CA6140拨叉课程设计拨叉零件的机械加工工艺规程及铣床夹具设计.docx
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CA6140拨叉课程设计拨叉零件的机械加工工艺规程及铣床夹具设计
课程设计
说明书
拨叉零件的机械加工工艺规程及铣床夹具设计
设计题目:
设计“CA6140车床”拨叉零件的机械加工工艺规程及工艺装备(大批量生产)
目录
目录……………………………………………………………1
摘要……………………………………………………………2
1.绪论.………………………………………………3
1.1课题背景及意义……………………………………5
1.2CA6140型普通车床简介…………………………………6
1.3夹具的发展趋势…………………7
1.4拨叉的加工工艺……………………………………………8
1.5小结…………………………………………………………
2.拨叉C的加工工艺规程设计…………………………………8
2.1零件的分析……………………………………9
2.1.1零件的作用………………………………………………
2.2确定生产类型…………………………………………………9
2.3确定毛坯…………………………………………………9
2.3.1确定毛坯种类
2.3.2确定铸件加工余量及形状
2.3.3绘制铸件零件图
2.4工艺工程设计…………………………………………10
2.4.1选择定位基准
2.4.2制定工艺路线
2.4.3选择加工设备和工艺设备
2.4.4机械加工余量、工序尺寸及公差的确定
2.5确定切削用量及基本尺寸………………………………10
2.6小结
3.铣床专用夹具设计…………………………………………10
3.1铣床夹具…………………………………………………11
3.11铣床夹具的主要类型……………………………………11
3.12铣床夹具设计要点……………………………………11
3.2夹紧装置…………………………………………………12
3.2.1夹紧装置的组成…………………………………………12
3.2.2对夹紧装置的基本要求…………………………………12
3.2.3夹紧力的作用点及其方向
3.2.4基本夹具结构
3.3夹具的设计
3.4.1定位基准的选择
3.4.2制定夹具方案
3.4.3夹具元件的选择
3.4.4定位元件的选择
3.5小结
4.结论……………………………………………………13
5.致谢…………………………………………………………13
6.参考文献……………………………………………………14
机械制造技术基础课程设计
目录
序言...................................3
一.零件的分析..........................3
1.1零件的作用............................3
1.2零件的工艺分析........................4
二.工艺规程设计........................5
2.1确定毛坯制造形式......................5
2.2基面选择..............................5
2.3工艺路线方案..........................6
2.4机床的选择............................6
2.5机械加工余量、工序尺寸及公差的确定....7
2.6夹具设计..............................11
三.参考文献............................13
四.小结................................14
序言
机械制造工艺学课程设计,是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程,经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节;在老师的指导下,要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程,并且独立完成的一项工程基本训练。
同时,也为以后搞好毕业设计打下良好基础。
通过课程设计达到以下目的:
1、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识,正确地解决一个零件在加工中的定位,夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法,培养学生分析问题和解决问题的能力。
2、通过对零件某道工序的夹具设计,学会工艺装备设计的一般方法。
通过学生亲手设计夹具(或量具)的训练,提高结构设计的能力。
3、课程设计过程也是理论联系实际的过程,并学会使用手册、查询相关资料等,增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。
一、零件的分析
1.1零件的作用
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,工作过程:
拨叉零件是在传动系统中拨动滑移齿轮,以实现系统调速,转向。
其花键孔Φ25mm通过与轴的配合来传递凸轮曲线槽传来的运动,零件的两个叉头部位与滑移齿轮相配合。
1.2零件的工艺分析
零件共有两处加工表面分述如下:
1.零件上Ø22花键底孔及其两端的2x150倒角、Ø25mm的六齿方花键孔。
这一组加工表面包括:
花键底孔Φ22mm的上下加工表面,孔Φ22mm的内表面,有粗糙度要求为Ra=6.3um,公差要求为0.28;花键底孔Φ22mm两端的2*150倒角有粗糙度要求为Ra=6.3um;Φ25mm的六齿花键孔,上下两端面有粗糙度要求Ra=3.2um及公差要求为0.01,底面有粗糙度要求为Ra=1.6um。
加工时以左右两端面和外圆Φ40mm为基准面,有由于左右端面须加工,根据“基准先行”的原则,故应先加工上下端面(采用互为基准的原则),再加工孔Φ22mm及其两端的2x150倒角和六齿花键孔Φ25mm。
2.距花键底孔中心线27mm的上表面、距花键底孔中心线19mm上端宽8mm的槽和距花键底孔中心线50mm下端宽18mm的槽
这一组加工表面包括:
距花键底孔中心线27mm的上表面有粗糙度要求Ra=3.2um;距花键底孔中心线19mm上端宽8mm的槽底有粗糙度要求Ra=6.3um,槽两侧面有粗糙度要求Ra=1.6um,槽两侧面同时有公差要求为0.03mm;距花键底孔中心线50mm下端宽18mm的槽两侧面有粗糙度要求Ra=3.2um同时有公差要求为0.012mm;
对于这些加工表面,可利用先加工出来的孔和右端面进行定位,然后借助于专用夹具进行加工。
根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度,该零件没有很难加工的表面尺寸,上述表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证,对于这两组加工表面而言,可以先加工其中一组表面,然后借助于专用夹具加工另一组表面,并且保证它们的位置精度要求
二、工艺规程设计
2.1确定毛坯的制造形式
1.零件材料为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,故选择铸件毛坯。
2.已知零件为中批量生产,初步确定工艺安排的基本倾向为:
加工过程划分阶段,工序适当集中,加工设备主要以通用设备为主,采用专用夹具,这样投资较少,投产快生产率较高,转产较容易。
3.根据零件的材料确定毛坯为铸件,材料为HT200,毛坯的铸造方法为金属模机械造型,铸件尺寸公差等级为CT9级
2.2基面的选择
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证,生产率得以提高。
1.粗基准的选择:
因要保证花键的中心线垂直于右端面,所以以直径为40的外圆表面为粗基准。
2.精基准的选择:
为保证定位基准和工序基准重合,以零件的右面为精基准。
2.3制定工艺路线
1.工艺路线方案
工序一铸坯。
工序二时效处理。
工序三粗铣圆柱右端面。
工序四粗铣圆柱左端面。
工序四半精铣右端面。
工序五钻φ20孔。
工序六扩φ22孔。
工序七粗车圆柱孔口斜度为15度。
工序八粗铣上平面。
工序九粗铣宽度为8mm的槽。
工序十粗铣宽度为18mm的槽。
工序十一半精铣上端面
工序十二精铣宽为8mm的槽。
工序十三精铣宽为18mm的槽。
工序十四拉花键孔。
工序十五去毛刺。
工序十六检验。
2.4机床的选择
1.选择机床
(1)工序三,工序四,工序八,工序九,工序十均为铣表面,可用X53K铣床。
(2)工序五为钻孔,工序六为扩孔,可采用立式钻床Z525。
(3)工序七用车床.
