CA6140车床拨叉的加工工艺及夹具设计铣18H11槽夹具设计说明书.docx
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1、摘要机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课,技术基础课 以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的 一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们 四年的大学生活中占有重要的地位。拨叉的加工质量将直接影响机器的性能和使用寿命。本次设计宗旨在提高 CA6140车床拨叉的加工效率,由此我们首先对拨叉的结构特征和工艺进行了 仔细的分析,然后确定了一套合理的加工方案。加工方案要求简单,操作方 便,并能保证零件的加工质量。再制定加工工艺规程的顺序如下:1、分析零件;2、选择毛坯;3、设计工艺规程:包括制定工艺路线,选择基准面等;4、工序设计:
2、包括选择机床,确定加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸,确定 切削用量及计算基本工时等;5、编制工艺文件。此外,为了提高劳动生产率,降低劳动强度,保证加工质量,需设计专用 夹具。本次选择了第七道工序的专用夹具,以满足加工过程的需要。此次设计涉及到机床、机械加工工艺、工装夹具等机制专业的几乎所有的 专业基础知识,是一次全面地、系统地检查自己在大学期间对专业知识学习的 情况的检验。在整个设计过程中,我努力做到严谨认真、一丝不苟的精神、尽 量使自己的设计达到理想的水平、通过独立的查找资料、分析、计算、完成方 案设计,图纸设计和编写技术文件等,最终设计了这套比较完整的加工工艺路 线、同时使自己对机制专业有了更
3、深刻的认识。我也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,从中锻炼自己分析问题,解决 问题的能力,为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。由于经验不足以及水平有限,本次设计难免许多不妥和错误之处。敬请老 师批评指正,以便及时更正。关键词拨叉,加工工艺,定位,夹紧,夹具设计 床,以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备,使成本增高,调整维 修费事,生产准备工作量大。一般情况下,单件小批生产中,为简化生产管理,多将工序适当集中。但 由于不采用专用设备,工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具 组织流水线生产。加工工序完成以后,将工件清洗干净。清洗是在80
4、 - 90%的含0. 4%1. 1% 苏打及0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证 零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于200租9。3.4.2 工序的集中与分散制订工艺路线时,应考虑工序的数目,采用工序集中或工序分散是其两个 不同的原则。所谓工序集中,就是以较少的工序完成零件的加工,反之为工序 分散。(1)工序集中的特点工序数目少,工件装,夹次数少,缩短了工艺路线,相应减少了操作工人 数和生产面积,也简化了生产管理,在一次装夹中同时加工数个表面易于保证 这些表面间的相互位置精度。使用设备少,大量生产可采用高效率的专用机 床,以提高生产率。但采用复杂的专用
5、设备和工艺装备,使成本增高,调整维 修费事,生产准备工作量大。(2)工序分散的特点工序内容简单,有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的 机床工艺装备。生产准备工作量少,产品更换容易。对工人的技术要求水平不 高。但需要设备和工人数量多,生产面积大,工艺路线长,生产管理复杂。工序集中与工序分散各有特点,必须根据生产类型。加工要求和工厂的具 体情况进行综合分析决定采用那一种原则。一般情况下,单件小批生产中,为简化生产管理,多将工序适当集中。但 由于不采用专用设备,工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具 组织流水线生产。由于近代计算机控制机床及加工中心的出现,使得工序集中的优点更
