拔叉制造工艺课程设计全套资料831005综述.docx
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拔叉制造工艺课程设计全套资料831005综述.docx
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拔叉制造工艺课程设计全套资料831005综述
机械制造工艺学
课程设计说明书
题目:
拨叉零件机械加工工艺规程
及关键工序夹具设计
注意:
工艺卡片图也在我的文库里面,要下载的进我的文库里找,要cad图就加我q:
742718915
专业:
机械工程及其自动化
班级:
设计者:
学号:
指导教师:
机械制造工艺学
课程设计任务书
题目:
拨叉零件机械加工工艺规程
及关键工序夹具设计
内容:
1.零件图
1张
2.毛坯图
1张
3.机械加工工艺过程综合卡片
1张
4.机械加工工序卡片
7张
5.夹具结构设计装配图
1张
6.夹具结构设计零件图
1张
7.课程设计说明书
1份
专业:
班级:
设计者:
学号:
指导教师:
一、零件的分析
1.零件的作用
2.零件的工艺分析
3.零件的尺寸图
二、确定生产类型
三、确定毛坯的制造形式
四、工艺规程设计
1.基面的选择
2.制定工艺路线
3.机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定
4.确立切削用量及基本工时
五、夹具设计
1.问题的提出
2.夹具设计
3.绘制夹具零件图
六、参考文献
七、小结
八、附录
一、零件的分析
(一)零件的作用
题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。
它位于车床变速机构中,主要起换档,使主轴回转运动按照工作者的要求工作,工作过程:
拨叉零件是在传动系统中拨动滑移齿轮,以实现系统调速,转向。
其花键孔Φ25mm通过与轴的配合来传递凸轮曲线槽传来的运动,零件的两个叉头部位与滑移齿轮相配合。
(二)零件的工艺分析
CA6140车床共有两处加工表面,其间有一定位置要求。
分述如下:
1.零件孔Φ22mm的上下加工表面及花键孔Φ25mm
这一组加工表面包括:
孔Φ22mm的上下加工表面,孔Φ22mm的内表面,有粗糙度要求为Ra小于等于6.3um,Φ25mm的六齿花键孔,有粗糙度要求Ra小于等于3.2um,扩两端面孔,有粗糙度要求Ra=6.3um;
加工时以上下端面和外圆Φ40mm为基准面,有由于上下端面须加工,根据“基准先行”的原则,故应先加工上下端面(采用互为基准的原则),再加工孔Φ22mm,六齿花键孔Φ25mm和扩孔。
2.孔Φ22mm两侧的拨叉端面
⑴这一组加工表面包括:
右侧距离18mm的上下平面,Ra=3.2um,有精铣平面的要求,左侧距离为8mm的上下平面,Ra=1.6um,同样要求精铣。
⑵加工时以孔22mm,花键孔25mm和上下平面为基准定位加工。
⑶根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度,该零件没有很难加工的表面尺寸,上述表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证,对于这两组加工表面而言,可以先加工其中一组表面,然后借助于专用夹具加工另一组表面,并且保证它们的位置精度要求
(三)零件的尺寸图
二、确定生产类型
1.结合生产实际,备品率a%和废品率b%分别抽取5%和2%。
则
N=Qn(1+α%+β%)
=3800×1(1+5%+2%)
=4066件/年
2.由于拨叉零件的年产量为4066件,现已知该产品属于轻型机械,叉的重量为1.0㎏,根据表可知生产类型为中批生产。
三、确定毛坯的制造形式
1.零件材料为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,故选择铸件毛坯。
2.已知零件的生产纲领是4066件每年,故查表,可确定其为中批生产,初步确定工艺安排的基本倾向为:
加工过程划分阶段,工序适当集中,加工设备主要以通用设备为主,采用专用夹具,这样投资较少,投产快生产率较高,转产较容易。
3.根据零件的材料确定毛坯为铸件,材料为HT200,毛坯的铸造方法为模锻铸造,铸件尺寸公差等级为CT9级。
4.下图为所制的毛坯尺寸图。
四、工艺规程设计
(一)基面的选择
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证,生产率得以提高。
(1)粗基准的选择。
对于零件而言,尽可能选择不加工表面为粗基准。
