CA6140車床撥叉831008機(jī)械加工工藝規(guī)程及鉆錐孔φ8孔夾具設(shè)計(jì)【鉆錐孔φ8孔】
CA6140車床撥叉831008機(jī)械加工工藝規(guī)程及鉆錐孔φ8孔夾具設(shè)計(jì)【鉆錐孔φ8孔】,鉆錐孔φ8孔,CA6140,車床,831008,機(jī)械,加工,工藝,規(guī)程,鉆錐孔,夾具,設(shè)計(jì)
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：
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
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。
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(dòng)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Φ54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。
（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：
⒈小頭孔Φ20以及與此孔相通的的錐孔、M6螺紋孔
⒉以φ54為中心的加工表面
這一組加工表面包括：φ54的孔，以及其上下兩個(gè)端面。這兩組表面有一定的位置度要求,即φ54的孔上下兩個(gè)端面與φ20的孔有垂直度要求。
⒊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》321頁表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。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，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》324頁表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》325頁表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
圖
加工面代號(hào)
基本尺寸
加工余量等級(jí)
加工余量
說明
D1
20mm
G
3.02
孔降一級(jí)雙側(cè)加工
D2
54mm
G
3.02
孔降一級(jí)雙側(cè)加工
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。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對有若干個(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φ20孔的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，利用一組共兩塊V形塊支承這兩個(gè)φ32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)行銑削。
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)。
㈡ 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)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊》346頁表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
粗銑兩端小頭孔上端面
T1及小頭孔外圓
002
粗銑中間孔上端面
T1及小頭孔外圓
003
粗銑中間孔下端面
T3及小頭孔外圓
004
精銑兩端小頭孔上端面
T1及小頭孔外圓
005
精銑中間孔上端面
T1及小頭孔外圓
006
精銑中間孔下端面
T3及小頭孔外圓
007
擴(kuò)兩端小頭孔
T1及小頭孔外圓
008
精鉸兩端小頭孔
T1及小頭孔外圓
009
擴(kuò)中間孔半精鏜中間孔
T1及小頭孔外圓
010
鉆2-錐銷孔、M6螺紋孔、功M6螺紋
T1及小頭孔
011
銑斷
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均為銑平面，可采用X6140臥式銑床
工序007～008采用鉆床。
工序009～010采用鏜床。
工序011采用鉆床。多刀具組合機(jī)床。
工序012采用銑斷機(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：在銑床上加工的各工序，采用硬質(zhì)合金銑刀即可保證加工質(zhì)
量。在鉸孔Φ54H13，由于精度不高，可采用硬質(zhì)合金鉸刀。
4選擇量具：兩小頭孔、中間孔均采用極限量規(guī)。
5其他：對垂直度誤差采用千分表進(jìn)行檢測，對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
表面粗糙度
工序余量
最小
最大
Φ54H13（D2）
鑄件
6
CT9
擴(kuò)孔
5.8
IT12
φ53
6.3
2.0
6.25
半精鏜
0.2
IT10
Φ54
3.2
0.05
0.25
Φ20
擴(kuò)孔
5.84
IT12
φ18
6.3
2.0
6.25
精鉸孔
0.06
IT7
φ20
1.6
0.05
0.25
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
工序尺寸偏差
工序余量
最小
最大
鑄件
2.5
CT9
001
粗銑兩端小頭孔上端面
2
58.5
12
1.60
3.60
002
粗銑中間孔上端面
6
27
12
1.65
6.5
003
粗銑中間孔下端面
6
21
12
1.75
6.5
004
精銑兩端小頭孔上端面
0.5
58
11
0. 35
1.16
005
精銑中間孔上端面
0.5
20.5
10
0.47
1.12
006
精銑中間孔下端面
0.5
20
10
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)，粗銑Φ20孔上下端面。
①加工條件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。
加工要求：粗銑Φ20孔上端面。
機(jī)床：X6140臥式銑床。
