CA6140手柄轴车床设计教案资料.doc
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1、Good is good, but better carries it.精益求精,善益求善。CA6140手柄轴车床设计-一零件的工艺分析及生产类型的确定1.零件的工艺性分析通过对该零件图的重新绘制,知原图样的视图正确,完整,尺寸,公差及技术要求齐全。该零件属轴类回转体零件,它的所有表面均需切屑加工,各表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。表面粗糙度要求较高需经多次切削才能满足要求,手柄处镀铬,在镀铬之前须进行抛光处理以使镀铬均匀。本零件的最难加工的地方就是在斜面上钻孔,且要保证孔与键槽成,需要专用夹具。总体来说,本零件的工艺性较好。2.零件的生产类型依设计的题目知:生产纲领N=30000万/年
2、,生产类型为大批大量生产零件是机床CA6140的手柄轴,质量为0.445Kg.二选择毛坯,确定毛坯尺寸,设计毛坯图1.选择毛坯该材料为45钢。该零件在工作过程中则经常承受交变载荷,因此应选用锻件,以使金属纤维尽量不被切断,保证零件工作可靠。零件属批量生产,而且零件的轮廓尺寸不大,故采用摸锻成型。这从提高生产率,保证加工精度上考虑,也是应该的。2确定机械加工余量,毛坯尺寸和公差钢质摸锻件的公差及机械加工余量按GB/T12362-2003确定。要确定毛坯尺寸公差及机械加工余量,应先确定如下各项因素。(1) 锻件公差等级由该零件的功用和技术要求,确定其锻件公差等级为普通级。(2) 锻件质量Mf根据零
3、件0.445kg,估算为mf=1.0kg.(3) 锻件形状复杂系数SS=Mf/Mn该锻件为圆形,假设其最大直径为46mm,长126mmMn=1.6kgS=1/1.6=0.62故该零件的形状复杂系数S属S2级。(4) 锻件材质系数M由于该零件材料为45钢,是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢,故该锻件的材质系数属M1级。(5) 零件表面粗糙度由零件图可知,除17.2mm,15.7mm粗糙度Ra=1.6,圆锥面处Ra=0.8,其余均为6.3。3.确定机械加工余量根据锻件质量,零件表面粗糙度,形状复杂系数查表5-9,由此得单边余量在厚度方向为1.7-2.2mm,水平方向亦为1.7-2.2mm,即锻件
4、各外径的单面余量为1.7-2.2mm,各轴向尺寸的单面余量为1.7-2.2mm。4确定毛坯尺寸上面查的加工余量适用于机械加工表面粗糙度Ra大于等于1.6m。Ra小于1.6m的表面,余量要适当加大。分析本零件,除17.2mm,15.7mm粗糙度Ra=1.6,其余均为6.3,因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查的余量即可。综上所述,确定毛坯尺寸见下表手柄轴毛坯(锻件)尺寸零件尺寸单面加工余量锻件尺寸17.2221.2224大端40圆锥面2445.确定毛坯尺寸公差毛坯尺寸公差根据锻件质量,材质系数,形状复杂系数从表5-6,表5-7中查的。本零件毛坯尺寸允许偏差见下表手柄轴毛坯(锻件)尺寸允
5、许偏差锻件尺寸偏差根据21.2表5-6244422表5-71021266设计毛坯图(1) 确定圆角半径锻件的外圆角半径按表5-12确定,内圆角半径按表5-13确定。分析本锻件可确定外圆角R2,R3内圆角R3(2)确定模锻斜度按表5-11,外模锻斜度=3(3)确定分模位置由于毛坯为轴类锻件,应采取轴向分模。为了便于起模及便于发现上,下模在模锻过程中的错移,选择最大直径即圆锥面处的对称平面为分模面,分模线为直线,属平直分模线。(4)确定毛坯的热处理方式钢质毛坯经锻造后应安排正火,以消除残余的锻造应力,并使不均匀的金相组织通过重新结晶而得到细化,均匀的组织,从而改善加工性。三选择加工方法,制定工艺路