6、为突 出,即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量,从而可取的良好的经济效果。3.4.3 加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时,常把整个加工过程划分为几个阶段:(1)粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多余的金属,为以后的精加工创造较好的条 件,并为半精加工,精加工提供定位基准,粗加工时能及早发现毛坯的缺陷, 予以报废或修补,以免浪费工时。粗加工可采用功率大,刚性好,精度低的机床,选用大的切前用量,以提 高生产率、粗加工时,切削力大,切削热量多,所需夹紧力大,使得工件产生 的内应力和变形大,所以加工精度低,粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为 IT11-IT12o 粗糙
7、度为 Ra=80lOOum。(2)半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备, 保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为IT9mo。表面粗糙度为 Ra=101. 25 u m。(3)精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精 度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在 最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。精加工应采用高精度的机床小的切前用量,工序变形小,有利于提高加工 精度精加工的加工精度一般为IT6IT7,表面粗糙度为RalO-1. 25 u m0(4)光整加工阶段对某些要求特别高的需进行光整加
8、工,主要用于改善表面质量,对尺度精 度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差,其精度等级一般为IT5 IT6,表面粗糙度为Rai. 25-0. 32 u mo此外,加工阶段划分后,还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质 的不同,有的需安排于粗加工之前,有的需插入粗精加工之间。但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中,对于刚性好,精 度要求不高或批量小的工件,以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶 段,在满足加工质量要求的前提下,通常只分为粗、精加工两个阶段,甚至不 把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的,不能以某一表 面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定
9、位精基准面,在粗加工阶段就 要加工的很准确,而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。3.4.4 加工工艺路线方案的比较在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下,成批量生产 可以考虑采用专用机床,以便提高生产率。但同时考虑到经济效果,降低生产 成本,拟订两个加工工艺路线方案。见下表:表1.1加工工艺路线方案比较表加工工艺路线方案的论证:工序号方案I方案n工序内容定位基准工序内容定位基准010铳左侧面右侧面和上端 面铳左侧面右侧面和上端 面020钻预制孔 022/12底面和侧面钻预制孔 022H12底面和侧面030粗、精铳上端面已加工预制孔和侧面拉内花键025H7已加工预制孔 和侧面
10、040粗、精铳18HH 底槽已加工预制孔和侧面粗、精铳18HH 底槽内花键和侧面050钻2-M8、锥孔,通孔,攻丝已加工预制孔和侧面粗、精铳上端 面内花键和侧面060拉内花键025H7已加工预制孔和侧面钻2-M8、锥孔,通孔,攻丝内花键和侧面070去毛刺,清洗去毛刺,清洗080检验检验方案I、II主要区别在于在加工上端面及以下工序时,所选定位基准不 同,方案I选用预制孔为主要定位基准,方案n选用花键作主要定位基准,很 显然选用内花键做定位基准更符合设计要求,因为其表面精度更高,且和某些加工面有位置精度要求,所以选择第二种加工方案。由以上分析:方案H为更合理、经济的加工工艺路线方案。具体的工艺过
