CA6140机床831002拨叉钻M22螺纹孔夹具三维设计Word格式文档下载.docx
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2.5.15工序15:
铳开①60H12的孔22
2.6本章小结23
3专用夹具设计24
3.5钻孔夹具设计24
3.1.1问题的提出24
3.1.2夹具的设计24
3.2本章小结29
结论30
参考文献31
4CA6140m331002拨叉钻MKJg…-360压缗M.2正式版文件操作工B挎助作
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1绪论
1.1课题背景
随着科学技术的发展,各种新材料、新工艺和新技术不断涌现,机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。
各种新工艺的出现,已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴,可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。
数控机床的问世,提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。
特别是计算方法和计算机技术的迅速发展,极大地推动了机械加工工艺的进步,使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。
“工欲善其事,必先利其器。
”
工具是人类文明进步的标志。
自20世纪末期以来,现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。
但工具(含夹具、刀具、量具与辅具等)在不断的革新中,其功能仍然十分显著。
机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。
因此,无论在传统制造还是现代制造系统中,夹具都是重要的工艺装备。
1.2夹具的发展史
夹具在其发展的200多年历史中,大致经历了三个阶段:
第一阶段,夹具在工件加工、制造的各工序中作为基本的夹持装置,发挥着夹固工件的最基本功用。
随着军工生产及内燃机,汽车工业的不断发展,夹具逐渐在规模生产中发挥出其高效率及稳定加工质量的优越性,各类定位、夹紧装置的结构也日趋完善,夹具逐步发展成为机床一工件一工艺装备工艺系统中相当重要的组成部分。
这是夹具发展的第二阶段。
这一阶段,夹具发展的主要特点是高效率。
在现代化生产的今大,各类高效率,自动化夹具在高效,高精度及适应性方面,已有了相当大的提高。
随着电子技术,数控技术的发展,现代夹具的自动化和高适应性,已经使火具与机床逐渐融为一体,使得中,小批量生产的生产效率逐步趋近于专业化的大批量生产的水平。
这是夹具发展的第三个阶段,这一阶段,夹具的主要特点是高精度,高适应性。
可以预见,夹具在不一个阶段的主要发展趋势将是逐步提高智能化水平。
1.3小结
一项优秀的夹具结构设计,往往可以使得生产效率大幅度提高,并使产品的加工质量得到极大地稳定。
尤其是那些外形轮廓结构较复杂的,不规则的拔叉类,杆类工件,几乎各道工序都离不开专门设计的高效率夹具。
目前,中等生产规模的机械加工生产企业,其夹具的设计,制造工作量,占新产品工艺准备工作量的50%—80%。
生产设计阶段,对夹具的选择和设计工作的重视程度,丝毫也不压于对机床设备及各类工艺参数的慎重选择。
夹具的设计,制造和生产过程中对夹具的正确使用,维护和调整,对产品生产的优劣起着举足轻重的作用。
2拨叉的加工工艺规程设计
2.1零件的分析
2.1.1零件的作用
本课题所给的零件是CA6140车床的拨叉。
它位于车床变速机构中,主要起换档,使主轴回转运动按照工作者的要求工作,获得所需的速度和扭矩的作用。
2.1.2零件的工艺分析
零件的材料为HT200灰铸铁属于脆性材料,故不能锻造和冲压。
但灰铸铁的铸造性能和切削加工性能优良。
以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求:
⑴中心圆孔①2500.021。
2.1.3M22x1.5的螺纹孔垂直于中心孔,其中心与右面的距离为4400.30
⑶键槽16/11与中心孔有0.08的垂直度,深为800.15o
