CA6140車(chē)床831008車(chē)床撥叉機(jī)加工工藝和鉆M6螺紋孔專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)-版本3,CA6140,車(chē)床,831008,撥叉機(jī),加工,工藝,M6,螺紋,專(zhuān)用,夾具,設(shè)計(jì),版本
目錄
一 零件分析 1
1.1 零件的作用 1
1.2 零件的工序分析 1
1.3 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) 1
1.4 制定工藝路線 2
1.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 5
二、 確定切削用量及基本工時(shí) 7
2.1工序三：粗，精銑φ32mm，φ72mm下端面 7
2.2 工序四：粗，精銑φ32mm上端面 11
2.3 工序五：粗，精銑φ72mm上端面 11
2.4 工序六：銑斜槽面 11
2.5 工序七：鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸Ф20mm的孔 14
2.6 工序八：粗、精鏜Ф50 mm的孔 22
2.7 工序九：攻螺紋 25
2.8 工序十： 鉆錐孔Ф8mm的一半Ф4mm 26
2.9工序十一：銑斷 28
三、夾具設(shè)計(jì) 31
3.1問(wèn)題的提出 31
3.2夾具設(shè)計(jì) 31
3.2.1、定位基準(zhǔn)選擇 31
3.2.2、切削力及夾緊力計(jì)算 31
3.3、定位誤差分析 31
3.4、夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 32
結(jié)論 34
參考文獻(xiàn) 35
I
一 零件分析
1.1 零件的作用
題目所給定的零件時(shí)CA6140車(chē)床上的831008型撥叉，它位于車(chē)床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求工作，獲得所需要的速度和扭轉(zhuǎn)的作用。零件上的φ20mm孔與操縱機(jī)構(gòu)相連，下方的φ50mm下半圓孔則是用于所控制齒輪所在軸的接觸。通過(guò)上方的力撥動(dòng)下方的齒輪變速。兩個(gè)零件鑄為一體。
1.2 零件的工序分析
831008撥叉共有兩類(lèi)加工表面，平面與孔，他們相互之間有一定的位置要求，現(xiàn)分析如下：
1） 平面的加工。這一組加工面包括：φ32，φ72的上下端面，在孔底面需銑的一個(gè)47°的斜凸臺(tái)。
2） 各種孔的加工。這一組加工面包括：孔φ20，孔φ50，φ8錐孔的一半φ4的通孔，螺紋孔M6.
這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是：
① φ20mm孔的上下端面對(duì)其孔中心線的垂直度為0.05.
② φ50mm孔的上下端面對(duì)φ20孔中心線的垂直度為0.07.
由上分析可知，對(duì)于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后再以這組加工后的表面作為基準(zhǔn)并借助于專(zhuān)用夾具加工另一組表面，并且保證它們之間的位置精度要求。
1.3 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)
1）確定毛坯的制造形式
零件的材料為HT200，考慮到零件在機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中所售的載荷和沖擊不大，零件的形狀也比較簡(jiǎn)單，設(shè)定此零件的年產(chǎn)量為5000件，該零件的重量為1.2KG，由于屬于大批量生產(chǎn)，所以采用金屬型鑄造方法。這對(duì)保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率是有利的。
2）基準(zhǔn)的選擇
①粗基準(zhǔn)的選擇。按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則（對(duì)于同時(shí)具有加工表面和不加工表面的零件，位列保證不加工表面與加工表面之間的位置精確度，應(yīng)該選擇不加工表面作為粗基準(zhǔn)。如果零件上有多個(gè)不加工表面，則以其中與加工表面相互位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)），先選取φ20mm，φ50mm孔的不加工外輪廓作為主要定位表面，以消除五個(gè)自由度，再用一個(gè)銷(xiāo)釘來(lái)消除最后一個(gè)自由度，達(dá)到完全定位。
③ 精基準(zhǔn)的選擇。經(jīng)濟(jì)準(zhǔn)點(diǎn)而選擇主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問(wèn)題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該警醒尺寸換算。
1.4 制定工藝路線
