CA6140車床撥叉831008夾具設(shè)計(jì),ca6140,車床,夾具,設(shè)計(jì)
例二CA6140車床撥叉機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計(jì):
序言
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的.這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練,因此,它在我們四年的大學(xué)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(shè)計(jì)，了解并認(rèn)識一般機(jī)器零件的生產(chǎn)工藝過程，鞏固和加深已學(xué)過的技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識，理論聯(lián)系實(shí)際，對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的工作打下一個良好的基礎(chǔ)，并且為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)大好基礎(chǔ)。
由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導(dǎo)。
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(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)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Φ20孔與操縱機(jī)構(gòu)相連，二下方的Φ50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Φ20以及與此孔相通的Φ8的錐孔、M6螺紋孔。
2、大頭半圓孔Φ50。
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，可以粗加工撥叉下端面，然后以此作為基準(zhǔn)采用專用夾具進(jìn)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(jì)精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，并且此撥叉零件沒有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)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(lǐng)為5000件/年，零件的質(zhì)量是1.0Kg/個，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》第2頁表1.1-2，可確定該撥叉生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序適當(dāng)集中；加工設(shè)備以通用設(shè)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?？紤]零件在機(jī)床運(yùn)行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，故選擇木摸手工砂型鑄件毛坯。查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》第41頁表2.2-5,選用鑄件尺寸公差等級為CT-12。
2、確定鑄件加工余量及形狀：
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》第41頁表2.2-5，選用加工余量為MA-H級，并查表2.2-4確定各個加工面的鑄件機(jī)械加工余量，鑄件的分型面的選用及加工余量，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
20
H
102
孔降一級雙側(cè)加工
D2
50
H
3.52
孔降一級雙側(cè)加工
T2
30
H
5
單側(cè)加工
T3
12
H
5
單側(cè)加工
T4
12
H
5
單側(cè)加工
3、繪制鑄件零件圖
四、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
(一)選擇定位基準(zhǔn)：
1 粗基準(zhǔn)的選擇：以零件的小頭上端面為主要的定位粗基準(zhǔn)，以兩個小頭孔外圓表面為輔助粗基準(zhǔn)。
2 精基準(zhǔn)的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準(zhǔn)，以兩個小頭孔外圓柱表面為輔助的定位精基準(zhǔn)。
(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(shù)要求，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機(jī)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(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》第20頁表1.4-7、1.4-8、1.4-11，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：
工序01 粗銑Φ20、Φ50下端面，以T2為粗基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；
工序02 粗銑Φ20上端面，以T1為定位基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；
工序03 粗銑Φ50上端面，以T4為定位基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；