⑷半孔66000.3与中心孔有127驾的位置关系,其宽为12比06与中心孔有0.1的垂直度。
由上面分析可知,可以先加工拨叉中心孔,然后以此作为基准采用专用夹具进行加工,并且保证位置精度要求。
再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度,并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面,所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。
2.2确定生产类型
已知此拨叉零件的生产类型为大批量生产,所以初步确定工艺安排为:
加工过程划分阶段;
工序应当集中;
加工设备以通用设备为主,大量采用专用工装。
2.3确定毛坯
2.3.1确定毛坯种类
零件材料为HT20Q考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大,零件结构不是太复杂,生产类型为大批生产,故选择金属型铸造毛坯。
2.3.2确定铸件加工余量及形状
查《机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册》125页表1-4-7,选用各个
加工面的铸件机械加工余量均为3mm
2.3.3绘制铸件零件图
图2.1零件毛坯图
2.4工艺规程设计
2.4.1选择定位基准
①粗基准的选择
以零件的下端孔为主要的定位粗基准,以较大面a面为辅助粗基准。
②精基准的选择
考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便,依据“基准重合”原则和“基准统一”原则,以加工后的通孔为主要的定位精基准,以下端孔为辅助的定位精基准。
2.4.2制定工艺路线
根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求,以及加工方法所能达到的经济精度,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用各种机床配以专用夹具,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。
选择零件的加工方法及工艺路线方案如下:
表2.1工艺路线方案一
工序号
工序内容
钻、扩、钱①25H7的通孔
工序二
粗铳a、b面,使粗糙度达到6.3,a面到①25H7的孔中心距为440nq,b面
_0.3
至ij①25H7的中心距为36
工序三
粗铳、半精铳16H11的槽
工序四
粗铳卜端圆孔的两侧面,使两面之间的距离为12d11
工序五
①粗镶下端圆孔的内孔到①59②半精链此孔到①60H12
工用
铳开卜端圆孔
工序七
钻①20.50的孔,垂直于①25H7的通孔
工序八
攻M22X1.5的螺纹
工序九
钳工打毛刺
工序十
检验
表2.2工艺路线方案
粗铳①25H7的两侧面,使两面间距为80
粗铳平卜端孔侧面的工艺凸台
钻①25H7的通孑L
扩①25H7的通孑L
钱①25H7的通孑L
XWs
粗铳a、b面,使粗糙度达到6.3,a面到①25H7的孔中心距为44%.3,b面
至IJ①25H7的中心距为36
粗铳①60H12孔的两向,使两向的间距为14
精铳①60H12孑L的两面,使两面的间距为12d11,粗糙度3.2
粗镶下端孔
半精镶下端孔到①60H12,粗糙度达到3.2
工序十一
粗铳16H11的槽
续表2.2
工序十二
半精铳16H11的槽
工序十三
工序十四
攻M22x1.5的螺纹
工序十五
铳开①60H12的孔
工序十六
工序十七
工艺立方案的比较与分析:
上述两个工艺方案的特点在于:
方案二是加工工序分散,适合流水线生产,缩短装换刀具的时间。
加工完前次的又可成为下次加工的基准,这样使工序非常清晰易提高加工精度,是对大批量生产是很合适的。
方案一把工件加工工序分得很紊乱并且很集中,基准得不到保证,加工出来的精度低,不符合现代化的生产要求。
两种方案的装夹比较多,但是考虑到加工零件的方便性,及加工精度,且还是大批生产,所以采用方案二比较合适。
2.4.3选择加工设备和工艺设备
①机床的选择
工序1、7、8、11、12、15采用X6022型卧式铳床
工序2、6采用X5028立式铳床
工序3、4、5、13、14采用Z535立式钻床
工序9、10采用T618卧式链床
②选择夹具
