CA6140车床拨叉机械加工工艺规程制订及精镗夹具设计综述.docx
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CA6140车床拨叉机械加工工艺规程制订及精镗夹具设计综述.docx
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CA6140车床拨叉机械加工工艺规程制订及精镗夹具设计综述
****大学机械工程学院
机械制造工艺及专用夹具课程设计
题目:
“CA6140车床拨叉”机械加工工艺规程制订及精镗夹具设计
姓名:
学号:
专业班级:
机设09-班指导教师:
教授
卷内目录
序号
名称
件数
1
说明书(正文、任务书、成绩评定表)
1本
2
工艺文件
1套
3
图纸
5张
课程设计说明书
题目:
“CA6140车床拨叉”机械加工工艺规程制订及精镗夹具设计
院(部):
机械工程学院
专业班级:
机设09—班
学号:
学生姓名:
指导教师:
教授
2013年1月16日
安徽理工大学课程设计(论文)任务书
机械工程学院院(部)机械制造教研室
学号
学生姓名
专业(班级)
机设09—班
题目
CA6140车床拨叉”机械加工工艺规程制订及精镗夹具设计
设计
技术
参数
16H11槽尺寸偏差(mm)16H11、表面粗糙度Ra(µm)3.2;
Φ60孔两端面尺寸偏差(mm)12d11、表面粗糙度Ra(µm)3.2;
Φ25孔尺寸偏差(mm)25H7、表面粗糙度Ra(µm)1.6;
螺纹孔顶面尺寸偏差(mm)距φ25孔中心线36、表面粗糙度Ra(µm)6.3;
设计
要求
1.能熟练运用机械制造工艺设计中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识;2.提高机械结构设计的能力;3.学会使用手册及图表资料
工
作
量
产品零件图1张、零件毛坯图1张、工艺过程卡一套、夹具装备图1张、夹具零件图2张、设计计算说明书一份
工作
计划
产品零件图1张(1天)、零件毛坯图1张(1天)、工艺过程卡一套(5天)、夹具装备图1张(7天)、夹具零件图2张(2天)、设计计算说明书一份(2天)
参考
资料
《机床夹具设计手册》、《机械工程手册》、《机械制造工艺设计简明手册》、
《机械加工余量手册》、《工程材料及成形技术基础》、《机械制造工艺与机床夹具》
指导教师签字
教研室主任签字
年月日
学生姓名:
学号:
专业班级:
机设09—3班
课程设计题目:
“CA6140车床拨叉”机械加工工艺规程制订及精镗夹具设计
指导教师评语:
成绩:
指导教师:
年月日
安徽理工大学课程设计(论文)成绩评定表
摘要…………………………………………………………………1
引言…………………………………………………………………3
第一章机械加工工艺设计
1.1零件的分析……………………………………………………4
1.1.1零件的作用……………………………………………4
1.1.2零件的工艺分析………………………………………4
1.2确定毛坯……………………………………………………5
1.2.1确定毛坯种类…………………………………………5
1.2.2确定铸件加工余量及形状……………………………5
1.3工艺规程的设计……………………………………………6
1.3.1选择定位基准…………………………………………6
1.3.2制订工艺路线(要有不同方案的比较)………………6
1.3.3机械加工余量、工序尺寸及公差的确定……………10
1.3.4确定(指定工序的)切削用量及基本工时…………11
第二章专用夹具设计
2.1问题的提出………………………………………………13
2.2夹具设计…………………………………………………13
参考文献…………………………………………………………14
致谢………………………………………………………………15
摘要
在生产过程中,使生产对象(原材料,毛坯,零件或总成等)的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程,如毛坯制造,机械加工,热处理,装配等都称之为工艺过程。
在制定工艺过程中,要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步,加工该工序的机车及机床的进给量,切削深度,主轴转速和切削速度,该工序的夹具,刀具及量具,还有走刀次数和走刀长度,最后计算该工序的基本时间,辅助时间和工作地服务时间。
关键词工序,工艺,工步,加工余量,定位方案,夹紧力
ABSTRACT
Enableproducingthetargetinprocessofproduction(rawmaterials,theblank,stateofqualityandquantityonpartbecomealways)takeplacedirectcourseofchangeaskcraftcourse,iftheblankismade,machining,heattreatment,assembleetc.andcallitthecraftcourse.Inthecourseofmakingthecraft,isitconfirmeveryerectorlocationandworkerstepthatprocessneedthisofprocesstowant,thelocomotiveofprocessing,thisprocess,andtheenteringthegivingamountofthelathe,cutdepth,therotationalspeedofthemainshaftandspeedofcutting,thejigofthisprocess,thecutterandmeasuringtool,aonehundredsheetsofnumberoftimesstillleavesandaonehundredsheetsoflengthleaves,calculatebasictimeofthisprocess,auxiliarytimeandservicetimeofplaceofworkingfinally.