工序04 鉆、擴(kuò)Φ20孔，以Φ32外圓和T2為基準(zhǔn)，采用Z525立式鉆床加專用夾具；
工序05 粗鏜Φ50孔，以D1為定位基準(zhǔn)，采用T616臥式鏜床加專用夾具；
工序06 銑斜肩，以D1和T2為定位基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；
工序07 精銑Φ20下端面，以T2為基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；
工序08 精銑Φ20上端面，以T1為基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；
工序09 粗鉸、精鉸Φ20孔，以T2和Φ32外圓為基準(zhǔn)，采用Z525立式鉆床加專用夾具；
工序10 精銑Φ50端面，以D1為基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；
工序11 半精鏜Φ50孔，以D1做定位基準(zhǔn)，采用T616臥式鏜床加專用夾具；
工序12 鉆、鉸Φ8錐孔，以T1和零件中線為基準(zhǔn)，采用Z525立式鉆床加專用夾具；
工序13 鉆M6底孔，攻螺紋，以T1和零件中線為基準(zhǔn)，采用Z525立式鉆床并采用專用夾具；
工序14 銑斷，以D1為基準(zhǔn)，采用X60臥式銑床加專用夾具；
工序15 去毛刺；
工序16 終檢。
（三）機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定:
1、圓柱表面工序尺寸：
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(nèi)容
加工余量
精度等級
工序
尺寸
表面粗
糙度
工序余量
最小
最大
φ50IT12
（D2）
鑄件
7.0
CT12
粗鏜
4.0
IT12
6.3
0.95
6.8
半精鏜
3.0
IT10
3.2
2.9
3.25
φ20IT7
（D1）
鉆
18
IT11
17.89
18
擴(kuò)
1.8
IT10
6.3
1.716
1.910
粗鉸
0.14
IT8
3.2
0.107
0.224
精鉸
0.06
IT7
1.6
0.039
0.093
2、平面工序尺寸：
工序號
工序
內(nèi)容
加工
余量
基本
尺寸
經(jīng)濟(jì)
精度
工序尺寸偏差
工序余量
最小
最大
鑄件
5.0
CT12
01
粗銑φ20孔下端面
4.0
36.0
12
1.5
7.75
02
粗銑φ20孔上端面
4.0
32.0
12
1.5
7.75
03
粗銑φ50孔上端面
4.0
14.0
12
1.8
6.38
07
精銑φ20孔下端面
1.0
31.0
8
0.75
1.283
08
精銑φ20孔上端面
1.0
30.0
8
0.75
1.283
10
精銑φ50孔端面
1.0×2
12.0
8
0.951
1.016
3、確定切削用量及時間定額：
工序01 粗銑Φ20、Φ50下端面，以T2為粗基準(zhǔn)。
1. 加工條件
工件材料：HT200,σb =170~240MPa，鑄造;工件尺寸：aemax=72mm，l=176mm;
加工要求：粗銑Φ20孔下端面，加工余量4mm;
機(jī)床：X51立式銑床；
刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀。銑削寬度ae≤90,深度ap≤6,齒數(shù)z=12,故根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》（后簡稱《簡明手冊》）表3.1，取刀具直徑d0=125mm。根據(jù)《切削用量手冊》（后簡稱《切削手冊》）表3.16，選擇刀具前角γ0＝0°后角α0＝8°，副后角α0’=10°，刃傾角：
λs=－10°,主偏角Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副偏角Kr’=5°。
2. 切削用量
1）確定切削深度ap
因?yàn)橛嗔枯^小，故選擇ap=4mm，一次走刀即可完成。
2）確定每齒進(jìn)給量fz
由于本工序?yàn)榇旨庸?，尺寸精度和表面質(zhì)量可不考慮，從而可采用不對稱端銑，以提高進(jìn)給量提高加工效率。根據(jù)《切削手冊》表3.5，使用YG6硬質(zhì)合金端銑刀加工，機(jī)床功率為4.5kw（據(jù)《簡明手冊》表4.2-35，X51立式銑床）時：
fz=0.09~0.18mm/z
故選擇：fz=0.18mm/z。
3）確定刀具壽命及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)《切削手冊》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5mm；由于銑刀直徑d0=125mm，故刀具使用壽命T=180min（據(jù)《簡明手冊》表3.8）。
4）計(jì)算切削速度vc和每分鐘進(jìn)給量vf
根據(jù)《切削手冊》表3.16，當(dāng)d0=125mm，Z=12，ap≤7.5，fz≤0.18mm/z時，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系數(shù)為：kMV= 1.0，kSV= 0.8。切削速度計(jì)算公式為：
其中 ，，，，，，，，，，，，，將以上數(shù)據(jù)代入公式：
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 。
根據(jù)《簡明手冊》表4.2-36，選擇nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，實(shí)際進(jìn)給量和每分鐘進(jìn)給量為：
vc==m/min=118m/min
f zc=v fc/ncz=390/300×12 mm/z=0.1mm/z
5)校驗(yàn)機(jī)床功率
