HT200，硬度 190 210HB，毛坯重量1.45kg，生產(chǎn)類型為中批量，鑄造毛坯。 據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機械加工余量 、 工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 外圓表面（ 42） 考慮其零件外圓表面為非加工表面，所以外圓表面為鑄造毛坯， 沒有粗糙度要求，因此直接鑄造而成。 2. 外圓表面沿軸線方向長度方向的加工余量及公差（ 25， 60端面）。 查機械制造工藝設計簡明手冊（以下稱工藝手冊）表 3.1 26，取 25， 60端面長度余量 均為 2（均為雙邊加工） 銑削加工余量為：粗銑 1.5mm；半精銑 0.5mm 3. 內(nèi)孔（ 60 已鑄成 50的孔） 查工藝手冊表 2.2 2.5，為了節(jié)省材料，取 60孔已鑄成孔長度余量為 3，即鑄成孔半徑為 50mm。 工序尺寸加工余量：鉆孔 5mm； 擴孔 0.5mm；鏜 孔 0.1mm； 精 鏜 0mm。 工序尺寸加工余量： 鉆孔至 23 余量為 2mm； 擴孔鉆 1.8 mm；粗鉸孔 0.14 mm； 精鉸孔 0.06 mm 4. 槽端面至中心線垂直中心線方向長度加工余量 鑄出槽端面至中心線 47mm的距離，余量為 3mm。 工序尺寸加工余量： 6 粗銑端面 2.1 mm；半精銑 0.7 mm；精銑 0.2 mm 5. 螺紋孔頂面加工余量 鑄出螺紋孔頂面至 25孔軸線且垂直軸線方向 40mm的距離，余量為 3mm 工序尺寸加工余量： 粗銑頂面 2 mm ；半精銑 0.7 mm；精銑 0.3 mm 6. 其他尺寸直接鑄造得到 由于本設計規(guī)定的零件為中批量生產(chǎn)，應該采用調(diào)整加工。因此在計算 最大 、 最小加工余量時應按調(diào)整法加工方式予以確認。 （ 五）確立切削用量及基本工時 工序一 以 42 外圓為粗基準，粗銑 25 孔 上下 端面。 1. 加工條件 工件材料： HT200, b =0.16GPa HB=200241,鑄造。 加工要求：粗銑 25 孔 上下 端面。 機床： X53 立式銑床。 刀具： W18Cr4V 硬質(zhì)合金鋼端銑刀 ,牌號 YG6。銑削寬度 ae=60,深度 ap=4,齒數(shù) z=10,故據(jù)切削用量簡明手冊（后簡稱切削手冊）取刀具直徑 do=80mm。選擇刀具前角 o 0 后角 o 15 ，副后角 o=10 ，刀齒斜角 s= 15 ,主刃 Kr=60 ,過渡刃 Kr =30 ,副刃 Kr=5 過渡刃寬 b =1.5mm。 2. 切削用量 1）銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇 ap=1mm，一次走刀即可完成所需長度。 2）每齒進給量 機床功率為 10kw。查切削手冊 f=0.080.15mm/z。由于是對稱銑，選較小量 f=0.15 mm/z。 3）查后刀面最大磨損及壽命 查機械切削用量手冊表 8，壽命 T=180min 4）計算切削速度 按 2表 14， V=1.84 mm/s n=439 r/min fV=6.44 mm/s 5）計算基本工時 tm L/ Vf=(90+36)/6.44 *60=0.33min。 工序二 精 銑 25 孔上下端面。 1. 加工條件 工件材料： HT200, b =0.16GPa HB=200241,鑄造。 加工要求： 精 銑 25 上下 端面。 機床： X6140 臥式銑床。 刀具： W18Cr4V 硬質(zhì)合金鋼端銑刀 ,牌號 YG6。銑削寬度 ae=60,深度 ap60,深度 apPcc=2.7kw。故校驗合格。 6）計算基本工時 tm L/ Vf=(72+9)/375=0.216min. 工序六 以 25 孔為精基準， 精 銑 60 孔上下端面 1. 加工條件 工件材料： HT200, b =0.16GPa HB=190241,鑄造。 機床： XA5032 臥式銑床。 刀具： W18Cr4V 硬質(zhì)合金鋼端銑刀 ,牌號 YG6。銑削寬度 ae60,深度 apPcc=2.7kw。故校驗合格。 6）計算基本工時 tm L/ Vf=(72+9)/375=0.216min. 結(jié)果 ap=0.3mm, f=0.21 mm/z, nc=235r/min,Vfc=600.4mm/s. 工序七 銑螺紋孔頂面 1. 選擇機床及刀具 機床： X53K 立式銑床。 刀具：硬質(zhì)合金鋼端銑刀 ,牌號 YG6。 2. 切削用量 1） 銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇 ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需長度。 10 2） 刀具耐用度 查 2表 壽命 T=180min。 3） 計算切削速度 查 2得 Vc 0.38mm/s， n=1.53r/min,Vf=1.42mm/s s16.120.28 85.1 nfLt m 工序八 粗銑 半精銑 精銑槽 16H11 的端面 1. 選擇機床刀具 選擇立式銑床 X53K 硬質(zhì)合金鋼端銑刀 60pa 2. 切削用量 查 2 表 5 f=0.140.24mm/r T=180min 取 f=0.15mm/r v=1.84m/min n=7.32r/min min/44.6 mVf 3. 