CA6140車床831008撥叉的鉆Ф8錐孔夾具設計及加工工藝含4張CAD圖-版本1,ca6140,車床,夾具,設計,加工,工藝,cad,版本 前言 本次機械零件加工工藝設計是我們在完成機械課程設計之后的又一次課程設計，整合我們所學過的有關的知識 (如《機械制造工藝學》、工程制圖、《互換性與測量技術基礎》、《機械設計》、《熱加工工藝基礎》等)。讓我們對所學的專業(yè)課得以鞏固、提高及運用，使理論與實踐有機結合；讓我們對各科的作用更加深刻的熟悉與理解，并為以后的實際工作奠定堅實的基礎！ 我認真復習了以前的課程并從圖書館借了各種參考資料，自己獨立完成此次的課程設計。我希望再次通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進一步適應性的訓練，希望自己在設計中能鍛煉自己的獨立思考、分析問題、解決問題的能力，為以后的學習和工作打下良好的基礎。 由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請老師給予指正和改善。 目 錄 前言 1 一、零件的分析 3 1.1零件的作用 3 1.2零件的工藝分析 3 1.3確定零件的生產類型 3 二、確定毛坯類型及繪制毛坯簡圖 4 2.2確定毛坯尺寸公差及機械加工余量 4 2.3毛坯簡圖： 4 三、工藝規(guī)程設計 5 3.1定位基準的選擇 5 3.2零件表面加工方法的選擇 5 3.3制定工藝路線 5 3.4加工設備及工藝裝備的選用 6 3.5加工余量、工序尺寸和公差的確定 7 3.6切削用量的計算 7 四、夾具設計 21 4.1問題的提出 21 4.2夾具設計 21 4.2.1定位基準的選擇 21 4.2.2切削力及夾緊力計算 21 4.2.3定位誤差分析 21 4.3導向裝置設計 22 4.4夾具設計及操作簡要說明 23 參考文獻 26 一、零件的分析 1.1零件的作用 CA6140車床上的撥叉，它位于車床變速機構中，主要起換擋作用，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。零件上方的Φ20mm的孔與操作機構相連，下方的Ф50mm的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。 1.2零件的工藝分析 零件圖下圖： CA6140車床上的撥叉共有兩處加工表面。Ф20mm的孔，以及其上下表面，孔壁上有一個裝配時要鉆鉸的Ф8mm的錐孔，一個M6的螺紋孔，和一個缺口。 Ф50mm的孔，以及其上、下端面； 這兩組表面有一定的位置要求； （1） Ф50mm的孔的上、下表面與Ф20的孔的垂直度誤差為0.07mm。 （2） Ф20mm的孔的上、下表面與Ф20的孔的垂直度誤差為0.05mm。 （3） Ф50mm、Ф20mm的孔的上、下表面以及Ф50mm的孔的內表面的粗糙度誤差為3.2um。 （4） Ф20mm的孔的內表面的粗糙度誤差為1.6um，精度為IT7。 1.3確定零件的生產類型 由已知CA6140車床撥叉的生產類型為大批量。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。 二、確定毛坯類型及繪制毛坯簡圖 2.1選擇毛坯種類： 零件材料為HT200，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，故選擇鑄件毛坯。兩零件鑄造為一體，加工時分開 2.2確定毛坯尺寸公差及機械加工余量 因為由<<機械制造工藝設計簡明手冊>>（以下稱〈〈工藝手冊〉〉表1.3-1查得毛坯的制造方法采用殼模鑄造級，表2.2-4查得加工余量等級為G級，選取尺寸公差等級為CT10。 根據(jù)以上資料及路線，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯如下： 1、延軸線方向長度方向的加工余量及公差（Ф20mm、Ф50mm端面） 查《工藝手冊》表2.2~4取Ф20mm、Ф50mm端面長度余量為2.5mm(均為雙邊加工)。 銑削加工余量為：a)粗銑：1.5mm b)精銑：1mm 毛坯尺寸及公差為：（35土0.3）mm （ 17土0.25）mm 2、內孔（Ф50mm已鑄成孔）查《工藝手冊》表2.2~2.5，取Ф50mm已鑄成長度余量為3mm，即已鑄成孔Ф44mm。 鏜削加工余量為：a)粗鏜：2mm b)半精鏜：1mm 毛坯尺寸及公差為：（44土0.3）mm。 3、其他尺寸直接鑄造得到 2.3毛坯簡圖： 三、工藝規(guī)程設計 3.1定位基準的選擇 定位基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。定位基準選擇得正確、合理，可以保證加工質量，提高生產效率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，嚴重的還會造成零件大批報廢，使生產無法進行。定位基準有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，然后在確定粗基準。 