(4)工序十一为拉花键,采用卧式内拉床。
2.选择刀具:
在铣床上用立铣刀,铣上下两槽用三面刃铣刀,在车床上选普通车刀,卧式内拉床选矩形齿花键拉刀
3.选择量具:
精度要求较高的可用内径千分尺量程50~125,其余用游标卡尺分度值为0.02。
2.5机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定。
零件材料为HT200,硬度190~210HB,生产类型大批量,铸造毛坯。
据以上原始资料及加工路线,分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:
1.查《机械制造工艺设计简明手册》(以下称《工艺手册》
铣削加工余量为:
粗铣2-4mm
半精铣1-2mm
精铣0-1mm
2.圆柱(φ40用铸成)内孔φ22用钻和扩成,加工余量:
扩孔2mm
3.粗车加工余量:
粗车2mm
半精车1mm
4.右凹槽:
对于右凹槽的加工,由于事先未被铸出,要满足其槽的深度先需要粗铣,现确定其加工余量取8mm。
为了保证槽两边的表面粗糙度和槽的水平尺寸
的精度要求,需要进行精铣槽的两侧面,加工余量取0.5mm。
5.左凹槽:
由于此平面没有加工,只加工平面的凹槽,其基本尺寸为槽宽
(精度较高,IT6级),槽的深度为15,可事先铸出该凹槽,该槽的三个表面的粗糙度都为
,在粗铣后-精铣能达到粗糙度要求。
6.孔:
钻孔其尺寸为20mm,加工余量取2mm,扩孔钻,保留0.5mm的拉刀加工余量。
孔里的花键槽用组合装配式拉刀成型式的加工方式一次拉出。
7.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。
工序铣削宽度为8mm的槽
加工工件尺寸:
8+0.030mm,长度L=40mm
加工要求:
高速钢错齿三面刃铣刀(精密级K8)加工余量8,用乳化液冷却
机床:
X53K
1.选择刀具:
由加工尺寸公差0.03。
所以铣刀精度为精密级K8
铣刀参数:
L=8mmD=63d=22ro=15°
ao=12°an=6°Z=16
2.选择切削量
1)由于槽的深度为8mm,故可在一次走刀内切完,ae=8mmap=8mm
2)决定每齿进给量fz由《切削用量简明手册》P86表3.3确定f=0.15-0.35mm/r现取f=0.3mm/rfz=0.3/16=0.018mm/z
3)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命:
根据《切削用量简明手册》P88表3.7,得最大磨损量为0.8,由P89表3.8确定刀具寿命:
T=100min
4)决定切削速度Vc和每齿进给量Vf切削速度根据《切削用量简明手册》P107表3.27的公式
Vc=(Cv*do*qv)/(Tm*apXv*fzxyv*aexuv*Zpv)·Kv
Cv=28.5,qv=0.45,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.3,pv=0.1,m=0.33,do=63,ap=8,ae=8
各修正系数为:
Km=1.0,Ksv=1.0,KTv=0.9,
Kv=Km*Ksv*KTv=1.0*1.0*0.9=0.9
Vc=(Cvdoqv)/(Tm*apXv*fzyv*aeuv*Zpv)·Kv=117m/min
n=1000×Vc/
do=1000×233/(3.14×63)=593r/min
根据X53K型铣床说明书选nc=600r/min
实际速度Vc=
donc/1000=3.14*63*600/1000=118.7m/min
选Vfc=nc*f=600*0.3=180mm/min根据《机械制造技术基础课程设计》P81表38查得X53K型铣床Vf=190mm/min
fzc=Vf/(nc*Z)=190/(600×16)=0.0198mm/z
4)机床功率:
根据《切削用量简明手册》P110表3.28公式
圆周力fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doaFnWF)KFCKTV=0.90KMFC=0.94
由表3.28得CF=30,XF=1.0,yF=0.72,UF=0.86,WF=0,qF=0.86,KFC=1.28
Fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doqFnWF)KFC=505.6N
M=FCdo/2×103=15.9N•M
Pc=FcVc/1000=1.18kw根据X53K型铣床说明书机床主轴允许的功率为10Kw,功率足够,因此所选的切削用量可以采用,即
ap=8mmVf=150mm/minn=475r/minVc=74.2m/minfz=0.0197mm/z
工序十一拉花键孔
1.选择刀具
根据《机械制造工艺设计简明手册》P98表3.1-26选择矩形齿花键拉刀,齿数六,拉刀总长760mm
单面齿升:
根据《机械制造工艺设计简明》手册,P207可确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿为0.06mm,
拉削速度v=0.06m/s(3.6m/min)
切削工时t=Zblηk/1000vfzZ
式中:
Zb单面余量1.5mm(由Φ21mm拉削到Φ25mm);
L拉削表面长度,80mm;
η考虑校准部分的长度系数,取1.2;
k考虑机床返回行程系数,取1.4;
v拉削速度(m/min);
fz拉刀单面齿升;
Z拉刀同时工作齿数,Z=l/p;
P拉刀齿距;
P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm
所以,拉刀同时工作齿数z=l/p=80/12≈7
其本工时Tm=1.5×80×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×7=0.13(min)
2.6夹具设计
1.问题的提出
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。
经过与指导老师协商,决定设计第4道工序——铣宽为80+0。
03mm槽的铣床夹具。
本夹具将用与X53K卧式铣床。
刀具为高速钢直齿三面刃铣刀,来对工件进行加工。
本夹具主要用来铣宽为80+0。
03mm的槽,由于采用宽为80+0。
03mm的精密级高速钢直齿三面刃铣刀,一次铣削,所以主要应该考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度.