而对有若干个不加工表面的工件,则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。
根据这个基准选择原则,现选取φ22
孔的不加工外轮廓底面作为粗基准,利用圆柱来定位,另外四爪握住两边来限制六个自由度,达到完全定位,然后进行铣削。
(2)精基准的选择。
主要应该考虑基准重合的问题。
当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算。
(二)制定工艺路线
在生产纲领确定的情况下,根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求来制定工艺路线。
可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,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。
1..工艺路线方案的对比
方案一
工序:
1.粗、精车端面,钻、扩花键底孔、倒两端15°倒角。
2.粗、精铣削B面。
3.铣削8+0.030mm的槽。
4.铣削18+0.0120mm的槽。
5.拉花键。
方案二
工序:
1.粗、精车端面,钻、扩花键底孔、倒两端15°倒角。
以Ф40mm圆柱面为粗基准。
选用C3163-1转塔式六角车床及三爪卡盘夹具。
2.拉花键。
以A面为基准,
3.铣削槽B面。
以花键的中心线及A面为基准。
选用X62W卧式铣床加专用夹具
4.铣削8+0.030mm的槽。
以花键的中心线及A面为基准。
选用X62W卧式铣床加专用夹具。
5.铣削18+0.0120mm的槽。
以花键的中心线及A面为基准。
选用X62W卧式铣床加专用夹具。
方案分析:
上述两方案中,工艺方案一把拉花键放在最后一道工序。
但此方案中2.3.4工序很难对工件进行定位和加紧、方案二中,把花键放在第一道工序的后边,这样,方案二中的3.4.5道工序很容易对工件进行定位与加紧即以花键中心线和A面作为3.4.5道工序的定位基准。
此方案定位精度高,专用夹具结构简单、可靠。
2.补充选定的方案
工序0铸坯。
工序1粗、精车端面,钻、扩花键底孔、倒两端15°倒角。
以Ф40mm圆柱面为粗基准。
选用C3163-1转塔式六角车床及三爪卡盘夹具。
工序2拉花键。
以A面为基准,
工序3铣削槽B面。
以花键的中心线及A面为基准。
选用X62W卧式铣床加专用夹具
工序4铣削8+00.03mm的槽。
以花键的中心线及A面为基准。
选用X62W卧式铣床加专用夹具。
工序5铣削18+0.0120mm的槽。
以花键的中心线及A面为基准。
选用X62W卧式铣床加专用夹具。
工序6磨槽。
工序7去毛刺。
工序8检验。
3,选择机床
(1)工序1为车端面和钻孔、扩孔、倒角,可用C3163-1转塔式六角车床。
(2)工序2为拉花键,采用普通拉床。
(3)工序3和4为铣端面,可采用X62W铣床。
(4)工序6磨削采用磨床。
4.选择夹具:
每个工序都可以采用专用的夹具,夹具后面再设计。
5.选择刀具:
在铣床上用高速钢立铣刀,铣上下两槽用三面刃铣刀,在车床上选普通车刀,内拉床选矩形齿花键拉刀
6.选择量具:
精度要求较高的可用内径千分尺量程50~125,其余用游标卡尺分度值为0.02。
(三)机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定
CA6140的拨叉材料为HT200。
毛坯重量为1.0kg,σb=160MPaHB170~240生产类型为由大、中批量生产,采用模锻锻模。
据以上原始资料及加工路线,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.A面的加工余量
A面有3±0.8mm的加工余量,足够把铸铁的硬质表面层切除
2.矩形花键底孔。
要求以矩形花键的外径定心,故采用拉削加工内孔尺寸为Φ22+00.28,见零件图,参照《金属机械加工工艺人员手册》表3-59确定孔加工余量的分配。
钻孔Φ20mm
扩孔Φ21mm
拉花键
花键孔要求以外径定心:
拉削时加工余量参照《金属机械加工工艺人员手册》取2Z=1mm
3.B面的加工余量。
此工序分2个工步1、粗铣B面2、精铣B面。
精加工余量为0.2mm
粗铣加工余量为2.8mm
4.上凹槽:
对于上凹槽的加工,由于事先未被铸出,要满足其槽的深度先需要粗铣,现确定其加工余量取8mm。
为了保证槽两边的表面粗糙度和槽的水平尺寸8+00.03的精度要求,需要进行精铣槽的两侧面,加工余量取0.5mm。
5.下凹槽:
由于此平面没有加工,只加工平面的凹槽,其基本尺寸为槽宽18+0.0120(精度较高,IT6级),槽的深度为15,可事先铸出该凹槽,该槽的三个表面的粗糙度都为
,在粗铣后
精铣能达到粗糙度要求。
6.孔:
钻孔其尺寸为20mm,加工余量取2mm,扩孔钻,保留0.5mm的拉刀加工余量。
孔里的花键槽用组合装配式拉刀成型式的加工方式一次拉出。
7.其他尺寸直接铸造得到
由于本设计规定的零件为中批量生产,采用调整加工。
因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。
(四)确立切削用量及基本工时
工序0毛坯工序。
铸造尺寸如毛坯图
工序1:
车削A面。
加工条件
工件材料:
灰口铸铁HT200,铸造。
加工要求:
粗、半精车A面并保证28mm的工序尺寸,Ra=3.2µm
机床C3163-1:
转塔式六角卧式车床。
刀具:
刀片材料。
r=12.ao=6-8b=-10o=0.5Kr=90n=15
工序图:
1.计算切削用量
(1)已知长度方向的加工余量为3±0.8mm。
实际端面的最大加工余量为3.8mm。
故分二次加工(粗车和半精车)。
长度加工公差IT12级。
(2)进给量、根据《切削简明手册》(第3版)表1.4当刀杆尺寸为16mm×25mm,ae≦3mm时,以及工件直径为Φ60mm时(由于凸台B面的存在所以直径取Φ60mm)
f=0.6-0.8mm/r.
按C3163-1 车床说明书 取f=0.6mm/r。
由于存在间歇加工所以进给量乘以k=0.75—0.85所以实际进给量f=0.6×0.8=0.48mm/r
按C3163-1 车床说明书 f=0.53mm/r
(3)计算切削速度。
按《切削简明手册》表1.27,切削速度的计算公式为(寿命选T=60min)
刀具材料YG6
V=Cv/(Tm·apXv·fYv)·kv
其中:
Cv=158Xv=0.15Yv=0.4m=0.2修正系数Ko见《切削手册》表1.28
kmv=1.15kkv=0.8kkrv=0.8ksv=1.04kBV=0.81
∴Vc=158/(600.2·20.15·0.530.4)·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97
=46.9(m/min)
(4)确定机床主轴转速ns=1000vc/
dw
=229.8(r/min)
按C3163-1车床说明书
n=200r/min
所以实际切削速度V=40.8m/min
(5)切削工时,按《工艺手册》表6.2-1
由于铸造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮,为了切除硬皮表层以及为下一道工步做好准备
Tm=(L+L1+L2+L3)/nwxf=0.33(min)
L=(65-0)/2=32.5L1=3、L2=0、L3=0。
2、精车
1)已知粗加工余量为0.5mm。
2)进给量f
根据《切削用量简明手册》表1.6,f=0.15-0.25mm/r
按C3163-1 车床说明书 f=0.16mm/r
3)计算切削速度
按《切削用量简明手册》表1.27,切削速度的计算公式为(寿命选T=60min)
V=Cv/(Tm·apXv·fYv)·kv
=158/(600.2·20.15·0.160.4)·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97
=83.85(m/min)
4)确定机床主轴转速
nw=1000vc/
dw
=410.8(r/min)
按C3163-1 车床说明书 取nw=400(r/min)
实际切削速度V=57.1m/min
5)切削工时
查《工艺手册》表6.2-1
Tm=(L+L1+L2+L3)/nwxf=22.5/400x0.16=0.35(min)
由于下一道工序是钻孔,所以留下Ø20mm的台阶,所以L=(65-20)/2=22.5mmL1=3.L2=0.L3=0。
3、钻孔、扩孔、倒角。
(1)、钻孔
钻头选择:
见《切削用量简明手册》表2.2
钻头几何形状为(表2.1及表2.2):
双锥修磨具刃,钻头参数:
d=Ф20mmβ=30°,2Φ=118°,2Φ=70°,bε=3.5mm,ao=12°,
Ψ=55°,b=2mm,=4mm。
根据《切削用量简明手册》表2-9确定f=0.48
a、按机床进给强度决定进给量
根据表2.9,当σb=210MPa
do=20.5mm可确定f=0.75。
按C3163-1 车床说明书 取f=0.62mm/n.
b、决定钻头磨钝标准及寿命
表2.21,当do=20mm、钻头最大磨损量取0.6寿命T=45min.