Keywords:
Theprocess,workerone,worker'sstep,thesurplusofprocessing,orientthescheme,clampstrength
引言
“机械制造技术基础课程设计”是机械类专业重要的实践教学环节,旨在培养学生设计“机械加工工艺规程”和“机床夹具”的工程实践能力。
机械制造工艺规程课程设计是在我们完成了全部基础课、技术基础课、专业课进行的。
大学三年半年来对机械相关知识学习的一次总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。
通过本次课程设计,我们应该得到下述几方面的锻炼:
1、能熟练运用机械制造工艺设计中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识,正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸的确定等问题,保证零件的加工质量。
2、提高机械结构设计的能力。
通过设计夹具的训练,应当获得根据被加工零件的加工要求,设计出高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的夹具的能力。
3、学会使用手册及图表资料。
掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处、能够做到熟练运用。
由于能力有限,本课程设计尚有很多不足之处,希望老师给予指导。
第1章机械加工工艺设计
1.1零件的分析
1.1.1零件的作用
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,获得所需的速度和扭矩的作用。
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。
1.1.2零件的工艺分析
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.以φ25mm孔为中心的加工表面
这一组加工表面包括:
φ25H7mm的孔,以及φ42mm的圆柱两端面,其中主要加工表面为φ25H7mm通孔。
2.以φ60mm孔为中心的加工表面
这一组加工表面包括:
φ60H12的孔,以及φ60H12的两个端面。
主要是φ60H12的孔。
3.铣16H11的槽
这一组加工表面包括:
此槽的端面,16H11mm的槽的底面,
16H11mm的槽两侧面。
4.以M22×1.5螺纹孔为中心的加工表面。
这一组加工表面包括:
M22×1.5的螺纹孔,长32mm的端面。
主要加工表面为M22×1.5螺纹孔。
这两组加工表面之间有着一定的位置要求,主要是:
(1)φ60孔端面与φ25H7孔垂直度公差为0.1mm.。
(2)16H11mm的槽与φ25H7的孔垂直度公差为0.08mm。
由上面分析可知,加工时应先加工一组表面,再以这组加工后表面为基准加工另外一组。
1.2确定毛坯
1.2.1确定毛坯种类
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,且生产类型为单件小批生产,综合考虑选选择铸件毛坯。
采用砂型铸造方法制造毛坯。
1.2.2确定铸件加工余量及形状
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、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。
3、零件表面粗糙度
又零件图可知,该拨叉个加工表面的粗糙度Ra均大于等于1.6un。
根据以上诸因素,查《机械加工工艺手册》确定该铸件的余量
项目
加工余量
孔60mm内表面
8mm
孔60两端面
6mm下端、8mm上端
槽端面
7mm
螺纹孔顶面
8mm
1.3工艺规程的设计
1.3.1选择定位基准
基准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。
否则,加工工艺过程中回问题百出,更有甚者,还会造成零件的大批报废,是生产无法正常进行。
