1、个人收集整理 勿做商业用途机 械 制 造 技 术 基 础课程设计说明书题目:CA6140车床拨叉831008的机械加工工艺规程制定及铣断工序专用夹具的设计姓 名: 专业年级:院 系:机械工程学院指导教师:完成日期:一.零件的工艺分析1.零件的功用题目所给的零件是CA6140车床中的一个拨叉,它位于车床的变速操纵机构中,主要起调速换挡的作用。它左侧的fai20孔与操纵机构杠杆相连,右侧的fai50半孔与主轴相连,其两侧是两个齿数不同的齿轮,分别控制不同的速度.工作时,通过左侧杠杆轴的作用使拨叉沿孔的中心线方向移动,从而控制fai50半孔两侧齿轮分别接入系统,使主轴获得不同的回转速度和扭矩。2。零
2、件的工作条件和结构特点在系统卸载以后,通过手柄带动杠杆,使拨叉改变位置,因此拨叉移动时不受重载.而孔的端面受到挤压,因此对孔端面的强度硬度要求较高。该拨叉结构简单,无复杂面,用普通机床和刀具即可加工。3.主要加工面(1).以fai20孔为中心的加工面:a。fai20孔及其上下端面b。fai20孔壁上的M6螺纹孔c。底部与对称中心面成47du的斜面d.孔壁上有装配时需要钻铰的fai8锥孔(2)。以fai50半孔为中心的加工面:a。fai50孔及其上下端面(fai20孔与fai50半孔下端面为同一加工面)4.设计基准拨叉下端面为高度方向设计基准,空的中心线为径向设计基准.设计基准如图1.1.4.图
3、1.1.4如图:面B、C、D、E以面A为基准;面G以面E为基准;面F以面B为基准;螺纹孔M6中心线以截面HH为基准;锥孔fai8中心线以螺纹孔M6中心线为基准;面M以截面JJ和截面KK为基准;fai50孔中心线以fai20孔中心线为基准;fai20孔与fai50孔径向尺寸分别以各自中心线为基准。5。零件形状与位置精度分析fai20孔的上端面对其中心线的垂直度误差为0.05mm,且表面粗糙度值为Ra=3。6um;孔fai50孔上端面和拨叉下端面对fai20孔中心线的垂直度误差为0.07mm,且表面粗糙度值为Ra=3.2um;底部斜面粗糙度值为Ra=12。5um;fai50孔内壁粗糙度值都为Ra=
4、3.2um;fai20孔内壁粗糙度值都为Ra=1.6um。由1P129表5。8知,普通机床加工均可达到以上精度要求.二。毛坯的选择1。毛坯的类型及制造方法考虑拨叉在工作时端面承受压力,且不受重载冲击,断面硬度要高,耐磨性要好。因此,使用HT200作为制造材料。又因为零件结构简单,生产类型为大批量,故选择砂型铸造,采用机器造型。另外,考虑到零件结构的特殊性,可将两个零件铸在一起,fai50孔需要铸出,而fai20孔不必铸出,可在钻床上加工出来。2.加工总余量的确定查2P18表2-2,选用铸件尺寸公差等级为CT9,加工余量等级MA为G级,可以确定各个加工面的余量,如下表2.2.1。表2.2.1铸件
5、图加工面基本尺寸加工余量备注D12020未铸出孔D2502.52孔降一级双侧加工T2302。5单侧加工T3122。5单侧加工T4122。5铸造分模面在上降一级T1302.53。铸件尺寸及其偏差的确定考虑加工余量,查2的铸件尺寸及偏差,如下表2.3。1。表2。3.1工序号毛坯元素偏差值尺寸值10小端高度0。9350.920fai32外圆面0。9320.930大端高度0.85170。8540fai50孔径1.4451。450fai72外圆面1。1721。160加强筋0.7580.754.毛坯简图图2。4.1三。零件工艺规程的设计1.定位基准的选择(1)。粗基准的选择选择时,应选择不加工的面作为粗基
