畢業(yè)設計（論文）-CA6140車床撥叉（831008）機械加工工藝規(guī)程及銑斷專用夾具設計（全套圖紙）

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1、 撥叉的機械加工工藝規(guī)程的確定 全套全套 CADCAD 圖紙等，聯(lián)系圖紙等，聯(lián)系 153893706153893706 1.1 零件分析零件分析 1.1.1 零件的作用 題所給的是 CA6140 車床上的撥叉，它位于車床變速機構中，主要起換擋作用， 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。零件上方的 20mm 的孔與操作機構相連，下方的 50mm 的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，兩零件鑄造為一體，加工時分開。 1.1.2 零件的工藝分析 CA6140 車床上的撥叉共有兩處加工表面。其間有一定的位置要求，分述如下： 一、 以 20mm

2、為中心的加工表面 這一組加工表面包括：20mm 的孔，以及其上下表面，孔壁上有一個裝配時要 鉆鉸的 8mm 的錐孔，一個 M6 的螺紋孔，和一個缺口。 二、 以 50 為中心的加工表面 這一組加工表面包括：50mm 的孔，以及其上、下端面； 這兩組表面有一定的位置要求； （1） 50mm 的孔的上、下表面與 20 的孔的垂直度誤差為 0.07mm。 （2） 20mm 的孔的上、下表面與 20 的孔的垂直度誤差為 0.05mm。 （3） 50mm、20mm 的孔的上、下表面以及 50mm 的孔的內表面的粗糙 度誤差為 3.2um。 （4） 20mm 的孔的內表面的粗糙度誤差為 1.6um，精度為

3、 IT7。 1.2 工藝規(guī)程設計工藝規(guī)程設計 1.2.1 零件毛坯的制造形式 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，故選擇鑄件毛坯。 1.2.2 基面的選擇 （1）粗基準的選擇 對零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準，而對若干 個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基 準，根據這個基準原則，現(xiàn)取 20mm 的孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一 組共兩個短 V 形塊支承兩個 20mm 孔的外輪廓作主要定位面，以消除 3 個自由度， 再用一個支承板支撐在 72mm 的上表面，以消除 3 個自由度。 （2）精基準的

4、選擇 主要應考慮基準重合問題。當設計基準不重合時，應該進 行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。 1.3 制定工藝路線制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術 要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為中批生產的條件下，可以考慮采用萬能 性機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。除此以外，還應當考慮經濟 效果，以便使生產成本盡量下降。 1、 工藝路線方案一： 工序一：退火 工序二：粗、精銑 20 mm、50 mm 的下表面，保證其粗糙度為 3.2 um 工序三：以 20 mm 的下表面為精基準，粗、精銑 20 mm 的孔的上表面， 保

5、證其粗糙度為 3.2 um,其上、下表面尺寸為 30mm， 工序四：以 20 mm 的下表面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸 20 mm 的 孔，保證其內表面粗糙度為 1.6 um，垂直度誤差不超過 0.05mm 工序五：以 20 mm 的下表面為精基準，鉆、擴、鉸、50 mm 的孔，保 證其內表面粗糙度為 3.2 um 工序六；以 20 mm 的下表面為精基準，粗、精銑以 50 mm 的上表面， 保證其與孔的垂直度誤差不超過 0.07mm，其上、下表面尺寸為 12mm 工序七：銑斷 工序八：以 20 mm 的孔為精基準，鉆 8 mm 的錐孔的一半 4 mm，裝配時鉆鉸 工序九：以 20 的孔為精基

6、準，鉆 4 的孔，攻 M6 的螺紋 工序十：以 20 mm 的孔為精基準，銑缺口，保證其粗糙度為 12.5um 工序十一：檢查 上面的工序可以是中批生產，但是其效率不高，并且工序四中的鉆孔方法在鉆孔 是可能會偏離中心。經綜合考慮，采用下面的方案二。 2、工藝路線方案二： 工序一；退火 工序二：粗、精銑 20 mm、50 mm 的下表面，保證其粗糙度為 3.2 um 工序三：以 20 mm 的下表面為精基準，粗、精銑 20 mm、50 mm 的 孔的上表面，保證其粗糙度為 3.2 um，20 mm 的上、下表面尺 寸為 30mm，50 mm 的上、下表面尺寸為 12mm 工序四：以 20 mm

