機械加工工藝規(guī)則與工藝裝備

1、設計”CA6140車床撥叉”零件的機械加工工藝規(guī)則及工藝裝備序百機械制造工藝學課程設計使我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(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， 為今后參加祖國的“四化”建設打下一個良好的基礎。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。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

2、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。零件的（）25孔與操縱機構相連，（）55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）零件的工藝分析零件的材料為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：1 .小頭孔（）25 00.023 ；_ _ 04 一 2 .大頭半圓孔55。及其騎面；3 . 16X8 槽；4 . （）40外圓斜面；5 .大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.

3、1mm；6 .槽端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.08mm o由上面分析可知，可以粗加工撥叉底面，然后以此作為粗基準采用專用夾 具進行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及機床所 能達到的位置精度，并且此撥叉零件沒有復雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證工藝規(guī)程設計（一）確定毛坯的制造形式已知此撥叉零件的生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序適當集中；加工設備以通用設備為主，大量采用專用工裝。零件材料為HT200 o考慮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)類型為大批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。（二）基面的

4、選擇基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百 出，更有甚者，還會造成大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。1） 粗基準的選擇：按有關基準的選擇原則，即當零件有不加工表面時， 應以這些不加工表面作粗基準；若零件有若干不加工表面時，則應以與加工表面要求相對位置精度高的不加工表面作粗基準。對本零件而言，則應以零件的底面為主要的定位粗基準。2）精基準的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則。對本零件而言，大頭半圓孔兩端面與小頭 孔中心線的垂直度誤差為0.1mm,槽端面與小頭

5、孔中心線的垂直度誤差為0.08mm ,則應以（）25小頭孔為精基準。（三）制定工藝路線制訂工藝路線的出發(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達到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已確定為大批量生產(chǎn)的情況下，可以考慮采用萬能性機床配以專用工夾具，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。1 .工藝路線方案一工序I 車（）55圓與兩端面工序n 銃斷，使之為兩個零件工序田 銃16X 8槽工序IV 銃（）40外圓斜面工序V 加工（）25小頭孔2 .工藝路線方案二工序I 銃斷，使之為兩個零件工序n 加工（）25小頭孔工序田 銃16X 8槽工序IV 車（

6、）55半圓與兩端面工序V 銃（）40外圓斜面3 .工藝方案的比較與分析上述兩個方案的特點在于：方案一是先加工（）55圓與兩端面，以便于后續(xù)加工，并利用了兩件合鑄的優(yōu)勢，提高了工作效率，然后在銃床上把所有銃 的工序全部弄完，省去了在各機床間切換的麻煩，最后加工孔；方案二是先切開工件，分別加工，然后加工小頭孔，再銃、再車、再銃顯然，工序上不 如方案一效率高。但由于圓與槽都與小頭孔有垂直度要求，可以先加工小頭孔，后加工槽；圓應該利用兩件合鑄的優(yōu)勢，所以還是先加工（）55大圓。故可以將工序定為：工序I粗，精車（）55圓與兩端面工序n 銃斷，使之為兩個零件工序加 加工（）25小頭孔工序IV 銃16X 8

7、槽工序V 銃（）40外圓斜面這樣，看起來工序簡潔且保證了垂直度的要求，還能充分利用兩件合鑄的優(yōu)勢。以上工藝過程詳見附表1 “機械加工工藝過程綜合卡片”。（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190210HB,毛坯重量約為1.5kg,生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，鑄造毛坯。根據(jù)以上原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1 .外圓表面沿軸線長度方向的加工余量及公差（）25, （）55端面）。查機械制造工藝設計簡明手冊（以下稱工藝手冊）表 2.22.5,?。ǎ?5, （）55端面長度余量均為2.5 （均為雙

8、邊加工）銃削加工余量為：粗銃1mm精銃0mm2 .內(nèi)孔（）55已鑄成孔）查工藝手冊表 2.22.5,?。ǎ?5已鑄成孔長度余量為3,即鑄成孔直徑為49mm。工序尺寸加工余量：鉆孔 2mm擴孔 0.125mm錢孔 0.035mm精錢 0mm3 .其他尺寸直接鑄造得到由于本設計規(guī)定的零件為大批量生產(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粗，精車（）55圓與兩端面1 .加工條件工件材料：HT200, ob =0.16GPa HB=190241,鑄造。加工要求：粗，精銃455圓以及上下端面。機床：臥式車床 CA6140刀具：YW2

9、內(nèi)圓車刀 YW3端面車刀2 .計算切削用量1）銃削深度 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。2）每齒進給量機床功率為 7.5kw。查切削手冊f=0.140.24mm/z。由于是對稱銃，選較小量f=0.14 mm/z。3）查后刀面最大磨損及壽命查切削手冊表 3.7,后刀面最大磨損為1.01.5mm。查切削手冊表 3.8,壽命T=180min4）計算切削速度 按切削手冊，V c=Cvdoqv KvTmapXvfzyvaeUvZp算得 Vc=98mm/s, n=439r/min,V f=490mm/s據(jù)臥式車床 CA6140銃床參數(shù)，選擇 nc=475r/min

