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機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)
課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)
設(shè)計(jì)題目: 設(shè)計(jì)“CA6140車(chē)床手柄座831015”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程
開(kāi)始日期: 2011年 6月 27日
完成日期: 2008年 7月 4日
學(xué)生姓名:
班級(jí)學(xué)號(hào):
指導(dǎo)教師:
學(xué)校名稱(chēng):
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
題目:設(shè)計(jì)“CA6140車(chē)床手柄座831015”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程(年產(chǎn)量為2000件)
內(nèi)容: 1.零件圖 1張
2.毛坯圖 1張
3.機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 1張
4.機(jī)械加工工序卡片 1套
5.專(zhuān)用夾具裝配圖 1張
6.專(zhuān)用夾具專(zhuān)用零件圖 1張
7.設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1份
2011年6月
序 言
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)習(xí)完了機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)和大部分專(zhuān)業(yè)課,并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的又一個(gè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。這次設(shè)計(jì)使我們能綜合運(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)中的基本理論,并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí),獨(dú)立地分析和解決了零件機(jī)械制造工藝問(wèn)題,為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)及未來(lái)從事的工作打下了良好的基礎(chǔ)。
在些次設(shè)計(jì)中我們主要是設(shè)計(jì)CA6140撥叉的機(jī)械加工工藝規(guī)程。在此次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中,我小組成員齊心協(xié)力、共同努力完成了此項(xiàng)設(shè)計(jì)。在此期間查閱了大量的書(shū)籍,并且得到了有關(guān)老師的指點(diǎn)。
2011年 6 月 27日
設(shè)計(jì)的目的
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)之后的一個(gè)重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)能獲得綜合運(yùn)用過(guò)去所學(xué)過(guò)的全部課程進(jìn)行機(jī)械制造工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本能力,為以后做好畢業(yè)設(shè)計(jì)、走上工作崗位進(jìn)行一次綜合訓(xùn)練和準(zhǔn)備。它要求學(xué)生綜合運(yùn)用本課程及有關(guān)先修課程的理論和實(shí)踐知識(shí),進(jìn)行零件加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)。其目的如下:
①培養(yǎng)學(xué)生解決機(jī)械加工工藝問(wèn)題的能力。通過(guò)課程設(shè)計(jì),熟練運(yùn)用機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)課程中的基本理論及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí),正確地解決一個(gè)零件在加工中定位、加緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問(wèn)題,保證零件的加工質(zhì)量,初步具備設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度零件的能力。