6、线1.定位基准的选择以44的外圆和端面为粗基准,以17.2的外圆和端面为精基准。2.零件表面加工方法的选择本零件的加工面有外圆,端面,键槽,倒角,倒圆,沟槽,锥面,孔,螺纹。(1)17.2的外圆面,未标注公差尺寸,表面粗糙度Ra1.6,需要粗车,半精车,精车(2)20的外圆,公差等级IT6,需要粗车,半精车,精车。(3)圆锥面,为保证镀铬均匀,在镀铬之前圆锥面需要粗车,半精车,精车,保证Ra=1.6然后抛光。(4)槽3x2.15表面粗糙度为Ra3.2,需要粗车,半精车槽1.5x1表面粗糙度为Ra6.3,粗车即可。槽3x0.5表面粗糙度为Ra6.3,粗车即可(5)两孔的表面粗糙度Ra6.3需钻,
7、扩(6)键槽5314粗糙度Ra6.3需要粗铣,半精铣。(7)端面本零件为回转体端面,尺寸精度要求不高,所以大端面粗车即可满足要求,但是小端面作为精基准应该粗车,半精车3制定工艺路线方案一工序1正火工序2以20mm处的外圆及端面定位,车大端面,粗车41的外圆工序3以粗车后的40mm处外圆面及端面定位,粗车另一端面,粗车17.2mm的外圆,粗车20mm的外圆,车1.5mm1mm沟槽,粗车3mm0.5mm沟槽,粗车3mm2.15mm沟槽工序4以粗车的20mm的外圆及端面定位,半精车,精车40mm的外圆。工序5以精车后的40mm的外圆及端面定位,半精车,17.2mm的外圆,半精车20mm的外圆,半精车
8、3mm2.15mm的沟槽工序6精车17.2mm的外圆,精车20mm的外圆,车倒角。工序7以20mm的外圆定位,粗车,半精车,精车圆锥面。工序8粗铣,半精铣键槽工序9抛光工序10镀铬工序11钻,扩14mm孔及8.5mm的螺纹孔工序12攻螺纹工序13去毛刺工序14终检方案二工序1正火工序2粗车小端面,粗车17.2mm的外圆,粗车20mm的外圆粗车,车1.5mmx1mm沟槽,粗车3mmx0.5mm沟槽,粗车3mm2.15mm沟槽工序3粗车大端面及41mm的外圆工序4半精车小端面,半精车,17.2mm的外圆,半精车20mm的外圆,半精车3mm2.15mm的沟槽,车倒角工序5精车17.2mm的外圆,精车
9、20mm的外圆工序6以加工过的20mm外圆及端面定位,粗车圆锥面工序7半精车圆锥面工序8精车圆锥面工序9抛光工序10镀铬工序11钻14mm的孔和8.5mm的螺纹孔工序12扩14mm的孔和8.5mm的螺纹孔工序13攻M10的螺纹工序14以20mm圆柱面及端面定位铣键槽5mm3mm14mm工序15去毛刺工序16终检方案比较:方案二比方案一更容易保证尺寸精度,方案二以车过的41mm的外圆定位保证了定位精度,方案一的小端面知粗车一次可能不能保证要求的表面粗糙度,方案一的粗加工,精加工拍的比较混乱,不符合加工要求。综上所述,工艺路线应选择方案二。四工序设计1选择加工设备与工艺装备(1)选择机床根据不同的
10、工序选择机床。a工序1-8是粗车合半精车。各工序的工步数不多,成批生产不要求很高的生产率,故选用卧式车床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大,精度要求不是很高,选CM6125即可。b工序11钻孔,可采用专用夹具在立式钻床上加工,故选Z525型立式钻床。c工序14是用整体硬质合金直柄立铣刀粗铣,半精铣键槽,用选用卧式铣床。考虑本零件属成批生产,所选机床使用范围较广为宜,故选常用的X62型铣床能满足加工要求。d工序13攻螺纹,需要丝锥。(2)选择夹具本零件处粗铣及半精铣槽,钻孔等工序需要专用夹具外,其他工序使用通用夹具即可,选用三抓自定心卡盘。(3)选择刀具根据不同的工序选择刀具A在车床上的加工工序,
11、一般选用硬质合金车刀。加工钢质零件采用YT类硬质合金,粗加工用YT5,半精加工用YT15,精加工用YT30.为提高生产率及经济性,应选用可转位车刀(GB5343.1-1985,GB5343.2-1985).B铣刀按表5-104选直柄键槽铣刀键槽bxh=5mmx3mm,半精铣铣刀选择直径d=5mml=8mmL=52mm由于粗铣后宽度方向单边余量1mm,故粗铣时的铣刀选择d=3mml=5mmL=37mmC钻头的选择(a)14mm的孔扩孔选择直柄扩孔钻d=14mm,L=160mml=108mm钻孔是直径方向的余量4mm,所以钻孔时选择直柄麻花钻d=13mml=151mml1=101mm(b)8.5m
