CA6140拨叉831005零件的加工工艺课程设计.docx
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CA6140拨叉831005零件的加工工艺课程设计
机械制造工艺学课程设计
说明书
题目:
设计CA6140拨叉(831005)零件的加工工艺规程及备工艺装(年产量为4000件)
班 级:
数控三班
姓 名:
学号:
指导教师:
完成日期:
摘要
这次设计的是CA6140车床(831005)拨叉,包括零件图、毛坯图、装配图各一张,机械加工工艺过程卡片和与工序卡片各一张。
首先我们要熟悉零件和了解其作用,它位于车床变速机构中,主要起换档作用。
然后,根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和械加工余量。
最后拟定拨差的工艺路线图,制定该工件的夹紧方案,画出夹具装配图。
就我个人而言,我希望能通过这次课程设计,了解并认识一般机器零件的生产工艺过程,巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识,理论联系实际,从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力,为今后的工作打下一个良好的基础,并且为后续课程的学习打好基础。
目录
一、设计的目的
二、零件工艺性分析
2.1、零件的作用
2.2、零件的工艺分析
三、机械加工工艺规程设计
3.1、确定毛坯的制造形成
3.2基准的选择
3.3、制定工艺路线
四、机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定
4.1.毛坯余量及尺寸的确定
4.2、确定工序
五、夹具设计
5.1题问的提出
5.2夹具设计
5.3切削力、夹紧力、切屑用量和切屑速度的计算
5.4夹具操作说明
6、小结
一、设计的目的:
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。
二、零件工艺性分析
2.1、零件的作用
题目给定的零件是CA6140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进行工作。
宽度为18+0.0120mm的槽尺寸精度要求很高,因为在拨叉拔动使滑移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙很大时,滑移齿轮得不到很高的位置精度。
所以,宽度为18+0.0120mm的槽和滑
移齿轮的配合精度要求很高。
2.2、零件的工艺分析
该拨叉的全部技术要求列如下表:
项目
公差等级
偏差(mm)
粗糙度
定位基准
Ø25的六齿方花键孔
IT12
+0.20
0
1.6
花键孔中心线
Ø22的花键底孔
IT12
+0.20
0
6.3
花键孔中心线
两端的2*150倒角
6.3
花键孔中心线
尺寸8的槽
IT9
+0.03
0
1.6
花键孔中心线
尺寸18的槽
IT6
+0.012
0
3.2
花键孔中心线
Ø6的花键槽宽
IT6
+0.06
+0.03
3.2
花键孔中心线
三、机械加工工艺规程设计
3.1、确定毛坯的制造形成
零件材料HT200、考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击性载荷,因此选用锻件,以使金属纤维尽量不被切断,保证零件的工作可靠。
由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大,故可采取模锻成型。
经查《金属机械加工工艺人员手册》表5-5取等级为2级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为3±0.8mm。
3.2基准的选择
3.2.1粗基准的选择
因为要保证花键的中心线垂直于右端面,所以以Φ40的外圆表面的粗基准。
3.2.2精基准的选择
为保证定位基准和工序基准重合,以零件的下低面为精基准。
3.3、制定工艺路线
制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。
除此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。
3.3.1.工艺路线方案一
工序:
粗、精车端面,钻、扩花键底孔、倒两端15°倒角。
粗、精铣削B面。
铣削8+0.030mm的槽。
铣削18+0.0120mm的槽。
拉花键。
3.3.2.工艺路线方案二
工序:
粗、精车端面,钻、扩花键底孔、倒两端15°倒角。
以Ф40mm圆柱面为粗基准。
选用C3163-1转塔式六角车床及三爪卡盘夹具。
拉花键。
以花键中心线及右端面为基准,
铣削槽B面。
以花键的中心线及下低面为基准。
选用X62W卧式铣床加专用夹具
铣削8+0.030mm的槽。
以花键的中心线及下低面为基准。