1、精基準的選擇 對于CA6140車床撥叉而言，由其零件圖可知內孔是其設計基準（亦是設計基準和測量基準）， 但是又考慮到裝夾問題，所以選擇外圓面和端面作為基準。適合基準統(tǒng)一原則。 2、粗基準的選擇 對零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準，而對若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準，根據(jù)這個基準原則，現(xiàn)取Ф20mm的孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一組共兩個短V形塊支承兩個Ф20mm孔的外輪廓作主要定位面，以消除3個自由度，再用一個支承板支撐在Ф72mm的上表面，以消除3個自由度。 3.2零件表面加工方法的選擇 本零件的加工面有端面、臺階面、外圓面、平面、內孔、通孔、螺紋，材料為HT200。根據(jù)尺寸精度、公差等級和表面粗糙度要求，查表2.23平面加工方案的經濟精度和表面粗糙度；表2.24孔加工方案的經濟精度和表面粗糙度；表2.25平面加工方案的經濟精度和表面粗糙度；表2.27米制螺紋加工方案的經濟精度和表面粗糙度；各表面加工方法的選擇如下表： 加工表面 表面粗糙度/um 加工方案 備注 Φ20上端面 3.2 粗銑—精銑 Φ20上端面 3.2 粗銑—精銑 Φ20上端面 3.2 粗銑—精銑 Φ20上端面 3.2 粗銑—精銑 缺口面 12.5 粗銑 內孔Φ20 鉆-擴-鉸-精鉸 內孔Φ50 3.2 粗鏜—半精鏜 螺紋孔M6 鉆—擴—攻螺紋 錐孔Φ8 鉆-擴-鉸-精鉸 3.3制定工藝路線 制定工藝路線的出發(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得到合理的保證。在生產綱領已確定為中批生產的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。除此以外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。 1）工藝路線方案一： 工序一：鑄造 工序二：粗、精銑Ф20 mm、Ф50 mm的下表面，保證其粗糙度為3.2 um 工序三：以Ф20 mm的下表面為精基準，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， 工序四：以Ф20 mm 的下表面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸Ф20 mm的孔，保證其內表面粗糙度為1.6 um，垂直度誤差不超過0.05mm 工序五：以Ф20 mm的下表面為精基準，粗、半精鏜Ф50 mm的孔，保證其內表面粗糙度為3.2 um 工序六；以Ф20 mm的下表面為精基準，粗、精銑Ф50 mm的上表面，保證其與孔的垂直度誤差不超過0.07mm，其上、下表面尺寸為12mm 工序七：銑斷 工序八：以Ф20 mm的孔為精基準，鉆Ф8 mm的錐孔的一半Ф4 mm，裝配時鉆鉸 工序九：以Ф20mm的孔為精基準，鉆Ф5mm的孔，攻M6的螺紋 工序十：以Ф20 mm的孔為精基準，銑缺口，保證其粗糙度為12.5um 工序十一：檢查 上面的工序可以是中批生產，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偏離中心。經綜合考慮，采用下面的方案二。 2）工藝路線方案二： 工序一；鑄造 工序二：粗、精銑Ф20 mm、Ф50 mm的下表面，保證其粗糙度為3.2 um 工序三：以Ф20 mm的下表面為精基準，粗、精銑Ф20 mm、Ф50 mm的孔的上表面，保證其粗糙度為3.2 um，Ф20 mm的上、下表面尺寸為30mm，Ф50 mm的上、下表面尺寸為12mm 工序四：以Ф20 mm 的下表面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸Ф2 0 mm的孔，保證其內表面粗糙度為1.6 um，垂直度誤差不超過0.05 mm 工序五：以Ф20 mm 的下表面為精基準，粗、半精鏜Ф50 mm的孔，保證其內表面粗糙度為3.2 um 工序六：銑斷 工序七：以Ф20 mm的孔為精基準，鉆Ф8 mm的錐孔的一半Ф4 mm，裝配時鉆鉸 工序八：以Ф20 mm的孔為精基準，鉆Ф5 mm的孔，攻M6的螺紋 工序九：以Ф20 mm的孔為精基準，銑缺口，保證其粗糙度為12.5 um 工序十：檢查 3.4加工設備及工藝裝備的選用 機床和工藝裝備的選擇應在滿足零件加工工藝的需要和可靠地保證零件加工質量的前提下，與生產批量和生產節(jié)拍相適應，并應優(yōu)先考慮采用標準化的工藝裝備和充分利用現(xiàn)有條件，以降低生產準備費用。 撥叉的生產類型為大批量生產，可以選用高效的專用設備和組合機床，也可選用通用設備，所選用的夾具均為專用夾具。