12、m的孔扩孔选择直柄扩孔钻d=8.8mmL=125mml=81mm钻孔时直径方向余量1.5mm,选用直柄麻花钻d=7mml=109mml1=69mm(4)选择量具本零件属成批生产,一般情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求,尺寸和形状特点,选择如下。a选择外圆量具外圆可选用读数值0.02,测量范围0150游标卡尺(表5-108)b选择加工轴向尺寸所用量具轴向尺寸所用量具可选用读数值0.05,测量范围0150游标卡尺(表5-108)选择加工槽所用量具c选择加工槽所用量具槽经粗铣,半精铣两次加工。槽宽及槽深的尺寸公差的等级为:粗铣时均为IT14;半精铣时,槽宽IT13,槽深为IT14.。均可
13、选用读数值为0.02mm,测量范围0150mm的游标卡尺进行测量。2确定工序尺寸(1)确定圆柱面的工序尺寸圆柱面多次加工的工序至于加工余量有关。本零件个圆柱表面的工序加工余量,工序尺寸及公差,表面粗糙度见下表圆柱表面的工序加工余量,工序尺寸及公差,表面粗糙度/mm加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度及经济加工精度粗车半精车精车粗车半精车精车粗车半精车精车17.2mm外圆21.10.917.2IT13Ra6.3IT11Ra3.2IT6Ra1.620g6mm外圆1.61.50.9IT13Ra6.3IT11Ra3.2IT6Ra1.641mm外圆3_41_IT13Ra6.3_(2)确定各孔的工
14、序尺寸加工对象工序双边余量工序尺寸及公差钻扩钻扩14mm孔1318.5mm孔71.5(3)确定各端面工序加工余量/mm工序加工表面总加工余量工序加工余量2小端面21.53大端面224小端面20.5(4)确定轴向尺寸a第一段17.2mm的长度L1,由尺寸链可得L1=2mmb第二段17.2mm的长度L2,求解尺寸链可得L2=12.5mmc第二段20mmm的长度L3,由尺寸链可得L3=d圆锥面处的轴向长度L4,由尺寸链可得L4=(5)确定铣槽的工序尺寸半精铣即可达到零件图样的要求,槽宽5mm,粗铣后半精铣的余量1.5mm,所以粗铣的宽度工序尺寸3.5mm(6)圆锥面抛光直径余量0.1mm五确定切削用
15、量及基本时间切削用量包括背吃刀量,进给量f和切削速度v。确定顺序是先确定,f,再确定v。1.工序3切削用量及基本时间的确定(1)切削用量本工序为粗车(车端面和外圆)。已知材料为45钢,=670MPa,锻件,有外皮;机床为CM6125型卧式车床,工件装卡在三爪自定心卡盘中。确定粗车外圆41mm的切削用量。所选刀具为YT5硬质合金可转为车刀。选刀杆尺寸BH=16mm25mm,刀片厚度为4.5mm。根据表5-113,选择车刀几何形状为卷屑槽倒淩型前刀面,前角=12后角=6,主偏角=90,副偏角=10刃倾角=0刀尖圆弧半径=0.8mma确定背吃刀量粗车双边余量为3.0mm所以1.5mmb确定进给量f根
16、据表5-114,在粗车钢料,刀杆尺寸为16mm25mm,小于等于3.0mmf=0.4-0.5mm/r按CM6125车床的进给量,选择f=0.4mm/r确定的进给量尚需满足机床进给机构的轻度要求,故需进行校验。根据表5-123,当钢料=570670MPa,=2mm,f=0.75mm/r=45v=65m/min预计是进给力为760N修正系数=1.0=1.0=1.17故实际进给力为889.2N,满足要求。c选择刀具磨钝标准及耐用度根据表5-119,车刀后刀面的最大磨损量为1mm,可转位车刀耐用度T=30mind确定切削速度V根据表5-120,当用YT5硬质合金刀具加工=570670MPa,=3mm,
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