选用X62W卧式铣床加专用夹具。
铣削18+0.0120mm的槽。
以花键的中心线及下低面为基准。
选用X62W卧式铣床加专用夹具。
方案分析:
上述两方案中,工艺方案一把拉花键放在最后一道工序。
但此方案中3.3.4工序很难对工件进行定位和加紧、方案二中,把花键放在第一道工序的后边,这样,方案二中的3.4.5道工序很容易对工件进行定位与加紧即以花键中心线和下低面作为3.4.5道工序的定位基准。
此方案定位精度高,专用夹具结构简单、可靠,所以采用方案二比较合理。
四、机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定
零件材料为HT200,毛坯重量为1.0kgσb=160MPaHBS。
根据《机械加工工艺师手册》(以下简称《工艺手册》机械工业出版出版社、杨叔子主编)知生产类型为大批生产,采用模锻锻模造毛坯。
根据上述原始资料及加工工艺,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:
4.1.毛坯余量及尺寸的确定
下端面的加工余量:
下端面有3±0.8mm的加工余量,足够把铸铁的硬质表面层切除
矩形花键底孔。
要求以矩形花键的外径定心,故采用拉削加工内孔尺寸为Φ220+0.28,见零件图,参照《金属机械加工工艺人员手册》表3-59确定孔加工余量的分配。
钻孔Φ20mm,扩孔Φ21mm,拉花键,花键孔要求以外径定心:
拉削时加工余量参照《金属机械加工工艺人员手册》取2Ζ=1mm
右端面的加工余量。
此工序分2个工步1、粗铣右端面2、精铣右端面。
精加工余量为0.2mm,粗铣加工余量为2.8mm
4.2、确定工序
工序Ⅰ:
车削下底面。
1.加工条件。
工件材料:
灰口铸铁HT200。
σb=145 MPa。
铸造。
加工要求:
粗、半精车A面并保证28mm的工序尺寸,Ra=3.2µm
机床C3163-1。
转塔式六角卧式车床。
刀具:
刀片材料。
r=12.ao=6-8b=-10o=0.5Kr=90n=15
2、计算切削用量。
(1)已知长度方向的加工余量为3±0.8mm。
实际端面的最大加工余量为3.8mm。
故分二次加工(粗车和半精车)。
长度加工公差IT12级取-0.46mm(入体方向)
(2)进给量、当刀杆尺寸为16mm×25mm,ae≤3mm时,以及工件直径为Φ60mm时
ƒ=0.6-0.8mm/r.
按C3163-1 车床说明书 取ƒ=0.6mm/n。
由于存在间歇加工所以进给量乘以k=0.75—0.85所以:
实际进给量f=0.6×0.8=0.48mm/r
按C3163-1 车床说明书 ƒ=0.53mm/r
(3)计算切削速度。
刀具材料YG6
V=Cv/(Tm·apxv·fyv)·kv
kmv=1.15kkv=0.8kkrv=0.8ksv=1.04kBV=0.81
∴Vc=158/(600.2·20.15·0.530.4)·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97
=46.9(m/min)
(4)确定机床主轴转速ns=1000vc/
dw=229.8(r/min)
按C3163-1 车床说明书 n=200r/min
所以实际切削速度V=40.8m/min
(5)切削工时,
由于铸造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮,为了切除硬皮表层以及为下一道工步做好准备
Tm=(L+L1+L2+L3)/nwxf=0.33(min)L=(65-0)/2=32.5L1=3、L2=0、L3=0
工序II精车下底面
已知粗加工余量为0.5mm。
进给量f.f=0.15-0.25mm/r ,f=0.16mm/r
计算切削速度
V=Cv/(Tm·apxv·fyv)·kv
=158/(600.2·20.15·0.160.4)·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97
=83.85(m/min)
确定机床主轴转速.nw=1000vc/
dw=410.8(r/min),取nw=400(r/min),实际切削速度V=57.1m/min
切削工时,
Tm=(L+L1+L2+L3)/nwxf=22.5/400x0.16=0.35(min)
由于下一道工序是钻孔,所以留下Ø20mm的台阶,所以L=(65-20)/2=22.5mmL1=3.L2=0.L3=0
工序III钻花键孔
钻头选择:
钻头几何形状为(表2.1及表2.2):
双锥修磨具刃,钻头参数:
d=Ф20mmβ=30°,2Φ=118°,2Φ=70°,bε=3.5mm,ao=12°,
Ψ=55°,b=2mm,=4mm。
根据《切削用量简明手册》表2-9确定f=0.48
a、按机床进给强度决定进给量:
根据表2.9,当σb=210MPa
d0=20.5mm可确定f=0.75。
按C3163-1 车床说明书 取f=0.62mm/n.
