CA6140車(chē)床撥叉831007工藝過(guò)程設(shè)計(jì),ca6140,車(chē)床,工藝,過(guò)程,進(jìn)程,設(shè)計(jì) 撥叉零件的工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì) 1前言 ? ? ? ?機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)使我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專(zhuān)業(yè)課之后進(jìn)行的.這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練,因此,它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。 ? ?就我個(gè)人而言，我希望能通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為今后參加祖國(guó)的建設(shè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。 ? ?由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指導(dǎo)。 2零件的分析 2.1零件的作用 ? ?題目所給的零件是CA6140車(chē)床的撥叉。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，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的φ22孔與操縱機(jī)構(gòu)相連，二下方的φ55半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過(guò)上方的力撥動(dòng)下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時(shí)分開(kāi)。 2.2零件的工藝分析 零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，不適合磨削，為此以下是撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求： 2.2.1小頭孔以及與此孔相通的的錐孔、螺紋孔 2.2.2大頭半圓孔Ф 2.2.3撥叉底面、小頭孔端面、大頭半圓孔端面，大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.07mm，小頭孔上端面與其中心線的垂直度誤差為0.05mm。 ? ? ? ?由上面分析可知，可以粗加工撥叉底面，然后以此作為粗基準(zhǔn)采用專(zhuān)用夾具進(jìn)行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，并且此撥叉零件沒(méi)有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。 3 確定生產(chǎn)類(lèi)型 ? ?已知此撥叉零件的生產(chǎn)類(lèi)型為中批量生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過(guò)程劃分階段；工序適當(dāng)集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專(zhuān)用工裝。 4確定毛坯 4.1 確定毛坯種類(lèi)：零件材料為HT200?？紤]零件在機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)類(lèi)型為中批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。查《機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)》（后稱(chēng)《指導(dǎo)手冊(cè)》）選用鑄件尺寸公差等級(jí)CT9級(jí)。 4.2 確定鑄件加工余量及形狀： ? ? ? ?《機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)》325頁(yè)表15-7，選用加工余量為MA-G級(jí)，并查表15-8確定各個(gè)加工面的鑄件機(jī)械加工余量，鑄件的分型面的選者及加工余量如下表所示： ? ?簡(jiǎn)圖 ? ? ? ?加工面代號(hào) ? ?基本尺寸 ? ?加工余量等級(jí) ? ?加工余量 ? ?說(shuō)明 ? ? ? ?D1 ? ?22mm ? ?G ? ?3.02 ? ?孔降一級(jí)雙側(cè)加工 ? ? ? ?D2 ? ?55mm ? ?G ? ?3.02 ? ?孔降一級(jí)雙側(cè)加工 ? ? ? ?T2 ? ?73mm ? ? ? ?3 ? ?單側(cè)加工 ? ? ? ?T3 ? ?50mm ? ?G ? ?2.5 ? ?單側(cè)加工 ? ? ? ?T4 ? ?73mm ? ? ? ?3 ? ?單側(cè)加工 ? ? ? ?表 1 4.3繪制鑄件零件圖： 5工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 5.1選擇定位基準(zhǔn)： 工序 ? ?工序內(nèi)容 ? ?定位基準(zhǔn) ? ?工序 ? ?工序內(nèi)容 ? ?定位基準(zhǔn) ? ? 010 ? ?粗銑兩端小頭孔上端面 ? ?T1及小頭孔外圓 ? ?090 ? ?擴(kuò)中間孔 ? ?T1及小頭孔外圓 ? ? 020 ? ?粗銑中間孔上端面 ? ?T1及小頭孔外圓 ? ?100 ? ?半精鏜中間孔 ? ?T1及小頭孔外圓 ? ? 030 ? ?粗銑中間孔下端面 ? ?T3及小頭孔外圓 ? ?110 ? ?鉆2-錐銷(xiāo)孔、螺紋孔、功螺紋 ? ?T1及小頭孔 ? ? 040 ? ?精銑兩端小頭孔上端面 ? ?T1及小頭孔外圓 ? ?120 ? ?銑斷 ? ?T1、D1 ? ? 