6、准。而在所有不加工表面中,应以与加工表面有相互位置精度要求的表面作为粗基准.对此零件来说,fai32外圆面为不加工表面,且零件上下表面与此圆柱中心线有垂直度要求,因此选取fai32外圆面为粗基准.分析零件的加工工艺,fai32外圆面只在第一道工序中使用一次,因此选取此面作为粗基准较为合适。(2).精基准的选择考虑零件的尺寸关系,依据“基准不变与“基准重合”原则,选择粗铣后的底面和fai20孔的中心线作为精基准。2。工艺路线的制定(1).根据零件尺寸及精度要求确定表面加工方案查3P137表5.8,P138表5.9,1P129表5。8可知:a.端面尺寸精度和粗糙度要求经粗铣后精铣均可达到;b.fa
7、i20和fai50两孔的上下表面要求粗糙度为Ra=3.2um,粗铣后半精铣即可达到;c。fai20孔要求公差等级为IT7,表面粗糙度为Ra=1.6um,钻孔后扩孔,再铰孔即可达到;d.fai50孔要求公差等级为IT12,表面粗糙度为Ra=3。2um,粗镗后半精镗即可达到;e.铣断零件时要求断面粗糙度为Ra=6。3,粗铣即可达到;f。47du斜面要求表面粗糙度为Ra=12。5um,粗铣即可达到;g。fai8锥孔可先钻出fai6的通孔,装配时再钻铰。(2).工艺路线方案的设定与比较方案一:工序号工序名称定位基准10粗、精铣fai20与fai50下端面fai32外圆面20粗、精铣fai20上端面fa
8、i20下端面30粗、精铣fai50上端面fai50下端面40钻、扩、铰、精铰fai20孔fai20下端面50粗镗、半精镗fai50孔fai20孔60铣断零件fai20孔70钻M6底孔,攻丝fai20孔上端面、零件对称中心线80铣47du斜面fai20孔下端面、零件对称中心线90钻fai8锥孔的底孔fai6fai20孔上端面、零件对称中心线100去毛刺110检验方案二:工序号工序名称定位基准10粗铣fai20与fai50下端面fai32外圆面20粗铣fai20上端面fai20下端面30粗铣fai50上端面fai50下端面40钻、扩、粗铰fai20孔fai20下端面50粗镗fai50孔fai20孔
9、60精铣fai20与fai50下端面fai20上端面、fai20孔70精铣fai20孔上端面fai20下端面、fai20孔80精铣fai50孔上端面fai50下端面、fai20孔90精铰fai20孔fai20上端面100半精镗fai50孔fai20孔110铣断零件fai20孔120钻M6底孔、攻丝fai20孔上端面、零件对称中心线130钻fai8锥孔的底孔fai6fai20孔上端面、零件对称中心线140铣47du斜面fai20孔下端面、零件对称中心线150去毛刺160检验方案的比较:方案一中,粗加工与精加工混在一起,使得粗加工后要重新对刀进行精加工,因此效率很低,不经济,在整体上不符合“先粗后
10、精的加工原则。方案二为此作了修改,将粗加工与精加工分开,提高了效率.因此,方案而更为合理。四.加工设备与工艺装备的选择1。机床设备及刀具的选择根据各个工序的加工方式查7可得到各加工方法所用到的机床和刀具如下:a.工序10、20、30、60、70、80:X52K立式铣床,套式面铣刀;b.工序40:组合机床,高速钢麻花钻、锥柄扩孔钻、高速钢铰刀;c。工序50、100:T68卧式镗床,单刃镗刀;d。工序90:Z525立式钻床,高速钢铰刀;e。工序110:X61卧式铣床,细齿锯片铣刀;f.工序120:组合机床,高速钢麻花钻、机用丝锥;g.工序130:Z525立式钻床,高速钢麻花钻;h。工序140:X5
11、2K立式铣床,三面刃铣刀。2.量具的选择查7可选择各个工序的量具,铣断面可用游标卡尺,测量孔径可用内径百分尺和塞规,测量螺纹精度可用螺纹塞规。五。机械加工工序设计1.圆柱表面工序尺寸查5得各工序尺寸如下表:加工表面工序号加工内容加工量精度等级加工后尺寸fai2040钻孔18IT11fai40扩孔1.8IT10fai40粗铰0.14IT8fai40精铰0。06IT7faifai50铸件2.5(单边)CT9fai50粗镗2。0(单边)IT12fai100半精镗0。5(单边)IT12fai2.平面工序尺寸查5得各工序尺寸如下表:工序号工序内容加工余量公差等级基本尺寸fai20端面fai50端面铸件C
