例二CA6140車床撥叉機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計(jì)

1、例二CA6140車床撥叉機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計(jì):序言機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的.這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練,因此,它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。就我個(gè)人而言，我希望能通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，了解并認(rèn)識(shí)一般機(jī)器零件的生產(chǎn)工藝過(guò)程，鞏固和加深已學(xué)過(guò)的技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為今后的工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)，并且為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)大好基礎(chǔ)。由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之

2、處，懇請(qǐng)各位老師給予指導(dǎo)。一、零件的分析(一)零件的作用題目所給的零件是CA6140車床的撥叉。它位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的20孔與操縱機(jī)構(gòu)相連，二下方的50半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過(guò)上方的力撥動(dòng)下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時(shí)分開(kāi)。(二)零件的工藝分析零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，不適合磨削，為此以下是撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：1、小頭孔20以及與此孔相通的8的錐孔、M6螺紋孔。2、大頭半圓孔50。3、撥叉底面、小頭孔端面

3、、大頭半圓孔端面，大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.07mm，小頭孔上端面與其中心線的垂直度誤差為0.05mm。由上面分析可知，可以粗加工撥叉下端面，然后以此作為基準(zhǔn)采用專用夾具進(jìn)行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，并且此撥叉零件沒(méi)有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。二、確定生產(chǎn)類型 已知此撥叉零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為5000件/年，零件的質(zhì)量是1.0Kg/個(gè)，查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)第2頁(yè)表1.1-2，可確定該撥叉生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過(guò)程劃分階段；工序適當(dāng)集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為

4、主，大量采用專用工裝。三、確定毛坯1、確定毛坯種類：零件材料為HT200?？紤]零件在機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，故選擇木摸手工砂型鑄件毛坯。查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)第41頁(yè)表2.2-5,選用鑄件尺寸公差等級(jí)為CT-12。2、確定鑄件加工余量及形狀：查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)第41頁(yè)表2.2-5，選用加工余量為MA-H級(jí)，并查表2.2-4確定各個(gè)加工面的鑄件機(jī)械加工余量，鑄件的分型面的選用及加工余量，如下表所示：簡(jiǎn) 圖加工面代號(hào)基本尺寸加工余量等級(jí)加工余量說(shuō)明D120H102孔降一級(jí)雙側(cè)加工D250H3.52孔降一級(jí)雙側(cè)加工T230H5單側(cè)加工T312H

5、5單側(cè)加工T412H5單側(cè)加工3、繪制鑄件零件圖四、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)(一)選擇定位基準(zhǔn)：1 粗基準(zhǔn)的選擇：以零件的小頭上端面為主要的定位粗基準(zhǔn)，以兩個(gè)小頭孔外圓表面為輔助粗基準(zhǔn)。 2 精基準(zhǔn)的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準(zhǔn)，以兩個(gè)小頭孔外圓柱表面為輔助的定位精基準(zhǔn)。(二)制定工藝路線:根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降

6、。查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)第20頁(yè)表1.4-7、1.4-8、1.4-11，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：工序01 粗銑20、50下端面，以T2為粗基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；工序02 粗銑20上端面，以T1為定位基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；工序03 粗銑50上端面，以T4為定位基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；工序04 鉆、擴(kuò)20孔，以32外圓和T2為基準(zhǔn)，采用Z525立式鉆床加專用夾具；工序05 粗鏜50孔，以D1為定位基準(zhǔn)，采用T616臥式鏜床加專用夾具；工序06 銑斜肩，以D1和T2為定位基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；工序07 精銑20下端面，以T2為基

7、準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；工序08 精銑20上端面，以T1為基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；工序09 粗鉸、精鉸20孔，以T2和32外圓為基準(zhǔn)，采用Z525立式鉆床加專用夾具；工序10 精銑50端面，以D1為基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；工序11 半精鏜50孔，以D1做定位基準(zhǔn)，采用T616臥式鏜床加專用夾具；工序12 鉆、鉸8錐孔，以T1和零件中線為基準(zhǔn)，采用Z525立式鉆床加專用夾具；工序13 鉆M6底孔，攻螺紋，以T1和零件中線為基準(zhǔn)，采用Z525立式鉆床并采用專用夾具；工序14 銑斷，以D1為基準(zhǔn)，采用X60臥式銑床加專用夾具；工序15 去毛刺；工序16 終檢。（三）