11、 程如下表:表1. 2加工工艺过程表工序号工种工作内容说明010铸造金属型浇铸铸件毛坯尺寸:一长:80mm 宽:40mm 高:75mm 预制孔、底槽不铸出020热处理退火去应力退火030铳前后端面专用铳夹具装夹; 卧式铳床(X52K)040钻钻预制孔。22Hl2专用夹具装夹;轻型圆柱立式钻床 (ZQ5035)050拉拉内花键。25H7专用夹具装夹; 卧式拉床(L6120)060铳铳底槽18H11,深 35mm专用夹具装夹; 卧式铳床(X52K)070铳粗、精铳上端 面专用夹具装夹; 卧式铳床(X52K)080钱丝 、攻 钻钻通孔06.7mm 攻M8螺纹专用夹具装夹; 摇臂钻床(Z3025) 组
12、合攻丝机090去毛刺 清洗100检验 入库3.5拨叉的偏差,加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定拨叉的制造采用的是金属型浇铸,其材料是HT200,生产类型为中大批量 生产,采用铸造毛坯。3.5.1 毛坯的结构工艺要求(1)拨叉为铸造件,对毛坯的结构工艺有一定要求:铸件的壁厚应合适、均匀,不得有突然变化。铸造圆角要适当,不得有尖棱、尖角。铸件的结构要尽量简化,并要有合理的起模斜度,以减少分型面、型芯。 并便于起模。加强肋的厚度和分布要合理,以免冷却时铸件变形或产生裂纹。铸件的选材要合理,应有较好的可铸性。(2)设计毛坯形状、尺寸还应考虑到:各加工面的几何形状应尽量简单。工艺基准以设计基准相一致。便
13、于装夹、加工和检查。结构要统一,尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。在确定毛坯时,要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近,可以减少 加工余量,提高材料的利用率,降低加工成本,但这样可能导致毛坯制造困难, 需要采用昂贵的毛坯制造设备,增加毛坯的制造成本。因此,毛坯的种类形状及 尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类 形状及尺寸确定后,必要时可据此绘出毛坯图。3.5.2 拨叉的偏差计算(1)侧面加工的偏差及加工余量计算本次加工面用于以后加工中的定位面,一次性铳削到尺寸80nlm,查参考文 献表1-25,得侧面加工偏差为0. 3mm。(2)预制孔及花键孔的偏差及加
14、工余量计算加工预制孔时,由于铸造是没铸出,且为一次钻出,通过拉削后保证花键 尺寸7mm,预制孔尺寸022Hl2nun,查机械加工工艺手册表2. 3- 54,得花键拉削余量为0. 70. 8mm,取0. 8mm,即预制孔加工到。21.2nun, 一 次拉削到设计要求,查机械加工工艺手册表1.12T1,得花键偏差为+ 0.045QflLilL(3)拨叉上端面的偏差及加工余量计算根据工序要求,其加工分粗、精铳加工。各工步余量如下:粗铳:参照机械加工工艺手册表3. 2-23。其余量值规定为2.73.4nun, 现取3.0nwi。表3. 2-27粗铳平面时厚度偏差取-0.28nmi。精铳:参照机械加工工
15、艺手册表2.3-59,其余量值规定为1血租。铸造毛坯的基本尺寸为72 + 3.0 + 1 = 76相加。根据机械加工工艺手册 表2.3-11,铸件尺寸公差等级选用IT7,再查表2.3-9可得铸件尺寸公差为 l.lmrrio毛坯的名义尺寸为:72 + 3.0 + 1 = 76血根。毛坯最小尺寸为:76 - 0.55 = 75.45mm毛坯最大尺寸为:76 + 0.55 = 76.55772771粗铳后最大尺寸为:72 + 1 = 73mm粗铳后最小尺寸为:73 0.28 = 72.72nun精铳后尺寸与零件图尺寸相同,即保证尺寸72mll1,表面与花键轴的平行度 公差为0. lmmo18H11
16、(18和。18)槽偏差及加工余量:铸造时槽没铸出,参照机械加工工艺师手册表21-5,得粗铳其槽边双 边机加工余量2Z = 2.(hnni,槽深机加工余量为2.(hn7n,再由参照参考文献1 表21-5的刀具选择可得其极限偏差:粗加工为+0110,精加工为J0 013o粗铳两边工序尺寸为:18-2 = 16mm;粗铳后毛坯最大尺寸为:16 4- 0.11 = 16.11mm;粗铳后毛坯最小尺寸为:16 + 0 = 16mm;粗铳槽底工序尺寸为:33mm;精铳两边工序尺寸为:18J0013,已达到其加工要求:18档018。(4) 2-M8螺纹偏差及加工余量:参照机械加工工艺手册表2.2-2, 2.