c.切削速度
由《切削用量简明手册》,表2.15得V=21m/min
n=1000V/
D=334.4
由机床技术资料得和334.4接近的有280n/m和400n/min取280n/min
取n=280m/min.实际V=17m/min
d、基本工时
Tm=L/n·f=(80+10)/280x0.62=0.32(min)
入切量及超切量由表2.29.查出Ψ+△=10mm
所以Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32(min)
(2)、扩孔
刀具直径do=21mm;刀具几何参数同上。
由于两孔直径相差不大,为了节省停车和调换走刀量等辅助时间,n和f都不变,所以Tm同上Tm=0.32min
倒角刀具15°锪钻由于两孔直径相差不大,以表面粗度要求不高手动进给。
(3)、倒角
刀具:
专用刀具。
此工步使用到专用刀具与手动进给。
检验机床功率:
按《切削用量简明手册》表1.24
可以查出 当σb=160~245HBS
ap≤2.8mm f≤0.6mm/r
Vc≤41m/min Pc=3.4kw
按C3163-1 车床说明书 主电机功率P=11kw
可见Pc比P小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求
钻削功率检验按《切削用量简明手册》表2.21
当do=21mm f=0.64mm.
查得转矩M=61.8 N·M
《切削用量简明手册》表由表2.32 得功率公式
Pc=McVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km
按C3163-1 车床说明书 主电机功率P=11kw
可见Pc比P小得多,所以机床功率足够,所用切削用量符合要求。
工序2拉花键孔
单面齿升:
根据有关手册,确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿
为0.06mm。
工序图:
1)拉削速度v=0.06m/s(3.6m/min)
2)切削工时
t=ZbLηk/1000vfzZ
式中:
Zb单面余量1.5mm(由Φ21mm拉削到Φ25mm);
L拉削表面长度,80mm;
η考虑校准部分的长度系数,取1.2;
k考虑机床返回行程系数,取1.4;
v拉削速度(m/min);
fz拉刀单面齿升;
Z拉刀同时工作齿数,Z=l/p;
P拉刀齿距。
P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm
∴拉刀同时工作齿数z=l/p=80/12≈7。
∴其本工时Tm=1.5×80×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×7=0.13(min)
工序3粗铣,精铣B面。
加工要求:
粗铣B面,精铣B面,Ra=3.2um。
用标准镶齿圆柱铣刀粗铣加工余量3mm
机床:
X62W
加工工件尺寸:
宽度:
40mm长度:
28mm。
工序图:
1.粗铣
1)选择刀具
根据《切削用量简明手册》表3.1铣削宽度ae≤5mm时。
直径为do=50mm 故齿数Z=8,由于采用标准镶齿圆柱铣刀
铣刀几何参数(表3.2)rn=10°ao=16°
2)切削用量
留精铣的加工余量为0.2,所以本道工步切削宽度ac=2.8±0.8mm,由于加工表面精度要求Ra=3.2um.根据表3.5得每转进给量f=0.5~1mm/r就能满足要求,但考虑到X62W功率为7.5kw,机床为中等系统刚度和X62W铣床说明书所以每转进给量f=0.6mm/r
3)选择刀具磨钝标准及刀具寿命。
根据《切削用量简明手册》表3.7、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.6镶齿铣刀do=50mm,刀具寿命T=120min(表3.8)
4)决定切削速度Vc
根据《切削用量简明手册》表3.9确定
Z=8,ap=40-70mm,ac=2.8±0.8mm,fz=f/z=0.075mm/z
Vc=(Cv·do·qo)/(Tm·ao·Xv·fz·yv·ae·uv·Zpv)
Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12Ksv=0.8,KTv=0.82
Kv=Km·Ksv·KTv=1.12x0.8x0.82=0.79
Vc=(Cv·do·qo)/(Tm·ao·Xv·fz·yv·ae·uv·Zpv)
=23.7(m/min)
n=1000V/
d
=(1000x23.7)/(3.14x50)
=151r/min
根据X62W型铣床说明书选n=160r/min
Vc=3.14
d/1000
=(160x3.14x50)/1000
=25.1m/min
Vf=nf=160x0.6=96mm/min
选Vf=80mm/min,实际fz=Vf/(n·z)=0.0625mm/z
5)机床功率
根据《切削用量简明手册》表3.20当Vc=71m/minae=2.8mmap=41mmfz=0.08Kmpc=1.4kw