12、T935.00.917。00。8510粗铣fai20与fai50下端面2。0IT1320粗铣fai20上端面2.0IT1330粗铣fai50上端面2.0IT1360精铣fai20与fai50下端面0.5IT1170精铣fai20孔上端面0。5IT1180精铣fai50孔上端面0。5IT113。切削用量的确定(1).工序10:粗铣fai20与fai50下端面本工序选用YG6硬质合金套式面铣刀,齿数=10,直径=80mm。因为是粗加工,故选背吃刀量=2。0mm,一次走刀即可完成。查7P9。36表9-10,得到每齿进给量的推荐值为=0.140.24mm/z,加工铸铁可取大值,即=0。24mm/z。查
13、7P9.40表914知=60120m/min。粗加工为提高生产效率,可选较大转速,取机床主轴转速n=475r/min,m/min,在推荐范围内,因此铣削速度=119m/min。(2)。工序20:粗细fai20上端面本工序选用YG6套式面铣刀,齿数=10,直径=63mm。背吃刀量与每齿进给量确定与工序10相同,即=2。0mm,=0。24mm/z。选取主轴转速n=600r/min,m/min。(3)。工序30:粗铣fai50上端面背吃刀量与每齿进给量确定与工序10相同,即=2。0mm,=0。24mm/z。刀具选择与工序10相同,故m/min。(4)。工序40:钻、扩、粗铰fai20孔a。钻fai1
14、8的孔根据6选高速钢麻花钻头,d=18mm.查7P118表3-38,进给量=0。430。53mm/r,取=0.53mm/r。查7P123表3-42,切削速度为m/min.b。扩孔至fai19。8查7P183表3121知扩孔速度=0。1660.3m/s,取=0。25m/s。进给量=0.20。25mm/r,取=0。25mm/r。c.粗铰孔至fai19.94选用高速钢铰刀,进给量为=1.0mm/r。机床主轴转速为n=140r/min,故8。77m/min.(5)工序50:粗镗fai50孔本工序选用T68卧式镗床,单边加工余量为2.0mm,因此背吃刀量为=2。0mm。查7P101表3-22,得进给量=
15、0.52mm/r。(6)。工序60:精铣零件下端面本工序刀具选择与工序10相同,精加工=0.5mm,每齿进给量取较小值,即=0。14mm/z.切削速度=119m/min.(7)。工序70:精铣fai20上端面本工序刀具选择与工序20相同,切削用量与工序60相同.(8)。工序80:精铣fai50上端面:本工序刀具选择与工序10相同,切削用量与工序60相同.(9).工序90:精铰fai20孔本工序加工余量为0。06mm,进给量=0。48mm/r。当主轴转速为n=140r/min,切削速度为m/min。(10).刚需100:半精镗fai50孔本工序加工余量为1mm,一次切除.取背吃刀量=0.5mm,
16、查6得进给量=0.250。4mm/r,取=0。3mm/r。查7P213表47-1,主轴转速n=630r/min,故m/min,取=100m/min。(11).工序110:铣断零件本工序选用X61卧式铣床,刀具为细齿锯片铣刀,D=160mm,齿数=50,宽度B=4.0mm。每齿进给量取=0。1mm/z。去主轴转速为n=100r/min,则切削速度为m/min.(12).工序120:钻M6底孔,攻丝a。钻M6底孔查6P6。38表6-23,得钻底孔选钻头直径为=5mm。进给量可查6P7.21表7-9,取=0。24mm/r,钻削速度=25m/min。b.攻丝查6P6.37表6-22,选机用丝锥M6,P
