CA6140撥叉(831006)課程設(shè)計資料(有CAD圖紙夾具UG裝配圖)
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序言
機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計使我們學(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)課之后進行的.這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(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)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)練,從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力,為今后參加祖國的建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。
由于能力所限,設(shè)計尚有許多不足之處,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。它位于車床變速機構(gòu)中,主要起換檔,使主軸回轉(zhuǎn)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。零件的φ25孔與操縱機構(gòu)相連,φ55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φ25;
2.大頭半圓孔Ф及其端面;
3.16×8槽;
4.φ40外圓斜面;
5.大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.1mm;
槽端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.08m。
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(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、藝規(guī)程設(shè)計
(一)確定毛坯生產(chǎn)類型
已知此撥叉零件的生產(chǎn)類型為中批量生產(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(shè)備以通用設(shè)備為主,大量采用專用工裝。
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(jié)構(gòu)又比較簡單,生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn),故選擇鑄件毛坯。
(二)基面的選擇:
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?;孢x擇的正確與合理,可以使加工質(zhì)量得到保證,生產(chǎn)效率得以提高。否則,加工工藝過程中會問題百出,更有甚者,還會造成大批報廢,使生產(chǎn)無法正常進行。
粗基準的選擇:按有關(guān)基準的選擇原則,即當零件有不加工表面時,應(yīng)以這些不加工表面作粗基準;若零件有若干不加工表面時,則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度高的不加工表面作粗基準。現(xiàn)以零件的底面為主要的定位粗基準。
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,大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.1mm;槽端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.08m,故以φ25小頭孔為精基準。
(三)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到的經(jīng)濟精度,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)當考慮經(jīng)濟效果,以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
1.工藝路線方案一
工序Ⅰ 車φ55圓與兩端面
工序Ⅱ 銑斷,使之為兩個零件
工序Ⅲ 銑16×8槽
工序Ⅳ 銑φ40外圓斜面
工序Ⅴ 加工φ25小頭孔
2.工藝路線方案二
工序Ⅰ 銑斷,使之為兩個零件
工序Ⅱ 加工φ25小頭孔
工序Ⅲ 銑16×8槽
工序Ⅳ 車φ55半圓與兩端面
工序Ⅴ 銑φ40外圓斜面
3.工藝方案的比較與分析
上述兩個方案的特點在于:方案一是先加工φ55圓與兩端面,以便于后續(xù)加工,并利用了兩件合鑄的優(yōu)勢,提高了工作效率,然后在銑床上把所有銑的工序全部弄完,省去了在各機床間切換的麻煩,最后加工孔;方案二是先切開工件,分別加工,然后加工小頭孔,再銑、再車、再銑……顯然,工序上不如方案一效率高。但由于圓與槽都與小頭孔有垂直度要求,可以先加工小頭孔,后加工槽;圓應(yīng)該利用兩件合鑄的優(yōu)勢,所以還是先加工φ55大圓??梢詫⒐ば蚨椋?
工序Ⅰ 粗,精車φ55圓與兩端面
工序Ⅱ 銑斷,使之為兩個零件
工序Ⅲ 加工φ25小頭孔銑
工序Ⅳ 16×8槽
工序Ⅴ 銑φ40外圓斜面
這樣,看起來工序簡潔且保證了垂直度的要求,還能充分利用兩件合鑄的優(yōu)勢。
(四)機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定
“CA6140車床撥叉”;零件材料為HT200,硬度190~210HB,毛皮重量1.12kg,生產(chǎn)類型大批量,鑄造毛坯。
據(jù)以上原始資料及加工路線,分別確定各家工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:
1. 外圓表面延軸線方向長度方向的加工余量及公差(φ25,φ55端面)。
查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》(以下稱《工藝手冊》)表2.2~2.5,取φ25,φ55端面長度余量均為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(φ55已鑄成孔)
查《工藝手冊》表2.2~2.5,取φ55已鑄成孔長度余量為3,即鑄成孔半徑為49mm。
工序尺寸加工余量:
鉆孔 2mm
擴孔 0.125mm
鉸孔 0.035mm
精鉸 0mm
3. 其他尺寸直接鑄造得到
由于本設(shè)計規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn),應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認。
(五)確立切削用量及基本工時
工序一 粗,精車φ55圓與兩端面
1. 加工條件
工件材料:HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。
加工要求:粗,精銑φ55圓以及上下端面。
機床:臥式車床CA6140
刀具:YW2內(nèi)圓車刀 YW3端面車刀
2. 切削用量
1)銑削深度 因為切削量較小,故可以選擇ap=1.5mm,一次走刀即可完成所需長度。
2)每齒進給量 機床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.24mm/z。由于是對稱銑,選較小量f=0.14 mm/z。
3)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1.0~1.5mm。
查《切削手冊》表3.8,壽命T=180min
4)計算切削速度 按《切削手冊》,V c=
算得 Vc=98mm/s,n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)臥式車床CA6140銑床參數(shù),選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。
5)校驗機床功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。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。
工序二 銑斷,使之為兩個零件
1. 加工條件
工件材料:HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。
加工要求:銑斷,使之為兩個零件
機床:X60銑床。
刀具:高速鋼鑲齒三面刃銑刀
工序三 加工φ25小頭孔
1. 加工條件
工件材料:HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。
加工要求:加工φ25小頭孔
機床:立式鉆床Z535
選擇鉆頭:選擇高速鋼麻花鉆頭¢25mm,鉆孔至φ23mm,擴孔至φ24.8mm,鉸孔至φ24.94mm,精鉸孔至φ25mm
2.選擇切削用量
(1)決定進給量
查《切》
所以,
按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇
最終決定選擇機床已有的進給量 經(jīng)校驗 校驗成功。
(2)鉆頭磨鈍標準及壽命
后刀面最大磨損限度(查《切》)為0.5~0.8mm,壽命.