050 ? ?精銑中間孔上端面 ? ?T1及小頭孔外圓 ? ?130 ? ?去毛刺 ? ? ? ? 060 ? ?精銑中間孔下端面 ? ?T3及小頭孔外圓 ? ?140 ? ?檢查 ? ? ? ? 070 ? ?擴(kuò)兩端小頭孔 ? ?T1及小頭孔外圓 ? ?150 ? ?若某道工序有誤返工 ? ? ? ? 080 ? ?精鉸兩端小頭孔 ? ?T1及小頭孔外圓 ? ? ? ?表 2 5.1.1 粗基準(zhǔn)的選擇：以零件的底面為主要的定位粗基準(zhǔn)，以兩個(gè)小頭孔外圓表面為輔助粗基準(zhǔn)。 ? 5.1.2 精基準(zhǔn)的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準(zhǔn)，以兩個(gè)小頭孔外圓柱表面為輔助的定位精基準(zhǔn)。 5.2制定工藝路線 ? ? ? ?根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專(zhuān)用工卡具,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查《指導(dǎo)手冊(cè)》，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下： ? ? 5.3選擇加工設(shè)備和工藝設(shè)備 ? ? ? ?5.3.1 機(jī)床的選擇： ? ? ? 工序010～060均為銑平面，可采用XA5032立式銑床。 ? ? ? 工序070～080采用Z550鉆床。 ? ? ? 工序090～100采用鏜床。 ? ? ? 工序110采用鉆床。多刀具組合機(jī)床。 ? ? ? 工序120采用銑斷機(jī)床。 ? ? ? ? ?5.3.2 選擇夾具：該撥叉的生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批生產(chǎn)，所以采用專(zhuān)用夾具。 ? ? ? ?5.3.3 選擇刀具：在銑床上加工的各工序，采用硬質(zhì)合金銑刀即可保證加工質(zhì)量。在鉸孔，由于精度不高，可采用硬質(zhì)合金鉸刀。 ? ? ? ?5.3.4選擇量具：兩小頭孔、中間孔均采用極限量規(guī)。 ? ? ? ?5.3.5其他：對(duì)垂直度誤差采用千分表進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)角度尺寸利用專(zhuān)用夾具保證，其他尺寸采用通用量具即可。 5.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定 5.4.1圓柱表面工序尺寸： ? 前面根據(jù)資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定各表面的各個(gè)加工工序的加工余量如下： 加工表面 ? ?加工內(nèi)容 ? ?加工余量 ? ?精度等級(jí) ? ?工序尺寸 ? ?表面粗糙度 ? ?工序余量 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?最小 ? ?最大 ? ? （D2） ? ?鑄件 ? ?6 ? ?CT9 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?擴(kuò)孔 ? ?5.8 ? ?IT12 ? ? ? ?6.3 ? ?2.0 ? ?6.25 ? ? ? ?半精鏜 ? ?0.2 ? ?IT10 ? ? ? ?3.2 ? ?0.05 ? ?0.25 ? ? ? ?擴(kuò)孔 ? ?5.84 ? ?IT12 ? ? ? ?6.3 ? ?2.0 ? ?6.25 ? ? ? ?精鉸孔 ? ?0.06 ? ?IT7 ? ? ? ?1.6 ? ?0.05 ? ?0.25 ? ? ? ?表 3 5.4.2 平面工序尺寸： 工序號(hào) ? ?工序內(nèi)容 ? ?加工余量 ? ?基本尺寸 ? ?經(jīng)濟(jì)精度 ? ?工序尺寸偏差 ? ?工序余量 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?最小 ? ?最大 ? ? ? ?鑄件 ? ?2.5 ? ? ? ?CT9 ? ? ? ? ? ? ? ? 010 ? ?粗銑兩端小頭孔上端面 ? ?2 ? ?50.5 ? ?12 ? ? ? ?1.60 ? ?3.60 ? ? 020 ? ?粗銑中間孔上端面 ? ?2.5 ? ?27 ? ?12 ? ? ? ?1.65 ? ?6.5 ? ? 030 ? ?粗銑中間孔下端面 ? ?2.5 ? ?21 ? ?12 ? ? ? ?1.75 ? ?6.5 ? ? 040 ? ?精銑兩端小頭孔上端面 ? ?0.5 ? ?50 ? ?11 ? ? ? ?0. 35 ? ?1.16 ? ? 050 ? ?精銑中間孔上端面 ? ?0.5 ? ?20.5 ? ?10 ? ? ? ?0.47 ? ?1.12 ? ? 060 ? ?精銑中間孔下端面 ? ?0.5 ? ?20 ? ?10 ? ? ? ?0.47 ? ?1.12 ? ? ? ?表 4 5.4.3確定切削用量及時(shí)間定額： 工序010 以T1為粗基準(zhǔn)，粗銑φ22孔上端面。 5.4.4. 加工條件 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。 加工要求：粗銑φ22孔上端面。 機(jī)床：XA5032立式銑床。 刀具：W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6。銑削寬度ae<=60,深度ap<=4,齒數(shù)z=10,故據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》（后簡(jiǎn)稱(chēng)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》）取刀具直徑do=80mm。