C6140车床拨叉说明书Word文档格式.docx
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1.1零件的用途
题目所给的零件是CA6140车床的拨叉,它位于车床变速机构中,主要起换挡作用,使按照工作者的要求工作主轴回转运动,获得所需的速度和扭矩。
零件上方的φ25孔与操纵机构相连,下方的φ60半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。
通过上方的力拨动下方的齿轮变速。
两件零件铸为一体,加工时分开。
该拨叉在改变档位时要承受弯曲应力和冲击载荷的作用,因此该零件应具有足够的强度、刚度和韧性,以适应拨叉的工作条件。
1.2零件的技术要求
根据零件图所给的数据以及要求,按《机械制造基础课程设计指导教程》(注:
下面没有注明的均指本书本的表格)表1-1形式列表如下:
.拨叉零件技术要求表
加工表面
尺寸及偏差/mm
公差及精度等级
表面粗糙度Ra/μm
形位公差/mm
拨叉角内表面
φ60
IT12
3.2
拨叉脚底面
离圆中心线2mm
6.3
Φ60孔两端面
12d11
IT11
Φ25孔
25H7
IT7
1.6
螺纹孔顶面
距φ25孔中心线36
铣槽端面
距槽底面8H12
16H槽底面
8H12
16H11槽两内侧面
16H11
1.3审查零件的工艺性
分析零件图可知,拨叉脚的两端面均要求切削加工,并在轴向方向上均高于相邻的表面,这样既减少了加工的面积又提高了换挡是叉脚端面的接触刚度;
Φ25mm孔和M22*1.5螺纹的端面均为平面,可以防止加工过程中钻头钻偏,以保证加工精度;
该零件除主要加工表面外,其余加工表面加工精度较低,不需要高精度加工。
而主要加工表面也可以在正常的生产条件下,采用较经济的方法保质保量地加工出来。
总的来说,该零件的工艺性好。
1.4零件的生产类型
该零件生产为中批量生产。
2、确定毛坯、绘制毛皮的简图
2.1选择毛坯
由于考件在机床运行过程中所受冲击不大,零件结构又比较简单,零件材料为HT200,且生产类型为中批生产,综合考虑选选择铸件毛坯。
采用砂型铸造方法制造毛坯。
2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量
2.2.1公差等级
由拨叉的功用和技术要求,查《指导教程》表2-1确定该零件的公差等级为普通级,取CT9级。
2.2.2分模线形状
根据该零件的的行位特点,选择零件拨叉脚12d11上的中心线分面,属平直分模线。
2.2.3零件表面粗糙度
由零件图可知,该拨叉个加工表面的粗糙度Ra均大于等于1.6un。
项目
加工余量
孔Ø
60内表面
2.5mm单边余量
60两端面
2.5mm/端
槽端面
3mm
Ø
25孔两端面
根据以上诸因素,查《机械加工工艺简明手册》确定该铸件的
毛坯图
3、拟定拨叉工艺路线
3.1定位基准的选择
3.1.1精基准的选择
根据零件的技术要求和装配要求以及选择精基准的四大原则,选择拨叉孔Φ
25H7以及其左右端面作为精基准,零件上很多表面都可以采用他们作为基准进行加工,即遵循了“基准统一”原则。
又孔Φ25H7的轴线是设计基准,选用其作基准定位加工换挡叉叉脚的内侧面实现了设计基准和工艺基准的重合,保证了被加工表面的垂直度要求。
由于换挡叉的刚性较差,受力易产生变形弯曲,为了避免在机械加工中产生夹紧变形,根据夹紧力应垂直于主要定位基面,并应作用在刚度较大部位的原则,夹紧力作用点不能作用在叉脚或者叉杆上。
选用换挡叉头凸台左端面作精基准,夹紧可作用在换挡叉头凸台上,夹紧稳定可靠。
3.1.2粗基准的选择
作为粗基准的表面应平整,没有飞边、毛刺或其他表面缺陷。
选择换挡叉的
叉头Φ42圆柱面作为粗基准。
采用Φ42圆柱面定位加工内孔可保证孔壁厚均匀。
3.2表面加工方法的确定
尺寸精度等级
表面粗糙度Ra/mm
加工方案
粗镗-半精镗
Φ42两端面
粗铣
粗铣-半精铣
钻-扩-粗铰-精铰
粗铣、半精铣
粗铣-精铣
3.3加工阶段的划分
该换挡叉的加工质量要求较高,可将加工阶段划分为粗加工、半精加工、精加工三个阶段。
在粗加工阶段,首先将精基准准备好,使后续工序都可采用精基准定位加工,保证其他加工表面的精度要求;