7、的下表面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸 2 0 mm 的 孔，保證其內表面粗糙度為 1.6 um，垂直度誤差不超過 0.05 mm 工序五：以 20 mm 的下表面為精基準，鉆、擴、鉸、50 mm 的孔， 保證其內表面粗糙度為 3.2 um 工序六：銑斷 工序七：以 20 mm 的孔為精基準，鉆 8 mm 的錐孔的一半 4 mm，裝配時鉆鉸 工序八：以 20 mm 的孔為精基準，鉆 4 mm 的孔，攻 M6 的螺紋 工序九：以 20 mm 的孔為精基準，銑缺口，保證其粗糙度為 12.5 um 工序十：檢查 1.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “CA

8、6140 車床撥叉”零件的材料為 HT200 硬度為 190210HB，毛坯重量為 2.2Kg,生產類型為中批量，鑄件毛坯。又由（以下稱 工藝手冊 表 1.3-1 查得毛坯的制造方法采用殼模鑄造級，表 2.2-4 查得加工 余量等級為 G 級，選取尺寸公差等級為 CT10。 根據以上資料及路線，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯如 下： 1、延軸線方向長度方向的加工余量及公差（20mm、50mm 端面） 查工 藝手冊表 2.24 取 20mm、50mm 端面長度余量為 2.5mm(均為雙邊加工)。 銑削加工余量為：a)粗銑：1.5mm b)精銑：1mm 毛坯尺寸及公差為：（35

9、土 0.3）mm （ 17 土 0.25）mm 2、內孔（50mm 已鑄成孔）查工藝手冊表 2.22.5，取 50mm 已鑄成長 度余量為 3mm，即已鑄成孔 44mm。 鏜削加工余量為：a)粗鏜：2mm b)半精鏜：1mm 毛坯尺寸及公差為：（48 土 0.3）mm （）mm 0.50 0.25 50 3、其他尺寸直接鑄造得到。 1.5 確定切削用量及基本工時確定切削用量及基本工時 1.5.1 工序二：粗、精銑孔 20mm、50mm 的下表面 （1） 加工條件 工件材料：HT200。b=0.16GPa HBS=190210，鑄件 機床：XA5032 立式銑床 刀具；W18Cr4V 硬質合金端

10、銑刀 W18Cr4V 硬質合金端銑刀，牌號為 YG6，由切削用量簡明手冊 后稱切削手 冊表 3.1 查得銑削寬度 ae Pcc,故校驗合格。 最終確定 ap=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/min vc=119.3m/min fz=0.13mm/z f)計算基本工時 1.4 m f L t V 公式中： L=l+y+；根據切削手冊表 3.26，可得 l+=12mm,所以 L=l+y+=32+12=44mm 故 =44/600=0.073min m t 2)粗銑 50mm 的下表面 a)銑削 50mm 的下表面與銑削 20mm 的下表面的相關參數(shù)及其用量等都相同。 即 a

11、p=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/s vc=119.3m/min fz=0.13mm/z b)計算基本工時 1.5 m f L t V 公式中： L=l+y+；根據切削手冊表 3.26，可得 l+=0 所以 L=l+y+=72mm 故 =72/600=0.12min m t 3)精銑孔 20mm 的下表面 a) 切削深度 因切削用量較小，故可以選擇 ap=1.0mm, 一次走刀即可完成所需尺寸 b)每齒進給量：由切削手冊表 3.30 可知機床的功為 7.5KW，查切削手冊表 3.5 可得 f=0.50.7mm/r，由于是對稱銑，選較小量 f=0.7mm/r c)查后刀

12、面最大磨損及壽命 查切削手冊表 3.7，后刀面最大磨損為（1.01.5）mm 查切削手冊表 3.8, 壽命 T=180min d)計算切削速度 按切削手冊表 3.27 中的公式： 1.6 vov cv mpr pvzvve c d q vk T a x f y u a z 也可以由表 3.16 查得=124mm/s vf =395mm/min n=494r/min,根據 XA5032 銑床 c v 參數(shù)，選 n=475r/min vf =375mm/min , 則實際的切削速度為 1.7 1000 oc c d n v 所以=119.3m/min,實際進給量 c v 3.14 80 475 1