1、粗基准的选择
根据粗基准选择四原则:
保证工件上加工面与不加工面的相互位置关系、余量均匀分配原则、便于工件装夹原则、粗基准在同一尺寸方向不得重复使用原则。
作为粗基准的表面应平整,没有飞边、毛刺或其他表面缺陷。
选择拨叉的叉头Φ25H7孔的外圆面作粗基准。
采用Φ25H7外圆面定位加工内孔可保证孔壁厚均匀。
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,这在以后还要专门计算,此处不再重复。
1.3.2制订工艺路线
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技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,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。
1.工艺路线方案一
工序一粗、钻、扩、铰、精铰φ25、φ60孔
工序二粗、精铣φ60、φ25孔下端面。
工序三粗、精铣φ25孔上端面
工序四粗、精铣φ60孔上端面
工序五切断。
工序六铣螺纹孔端面。
工序七钻φ22孔(装配时钻铰锥孔)。
工序八攻M22×1.5螺纹。
工序九粗铣半精铣精铣槽所在的端面
工序十粗铣半精铣精铣16H11的槽。
上面的工序加工不太合理,因为由经验告诉我们大多数都应该先铣平面再加工孔,那样会更能容易满足零件的加工要求,效率不高,但同时钻两个孔,对设备有一定要求。
且看另一个方案。
2.工艺路线方案二
工序一粗、精铣φ25孔上端面。
工序二粗、精铣φ25孔下端面。
工序三钻、扩、铰、精铰φ25孔。
工序四钻、扩、铰、精铰φ60孔。
工序五粗、精铣φ60孔上端面
工序六粗、精铣φ60孔下端面。
工序七切断。
工序八铣螺纹孔端面。
工序九钻φ22孔(装配时钻铰锥孔)。
工序十攻M22×1.5螺纹。
工序十一粗铣半精铣精铣槽所在的端面
工序十二粗、半精铣精铣16H11的槽。
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。
3.工艺路线方案三
工序一粗、精铣φ25孔上端面。
工序二粗、精铣φ25孔下端面。
工序三钻、扩、铰、精铰φ25孔。
工序四钻、扩、铰、精铰φ60孔。
工序五粗、精铣φ60孔上端面
工序六粗、精铣φ60孔下端面。
工序七铣螺纹孔端面。
工序八钻φ22孔(装配时钻铰锥孔)。
工序九攻M22×1.5螺纹。
工序十粗铣半精铣精铣槽所在的端面。
工序十一粗、半精铣精铣16H11的槽。
工序十二切断。
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。
工序号
工序名称
工序内容
机床
设备
刀具
量具
1
划线
以φ42外圆为基准,V形块定位;量较各孔及加工面余量,划主视图φ60孔竖直对称中心线,φ25孔的竖直对称中心线和水平对称中心线,φ60孔的水平对称中心线,主视图44上端面线及其上16H11槽的槽线,各孔的孔线
划线平板
划线盘
划规
高度尺
2
粗铣
A)以φ42外圆为基准用V形块定位,在V形块上方压紧,按线找正,粗铣主视图44mm上端面,粗铣16H11槽,各处均留余量1.5-2.0mm
B)粗铣φ60孔上下端面,加工余量为1.5-2.0mm;
X53K
高速套式面铣刀
游标卡尺
3
粗镗
A)以44上端面为基准,加垫铁,压垫铁四周,粗镗φ60孔,留余量1-1.5mm;
B)钻φ25孔钻至φ20,粗镗φ25孔,均留余量1-1.5mm
T68
高速精钢镗刀
卡尺塞规内径千分尺
4
热处理
人工时效
5
划线
以44上端面为基准,量较各处余量,划各加工面和孔的线,步骤同工序1
划线平板
划线盘
划规
高度尺
6
精铣
以φ42外圆为基准用V形块定位,在V形块上方压紧,按线找正,精铣主视图44上端面及16H11槽,至图要求
X53K
高速套式面铣刀
游标卡尺
7
精镗
以44上端面及16H11槽为基准,安装夹具,压紧,精镗φ60孔两端面,精镗φ25(两处)、φ60孔及倒角,至图要求
T68
高速精钢镗刀
卡尺塞规
8
铣断
