机械制造工艺学课程设计-CA6140车床拨叉零件831003加工工艺规程编制及槽18H11的铣床夹具设计.doc

831003 “拨叉零件工艺课程设计说明书全套CAD图纸等，加153893706 专业、年级 05CAD/CAM 学 号 姓 名 指导老师 福建农林大学机电学院机械工程系序 言 通过所学的专业课知识?互换性?、?工程材料?、?机械原理?、?机械设计?、?加工工艺?、?机械制造工艺学?等和金工与洛阳一拖实习使我们对机械设计制造有了一定的感性和理性认识。这次机床工艺及夹具设计让我们对所学的专业课得以复习、稳固和应用，是理论和实践相结合的有效手段。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，稳固和加深已学过的技术根底课和专业课的知识，理论联系实际，对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，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根底。我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练。在设计中阅读大量的参考资料并且得到老师的指导，由于能力有限，在设计中难免有缺乏之处，恳请各位老师、同学批评指正。一、零件的分析一零件的作用 题目给定的零件是CA6140拨叉，它位于车床变速机构中，主要其换挡作用。通过拨叉的拨动使车床滑移齿轮与不同的齿轮啮合从而到达要求的主轴转速，获得所需的速度和扭矩的作用。宽度为30mm的面的尺寸精度要求很高，在拨叉工作工程中，和如果拨叉和槽的配合尺寸精度不高或者它们之间的空隙很大时。滑移齿轮就达不到很高的定位精度，这样滑移齿轮就不能很好的与其他齿轮进行正确有效的啮合。从而影响整个传动系统的工作。所以拨叉宽度为30mm的面和槽之间要到达很高的配合精度。二零件的工艺分析 CA6140拨叉共有两组加工外表： 1、这一组加工外表包括:A端面和轴线与A端面相垂直的花键底孔 2、这一组加工外表包括: 六个方齿花键孔，及25mm花键底孔两端的2×75°倒角。由以上分析可知，对于两组加工外表而言，可以先加工其中一组外表，然后借助于专用夹具加工另一组外表，并且保证它们之间的位置精度要求。二、工艺规程设计一确定毛坯的制造形式本设计的拨叉材料为HT200，零件为中批生产，零件为小件，依照?机械设计加工工艺手册?表3-3，采用机械沙箱铸造，铸造斜度1 o 1.5 o。该零件能够承受较大载荷和冲击载荷，能够满足使用要求。因为零件形状简单，故毛坯形状需与零件的形状尽量接近，又因内孔很小，可不铸出，以提高生产率。 二基面的选择 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。否那么，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。1、粗基准的选择：因为要保证花键的中心线垂直于拨动滑移齿轮的右端面。所以以40的外圆外表为粗基准。2、精基准的选择：为了保证定位基准和加工工艺基准重合，所以选择零件的左端面为精基准。三制订工艺路线1.工艺路线方案一：工序一：铸造毛坯工序二：粗、半精铣左端面C面工序三：钻孔并扩花键底孔22并锪2×75°倒角工序四：拉花键25H7工序五：粗、半精铣底面D面工序六：钻锥孔配作、螺纹孔工序七：粗、半精铣槽18H11工序八：去毛刺工序九：检查2.工艺路线方案二：工序一：铸造毛坯工序二：粗、半精铣左端面C面工序三：拉花键25H7工序四：粗铣底面D面及18H11槽工序五：半精铣底面D面及18H11槽工序六：钻锥孔配作、螺纹孔工序七：去毛刺工序八：钻孔并扩花键底孔22并锪2×75°倒角工序九：检查3.工艺方案的比拟与分析比拟两种工序加工方案，考虑到加工过程中粗精铣同一面可用同一夹具和刀具，为了减少换夹具及刀具的时间，缩短加工工时提高加工效率，故采用第一种加工方案。四 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确实定 CA6140拨叉，材料为HT200，毛坯质量为0.84kg，查得：b=220MPa，HBS=157。生产类型为中批生产，采用机械沙箱铸造出毛坯，两个M8通孔和5锥孔较小铸成实心，C、面单侧加工零件图标出C、面。 根据上述原始资料和加工工艺，分别确定各个加工外表的机械加工余量，工序尺寸以及毛坯尺寸。 根据零件图计算轮廓尺寸，长40mm，宽为80mm，高为75mm，故零件最大轮廓尺寸为80mm。1. D面80mm×30mm D面为单侧加工，加工面根本尺寸为72mm，为了简化铸件的形状，取R75mm。