根據(jù)《切削手冊》表3.24，近似為Pcc=3.3kw,根據(jù)機(jī)床使用說明書，主軸允許功率Pcm=4.5×0.75kw=3.375kw>Pcc。故校驗(yàn)合格。最終確定:ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。
6）計(jì)算基本工時
tm＝L/ vf，L=l+ y+Δ，l=176mm.
查《切削手冊》表3. 26，入切量及超切量為：y+Δ=40mm，則：
tm＝L/ Vf=(176+40)/390=0.81min。
工序02 粗銑Φ20上端面，以T1為定位基準(zhǔn)。
切削用量和時間定額及其計(jì)算過程同工序01。
工序03 粗銑Φ50上端面，以T4為定位基準(zhǔn)
刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀，
機(jī)床：X51立式銑床
根據(jù)《切削手冊》查得，。根據(jù)《簡明手冊》表4.2-36查得，?。?，故實(shí)際切削速度：
當(dāng)時，工作臺每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為：
查說明書，取
計(jì)算切削基本工時：
因此，
工序04 鉆、擴(kuò)Φ20孔，以Φ32外圓和T2為基準(zhǔn)，保證垂直度誤差不超過0.05mm,孔的精度達(dá)到IT10。
1. 選擇鉆頭
根據(jù)《切削手冊》表2.1.2.2，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=18mm，鉆頭采用雙錐后磨橫刀，后角αo＝12°，二重刃長度bε=3.5mm,橫刀長b=2mm,寬l=4mm,棱帶長度，°，°
2.選擇切削用量
（1）確定進(jìn)給量
按加工要求確定進(jìn)給量：查《切削手冊》，，，由《切削手冊》表2.7,系數(shù)為0.5,則：
按鉆頭強(qiáng)度選擇:查《切削手冊》表2.8,鉆頭允許進(jìn)給量為：；
按機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度選擇：查《切削手冊》表2.9，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許軸向力為8330N時，進(jìn)給量為。
以上三個進(jìn)給量比較得出，受限制的進(jìn)給量是工藝要求，其值為：0.215~0.265mm/r。根據(jù)《簡明手冊》表4.2-16,最終選擇進(jìn)給量。
由于是通孔加工，為避免即將鉆穿時鉆頭折斷，故應(yīng)在即將鉆穿時停止自動進(jìn)給而改為手動進(jìn)給。
根據(jù)《切削手冊》表2.19查出,鉆孔時軸向力Ff=2500N，軸向力修正系數(shù)為1.0，故Ff=2500N。根據(jù)Z525立式鉆床使用說明書，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的最大軸向力為8830N﹥Ff，故所選進(jìn)給量可用。
（2）確定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命
后刀面最大磨損限度（查《簡明手冊》）為0.6mm，壽命．
（3）切削速度
查《切削手冊》表2.30，切削速度計(jì)算公式為：
（m/min）
其中，，，，，，，，，查得修正系數(shù)：，，，故實(shí)際的切削速度：
（4）檢驗(yàn)機(jī)床扭矩及功率
查《切削手冊》表2.20，當(dāng)f≤0.26, do≤19mm時，Mt=31.78N?m，修正系數(shù)均為1.0，故MC=31.78 N?m。
查機(jī)床使用說明書：Mm =144.2 N?m。
查《切削手冊》表2.23,鉆頭消耗功率：Pc=1.3kw。
查機(jī)床使用說明書，。
由于，，故切削用量可用，即：
，，
3、計(jì)算工時
4、擴(kuò)孔至Φ19.8
查《切削手冊》表2.10，擴(kuò)孔進(jìn)給量為：，并由機(jī)床使用說明書最終選定進(jìn)給量為：。
根據(jù)資料，切削速度 ，其中為用鉆頭鉆同樣尺寸實(shí)心孔時的切削速度，故：，，根據(jù)機(jī)床使用說明書選?。?。
基本工時：
工序05 粗鏜Φ50孔，以D1為定位基準(zhǔn)。
機(jī)床：T60臥式鏜床
單邊余量 可一次切除，則 。根據(jù)《簡明手冊》4.2-20查得，取 。根據(jù)《簡明手冊》4.2-21查得，?。?。
計(jì)算切削基本工時：
工序06 銑斜肩，以D1和T2為定位基準(zhǔn)。
刀具：硬質(zhì)合金三面刃銑刀
機(jī)床：X51立式銑床
根據(jù)《簡明手冊》查得：。根據(jù)《切削手冊》查得：因此：
現(xiàn)采用X51立式銑床，?。海蕦?shí)際切削速度為：
當(dāng)時，工作臺每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為：
根據(jù)《切削手冊》表4.2-37查得,?。?。
計(jì)算切削基本工時：
因此：
工序07 精銑Φ20下端面，以T2為基準(zhǔn)。
刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀；
機(jī)床：X51立式銑床；
查《切削手冊》表3.5，進(jìn)給量為：，取為0.5mm/r
參考有關(guān)手冊，確定，采用YG6硬質(zhì)合金端銑刀，，則：
現(xiàn)采用X51立式銑床，根據(jù)《簡明手冊》表4.2-36，取，故實(shí)際切削速度：
當(dāng)時，工作臺每分鐘進(jìn)給量：，取為980mm/min
本工序切削時間為：
min
工序08 精銑Φ20上端面，以T1為基準(zhǔn)。
切削用量同工序07
精銑時
基本工時：
工序09 粗鉸、精鉸Φ20孔，以T2和Φ32外圓為基準(zhǔn)。
（1）粗鉸至
刀具：專用鉸刀
機(jī)床：Z525立式鉆床
根據(jù)有關(guān)手冊的規(guī)定，鉸刀的進(jìn)給量為0.8～1.2mm/z,進(jìn)給量取0.81mm/r，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速取為=140r/min，則其切削速度為：
