設計CA6140車床撥叉零件的機械加工工藝及工藝設備說明書

1 制造工藝學課程設計 機械制造工藝學 課程設計說明書 設計題目 設計“ CA6140 車床撥叉”零件的機械加工工藝及工藝設備 設計者 指導教師 機械制造工藝學課程設計任務書 2 題目 : 設計 ”CA6140 車床撥叉 ”零件的機械加工工藝規(guī)則及工藝裝備 內容 ： 1.零件圖 1 張 2.毛坯圖 1 張 3. 機械加工工藝過程綜合卡片 1 張 4. 夾具 裝配圖 1 張 5. 夾具 零件圖 1 張 序言 機械制造工藝學課程設計使我們學完了大學的全部基礎課 、 技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的 .這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習 ,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練 ,因此 ,它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題 、 解決問題的能力，為今后參加 祖國的“四化”建設打下一個良好的基礎。 由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導。 3 一 、 零件的分析 （一） 零件的作用 題目所給的零件是 CA6140 車床 的 撥叉 。它位于車床變速機構中，主要起換檔，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的作用。零件上方的 22 孔與操縱機構相連，二下方的 55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。兩件零件鑄為一體，加工時分開。 （二） 零件的工藝分析 零件的材料為 HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，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 ： 1. 小頭孔 0.021022以及 與此孔相通的 8 的錐孔、 8M 螺紋孔 2. 大頭半圓孔 55 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采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及機床所能達到的位置精度，并且此撥叉零件沒有復雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。 二 確定生產(chǎn)類型 已知此撥叉零件的生產(chǎn)綱領為 10000 件 /年，零件的質量是 1.0Kg/個，查機械制造工藝及設備設計指導手冊 321 頁表 15-2，可確定該撥叉生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，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。 三 確定 毛坯 1 確定毛坯種類： 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， 生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)， 故選擇鑄件毛坯。查 機械制造工藝及設備設計指導手冊 324 頁表 15-5 選用鑄件尺寸公差等級 CT9 級。 2 確定鑄件加工余量及形狀： 4 機械制造工藝及設備設計指導手冊 325頁表 15-7，選用加工余量為 MA-G級，并查表 15-8 確定各個加工面的 鑄件機械 加工余量 ，鑄件的分型面的選者及加工余量如下表所示： 簡圖 加工面代號 基本尺寸 加工余量等級 加工余量 說明 D1 22mm G 3.0 2 孔降一級雙側加工 D2 55mm G 3.0 2 孔降一級雙側加工 T2 75mm 6.5 單側加工 T3 58mm G 2.5 單側加工 T4 75mm 6.5 單側加工 3 繪制鑄件零件圖： 四 工藝規(guī)程設計 (一 )選擇定位基準： 1 粗基準的選擇：以零件的底面為主要的定位粗基準，以兩個小頭孔外圓表面為輔助粗基準。 2 精基準的選擇：考慮要保證零 件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準，以兩個小頭孔外圓柱表面為輔助的定位精基準。 （ 二 ）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要求，以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度， 在生產(chǎn)綱領已確定的情況下 ,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具 ,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 查 機械制造工藝及設備設計指導手冊 346 頁表 15-32、 15-33、 15-34，選擇零件的加工方法及工藝路線 方案如下： 工序 工序內容 定位基準 工序 工序內容 定位基準 010 粗銑兩端 T1 及小頭 100 半精鏜中 T1 及小頭 5 （ 三 ） 選擇加工設備和工藝設備 1 機床的選擇： 工序 010 060 均為銑平面，可采用 X6140 臥式銑床 。 工序 070 080 采用 鉆床 。 工序 090 100 采用鏜床。 工序 110 采用鉆床。 多刀具組合機床。 工序 120 采用銑斷機床。 2 選擇夾具：該撥叉的生產(chǎn)綱領為大批生產(chǎn)，所以采用專用夾具。 3 選擇刀具： 在銑床上加工的各工序，采用硬質合金銑刀即可保證加工質量。 在鉸孔 55 13H ，由于精度不高，可采用硬質合金鉸刀。 4 選擇量具：兩小頭孔、中間孔均采用極限量規(guī)。 5 其 他：對垂直度誤差采用千分表進行檢測，對角度尺寸利用專用夾具保證，其他尺寸采用通用量具即可。 （ 四 ） 機械加工余量、工序尺寸及公差的確定 1 圓柱表面工序尺寸： 小頭孔上端面 孔外圓 間孔 孔外圓 020 粗銑中間孔上端面 T1 及小頭孔外圓 110 鉆 2- 8錐銷孔、8M 螺紋孔、功8M 螺紋 T1 及小頭孔 030 粗銑中間孔下端面 T3 及小頭孔外圓 120 銑斷 T1、 D1 040 精銑兩端小頭孔上端面 T1 及小頭孔外圓 130 去毛刺 050 精銑中間孔上端面 T1 及小頭孔外圓 140 檢查 060 精銑中間孔下端面 T3 及小頭孔外圓 150 若某道工序有誤返工 070 擴兩端小頭孔 T1 及小頭孔外圓 080 精鉸兩端小頭孔 T1 及小頭孔外圓 090 擴 中間孔 T1 及小頭孔外圓 6 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加工工序的加工余量如下： 加工表面 加工內容 加工余量 精度等級 工序尺寸 表面粗糙度()Ra m 工序余量 最小 最大 55 13H（ D2） 鑄件 6 CT9 49 2.0 擴孔 5.8 IT12 54.8 6.3 2.0 6.25 半精鏜 0.2 IT10 0.12055 3.2 0.05 0.25 0.21022 擴孔 5.84 IT12 21.88 6.3 2.0 6.25 精鉸孔 0.06 IT7 0.21022 1.6 0.05 0.25 2 平面工序尺寸： 工序號 工序內容 加工 余量 基本尺寸 經(jīng)濟精度 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 58.5 12 00.25 1.60 3.60 020 粗銑中間孔上端面 6 27 12 00.25 1.65 6.5 030 粗銑中間 孔下端面 6 21 12 00.25 1.75 6.5 7 040 精銑兩端小頭孔上端面 0.5 58 11 00.16 0. 35 1.16 050 精銑中間孔上端面 0.5 20.5 10 0.060.06 0.47 1.12 060 精銑中間孔下端面 0.5 20 10 0.060.06 0.47 1.12 3 確定切削用量及時間定額： 工序 010 以 T1 為粗基準，粗銑 22 孔 上 端面。 1. 加工條件 工件材料： HT200, b =0.16GPa HB=190241,鑄造。 加工要求：粗銑 22 孔 上 端面。 機床： X6140 臥式銑床 。 刀具： W18Cr4V硬質合金鋼端銑刀 ,牌號 YG6。銑削寬度 aePcc。故校驗合格。 最終確定 ap=1.5mm， nc=475r/min,Vfc=475mm/s ， V c=119.3m/min ， f z=0.16mm/z。 6）計算基本工時 tm L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。 工序 020 和工序 030 以 T1 及小頭孔外圓 為 基準 55 孔上 下 端面。 1. 加工條件 8 工件材料： HT200, b =0.16GPa HB=190241,鑄造。 加工要求： 精 銑 55 上 端面。 機床： X6140 臥式銑床。 刀具： W18Cr4V硬質合金鋼端銑刀 ,牌號 YG6。銑削寬度 aePcc。故校驗合格。 最終確定 ap=1.0mm， nc=475r/min,Vfc=475mm/s ， V c=119.3m/min ， f z=0.16mm/z。 