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拨叉设计
一、零件的分析
1.1零件的工艺分析
该零件俩个面无尺寸精度要求,也五粗糙度要求。
直径25孔粗糙度要求1.6,需要精加工。
因是大批量生产,需用钻削,保证加工精度。
叉口有3.2粗糙度要求,采用先粗铣加工再精铣加工来满足精度要求,同时保证直径25孔和叉口的垂直度。
二、工艺规程设计
2.1确定毛坯的制造形式
根据《机械制造工艺设计简明手册》零件材料为HT200,采用铸造。
根据《机械加工工艺师手册》(机械工业出版出版社、杨叔子主编),得知大批量生产的铸造方法有两种金属模机械砂型铸造和压铸,由于压铸的设备太昂贵,根据手册数据采用铸造精度较高的金属型铸造。
2.2基面的选择
(1)粗基准的选择。
因本零件毛坯是金属模铸造成型,铸件精度较高,所以选择Φ40mm圆一个端面作为粗基准加工另一个端面。
再加一个钩形压板和一个V形块限制自由度,达到完全定位。
(2)精基准的选择。
2.3制定工艺路线
制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等级等技术要求能得到合理的保证。
在生产纲领已确定为大批生产的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。
除此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。
工艺路线方案一:
工序Ⅰ:
钻、扩、粗铰、精铰Φ25孔。
以Φ40外圆和其端面为基准,选用Z5120A立式钻床加专用夹具。
工序Ⅱ:
铣φ55的叉口及左/右端面。
利用Φ25的孔定位,以两个面作为基准,选用X5020A立式铣床和专用夹具。
工序Ⅲ:
粗、精铣
的叉口的内圆面。
利用Φ25的孔定位,以两个面作为基准,选用X5020A立式铣床和专用夹具。
工序Ⅳ:
粗铣宽35斜面。
以Φ25的孔和Φ55的叉口定位,选用X5020A立式铣床加专用夹具。
工序Ⅴ:
粗铣槽下表面,以25的孔定位,选用X5020A立式铣床加专用夹具。
工序Ⅵ:
粗精铣16×8的槽,以Φ25的孔定位,选用X5020A立式铣床加专用夹具。
工序Ⅶ:
切断φ55的叉口,用宽为4的切断刀,选用X5020A立式铣床加专用夹具。
工序Ⅷ 检验。
以上工艺过程详见附表“机械加工工艺卡片”。
以上加工方案大致看来是合理的,但通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段之后,就会发现仍有问题,主要表现在φ25的孔及其16的槽和φ55的端面加工要求上,以上三者之间具有位置精度要求。
图样规定:
先钻
mm的孔。
由此可以看出:
先钻φ25的孔,再由它定位加工φ55的内圆面及端面,保证φ25的孔与φ55的叉口的端面相垂直。
因此,加工以钻φ25的孔为准。
为了在加工时的装夹方便,因此将切断放在最后比较合适。
为了避免造成一定的加工误差;通过分析可以比较工艺路线方案一最为合理。
2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
零件材料为HT200,硬度170~220HBS,毛坯重量约1.12kg。
根据《机械加工工艺师手册》(以下简称《工艺手册》机械工业出版出版社、杨叔子主编)知生产类型为大批生产,采用金属模铸造毛坯。
根据上述原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:
1、毛坯余量及尺寸的确定
毛坯余量及尺寸的确定主要是为了设计毛坯图样,从而为工件毛坯的制造作准备,该工序在这里不做详细说明,主要说明一下毛坯尺寸及相应公差的确定,以便毛坯制造者参考。
根据《机械加工工艺师手册》(以下简称《工艺手册》机械工业出版出版社、杨叔子主编),结合加工表面的精度要求和工厂实际,要合理地处理好毛坯余量同机械加工工序余量之间的不足。
(1)粗铣φ55的叉口的上、下端面的加工余量及公差。
该端面的表面粗糙度为3.2,所以先粗铣再精铣。
查《机械加工余量手册》(以下简称《余量手册》机械工业出版社、孙本序主编)中的表4-2成批和大量生产铸件的尺寸公差等级,查得铸件尺寸公等级CT分为7~9级,选用8级。
MA为F。
再查表4-2查得加工余量为2.0mm。
由《工艺手册》表2.2-1至表2.2-4和《机械制造工艺与机床夹具》(机械工业出版出版社、刘守勇主编)中表1-15及工厂实际可得:
Z=2.0mm,公差值为T=1.6mm。
(2)加工35×3的上表面的加工余量及公差。
同上方法得:
2Z=4.0,公差值为1.3mm。
(3)铣16×8的槽的上表面的加工余量及公差。
同上方法得:
2Z=4.0,公差值为1.6mm。
由图可知:
铸件毛坯
钻孔
扩孔
粗铰
精铰
加工前尺寸
最大
40
φ23
φ24.8
φ24.94
最小
40
φ22.5
φ24.45
φ24.79
加工后尺寸
最大
φ23
φ24.8
φ24.94
φ25
最小
φ22.5
φ24.45
φ24.79
φ24.95
加工余量
23
24.8
24.94
25
由图可知:
毛坯名义尺寸:
40(mm)
钻孔时的最大尺寸:
23(mm)
钻孔时的最小尺寸:
22.5(mm)
扩孔时的最大尺寸:
23+1.8=24.8(mm)
扩孔时的最小尺寸:
24.8-0.35=24.45(mm)
粗铰孔时的最大尺寸:
24.8+0.14=24.94(mm)
粗铰孔时的最小尺寸:
24.94-0.15=24.79(mm)
精铰孔时的最大尺寸:
24.94+0.06=25(mm)
精铰孔时的最小尺寸:
25-0.05=24.95(mm)
(2)铣φ55的叉口及左、右端面
因为叉口的粗糙度为3.2,所以粗铣再精铣。
参照《工艺手册》表2.3-9~表2.3-12确定工序尺寸及余量为:
查《工艺手册》表2.2-5,成批和大量生产铸件的尺寸公差等级,查得铸件尺寸公等级CT分为7~9级,选用8级。
MA为F。
公差值T=1.4mm
粗铣φ55的叉口及上、下端面余量1.0mm。
2Z=2.0
精铣φ55的叉口及上、下端面。
2Z=2.0
(3)粗铣宽为35的上端面
因为该面的粗糙度为6.3,所以粗铣一次即可。
参照《工艺手册》表2.3-9~表2.3-12确定工序尺寸及余量为:
查《工艺手册》表2.2-5,成批和大量生产铸件的尺寸公差等级,查得铸件尺寸公等级CT分为7~9级,选用8级。
MA为F。
公差值T=1.3mm
粗铣35的上端面2z=2.0
(4)粗铣16×8的下表面
此面的粗糙度要求为3.2,所以分粗精加工即可。
参照《工艺手册》表2.3-9~表2.3-12确定工序尺寸及余量为:
查《工艺手册》表2.2-5,成批和大量生产铸件的尺寸公差等级,查得铸件尺寸公等级CT分为7~9级,选用8级。
MA为F。
公差值T=1.6mm,其偏差±0.7
粗铣40×16的上表面2Z=2.0
(5)铣16×8的槽
此面的粗糙度要求为3.2,所以粗铣再精铣。
参照《工艺手册》表2.3-9~表2.3-12确定工序尺寸及余量为:
查《工艺手册》表2.2-5,成批和大量生产铸件的尺寸公差等级,查得铸件尺寸公等级CT分为7~9级,选用8级。
MA为F。
公差值T=1.6mm。
粗铣16×8的槽2Z=2.0
精铣16×8的槽2Z=2.0
(6)切断φ55叉口
2.5确定切削用量及基本工时
①进给量
查《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》P47表2-23钻孔进给量f为0.39~0.47mm/r,由于零件在加工
23mm孔时属于低刚度零件,故进给量应乘系数0.75,则f=(0.39~0.47)×0.75=0.29~0.35mm/r,查表得出,现取f=0.25mm/r。
此工序采用Φ23的麻花钻。
所以进给量f=0.25mm/z
2钻削速度
切削速度:
根据手册表2.13及表2.14,查得切削速度V=18m/min。
根据手册nw=300r/min,故切削速度为
3切削工时
l=23mm,l1=13.2mm.
查《工艺手册》P9-143表9.4-31,切削工时计算公式:
1扩孔的进给量
查《切削用量手册》表2.10规定,查得扩孔钻扩Φ24.8的孔时的进给量,并根据机床规格选取
F=0.3mm/z
②切削速度
扩孔钻扩孔的切削速度,根据《工艺手册》表28-2确定为
V=0.4V钻
其中V钻为用钻头钻同样尺寸的实心孔时的切削速度.故
V=0.4×21.67=8.668m/min
按机床选取nw=195r/min.
③切削工时
切削工时时切入L1=1.8mm,切出L2=1.5mm
1粗铰孔时的进给量
根据有关资料介绍,铰孔时的进给量和切削速度约为钻孔时的1/2~1/3,故
F=1/3f钻=1/3×0.3=0.1mm/r
V=1/3V钻=1/3×21.67=7.22m/min
②切削速度
按机床选取nw=195r/min,所以实际切削速度
③切削工时
切削工时,切入l2=0.14mm,切出l1=1.5mm.