17、2-25,2.3-13和互换性与技术 测量表1-8,可以查得:钻孔的精度等级:12,表面粗糙度Ra = 12.5小,尺寸偏差是 0.15mm查机械加工工艺手册表2. 3-47,表2. 3-48,表2.3-71。确定工序尺 寸及加工余量为:加工该组孔的工艺是:钻一一攻丝钻孑L: (p6.7mm攻丝:攻2-M8螺纹孔。3.6确定切削用量及基本工时(机动时间)361工序1:铳削前后端面机床:卧式铳床(X52K)刀具:查实用机械加工工艺手册表10-40,选高速钢锤齿三面刃铳刀, 规格为:D=160mm, d=20mm, L=32mm,齿数为 12 齿。铳削深度Qp: ap=lmm每齿进给量%:根据机械
18、加工工艺手册表2.4-75, % = 0.20.3nvn/z取 = 03mm/z = 3.6mm/rQ铳削速度入查实用机械加工工艺手册表11-94得 = 15黑 0.250.33m/s,所以取V = 0.3m/s机床主轴转速:n =1000X0.3X60 - 35.83)一出nD 3.14X160/查机械加工工艺手册,取n = 37.5r/min实际铳削速度v: v = = 37,5x3,14xl6 = 0.31m/s 10001000X60/进给量/: Vf = afZn 3.6 x 10 x 37.5 + 60 = 27mm/s工作台每分钟进给量怠:fm = Vf = 27mm/s = 1
19、620mm/mm前端面被切削长度小由毛坯尺寸可知:1 = 75小租前端面的刀具切入长度人:h = 0.5D + (1-2) = 82mm刀具切出长度,2: h = 2mm 走刀次数:11n, I+I1 + I2 75+82 + 2,机动时间力:ti = =X 0.1-Jm1620后端面被切削长度:由毛坯尺寸可知:I = 75mm后端面的刀具切入长度:4 = 82mm刀具切出长度:l2 = 2mm 走刀次数:2机动时间:t2 = 2%生” =2 x 75+82+2 x 0.2m讥 fm1620362工序2:钻预制孔机床:轻型圆柱立式钻床(ZQ5035)刀具:查实用机械加工工艺手册表10-175,
20、选高速钢直柄长麻花钻,钻预制孔到021.2血小,所以d = 21.2mmo进给量/:查机械加工工艺手册表2. 4-38,取/ = 0.5nwn切削速度L 根据机械加工工艺手册表2.4-41,得,= 0.45m/s机床主轴转速几:1OOOV1000X0.45X60n =x7rd 3.14x21.2405.6r/mm按照机械加工工艺手册表3. 1-36,取九=475r/mm所以实际切削速度以n dn3.14x21.2x475V = = X10001000x600.52m/s切削工时被切削层长度&I = 80mm刀具切入长度kdli = -ctgkr + (1-2)=21.2ctg1200 + 1
21、= 5.9mm 七 6mm刀具切出长度6: % = 14nwi取 % = 3mm走刀次数为:1机动时间弓2: tj2 =机动时间弓2: tj2 =80+6+30.5X475 0.37m 出363工序3:拉内花键025H7机床:卧式拉床L6120。刀具:查复杂刀具设计手册表1.3-1,选择拉刀类型为矩形花键拉刀 第三型号,该刀具特点:拉削长度大于30mm,同时加工齿数不小于5。材料: W18Cr4V做拉刀材料,柄部采用40Cr材料。拉削过程中,刀具进给方向和拉削方向一致,拉刀各齿齿升量详见拉刀设 计,拉削的进给量即为单面的齿升量。查机械加工工艺手册表2.4-118和 2.4-119,确定拉削速度
22、u = 0.116-0.08mm/s,取u = 0.10mm/So拉削工件长度2: I = 80mm;拉刀长度I】=995mm;拉刀切出长度。=510mm,取% = 10mmo走刀次数一次。根据以上数据代入公式(计算公式由机械加工工艺手册表2.5-20获得),得机动时间弓l + k + l2 80 + 995 + 10tj = = s = 10.85s = 0.18minJ 1000v1000 x 0.13.6.4工序4:粗、精铳18Hli底槽机床:立式升降台铳床(X52K)刀具:根据实用机械加工工艺师手册表21-5选用高速钢镶齿三面刃 铳刀。外径160mm,内径40mm,刀宽粗铳16mm,精
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