故Pct<0.8,
根据X62W型铣床说明书,机床主轴允许的功率为
Pcm=7.5×0.75=5.63kw
故Pcc<Pcm因此所决定的切削用量可以采用:
ae=2.8mmVf=80m/minn=160r/minVc=25.1m/minfz=0.0625mmm/z
6)基本工时
根据《切削用量简明手册》表3.5
Tm=(L+L1+△)/Vf=(28+14)/80=0.525(min)
L1+△=14mm
2.精铣
1)选择刀具
刀具与上道工步是同一把刀。
2)切削用量
精铣的加工余量为0.2,所以本道工步切削宽度:
ae=0.2mm,f=0.6
3)决定切削速度Vc
可根据《切削用量简明手册》表3.9确定ac=0.2mm,
Vc=(Cv·do·qo)/(Tm·ao·Xv·fz·yv·ae·uv·Zpv)
=33.1m/min
n=1000V/
d
=(1000x33.1)/(3.14x50)=211r/min
根据X62W型铣床说明书选n=210r/min
Vf=nf=210x0.6=126mm/minVF=125mm/minfz=Vf/(n·z)=0.074mm/Z
4)基本工时
基本工时根据《切削用量简明手册》表3.5
Tm=(L+L1+△)/Vf=(28+14)/125=0.336(min)L1+△=14mm
工序4铣削8+0.030mm槽。
加工工件尺寸:
8+00.03mm,长度L=40mm。
加工要求:
高速钢错齿三面刃铣刀(精密级K8)加工余量8用乳化液冷却
机床:
X62W
工序图:
1)选择刀具:
由加工尺寸公差0-0.3得铣刀精度为精密级K8
铣刀参数:
L=8mmD=63d=22d1=34ro=15°
ao=12°an=6°Z=16
2)选择切削量
由于槽的深度为8mm,故一次走完,ae=8mmap=8mm
由《切削用量简明手册》表3.3确定f=0.15-0.3mm/r现取f=0.3mm/rfz=0.3/16=0.018mm/z
3)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命
根据《切削用量简明手册》表3.7,得最大磨损量为0.5由表3.8确定刀具寿命:
T=100min。
4)决定切削速度Vc和每齿进给量Vf
由《切削用量简明手册》3.27的公式:
Vc=(Cv·do·qo)/(Tm·ao·Xv·fz·yv·ae·uv·Zpv)·Kv
Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,
Kv=Km·Ksv·KTv=1.12x0.8x0.82=0.79
Vc=(Cv·do·qo)/(Tm·ao·Xv·fz·yv·ae·uv·Zpv)·Kv=82.86m/min
n=1000×Vc/
do=1000×82.86/3.14×63=418.87r/min
根据X62W型铣床说明书选nc=375r/min
实际速度Vc=
do·nc/1000=74.2m/min
选Vfc=nc·f=375×0.3=112.5mm/min根据X62W型铣床说明书选Vf=110mm/min
fzc=110/375×16=0.018mm/z
5)机床功率:
根据《切削用量简明手册》表3.28公式:
圆周力fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doaFnWF)KFCKTV=0.90KMFC=0.94
由表28得CF=30,XF=1.0,yF=0.65,UF=0.83,WF=0,qF=0.83,KFC=1.28
Fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doqFnWF)KFC=30X8X0.018X8/63X375=505.6N
M=FCdo/2×103=15.9N•M
Pc=FcVc/1000=1.18km根据X62W型铣床说明书,功率足够。
6)基本工时
基本工时根据《切削用量简明手册》表3.5
Tm=(L+L1+△)/Vf=(40+14)/110=0.49(min)L1+△=14mm
工序5铣宽为180+0.12mm槽
加工要求:
用乳化液冷却,加工工件尺寸,宽180+0.12mm,长L=40mm,加工余量:
23mm
由于此工步的设计尺寸精度要求很高,用铣削加工很难达到尺寸精度的要求,所以为了留给下一道公序磨削的加工余量,所以分两步走,ae=23,ap=10mm。
工序图:
1)选择刀具
铣刀参数:
L=10D=100mmd=30mmro=15°
ao=12°an=6°Z=24
2)选择铣削用量
由于槽的宽度为18mm,故二次走完,ae=23mmap=10mm
由《切削用量简明手册》表3.3确定f=0.5mm/r现取f=0.8mm/rfz=0.5/24=0.02mm/z
3)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命
根据《切削用量简明手册》表3.7,得最大磨损量为0.5由表3.
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