然后粗铣拨叉头Φ25孔左右端面,拨叉Φ60孔左右端面,粗镗Φ60孔,粗铣槽外端面,粗细槽内侧和底面,完成Φ25孔的钻、扩和粗铰,钻Φ20.5孔,用丝锥攻M22*1.5螺纹。
在半精加工阶段,完成进Φ60孔的半精镗,槽内侧和底面的半精铣,Φ60孔左右端面的半精铣;
在精加工阶段,进行拨叉Φ60孔左右端面的精铣,槽内侧和底面的精铣和Φ25孔的精铰。
3.3.1工序的集中与分散
选用工序集中原则安排拨叉的加工工序。
该拨叉的生产类型为中批生产,可以采用专用工具、夹具,以提高生产率;
而且运用工序集中原则使工件的夹装次数少,不但可缩短辅助时间,而且由于在一次夹装中加工了许多表面,有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。
3.3.2工序顺序的安排
1)机械加工工序的安排
(1)遵循“先基准后其他”的原则,首先加工精基准——拨叉头Φ25的左右端面和轴孔Φ25孔。
(2)遵循“先粗后精”原则,先安排粗加工工序,后安排精加工工序。
(3)遵循“先主后次”原则,先加工主要表面——拨叉头Φ25左右端面和轴孔Φ25孔和拨叉Φ60孔左右端面,后加工次要表面——操纵槽内侧面和底面。
(4)遵循“先面后孔”原则,先加工拨叉头Φ25孔左右端面,再加工轴孔Φ25孔。
2)辅助工序
精加工后,安排去毛刺、终检工序
3.4确定工艺路线
工艺路线方案一
010粗、精铣φ25孔上端面。
020粗、精铣φ25孔下端面。
030钻、扩、铰、精铰φ25孔。
040钻、扩、铰、精铰φ60孔。
050粗、精铣φ60孔上端面
060粗、精铣φ60孔下端面。
070切断。
080铣螺纹孔端面。
090钻φ22孔(装配时钻铰锥孔)。
100攻M22×
1.5螺纹。
110粗铣半精铣精铣槽所在的端面
120粗、半精铣精铣16H11的槽。
130检查。
上面工序可以适合大多数生产,但是在全部工序中间的工序七把两件铣断,对以后的各工序的加工定位夹紧不方便,从而导致效率较低。
再看另一方案。
工艺路线方案二
070铣螺纹孔端面。
080钻φ22孔(装配时钻铰锥孔)。
090攻M22×
100粗铣半精铣精铣槽所在的端面。
110粗、半精铣精铣16H11的槽。
120切断。
此方案仍有先钻孔再铣平面的不足,所以这个方案仍不是最好的工艺路线综合考虑以上各方案的各不足因素,得到以下我的工艺路线。
工艺路线方案三
010以φ42外圆为粗基准,粗铣φ25孔两端面。
020以φ25孔上端面为精基准,钻、扩、铰、精铰φ25孔,孔的精度达到IT7。
030以φ25孔为精基准,粗铣、半精铣φ60孔两端面至图纸要求。
040以φ25孔为精基准,粗镗、半精镗φ60孔,保证精度以及粗糙度要求。
050以φ25孔为精基准,铣槽端面。
060以φ25孔为精基准,铣16H11的槽保证槽的侧面相对孔的垂直度误差是0.08。
070以φ25孔为精基准,铣螺纹孔端面。
080以φ25孔为精基准,钻φ20.5孔。
090以φ25孔为精基准,攻M22×
100铣断
两次平面一块铣,缩短加工时间,还易于保证形位公差,效率也提高了。
在综合考虑上述工序顺序安排原则及比较的基础上,列出拨叉的工艺路线。
工序号
工序名称
机床设备
刀具
量具
010
粗铣φ25孔左右端面
卧式铣床X62
镶齿圆柱铣刀
游标卡尺
020
钻、扩、粗铰、精铰φ25孔
立式钻床Z525
麻花钻、扩孔钻、铰刀
卡尺、塞规
030
粗、半精铣铣φ60孔上下端面
040
粗镗、半精镗φ60孔
卧式镗床T68
硬质合金镗刀
050
铣16H11槽外端面
圆柱铣刀
060
铣16H11的槽内侧面和底面
X62
三面刃铣刀
卡规、深度游标卡尺
070
钻φ20.5螺纹底孔
立式钻床Z525
麻花钻
080
攻M22×
1.5螺纹
丝锥
090
铣断
X62
中齿锯片铣刀
100
去毛刺、检查
锉刀
4、加工工序尺寸和公差的确定
1)φ25左右端面
工步加工余量工序尺寸公差
粗铣2.5mm/边85-2.5*2=80IT13
2)内孔φ25孔
查《机械加工余量手册》得,
工步加工余量工序尺寸公差
钻孔1.5mm24.8-0.9*2=23mmIT12,0.21mm
扩孔0.9mm24.94-0.07*2=24.8mmIT11,0.13mm
粗铰0.07mm25-0.03*2=24.94mmIT9,0.052m