。
機(jī)動時切削工時，=38mm，
(2) 精鉸至
刀具：
機(jī)床：Z525立式鉆床
根據(jù)有關(guān)手冊的規(guī)定，鉸刀的進(jìn)給量取0.48mm/r，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速取為：=140r/min，則其切削速度為：
機(jī)動時切削工時，=38mm
工序10 精銑Φ50端面，以D1為基準(zhǔn)。
機(jī)床：X51立式銑床
刀具：硬質(zhì)合金立銑刀（鑲齒螺旋形刀片），由《切削手冊》表3.6查得：，,即27m/min，因此，?，F(xiàn)采用X51立式銑床，取 ，工作臺每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為：，
查機(jī)床使用說明書，取 。
銑削基本工時：
工序11 半精鏜Φ50孔，以D1做定位基準(zhǔn)。
單邊余量,可一次切除，則 。
由《切削手冊》表1.6查得，進(jìn)給量取為0.27mm/r。由《切削手冊》表1.1查得，，則：
查《簡明手冊》表4.2-20，取為630r/min。
加工基本工時：
工序12 鉆、鉸Φ8錐孔，以T1和零件中線為基準(zhǔn)。
刀具：專用刀具
機(jī)床：Z525立式鉆床
確定進(jìn)給量：根據(jù)《切削手冊》表2.7查得，，查Z525機(jī)床使用說明書，現(xiàn)取。查《切削手冊》表2.15，，計(jì)算機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按機(jī)床選取，所以實(shí)際切削速度為：
計(jì)算切削基本工時：
工序13 鉆M6底孔，攻螺紋，以T1和零件中線為基準(zhǔn)
（1）鉆螺紋底孔mm
機(jī)床：Z525立式鉆床
刀具：高速鋼麻花鉆
根據(jù)《切削手冊》查得，進(jìn)給量為0.18～0.22mm/z,現(xiàn)取f=0.22mm/z，v=17m/min，則：
查《簡明手冊》表4.2-15，取。所以實(shí)際切削速度為：
計(jì)算切削基本工時：
（2）攻螺紋M6
機(jī)床：Z525立式鉆床
刀具：絲錐M6，P=1mm
切削用量選為：，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速為：，按機(jī)床使用說明書選?。?，則 ；機(jī)動時，，計(jì)算切削基本工時：
工序14 銑斷，以D1為基準(zhǔn)。
選擇鋸片銑刀，d=160mm，l=4mm，中齒，Z=40
采用X61臥式銑床
查《切削手冊》，選擇進(jìn)給量為：,切削速度為：，則：
根據(jù)《簡明手冊》表4.2-39，取，故實(shí)際切削速度為：
此時工作臺每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為：
查《切削手冊》表4.2-40，剛好有。
計(jì)算切削基本工時：
五、夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。并設(shè)計(jì)工序13——鉆M6螺紋底孔的夾具。本夾具將用于Z525立式鉆床，刀具為高速鋼麻花鉆。
(一)問題的提出
本夾具主要用來鉆M6螺紋底孔，該孔為斜孔，跟撥叉的中線有一定的角度要求，在加工時應(yīng)保證孔的角度要求。此外，在本工序加工時還應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強(qiáng)度，而其位置尺寸為自由公差，精度不是主要問題。
(二)夾具設(shè)計(jì)
1、定位基準(zhǔn)選擇
由零件圖可知，M6螺紋孔為斜孔，相對于撥叉中線有的要求，為使定位誤差為零，應(yīng)該選擇撥叉中線為定位基準(zhǔn)保證該角度。此外，還應(yīng)以Φ20孔端面為基準(zhǔn)，從而保證螺紋孔在撥叉體上的位置。
為了提高加工效率，現(xiàn)決定采用手動夾緊工件快換裝置，并采用快換鉆套以利于在鉆底孔后攻螺紋。
2、切削力及夾緊力計(jì)算
刀具：硬質(zhì)合金麻花鉆，。
由實(shí)際加工的經(jīng)驗(yàn)可知,鉆削時的主要切削力為鉆頭的切削方向,即垂直于工作臺,查《切削手冊》表2.3，切削力計(jì)算公式為：
其中：，，，，，，與加工材料有關(guān),取0.94；與刀具刃磨形狀有關(guān),取1.33；與刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)有關(guān),取1.0，則：
在Φ20孔兩個端面只需要采用開口墊圈和六角螺母適當(dāng)夾緊后本夾具即可安全工作.
3、定位誤差分析
（1）定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為兩個定位銷，這兩個定位銷的尺寸與公差規(guī)定為與本零件在工作時與其相匹配軸的尺寸與公差相同，即。此外，這兩定位銷共同保證加工孔偏斜的角度，其中心連線與工作臺面成10°角。
（2）計(jì)算鉆套中心線與工作臺的垂直度誤差。
鉆套外徑與襯套孔的最大間隙為：
襯套外徑與鉆模板孔的最大間隙為：
則鉆套中心與工作臺平面的垂直度誤差為：0.026-0.005=0.021。
（3）計(jì)算定位銷軸與工作臺的平行度誤差。
定位銷軸與夾具體孔的最大間隙為：
夾具體孔的長度為14mm，則上述間隙引起的最大平行度誤差為：0.034/14，即0.24/100。
4、夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時，應(yīng)該考慮提高勞動生產(chǎn)率。為此，設(shè)計(jì)采用了快換裝置。拆卸時，松開夾緊螺母1~2扣，拔下開口墊圈，實(shí)現(xiàn)工件的快換。攻螺紋時，松開壓緊螺母即可替換可換鉆套，進(jìn)行攻螺紋加工。
5、鉆床夾具的裝配圖見附圖
參考文獻(xiàn)
1、趙家奇,機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(2版),機(jī)械工業(yè)出版社,2006年.