17、=1mm.机床主轴转速为n=400r/min,则m/min。(13).工序130:钻fai8锥孔的底孔本工序选用Z525立式钻床,钻头直径为=6mm。查6得进给量=0。220.26mm/r,取=0。22mm/r。选主轴转速n=680r/min,m/min。(14)。工序140:铣47du斜面本工序选用X51立式铣床,刀具选用YG6型三面刃铣刀,查6P9.15取D=63mm,=16。每齿进给量=0。1mm/z。主轴转速查7P226表4161,得n=100r/min。工作台每分钟进给量mm/min,查7P226表4-162,取工作台每分钟进给量为=165mm/min。六.专用夹具的设计1.工件定位
18、方案的确定与定位装置的确定fai50孔的中心线与fai20孔的中心线间有位置精度要求,因此选fai20孔为主要定位基准。定位元件采用支撑板、一个圆柱定位销和一个菱形定位销.其中,支撑板在零件底部,限制三个自由度,圆柱销和菱形销限制三个自由度,原理图如下图6。1.1.图6.1。12.夹具的确定结合定位方案和定位元件,因生产类型为大批量生产,快速夹紧是关键,故采用移动压板式偏心夹紧机构.3。夹紧力的确定铣断时用高速钢细齿锯片铣刀,=160mm,齿数=50,查7P105表3-25得铣削力计算公式为其中,=30,=12mm,=0。1mm/z,=4mm。则=156.48N查7P103图3-2、图3-3,
19、知:逆铣时水平分力为=(11.2) ,顺铣时水平分力为=(1-1。2) .取大者,即=1。2,因此=187。78N.考虑安全系数,其中,为基本安全系数,=1.5;为加工性质系数,=1。1;为刀具钝化系数,=1。1;为断续切削系数,=1。1。则总的水平分力。要克服水平铣削力,实际夹紧力为,则有下面的关系:。其中,、 分别为工件底部与支撑板和工件上部与压紧件之间的摩擦系数,因此,即夹紧力为750N。4。对刀块的选择考虑铣断时刀具纵向与横向尺寸都需确定,因此选用指教对刀块,对刀块尺寸见P13.5。夹具的选择查8P34表2-19,可得偏心夹紧机构参数推荐值。当作用力为15公斤力,偏心轮与加紧面和轴销的
20、夹角均为6du时,直径D=70mm偏心轮可提供夹紧力194公斤力,合1901。2N,满足要求。偏心轮尺寸如下图6。5.1图6.5。16。定位误差分析定位元件为一个圆柱销和一个菱形销,查8P95表,选两个定位销的尺寸为fai,公差等级为6级,则一个定位销与一个fai20孔的定位误差为mm,故零件的定位误差mmmm(0。2mm为fai20孔与fai50孔中心线间的定位误差),即定位误差满足要求。七.主要定位元件、夹紧件尺寸的确定1圆柱销2.菱形销3。球面垫圈4.偏心轮用压板5。支撑板6。定位键X61卧式铣床工作台T形槽宽B=14mm。7。直角对刀块八。设计小结本次设计以机械制造基础为主,结合了各个
21、基础学科,综合性较强。由于初次设计机床夹具,定会存在许多问题,还有很多方面没有考虑到。本设计存在不足,比如:工序130中采用立式钻床钻孔不太合理。因为孔的位置在零件侧面,钻孔时零件需要侧向放置,对夹具要求较高,因此选用摇臂钻床可改变钻头进给方向,更为合理。在设计夹具时应考虑尽量增多同时加工的零件的数量,以进一步提高生产率.九。参考文献1机械精度设计与检测基础刘品 李哲 主编哈尔滨工业大学出版社2实用铸工速查手册刘瑞玲 谭剑波 编河北科学技术出版社3机械制造技术基础曾志新 吕明 主编武汉理工大学出版社4使用机械加工手册马贤智 主编辽宁科学技术出版社5机械加工工艺设计手册陈宏 主编机械工业出版社6金属切削手册第二版上海市金属切削技术协会 编上海科学技术出版社7机械制造工艺设计手册王绍俊 主编哈尔滨工业大学出版社8机床夹具设计手册上海科学技术出版社14