刀具：W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6。銑削寬度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)簡明手冊》（后簡稱《簡明手冊》）取刀具直徑do=80mm。選擇刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齒斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過渡刃寬bε=1mm。
② 切削用量
銑削深度 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度。
③計(jì)算切削速度 按《簡明手冊》，V c=
算得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)XA6140銑床參數(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。
④校驗(yàn)機(jī)床功率 查《簡明手冊》Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。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)精銑Φ54孔上下端面。
1. 加工條件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。
加工要求：精銑Φ54上端面。
機(jī)床：X6140臥式銑床。
刀具：W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6。銑削寬度ae<=60,深度ap<=4,齒數(shù)z=10,故據(jù)《簡明手冊》取刀具直徑do=80mm。選擇刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齒斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過渡刃寬bε=1mm。
2. 切削用量
1） 銑削深度 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度。
2）每齒進(jìn)給量 機(jī)床功率為7.5kw。查《簡明手冊》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《簡明手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《簡明手冊》表3.8，壽命T=180min
4） 計(jì)算切削速度 按《簡明手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)XA6132銑床參數(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《簡明手冊》Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。
最終確定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=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)、精鉸Φ20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αo＝12°，二重刃長度bε=2.5mm,橫刀長b=1.5mm,寬l=3mm,棱帶長度 ° ° °
2.選擇切削用量
（1）決定進(jìn)給量
查《切》
所以，
按鉆頭強(qiáng)度選擇 按機(jī)床強(qiáng)度選擇
最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量 經(jīng)校驗(yàn) 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《簡明手冊》）為0.5～０.８mm，壽命．
?。?）切削速度
查《切》 修正系數(shù)
故。
查《簡明手冊》機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為
故實(shí)際的切削速度
３.計(jì)算工時(shí)
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)鉸和精鉸的切削用量如下：
擴(kuò)鉆：
精鉸：
工序009和010 T1及小頭孔外圓為基準(zhǔn)，擴(kuò)、半精鏜Φ54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αo＝11°，二重刃長度bε=11mm,橫刀長b=5mm,弧面長l=9mm,棱帶長度 ° ° °
2.選擇切削用量
（1）決定進(jìn)給量
查《簡明手冊》
按鉆頭強(qiáng)度選擇 按機(jī)床強(qiáng)度選擇
最終決定選擇Z550機(jī)床已有的進(jìn)給量 經(jīng)校驗(yàn) 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《簡明手冊》）為0.8～1.2mm，壽命
擴(kuò)孔后刀面最大磨損限度（查《簡明手冊》）為0.9～１.４mm，壽命
鉸和精鉸孔后刀面最大磨損限度（查《簡明手冊》）為０.６～０.９mm，壽命
（3）切削速度
查《切》 修正系數(shù)
故。
查《簡明手冊》機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為
故實(shí)際的切削速度
擴(kuò)鉸和半精鉸的切削用量同理如下：
擴(kuò)鉆：
半精鉸：
３.計(jì)算工時(shí)
所有工步工時(shí)相同。
五 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)專用夾具。并設(shè)計(jì)工序011——鉆2-錐銷孔。本夾具將用于組合機(jī)床，刀具為兩根麻花鉆，對兩個(gè)孔同時(shí)加工。
(一)問題的提出
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)對中夾具才能同時(shí)保證對稱的兩個(gè)零件的大小孔的中心距的公差要求.為了提高加工效率,現(xiàn)決定采用兩把麻花鉆同時(shí)加工出兩個(gè)8mm的通孔.