8、機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定:1、圓柱表面工序尺寸： 前面根據(jù)資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定各表面的各個(gè)加工工序的加工余量如下：加工表面加工內(nèi)容加工余量精度等級(jí)工序尺寸表面粗糙度工序余量最小最大50IT12（D2）鑄件7.0CT12粗鏜4.0IT126.30.956.8半精鏜3.0IT103.22.93.2520IT7（D1）鉆18IT1117.8918擴(kuò)1.8IT106.31.7161.910粗鉸0.14IT83.20.1070.224精鉸0.06IT71.60.0390.0932、平面工序尺寸：工序號(hào)工序內(nèi)容加工余量基本尺寸經(jīng)濟(jì)精度工序尺寸偏差工序余量最小最大鑄件5.0

9、CT1201粗銑20孔下端面4.036.0121.57.7502粗銑20孔上端面4.032.0121.57.7503粗銑50孔上端面4.014.0121.86.3807精銑20孔下端面1.031.080.751.28308精銑20孔上端面1.030.080.751.28310精銑50孔端面1.0×212.080.9511.0163、確定切削用量及時(shí)間定額：工序01 粗銑20、50下端面，以T2為粗基準(zhǔn)。1. 加工條件工件材料：HT200,b =170240MPa，鑄造;工件尺寸：aemax=72mm，l=176mm;加工要求：粗銑20孔下端面，加工余量4mm;機(jī)床：X51立式銑床；刀

10、具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀。銑削寬度ae90,深度ap6,齒數(shù)z=12,故根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)（后簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)明手冊(cè)）表3.1，取刀具直徑d0=125mm。根據(jù)切削用量手冊(cè)（后簡(jiǎn)稱切削手冊(cè)）表3.16，選擇刀具前角00°后角08°，副后角0=10°，刃傾角：s=10°,主偏角Kr=60°,過(guò)渡刃Kr=30°,副偏角Kr=5°。2. 切削用量1）確定切削深度ap 因?yàn)橛嗔枯^小，故選擇ap=4mm，一次走刀即可完成。2）確定每齒進(jìn)給量fz 由于本工序?yàn)榇旨庸ぃ叽缇群捅砻尜|(zhì)量可不考慮，從而可采用不對(duì)稱端銑，以提高進(jìn)給量提高加工

11、效率。根據(jù)切削手冊(cè)表3.5，使用YG6硬質(zhì)合金端銑刀加工，機(jī)床功率為4.5kw（據(jù)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.2-35，X51立式銑床）時(shí)： fz=0.090.18mm/z故選擇：fz=0.18mm/z。3）確定刀具壽命及磨鈍標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)切削手冊(cè)表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5mm；由于銑刀直徑d0=125mm，故刀具使用壽命T=180min（據(jù)簡(jiǎn)明手冊(cè)表3.8）。4）計(jì)算切削速度vc和每分鐘進(jìn)給量vf根據(jù)切削手冊(cè)表3.16，當(dāng)d0=125mm，Z=12，ap7.5，fz0.18mm/z時(shí)，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系數(shù)為：kMV= 1.0，kS

12、V= 0.8。切削速度計(jì)算公式為：其中 ，將以上數(shù)據(jù)代入公式：確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 。根據(jù)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.2-36，選擇nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，實(shí)際進(jìn)給量和每分鐘進(jìn)給量為：vc=m/min=118m/minf zc=v fc/ncz=390/300×12 mm/z=0.1mm/z5)校驗(yàn)機(jī)床功率 根據(jù)切削手冊(cè)表3.24，近似為Pcc=3.3kw,根據(jù)機(jī)床使用說(shuō)明書，主軸允許功率Pcm=4.5×0.75kw=3.375kw>Pcc。故校驗(yàn)合格。最終確定:ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，

13、fz=0.1mm/z。6）計(jì)算基本工時(shí) tmL/ vf，L=l+ y+，l=176mm.查切削手冊(cè)表3. 26，入切量及超切量為：y+=40mm，則：tmL/ Vf=(176+40)/390=0.81min。工序02 粗銑20上端面，以T1為定位基準(zhǔn)。 切削用量和時(shí)間定額及其計(jì)算過(guò)程同工序01。工序03 粗銑50上端面，以T4為定位基準(zhǔn)刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀，機(jī)床：X51立式銑床根據(jù)切削手冊(cè)查得，。根據(jù)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.2-36查得，?。海蕦?shí)際切削速度： 當(dāng)時(shí)，工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為：查說(shuō)明書，取計(jì)算切削基本工時(shí)：因此，工序04 鉆、擴(kuò)20孔，以32外圓和T2為基準(zhǔn)，保證垂直度誤差不超過(guò)0.