13、000 1.8 f c zv c v f n z 所以=0.08mm/z zv f 375 475 10 e)校驗機床功率 查切削手冊表 3.24，Pcc=1.1KW,而機床所提供的功率 Pcm 為 1.7KW，所以 Pcm Pcc,故校驗合格。 最終確定 ap=1.0mm nc=475r/min vfc=375mm/min vc=119.3mm/min f)計算基本工時 1.9 m f L t V 公式中： L=l+y+；根據切削手冊表 3.26，可得 l+=80mm, 所以 L=l+y+=32+80=112mm 故 =112/375=0.3min m t 2)精銑 50mm 的下表面 a)

14、銑削 50mm 的下表面與銑削 20mm 的下表面的相關參數(shù)及其用量等都相同。 即 ap=1.0mm nc=475r/min vfc=375mm/min vc=119.3mm/m b)計算基本工時 1.10 m f L t V 公式中： L=l+y+；根據切削手冊 表 3.26，可得 l+=80mm 所以 L=l+y+=72+80=152mm 故 =152/375=0.405min m f L t V 1.5.2 工序三：粗、精銑孔 20mm、50mm 的上表面 本工序的切削用量及基本工時與工序一中的粗、精銑孔 20mm、50mm 的下 表面相同。 1.5.3 工序四：鉆、擴、鉸、精鉸 20m

15、m 的孔 （一） 鉆 18mm 的孔 （1）加工條件 工藝要求：孔徑 d=18mm, 孔深 l=30mm,通孔 ，用乳化液冷卻 機床 ：Z535 型立式鉆床 刀具 ：高速鋼麻花鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆頭，其直徑 do=18mm,鉆頭幾何形狀為：由切削手冊表 2.1 及表 2.2 選修磨橫刃，=28o o=10o 2=118o 21=70o b=3.5mm b=2mm l=4mm (2) 切削用量 1) 決定進給量 f a)、按加工要求決定進給量 根據切削手冊表 2.7，當鑄鐵的強度 b200HBS do=18mm 時，f=0.700.86mm/r Mc 又根據切削手冊表 2.23，當 b=(17

16、0213)MPa do Mc 又根據切削手冊表 2.23，當 b=(170213)MPa do Mc 又根據切削手冊表 2.23，當 b=(170213)MPa do3,故取修正系數(shù) K=0.8 所以 f=(0.180.22)x0.8=(0.1440.176) mm/r b) 按鉆頭強度決定進給量 根據表 2.8，當 b=190MPa,do Mc 又根據切削手冊表 2.23，當 b=(170213)MPa do Mc 又根據切削手冊表 2.23，當 b=(170213)MPa do=10mm f=0.53mm/r vc=15.1m/min 時 Pc=1.0KW 根據 Z525 鉆床說明書, P

17、cPE 所以有 Mc Mm PcPE 故選擇的切削用量可用。 即 f=0.28mm/r n=nc=960r/min vc=13.6m/min (3)計算基本工時 1.33 m L t nf L=l+y+ 由切削手冊表 2.29 查得 y+=2.5mm 故 =0.03min 62.5 960 0.28 m t （2）攻 M6 的螺紋 由工藝設計手冊 表 6.2-14 可知 1.34 1212 m o LllLll ti fnfn 其中：l1=(13)p l2=(23)p 公式中的 no為絲錐或工件回程的每分鐘轉數(shù)（r/min）; i 為使用絲錐的數(shù)量；n 為 絲錐或工件每分鐘轉數(shù)（r/min）

18、；d 為螺紋大徑；f 為工件每轉進給量 等于工件螺紋 的螺距 p 由上述條件及相關資料有； f=p=1mm/r d=6mm n=680r/min no=680r/min i=1 所以 (1)切削速度 1.35 1000 o d n v 所以 =10.7m/minv 3.14 6 680 1000 (2)基本工時 =0.03min 2 622.5622.5 1 680 1680 1 m t 1.5.8 工序九：銑缺口 （1）加工條件 工件尺寸：長為 25mm, 寬為 10mm 機床：XA5032 立式銑床 刀具；W18Cr4V 硬質合金端銑刀 W18Cr4V 硬質合金端銑刀，牌號為 YG6，由切

