拔叉2CA6140课程设计说明书文档格式.docx
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拨叉是机车变速箱中一个重要的零件,因为其零件尺寸比较小,结构形状较复杂,但其加工孔和侧面有精度要求,此外还有小头孔上的槽要求加工,对精度有一定的要求。
拨叉的底面、大头孔上两侧面和大小头孔粗糙度要求都是
,所以都要求精加工。
其大头孔与侧面有垂直度的公差要求,所要加工的槽,在其槽两侧面有平行度公差和对称度公差要求等。
因为零件的尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度,以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量,进而影响其性能与工作寿命,因此它们的加工必须保证精度要求。
3.拨叉生产类型的确定
零件的生产纲领可按下式计算:
式中Q——产品的年产量(批量),件/年
n——每台产品中该零件的数量,个/件
——备品率,%
——废品率,%
依题目可知:
Q=600件/年,n=1个/件,备品率=5%废品率=1%
代入公式得:
N=637
得知:
拨叉零件的生产类型:
中批量生产
工艺特征:
加工过程划分阶段;
工序适当集中;
加工设备以通用设备为主,大量采用专用工装。
二、选择毛坯,确定毛坯尺寸,设计毛坯图
1.选择毛坯
零件材料为HT200。
考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大,零件结构又比较简单,生产类型为中批生产,故选择铸件毛坯。
查崇凯《机械制造技术基础课程设计指南》第119页表5-1,选用铸件尺寸公差等级为CT-12。
2.机械加工余量
2.1求最大轮廓尺寸
根据零件图计算轮廓尺寸,长157.5,宽75,高80,故最大轮廓尺寸为157.5mm
2.2选取公差等级CT
由表5-1,铸造方法按机器造型、铸件材料按灰铸铁,得公差等级CT范围8~12级,取为10级
2.3求铸件尺寸公差
根据加工表面的基本尺寸和铸件公差等级CT,由表5-3查得,公差相对于基本尺寸对称分布
2.4求机械加工余量等级
由表5-5,铸造方法按机器造型、铸件材料按灰铸铁,得机器加工余量等级范围E~G级,取为F级
2.5求机械加工余量(RMA)
对所有的加工表面取同一个值,由表5-4查最大轮廓尺寸为157.5、机械加工余量等级为F级,得RMA数值为1.5
2.6求毛坯基本尺寸
2.6.1
25孔铸成实心,16
8槽铸成实心
2.6.2
55孔内腔加工:
其基本尺寸R=F-2RMA-CT/2=55-2
1.5-2.8/2=50.6mm,
可将其调整为51mm
2.6.355半圆孔左端面
其基本尺寸R=F+RMA+CT/2=134.5+1.5+3.6/2=137.8mm
可将其调整为138mm
2.6.4
55孔上下端面
其基本尺寸R=F+2RMA+CT/2=12+1.5
2+2.2/2=16.1mm
可将其调整为17mm
2.6.5
40外圆斜面
其基本尺寸R=F+RMA+CT/2=17+1.5+2.4/2=19.7
可将其调整为20
2.6.6
40圆柱的上表面
其基本尺寸为R=F+RMA+CT/2=80+1.5+3.2/2=83.1mm
可将其调整为83mm
2.6.7
25孔轴线与侧面端面的距离
其基本尺寸为R=F+RMA+CT/2=23+1.5+2.4/2=25.6mm
可将其调整为26mm
表1拨叉零件毛坯尺寸公差与加工余量
项目
公差等级
加工表面基本尺寸
铸件尺寸公差
机械加工余量等级
RMA
毛坯
55孔内腔
10
55
2.8
F
1.5
51
55半圆孔左端面
134.5
3.6
138
12
2.4
17
20
80
3.2
83
23
26
3.毛坯图的绘制
图2拨叉毛坯图
三、选择加工方法,拟定工艺路线
1.定位基准的选择
基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
基面选择的正确与合理,以使加工质量得到保证,生产率得以提高。
否则,加工工艺过程中会问题百出,甚至还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。
(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。
主要因该考虑基准重合的问题。