D面单边总加工余量为Z=3mm，根据?机械加工工艺设计手册?表8-27和表8-29，D面精加工余量取Z=1mm，D面粗加工余量取Z=2mm，已能满足要求。2. C面75mm×40mm C面为单侧加工，加工面根本尺寸为80mm，按照?机械加工工艺设计手册?表8-27，粗加工余量Z=1.5mm，由表8-29，半精铣C外表加工余量Z=1mm，故毛坯尺寸为80+1.5+1=82.5mm3. 花键孔25H7花键孔要求以花键外径定心，故采用拉削加工。内孔尺寸为22H12 。由?机械加工工艺设计手册?表8-16，确定孔的加工余量分配：钻孔：20mm扩孔：22mm拉花键孔：(6-25H7×22H12×6H9)4. 铣18H11槽由?机械加工工艺设计手册?表8-29,查得粗铣后半精铣宽度余量Z3mm，粗铣后公差为+0.18+0.27，半精铣后公差为+0.11IT11由于毛坯及以后各道工序的加工都有公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。实际上，加工余量有最大加工余量和最小加工余量之分。毛坯名义尺寸37.5， 75， 82.5毛坯最大尺寸38.2+0.7， 75.7+0.7， 83.2+0.7毛坯最大尺寸36.8-0.7， 74.3-0.7， 81.8-0.7五确定切削用量工序一：铸造毛坯因为零件为小件而且是中批生产，质量<100Kg, 依照?机械设计加工工艺手册?表3-3，采用机械沙箱铸造，铸造斜度1 o1.5 o。工序二：粗、半精铣左端面C面75×40一、粗铣面75×40面1、背吃刀量确实定因为切削余量较小故一次切削就可切除所有余量故ap=z=1.5mm。2、进给量确实定。选用硬质合金端铣刀，刀具材料为YG6，铣刀直径为80mm，齿数为10，选用X5032，立式升降台铣床，功率为7.5KW。由?实用机械加工工艺手册?表1192可查得每齿进给量fz0.140.24mm取fz0.2mm/z3、铣削速度确实定。由?实用机械加工工艺手册?表11-94，可查得灰铸铁的硬度为150225HBS，查得切削速度Vc=60110m/min。那么主轴转速为n=1000Vc/×D=1000×60110/×80=238.7437.7r/min 。每分钟进给速度fm= fz×Z×n=0.2×10×238.7437.7=477.4875.4r/mm。故取n=300r/min ，fm=600mm/min。4、校验机床功率根据?切削用量简明手册?表3.24，近似查得Pcc=2.3，根据机床使用说明书，主轴允许功率Pcm=4.5>Pcc，故校验合格。最终确定ap=1.5mm，n=300r/min ，fm =600mm/min，Vc=75 m/min，fz0.2mm/z二、半精铣75×40面1、背吃刀量确实定由?实用机械加工工艺手册?表6-30，查得半精铣的铣削用量为1mm ，即ap1mm。2、进给量确实定选用与粗铣刀同样的刀具与机床，由?实用机械加工工艺手册?表11-92，要求外表粗糙度为3.2，查得每转进给量为0.51.0 mm/r，故取0.5mm/r3、铣削速度确实定由?实用机械加工工艺手册?查得铣削速度为60110m/min那么机床主轴转速n=1000×Vc/×D=238.7437.7r/mim取n300r/min，那么每分钟进给速度fm = fz×Z×n=0.5×10×300=1500mm/min。4、校验机床功率根据?切削用量简明手册?表3.24，近似查得Pcc=1.3，根据机床使用说明书，主轴允许功率Pcm=4.5>Pcc，故校验合格。最终确定ap=1mm，n=300r/min ，fm=1500mm/min，Vc=75 m/min工序三 钻孔并扩花键底孔22并锪2×75°倒角一、钻20的孔。1、决定进给量由?切削用量简明手册?表2.7，选择高速钢麻花钻头其直径do20mm。铸铁的硬度大于200HBS，查得进给量f=0.430.53mm/r由?切削用量简明手册?表2.8可查得钻头强度允许的进给量为f1.75mm/r。由?切削用量简明手册?表2.9可知机床进给机构强度所允许的钻削进给量。选用Z525钻床由表2.35查得进给机构允许的最大抗力Fmax8830N，do20.5，查f0.93mm/s，故取f0.48由?切削用量简明手册?表2.19查得高速钢钻头钻孔的轴向力F7330N小于Fmax，故可用。2、 由?切削用量简明手册?表2.14和2.15查得Vc =14m/min3、 确定切削速度 n=1000×Vc/×do=1000×14/3.14×20222.8r/min 由?切削用量简明手册?表2.35取n272r/min那么实际切削速度Vc272×20×3.14/100017.1 m/min。