10、,V fc=475mm/s,則實際切 削速度 V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min, 實際進給量為 f zc=V fc/ncz=475/（300*10）=0.16mm/z 。5）校驗機床功率 查切削手冊Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為 Pcm>Pcc。故校驗合格。最終確定 ap=1.5mm, nc=475r/min,V fc=475mm/s , V c=119.3m/min , f z=0.16mm/z。6）計算基本工時tm=L/ Vf=（32+80）/475=0.09min。工序二銃斷，使之為兩個零件1 .加工條件工件材料：HT200, ob =0.1

11、6GPa HB=190241,鑄造。加工要求：銃斷，使之為兩個零件機床：X60銃床。刀具：高速鋼鑲齒三面刃銃刀工序三 加工4 25小頭孔2 .加工條件工件材料：HT200, ob =0.16GPa HB=190 241，鑄造加工要求：加工425小頭孔機床：立式鉆床 Z535選擇鉆頭：選擇高速鋼麻花鉆頭425mm,鉆孔至4 23mm,擴孔至424.8mm ,錢孔至()24.94mm ,精錢孔至 4 25mm3 .選擇切削用量(1)決定進給量查切削手冊f0.70 0.86mm/r所以，f 0.70mm/r按鉆頭強度選擇 f1.75 mm/r 按機床強度選擇f 0.53mm/ r最終決定選擇機床已有

12、的進給量f 0.48mm/r經(jīng)校驗Ff6090 Fmax校驗成功。(2)鉆頭磨鈍標準及壽命后刀面最大磨損限度(查切削手冊)為0.50.8mm,壽命T 60min .(3)切削速度查切削手冊 vc 18mm/r 修正系數(shù) Ktv 1.0 KMV 1.0Ktv 1.0Kxv1.0 Kiv 1.0 Kapv10 故vc 18mm/r。若3-查切削手冊機床實際轉速為n272r / minc故實際的切削速度vccd°ns100015.4mm/r(4)校驗扭矩功率Mc c60Nm M m 144.2Nm 所以 M c M mPc 1.72.0kw Pe故滿足條件，校驗成立。3 .計算工時tmLn

13、f30 10272 1.450.10 min由于所有工步所用工時很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時間擴校和精較的切削用量如下：擴鉆：n 272r/min fd0 19.8mm錢孔：n 272r/minfd0 19.94mm精錢：n 272r/minfd020IT7工序四銃16X8槽1.加工條件工件材料：HT200, ob =0.16GPa加工要求：銃 16 X 8槽機床：X60銃床選擇鉆頭：高速鋼鑲齒三面刃銃刀(1)決定進給量0.48mm/ r v0 15.4m/minc0.48mm/ r v0 15.4m/minc0.48mm/ r vc 15.4m/mincHB=190241,鑄造查

14、切削手冊 f 1.01.2mm/r按鉆頭強度選擇f 2mm/r按機床強度選擇f 0.53mm/r最終決定選擇 Z550機床已有的進給量 f 0.40mm/r經(jīng)校驗Ff 1226024520 Fmax 校驗成功。（2）鉆頭磨鈍標準及壽命后刀面最大磨損限度 （查切削手冊）為0.81.2mm,壽命T 140min擴孔后刀面最大磨損限度（查切削手冊）為 0.91.4mm,壽命T 60min錢和精錢孔后刀面最大磨損限度（查切削手冊）為0.60.9mm,壽命 T 120min（3）切削速度查切削手冊vc 20mm/r 修正系數(shù) KTV 1.0 KMV 1.0Ktv1.0Kxv 1.0 K1v 1.0 Ka

15、pv10 故 vc 20mm/ r1000 Vd0132.6r/min查切削手冊機床實際轉速為nc 125r/ mincdm。故實際的切削速度 vc - - 18.8mm/r 10003 .計算工時tmLnf17 18125 0.530.52min所有工步工時相同工序五銃4 40外圓斜面1 .加工條件工件材料：HT200, ob =0.16GPa HB=190 241，鑄造加工要求：銃 16 X 8槽機床：X60銃床選擇鉆頭：高速鋼鑲齒三面刃銃刀夾具設計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。經(jīng)過與指導老師協(xié)商，決定設計加工孔（）25 00023工序的夾具。本夾具將用

16、于立式鉆床 Z535,刀具為麻花鉆頭（）25mm,對工件（）25儼023孔進行鉆加（一） 問題的提出在給定的零件中，對本步加工的定位并未提出具體的要求，是自由 公差，定位要求較低。因此，本步的重點應在夾緊的方便與快速性上。（二）夾具設計1 .定位基準的選擇出于定位簡單和快速的考慮，工件以（）40外圓、平面和側面為定位基準，在 V形塊、支承板和擋銷上實現(xiàn)完全定位。采用手動螺 旋快速夾緊機構夾緊工件。2 .切削力和卡緊力計算本步加工可按鉆削估算卡緊力。實際效果可以保證可靠的夾緊。軸向力Fi CFdM0f fyM kF420 0.00610 1.008 1.0 2.52N扭矩Me CMd0zM f yMkM0.206 0.00620 1.00.8 1.0 7.416 10 6N ?Mc0由于扭矩很小，計算時可忽略。夾緊力為F Ff 25.04N取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1則實際夾緊力為F'=S1*S2*S3*S4*F=10.06N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 .定位誤差分析本工序采用一定位銷，一擋銷定位，工件始終靠近定位銷的一面，而 擋銷的偏角會使工件自重帶來一定的平行于夾具體底版的水平力，因此， 工件不在在定位銷正上方，進而使加工位置有一定轉角誤差。但是，由于 加工是自由公差