其次是基准统一,自为基准,互为基准,所选的精基准应能保证定位准确,夹紧可靠、夹具简单、操作方便。
2.零件表面加工方法的选择
本零件的加工面有内孔、端面、槽及小孔等,材料为HT200。
以公差等级和表面粗糙度要求,参考崇凯《机械制造技术基础课程设计指南》第五章第二节表5-14、5-15、5-16等,其加工方法选则如下。
(1)φ55孔内圆表面加工,表面粗糙度为3.2,由表5-15知其可用
粗镗→半精镗
(2)φ55孔两端面平面加工,表面粗糙度6.3,由表5-16知其可用
粗铣→精铣
(3)铣断断面端面粗糙度为6.3,可直接采用粗铣
(4)φ40的圆柱上表面平面加工,表面粗糙度为0.4,由表5-16知其可用
粗铣→半精铣→精铣
(5)铣φ40外圆斜面平面加工,表面粗糙度6.3,由表5-16知其可用
(6)铣16×
8槽表面粗糙度为3.2,由表5-16知其可用
(7)Φ25孔内孔加工,内圆表面粗糙度为3.2,由表5-15知其可用
钻→扩→粗铰→精铰
(8)去毛刺;
(9)终检
3.制定工艺路线
按照先加工基准面及先粗后精的原则,该拨叉零件加工可按下述工艺路线进行
工序1以φ40外圆面为粗基准,粗镗,半精镗φ55孔。
工序2以φ25孔定位,铣断,使之为两个零件,精铣φ55半孔两端面。
工序3以Φ40外圆为定位基准,钻、扩、粗铰、精铰Φ25孔。
工序4以φ25孔定位,铣φ55孔上下端面,铣侧面断面,使其与φ25孔中心线距离23mm。
工序5以φ25孔定位,铣φ40外圆斜面。
工序6以φ25孔定位,粗铣、精铣φ40圆柱的上表面。
工序7以φ25孔定位,铣16×
8槽。
工序8去毛刺;
工序9终检。
四、工序设计
4.1选择加工设备及工艺装备
4.1.1选择机床及对应夹具
(1)工序1是粗镗,半精镗。
各工序的工步不多,成批生产不要求很高的生产率,故选用卧式镗床就能满足要求。
本零件外轮廓尺寸不大,精度要求一般,因此可选用T740型卧式金刚镗床和专用夹具
(2)工序2为铣断,可一次走刀完成,使之为两个零件,粗铣φ55半孔两端面表面精度要求一般,故选用X60卧式铣床和专用夹具。
(3)工序3是钻、扩、粗铰、精铰Φ25孔,工步较多,故用立式钻床效率高,表面精度要求高,故选用Z5125A立式钻床专用夹具。
(4)工序4是,铣侧面端面,选用XA6132卧式铣床和专用夹具。
(5)工序5是铣φ40外圆斜面,工步少,表面精度一般,故选用XA6132卧式铣床和专用夹具。
(6)工序6是粗铣、精铣φ40圆柱的上表面,表面精度高,故选用XA6132卧式铣床和专用夹具。
(7)工序7是铣16×
8槽,表面精度一般,选用X61W型万能铣床和专用夹具
(8)工序8去毛刺,手工去毛刺
(9)工序9终检
4.1.2选择刀具
(1)工序1粗镗,半精镗φ55孔,选用90°
硬质合金YT5镗刀
(2)工序2铣断,粗铣φ55孔两端面,选用中齿锯片铣刀d=160mmL=4mmz=40
(3)工序3钻、扩、粗铰、精铰Φ25孔,选用Φ23麻花钻,Φ24.8的扩刀,铰刀。
(4)工序4粗铣精铣φ55上下端面,粗铣侧面端面,选用W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。
(5)工序5铣φ40外圆斜面,选用高速钢镶齿三面刃铣刀
(6)工序6粗铣、精铣φ40圆柱的上表面,它的表面粗糙度要求太高,实际不用那么高,可调整为3.2,选用W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。
(7)工序7铣16×
8槽,选用高速钢直齿三面刃铣刀do=16mm
4.2确定工序尺寸
4.2.1确定圆柱工序尺寸,如下表所示
表2圆柱表面工序尺寸:
加工表面
加工内容
加工余量
精度等级
工序尺寸
表面粗糙度
φ55IT12
铸件
4.0
CT12
粗镗
2.0
IT12
6.3
半精镗
IT10
φ25IT7
钻孔
2
IT11
扩孔
1.8
粗铰孔
0.14
IT8
精铰孔
0.06
IT7
1.6
4.2.2确定平面工序尺寸
表3平面工序尺寸
φ55孔的上下端面
5.0
粗铣
精铣
1.0
侧面端面
1
Φ40圆柱上表面
3.0
IT6
五、确定切削用量及基本时间
刀具寿命、刀具半径、进给量、背吃刀量、切屑速度可查崇凯《机械制造技术基础课程设计指南》第五章第七节表5-112至5-161,第二章第三阶表2-8至2-23,机动时间可查表2-24至2-30.
