H177撥叉[831008]工藝及鉆2φ8錐銷孔夾具設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書綜述

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1、機(jī)械制造工藝學(xué) 制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)說明書 指導(dǎo)教師： 設(shè) 計(jì) 者： 1 題目：設(shè)計(jì)”CA6140車床撥叉”零件的機(jī)械加工 工藝規(guī)則及工藝裝備 內(nèi)容 ： 1.零件圖 1 張 2 .毛坯圖 1 張 3 .機(jī)械加工工藝過程綜合卡片 1 張 4 .結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裝配圖 1 張 5 .結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)零件圖 1 張 6 .課程設(shè)計(jì)說明書 1 份 原始資料：撥叉零件圖 831008 生產(chǎn)綱領(lǐng) 10000 件/ 年。 零件的分析 （1） 零件的作用 題目所給白零件是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(dòng)按照工作者的要求 ■0.

2、021 工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的小200 孔 與操縱機(jī)構(gòu)相連，二下方的①54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(dòng)下方的齒輪變速。兩件零 件鑄為一體，加工時(shí)分開。 （2） 零件的工藝分析 零件的材料為HT200,灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)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： L小頭孔①20以及與此孔相通的68的錐孔、M6螺紋孔 2 .以小54為中心的加工表面 0.46 這一組加工表面包括：（|）540的孔，以及其上下兩個(gè)端 ! ：；0.46 面。這兩組表面有一定的位置度要求

3、，即小540的孔上下兩個(gè) 0.021 端面與小200 的孔有垂直度要求。 3 .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(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10000件/年，零件的質(zhì)量是 1.0Kg/個(gè)，查《機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)》 321頁(yè)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(dāng)集中；加工設(shè)備以通用 設(shè)備為

4、主，大量采用專用工裝。 14 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(jiǎn)單，生產(chǎn)類型為大 批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。查《機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo) 手冊(cè)》324頁(yè)表15-5選用鑄件尺寸公差等級(jí) CT9級(jí)。 2確定鑄件加工余量及形狀： 機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)》325頁(yè)表15-7,選用加工 余量為MA-G級(jí)，并查表15-8確定各個(gè)加工面的鑄件機(jī)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(jiǎn) 圖 加 工 面 代 號(hào) 基本尺寸 加工 余量 等級(jí) 加工 余量 說明 ~L 二 1 D1 20

5、mm G 3.0父2 孔降一 級(jí)雙側(cè) 加工 D2 54mm G 3.0父2 孔降一 級(jí)雙側(cè) 加工 Hi T2 70mm 6.5 單側(cè)加 工 T3 32mm G 2.5 單側(cè)加 工 T4 70mm 6.5 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：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 0.021 據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取 小200 孔的不加工外輪廓表面作 為粗基準(zhǔn)，

6、利用一組共兩塊 V形塊支承這兩個(gè)小32作主要定位 面，限制5個(gè)自由度，再以一個(gè)銷釘限制最后1個(gè)自由度，達(dá)到 完全定位，然后進(jìn)行銃削。 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(gè)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

7、工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)》 346頁(yè)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(nèi) 容 定位基準(zhǔn) 001 粗銃兩 端小頭 孔上端 面 T1及小頭孔外圓 002 粗銃中 問孔上 端面 T1及小頭孔外圓 003 粗銃中 問孔下 端面 T3及小頭孔外圓 004 精銃兩 端小頭 孔上端 面 T1及小頭孔外圓 005 精銃中 問孔上 端面 T1及小頭孔外圓 006 精銃中 問孔下 端面 T3及小頭孔外圓 007 擴(kuò)兩端 小頭孔 T1及小頭孔外圓 008 精較兩 端小頭 T1及小頭孔外圓  孔