该拨叉的生产纲领为大批生产,所以采用专用夹具。
③选择刀具
在铳床上加工的各工序,采用硬质合金铳刀即可保证加工质量。
在较孔625H7,由于精度不高,可采用硬质合金钱刀。
④选择量具
加工的孔均采用极限量规。
⑤其他
对垂直度误差采用千分表进行检测,对角度尺寸利用专用夹具保证,其他尺寸采用通用量具即可。
2.4.4机械加工余量、工序尺寸及公差的确定
根据前面资料已初步确定工件各面的总加工余量,现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下:
表2.3各加工工序的加工余量及达到的尺寸、经济度、粗糙度
工序
号
加
工
余
量
经济精
度
工序尺寸
表向粗
糙度
工序余量
最小
取大
1
粗铳①25H7的
两侧面
3
IT11
80
6.3
-0.1
0.1
2
粗铳平卜端孔侧
面的上2凸台
钻①25H7通孑L
IT12
*22
-1
4
扩①25H7通孔
2.0
124.7”5
3.2
-0.05
0.05
5
钱①25H7通孔
0.2
IT8
蚓5产
1.6
-0.006
0.006
6
粗铳
a、b面
粗铳a
面
44:
3(距中
心孔)
粗铳b
36(距中心孔)
7
粗铳①60H12孔
的两面
13±
0.5
8
精铳①60H12孔
IT9
12”.05
1。
.16
9
2.5
IT13
*59.700.3
-0.2
10
半精镇下端孔
*6000.3
-0.02
0.02
续表2.3
11
14+0.5
12
半精铳16H11的
槽
IT10
16*
13
钻①20.50的孔
*20.50±
14
攻M22黑1.5的
螺纹
15
铳开①60H12的
孔
2.5确定切削用量及基本工时
粗铳①25H7的两侧面
机床:
X6022型卧式铳床
刀具:
两块镶齿套式面铳刀(间距为80),材料:
YT15,D=200mm,齿数Z=20,为粗齿铳刀。
因其单边余量:
Z=3mm
所以铳肖U深度ap:
ap=3mm
每齿进给量af:
根据参考文献[3]表2.4-73,取af=0.15mm/Z铳削速度V:
=2.54m/s
参照参考文献[3]表2.4-81,取V
机床主轴转速n:
1000V10002.5460
%242.68r/min,
n二二
二d3.14200
n=245r/min
3.14200245…,2.56m/s
100060
按照参考文献[3]表3.1-74
实际铳削速度v:
v=工业1000
进给量Vf:
Vf-afZn-0.1520245/6012.25mm/s
工作台每分进给量fm:
fm=Vf=12.25mm/s=735mm/mina院根据参考文献[3]表2.4-81,a名=60mm切削工时
被切削层长度l:
由毛坯尺寸可知l=42mm,
刀具切入长度ll:
li=0.5(D-,D2-a2.)(1~3)=0.5(200一.2002一602)(1~3)=7.6mm
刀具切出长度l2:
取L=2mm
走刀次数为1
机动时间t-:
山匕-7.6+2.0.07-小
j1j1fm735
查参考文献[1],表2.5-45工步辅助时间为:
1.23min
2.5.2工序2:
粗铳平下端孔侧面的工艺凸台
X5028
硬质合金端铳刀(面铳刀)dw=400mm齿数z=14
①粗铳a面
铳削深度ap:
ap=3mmpp
根据《机械加工工艺手册》表2.4-73,取af=0.15mm/Z
铳削速度V:
参照《机械加工工艺手册》表2.4-81,取V=6m/s
1000V1000660
机床王轴转速n:
n==%287r/min,取n=300r/min
-:
dg3.14400
实际铳削速度V'
V:
回
1000
3.14400300
6.28m/s
进给量Vf:
Vf=afZn=0.1514300/60:
10.5mm/s工作台每分进给量fm:
fm=Vf=10.5mm/s=630mm/mina-根据《机械加工工艺手册》表2.4-81,a=240mm被切削层长度l:
由毛坯尺寸可知l=16mm
刀具切入长度1i:
1i=0.5(D—Cd2—a2+(1~3)=42mm刀具切出长度l2:
取l2=2mm
l11l216422
机动时[可t:
t==-0.095min
j1j1fm630
1.52min
钻①25H7的通孔
工件材料为HT200铁,硬度200HBS。
孔的直径为25mm,公差为H7,表面粗糙度Ra1.6Nm。
加工机床为Z535立式钻床。
钻头为?