14、05mm,孔的精度達(dá)到IT10。1. 選擇鉆頭 根據(jù)切削手冊(cè)表.2，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)do=18mm，鉆頭采用雙錐后磨橫刀，后角o12°，二重刃長(zhǎng)度b=3.5mm,橫刀長(zhǎng)b=2mm,寬l=4mm,棱帶長(zhǎng)度，°，° 2.選擇切削用量 （1）確定進(jìn)給量按加工要求確定進(jìn)給量：查切削手冊(cè)，由切削手冊(cè)表2.7,系數(shù)為0.5,則： 按鉆頭強(qiáng)度選擇:查切削手冊(cè)表2.8,鉆頭允許進(jìn)給量為：；按機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度選擇：查切削手冊(cè)表2.9，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許軸向力為8330N時(shí)，進(jìn)給量為。以上三個(gè)進(jìn)給量比較得出，受限制的進(jìn)給量是工藝要求，其值為：0.2150.265mm/r。根

15、據(jù)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.2-16,最終選擇進(jìn)給量。由于是通孔加工，為避免即將鉆穿時(shí)鉆頭折斷，故應(yīng)在即將鉆穿時(shí)停止自動(dòng)進(jìn)給而改為手動(dòng)進(jìn)給。根據(jù)切削手冊(cè)表2.19查出,鉆孔時(shí)軸向力Ff=2500N，軸向力修正系數(shù)為1.0，故Ff=2500N。根據(jù)Z525立式鉆床使用說(shuō)明書，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的最大軸向力為8830NFf，故所選進(jìn)給量可用。（2）確定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命后刀面最大磨損限度（查簡(jiǎn)明手冊(cè)）為0.6mm，壽命（3）切削速度查切削手冊(cè)表2.30，切削速度計(jì)算公式為： （m/min）其中，查得修正系數(shù)：，故實(shí)際的切削速度： （4）檢驗(yàn)機(jī)床扭矩及功率查切削手冊(cè)表2.20，當(dāng)f0.26, do19mm時(shí)，Mt

16、=31.78Nm，修正系數(shù)均為1.0，故MC=31.78 Nm。查機(jī)床使用說(shuō)明書：Mm =144.2 Nm。查切削手冊(cè)表2.23,鉆頭消耗功率：Pc=1.3kw。查機(jī)床使用說(shuō)明書，。由于，故切削用量可用，即：，3、計(jì)算工時(shí)4、擴(kuò)孔至19.8查切削手冊(cè)表2.10，擴(kuò)孔進(jìn)給量為：，并由機(jī)床使用說(shuō)明書最終選定進(jìn)給量為：。根據(jù)資料，切削速度 ，其中為用鉆頭鉆同樣尺寸實(shí)心孔時(shí)的切削速度，故：，根據(jù)機(jī)床使用說(shuō)明書選?。??；竟r(shí)： 工序05 粗鏜50孔，以D1為定位基準(zhǔn)。機(jī)床：T60臥式鏜床單邊余量 可一次切除，則 。根據(jù)簡(jiǎn)明手冊(cè)4.2-20查得，取 。根據(jù)簡(jiǎn)明手冊(cè)4.2-21查得，?。?。計(jì)算切削基本工

17、時(shí)：工序06 銑斜肩，以D1和T2為定位基準(zhǔn)。刀具：硬質(zhì)合金三面刃銑刀機(jī)床：X51立式銑床根據(jù)簡(jiǎn)明手冊(cè)查得：。根據(jù)切削手冊(cè)查得：因此：現(xiàn)采用X51立式銑床，?。海蕦?shí)際切削速度為：當(dāng)時(shí)，工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為：根據(jù)切削手冊(cè)表4.2-37查得,?。?。計(jì)算切削基本工時(shí)：因此：工序07 精銑20下端面，以T2為基準(zhǔn)。刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀；機(jī)床：X51立式銑床；查切削手冊(cè)表3.5，進(jìn)給量為：，取為0.5mm/r參考有關(guān)手冊(cè)，確定，采用YG6硬質(zhì)合金端銑刀，則：現(xiàn)采用X51立式銑床，根據(jù)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.2-36，取，故實(shí)際切削速度： 當(dāng)時(shí)，工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量：，取為980mm/min本工序切削時(shí)間為