精铰0.03mm25mmIT7,0.021mm
3)φ60孔的左右端面
毛坯尺寸为16mm,CT10,2.2。
查《机械加工余量手册》的,
粗铣2mm13+2*2=17mmIT13,0.27mm
半精铣0.5mm12+0.5*2=13mmIT11,0.11mm
4)内孔φ60孔
粗镗2mm60-2*0.5=59mmIT12,0.3mm
半精镗0.5mm60mmIT9,0.074mm
5)铣螺纹孔顶面
粗铣2mm39-2=37mmT13,0.39mm
半精铣1mm37-1=36mmIT8,0.039mm
6)16H11槽端面
粗铣2mm47-2=45mmIT13,0.27mm
半精铣1mm45-1=44mmIT11,0.11mm
5、切削用量、时间定额的计算
5.1粗铣Φ25H7两端面
工序010粗铣Φ25H7两端面
机床:
X62型卧式铣床
刀具:
两块镶齿套式圆柱铣刀(间距为80),参照《机械加工工艺手册》表3.12选取d=100,齿数z=14的细齿铣刀ap=40-70(取45)。
因其单边余量:
Z=2.5mm
所以铣削深度:
ae=2.5
每齿进给量:
af=0.06;
查《机械加工工艺手册》选取vc=23m/min,n=74r/min,vf=41mm/min。
查《机械加工工艺手册》表3.1-74,选取主轴转速为n=75r/min,vf=60mm/min。
实际切削速度vc:
每齿进给量fzc:
铣削长度L=14mm,入切量及超切量
5.2加工φ25H7孔
工序020:
加工φ25H7孔(钻φ10H7孔至φ23,扩至φ24.8,粗铰至24.94,精铰至图要求)。
Z525立式钻床
麻花钻φ23扩孔钻φ24.8,铰刀φ24.94,铰刀φ25H7.
1)钻孔φ23
(1)刀具:
高速钢麻花钻φ23。
(2)选择切削用量
①决定进给量f
a.按加工要求决定进给量,查《切削用量简明手册》表2.7,
f=(0.78-0.96)*0.9765*0.5=0.37-0.47mm/r
b.按机床结构决定进给量,机床进给机构所允许的最大轴向力8830N(《切削用量简明手册》表2.35).查《切削用量简明手册》表2.9,
f=2.0mm/r
c.按钻头强度选取进给量,查《切削用量简明手册》表2.8,
f>
1.75mm/r
综合上述三个选择进给量比较,最后取进给量f=0.36。
②决定切削速度
查《切削用量简明手册》表2.15,切削速度vc=22m/min,故
按机床选择nw=272r/min,所以实际切削速度
(3)加工机动用时:
查《切削用量简明手册》表2.29,入切及超切量,y+Δ=11mm
2)扩孔φ24.8
(1)刀具:
直柄扩孔钻φ24.8
(2)选择切削用量
查《切削用量简明手册》表2.10,结合扩孔钻直径与被加工材料硬度,
选取f=1.0~1.2mm/r。
又该加工孔的精度要求较高,故需要乘上校正系数0.7,
f=(1.0~1.2)*0.7=0.7~0.84mm/r
结合机床规格,选取f=0.81mm/r。
根据其他有关资料,扩孔切削速度,
v=0.4v钻=0.4*22=8.8m/min
v钻——钻头钻同样尺寸孔时的切削速度
故
按机床选择nw=97r/min,所以实际切削速度
(3)加工机动用时:
查《切削用量简明手册》表2.29,入切及超切:
y+Δ=11mm
3)粗铰孔φ24.94mm
直柄机用铰刀φ24.94mm
查《切削用量简明手册》表2.11,结合扩孔钻直径与被加工材料硬度,选取f=1.0~1.5mm/r。
结合机床规格,选取f=1.3mm/r。
因单边加工余量为0.07,故ap=0.07。
查《切削用量简明手册》表2.24,切削速度vc=4~8m/min,取vc=7m/min
4)精铰孔φ25H7
直柄机用铰刀φ25H7
因单边加工余量为0.03,故ap=0.03。
6.专用夹具设计
为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。
经过与本组同学商量并征的指导老师同意,决定设计第2道工序的专用夹具——钻、扩、粗铰、精铰φ25H7孔的钻床夹具。
本夹具用于Z525立式钻床上。
刀具为高速钢麻花钻、扩孔钻以及铰刀,对工件依次进行加工。
6.1定位方案的确定
1)工序要求