2、曾志新,呂明主編,機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ),:武漢理工大學(xué)出版社,2001年.
3、李益明主編,機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊,機(jī)械工業(yè)出版社,1993年.
4、肖詩綱主編,切削用量手冊,機(jī)械工業(yè)出版社,1993年.
5、金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊.上海柴油機(jī)廠工藝設(shè)備研究所編,機(jī)械工業(yè)出版社，1987年.
CA6140車床撥叉零件圖:
湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
摘 要
撥叉的加工質(zhì)量將直接影響機(jī)器的性能和使用壽命。本次設(shè)計(jì)旨在提高CA6140車床撥叉的加工效率，由此我們首先對撥叉的結(jié)構(gòu)特征和工藝進(jìn)行了仔細(xì)的分析，然后確定了一套合理的加工方案，加工方案要求簡單，操作方便，并能保證零件的加工質(zhì)量。在制定加工工藝規(guī)程的順序如下：
1分析零件；
2選擇毛坯；
3設(shè)計(jì)工藝規(guī)程：包括制定工藝路線，選擇基準(zhǔn)面等；
4工序設(shè)計(jì)：包括選擇機(jī)床，確定加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸，確定切削用量及計(jì)算基本工時等；
5編制工藝文件。
此外，為了提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強(qiáng)度，保證加工質(zhì)量，需設(shè)計(jì)專用夾具，本次設(shè)計(jì)選擇了第六道工序銑斷雙體的專用夾具設(shè)計(jì)，以滿足加工過程的需要。
關(guān)鍵詞：撥叉; 工藝規(guī)程; 夾具設(shè)計(jì)
Abstract
Dials the fork processing quality directly will affect the machine the performance and the service life. This design is for the purpose of enhancing the CA6140 Lathe machine Dials the fork the processing efficiency, first has carried on the careful analysis from this us to the Dials the fork structure characteristic and the craft, then had determined set of reasonable processings plans, the processing plan request are simple, the ease of operation, and can guarantee the components the processing quality. In formulation processing technological process order as follows:
1 analysis the components;
2 choices semifinished materials;
3 designs technological process: Including division Craft route, preferred orientation datum and so on;
4 working procedures designs: Including chooses the engine bed, the determination processing remainder, the computation working procedure size and its the Semifinished materials size, the determination cutting specifications and the computation man-hour and so on;
5 establishments technological document.
In addition, in order to enhance the labor productivity, reduces the labor intensity, guaranteed the processing quality, must design the unit clamp, this design chose the six working procedure to The mill breaks Catarmaran Special-purpose jig design, by satisfied the processing process the need.
Key words: Dials the fork; technological process; jig desin。
目 錄
摘 要··························································································································································1
前 言···························································································································································4
1 零件的分析········································································································································5
1．1 零件的作用····································································································································5
1．2 零件的工藝分析····························································································································5
2 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)·······························································································································6
2．1 毛坯的制造形式····························································································································6
2．2 基準(zhǔn)面的選擇································································································································6
2．2．1 粗基準(zhǔn)的選擇······················································································································6