選擇刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齒斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,過(guò)渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過(guò)渡刃寬bε=1mm。 5.4.5 切削用量 5.4.5.1銑削深度 因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度。 5.4.5.2計(jì)算切削速度 按《簡(jiǎn)明手冊(cè)》，V c= 算得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s 據(jù)XA5032立式銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實(shí)際切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。 5.4.6)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。 最終確定 ap=1.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。 5.4.7計(jì)算基本工時(shí) tm＝L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。 5.5.工序020和工序030 以T1及小頭孔外圓為基準(zhǔn)φ55孔上下端面。 5.5.1. 加工條件 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。 加工要求：精銑φ55上端面。 機(jī)床：XA5032立式銑床。 刀具：W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6。銑削寬度ae<=60,深度ap<=4,齒數(shù)z=10,故據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》取刀具直徑do=80mm。選擇刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°， 刀齒斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,過(guò)渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過(guò)渡刃寬bε=1mm。 5.5.2. 切削用量 5.5.2.1 銑削深度 因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度。 5.5.2.2 每齒進(jìn)給量 機(jī)床功率為7.5kw。查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》f=0.14~0.24mm/z。由于是對(duì)稱(chēng)銑，選較小量f=0.14 mm/z。 5.5.2.3 查后刀面最大磨損及壽命 查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。 查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.8，壽命T=180min 5.5.2.4 計(jì)算切削速度 按《簡(jiǎn)明手冊(cè)》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s 據(jù)XA5032立式銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實(shí)際切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。 5.5.2.5校驗(yàn)機(jī)床功率 查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。 最終確定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。 5.5.2.6計(jì)算基本工時(shí) tm＝L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。 工序070和080以T1及小頭孔外圓為基準(zhǔn)，擴(kuò)、精鉸φ22孔，保證垂直度誤差不超過(guò)0.05mm,孔的精度達(dá)到IT7。 5.5.3. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)do=18mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角αo＝12°，二重刃長(zhǎng)度bε=2.5mm,橫刀長(zhǎng)b=1.5mm,寬l=3mm,棱帶長(zhǎng)度 ° ° ° 5.5.4.選擇切削用量 5.5.4.1）決定進(jìn)給量 查《切》 ? 所以， ? 按鉆頭強(qiáng)度選擇 按機(jī)床強(qiáng)度選擇 最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量 經(jīng)校驗(yàn) 校驗(yàn)成功。 5.5.4.2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命　 后刀面最大磨損限度（查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》）為0.5～０.８mm，壽命． 5.5.4.3）切削速度 查《切》 ? 修正系數(shù) ? ? 故。 查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為 故實(shí)際的切削速度 5.5.5.計(jì)算工時(shí) ? ? ? ?由于所有工步所用工時(shí)很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時(shí)間。 ? ?擴(kuò)鉸和精鉸的切削用量如下： ? ?