由于生產(chǎn)類(lèi)型為大批量生產(chǎn)，故應(yīng)采用專(zhuān)用夾具，并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)成本。
工藝路線方案：
1）工藝路線方案一：
工序1 ：鑄造毛坯
工序2：退火
工序3：粗、精銑Ф20 mm、Ф50 mm的下表面，保證其粗糙度為3.2 um
工序4：以Ф20 mm的下表面為精基準(zhǔn)，粗、精銑Ф20 mm的孔的上表面，保證其粗糙度為3.2 um,其上、下表面尺寸為30mm，
工序5：以Ф20 mm 的下表面為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸Ф20 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為1.6 um，垂直度誤差不超過(guò)0.05mm
工序6：以Ф20 mm的下表面為精基準(zhǔn)，粗、半精鏜Ф50 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為3.2 um
工序7；以Ф20 mm的下表面為精基準(zhǔn)，粗、精銑Ф50 mm的上表面，保證其與孔的垂直度誤差不超過(guò)0.07mm，其上、下表面尺寸為12mm
工序8：銑斷
工序9：以Ф20 mm的孔為精基準(zhǔn)，鉆Ф8 mm的錐孔的一半Ф4 mm，裝配時(shí)鉆鉸
工序10：以Ф20mm的孔為精基準(zhǔn)，鉆Ф5mm的孔，攻M6的螺紋
工序11：以Ф20 mm的孔為精基準(zhǔn)，銑缺口，保證其粗糙度為12.5um
工序12：檢查
上面的工序可以是中批生產(chǎn)，但是其效率不高，并且工序四中的鉆孔方法在鉆孔是可能會(huì)偏離中心。經(jīng)綜合考慮，采用下面的方案二。
2）工藝路線方案二：
工序1 鑄造毛坯
工序2 退火
工序3 粗，精銑φ32mm，φ72mm下端面（以φ32mm外圓，φ72mm外圓為粗基準(zhǔn)），選用X51立式升降臺(tái)銑床加專(zhuān)用夾具；
工序4 粗，精銑φ32mm上端面（以φ32mm的下端面為精基準(zhǔn)）選用X51立式升降臺(tái)銑床加專(zhuān)用夾具；
工序5 粗，精銑φ72mm上端面（以φ32mm的下端面為精基準(zhǔn)）選用X51立式升降臺(tái)銑床加專(zhuān)用夾具；
工序6 銑斜槽面（以φ32mm下端面為精基準(zhǔn)）選用X51立式銑床加專(zhuān)用夾具；
工序7 鉆，擴(kuò)，鉸，精鉸通孔φ20mm（以φ32mm下端面為精基準(zhǔn)，保證尺寸φ20mm，φ20mm與φ50mm兩孔中心尺寸72mm），選用Z525立式鉆床專(zhuān)用夾具；
工序8 粗，半精鏜φ50mm的孔（以φ32mm，φ72mm下端面為精基準(zhǔn)，保證尺寸φ50mm），選用T616立式鏜床加專(zhuān)用夾具；
工序9 鉆φ5mm孔，攻M6螺紋（以φ20mm孔位精基準(zhǔn)），選用Z525立式鉆床；
工序10 鉆錐孔φ8的一半φ4通孔（以φ20mm孔為精基準(zhǔn)），選用Z525立式鉆床；
工序11 銑斷。選用X60臥式升降臺(tái)銑床；
工序12 去毛刺，清洗。
工學(xué)13 終檢。
以上工藝過(guò)程詳見(jiàn)機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片和機(jī)械加工卡片。
1.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“831008撥叉”零件材料為HT200灰鑄鐵硬度HBW180~HBW220，毛坯重量約為1.2KG，生產(chǎn)類(lèi)型為大批量生產(chǎn)，采用金屬鑄造毛坯。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1）φ32，φ72外圓表面沿軸線方向的長(zhǎng)度方向的加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
查（《工藝手冊(cè)》）
表2.2-3取余量公差代號(hào)9級(jí)，加工余量代號(hào)F級(jí)，查表2.2-4取φ20mm端面長(zhǎng)度余量值均為2.5mm（均為雙邊加工）,查表2.2-1取偏差為（計(jì)算長(zhǎng)度為35mm）。表2.2-4取φ50mm端面長(zhǎng)度余量值均為2.5mm（均為雙邊加工），查表2.2-1取偏差為（計(jì)算長(zhǎng)度為17mm）。
2）參照《工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》，其中鍛件重量由1.2kg估計(jì)為2.2kg，s===0.77 由表2.2-14得鑄件復(fù)雜形狀系數(shù)為S, 鍛件材質(zhì)系數(shù)取M確定工序尺寸及余量為：
鑄造φ20mm孔端面長(zhǎng)度345mm，鑄造φ50mm端面長(zhǎng)度17mm
粗銑φ20mm下端面至33.5mm Z=1.50mm
粗銑φ50mm下端面至15.5mm Z=1.50mm
精銑φ20mm下端面至32.5mm Z=1.00mm
精銑φ50mm下端面至14.5mm Z=1.00mm