根據(jù)《工藝課程設計》第三章金屬切削機床的技術參數(shù)和第四章機械加工工藝裝備，各工序加工設備及工藝裝備選用如下表： 工序號 工 序 內 容 加工設備 工藝裝備 01 鑄造毛坯 02 粗、精銑Ф20 mm、Ф50 mm的下表面，保證其粗糙度為3.2 um XA5032立式銑床 W18Cr4V硬質合金端銑刀 03 以Ф20 mm的下表面為精基準，粗、精銑Ф20 mm、Ф50 mm的孔的上表面，保證其粗糙度為3.2 um，Ф20 mm的上、下表面尺寸為30mm，Ф50 mm的上、下表面尺寸為12mm XA5032立式銑床 W18Cr4V硬質合金端銑刀 04 以Ф20 mm 的下表面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸Ф2 0 mm的孔，保證其內表面粗糙度為1.6 um，垂直度誤差不超過0.05 mm Z535型立式鉆床 高速鋼麻花鉆頭 高速鋼擴孔鉆頭 高速鋼鉸刀 05 以Ф20 mm 的下表面為精基準，粗、半精鏜Ф50 mm的孔，保證其內表面粗糙度為3.2 um T616鏜床 YG6的硬質合金刀 06 銑斷 XA6132銑床 高速鋼細齒圓鋸片刀 07 以Ф20 mm的孔為精基準，鉆Ф8 mm的錐孔的一半Ф4 mm，裝配時鉆鉸 Z525立式鉆床 高速鋼麻花鉆 08 以Ф20 mm的孔為精基準，鉆Ф5 mm的孔，攻M6的螺紋 Z525立式鉆床 高速鋼麻花鉆 09 以Ф20 mm的孔為精基準，銑缺口，保證其粗糙度為12.5 um XA5032立式銑床 W18Cr4V硬質合金端銑刀 10 檢查 3.5加工余量、工序尺寸和公差的確定 1.Φ20內孔精度要求IT7參照《機械制造工藝設計簡明手冊》（以下簡稱《工藝手冊》）表2.3-8確定工序尺寸及余量為： 鉆孔： φ18 擴孔： φ19.8 2Z=1.8mm 半精絞： φ19.94 2Z=0.14mm 精絞： φ20 2.內孔φ50 毛坯為鑄孔,內孔精度要求IT12表面粗糙度為Ra3.6,參照《工藝手冊》表2.3-10確定工序尺寸及余量為: 一次 粗鏜φ45 二次 粗鏜φ48 2Z=3 三次 半精鏜φ49.7 2Z=1.7 四次 精鏜φ50 2Z=0.3 3.6切削用量的計算 2.5.1 工序二：粗、精銑孔Ф20mm、Ф50mm的下表面 （1） 加工條件 工件材料：HT200。бb=0.16GPa HBS=190~210，鑄件 機床：XA5032立式銑床 刀具；W18Cr4V硬質合金端銑刀 W18Cr4V硬質合金端銑刀，牌號為YG6，由《切削用量簡明手冊》〉后稱《切削手冊》表3.1查得銑削寬度ae<=60mm,深度ap<=4,齒數(shù)Z=10時，取刀具直徑do=80mm。又由《切削手冊》表3.2選擇刀具的前角ro=+5o;后角ao=8o;副后角a’o=,刀齒斜角λs=-10o,主刃Kr=60o,過渡刃Krε=30o,副刃Kr’=5o,過渡刃寬bε=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ap=1.5mm,一次走刀即可完成所需尺寸。 b)每齒進給量：由《切削手冊》表3.30可知機床的功為7.5KW，查《切削手冊》表3.5可得f=0.14~0.24mm/z,由于是對稱銑，選較小量f=0.14mm/z c)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（1.0~1.5）mm 查《切削手冊》表3.8, 壽命T=180min d)計算切削速度 按《切削手冊》表3.27中的公式： 也可以由表3.16查得=98mm/s n=439r/min vf =490mm/s 又根據(jù)XA5032銑床參數(shù)，選 n=475r/min vf =600mm/s，則實際的切削速度為： 即==119.3m/min,實際進給量為： 即==0.13mm/z e)校驗機床功率 查《切削手冊》表3.24，Pcc=1.1KW,而機床所提供的功率Pcm為1.7KW，所以Pcm> Pcc,故校驗合格。 最終確定ap=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/min vc=119.3m/min fz=0.13mm/z f)計算基本工時 公式中： L=l+y+Δ；根據(jù)《切削手冊》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的下表面的相關參數(shù)及其用量等都相同。即 ap=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/s vc=119.3m/min fz=0.13mm/z b)計算基本工時 公式中： L=l+y+Δ；根據(jù)《切削手冊》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)每齒進給量：由《切削手冊》表3.30可知機床的功為7.5KW，查《切削手冊》表3.5可得f=0.5~0.7mm/r，由于是對稱銑，選較小量f=0.7mm/r c)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（1.0~1.5）mm 查《切削手冊》表3.8, 壽命T=180min d)計算切削速度 按《切削手冊》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)XA5032銑床參數(shù)，選 n=475r/min vf =375mm/min , 則實際的切削速度為 所以==119.3m/min,實際進給量 所以==0.08mm/z e)校驗機床功率 查《切削手冊》表3.24，Pcc=1.1KW,而機床所提供的功率Pcm為1.7KW，所以Pcm> Pcc,故校驗合格。 