18、：min工序08 精銑20上端面，以T1為基準(zhǔn)。切削用量同工序07精銑時(shí)基本工時(shí)：工序09 粗鉸、精鉸20孔，以T2和32外圓為基準(zhǔn)。（1）粗鉸至刀具：專用鉸刀機(jī)床：Z525立式鉆床根據(jù)有關(guān)手冊(cè)的規(guī)定，鉸刀的進(jìn)給量為0.81.2mm/z,進(jìn)給量取0.81mm/r，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速取為=140r/min，則其切削速度為：。機(jī)動(dòng)時(shí)切削工時(shí)，=38mm，(2) 精鉸至刀具：機(jī)床：Z525立式鉆床根據(jù)有關(guān)手冊(cè)的規(guī)定，鉸刀的進(jìn)給量取0.48mm/r，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速取為：=140r/min，則其切削速度為：機(jī)動(dòng)時(shí)切削工時(shí)，=38mm工序10 精銑50端面，以D1為基準(zhǔn)。機(jī)床：X51立式銑床刀具：硬質(zhì)合金立銑刀（

19、鑲齒螺旋形刀片），由切削手冊(cè)表3.6查得：，,即27m/min，因此，?，F(xiàn)采用X51立式銑床，取 ，工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為：，查機(jī)床使用說(shuō)明書，取 。銑削基本工時(shí)：工序11 半精鏜50孔，以D1做定位基準(zhǔn)。單邊余量,可一次切除，則 。由切削手冊(cè)表1.6查得，進(jìn)給量取為0.27mm/r。由切削手冊(cè)表1.1查得，則：查簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.2-20，取為630r/min。加工基本工時(shí)：工序12 鉆、鉸8錐孔，以T1和零件中線為基準(zhǔn)。刀具：專用刀具機(jī)床：Z525立式鉆床確定進(jìn)給量：根據(jù)切削手冊(cè)表2.7查得，查Z525機(jī)床使用說(shuō)明書，現(xiàn)取。查切削手冊(cè)表2.15，計(jì)算機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：按機(jī)床選取，所以實(shí)際切削速度為

20、：計(jì)算切削基本工時(shí)：工序13 鉆M6底孔，攻螺紋，以T1和零件中線為基準(zhǔn)（1）鉆螺紋底孔mm機(jī)床：Z525立式鉆床刀具：高速鋼麻花鉆根據(jù)切削手冊(cè)查得，進(jìn)給量為0.180.22mm/z,現(xiàn)取f=0.22mm/z，v=17m/min，則：查簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.2-15，取。所以實(shí)際切削速度為：計(jì)算切削基本工時(shí)：（2）攻螺紋M6機(jī)床：Z525立式鉆床刀具：絲錐M6，P=1mm切削用量選為：，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速為：，按機(jī)床使用說(shuō)明書選?。海瑒t ；機(jī)動(dòng)時(shí)，計(jì)算切削基本工時(shí)：工序14 銑斷，以D1為基準(zhǔn)。選擇鋸片銑刀，d=160mm，l=4mm，中齒，Z=40采用X61臥式銑床查切削手冊(cè)，選擇進(jìn)給量為：,切削速度為：

21、，則：根據(jù)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.2-39，取，故實(shí)際切削速度為：此時(shí)工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為：查切削手冊(cè)表4.2-40，剛好有。計(jì)算切削基本工時(shí)：五、夾具設(shè)計(jì)為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。并設(shè)計(jì)工序13鉆M6螺紋底孔的夾具。本夾具將用于Z525立式鉆床，刀具為高速鋼麻花鉆。(一)問(wèn)題的提出本夾具主要用來(lái)鉆M6螺紋底孔，該孔為斜孔，跟撥叉的中線有一定的角度要求，在加工時(shí)應(yīng)保證孔的角度要求。此外，在本工序加工時(shí)還應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，而其位置尺寸為自由公差，精度不是主要問(wèn)題。(二)夾具設(shè)計(jì)1、定位基準(zhǔn)選擇 由零件圖可知，M6螺紋孔為斜孔，相對(duì)于撥叉中線有的要求，為使定位誤差為零，應(yīng)該選擇撥叉中線為定位基準(zhǔn)保證該角度。此外，還應(yīng)以20孔端面為基準(zhǔn)，從而保證螺紋孔在撥叉體上的位置。 為了提高加工效率，現(xiàn)決定采用手動(dòng)夾緊工件快換裝置，并采用快換鉆套以利于在鉆底孔后攻螺紋。2、切削力及夾緊力計(jì)算 刀具：硬質(zhì)合金麻花鉆，。由實(shí)際加工的經(jīng)驗(yàn)可知,鉆削時(shí)的主要切削力為鉆頭的切削方向,即垂直于工作臺(tái),查切削手冊(cè)表2.3，切