以Φ25孔及端面为基准,压紧φ60孔端面,铣断,至图要求
X53K
锯片刀
游标卡尺
9
铣
以Φ60、Φ25孔及端面为基准,一面两销定位压紧,铣螺纹孔顶面,至图要求
X53K
高速套式面铣刀
游标卡尺
10
钻
A)以Φ60、Φ25孔及端面为基准,一面两销定位压紧,钻Φ20.5孔,至图要求
B)攻M22×1.5螺纹
Z535
麻花钻
丝锥
内径千分尺
1.3.3机械加工余量、工序尺寸及公差的确定
确定机械加工余量
(1)φ25mm孔外端面的毛坯余量材料为HT200,采用木模砂型铸造,查《工艺设计手册》得尺寸公差等级7~9,取9级,查表2.2-4得加工余量数值为1.5~2.0mm,取单边余量Z=2.0mm。
(2)
mm孔的毛坯为实心,未铸出孔。
(3)φ60mm孔外端面的毛坯余量材料为HT200,采用木模砂型铸造,查《工艺设计手册》得尺寸公差等级7~9,取9级,查表2.2-4得加工余量数值φ60mm孔上端面7mm,φ60mm孔下端面5mm。
(4)
mm孔的毛坯余量材料为HT200,采用木模砂型铸造,查《工艺设计手册》得尺寸公差等级7~9,取9级,查表2.2-4得加工余量数值为8mm,取单边余量Z=8mm。
(5)控制槽端面材料为HT200,采用木模砂型铸造,查《工艺设计手册》得尺寸公差等级7~9,取9级,查表得加工余量数值为1.5~2.0mm,取单边余量Z=2.0mm。
(6)32mm×32mm螺纹孔端面的毛坯余量材料为HT200采用木模砂型,查《工艺设计手册》得尺寸公差等级7~9,取9级,查表得加工余量数值为2.0~2.5mm,取单边余量Z=2.5mm。
(7)M22×1.5螺纹孔毛坯为实心,未铸造出孔。
确定工序余量,工序尺寸及其公差
确定工序(或工步)尺寸的一般方法是,由加工表面的最后工序(或工步)往前推算,最后工序(工步)的工序(工步)尺寸按零件图样的要求标注。
当无基准转换时,同一表面多次加工的工序(或工步)尺寸只与工序(或工步)的加工余量有关。
当基准不重合时,工序(或工步)尺寸应用工艺尺寸链计算。
本零件各加工表面的加工方法(即加工工艺路线)已经在前面根据有关资料确定,本零件的各加工表面的各工序(或工步)的加工余量除粗加工工序(或工步)加工余量之外,其余工序(或工步)加工余量可以根据《现代制造工艺设计方法》中的精、半精加工余量建议值来确定,粗加工工序(或工步)加工余量不是从表中查出确定,而为加工余量(毛坯余量)减去其余(后续)工序(或工步)各加工余量之和。
前面根据有关资料已查出本零件个加工表面的加工余量(即毛坯余量),应将加工总余量分配给各工序(或工步)的加工余量,然后由后往前计算工序(或工步)尺寸。
本零件各加工表面的工序(或工步)的尺寸精度,表面粗糙度,除了最后工序(或工步)是按零件图样要求确定外,其余工序(或工步)主要是根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4—7、表1.4—8等及参考表1.4—17定公差等级(即IT)和表面粗糙度。
公差等级确定后,查《机械制造工艺设计简明手册》表1.4—24得出公差值,然后按“入体”原则标注上下偏差。
1.3.4确定(指定工序的)切削用量及基本工时
在工艺文件中还要确定每一工步的切削用量——背吃刀量
(即切削用量
)、进给量
及切削速度
。
确定方法是:
先确定切削深度(由工序或工步余量确定切削深度——精、半精加工全部余量在一次走刀中去除;而粗加工全部余量也最好在一次走刀中去除,在中等功率机床上一次走刀
可达8~11mm)和进给量(根据本工序或工步的加工表面粗糙度确定进给量,对粗加工工序或工步,根据加工表面粗糙度初选进给量),再确定切削速度[可用查表法或计算法得出切削速度v],用《机械制造工艺设计简明手册》(以下简称《工艺手册》)公式
(m/min)计算法所得的转速。
切削用量的计算
1、精铣主视图44上端面及16H11槽
(1)背吃刀量的确定,取ap=0.3mm
(2)进给量的确定,查《指导教程》表5-14得f=0.03mm/r
(3)切削速度的计算,由表5-15,由d/z=8/5,取V=26m/min,n=1000v/πd=1034.5r/min,参照表4-15,取n=945r/min,实际铣削速度V=nπd/1000=23.75m/min