19、削用量簡明手冊后稱切削手冊 表 3.1 查得銑削寬度 ae=90mm,深度 ap=6mm,齒數(shù) Z=10 時，取刀具直徑 do=100mm。又由切削手冊表 3.2 選擇刀具的前角 ro=+5o;后角 ao=8o;副后角 ao=8o, 刀齒斜角 s=-10o,主刃 Kr=60o,過渡刃 Kr=30o,副刃 Kr=5o,過渡刃寬 b=1mm (2)切削用量 a)切削深度 因切削用量較小，故可以選擇 ap=6mm,一次走刀即可完成所需尺寸。 b)每齒進給量：由切削手冊表 3.30 可知機床的功為 7.5KW，查切削手冊表 3.5 可得 f=0.140.24mm/z,由于是對稱銑，選較小量 f=0.1

20、4mm/z c)查后刀面最大磨損及壽命 查切削手冊表 3.7，后刀面最大磨損為（1.01.5）mm 查切削手冊表 3.8, 壽命 T=180min d)計算切削速度 按切削手冊表 3.27 中的公式 1.36 vov cv mpr pvzvve c d q vk T a x f y u a z 也可以由表 3.16 查得=77m/min nt=245r/min vft =385m/min c v 各修正系數(shù)為：Kmv=Kmn=Kmvf=1.0 Ksv=Ksn=Ksvf=0.8 故 Vc=VtKv=77x1.0 x0.8=61.6m/min n= ntkn=245x1.0 x0.8=196r/m

21、in vf=vftkvt=385x1.0 x0.8=308mm/min 又根據 XA5032 銑床參數(shù)，選 n=235r/min vf =375mm/s，則實際的切削速度為： 1.37 1000 oc c d n v 所以=73.8m/min,實際進給量為： c v 3.14 100 235 1000 1.38 f c zv c v f n z 所以=0.16mm/z zv f 375 235 10 e)校驗機床功率 查切削手冊表 3.24， 當 b=(174207)MPa ae=70mm ap=6mm do=100mm Z=10 vfc=385mm/min 近似為 Pcc=4.6KW 根據

22、XA5032 型立銑說明書（切削手冊表 3.30） ，機床主軸允許的功率為 Pcm=7.5x0.75=5.63KW 故 PccPcm 因此選擇的切削用量可以采用 即 ap=6mm vf=375mm/min n=235r/min vc=73.8m/min fz=0.14mm/z f)計算基本工時 1.39 m f L t V 公式中： L=l+y+；根據切削手冊表 3.26，可得 l+=0mm, 所以 L=l+y+=25mm 故 =25/375=0.07min m f L t V 銑斷雙體的專用夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 經過與指導老師的協(xié)商，決

23、定設計第道工序銑斷雙體，本夾具將用于 XA6132 臥式銑床，刀具為高速鋼細齒圓鋸片銑刀，對工件進行加工。 2.1 問題的提出 本夾具主要用于銑開雙體，并且銑開的表面與的孔有一定的公差要求，20mm 又在加工本道工序時，的孔已經進行了加工，因此，在本道工序中主要考慮20mm 加工面與孔之間的要求，其次是考慮如何提高勞動生產率，保證加工質量，20mm 降低勞動強度。 2.2 夾具體設計 2.2.1 定位基準的選擇 由零件圖可知：被銑開的那的中心線與孔的中心線之間的公差50mm20mm 等級要求較高，且銑開時的設計基準為孔的中心線。為了盡量的減小定位50mm 誤差，應選孔為主要的定位基準，利用一個

24、圓柱銷和一個菱形銷定位，消20mm 除三個自由度，再在底面用夾具體定位消除三給自由度。以便達到所需要求。 為了提高加工效率，現(xiàn)同時加工六個雙體，同時，為了夾具簡單，操作方便， 利用螺旋機構夾緊。 2.2.2 切削力及夾緊力的計算 刀具：高速鋼細齒圓鋸片銑刀 直徑 齒數(shù) Z=50 又由切削160 o dmm 手冊表 3.28 中的公式： 2.1 FFF F xyu Fpze nw oF C afaZ F d q 其中： 30 F C 1.0 F x 0.65 F y 0.83 F u 0 F w 0.83 F q Z=50 160 o dmm4 p amm12 e amm0.025/ z fmm