2.夹具设计
1)定位基准的选择
由零件图可知,宽为80+0。
03mm的槽,其设计基准为花键孔中心线和工件的右加工表面为定位基准。
因此选用工件以加工右端面和花键心轴的中心线为主定位基准。
2)切削力及夹紧力的计算
刀具:
高速钢直齿三面刃铣刀,Ø63mm,Z=14
Fz=CP·t0.83·Sz0.65·D-O.83·B·Z·kP(见《切削手册》3-56表)
解得Fz=200(N)
其中CP=52,t=8mm,Sz=0.08mm/s,B=8mm,D=63mm,Z=14,kP=(HB/198)0.55
在计算切削力时,必须考虑安全系数。
安全系数K=k1k2k3k4
水平切削分力FH=1.1Fz=220(N)
垂直切削分力Fv=0.3Fz=60(N)
其中:
k1为基本安全系数1.5
k1为加工性质系数1.1
k1为刀具钝化系数1.1
k1为断续切削系数1.1
F,=KFH=1.5X1.1X1.1X1.1X200=400(N)
实际加紧力为WK=KFH/U1U2=400/0.5=800(N)
其中U1和U2为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数,U1=U2=0.025
螺母选用M16X1.5细牙三角螺纹,产生的加紧力为
W=2M/D2tg(a+6’55)+0.66(D3-d3/D2-d2)
解得:
W=1O405(N)
其中:
M=19000N.MD2=14.8mma=2029,D=23mmd=16mm
此时螺母的加紧力W已大于所需的800(N)的加紧力,故本夹具可安全工作。
3)定位误差分析
由于槽的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合,故轴向尺寸无基准不重合度误差。
径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差,故径向尺寸无基准不重合度误差。
即不必考虑定位误差,只需保证夹具的花键心轴的制造精度和安装精度。
4)夹具设计及操作说明
如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动率.为此,在夹紧时采用螺旋快速夹紧机构,以便装卸,夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置,以利于铣削加工。
结果,本夹具总体的感觉还比较紧凑。
夹具上装有对刀块装置,可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀(与塞尺配合使用);同时,夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置,以有利于铣削加工。
铣床夹具的装配图及夹具体零件图分别见附图
三.参考文献
书名
出处
作者
《机床夹具图册》
机械工业出版社
孙巳德
《机械制造工艺学课程设计指导书》
哈尔滨工业大学
赵家齐
《切削用量简明手册》
机械工业出版社
艾兴肖诗纲
《机械制造工艺设计简明手册》
哈尔滨工业大学
李益民
《机械制造工艺学》
清华大学
王先逵
八.小结
为期两周的夹具课程设计已经接近尾声,回顾整个过程,我组十名同学在老师的指导下,取得了可喜的成绩,课程设计作为《机械制造工艺学》、《机床夹具设计》课程的重要环节,使理论与实践更加接近,加深了理论知识的理解,强化了生产实习中的感性认识。
本次课程设计主要经历了两个阶段:
第一阶段是机械加工工艺规程设计,第二阶段是专用夹具设计。
第一阶段我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识;夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。
通过此次设计,使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。
学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。
总的来说,这次设计,使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。
提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力,为以后的设计工作打下了较好的基础。
由于能力所限,设计中还有许多不足之处,恳请各位老师、同学们批评指正!
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- CA6140 课程设计 零件 机械 加工 工艺 规程 铣床 夹具 设计