②培養(yǎng)學(xué)生熟悉并運(yùn)用有關(guān)手冊(cè)、規(guī)范、圖表等技術(shù)資料的能力。
③進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生識(shí)圖、制圖、運(yùn)用和編寫(xiě)技術(shù)文件等基本技能。
二、零件的分析
(一) 零件的作用
題目所給的零件是CA6140車(chē)床的手柄座。它位于車(chē)床操作機(jī)構(gòu)中,可同時(shí)操縱離合器和制動(dòng)器,即同時(shí)控制主軸的開(kāi)、停、換向和制動(dòng)。操作過(guò)程如下:當(dāng)手把控制手柄座向上扳動(dòng)時(shí),車(chē)床內(nèi)部的拉桿往外移,則齒扇向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)齒條軸往右移動(dòng),通過(guò)撥叉使滑套向右移,壓下羊角形擺塊的右角,從而使推拉桿向左移動(dòng),于是左離合器接合,主軸正轉(zhuǎn);同理,當(dāng)手把控制手柄座向下扳動(dòng)時(shí),推拉桿右移,右離合器接合,主軸反轉(zhuǎn)。當(dāng)手把在中間位置時(shí),推拉桿處于中間位置,左、右離合器均不接合,主軸的傳動(dòng)斷開(kāi),此時(shí)齒條軸上的凸起部分正壓在制動(dòng)器杠桿的下端,制動(dòng)帶被拉緊,使主鈾制動(dòng)。
(二)零件的工藝分析
CA6140車(chē)床手柄座有多處加工表面,其間有一定位置要求。分述如下:
1.以為中心的加工表面
這一組的加工表面有的孔,以及上下端面,,下端面為的圓柱端面;孔壁上有距下端面11mm、與孔中心軸所在前視面呈角的螺紋孔,尺寸為M10-7H,另外還有一個(gè)尺寸為6H9的槽,孔與槽的總寬度為27.3H11。
2.以為中心的加工表面
該組的加工表面有的螺紋孔(有位置要求),加工時(shí)測(cè)量深度為25mm,鉆孔深度為28mm。上孔壁有一個(gè)配鉸的錐銷(xiāo)通孔,該通孔有位置要求。
3.以為中心的加工表面
本組的加工表面有的孔(兩個(gè)),及其兩個(gè)內(nèi)端面(對(duì)稱(chēng)),兩端面均有位置要求,端面之間的距離為mm。,孔除了有位置要求以外還有平行度的形狀公差要求(與孔壁之間的平行度公差為)
4.以為中心的加工表面
這組的加工表面有的孔,該孔通至上的槽,并有位置要求。
由上面的分析可知,加工時(shí)應(yīng)先加工完一組表面,再以這組加工后的表面為基準(zhǔn)加工另外一組。
三、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
(一)確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200。手柄座在使用過(guò)程中不經(jīng)常的變動(dòng),它的只起支撐的作用,受到的沖擊不是很大,只是在縱向上受到很大的壓力。在加工過(guò)程中的精度保證很重要,它對(duì)工件的定位有一定的保證作用。
(二)基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?;孢x擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證,生產(chǎn)率得以提高。否則,加工工藝過(guò)程中會(huì)問(wèn)題百出,更有甚者,還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢,是生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。
(1)粗基準(zhǔn)的選擇
對(duì)于零件而言,盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對(duì)有若干個(gè)不加工表面的工件,則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。根據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)選擇原則,現(xiàn)選取孔的下端面作為粗基準(zhǔn),利用一組共兩塊V形塊分別支承和作主要定位面,限制5個(gè)自由度,再以一個(gè)銷(xiāo)釘限制最后1個(gè)自由度,達(dá)到完全定位,然后進(jìn)行銑削。
(2)精基準(zhǔn)的選擇
主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問(wèn)題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí),應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算,這在以后還要專(zhuān)門(mén)計(jì)算,此處不作介紹。