4、检验机床扭矩及功率 由?切削用量简明手册?表2.20，可查得f<=0.5 mm/r时，砖头扭矩Mc76.81Nm。当nc272r/min时，由?切削用量简明手册?表2.35，可查得主轴能传递的扭矩Mm144.2Nm。 由?切削用量简明手册?表2.23查得Pc1.1 kw。由表2.35，PePE×(效率)=2.8×0.812.27 kw。 因为Mc<=Mm，Pc<=Pe，故所选切削用量可用。 f0.48mm/r ，nnc272r/min。Vc17.1m/min。二、扩22孔。1、确定背吃刀量由?切削用量简明手册?查得背吃刀量为ap=2mm。2、确定进给量由?切削用量简明手册?表2.10，查的进给量f0.60.7mm/r，并根据机床规格选，f0.62mm/r3、计算切削速度扩孔钻扩孔时的切削速度，根据其他有关资料，确定为，V=0.4 V钻，其中V钻 为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度。故V=0.4×17.1=6.84 m/min 由此可知主轴的的转速为：n=1000×6.84/3.14×20=108.9 r/min 根据机床说明书取n140r/min，那么实际切削速度v140×3.14×20 /1000=8.8 m/min三、 锪2×75°倒角采用1500锪钻。为缩短辅助助间，取倒角的主轴转速与扩孔时相同：n=140 r/min 手动进给。工序四 拉花键孔1.确定单面齿升由?机械加工工艺设计手册?表9-55拉削的进给量，查得矩形花键拉刀，工件材料铸铁的单面齿升为0.040.10mm，取单面齿升为0.06mm。2. 确定拉削速度拉削级别由?机械加工工艺设计手册?表9-56查得灰铸铁，硬度> 180HB，级别为 ，拉削速度由?机械加工工艺设计手册?表9-57，查得外表粗糙度要切Ra1.6，拉削速度为 级的花键拉削速度为 Vc0.050.08m/s，即Vc34.8 m/min 取Vc3 m/min工序五 粗、半精铣80×30面 一、粗铣80×30面1、加工余量确实定 由前面可知粗加工加工余量为2 mm，加工余量较小故采用一次切削故ap2 mm。 2、切削用量确实定 由?机械加工工艺设计手册?表11-31，选择高速钢立铣刀，铣刀直径为16 mm，齿数为3。 由?机械加工工艺设计手册?表9-70，查得加工材料为灰铸铁，铣削宽度为awdo/4，铣刀的铣削速度为v0.32m/s即19.2m/min，每齿进给量为0.050.08mm/z那么主轴转速为 n=1000×Vc/×d=1000×19.2/×16=382r/min 按机床取n460r/min，由此可得工作台每分钟进给量fmfz×Z×n =0.08×3×460110.4mm/min二、 半精铣 80×30面1、加工背吃刀量ap确实定由前面可知道精铣的加工余量为1 mm，故ap1 mm 2、 进给量确实定选用与粗铣时同一铣刀和机床。铣削宽度为aw3 mm时的每齿进给量为0.050.08 mm/z，因为表精度要求较高，故取fz0.05mm/z 3、切削用量确实定由?机械加工工艺设计手册?表9-70，查得铣刀的铣削速度为v0.32m/s即19.2m/min，那么铣床的主轴转速： n=1000×Vc/×d=1000×19.2/×16=382r/min按机床取n460 r/min。 那么工作台每分钟进给量fmfz×Z×n0.05×3×460=69 mm/min工序六 钻两M8底孔及攻螺纹、钻5锥孔配作一、钻M8螺纹底孔 1、选择切削用量 选择高速钢直柄麻花钻直径为7，钻头形状为双锥修磨横刃。由?切削用量简明手册?表2.7查得进给量f0.360.44mm/r，由?切削用量简明手册?表2.83和钻头允许的进给量确定进给量f0.86mm/r。由?切削用量简明手册?表2.9机床进给机构所允许的钻削进给量查得f1.6mm/r。故由Z525型立式钻创说明书取f0.40mm/r。2、 确定切削速度由?切削用量简明手册?表2.15，查得切削速度为V18m/min。那么主轴转速 为 n1000×Vc/×d=1000×/×7818.5 r/min。由Z525钻床说明书由就近原那么取n680 r/min。故实际切削速度为vn××d/1000 =680××/1000=14.9 m/min二、攻M8螺纹 由?机械设计加工工艺手册?表11-30，选用M8细柄机用丝锥，在普通钻床上攻丝。 由?机械设计加工工艺手册?表9-33，在普通钻床上攻丝切削速度表查得Vc1112 m/min。故钻床主轴的转速为： n1000×Vc/×d=1000×1112 /×8=437.7477.5r/min 由Z525的说明书的参数可取n392 r/min。