粗銑φ20mm上端面至31mm Z=1.50mm
精銑φ20mm上端面至30mm Z=1.00mm
粗銑φ50mm下端面至13mm Z=1.50mm
精銑φ50mm下端面至12mm Z=1.00mm
3) φ20mm內(nèi)孔，毛坯為實(shí)心，查《工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》2.3-9及7
鉆孔:φ18.0mm
擴(kuò)孔:φ19.8mm 2Z=1.80mm
粗鉸:φ19.94mm 2Z=0.14mm
精鉸:φ20mm 2Z=0.06mm
4)φ50mm孔為鑄造孔，查《工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表取φ50mm內(nèi)孔余量值為6mm，取偏差值為mm。（計(jì)算直徑為φ44mm）
參照《工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》，表8-15，確定工序尺寸余量為：
鑄造φ44mm孔
粗鏜φ44mm孔至φ48mm 2Z=4.00mm
半精鏜φ48mm孔至φ50mm 2Z=2.00mm
5）其他尺寸直接鑄造得到。
二、 確定切削用量及基本工時(shí)
2.1工序三：粗，精銑φ32mm，φ72mm下端面
（1）加工條件
工件材料：HT200。=0.16GPa HBS=190~210，鑄件
機(jī)床：X51立式銑床
刀具；W18Cr4V硬質(zhì)合金端銑刀
W18Cr4V硬質(zhì)合金端銑刀，牌號(hào)為YG6，由《切削手冊(cè)》表3.1查得銑削寬度60mm,深度 4,齒數(shù)Z=10時(shí)，取刀具直徑do=80mm。又由《切削手冊(cè)》表3.2選擇刀具的前角ro=+5o;后角=8o;副后角=,刀齒斜角λs=-10o,主刃Kr=60o,過(guò)渡刃Krε=30o,副刃=5o,過(guò)渡刃寬=1mm
(2) 切削用量
1）粗銑Ф20mm的下表面
a)切削深度 因切削用量較小，故可以選擇=1.5mm,一次走刀即可完成所需尺寸。
b)每齒進(jìn)給量：由《切削手冊(cè)》表3.30可知機(jī)床的功為7.5KW，查《切削手冊(cè)》表3.5可得f=0.14~0.24mm/r,由于是對(duì)稱(chēng)銑，選較小量f=0.14mm/r
c)查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊(cè)》表3.7，后刀面最大磨損為
（1.0~1.5）mm
查《切削手冊(cè)》表3.8, 壽命T=180min
d)計(jì)算切削速度 按《切削手冊(cè)》表3.27中的公式：
也可以由表3.16查得=98mm/s n=439r/min =490mm/s 又根據(jù)X51銑床參數(shù)，選 n=475r/min =600mm/s，則實(shí)際的切削速度為：
即==119.3m/min,實(shí)際進(jìn)給量為：
即==0.13mm/r
e)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊(cè)》表3.24，Pcc=1.1KW,而機(jī)床所提供的功率為1.7KW，所以>,故校驗(yàn)合格。
最終確定=1.5mm =475r/min =600mm/min =119.3m/min =0.13mm/z
f)計(jì)算基本工時(shí)
公式中： L=l+y+Δ；根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.26，
可得 l+Δ=12mm,所以L=l+y+Δ=32+12=44mm
故 =44/600=0.073min
2)粗銑Ф50mm的下表面
a)銑削Ф50mm的下表面與銑削Ф20mm的下表面的相關(guān)參數(shù)及其用量等都相同。即=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/s vc=119.3m/min fz=0.13mm/z
b)計(jì)算基本工時(shí)
公式中： L=l+y+Δ；根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.26，可得 l+Δ=0所以L=l+y+Δ=72mm
故 =72/600=0.12min
3)精銑孔Ф20mm的下表面
a) 切削深度 因切削用量較小，故可以選擇ap=1.0mm, 一次走刀即可完成所需尺寸
b)每齒進(jìn)給量：由《切削手冊(cè)》表3.30可知機(jī)床的功為7.5KW，查《切削手冊(cè)》表3.5可得f=0.05~0.07mm/r，由于是對(duì)稱(chēng)銑，選較小量f=0.07mm/r
c)查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊(cè)》表3.7，后刀面最大磨損為（1.0~1.5）mm
查《切削手冊(cè)》表3.8, 壽命T=180min
d)計(jì)算切削速度 按《切削手冊(cè)》表3.27中的公式：
也可以由表3.16查得=124mm/s vf =395mm/min n=494r/min,根據(jù)X51銑床參數(shù)，選 n=475r/min vf =375mm/min , 則實(shí)際的切削速度為