2．2．2 精基準(zhǔn)的選擇······················································································································6
2．3 制定工藝路線································································································································6
2．4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定············································································8
2．5 確定切削用量及基本工時············································································································8
3 繪制零件圖和編制工藝卡············································································································26
3．1 繪制零件圖···································································································································26
3. 2 編制工藝文件·································································································································26
4 夾具設(shè)計(jì)············································································································································28
4．1 問題的提出·································································································································28
4．2 夾具體設(shè)計(jì)·································································································································28
4．2．1 定位基準(zhǔn)的選擇·················································································································28
4．2．2 切削力及夾緊力的計(jì)算·····································································································28
4．2．3 定位誤差分析·····················································································································30
4．2．4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明·····························································································30
5 結(jié)論·····················································································································································32
6 致謝·····················································································································································33
7 參考文獻(xiàn)···········································································································································34
前 言
畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生在學(xué)校完成了大學(xué)四年的全部課程，并在進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一個教學(xué)環(huán)節(jié)，也是學(xué)生在校學(xué)習(xí)階段的最后一個重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，是完成工程師基本訓(xùn)練的一個必不可少的過程。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識獨(dú)立解決本專業(yè)一般工程技術(shù)問題的能力，樹立正確的設(shè)計(jì)思想和工作作風(fēng)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是在畢業(yè)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，根據(jù)自己的設(shè)計(jì)課題，在畢業(yè)實(shí)習(xí)期間認(rèn)真調(diào)查研究、搜索資料。
本次設(shè)計(jì)是提高CA6140車床上撥叉的加工效率，設(shè)計(jì)正確的加工工藝路線，以及某道工序的夾具。這次設(shè)計(jì)涉及到機(jī)床，機(jī)械加工工藝，工裝夾具等機(jī)制專業(yè)的幾乎所有的專業(yè)基礎(chǔ)知識。是一次全面地，系統(tǒng)地檢查自己在大學(xué)期間對專業(yè)知識學(xué)習(xí)的情況，在整個設(shè)計(jì)過程中做到嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真，一絲不茍的精神，盡量使自己的設(shè)計(jì)達(dá)到理想的水平，通過獨(dú)立的查找資料，分析，計(jì)算完成方案設(shè)計(jì)，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)和編寫技術(shù)文件等，設(shè)計(jì)了這套比較完整的加工工藝路線，使自己對機(jī)制專業(yè)有了更深刻的認(rèn)識。
由于時間短促，經(jīng)驗(yàn)不足以及水平有限，本次設(shè)計(jì)難免許多不妥和錯誤之處，敬請批評指正，以便及時改正。
1.零件分析
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(jī)構(gòu)中，主要起換擋作用，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)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Φ20mm的孔與操作機(jī)構(gòu)相連，下方的Ф50mm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。