?。?)切削速度
查《切》 修正系數(shù)
故。
查《切》機床實際轉(zhuǎn)速為
故實際的切削速度
(4)校驗扭矩功率
所以
故滿足條件,校驗成立。
3.計算工時
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:
鉸孔:
精鉸:
工序四 銑16×8槽
1. 加工條件
工件材料:HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。
加工要求:銑16×8槽
機床:X60銑床
選擇鉆頭:高速鋼鑲齒三面刃銑刀
(1)決定進給量
查《切》
按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇
最終決定選擇Z550機床已有的進給量 經(jīng)校驗 校驗成功。
(2)鉆頭磨鈍標準及壽命
后刀面最大磨損限度(查《切》)為0.8~1.2mm,壽命
擴孔后刀面最大磨損限度(查《切》)為0.9~1.4mm,壽命
鉸和精鉸孔后刀面最大磨損限度(查《切》)為0.6~0.9mm,壽命
(3)切削速度
查《切》 修正系數(shù)
故。
查《切》機床實際轉(zhuǎn)速為
故實際的切削速度
3.計算工時
所有工步工時相同。
工序五 銑φ40外圓斜面
1. 加工條件
工件材料:HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。
加工要求:銑16×8槽
機床:X60銑床
選擇鉆頭:高速鋼鑲齒三面刃銑刀
三、夾具設(shè)計
為了提高勞動生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量,降低勞動強度,需要設(shè)計專用夾具。經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商,采用調(diào)整法加工這批撥叉工件,針對銑方形槽加工工序,進行專用銑床夾具結(jié)構(gòu)方案設(shè)計。
確定夾具的結(jié)構(gòu)方案
(1)確定定位元件
根據(jù)零件圖槽所要求的尺寸,選用一面雙銷定位方案,定位心軸與工件定位孔配合,限制四個自由度,削邊銷與工件叉口接觸限制一個自由度,削邊銷采用大端面,與叉腳端面接觸,定位心軸軸肩小環(huán)面做削邊銷輔助支撐限制一個自由度,定位心軸可調(diào)整,實現(xiàn)工件正確定位。定位孔與定位心軸的配合尺寸取為φ25(在夾具上標出定位心軸配合尺寸φ25f6)。對于工序尺寸11mm而言,定位基準與工序基準重合,基準不重合誤差為=0,基準位移誤差為=0.027mm,所以定位誤差=+=0.027mm, 而加工尺寸16mm的公差為:δ=0.12mm,所以,=0.027<δ/3=0.04,因此定位方案合理,
(2)確定夾緊機構(gòu) 采用弧形壓板由氣壓缸連接連桿機構(gòu)進行壓緊工件,實現(xiàn)壓緊。
(3)對刀裝置 采用直角對刀塊及平塞尺對刀。確定對刀塊的對刀面與定位元件定位表面之間的尺寸,水平方向尺寸為[16/2(槽寬一般尺寸)+3(塞尺厚度尺寸)]=11mm,其公差取工件相應(yīng)尺寸公差的1/3。槽寬尺寸為16mm,則水平尺寸公差取(X0.12)mm=0.04mm,對稱標注為(11±0.02)mm,同理確定垂直方向尺寸為[8(槽底尺寸)-3(塞尺厚度尺寸)]=5mm,槽底長度為自由尺寸,查公差表IT11級公差值為0.09mm,則水平尺寸公差?。╔0.09)mm=0.03mm,確定垂直方向尺寸為(5±0.03)mm。
(4)夾具與機床聯(lián)接元件 采用兩個標準定位鍵,固定在夾具體底面的同一直線位置的鍵槽中,用于確定銑床夾具相對于機床進給方向的正確位置。并保證定位鍵的寬度與機床工作臺T型槽相匹配的要求。
(一) 問題的提出
在給定的零件中,對本步加工的定位并未提出具體的要求,是自由公差,定位要求較低。因此,本步的重點應(yīng)在卡緊的方便與快速性上。
(二) 卡具設(shè)計
1. 定位基準的選擇
出于定位簡單和快速的考慮,工件以∮40外圓、平面和側(cè)面為定位基準,在V形塊、支承板和擋銷上實現(xiàn)完全定位。采用手動螺旋快速夾緊機構(gòu)夾緊工件。
2. 切削力和卡緊力計算
本步加工可按鉆削估算卡緊力。實際效果可以保證可靠的卡緊。
軸向力
扭矩
由于扭矩很小,計算時可忽略。
卡緊力為
取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1
則實際卡緊力為 F’=S1*S2*S3*S4*F=10.06N
使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工卡緊,調(diào)節(jié)卡緊力調(diào)節(jié)裝置,即可指定可靠的卡緊力。
3. 定位誤差分析
本工序采用一定位銷,一擋銷定位,工件始終靠近定位銷的一面,而擋銷的偏角會使工件自重帶來一定的平行于卡具體底版的水平力,因此,工件不在在定位銷正上方,進而使加工位置有一定轉(zhuǎn)角誤差。但是,由于加工是自由公差,故應(yīng)當能滿足定位要求。
4. 卡具設(shè)計及操作的簡要說明
卡具的卡緊力不大,故使用手動卡緊。為了提高生產(chǎn)力,使用快速螺旋卡緊機構(gòu)。
卡具上設(shè)置有鉆套,用于確定的鉆頭位置。
銑床夾具的裝配圖(見附圖)
四、參考文獻
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