22mm标准高速钢麻花钻,磨出双锥和修磨横刃。
确定钻削用量
①确定进给量f根据参考文献[2],表28-10可查出f表=0.47~0.57mm/r,
查Z535立式钻床说明书,取f=0.43mm/r。
根据参考文献[2]表28-8,钻头强度所允许是进给量f'
>
1.75mm/r。
由于机床进给机构允许的轴向力Fmax=15690N(由机床说明书查出),根据参考文献[2],表28-9,允许的进给量f"
1.8mm/r0
由于所选进给量f远小于f'
及f"
故所选f可用。
②确定切削速度v、轴向力F、转矩T及切削功率Pm根据参考文献[2],
表28-15,由插入法得
v表=17m/minF表=4732N
T表=51.6NM,Pm表=1.25kW
由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同,故应对所的结论进行修正根据参考文献[2],由表28-3,%旷=0.88,。
=0.75,故'
v表=17m/min父0.88父0.75=11.22(m/min)
'
1000v表
二d0
100011.22mm/min
二22mm
=162r/min
查Z535机床说明书,取n=195r/min。
实际切削速度为
二d0n二22mm1^T5/min,
v===14m/min
10001000
由参考文献[2],表28-5,kMF=kMT=1.06,故
F=473N1.065(N16
T=51.6N9m1.0=65N4.m
③校验机床功率切削功率Pm为
Pm=匕表(n/n)kMM
=1.2k5W(195/246)=1.0k6W1机床有效功率
P'
E=PE=4.5kW0.81=3.65kWPm
故选择的钻削用量可用。
即
d°
=22mm,f=0.43mm/r,n=195r/min,v=14m/min相应地
F=5016N,T=54.8Nm,Fm=1.05kW
切削工时
被切削层长度l:
l=78mm
刀具切入长度11:
D,,,〜22…,
11=一ctgkr(1~2)=—ctg1201=7.4mm
22
刀具切出长度12:
12=1~4mm取12=3mm
机动时间3:
"
人」—+=所冶
jjnf0.43195
查参考文献[1],表2.5-41工步辅助时间为:
1.76min
扩①25H7的通孔
扩孔钻为?
24.7mm标准高速钢扩孔钻;
确定扩孔切削用量
①确定进给量f根据参考文献[2],表28-31,有
f表=(0.7:
0.8)mm/rx0.7=0.49:
0.56mm/r。
根据Z535机床说明书,取
f=0.57mm/r。
②确定切削速度v及n根据表28-33,取v表=25m/min。
修正系数:
apR247—22
kmv=0.88kav=1.02(根据上=/1.5=0.9)
pap2
故v表=25m/min父0.88父1.02=11.22m/min
n=1000V表/(nd0)=1000M11.22mm/min/(nx24.7mm)=286r/min
查机床说明书,取n=275r/min。
33
v=nd0nM10=冗父24.mmM2Tr5/min1=0m21.3/min
刀具切入长度1i,有:
D-d24.7-22
111ctgkr(1~2)=ctg1202=2.86mm:
3mm
机动时间gtj2」=^3^^0.54min
jjfn0.57275
1.16min
较①25H7的通孔
钱刀为?
25mm标准高速较刀。
确定较孔切削用量
①确定进给量f根据表28-36,f表=1.3~2.6mm,按该表注4,进给量取小植。
查Z535说明书,取f=1.6mm/r。
②确定切削速度v及n由表28-39,取v表=82n/min。
由表28-3,得修正系数
kMv=0.88kav=0.99(根据9=2.24./70.1251.2)pap2
故v表=8.2m/minx0.88x0.99=7.14m/min'
n=1000v表/(:
d0)=10007.14(m/min)/(二25mm)=91.5r/min
查Z535说明书,取n=100r/min,实际较孔速度
v=二d0n10=二25nm100/min10m7.8/min
刀具切入长度l1,
D-dn25-24.7
11=0ctgkr(1~2)=ctg1202:
2.09mm
l2=1~4mm取l2=3mm
机动时间J:
tj3J=78^^^0.52min
nf1.6100
1.51min
该工序的加工机动时间的总和是tj:
tj=1.08+0.54+0.52=2.14min
粗铳a、b面
硬质合金端铳刀(面铳刀)dw=400mm齿数Z=14
机床主轴转速n:
n=叱=1000-6叫287r/min,取n=300r/min
二d03.14400
二d0n
Vf=afZn=0.1514300/6010.5mm/s工作台每分进给量fm:
fm=Vf=10.5mm/s=630mm/mina-根据《机械加工工艺手册》表2.4-81,a=24
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