1.2 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：
1.2.1 以Ф20mm為中心的加工表面
這一組加工表面包括：Ф20mm的孔，以及其上下表面，孔壁上有一個裝配時要鉆鉸的Ф8mm的錐孔，一個M6的螺紋孔，和一個缺口。
1.2.2 以Ф50mm為中心的加工表面
這一組加工表面包括：Ф50mm的孔，以及其上、下端面；
這兩組表面有一定的位置要求；
（1） Ф50mm的孔的上、下表面與Ф20的孔的垂直度誤差為0.07mm。
（2） Ф20mm的孔的上、下表面與Ф20的孔的垂直度誤差為0.05mm。
（3） Ф50mm、Ф20mm的孔的上、下表面以及Ф50mm的孔的內(nèi)表面的粗糙度誤差為3.2um。
（4） Ф20mm的孔的內(nèi)表面的粗糙度誤差為1.6um，精度為IT7。
2. 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 毛坯的制造形式
零件材料為HT200，考慮零件在機(jī)床運(yùn)行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，故選擇鑄件毛坯。 圖一 毛坯圖
2.2 基準(zhǔn)面的選擇
2.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇 對零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)，而對若干個不加工表面的工件，則應(yīng)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(zhǔn)，根據(jù)這個基準(zhǔn)原則，現(xiàn)取Ф20mm的孔的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，利用一組共兩個短V形塊支承兩個Ф20mm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Ф72mm的上表面，以消除3個自由度。
2.2.2 精基準(zhǔn)的選擇 主要應(yīng)考慮基準(zhǔn)重合問題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計(jì)算，此處不再重復(fù)。
2.3 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)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Ф20 mm、Ф50 mm的下表面，保證其粗糙度為3.2 um
工序三：以Ф20 mm的下表面為精基準(zhǔn)，粗、精銑Ф20 mm的孔的上表面，保證其粗糙度為3.2 um,其上、下表面尺寸為30mm，
工序四：以Ф20 mm 的下表面為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸Ф20 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為1.6 um，垂直度誤差不超過0.05mm
工序五：以Ф20 mm的下表面為精基準(zhǔn)，粗、半精鏜Ф50 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為3.2 um
工序六；以Ф20 mm的下表面為精基準(zhǔn)，粗、精銑Ф50 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Ф20 mm的孔為精基準(zhǔn)，鉆Ф8 mm的錐孔的一半Ф4 mm，裝配時鉆鉸
工序九：以Ф20mm的孔為精基準(zhǔn)，鉆Ф5mm的孔，攻M6的螺紋
工序十：以Ф20 mm的孔為精基準(zhǔn)，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(chǎn)，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(jīng)綜合考慮，采用下面的方案二。
工藝路線方案二：
工序一；退火
工序二：粗、精銑Ф20 mm、Ф50 mm的下表面，保證其粗糙度為3.2 um
工序三：以Ф20 mm的下表面為精基準(zhǔn)，粗、精銑Ф20 mm、Ф50 mm的孔的上表面，保證其粗糙度為3.2 um，Ф20 mm的上、下表面尺寸為30mm，Ф50 mm的上、下表面尺寸為12mm
工序四：以Ф20 mm 的下表面為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸Ф2 0 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為1.6 um，垂直度誤差不超過0.05 mm
工序五：以Ф20 mm 的下表面為精基準(zhǔn)，粗、半精鏜Ф50 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為3.2 um
工序六：銑斷
工序七：以Ф20 mm的孔為精基準(zhǔn)，鉆Ф8 mm的錐孔的一半Ф4 mm，裝配時鉆鉸
工序八：以Ф20 mm的孔為精基準(zhǔn)，鉆Ф5 mm的孔，攻M6的螺紋
工序九：以Ф20 mm的孔為精基準(zhǔn)，銑缺口，保證其粗糙度為12.5 um
工序十：檢查
2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“CA6140車床撥叉”零件的材料為HT200硬度為190~210HB，毛坯重量為2.2Kg,生產(chǎn)類型為中批量，鑄件毛坯。又由<<機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊>>（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(jù)以上資料及路線，分別確定各加工表面的機(jī)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（Ф20mm、Ф50mm端面） 查《工藝手冊》表2.2~4取Ф20mm、Ф50mm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土0.3）mm （ 17土0.25）mm
2、內(nèi)孔（Ф50mm已鑄成孔）查《工藝手冊》表2.2~2.5，取Ф50mm已鑄成長度余量為3mm，即已鑄成孔Ф44mm。
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
3、其他尺寸直接鑄造得到。
2.5 確定切削用量及基本工時
2.5.1 工序二：粗、精銑孔Ф20mm、Ф50mm的下表面
（1） 加工條件
工件材料：HT200。бb=0.16GPa HBS=190~210，鑄件
機(jī)床：XA5032立式銑床
刀具；W18Cr4V硬質(zhì)合金端銑刀
W18Cr4V硬質(zhì)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<=60mm,深度ap<=4,齒數(shù)Z=10時，取刀具直徑do=80mm。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a’o=,刀齒斜角λs=-10o,主刃Kr=60o,過渡刃Krε=30o,副刃Kr’=5o,過渡刃寬bε=1mm
(2) 切削用量
1）粗銑Ф20mm的下表面
a)切削深度 因切削用量較小，故可以選擇ap=1.5mm,一次走刀即可完成所需尺寸。
b)每齒進(jìn)給量：由《切削手冊》表3.30可知機(jī)床的功為7.5KW，查《切削手冊》表3.5可得f=0.14~0.24mm/z,由于是對稱銑，選較小量f=0.14mm/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（1.0~1.5）mm
查《切削手冊》表3.8, 壽命T=180min
d)計(jì)算切削速度 按《切削手冊》表3.27中的公式：
也可以由表3.16查得=98mm/s n=439r/min vf =490mm/s 又根據(jù)XA5032銑床參數(shù)，選 n=475r/min vf =600mm/s，則實(shí)際的切削速度為：
即==119.3m/min,實(shí)際進(jìn)給量為：