擴(kuò)鉆： ? ? ? ?精鉸： ? ? 5.6.工序090和100 T1及小頭孔外圓為基準(zhǔn)，擴(kuò)、半精鏜φ55孔。 5.6.1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)do=48mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角αo＝11°，二重刃長(zhǎng)度bε=11mm,橫刀長(zhǎng)b=5mm,弧面長(zhǎng)l=9mm,棱帶長(zhǎng)度 ° ° ° 5.6.2.選擇切削用量 5.6.2.1）決定進(jìn)給量 查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》 ? ? 按鉆頭強(qiáng)度選擇 按機(jī)床強(qiáng)度選擇 最終決定選擇Z550機(jī)床已有的進(jìn)給量 經(jīng)校驗(yàn) 校驗(yàn)成功。 5.6.2.2鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命　 后刀面最大磨損限度（查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》）為0.8～1.2mm，壽命 擴(kuò)孔后刀面最大磨損限度（查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》）為0.9～１.４mm，壽命 鉸和精鉸孔后刀面最大磨損限度（查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》）為０.６～０.９mm，壽命 5.6.2.3切削速度 查《切》 ? 修正系數(shù) ? ? 故。 查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為 故實(shí)際的切削速度 ? ?擴(kuò)鉸和半精鉸的切削用量同理如下： ? ?擴(kuò)鉆： ? ? ? ?半精鉸： ? ? 5.6.3.計(jì)算工時(shí) ? ? ? ?所有工步工時(shí)相同。 6夾具設(shè)計(jì) ? ?為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具。并設(shè)計(jì)工序110——鉆2-錐銷(xiāo)孔。本夾具將用于組合機(jī)床，刀具為兩根麻花鉆，對(duì)兩個(gè)孔同時(shí)加工。 6.1問(wèn)題的提出 ? ? ? ?本夾具是用來(lái)鉆兩個(gè)22mm的小頭孔,零件圖中大小孔的中心距有公差要求,因此這兩個(gè)小頭孔的中心距也有一定的公差要求.另外,此中心線為三個(gè)側(cè)平面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn),有一定的垂直公差要求.但此工序只是粗加工,因此本工序加工時(shí)主要考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,降低勞動(dòng)強(qiáng)度,而精度則不是主要問(wèn)題. 6.2夾具設(shè)計(jì) 6.2.1定位基準(zhǔn)選擇 底面對(duì)孔的中心線有一定的垂直度公差要求,因此應(yīng)以地面為主要定位基準(zhǔn)..由于鑄件的公差要求較大,利用小頭孔的外圓表面作為輔助定位基準(zhǔn)時(shí),只有采用自動(dòng)對(duì)中夾具才能同時(shí)保證對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)零件的大小孔的中心距的公差要求.為了提高加工效率,現(xiàn)決定采用兩把麻花鉆同時(shí)加工出兩個(gè)8mm的通孔. 6.2.2切削力及夾緊力計(jì)算 ? ?由于實(shí)際加工的經(jīng)驗(yàn)可知,鉆削時(shí)的主要切削力為鉆頭的切削方向,即垂直于第一定位基準(zhǔn)面,在兩側(cè)只需要采用兩個(gè)V型塊適當(dāng)夾緊后本夾具即可安全工作.因此,無(wú)須再對(duì)切削力進(jìn)行計(jì)算. 6.2.3定位誤差分析 ? 零件圖規(guī)定大孔與小孔的中心距為65mm.采用自動(dòng)對(duì)中夾具后,定位誤差取決于對(duì)中塊\螺桿以及滑塊的制造誤差.同時(shí),對(duì)對(duì)中塊利用調(diào)整螺釘進(jìn)行調(diào)整并加裝鉆套后,鉆孔后的誤差只有0.08mm.在后續(xù)的銑斷工序中,利用中間大孔定位,孔壁與定位銷(xiāo)的配合間隙為0.05mm.因此加工完成后大孔與小孔的中心距的最大誤差為 ? ? ? ? ? 0.08+0.05=0.130.2mm 所以能滿足精度要求. 6.2.4該夾具用于加工位置在同一中心線上的非回轉(zhuǎn)零件上半徑R=5~20㎜的孔，被加工孔中心距可達(dá)123㎜。 ? ?使用時(shí)，只需按被加工零件的要求，配置專(zhuān)門(mén)的鉆模板，通過(guò)手柄，使絲桿帶動(dòng)V型塊做自定心式移動(dòng)，以便夾緊或松開(kāi)零件。 6.3鉆床夾具的裝配圖（見(jiàn)附圖） 7參考文獻(xiàn) 趙家奇編,機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)—2版.---北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.10. ? ?李云主編,機(jī)械制造及設(shè)備指導(dǎo)手冊(cè).-- 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1997.8 孟少農(nóng)主編,機(jī)械加工工藝手冊(cè).---2---北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1991.9. 徐圣群主編，簡(jiǎn)明加工工藝手冊(cè)。上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1991.2