b、决定钻头磨钝标准及寿命表2.21,当do=20mm、钻头最大磨损量取0.6寿命T=45min.
c、切削速度 V=21m/min,n=1000V/
D=334.4由机床技术资料得和334.4接近的有280n/m和400n/min取280n/min
取n=280m/min.实际V=17m/min
d、基本工时,Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32(min)
入切量及超切量由表2.29.查出Ψ+△=10mm
所以Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32(min)
工序IV扩花键孔
刀具直径do=21mm;刀具几何参数同上。
由于两孔直径相差不大,为了节省停车和调换走刀量等辅助时间,n和f都不变,所以Tm同上Tm=0.32
倒角刀具15°锪钻由于两孔直径相差不大,以表面粗度要求不高手动进给。
工序V车倒角
刀具:
专用刀具。
此工步使用到专用刀具与手动进给。
检验机床功率按《切削用量简明手册》表1.24
可以查出 当σb=160~245HBS,
ap≤2.8mm f≤0.6mm/r
Vc≤41m/min Pc=3.4kw, 主电机功率P=11kw
可见Pc比P小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求
当do=21mm f=0.64mm
查得转矩M=61.8 N.M
PC=McVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km,主电机功率P=11kw
可见PC比P小得多,所以机床功率足够,所用切削用量符合要
工序VI拉花键孔
单面齿升:
根据有关手册,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
∴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)
工序VII粗铣右端面
加工要求:
粗铣B面,精铣B面,Ra=3.2um。
用标准镶齿圆柱铣刀粗铣加工余量3mm
机床:
X62W
加工工件尺寸:
宽度:
40mm长度:
28mm
选择刀具
铣削宽度ae≤5mm时。
直径为do=50mm 故齿数Z=8,由于采用标准镶齿圆柱铣刀,铣刀几何参数(表3.2)rn=10°ao=16°
切削用量
留精铣的加工余量为0.2,所以本道工步切削宽度ac=2.8±0.8mm,由于加工表面精度要求Ra=3.2um.根据表3.5得每转进给量f=0.5~1mm/r就能满足要求,但考虑到X62W功率为7.5kw,机床为中等系统刚度和X62W铣床说明书所以每转进给量f=0.6mm/r
选择刀具磨钝标准及刀具寿命。
铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.6镶齿铣刀do=50mm,刀具寿命T=120min
决定切削速度Vc、
5)机床功率:
当Vc=71m/minae=2.8mmap=41mmfz=0.08Kmpc=1.4kw
切削功率的修正系数:
故Pct<0.8,
根据X62W型铣床说明书,机床主轴允许的功率为
Pcm=7.5×0.75=5.63kw故Pcc<Pcm因此所决定的切削用量可以采用。
ae=2.8mmVf=80m/minn=160r/minVc=25.1m/minfz=0.0625mmm/z
6)基本工时根据
Tm=(L+L1+△)/Vf=(28+14)/80=0.525(min)L1+△=14mm
工序VIII精铣右端面
1)选择刀具
刀具与上道工步是同一把刀。
2)切削用量
精铣的加工余量为0.2,所以本道工步切削宽度
ae=0.2mm,f=0.6
3)决定切削速度Vc、
ac=0.2mm,Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=33.1m/min
n=1000V/
d=(1000x33.1)/(3.14x50)=211r/min根据X62W型铣床说明书n=210r/min,Vf=nf=210x0.6=126mm/min、
VF=125mm/minfz=Vf/(nxz)=0.074mm/Z
4)基本工时:
Tm=(L+L1+△)/Vf=(28+14)/125=0.336(min)L1+△=14mm
工序IX铣削8+0.030mm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:
X62W
选择刀具:
由加工尺寸公差0-0.3。
所以铣刀精度为精密级K8
铣刀参数:
L=8mmD=63d=22d1=34ro=15°
ao=12°an=6°Z=16
选择切削量
由于槽的深度为8mm,故一次走完,ae=8mmap=8mm
由《切削用量简明手册》表3.3确定f=0.15-0.3mm/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:
最大磨损量为0.5,确定刀具寿命:
T=100min
4)决定切削速度Vc和每齿进给量Vf、
机床功率:
圆周力fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doaFnWF)KFCKTV=0.90KMFC=0.94
工序X铣宽为180+0.12mm槽