8、 009 擴(kuò)中間 孔半精 鎮(zhèn)中間 孔 T1及小頭孔外圓 010 鉆 2-68 錐銷 孔、M6 螺紋 孑1、功 M6螺 紋 T1及小頭孔 011 銃斷 T1、D1 012 去毛刺］ 013 檢查 014 若某道 工序有 誤返工 （三）選擇加工設(shè)備和工藝設(shè)備 1機(jī)床的選擇： 工序001?006均為銃平面，可采用 X6140臥式銃床 工序007?008采用鉆床。 工序009?010采用鏈床。 工序011采用鉆床。多刀具組合機(jī)床。 工序012采用銃斷機(jī)床。 2選擇夾具：該撥叉的生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批生產(chǎn)，所以采用專用 夾具。 3選擇刀具：在

9、銃床上加工的各工序，采用硬質(zhì)合金銃刀即可 保證加工質(zhì) 量。在錢孔 ①54H13,由于精度不高，可采用硬質(zhì)合金錢刀。 4選擇量具：兩小頭孔、中間孔均采用極限量規(guī)。 5其他：對(duì)垂直度誤差采用千分表進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)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(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(gè)加工工序的加工余量如下: 加工孔 加 工 內(nèi) 容 加 工 余 量 精度 等級(jí) 工序尺寸 表面粗 髓度 Ra( Rm) 工序余量 最 小 最 大 ① 54H1 3 (D2)

10、 鑄 件 6 CT9 6492.0 擴(kuò) 孔 5.8 IT12 小53 6.3 2.0 6.2 5 半 精 鋒 0.2 IT10 ①54 3.2 0.05 0.2 5 ①20 擴(kuò) 孔 5.84 IT12 小18 6.3 2.0 6.2 5 精 錢 孔 0.06 IT7 書.021 「20。 1.6 0.05 0.2 5 2平面工序尺寸: 工序 號(hào) 工序 內(nèi)容 加工 余量 基本 尺寸 經(jīng)濟(jì) 精度 序寸「 差 工尺偏 工序余量 最小 最 大 鑄件 2.5 CT9

11、 001 粗銃 兩端 小頭 孑L上 端面 2 58.5 12 0 -0.25 1.60 3.60 002 粗銃 中間 孑L上 端面 6 27 12 0 -0.25 1.65 6.5 003 粗銃 中間 孔下 端面 6 21 12 0 -0.25 1.75 6.5 004 銃端頭上 精兩小孔 0.5 58 11 0 -0.16 0. 35 1.16  端面 005 精銃 中間 孑L上 端面 0.5 20.5 10 書.06 _0.06 0.47 1.12 006 精銃 中間

12、孔下 端面 0.5 20 10 書.06 _0.06 0.47 1.12 3確定切削用量及時(shí)間定額： 工序001至003以T1為粗基準(zhǔn)，粗銃 ①20孔上下端面。 ①加工條件 工件材料：HT200, cb =0.16GPa HB=190~241鑄造。 加工要求：粗銃 ①20孔上端面。 機(jī)床：X6140臥式銃床。 刀具：W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銃刀，牌號(hào)YG6。銃削寬度 ae<=60，深度ap<=4齒數(shù)z=10，故據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》 (后簡(jiǎn)稱《簡(jiǎn)明手冊(cè)》)取刀具直徑do=80mm。選擇刀具前角 o =+50后角 2=8,副后角 2=8,刀齒斜角 為二—10,

13、主刃 Kr=60,過渡刃Kr >30,副刃Kr=5過渡刃寬b=1mm。 ②切削用量 銃削深度因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇 ap=1.5mm, 一次走 刀即可完成所需長(zhǎng)度。 Cvdoqv k ③計(jì)算切削速度 按《簡(jiǎn)明手冊(cè)》，V c二TmapXvfzyvaeUvZPv 算得 Vc = 98mm/s, n=439r/min,Vf=490mm/s 據(jù)XA6140銃床參數(shù)，選擇 nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實(shí)際切 削速度 V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實(shí)際進(jìn)給量為 f zc二V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z