5.1工序1:
粗镗,半精镗φ55孔
机床:
T740型卧式金刚镗床,加专用夹具
刀具:
选用90°
1.粗镗孔至φ53mm
(1)背吃刀量ap
单边余量Z=1mm,可一次切除,则ap=1mm。
(2)进给量f
查得f=0.20mm/r
(3)切削速度vc
查崇凯《机械制造技术基础课程设计指南》表2-28得
Cv=38Yv=0.80m=0.2T=60Kv=0.89×
1.04×
0.93
所以v=
=52.3m/min=0.87m/s
则,ns=
=
=5.23r/s(314r/min)
按机床选取nw=7.16r/s(430r/min)
所以实际切削速度vc=
=
=1.19m/s
(4)切削工时t
t=
=
=0.22min
2.半精镗孔至φ55mm
选用一个刀杆,T60卧式镗床同时对工件进行粗,半精镗孔,故进给量,切削速度及工时均与前相同
即:
f=0.20mm/r
nw=7.16r/s(430r/min)
t=0.22min
5.2工序2:
铣断
选用X60卧式铣床,专用夹具
中齿锯片铣刀d=160mm
L=4mmz=40
刀具寿命:
查表高速钢切断铣刀d≤40T=45min
(1)切削用量ap
ap=17mm一次走刀切断
(2)进给量fz
查得fz=0.1mm/z
=91m/min=1.52m/s
ns=
=1000×
91/(3.14×
160)=181r/min
按机床选取nw==100r/min
=160×
100×
3.14/1000=50.24m/min
(4)计算基本工时
此时工作台每分钟进给量
应为:
查表得,刚好有
计算切削基本工时:
tm=
=
=0.5min
5.3工序3:
钻、扩、粗铰、精铰Φ25孔。
1.加工条件
工件材料:
灰铸铁HT200
加工要求:
钻Φ25的孔,其表面粗糙度值为Rz=1.6μm;
先钻Φ23的孔在扩Φ24.8的孔,再粗铰Φ24.94孔,再精铰Φ25孔。
Z5125A立式钻床,专用夹具。
Φ23麻花钻,Φ24.8的扩刀,铰刀。
2.计算切削用量
2.1钻Φ23的孔。
(1)进给量
查崇凯《机械制造技术基础课程设计指南》第189页,表5-127得钻孔进给量f为0.78~0.96mm/r,由于钻孔的深度80大于钻孔的直径φ23时的三倍,属于低刚度零件,故进给量应乘修正系数0.75,则f=(0.78~0.96)×
0.75=0.585~0.72mm/r,查表得出,现取f=0.50mm/r。
此工序采用Φ23的麻花钻。
所以进给量f=0.96mm/z
(2)钻削速度
切削速度:
Cv=11.1Yv=0.40m=0.125T=60Kv=1Zv=0.25Xv=0
=14.8m/s=91m/min
根据手册ns=300r/min,故切削速度为
vc=
(3)切削工时
l=23mm,l1=13.2mm.
查表,切削工时计算公式:
2.2扩Φ24.8的孔
(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
=195r/min.
切削工时时切入L1=1.8mm,切出L2=1.5mm
2.3粗铰Φ24.94的孔
(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
=195r/min,所以实际切削速度
切削工时,切入l2=0.14mm,切出l1=1.5mm.
2.4精铰Φ25的孔
(1)精铰孔时的进给量
(2)切削速度
(3)切削工时
切削工时,切入l2=0.06mm,切出l1=0mm.