(三)制定工藝路線
制定工藝路線得出發(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)已確定的情況下,可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專(zhuān)用工卡具,并盡量使工序集中來(lái)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。
(1)工藝路線方案一:
工序一:備料
工序二:鑄造毛坯
工序三:粗銑上、下表面,精銑下表面;
工序四:粗、精車(chē)孔;
工序五:插鍵槽6H9;
工序六:銑槽1443 mm;
工序七:鉆、拉孔;
工序八:鉆孔;
工序九:鉆、擴(kuò)螺紋孔;
工序十:鉆、鉗錐銷(xiāo)通孔、M10-7H;
工序十一:終檢。
(2)工藝路線方案二:
工序一:備料
工序二:鑄造毛坯
工序三:粗、精車(chē);
工序四:粗銑上、下表面;
工序五:精銑下表面;
工序六:插鍵槽6H9 mm;
工序七:銑槽14 mm 43 mm;
工序八:鉆孔;
工序九:鉆、拉孔;
工序十:鉆、擴(kuò);
工序十一:鉆、鉗錐銷(xiāo)通孔、M10-7H;
工序十二:終檢。
(3)、工藝方案的分析:
上述兩個(gè)工藝方案的特點(diǎn)在于:方案一是先加工上下表面為中心的一組工藝,然后加工的孔,再以的孔的孔為基準(zhǔn)加工的孔。方案二則是先加孔后再加工上下表面,再加工孔,此時(shí)方案二采用車(chē)床加工工序一,這樣有利提高效率,節(jié)省成本。經(jīng)比較可知,先加工上下表面,再以上下表面為基準(zhǔn)加工及插鍵槽,最后完成對(duì)的孔的定位。顯然方案一比方案二的裝夾次數(shù)減少了,同時(shí)也更好的保證了精度要求。
綜上所述,零件的具體工藝過(guò)程如下:
工序一:備料
工序二:鑄造毛坯
工序三:銑、半精銑凸臺(tái)端面和大端面,選用X51立式銑床;
工序四:鉆,擴(kuò),鉸內(nèi)孔,選用Z535立式鉆床;
工序五:鉆,粗鉸,精鉸孔,選用Z525立式鉆床;
工序六:銑槽mm,選用X63臥式銑床;
工序七:鉆、粗鉸、精鉸螺紋孔,選用Z525立式鉆床;
工序八:鉆底孔,攻螺紋孔M10-H7mm,選用Z525立式鉆床;
工序九:鉆錐銷(xiāo)通孔,選用Z525立式鉆床;
工序十:拉鍵槽6H9mm;
工序十一:鉆槽底通孔鉆,選用Z525立式鉆床;
工序十二:終檢。
(四)機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定
“手柄座”零件材料為鑄鐵,硬度為HBS65~87,毛坯的重量約為2Kg,生產(chǎn)類(lèi)型為大批量生產(chǎn),采用砂型鑄模。相關(guān)數(shù)據(jù)參見(jiàn)零件圖。據(jù)以上原始資料及加工路線,分別確定各家工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:
1.外圓表面延軸線方向長(zhǎng)度方向的加工余量及公差(端面)。
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》(以下稱(chēng)《工藝手冊(cè)》)表2.2~2.5,取端面長(zhǎng)度余量均為2.5(均為雙邊加工)
銑削加工余量為:
粗銑 1mm
精銑 0mm
2.內(nèi)孔(已鑄成孔)
查《工藝手冊(cè)》表2.2~2.5,取已鑄成孔長(zhǎng)度余量為3,即鑄成孔半徑為21mm。
工序尺寸加工余量:
鉆孔 2mm
擴(kuò)孔 0.125mm
3.其他尺寸直接鑄造得到
由于本設(shè)計(jì)規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn),應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計(jì)算最大、最小加工余量時(shí)應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認(rèn)。
(五)確立切削用量及基本工時(shí)
1.工序三的切削用量及基本工時(shí)的確定:銑、半精銑凸臺(tái)端面和大端面。
⑴銑凸臺(tái)端面:
選擇銑刀半徑為25mm,齒數(shù)Z=6(見(jiàn)《工藝手冊(cè)》表3.1-27)
,(《切削》表3.7和《切削》表3.8)
(《切削》表3.9)
按機(jī)床選取
實(shí)際切削速度:
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量:
銑床工作臺(tái)進(jìn)給量:
基本工時(shí):
⑵半精銑凸臺(tái)端面:
加工余量為Z=1mm
切削速度為
選用主軸轉(zhuǎn)速為
工作臺(tái)進(jìn)給量:
基本工時(shí):
⑶粗銑大端面:
進(jìn)行兩次銑削,第一次Z=2mm,第二次Z=1mm
選用主軸為