最終確定ap=1.0mm nc=475r/min vfc=375mm/min vc=119.3mm/min f)計算基本工時 公式中： L=l+y+Δ；根據(jù)《切削手冊》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)計算基本工時 公式中： L=l+y+Δ；根據(jù)〈〈切削手冊〉〉表3.26，可得 l+Δ=80mm所以L=l+y+Δ=72+80=152mm 故 =152/375=0.405min 2.5.2 工序三：粗、精銑孔Ф20mm、Ф50mm的上表面 本工序的切削用量及基本工時與工序一中的粗、精銑孔Ф20mm、Ф50mm的下表面相同。 2.5.3 工序四：鉆、擴、鉸、精鉸Ф20mm的孔 （一） 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 機床 ：Z535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》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) 決定進給量f a)、按加工要求決定進給量 根據(jù)《切削手冊》表2.7，當鑄鐵的強度 бb200HBS do=18mm時，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) 按鉆頭強度決定進給量 根據(jù)表2.8，當бb=190MPa,do=18mm,鉆頭強度允許的進給量f=1.6mm/r c)按機床進給機構強度決定進給量 根據(jù)表2.9，當бb210MPa,do20.5mm,機床進給機構允許的軸向力為11760N（Z535鉆床允許的軸向力為15696N（見《工藝設計手冊》表4.2-14）時，進給量為1.5mm/r。 從以上三個進給量比較可以看出，受限制的進給量是工藝要求，其值為f=0.70~0.86mm/r，根據(jù)Z535鉆床說明書，選f=0.80mm/r（見《工藝設計手冊》表4.2-16），又由《切削手冊》表2.19可以查出鉆孔時的軸向力，當f=0.80mm/r do<=21mm時，軸向力Ff=7260N 軸向力的修正系數(shù)為1.0，故Ff=7260N 根據(jù)Z535鉆床說明書，機床進給機構強度允許的最大軸向力為Fmax=15696N，由于Ff Mc 又根據(jù)《切削手冊》表2.23，當бb=(170~213)MPa do<=20mm f<=0.9mm/r vc<=17.4m/min時 Pc=1.7KW 根據(jù)Z535鉆床說明書, Pc Mc 又根據(jù)《切削手冊》表2.23，當бb=(170~213)MPa do<=20mm f<=0.75mm/r vc<=20m/min時 Pc=1.7KW 根據(jù)Z535鉆床說明書, Pc Mc 又根據(jù)《切削手冊》表2.23，當бb=(170~213)MPa do<=20mm f<=2.0mm/r vc<=10m/min時 Pc=1.7KW 根據(jù)Z535鉆床說明書, Pc3,故取修正系數(shù)K=0.8 所以 f=(0.18~0.22)x0.8=(0.144~0.176) mm/r b) 按鉆頭強度決定進給量 根據(jù)表2.8，當бb=190MPa,do<=4.3mm,鉆頭強度允許的進給量f=0.5mm/r c)按機床進給機構強度決定進給量 根據(jù)表2.9，當бb210MPa,do10.2mm,機床進給機構允許的軸向力為8330N（Z525鉆床允許的軸向力為8830N（見《工藝設計手冊》表4.2-14）時，進給量為1.63mm/r。 從以上三個進給量比較可以看出，受限制的進給量是工藝要求，其值為f=(0.144~0.176) mm/r，根據(jù)Z525鉆床說明書，選f=0.17mm/r（見《工藝設計手冊》表4.2-16），又由《切削手冊》表2.19可以查出鉆孔時的軸向力，當f<=0.17mm/r do<=12mm時，軸向力Ff=1230N 軸向力的修正系數(shù)為1.0，故Ff=1230N 根據(jù)Z525鉆床說明書，機床進給機構強度允許的最大軸向力為Fmax=8330N，由于Ff Mc 又根據(jù)《切削手冊》表2.23，當бb=(170~213)MPa do<=10mm f<=0.53mm/r vc<=17.4m/min時 Pc=0.8KW 根據(jù)Z525鉆床說明書, Pc Mc 又根據(jù)《切削手冊》表2.23，當бb=(170~213)MPa do<=10mm f<=0.53mm/r vc<=15.1m/min時 Pc=1.0KW 根據(jù)Z525鉆床說明書, Pc

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