14、。 ④校驗(yàn)機(jī)床功率 查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功 率為Pcm>Pc&故校驗(yàn)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。 ⑤計(jì)算基本工時(shí) tm= L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。 工序004到工序006以T1及小頭孔外圓為基準(zhǔn)精銃 ①54孔上下 端面。 1 .加工條件 工件材料：HT200, ob =0.16GPa HB=190~241鑄造。加工要求：精銃 ①54上端面。 機(jī)床：X6140臥式銃床。 刀具：W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼

15、端銃刀，牌號(hào)YG6。銃削寬度ae<=60, 深度ap<=4,齒數(shù)z=10，故據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》取刀具直徑 do=80mm。 選擇刀具前角 冷=+ 5后角2 = 8,副后角g=8,刀齒斜角 2= — 10,主刃Kr=60,過渡刃Kr=30,副刃Kr=50過渡刃寬 b =1mm。 2 . 切削用量 1)銃削深度 因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇 ap=1.0mm, 一次走 刀即可完成所需長(zhǎng)度。 2)每齒進(jìn)給量機(jī)床功率為7.5kw。查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》 f=0.14~0.24mm/z。由于是對(duì)稱銃，選較小量 f=0.14 mm/z。 3 )查后刀面最大磨損及壽命 查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.7,后刀面最大磨損為

16、1.0~1.5mm。 查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.8,壽命T=180min 4) 計(jì)算切削速度按《簡(jiǎn)明手冊(cè)》，查得Vc = 98mm/s, n=439r/min,Vf=490mm/s 據(jù)XA6132銃床參數(shù)，選擇 nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實(shí)際切 削速度 V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實(shí)際進(jìn)給量為 f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。 5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率 為Pcm>Pc&故校驗(yàn)合格。 最終確定 ap=1.0mm , nc=475r/min,Vfc=

17、475mm/s , V c=119.3m/min, f z=0.16mm/z。 6)計(jì)算基本工時(shí) tm= L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。 工序007和008以T1及小頭孔外圓為基準(zhǔn)，擴(kuò)、精錢 ①20孔， 保證垂直度誤差不超過0.05mm,孔的精度達(dá)到IT7。 1 .選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí) do=18mm,鉆頭采用雙頭刃 磨法，后角oo=12,二重刃長(zhǎng)度b =2.5mm,橫刀長(zhǎng)b=1.5mm,寬 l=3mm,棱帶長(zhǎng)度 l1=1.5mm 2中=120。％=10。P=30。 2 .選擇切削用量 (1)決定進(jìn)給量 ld =3%。".”3 所以

18、, f = 0.70mm/ r 按鉆頭強(qiáng)度選擇 f = 1.75mm/r 按機(jī)床強(qiáng)度選擇 杳《切》 f = 0.70 ~ 0.86mm/r f = 0.53mm/ r 最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量f =0.48mm/r 經(jīng)校驗(yàn) Ff = 6090 :: Fmax f 校驗(yàn)成功。 (2)鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命 后刀面最大磨損限度(查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》 為0.5?0 . 8 mm,壽 命 T =60min (3)切削速度 查《切》vc =18mm/r修正系數(shù) Ktv =1.0 Kmv =1.0 Ktv =1.0 Kxv=1.0 K1v=1.0 Kapv =10 故

19、Vc=18mm/r 1000v ns = =318.3r/min 二d。 查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為nc = 272r/ min 7：d0ns vc = = 15.4m m/ r 故實(shí)際的切削速度 1000 3 .計(jì)算工時(shí) tm L nf 30 10 272 1.45 =0.10 min 由于所有工步所用工時(shí)很短，所以使得切削用量一致，以減 少輔助時(shí)間。 擴(kuò)校和精較的切削用量如下: 擴(kuò)鉆： n = 272r / min f =0.48mm/r vc = 15.4m/m i n d0 = 19.8mm d0 =20IT7 精錢：n=272r

20、/min f =0.48mm/r v"15.4m/min 工序009和010 T1及小頭孔外圓為基準(zhǔn)，擴(kuò)、半精鏈 ①54孔。 1 .選擇鉆頭選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí) do=48mm,鉆 頭采用雙頭刃磨法，后角 e= 11,二重刃長(zhǎng)度bAlImm,橫刀長(zhǎng) b=5mm,弧面長(zhǎng) l=9mm,棱帶長(zhǎng)度"3mm 2