實(shí)際切削速度:
工作臺(tái)進(jìn)給量:
基本工時(shí):
⑷半精銑大端面:
切削速度:
選用主軸為
工作臺(tái)進(jìn)給量:
基本工時(shí):
2.工序四的切削用量及基本工時(shí)的確定:鉆→擴(kuò)→粗、精鉸通孔。
⑴鉆孔:
選擇高速鋼錐柄標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆(見(jiàn)《工藝手冊(cè)》表3.1-6)
(《切削》表2.7和《工藝》表4.2-16)
(《切削》表2.15)硬度200-217
按機(jī)床選取(《工藝》表4.2-5)
實(shí)際切削速度:
基本工時(shí):(《工藝》表6.2-5)
⑵擴(kuò)孔:
選擇高速鋼錐柄擴(kuò)孔鉆(《工藝》表3.1-8)
由《切削》表2.10得擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔時(shí)的進(jìn)給量,并由《工藝》表4.2-16取,擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔時(shí)的切削速度。
由《切削》表2.15得,故:
按機(jī)床選取
基本工時(shí):
⑶鉸孔:
選擇高速鋼錐柄機(jī)用鉸刀(《工藝》表3.1-17),
由《切削》表2.24得,,,
由《工藝》表4.2-16得,
按機(jī)床選取,則:
基本工時(shí):
3.工序五的削用量及基本工時(shí)的確定:鉆→粗鉸→精鉸孔。
⑴鉆孔:
選擇高速鋼錐柄麻花鉆(《工藝》表3.1-6)
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2-16查得
(《切削》表2.15)
按機(jī)床選取
基本工時(shí):
⑵粗鉸孔:
選擇的高速鋼鉸刀(《工藝》表2.11)
由《切削》表2.24和《工藝》表4.2-15查得
按機(jī)床選取
基本工時(shí):
⑶精鉸孔:
選擇的鉸刀
按機(jī)床選取
基本工時(shí):
4.工序六的切削用量及基本工時(shí)的確定:銑的槽。
選用高速鋼圓柱形銑刀,齒數(shù)Z=6
⑴第一次走刀:
按機(jī)床選取
工作臺(tái)進(jìn)給量:
基本工時(shí):
⑵第二次走刀:
按機(jī)床選取
工作臺(tái)進(jìn)給量:
基本工時(shí):
5.工序七的切削用量及基本工時(shí)的確定。
⑴鉆孔:
選擇高速鋼錐柄麻花鉆(《工藝》表3.5-6)
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2-16查得
(《切削》表2.15)
按機(jī)床選取
基本工時(shí):
⑵粗鉸孔:
選擇高速鋼錐柄機(jī)用鉸刀(《工藝》表3.1-17)
,,,
按機(jī)床選取(《工藝》表42-15)
(《工藝》表4.2-16)
基本工時(shí):
⑶精銑孔:
選擇高速鋼錐柄機(jī)用鉸刀(《工藝》表3.1-17)
由《切削》表2.24查得
,,
(《工藝》表42-16)
按機(jī)床選取
基本工時(shí):
6.工序八的切削用量及基本工時(shí)的確定:鉆底孔,攻螺紋M10mm。
⑴鉆底孔:
選用高速鋼錐柄麻花鉆(《工藝》表3.1-6)
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2-16查得
(《切削》表2.15)
按機(jī)床選取
基本工時(shí):
⑵攻螺紋M10mm:
選擇M10mm高速鋼機(jī)用絲錐
等于工件螺紋的螺距,即
按機(jī)床選取
基本工時(shí):
7.工序九的切削用量及基本工時(shí)的確定:加工的錐銷(xiāo)通孔。
⑴鉆的圓錐孔:
選擇的高速鋼麻花鉆
按機(jī)床選取
基本工時(shí):
⑵鉸的孔:
選擇的鉸刀
按機(jī)床選取
基本工時(shí):
8.工序十一的切削用量及基本工時(shí)的確定:加工的孔。
⑴鉆孔:
選擇的高速鋼錐柄麻花鉆
按機(jī)床選取
基本工時(shí):
⑵鉸孔:
選擇的鉸刀
按機(jī)床選取
基本工時(shí):
三、專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量,降低勞動(dòng)強(qiáng)度,需要設(shè)計(jì)專(zhuān)用的夾具。
有老師分配的任務(wù),我被要求設(shè)計(jì)第Ⅳ道工序----鉆孔Φ25H8,本夾具將用于Z525立式鉆床。
(1)、定位方案
工件以下端面面及R13軸線為定位基準(zhǔn),采用支撐板、定位銷(xiāo)組成定位方案,其中
定位銷(xiāo)限制工件的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和兩個(gè)平動(dòng)4個(gè)自由度,支撐板限制工件的一個(gè)平動(dòng)和
一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)自由度。這些定位裝置可以保證對(duì)零件六個(gè)自由度的限制,工件在夾