所以==119.3m/min,實(shí)際進(jìn)給量
所以==0.08mm/z
e)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊(cè)》表3.24，Pcc=1.1KW,而機(jī)床所提供的功率Pcm為1.7KW，所以Pcm> Pcc,故校驗(yàn)合格。
最終確定ap=1.0mm nc=475r/min vfc=375mm/min vc=119.3mm/min
f)計(jì)算基本工時(shí)
公式中： L=l+y+Δ；根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.26，
可得 l+Δ=80mm, 所以L=l+y+Δ=32+80=112mm
故 =112/375=0.3min
2)精銑Ф50mm的下表面
a)銑削Ф50mm的下表面與銑削Ф20mm的下表面的相關(guān)參數(shù)及其用量等都相同。即 ap=1.0mm nc=475r/min vfc=375mm/min vc=119.3mm/m
b)計(jì)算基本工時(shí)
公式中： L=l+y+Δ；根據(jù)〈〈切削手冊(cè)〉〉表3.26，可得 l+Δ=80mm所以L=l+y+Δ=72+80=152mm
故 =152/375=0.405min
2.2 工序四：粗，精銑φ32mm上端面
本工序的切削用量及基本工時(shí)與工序二中的粗、精銑孔Ф20mm、Ф50mm的下表面相同。
2.3 工序五：粗，精銑φ72mm上端面
本工序的切削用量及基本工時(shí)與工序三中的粗、精銑孔Ф20mm、Ф50mm的下表面相同。
2.4 工序六：銑斜槽面
（1）加工條件
機(jī)床：X51立式銑床
刀具；W18Cr4V硬質(zhì)合金端銑刀
W18Cr4V硬質(zhì)合金端銑刀，牌號(hào)為YG6，由《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》后稱(chēng)《切削手冊(cè)》表3.1查得銑削寬度ae<=90mm,深度ap<=6mm,齒數(shù)Z=10時(shí)，取刀具直徑do=100mm。又由《切削手冊(cè)》表3.2選擇刀具的前角ro=+5o;后角ao=8o;副后角a’o=8o,刀齒斜角λs=-10o,主刃Kr=60o,過(guò)渡刃Krε=30o,副刃Kr’=5o,過(guò)渡刃寬bε=1mm
(2)切削用量
a)切削深度 因切削用量較小，故可以選擇ap=6mm,一次走刀即可完成所需尺寸。
b)每齒進(jìn)給量：由《切削手冊(cè)》表3.30可知機(jī)床的功為7.5KW，查《切削手冊(cè)》表3.5可得f=0.14~0.24mm/r,由于是對(duì)稱(chēng)銑，選較小量f=0.14mm/r
c)查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊(cè)》表3.7，后刀面最大磨損為（1.0~1.5）mm
查《切削手冊(cè)》表3.8, 壽命T=180min
d)計(jì)算切削速度 按《切削手冊(cè)》表3.27中的公式
也可以由表3.16查得=77m/min nt=245r/min
vft =385m/min
各修正系數(shù)為：Kmv=Kmn=Kmvf=1.0
Ksv=Ksn=Ksvf=0.8
故 Vc=VtKv=77x1.0x0.8=61.6m/min
n= ntkn=245x1.0x0.8=196r/min
vf=vftkvt=385x1.0x0.8=308mm/min
所以==73.8m/min,實(shí)際進(jìn)給量為：
所以==0.16mm/z
e)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊(cè)》表3.24， 當(dāng)бb=(174~207)MPa ae<=70mm ap<=6mm do=100mm Z=10 vfc<=385mm/min 近似為
Pcc=4.6KW
根據(jù)X51型立銑說(shuō)明書(shū)（《切削手冊(cè)》表3.30），機(jī)床主軸允許的功率為Pcm=7.5x0.75=5.63KW
即
ap=6mm vf=375mm/min n=235r/min vc=73.8m/min fz=0.14mm/z
f)計(jì)算基本工時(shí)
公式中： L=l+y+Δ；根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.26，可得 l+Δ=0mm, 所以L=l+y+Δ=25mm
故 =25/375=0.07min
2.5 工序七：鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸Ф20mm的孔
1) 鉆Ф18mm的孔
（1）加工條件
工藝要求：孔徑d=18mm, 孔深l=30mm,通孔 ，用乳化液冷卻
機(jī)床 ：Z525型立式鉆床
刀具 ：高速鋼麻花鉆頭
選擇高速鋼麻花鉆頭，其直徑do=18mm,鉆頭幾何形狀為：由《切削手冊(cè)》表2.1及表2.2 選修磨橫刃，β=28o αo=10o 2Φ=118o 2Φ1=70o bε=3.5mm b=2mm l=4mm
(2) 切削用量