計算工時 s19.444.6 2431 nfLt m 半精銑 0 4 s.444.6 2422 nfLt m 23s.8ttT m2m1m 工序九 精銑槽 16H11 本道工序精銑槽之前已進行了粗銑和半精銑工步，此工序精銑槽須滿足各技術要求包括：槽寬 16H11，槽深 8H12，槽兩側(cè)面粗糙度為 3.2，槽底面粗糙度為 6.3。 1. 選擇機床及刀具 機床 x61W 型萬能銑床 刀具 錯齒三面刃銑刀銑槽 do=16mm 查 1表 8 國家標準 GB1118 D=160mm d=40mm L=16mm 齒數(shù) z=24 2. 計算切削用量 （ 1） 由 1表 9.4 1 和 3查得 走刀量 f=0.67 mm/r （ 2） 銑刀磨鈍標準和耐用度 由 1表 9.4 6 查得 磨鈍標準為 0.20.3 表 9.4 7 查得 耐用度為 T=150min （ 3） 切削速度 由 1 式 3.2 11 vPuwYfXpmqV kzaaaTdCVVVVv0v 查表 9.4 8 得其中： 修正系數(shù) 0.1vk 40VC 2.0vq 1.0vX 4.0vY 5.0vu 1.0vp m=0.5 mmzfa f 028.02467.0 6wa 8pa 代入上式，可得 v=49.5m/min=0.82m/s （ 4） 確定機床主軸速度 m in/5.390/5.61 0 00 rsrdw vn s 由 3 按機床選取主軸轉(zhuǎn)速為 6.33 r/s 所以 實際切削速度為 m i n/2.196/27.31 0 0 0 msmdnv ww 3. 計算切削工時 sznaylvLTffm77.32 三 、 夾具設 計 （一） 問題的提出 本夾具要用于粗、精銑 60孔的兩端面 ，對 60孔的兩端面 的要求有：兩端面寬 12d11 精度等級為 IT10 級，端面粗糙度為 3.2。本道工序粗、精銑一下端面 即達到各要求，因此，在本道工序加工時，我們應首先考慮保證端面的各加工精度，如何提高生產(chǎn)效率，降低勞動強度。 （二） 夾具設計 1 定位基準的選擇 擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量?；鶞蔬x擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應該根據(jù)零件圖的技術要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。此零件圖沒有較高的技術要求，也沒有較高的平行度和對稱度要 求，所以我們應考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。 25 的孔和其兩端面都已加工好，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的 25 孔和其端面作為定位精基準，來設計本道工序的夾具，以銷、一加工好的 25 孔的端面和一擋銷作為定位夾具。 12 為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的螺母和壓板聯(lián)動作為夾緊機構。 2 切削力和夾緊力計算 （ 1）刀具： W18Cr4V 硬質(zhì)合金鋼端銑刀 125 z=12 機床： 臥式銑床 X5032 由 3 所列公式 得 FVFzFwqueyzXpFndzafaCF0 查表 9.4 8 得其中： 修正系數(shù) 0.1vk 30FC 83.0Fq 0.1FX 65.0Fy ； 83.0Fu ； ap=1.0 ； z=12 ； 0Fw 代入上式，可得 F=37.67N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù) K=4321 KKKK 其中： 1K 為基本安全系數(shù) 1.5 2K 為加工性質(zhì)系數(shù) 1.1 3K為刀具鈍化系數(shù) 1.1 4K 為斷續(xù)切 削系數(shù) 1.1 所以 F1=KF=37.67*2=75.34N （ 2） 夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 FKffN 21 其中 f 為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 25.021 ff F= zP +G G 為工件自重 N=150.68 夾緊螺釘： 公稱直徑 d=20mm，材料 45 鋼 性能級數(shù)為 6.8 級 MPaB 1006 M P aBs 4 8 0108 螺釘疲勞極限： M P aB 19260032.032.01 13 極限應力幅： M P akkk ma 76.511lim 許用應力幅： M P aS aaa 3.17lim 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為 ss s=3.54 取 s=4 得 MPa120 8.2242cHdF 滿足要求 M P adNc1543.1 2 經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠， 使用快速螺旋定位機構快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力 3. 定位誤差分析 （ 1） 定位元件尺寸及公差確定。 夾具的主要定位元件為一小平面、