即==0.13mm/z
e)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊》表3.24，Pcc=1.1KW,而機(jī)床所提供的功率Pcm為1.7KW，所以Pcm> Pcc,故校驗(yàn)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(jì)算基本工時
公式中： L=l+y+Δ；根據(jù)《切削手冊》表3.26，可得 l+Δ=12mm,所以L=l+y+Δ=32+12=44mm
故 =44/600=0.073min
2)粗銑Ф50mm的下表面
a)銑削Ф50mm的下表面與銑削Ф20mm的下表面的相關(guān)參數(shù)及其用量等都相同。即 ap=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/s vc=119.3m/min fz=0.13mm/z
b)計(jì)算基本工時
公式中： L=l+y+Δ；根據(jù)《切削手冊》表3.26，可得 l+Δ=0所以L=l+y+Δ=72mm
故 =72/600=0.12min
3)精銑孔Ф20mm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(jìn)給量：由《切削手冊》表3.30可知機(jī)床的功為7.5KW，查《切削手冊》表3.5可得f=0.5~0.7mm/r，由于是對稱銑，選較小量f=0.7mm/r
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（1.0~1.5）mm
查《切削手冊》表3.8, 壽命T=180min
d)計(jì)算切削速度 按《切削手冊》表3.27中的公式：
也可以由表3.16查得=124mm/s vf =395mm/min n=494r/min,根據(jù)XA5032銑床參數(shù)，選 n=475r/min vf =375mm/min , 則實(shí)際的切削速度為
所以==119.3m/min,實(shí)際進(jìn)給量
所以==0.08mm/z
e)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊》表3.24，Pcc=1.1KW,而機(jī)床所提供的功率Pcm為1.7KW，所以Pcm> Pcc,故校驗(yàn)合格。
最終確定ap=1.0mm nc=475r/min vfc=375mm/min vc=119.3mm/min
f)計(jì)算基本工時
公式中： L=l+y+Δ；根據(jù)《切削手冊》表3.26，可得 l+Δ=80mm, 所以L=l+y+Δ=32+80=112mm
故 =112/375=0.3min
2)精銑Ф50mm的下表面
a)銑削Ф50mm的下表面與銑削Ф20mm的下表面的相關(guān)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(jì)算基本工時
公式中： L=l+y+Δ；根據(jù)〈〈切削手冊〉〉表3.26，可得 l+Δ=80mm所以L=l+y+Δ=72+80=152mm
故 =152/375=0.405min
2.5.2 工序三：粗、精銑孔Ф20mm、Ф50mm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Ф20mm、Ф50mm的下表面相同。
2.5.3 工序四：鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸Ф20mm的孔
（一） 鉆Ф18mm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(jī)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，β=28o αo=10o 2Φ=118o 2Φ1=70o bε=3.5mm b=2mm l=4mm
(2) 切削用量
1) 決定進(jìn)給量f
a)、按加工要求決定進(jìn)給量 根據(jù)《切削手冊》表2.7，當(dāng)鑄鐵的強(qiáng)度
бb200HBS do=18mm時，f=0.70~0.86mm/r
由于L/d=30/18=1.67<3,故取修正系數(shù)K=1
所以 f=(0.70~0.86)x1=(0.70~0.86)mm/r
b) 按鉆頭強(qiáng)度決定進(jìn)給量 根據(jù)表2.8，當(dāng)бb=190MPa,do=18mm,鉆頭強(qiáng)度允許的進(jìn)給量f=1.6mm/r
c)按機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度決定進(jìn)給量 根據(jù)表2.9，當(dāng)бb210MPa,do20.5mm,機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力為11760N（Z535鉆床允許的軸向力為15696N（見《工藝設(shè)計(jì)手冊》表4.2-14）時，進(jìn)給量為1.5mm/r。
從以上三個進(jìn)給量比較可以看出，受限制的進(jìn)給量是工藝要求，其值為f=0.70~0.86mm/r，根據(jù)Z535鉆床說明書，選f=0.80mm/r（見《工藝設(shè)計(jì)手冊》表4.2-16），又由《切削手冊》表2.19可以查出鉆孔時的軸向力，當(dāng)f=0.80mm/r do<=21mm時，軸向力Ff=7260N
軸向力的修正系數(shù)為1.0，故Ff=7260N
根據(jù)Z535鉆床說明書，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度允許的最大軸向力為Fmax=15696N，由于Ff
Mc
又根據(jù)《切削手冊》表2.23，當(dāng)бb=(170~213)MPa do<=20mm f<=0.9mm/r vc<=17.4m/min時 Pc=1.7KW
根據(jù)Z535鉆床說明書, Pc Mc
又根據(jù)《切削手冊》表2.23，當(dāng)бb=(170~213)MPa do<=20mm f<=0.75mm/r vc<=20m/min時 Pc=1.7KW
根據(jù)Z535鉆床說明書, Pc Mc
又根據(jù)《切削手冊》表2.23，當(dāng)бb=(170~213)MPa do<=20mm f<=2.0mm/r vc<=10m/min時 Pc=1.7KW
根據(jù)Z535鉆床說明書, Pc3,故取修正系數(shù)K=0.8
所以 f=(0.18~0.22)x0.8=(0.144~0.176) mm/r
b) 按鉆頭強(qiáng)度決定進(jìn)給量 根據(jù)表2.8，當(dāng)бb=190MPa,do<=4.3mm,鉆頭強(qiáng)度允許的進(jìn)給量f=0.5mm/r c)按機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度決定進(jìn)給量 根據(jù)表2.9，當(dāng)бb210MPa,do10.2mm,機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力為8330N（Z525鉆床允許的軸向力為8830N（見《工藝設(shè)計(jì)手冊》表4.2-14）時，進(jìn)給量為1.63mm/r。
從以上三個進(jìn)給量比較可以看出，受限制的進(jìn)給量是工藝要求，其值為f=(0.144~0.176) mm/r，根據(jù)Z525鉆床說明書，選f=0.17mm/r（見《工藝設(shè)計(jì)手冊》表4.2-16），又由《切削手冊》表2.19可以查出鉆孔時的軸向力，當(dāng)f<=0.17mm/r do<=12mm時，軸向力Ff=1230N
軸向力的修正系數(shù)為1.0，故Ff=1230N
根據(jù)Z525鉆床說明書，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度允許的最大軸向力為Fmax=8330N，由于Ff Mc
又根據(jù)《切削手冊》表2.23，當(dāng)бb=(170~213)MPa do<=10mm f<=0.53mm/r vc<=17.4m/min時 Pc=0.8KW
根據(jù)Z525鉆床說明書, Pc
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