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
扭矩 由于扭矩很小，計(jì)算時(shí)可忽略。
卡緊力為
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)對中具后,定位誤差取決于對中塊\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
13
成都理工大學(xué)
機(jī) 械 加 工 工 序 卡
零件名稱
撥叉
零件編號(hào)
831008
工序號(hào)
010
工序
名稱
銑削
設(shè)備
型號(hào)
X6140
銑床
夾具
名稱
通用夾具
定位
原件
V形塊
材料
HT200
班級(jí)
2005級(jí)
數(shù)控技術(shù)
姓名
張家輝
日期
2008.1
序號(hào)
工 步 內(nèi) 容
刀具及輔具
切削用量
機(jī)動(dòng)時(shí)間
輔助時(shí)間
名稱
規(guī)格
f
n
min
1
以φ32外圓為粗基準(zhǔn)，粗銑φ20孔上端面，使其長度至39mm
端銑刀
W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼YG6
1.5mm
0.16
mm/z
119.3
m/min
475r/min
0.09
2
以φ32外圓為粗基準(zhǔn)，粗銑φ20孔下端面，使其長度至37mm，以及φ54的下端面
端銑刀
W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼YG6
1.5mm
0.16
mm/z
119.3
m/min
475r/min
0.09
成都理工大學(xué)
機(jī) 械 加 工 工 序 卡
零件名稱
撥叉
零件編號(hào)
831008
工序號(hào)
020
工序
名稱
銑削
設(shè)備
型號(hào)
X6140
銑床
夾具
名稱
通用
夾具
定位
元件
V形塊
材料
HT200
班級(jí)
2005級(jí)
數(shù)控技術(shù)
姓名
張家輝
日期
2008.1
序號(hào)
工 步 內(nèi) 容
刀具及輔具
切削用量
機(jī)動(dòng)時(shí)間
輔助時(shí)間
名稱
規(guī)格
f
n
min
2
精銑φ20上表面，使其長度至36mm
端銑刀
W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼YG6
1.0mm
0.16
mm/z
119.3
m/min
475r/min
0.09
3
精銑φ20下表面，使其長度至35mm
端銑刀
W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼YG6
1.0mm
0.16
mm/z
119.3
m/min
475r/min
0.09
成都理工大學(xué)
機(jī) 械 加 工 工 序 卡
零件名稱
撥叉
零件
編號(hào)
831008
工序號(hào)
030
工序
名稱
銑削
設(shè)備
型號(hào)
鉆床
夾具
名稱
通用夾具
定位
元件
V形塊
材料
HT200
班級(jí)
2005級(jí)
數(shù)控技術(shù)
姓名
張家輝
日期
2008.1
序號(hào)
工 步 內(nèi) 容
刀具及輔具
切削用量
機(jī)動(dòng)時(shí)間
輔助時(shí)間
名稱
規(guī)格
f
n
min
1
以φ20孔的下端面為精基準(zhǔn)，鉆,擴(kuò),鉸,精鉸φ20孔，保證垂直精度達(dá)到IT7（擴(kuò)鉆）
麻花鉆頭
高速鋼=19
2mm
0.48mm/r
15.4mm/r
272r/min
0.10
2
鉸孔
鉸刀
高速鋼=20
0.5mm
0.48mm/r
15.4mm/r
272r/min
0.10
3
精鉸
鉸刀
高速鋼d0=20
IT7
0.48mm/z
15.4mm/r
272r/min
0.10
成都理工大學(xué)
機(jī) 械 加 工 工 序 卡
零件名稱
撥叉
零件編號(hào)
831008
工序號(hào)
040
工序
名稱
銑削
設(shè)備
型號(hào)
鉆床
夾具
名稱
通用
夾具
定位
元件
一面兩銷、
壓板
材料
HT200
班級(jí)
2005級(jí)
數(shù)控技術(shù)
姓名
張家輝
日期
2008.1
序號(hào)
工 步 內(nèi) 容
刀具及輔具
切削用量
機(jī)動(dòng)時(shí)間
輔助時(shí)間
名稱
規(guī)格
f
n
min
1
以φ20內(nèi)孔為精基準(zhǔn)，鉆，擴(kuò),鉸，精鉸，φ54的 孔，保證孔的精度達(dá)到IT13。(擴(kuò)鉆)
麻花鉆頭
高速鋼φ=53mm
2mm
0.40
mm/r
19.5m/min
125r/min
2
鉸孔
鉸刀
高速鋼φ=54 mm
0.5mm
0.40
mm/r
19.6m/min
125r/min
3
精鉸
鉸刀
高速鋼φ=54mm
IT7
0.40
mm/r
19.6m/min
125r/min
成都理工大學(xué)
機(jī) 械 加 工 工 序 卡
零件名稱
撥叉
零件編號(hào)
831008
工序號(hào)
050
工序
名稱
銑削
設(shè)備
型號(hào)
組合
機(jī)床
夾具
名稱
通用
夾具
定位
元件
V形
壓板
材料
HT200
班級(jí)
數(shù)控技術(shù)
姓名
張家輝
日期
2008.1
序號(hào)
工 步 內(nèi) 容
刀具及輔具
切削用量
機(jī)動(dòng)時(shí)間
輔助時(shí)間
名稱
規(guī)格
f
n
min
1
銑斷
圓盤銑刀
φ40mm、寬4mm
18mm
0.4mm/r
211m/min
475r/min
成都理工大學(xué)