6）計算基本工時 tm L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。 工序 070 和 080 以 T1 及小頭孔外圓 為基準，擴 、 精鉸 22 孔，保證垂直度誤差不超過 0.05mm,孔的精度達到 IT7。 1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭 ，粗鉆時 do=18mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角 o 12 ，二重刃長度 b =2.5mm,橫刀長 b=1.5mm,寬 l=3mm,棱帶長度mml 5.11 1202 100 30 2.選擇切削用量 （ 1）決定進給量 查切 rmmf /86.070.0 35.12030 dl 所以， rmmf /70.0 9 按鉆頭強度選擇 rmmf /75.1 按機床強度選擇 rmmf /53.0 最 終 決 定 選 擇 機 床 已 有 的 進 給 量 rmmf /48.0 經(jīng)校驗m a x6090 FFf 校驗成功。 （ 2）鉆頭磨鈍標準及壽命 后刀面最大磨損限度（查 簡明手冊 ）為 0.5 . mm，壽命 min60T （ 3） 切削速度 查切 rmmvc /18修正系數(shù) 0.1TVK0.1MVK0.1tvK0.1Kxv 0.11 vK 10apvK 故 rmmvc /18 。 m in/3.3 1 81 0 0 00rd vn s 查 簡明手冊 機床實際轉速為 min/272 rnc 故實際的切削速度 rmmndv sc /4.151 0 0 00 .計算工時 m in10.045.12 7 2 1030 nfLt m 由于所有工步 所用工時很短，所以使得 切削用量一致， 以減少輔助時間。 擴鉸和精鉸的切削用量如下： 擴鉆： min/272 rn rmmf /48.0 min/4.15 mvc mmd 8.190 精鉸： min/272 rn rmmf /48.0 min/4.15 mvc 7200 ITd 工序 090 和 100 T1 及小頭孔外圓為 基準 ，擴 、 半 精 鏜 55 孔。 1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時 do=48mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角 o 11 ，二重刃長度 b =11mm,橫刀長 b=5mm,弧面長 l=9mm, 10 棱帶長度 mml 31 1202 100 30 2.選擇切削用量 （ 1）決定進給量 查 簡明手冊 rmmf /2.10.1 按鉆頭強度選擇 rmmf /2 按機床強度選擇 rmmf /53.0 最終決定選擇 Z550 機 床已有的進給 量 rmmf /40.0 經(jīng)校驗m a x2452012260 FF f 校驗成功。 （ 2）鉆頭磨鈍標準及壽命 后刀面最大磨損限度（查 簡明手冊 ）為 0.8 1.2mm，壽命 min140T 擴孔后刀面最大磨損限度（查 簡明手冊 ）為 0.9 . mm，壽命min60T 鉸和精鉸孔后刀面最大磨損限度（查 簡明手冊 ）為 . . mm，壽命 min120T （ 3） 切削速度 查切 rmmvc /20修正系數(shù) 0.1TVK0.1MVK0.1tvK0.1Kxv 0.11 vK 10apvK 故 rmmv c /20 。 m in/6.13210000rd vn s 查 簡明手冊 機床實際轉速為 min/125 rnc 故實際的切削速度 rmmndv sc /8.181 0 0 00 擴鉸和 半 精鉸的切削用量同理如下： 擴鉆： min/125 rn rmmf /40.0 min/5.19 mvc mmd 75.490 半 精鉸： min/125 rn rmmf /40.0 min/6.19 mvc 7500 ITd .計算工時 11 m in52.053.01 2 5 1817 nfLt m 所有工步工時相同。 三 、 夾 具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用 夾具。并設計工序 110 鉆 2- 8 錐銷孔 。 本夾具將用于組合機床， 刀具為 兩根麻花鉆，對兩個孔同時加工。 (一 )問題的提出 本夾具是用來鉆兩個 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 ,此中心線為三個側平面的設計基準 ,有一定的垂直公差要求 .但此工序只是粗加工 ,因此本工序加工時主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率 ,降低勞動強度 ,而精度則不是主要問題 . (二 )夾具設計 1 定位基準選擇 底面對孔的中心