5.4工序4:
粗铣,精铣φ55孔上、下端面,粗铣侧面端面
1.粗铣φ55孔上下端面。
XA6132卧式铣床,专用夹具。
W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。
铣削宽度ae>
60,深度ap<
=4,齿数z=12,故据《机械制造技术基础课程设计指南》取刀具直径do=125mm。
选择刀具前角γo=+5°
后角αo=8°
,副后角αo’=8°
,刀齿斜角λs=-10°
主刃Kr=60°
过渡刃Krε=30°
副刃Kr’=5°
过渡刃宽bε=1mm。
(1)铣削深度因为切削量较小,故可以选择ap=2mm,一次走刀即可完成所需长度。
(2)每齿进给量机床功率为7.5kw。
查得f=0.14~0.24mm/z。
由于是对称铣,选较小量f=0.14mm/z。
(3)查后刀面最大磨损及寿命
查《机械制造技术基础课程设计指南》表3.7,后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。
查《机械制造技术基础课程设计指南》表3.8,寿命T=180min
(4)计算切削速度
查得Vc=110mm/s,n=281r/min,Vf=378mm/s
据XA6132铣床参数,选择nc=300r/min,Vfc=375mm/s,则实际切削速度
Vc=3.14*80*475/1000=117.8m/min,实际进给量为fzc=Vfc/ncz=0.10mm/z。
(5)校验机床功率查《机械制造技术基础课程设计指南》,而机床所能提供功率为Pcm=56.3kw>
Pcc=2.7kw。
故校验合格。
(6)计算基本工时
tm=L/Vf=(125+30)/375=0.41min.
2.精铣φ55孔上下端面。
(1)铣削深度因为切削量较小,故可以选择ap=0.5mm,一次走刀即可完成所需长度。
查《机械制造技术基础课程设计指南》选f=0.5mm/z。
(4)计算切削速度
按《机械制造技术基础课程设计指南》,将f降一级为f=0.5mm/z。
查得Vc=110mm/s,n=252r/min,Vf=577mm/s
据XA6132铣床参数,选择nc=235r/min,Vfc=600mm/s,则实际切削速度
Vc=600.4,实际进给量为fzc=Vfc/ncz=0.21mm/z。
3.粗铣侧面端面
进给量f=0.14mm/r
查表af=0.15mm
tm=L/Vf=(125+30)/375=0.41min.
5.5工序5:
铣φ40外圆斜面
高速钢镶齿三面刃铣刀
(1)进给量f
查表af=0.15mm/z
(2)切削速度vc
查得v=27m/min
d=175mm齿数z=16
则ns=
=49r/min
按机床选取nw=47.5r/min
=
=26.1m/min
(3)基本工时t
t=
=2min
5.6工序6:
粗铣、精铣φ40圆柱的上表面
铣削宽度ae<
=60,深度ap<
=4,齿数z=10,故据《切削用量机械制造技术基础课程设计指南》(后简称《机械制造技术基础课程设计指南》)取刀具直径do=80mm。
1.粗铣
(1)铣削深度因为切削量较小,故可以选择ap=1.5mm,一次走刀即可完成所需长度。
(2)每齿进给量机床功率为7.5kw。
查《机械制造技术基础课程设计指南》f=0.14~0.24mm/z。
(3)查后刀面最大磨损及寿命
(4)计算切削速度
查得Vc=98mm/s,
则n=439r/min,Vf=490mm/s
据XA6132铣床参数,选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,
则实际切削速度Vc=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为
fzc=Vfc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。
(5)校验机床功率查《机械制造技术基础课程设计指南》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>
Pcc。
最终确定ap=1.5mm,nc=475r/min,Vfc=475mm/s,Vc=119.3m/min,
fz=0.16mm/z。
(6)计算基本工时
tm=L/Vf=(32+80)/475=0.09min。
2.精铣
查得Vc=98mm/s,
则实际切削速度Vc=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为fzc=Vfc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。
最终确定ap=1.0mm,nc=475r/min,Vfc=475mm/s,Vc=119.3m/min,
5.7工序7:
铣16×
8槽
x61W型
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