機(jī) 械 加 工 工 序 卡
零件名稱
撥叉
零件編號(hào)
831008
工序號(hào)
060
工序
名稱
銑削
設(shè)備
型號(hào)
XA5032臥式銑床
夾具
名稱
通用
夾具
定位
元件
一銷一面
一擋塊
材料
HT200
班級(jí)
2005級(jí)
數(shù)控技術(shù)
姓名
張家輝
日期
2008.1
序號(hào)
工 步 內(nèi) 容
刀具及輔具
切削用量
機(jī)動(dòng)時(shí)間
輔助時(shí)間
名稱
規(guī)格
f
n
min
1
以φ20孔的下端面為精基準(zhǔn)，粗銑φ54孔的上表面
W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼YG6
φ=40mm
2.5mm
0.10mm/r
117.8m/min
300r/min
0.216
成都理工大學(xué)
機(jī) 械 加 工 工 序 卡
零件名稱
撥叉
零件編號(hào)
831008
工序號(hào)
070
工序
名稱
銑削
設(shè)備
型號(hào)
XA5032臥式銑床
夾具
名稱
通用
夾具
定位
元件
一銷一面
一擋塊
材料
HT200
班級(jí)
2005級(jí)
數(shù)控技術(shù)
姓名
張家輝
日期
2008.1
序號(hào)
工 步 內(nèi) 容
刀具及輔具
切削用量
機(jī)動(dòng)時(shí)間
輔助時(shí)間
名稱
規(guī)格
f
n
min
1
以φ20孔的下端面為精基準(zhǔn)，精銑φ54孔的上下表面，保證端面相對孔的垂直度誤差不超過0.07
W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼YG6
φ=40mm
1.5mm
0.21mm/r
600.4mm/r
235r/min
0.216
成都理工大學(xué)
機(jī) 械 加 工 工 序 卡
零件名稱
撥叉
零件編號(hào)
831008
工序號(hào)
080
工序
名稱
銑削
設(shè)備
型號(hào)
鉆床
夾具
名稱
通用
夾具
定位
元件
一銷一擋板
鉆套
材料
HT200
班級(jí)
2005級(jí)
數(shù)控技術(shù)
姓名
張家輝
日期
2008.1
序號(hào)
工 步 內(nèi) 容
刀具及輔具
切削用量
機(jī)動(dòng)時(shí)間
輔助時(shí)間
名稱
規(guī)格
f
n
min
1
以φ20孔的上端面為精基準(zhǔn)，鉆一個(gè)φ8的孔
麻花鉆頭
高速鋼φ=4
0.22
mm/r
17.1
mm/r
1360r/min
0.02
成都理工大學(xué)
機(jī) 械 加 工 工 序 卡
零件名稱
撥叉
零件
編號(hào)
831008
工序號(hào)
090
工序
名稱
銑削
設(shè)備
型號(hào)
X6140
銑床
夾具
名稱
通用
夾具
定位
元件
一銷一擋板
鉆套
材料
HT200
班級(jí)
2005級(jí)
數(shù)控技術(shù)
姓名
張家輝
日期
2008.1
序號(hào)
工 步 內(nèi) 容
刀具及輔具
切削用量
機(jī)動(dòng)時(shí)間
輔助時(shí)間
名稱
規(guī)格
f
n
min
1
以φ20孔的上端面為精基準(zhǔn)，鉆一個(gè)φ4的孔
麻花鉆頭
高速鋼φ=4
0.22mm/r
17.1mm/r
1360r/min
2
以φ20孔的上端面為精基準(zhǔn)，攻M6的螺紋
絲錐
高速鋼φ=4
1.5mm/r
/
100 r/min
成都理工大學(xué)
機(jī) 械 加 工 工 序 卡
零件名稱
撥叉
零件編號(hào)
831008
工序號(hào)
100
工序
名稱
銑削
設(shè)備
型號(hào)
X6140銑床
夾具
名稱
通用
夾具
定位
元件
螺釘
壓板
材料
HT200
班級(jí)
2005級(jí)數(shù)控技術(shù)
姓名
張家輝
日期
2008.1
序號(hào)
工 步 內(nèi) 容
刀具及輔具
切削用量
機(jī)動(dòng)時(shí)間
輔助時(shí)間
名稱
規(guī)格
f
n
min
1
以φ20孔的上端面為精基準(zhǔn)，銑 的凸臺(tái)
端銑刀
W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼YG6
0.16
mm/z
119.3m/min
475r/min
0.09
1.5mm
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(dòng)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Φ54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。
（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：
⒈小頭孔Φ20以及與此孔相通的的錐孔、M6螺紋孔
⒉以φ54為中心的加工表面
這一組加工表面包括：φ54的孔，以及其上下兩個(gè)端面。這兩組表面有一定的位置度要求,即φ54的孔上下兩個(gè)端面與φ20的孔有垂直度要求。
⒊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》321頁表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》324頁表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》325頁表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
圖
加工面代號(hào)
基本尺寸
加工余量等級(jí)
加工余量
說明