具中定位,若六個(gè)自由度都被限制時(shí),稱(chēng)為完全定位。
(2)定位誤差分析
零件的工序尺寸用定位銷(xiāo)定位,選工件的定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)都在圓形截面的圓心
上。由于基準(zhǔn)重合,不存在基準(zhǔn)不重合誤差?;鶞?zhǔn)移位誤差
=0.02mm
(3)夾緊機(jī)構(gòu)
根據(jù)生產(chǎn)要求,選用氣動(dòng)壓板夾緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行夾緊,利用壓板直接夾緊工件。使用氣
動(dòng)夾緊裝置,適應(yīng)工件的大批量生產(chǎn)要求,并有效的提高了工作效率。
確定夾緊力的基本原則,夾緊力包括大小,方向和作用點(diǎn)三個(gè)要素,它們的確定是
夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中首先要解決的問(wèn)題。應(yīng)依據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),加工要求并結(jié)合工件
加工中的受力狀況及定位元件的結(jié)構(gòu)和布置方式等中和考慮。
1,夾緊力方向的選擇
夾緊力的方向與工件定位基準(zhǔn)所處的位置,以及工件所受外力的作用方向等有關(guān)。
選擇時(shí)注意,應(yīng)垂直于主要定位基準(zhǔn)面。以保證工件夾緊的穩(wěn)定性,最好與切削力
和工件重力的方向一致,這樣所需夾緊力最小,應(yīng)盡量與工件剛度最大的方向一致,
以減少變形。
2,夾緊力作用點(diǎn)的選擇
夾緊力作用點(diǎn)的選擇對(duì)夾緊的穩(wěn)定性和工件變形有很大的影響。選擇時(shí)注意:應(yīng)落
在支撐元件上或幾個(gè)支撐元件所形成的支承面內(nèi),應(yīng)落在工件剛度好的部位上,應(yīng)
盡量靠近加工面。
3,夾緊力的計(jì)算
(1)選擇氣動(dòng)夾緊裝置的氣缸
選擇氣缸類(lèi)型為QGB無(wú)緩沖的普通氣缸(查《機(jī)械加工工藝裝備設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-196),缸徑為40mm,工作壓力為0.4Mpa,周?chē)橘|(zhì)溫度為-10 +80攝氏度,輸出力(在壓力為0.4Mpa時(shí))。推力為50daN,拉力為42daN。行程范圍為40300mm。
(2)數(shù)值計(jì)算
夾緊力:
: 工作缸活塞直徑
:工作缸氣壓力
: 動(dòng)力源氣缸活塞直徑
: 動(dòng)力源氣缸活塞桿外徑(活塞桿直徑為0.25D0.2D)
:動(dòng)力源氣缸壓力為0.4Mpa
: 當(dāng)D小于100mm時(shí),取=0.65 0.80,這里D=40mm,取=0.80
= 30mm ,=0.25=10mm。
經(jīng)計(jì)算:
夾緊力:
代入數(shù)值得到:
對(duì)刀裝置
采用直角對(duì)刀塊及平塞尺對(duì)刀。
夾具與機(jī)床聯(lián)接元件
采用四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定為鍵,每?jī)蓚€(gè)定位鍵用螺釘固定在夾具體底面同一條直線位置上,用于確定銑床夾具相對(duì)于機(jī)床進(jìn)給方向的正確位置。要保證定位鍵的寬度與機(jī)床工作臺(tái)T型槽相匹配的要求。定位鍵可以承受一定的銑削扭矩,減輕夾緊螺栓、夾具體與機(jī)床的負(fù)荷,加強(qiáng)夾具加工過(guò)程的穩(wěn)定性。夾具體上設(shè)置四個(gè)坐耳,夾具在機(jī)床工作臺(tái)上定位后,用T形螺栓和螺母及墊片把夾具與機(jī)床固定夾緊。
夾具體
夾具體一般是夾具上最大和最復(fù)雜的基礎(chǔ)元件,在夾具體上,要安放組成該夾具所需要的各種元件,機(jī)構(gòu),裝置,并且還要考慮便于裝卸工件以及在機(jī)床上的固定。因此夾具體的形狀和尺寸應(yīng)滿足一定的要求,它主要取決與工件的外廓尺寸和各類(lèi)元件與裝置的布置情況以及加工性質(zhì)等。所以在專(zhuān)用夾具中,夾具體的形狀和尺寸很多是非標(biāo)準(zhǔn)的。
夾具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足一下基本要求:
1 有足夠的強(qiáng)度和剛度
2 減輕重量,便于操作
3 安放穩(wěn)定,可靠
4 尺寸穩(wěn)定,有一定的精度
5 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,工藝性好
6 排屑方便
7 使用安全
參考文獻(xiàn)
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