21、=12260 ； 24520 = Fmax 驗(yàn)f 校驗(yàn)成功。 (2)鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命 后刀面最大磨損限度(查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》)為0.8?1.2mm,壽 命 T =140min 擴(kuò)孔后刀面最大磨損限度(查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》)為0.9?1 . 4 mm,壽命 T =60min 錢和精錢孔后刀面最大磨損限度(查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》 )為0 . 6 ?O . 9 mm,壽命 T =120min (3)切削速度 查《切》vc =20mm/r修正系數(shù)KTV =1.0 K MV =1.0 Ktv =1.0 Kxv=1.0 Kiv =1.0 Kapv =10 故Vc=20mm/r。 1000V ns

22、 = =132.6r/min 二d0 查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為nc = 125r/min .dons , Vc 18.8m m/r 故實(shí)際的切削速度 1000 擴(kuò)校和平精較的切削用量同理如下： 擴(kuò)鉆： n=125r/min f=0.40mm/r Vc =19.5m/m i n d0 = 49.75mm 半 精較： n=125r/min f =0.40mm/r vc =19.6m/m i n d0 =50IT7 3 .計(jì)算工時(shí) L 17 18 八八. tm =一 = =0.52min nf 125 0.53 所有工步工時(shí)相同。 五夾具設(shè)計(jì) 為了提高勞

23、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)專用夾具。并設(shè)計(jì)工序011——鉆2-68錐銷孔。本夾具將用 于組合機(jī)床，刀具為兩根麻花鉆，對(duì)兩個(gè)孔同時(shí)加工。 （一）問題的提出 本夾具是用來鉆兩個(gè)0 20mm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(gè)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(gè)側(cè)平面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，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(shí)主要考慮如何提高勞 動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，而精度則不是主要問題. （二）夾具設(shè)計(jì) 1定位基準(zhǔn)選擇 底面對(duì)孔的中心線有一定的垂直度公差要求 ，因此應(yīng)以地面 為主要定位基準(zhǔn)..由于鑄件的公差要

24、求較大，利用小頭孔的外圓表 面作為輔助定位基準(zhǔn)時(shí)，只有采用自動(dòng)對(duì)中夾具才能同時(shí)保證對(duì) 稱的兩個(gè)零件的大小孔的中心距的公差要求 .為了提高加工效率 8mm的通孔. 現(xiàn)決定采用兩把麻花鉆同時(shí)加工出兩個(gè) 2切削力及夾緊力計(jì)算 由于實(shí)際加工的經(jīng)驗(yàn)可知，鉆削時(shí)的主要切削力為鉆頭的切削 方向，即垂直于第一定位基準(zhǔn)面，在兩側(cè)只需要采用兩個(gè) V型塊適 當(dāng)夾緊后本夾具即可安全工作.因此，無須再對(duì)切削力進(jìn)行計(jì)算. 本步加工可按鉆削估算卡緊力。實(shí)際效果可以保證可靠的卡 緊。 軸向力 Fi =CFdMf f yM kF =420 0.0061。1.00.8 1.0 = 2.52N 扭矩 Mc =CM

25、d0zM f yMkM = 0.206 0.0062.0 1.008 1.0 = 7.41 10N?M 由于扭矩很小，計(jì)算時(shí)可忽略 F =5.04N 卡緊力為 2 取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1則實(shí)際卡緊力為 F-S1*S2*S3*S4*F=10.06N 使用快速螺旋定位機(jī)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 零件圖規(guī)定大孔與小孔的中心距為 68mm.采用自動(dòng)又t中具后， 定位誤差取決于對(duì)中塊螺桿以及滑塊的制造誤差.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(huì)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(jìn)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(dāng)能滿足定位要求。 4鉆床夾具的裝配圖見附圖