D1
20mm
G
3.02
孔降一級(jí)雙側(cè)加工
D2
54mm
G
3.02
孔降一級(jí)雙側(cè)加工
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。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對有若干個(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φ20孔的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，利用一組共兩塊V形塊支承這兩個(gè)φ32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)行銑削。
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)。
㈡ 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)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊》346頁表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
粗銑兩端小頭孔上端面
T1及小頭孔外圓
002
粗銑中間孔上端面
T1及小頭孔外圓
003
粗銑中間孔下端面
T3及小頭孔外圓
004
精銑兩端小頭孔上端面
T1及小頭孔外圓
005
精銑中間孔上端面
T1及小頭孔外圓
006
精銑中間孔下端面
T3及小頭孔外圓
007
擴(kuò)兩端小頭孔
T1及小頭孔外圓
008
精鉸兩端小頭孔
T1及小頭孔外圓
009
擴(kuò)中間孔半精鏜中間孔
T1及小頭孔外圓
010
鉆2-錐銷孔、M6螺紋孔、功M6螺紋
T1及小頭孔
011
銑斷
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均為銑平面，可采用X6140臥式銑床
工序007～008采用鉆床。
工序009～010采用鏜床。
工序011采用鉆床。多刀具組合機(jī)床。
工序012采用銑斷機(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：在銑床上加工的各工序，采用硬質(zhì)合金銑刀即可保證加工質(zhì)
量。在鉸孔Φ54H13，由于精度不高，可采用硬質(zhì)合金鉸刀。
4選擇量具：兩小頭孔、中間孔均采用極限量規(guī)。
5其他：對垂直度誤差采用千分表進(jìn)行檢測，對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
表面粗糙度
工序余量
最小
最大
Φ54H13（D2）
鑄件
6
CT9
擴(kuò)孔
5.8
IT12
φ53
6.3
2.0
6.25
半精鏜
0.2
IT10
Φ54
3.2
0.05
0.25
Φ20
擴(kuò)孔
5.84
IT12
φ18
6.3
2.0
6.25
精鉸孔
0.06
IT7
φ20
1.6
0.05
0.25
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
工序尺寸偏差
工序余量
最小
最大
鑄件
2.5
CT9
001
粗銑兩端小頭孔上端面
2
58.5
12
1.60
3.60
002
粗銑中間孔上端面
6
27
12
1.65
6.5
003
粗銑中間孔下端面
6
21
12
1.75
6.5
004
精銑兩端小頭孔上端面
0.5
58
11
0. 35
1.16
005
精銑中間孔上端面
0.5
20.5
10
0.47
1.12
006
精銑中間孔下端面
0.5
20
10
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)，粗銑Φ20孔上下端面。
①加工條件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。
加工要求：粗銑Φ20孔上端面。
機(jī)床：X6140臥式銑床。
刀具：W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6。銑削寬度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)簡明手冊》（后簡稱《簡明手冊》）取刀具直徑do=80mm。選擇刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齒斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過渡刃寬bε=1mm。
② 切削用量
銑削深度 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度。
③計(jì)算切削速度 按《簡明手冊》，V c=
算得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)XA6140銑床參數(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。
④校驗(yàn)機(jī)床功率 查《簡明手冊》Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。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)精銑Φ54孔上下端面。
1. 加工條件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。
加工要求：精銑Φ54上端面。
機(jī)床：X6140臥式銑床。