故实际切削速度为 Vcn××d/1000 =392××8/1000=9.8 mm/min三、钻5的锥孔 由?切削用量简明手册?查得，f=0.20mm/r，由?切削用量简明手册?查得，v=22m/minn1000×Vc/×d=1000×22/×5=1400.6 r/min由Z525的说明书的参数，可取n1360 r/min。故实际切削速度为 Vcn××d/1000 =1360××5/1000=21.4mm/min工序七 粗、半精铣18H11的槽一、粗铣18H11槽1、选择与加工80×30平面同一规格的铣刀，同一铣床。 因为槽深为35 mm 故铣18H11槽时底边留有5 mm的加工余量，精铣以到达图纸所规定的外表粗糙度的要求故ap30 mm2、切削用量确实定由?机械加工工艺设计手册?表9-70，查得加工材料为灰铸铁，铣刀的铣削速度为 v0.32m/s，即19.2m/min，每齿进给量为0.050.08mm/z，取fz0.08 mm/z那么铣床主轴转速为n1000×Vc/×d=1000×19.2/×16=382 r/min根据机床说明书可取n460 r/min。那么实际转速为 fmfz×Z×n =0.08×460×3 110.4 mm/min二、半精铣18H11槽 1、选取与粗铣18H11槽同一规格的铣刀，背吃刀量ap5 mm。 2、确定进给量由?机械加工工艺设计手册?表9-69，查得每齿进给量为fz0.050.08 mm/z取fz0.06 mm/z。 3、切削用量确实定由?机械加工工艺设计手册?表9-70，查得V21 m/min，那么主轴转速 n1000×Vc/×d=1000×21/×16=417.8r/min根据机床的说明书确定主轴转速为n460 r/min。那么fmfz×Z×n =0.06×460×3=82.8 mm/min最后，将以上各工序切削用量的计算结果，连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺过程综合卡片，见附表1。三、夹具设计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。经分析，决定设计第七道工序，铣18H11槽的铣床专用夹具。一 问题的提出本夹具用来铣18H11槽，该槽相对于花键孔中心有一定的垂直度要求。因此在本道工序加工时，在考虑零件的技术要求的前提下，降低劳动强度提高劳动生产率，精度不是主要问题。二 夹具设计1、定位基准的选择 由零件图可知，18H11槽的两边相对于花键孔中心线有垂直度要求，其设计基准是花键孔中心线，为了使定位误差为零，应选择以花键孔中心线为主要定位基准，所以由定位其准不重合引起的误差为零。 2、铣削力及夹紧力的计算 夹具的定位采用大端面短销定位，短销采用短花键销，实现六点定位。根据零件的定位方案、加工方法、生产率要求，运用手动夹紧可以满足。采用螺旋夹紧机构，这种夹紧结构简单，扩力比大，自锁性能好，行程不受限制，只是夹紧动作慢，通过手柄的旋转使工件夹紧，有效提高了工作效率。通过?实用金属切削加工工艺手册?表3-16，查得加工材料影响系数CF，因为材料为铸铁，CF =30.铣削力 Fc=CF×ap0.86×fz0.74×B×Z/D0.86CF -加工材料的影响系数ap -吃刀量fz -每齿进给量B -铣削宽度Z -铣刀齿数D -铣刀直径Fc=30×300.86×0.080.74×18×3/160.86=4205.414N通过?金属机械加工工艺人员手册?表9-27，选取的夹紧机构的螺栓直径为M12，手柄长140mm，夹紧力为5700N3.对刀装置 采用直角对刀块对刀，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4.夹具与机床连接元件 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。5.使用说明 安装工件时，先将工件花键孔装入定位花键轴，旋转手柄，夹紧工件。6. 结构特点 该夹具结构简单，操作方便，容易铸成，加工定位方便。参考文献：?互换性与技术测量? 韩进宏 机械工业出版社?机械制造工艺学? 王先逵 机械工业出版社?机械加工工艺设计手册? 张耀宸 航空工业出版社?机械设计加工工艺手册? 董杰 上海交通大学出版社?实用机械加工工艺手册? 陈宏钧 机械工业出版社?切削用量简明手册? 艾兴 肖诗纲 机械工业出版社?金属机械加工工艺人员手册? 赵如福 上海科学技术出版社?机床夹具设计? 王启平 哈尔滨工业大学出版社?实用金属切削加工工艺手册? 陈家芳 上海科学技术出版社?机床夹具设计手册? 王光斗 王春福 上海科学技术出版社?机床夹具图册?孟宪栋 刘彤安 机械工业出版社