2、精镗φ60孔的端面和φ25及φ60
(1)背吃刀量的确定,取ap=0.8mm
(2)进给量的确定,查《指导教程》表5-29得f=0.4mm/r
(3)切削速度的计算,由表5-29,取V=30m/min,d=60,n=1000v/πd=159.15r/min,参照表《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-20,取n=160r/min,实际铣削速度V=nπd/1000=30.16m/min
基本工时的计算
1、精铣主视图44上端面及16H11槽
(1)基本时间tj
根据表5-43,基本时间公式tj=(L+L1+L2)/(f*n),L2=2mm,d=8mm,则L1=5mm,f*n=141.75mm/min,L=90mm,则tj=41.06s
(2)辅助时间tf
tf=(0.15~0.2)tj,取tf=0.2tj=8.21s
(3)其他时间
tb+tx=6%*(tj+tf)=3s
(4)单件时间tdj扩
tdj=tj+tf+tb+tx=52.27s
2、精镗φ60孔的端面和φ25及φ60
(1)基本时间tj
根据表5-39,基本时间公式tj=(L+L1+L2+L3)/(f*n),L2=3~5,取L2=4mm,由表5-40得取L3=4,kr=30°,ap=0.8mm,则L1=4.39mm,f*n=64mm/min,L=94.25mm,则tj=99.89s
(2)辅助时间tf
tf=(0.15~0.2)tj,取tf=0.2tj=20.00s
(3)其他时间
tb+tx=6%*(tj+tf)=7.19s
(4)单件时间tdj扩
tdj=tj+tf+tb+tx=127.08
第2章专用夹具设计
2.1问题的提出
本夹具用于精镗φ60孔两端面、φ25(两处)、φ60孔及倒角。
对φ25孔内表面的要求:
孔直径为φ25H12,精度等级为IT12,内表面粗糙度为3.2um。
对φ60孔内表面的要求:
孔直径为φ60H12,精度等级为IT12,内表面粗糙度为3.2um。
在加工时应保证精度,此外在本工序加工时还应考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度。
2.2夹具设计
1、定位基准的选择
根据零件图所示的技术要求以及前面确定的加工工艺过程路线,以44上端面及16H11槽为基准,安装夹具,压紧,精镗φ60孔两端面,φ25(两处)、φ60孔及倒角。
2、确定定位元件
根据《机床夹具设计手册》表1-1-12,采用键定位方式
3、确定夹紧装置
该零件属单件小批生产,采用压板压紧。
4、切削力及夹紧力的计算
(1)切削力的计算
工件毛坯材料为:
HT200
刀具为:
高速精钢镗刀
则根据切削力公式计算:
=1331/91N
(2)夹紧力的计算
夹紧力应在切削力的基础上考虑安全系数
K=K1K2K3K4
取:
K1=1.5,K2=1.15,K3=1.0,K4=1.0
则K=1.725,根据夹紧力公式,计算夹紧力F夹
F夹=KFsin45o/(f3sin45o+f4)=2499.39N
5、定位误差的分析
定位尺寸公差的确定,工件的Φ60mm孔对平行度和垂直度要求不高,且工序的定位基准和工艺基准一致,因此,只要定位元件和支撑板的精度符合要求则可满足工件加工要求。
参考文献:
【1】《机床夹具设计手册》(第三版)主编:
王光斗、王春福机械工业出版社
【2】《机械工程手册》第8卷机械制造工艺
(二)上海科学技术出版社
【3】《机械制造工艺设计简明手册》主编:
李益民机械工业出版社
【4】《机械加工余量手册》孙本绪、熊万武编国防工业出版社
【5】《工程材料及成形技术基础》主编:
吕广庶、张远明高等教育出版社
【6】《机械制造工艺与机床夹具》主编:
刘守勇机械工业出版社
致谢
在这次设计过程中,由于对零件加工所用到的设备的基本性能和加工范围缺乏全面的了解,缺乏实际的生产经验,导致在设计中碰到了许多的问题。
但在我和我的另外三位组员
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