本次设计钻床夹具主要加工φ25H7孔,该孔为零件的设计基准。
2)定位方案的确定
为了便于加工,所以需要限制零件自由度,确定方案为:
以φ42圆柱面(用两个V型块)定位限制4个自由度,φ25孔下端面小平面定位限制一个自由度,共限制零件5个自由度(具体见机械加工工序卡片)。
6.2夹紧装置设计
1)夹紧力方向原则:
(1)夹紧力的作用方向不应破坏工件的既定位置;
(2)夹紧力的作用方向应使所需夹紧力尽可能小;
(3)夹紧力的作用方向应使工件的夹紧变形最小。
2)夹紧力作用点原则:
(1)夹紧里的作用点应正对夹具定位支撑元件或位于支撑元件所形成的稳定受力区域内,以免工件产生位移和偏转;
(2)夹紧力的作用点应正对工件刚性较好的部位上,以使夹紧变形尽可能少,有时可采用增大工件受力面积或合理分布夹紧点位置等措施来实现;
(3)夹紧力的作用点应尽可能靠近工件的加工表面,以保证夹紧力的稳定性和可靠性,减少工件的夹紧力,防止加工过程中可能产生振动。
根据以上要求,考虑加工零件的特点及定位方式,确定夹紧方式。
本设计方案采用螺旋夹紧方式,通过压紧螺钉、压块作用在未加工的32*90的面上,具体夹紧方式见ZJ-01装配图。
这种夹紧方式和夹紧装置简单实用,且对于中等批量生产能较快装夹工件,劳动强度较小,成本低,简单可靠。
6.3夹紧力与切削力的计算
1)切削力计算
查《切削用量简明手册》表2.32及2.33切削时轴向力
Ft=CFd0zFfyFkF=4266N
切削扭矩:
Mc=CMd0zMfyMkM=48.12N.m
式中数据CF=420,zF=1.0,yF=0.8,kF=1.0
CM=0.206,zM=2,yM=0.8,KM=1
4)所需夹紧力
5)查《现代夹具设计手册》表3.21,所需夹紧力
式中数据K=2.15(K=K0K1K2K3K4K5K6),K0=1.5,K1=1.0,K2=1.1,K3=1.0,K4=1.0
K5=K6=1.0,f1=0.2,f2=0.3,R=21,α=90。
。
总结
说实话,课程设计真的有点累.然而,当我一着手清理自己的设计成果,漫漫回味这四周的心路历程,一种少有的成功喜悦即刻使倦意顿消.虽然这是我刚学会走完的第一步,也是人生的一点小小的胜利,然而它令我感到自己成熟的许多,另我有了一中”春眠不知晓”的感悟.
通过课程设计,使我深深体会到,干任何事都必须耐心,细致.课程设计过程中,许多计算有时不免令我感到有些心烦意乱:
有2次因为不小心我计算出错,只能毫不情意地重来.但一想起老师平时对我们耐心的教导,想到今后自己应当承担的社会责任,想到世界上因为某些细小失误而出现的令世人无比震惊的事故,我不禁时刻提示自己,一定呀养成一种高度负责,认真对待的良好习惯.这次课程设计使我在工作作风上得到了一次难得的磨练.
短短四周的课程设计,使我发现了自己所掌握的知识是真正如此的缺乏,自己综合应用所学的专业知识能力是如此的不足,几年来的学习了那么多的课程,今天才知道自己并不会用.想到这里,我真的心急了,老师却对我说,这说明课程设计确实使我你有收获了.老师的亲切鼓励了我的信心,使我更加自信。
由于时间短暂,课程设计中还有一些地方值得改进。
例如,压紧螺钉所选类型是否最合适,夹具各零件是否便于加工、装配的布局安排是否最为合理等还有待探讨,我会利用其它时间进一步思考。
致谢
这次的课程设计,我们算是真正的做了一次工艺人员,由方案的出台、查表、计算到夹具的设计,都由我们自己独立思考亲自操作完成的。
在这次课程设计当中,我们重温了《机械制造技术基础》、制图的课本知识,第一次感受到了运用所学的知识来指导实践所带来的快乐,同时也提高了我们查图、查表的能力,也算是为以后的工作提前进行了适应。
更重要的是,在此过程当中,我们明确了做为一个工程技术人员应该具有的认真、仔细的素养,也是机械人员最基本的素养,在以后的学习、工作当中,必须重视这种这素养的培养;
同时,我们也认识到团队合作的可贵,1加1大于2,我们一次次的对方案进行讨论、修改,使我们的方案逐渐走上成熟,各种疑团都得到了解决,团结合作是我们完成工作的保证。
四周的课程设计是如此短暂,但在此过程中所学到的东西将指引我们以后的学习工作。
感谢老师的指导,也感谢我们这个团队。
参考文献
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