25、 z 所以 F=63.5N 水平分力：1.163.5 1.169.9 H FFN 垂直分力；0.30.3 63.519.1FVFN 又在計算切削力時，必須把安全系數(shù)考慮在內。安全系數(shù) 1234 KK K K K 其中 K1為基本安全系數(shù) 1.5 K2為加工性質系數(shù) 1.2 K3刀具鈍化系數(shù) 1.2 K4為切削特點系數(shù)（斷續(xù)切削）1.2 所以 F =KFH=69.9x1.5x1.2x1.2x1.2=181.2N 為了克服水平方向的力，實際的夾緊力為 N（f1+f2）= KFH 其中 f1為螺母與螺桿間的摩擦系數(shù) f2為工件與螺桿頭（或壓板）間的摩擦系數(shù) 又查得 f1 和 f2為 1.6 則 2.

26、2 12 H KF N ff 所以 181.2 566 0.160.16 NN 又選擇的螺旋夾緊機構的基本尺寸如下（根據機床夾具設計 第三版表 1-2- 20、1-2-21、1-2-22、1-2-23 查得： r=0 12Mmm1pmm5.675 z rmm136a 30 2 9 50 tg L=120mm Q=30N 2 0.15 則 可以提供的夾緊力為： 2.3 12 () z QL w r tgr a 所以 =3140Nw 120 30 5.675(1369 50 )tg 又由機床夾具設計 第三版表 1-2-24 查得 當螺紋的公稱直徑為 12mm 時 ，螺 栓許用的夾緊力為 5690N

27、 由以上的數(shù)據可知：所選的螺旋機構提供的夾緊力大于所需的，且滿足螺栓的許用夾 緊力，故本夾具可以安全工作。 2.2.3 定位誤差分析 1）定位元件尺寸及公差的確定 本夾具的定位元件為一定圓柱銷和一菱形銷， 其參數(shù)由（機床夾具設計手冊圖 5-3 及其表選 兩定位銷的尺寸及公差為： （定位銷的公差取 h8） 。 0 0.033 20mm 2）零件圖樣規(guī)定 的孔的中心線與孔的中心線的長度誤差為20mm50mm 0.2mm，孔中的定位銷與夾具體的垂直度誤差為 0.05， ，此項技術要求20mmmm 應由定位銷寬配合中的側向間隙保證。已知的寬為，定位銷為20mm 0.021 0 20mm （定位銷的公差

28、取 h8） ，則 一個定位銷與一個孔的定位誤差為： 0 0.033 20mm max 0.021 ( 0.033)/20.027bmm 此處引起零件的定位誤差為 0.2mm0.027 20.054xmm 故最大側向間隙能滿足零件的精度要求。 （2）計算定位銷的中心線與夾具體垂直度誤差20mm 定位銷的寬度為 夾具體表面的粗糙度 0 0.033 20mm 1.6 a Rum 故 mmmax0.0016( 0.033)0.03360.05 所以最大垂直度誤差能滿足零件精度要求 2.2.4 夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，在設計夾具時，首先要考慮到能保證零件的加工精度，其次是要提 高勞動生產率。為此，應先考慮所設計的夾具體與零件在夾具上的定位，在本道工序 中，由于零件的底面的定位是用的夾具體，所以其表面粗糙度要求應比較高，視為關 鍵面。又本道工序是銑斷，其切削力不大，故在設計夾具時應考慮夾具的簡單及利用 常用的一些零件。為了提高生產率，可以考慮同時裝夾幾個零件，并且用了活動杠桿 使操作更加節(jié)省時間?？梢酝瑫r裝夾四個零件，提高了生產率。 夾具上裝有對刀塊，可以使夾具在一批零件加工之前很好的對刀；同時，夾具體 底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有一正確的安裝位置，以利于銑削 加工。 銑床夾具裝配圖及夾具體零件圖見圖示。