1精铰孔时的进给量
根据有关资料介绍,铰孔时的进给量和切削速度约为钻孔时的1/2~1/3,故
F=1/3f钻=1/3×0.3=0.1mm/r
V=1/3V钻=1/3×21.67=7.22m/min
②切削速度
按机床选取nw=195r/min,所以实际切削速度
③切削工时
切削工时,切入l2=0.06mm,切出l1=0mm.
工序Ⅱ:
铣φ55的叉口的上、下端面。
1进给量
采用端铣刀,齿数4,每齿进给量
=0.15mm/z(《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》(吴拓、方琼珊主编)。
故进给量f=0.6mm
②铣削速度:
(m/min)(表9.4-8)
由《数控加工工艺》(田春霞主编)中第五章表5-6得切削速度为9~18m/min
根据实际情况查表得V=15m/min
③切削工时
引入l=2mm,引出l1=2mm,l3=75mm。
查《工艺手册》P9-143表9.4-31,切削工时计算公式:
工序Ⅲ铣φ55的叉口
①进给量
由《工艺手册》表3.1-29查得采用硬质合金立铣刀,齿数为5个,由《数控加工工艺》(田春霞主编)中第五章表5-5得硬质合金立铣刀每齿进给量f为0.15~0.30,由手册得f取0.15mm/z
故进给量f=0.75mm/z.
②铣削速度:
由《数控加工工艺》(田春霞主编)中第五章表5-6得硬质合金立铣刀切削速度为45~90mm/min,由手册得V取70mm/min.
③切削工时
引入l=2mm,引出l1=2mm,l3=75mm。
查《工艺手册》P9-143表9.4-31,切削工时计算公式:
工序Ⅳ:
铣宽35的上端面。
1进给量
采用端铣刀,齿数4,每齿进给量
=0.15mm/z(《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》,吴拓、方琼珊主编)。
故进给量f=0.6mm
②铣削速度:
(m/min)(表9.4-8)
由《数控加工工艺》(田春霞主编)中第五章表5-6得切削速度为9~18m/min
根据实际情况查表得V=15m/min
③切削工时
切入l=3mm,行程l1=35。
查《工艺手册》P9-143表9.4-31,切削工时计算公式:
工序Ⅴ:
铣16×8槽的表面。
1进给量
该槽面可用变速钢三面刃铣刀加工,由前定余量为2mm故可一次铣出,铣刀规格为φ32,齿数为8。
由《工艺手册》表2.4-73,取每齿进给量为0.15mm/z,ap=2mm故总的进给量为f=0.15×8=1.2mm/z。
②切削速度
由《工艺手册》表3.1-74,取主轴转速为190r/min。
则相应的切削速度为:
③切削工时
切入l=2mm切出l1=2mm,行程量l3=16mm。
查《工艺手册》P9-143表9.4-31,切削工时计算公式:
工序Ⅵ铣16×8的槽。
进给量
铣16×8的槽可用高速钢三面刃铣刀加工,铣刀规格为φ8,齿数为10。
由《机械加工工艺师手册》表21-5,取每齿进给量为0.15mm/z,ap=2mm,故总的进给量为f=0.15×10=1.5mm/z。
②切削速度
由《工艺手册》表3.1-74,取主轴转速为190r/min。
则相应的切削速度为:
③切削工时
切入l=2mm,切出l1=2mm行程量l2=16mm。
查《工艺手册》P9-143表9.4-31,切削工时计算公式:
工序Ⅶ:
切断φ55叉口。
1进给量
采用切断刀,宽度为4,每齿进给量
=0.15mm/z故进给量f=0.6mm
②铣削速度:
(m/min)(表9.4-8)
由《数控加工工艺》(田春霞主编)中第五章表5-6得切削速度为9~18m/min
根据实际情况查表得V=15m/min
③切削工时
切出l=2mm,切出l1=2mm,行程量=75mm。
查《工艺手册》P9-143表9.4-31,切削工时计算公式:
工序Ⅷ:
检验。
参考文献:
1、赵家奇,《机械制造工艺学课程设计指导书》(2版),机械工业出版社,2006年.
2、杨叔子,《机械加工工艺师手册》(以下简称《工艺手册》机械工业出版出版社
3、孙本序,《机械加工余量手册》机械工业出版社
4、刘守勇,《机械制造工艺与机床夹具》,机械工业出版出版社
5、田春霞《数控加工工艺》
6、吴拓、方琼(《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》
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