1) 決定進(jìn)給量f
a)、按加工要求決定進(jìn)給量 根據(jù)《切削手冊(cè)》表2.7，當(dāng)鑄鐵的強(qiáng)度
бb200HBS do=18mm時(shí)，f=0.70~0.86mm/r
由于L/d=30/18=1.67<3,故取修正系數(shù)K=1
所以 f=(0.70~0.86)x1=(0.70~0.86)mm/r
b) 按鉆頭強(qiáng)度決定進(jìn)給量 根據(jù)表2.8，當(dāng)бb=190MPa,do=18mm,鉆頭強(qiáng)度允許的進(jìn)給量f=1.6mm/r
c)按機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度決定進(jìn)給量 根據(jù)表2.9，當(dāng)бb210MPa,do20.5mm,機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力為11760N（Z525鉆床允許的軸向力為15696N（見(jiàn)《工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表4.2-14）時(shí)，進(jìn)給量為1.5mm/r。
從以上三個(gè)進(jìn)給量比較可以看出，受限制的進(jìn)給量是工藝要求，其值為f=0.70~0.86mm/r，根據(jù)Z525鉆床說(shuō)明書(shū)，選f=0.80mm/r（見(jiàn)《工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表4.2-16），又由《切削手冊(cè)》表2.19可以查出鉆孔時(shí)的軸向力，當(dāng)f=0.80mm/r do<=21mm時(shí)，軸向力Ff=7260N
軸向力的修正系數(shù)為1.0，故Ff=7260N
根據(jù)Z525鉆床說(shuō)明書(shū)，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度允許的最大軸向力為Fmax=15696N，由于Ff
Mc
又根據(jù)《切削手冊(cè)》表2.23，當(dāng)
бb=(170~213)MPa do<=20mm
f<=0.9mm/r vc<=17.4m/min時(shí) Pc=1.7KW
根據(jù)Z525鉆床說(shuō)明書(shū), Pc Mc
又根據(jù)《切削手冊(cè)》表2.23，當(dāng)бb=(170~213)MPa do<=20mm f<=0.75mm/r vc<=20m/min時(shí) Pc=1.7KW
根據(jù)Z525鉆床說(shuō)明書(shū), Pc Mc
又根據(jù)《切削手冊(cè)》表2.23，當(dāng)бb=(170~213)MPa do<=20mm f<=2.0mm/r vc<=10m/min時(shí) Pc=1.7KW
根據(jù)Z525鉆床說(shuō)明書(shū), Pc3,故取修正系數(shù)K=0.8
所以 f=(0.18~0.22)×0.8=(0.144~0.176) mm/r
b) 按鉆頭強(qiáng)度決定進(jìn)給量 根據(jù)表2.8，當(dāng)=190MPa,do<=4.3mm,鉆頭強(qiáng)度允許的進(jìn)給量
c)按機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度決定進(jìn)給量 根據(jù)表2.9，當(dāng)=210MPa,do=10.2mm,機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力為8330N，Z525立式鉆床允許的軸向力為8830N（見(jiàn)《工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表4.2-14）時(shí)，進(jìn)給量為1.63mm/r。
從以上三個(gè)進(jìn)給量比較可以看出，受限制的進(jìn)給量是工藝要求，其值為f=(0.144~0.176) mm/r，根據(jù)Z525立式鉆床說(shuō)明書(shū)，選f=0.17mm/r（見(jiàn)《工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表4.2-16），又由《切削手冊(cè)》表2.19可以查出鉆孔時(shí)的軸向力，當(dāng)f=0.17mm/r do=12mm時(shí)，軸向力Ff=1230N
軸向力的修正系數(shù)為1.0，故Ff=1230N
根據(jù)Z525立式鉆床說(shuō)明書(shū)，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度允許的最大軸向力為Fmax=8330N，由于Ff Mc
又根據(jù)《切削手冊(cè)》表2.23，當(dāng)=(170~213)MPa do=10mm f=0.53mm/r vc=17.4m/min時(shí) Pc=0.8KW
根據(jù)Z525立式鉆床說(shuō)明書(shū), Pc
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