加工要求:
用乳化液冷却,加工工件尺寸,宽180+0.12mm,长L=40mm,加工余量23mm
选择刀具
铣刀参数:
L=10D=100mmd=30mmro=15°
ao=12°an=6°Z=24
选择铣削用刀
选择铣刀磨钝标准及刀具寿命:
4)确定切削速度Vc和每齿进给量:
选择砂轮。
见《切削手册》第三章中磨料选择各表,结果为
GZ46KV6P350×40×127其含义为:
磨轮磨料为棕刚玉,为了防止粒度过小而磨轮堵塞,所以选用为粒度为46#,硬度为软2级。
平型砂轮,其尺寸为16×6×40(D×d×H)。
切削用量的选择。
砂轮转速n砂=3000r/min(见机床说明书),
v砂=2.5m/s
进给量f=50mm/min双单行程fr=0.015mm
切削工时。
当加工1个表面时
Tm=(L+y+△)••iK/50=3.1min
最后,将以上各个工序切削用、工时定额的计算结果,连同其它加工数据,一起填入机械加工工艺卡片中。
工序号
工序名称
机床设备
刀具
量具
I
粗车下端面
卧式车床
车刀
游标卡尺
II
精车下端面
卧式车床
车刀
游标卡尺
III
钻花键孔
立式钻床
钻刀
游标卡尺
IV
扩花键孔
立式钻床
钻刀
游标卡尺
Ⅴ
倒角2x15°
卧室车床
车刀
游标卡尺
VI
拉六齿方型花键
立式拉床
拉刀
游标卡尺
VII
粗铣右端面
立式铣床
铣刀
游标卡尺
VIII
精铣右端面
立式铣床
铣刀
游标卡尺
IX
铣800。
03mm的槽
立式铣床
铣刀
量块
X
铣1800。
12mm槽
立式铣床
铣刀
量块
XI
磨宽为1800。
12mm的槽
磨床
砂轮
量块
五、夹具设计
夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备,它广泛地运用于机械加工,检测和装配等整个工艺过程中。
在现代化的机械和仪器的制造业中,提高加工精度和生产率,降低制造成本,一直都是生产厂家所追求的目标。
正确地设计并合理的使用夹具,是保证加工质量和提高生产率,从而降低生产成本的重要技术环节之一。
同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。
5.1题问的提出
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,
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X63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。
由于采用宽为80+0。
022mm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.
5.2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(A)为定位基准。
因此选用工件以加工右端面(A)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.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,在螺母夹紧时采用开口垫圈,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。
5.切削力、夹紧力、切屑用量和切屑速度的计算
1.进给量:
该工序就是通过一次走刀,完成花键槽的拉削加工。
由于加工方法的特殊性,刀具选择的特殊性,被吃刀量暂不用选择。
只要选择合适的切削速度和进给量就可以。
根据机床刚度和刀具尺寸,此工序需要一次走刀,完成要求的机械加工要求。
加工总深度为Z=76mm。
总走刀次数为1次。
2.切屑速度:
根据有关手册,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
∴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)。
3.切削力及夹紧力的计算
刀具:
花键拉刀。
切削力:
由于本工序拉刀由上至下垂直向下拉,切削力方向也是由上向下,只要底面三个支承钉能够保证强度,刚度。
就能精确加工。
保证加工精度。
而支承钉能够保证。
所以此处不用算切削力。
由于切削力和夹紧力的方向垂直。
平面定位。
Fj=KFL\(H+L)=2.5*250*24/46+24=214N
夹紧力的计算:
由于切削力和夹紧力的方向一致。
所以夹紧力定位较小夹紧力来防止工件在加工过程中产生振动和转动。
5.4夹具操作说明
如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动率.为此,在螺母夹紧时采用开口垫圈,以便装卸。
六、小结
通过本次课程设计,使我将所学理论与生产实践相结合,得到了解决问题和分析问题的能力的初步培养,另外也为以后搞好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练。
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
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- CA6140 831005 零件 加工 工艺 课程设计