刀具：W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6。銑削寬度ae<=60,深度ap<=4,齒數(shù)z=10,故據(jù)《簡明手冊》取刀具直徑do=80mm。選擇刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齒斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過渡刃寬bε=1mm。
2. 切削用量
1） 銑削深度 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度。
2）每齒進(jìn)給量 機(jī)床功率為7.5kw。查《簡明手冊》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《簡明手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《簡明手冊》表3.8，壽命T=180min
4） 計(jì)算切削速度 按《簡明手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)XA6132銑床參數(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《簡明手冊》Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。
最終確定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=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)、精鉸Φ20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αo＝12°，二重刃長度bε=2.5mm,橫刀長b=1.5mm,寬l=3mm,棱帶長度 ° ° °
2.選擇切削用量
（1）決定進(jìn)給量
查《切》
所以，
按鉆頭強(qiáng)度選擇 按機(jī)床強(qiáng)度選擇
最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量 經(jīng)校驗(yàn) 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《簡明手冊》）為0.5～０.８mm，壽命．
（3）切削速度
查《切》 修正系數(shù)
故。
查《簡明手冊》機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為
故實(shí)際的切削速度
３.計(jì)算工時(shí)
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)鉸和精鉸的切削用量如下：
擴(kuò)鉆：
精鉸：
工序009和010 T1及小頭孔外圓為基準(zhǔn)，擴(kuò)、半精鏜Φ54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αo＝11°，二重刃長度bε=11mm,橫刀長b=5mm,弧面長l=9mm,棱帶長度 ° ° °
2.選擇切削用量
（1）決定進(jìn)給量
查《簡明手冊》
按鉆頭強(qiáng)度選擇 按機(jī)床強(qiáng)度選擇
最終決定選擇Z550機(jī)床已有的進(jìn)給量 經(jīng)校驗(yàn) 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《簡明手冊》）為0.8～1.2mm，壽命
擴(kuò)孔后刀面最大磨損限度（查《簡明手冊》）為0.9～１.４mm，壽命
鉸和精鉸孔后刀面最大磨損限度（查《簡明手冊》）為０.６～０.９mm，壽命
（3）切削速度
查《切》 修正系數(shù)
故。
查《簡明手冊》機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為
故實(shí)際的切削速度
擴(kuò)鉸和半精鉸的切削用量同理如下：
擴(kuò)鉆：
半精鉸：
３.計(jì)算工時(shí)
所有工步工時(shí)相同。
五 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)專用夾具。并設(shè)計(jì)工序011——鉆2-錐銷孔。本夾具將用于組合機(jī)床，刀具為兩根麻花鉆，對兩個(gè)孔同時(shí)加工。
(一)問題的提出
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)對中夾具才能同時(shí)保證對稱的兩個(gè)零件的大小孔的中心距的公差要求.為了提高加工效率,現(xiàn)決定采用兩把麻花鉆同時(shí)加工出兩個(gè)8mm的通孔.
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
扭矩 由于扭矩很小，計(jì)算時(shí)可忽略。
卡緊力為
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)對中具后,定位誤差取決于對中塊\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
六、參考文獻(xiàn)
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[3]孟少農(nóng),機(jī)械加工工藝手冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1991.9.
[4]徐圣群，簡明加工工藝手冊.上海:科學(xué)技術(shù)出版社，1991.2
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