機械制造技術基礎課程設計.doc
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機械制造技術基礎課程設計 說明書 設計題目：零件的機械加工工藝規(guī)程設計及夾具設計 學生姓名：郭強 學號：0914112105 專 業(yè)：機械設計制造及其自動化 指導老師： 晉中學院 2012年6月3日 目 錄 零件的分析 零件的作用 零件的工藝分析 工藝規(guī)程的設計 毛坯的制造形式 基準面的選擇 粗基準的選擇 精基準的選擇 制定的工藝路線 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 確定切削用量及基本工時 繪制零件圖和編制工藝卡 夾具設計 夾具設計任務 繪制夾具裝配圖 1.零件分析 1.1 零件的作用 題所給的是CA6140車床上的撥叉，它位于車床變速機構中，主要起換擋作用，使主軸回轉運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩。零件上方的Φ20mm的孔與操作機構相連，下方的Ф50mm的半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸，通過上方的力撥動下方的齒輪變速，兩零件鑄造為一體，加工時分開。 1.2 零件的工藝分析 CA6140車床上的撥叉共有兩處加工表面。其間有一定的位置要求，分述如下： 1.2.1 以Ф20mm為中心的加工表面 這一組加工表面包括：Ф20mm的孔，以及其上下表面，孔壁上有一個裝配時要鉆鉸的Ф8mm的錐孔，一個M6的螺紋孔，和一個缺口。 1.2.2 以Ф50mm為中心的加工表面 這一組加工表面包括：Ф50mm的孔，以及其上、下端面； 這兩組表面有一定的位置要求； （1） Ф50mm的孔的上、下表面與Ф20的孔的垂直度誤差為0.07mm。 （2） Ф20mm的孔的上、下表面與Ф20的孔的垂直度誤差為0.05mm。 （3） Ф50mm、Ф20mm的孔的上、下表面以及Ф50mm的孔的內表面的粗糙度誤差為3.2um。 （4） Ф20mm的孔的內表面的粗糙度誤差為1.6um，精度為IT7。 2. 工藝規(guī)程設計 2.1 毛坯的制造形式 零件材料為HT200，考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構又比較簡單，故選擇鑄造毛坯。圖一 毛坯圖 2.2 基準面的選擇 2.2.1 粗基準的選擇 對零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準，而對若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準，根據(jù)這個基準原則，現(xiàn)取Ф20mm的孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一組共兩個短V形塊支承兩個Ф20mm孔的外輪廓作主要定位面，以消除3個自由度，再用一個支承板支撐在Ф72mm的上表面，以消除3個自由度。 2.2.2 精基準的選擇 主要應考慮基準重合問題。當設計基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。 2.3 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已確定為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 1、 工藝路線方案一： 工序一：退火 工序二：粗、精銑Ф20 mm、Ф50 mm的下表面，保證其粗糙度為3.2 um 工序三：以Ф20 mm的下表面為精基準，粗、精銑Ф20 mm的孔的上表面，保證其粗糙度為3.2 um,其上、下表面尺寸為30mm， 工序四：以Ф20 mm 的下表面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸Ф20 mm的孔，保證其內表面粗糙度為1.6 um，垂直度誤差不超過0.05mm 工序五：以Ф20 mm的下表面為精基準，粗、半精鏜Ф50 mm的孔，保證其內表面粗糙度為3.2 um 工序六；以Ф20 mm的下表面為精基準，粗、精銑Ф50 mm的上表面，保證其與孔的垂直度誤差不超過0.07mm，其上、下表面尺寸為12mm 工序七：銑斷 工序八：以Ф20 mm的孔為精基準，鉆Ф8 mm的錐孔的一半Ф4 mm，裝配時鉆鉸 工序九：以Ф20mm的孔為精基準，鉆Ф5mm的孔，攻M6的螺紋 工序十：以Ф20 mm的孔為精基準，銑缺口，保證其粗糙度為12.5um 工序十一：檢查 上面的工序可以是中批生產(chǎn)，但是其效率不高，并且工序四中的鉆孔方法在鉆孔是可能會偏離中心。經(jīng)綜合考慮，采用下面的方案二。 工藝路線方案二： 工序一；退火 工序二：粗、精銑Ф20 mm、Ф50 mm的下表面，保證其粗糙度為3.2 um 工序三：以Ф20 mm的下表面為精基準，粗、精銑Ф20 mm、Ф50 mm的孔的上表面，保證其粗糙度為3.2 um，Ф20 mm的上、下表面尺寸為30mm，Ф50 mm的上、下表面尺寸為12mm 工序四：以Ф20 mm 的下表面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸Ф2 0 mm的孔，保證其內表面粗糙度為1.6 um，垂直度誤差不超過0.05 mm 工序五：以Ф20 mm 的下表面為精基準，粗、半精鏜Ф50 mm的孔，保證其內表面粗糙度為3.2 um 工序六：銑斷 工序七：以Ф20 mm的孔為精基準，鉆Ф8 mm的錐孔的一半Ф4 mm，裝配時鉆鉸 工序八：以Ф20 mm的孔為精基準，鉆Ф5 mm的孔，攻M6的螺紋 工序九：以Ф20 mm的孔為精基準，銑缺口，保證其粗糙度為12.5 um 工序十：檢查 2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “CA6140車床撥叉”零件的材料為HT200硬度為190~210HB，毛坯重量為2.2Kg,生產(chǎn)類型為中批量，鑄件毛坯。又由<<機械制造工藝設計簡明手冊>>（以下稱〈〈工藝手冊〉〉表1.3-1查得毛坯的制造方法采用殼模鑄造級，表2.2-4查得加工余量等級為G級，選取尺寸公差等級為CT10。 根據(jù)以上資料及路線，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯如下： 1、延軸線方向長度方向的加工余量及公差（Ф20mm、Ф50mm端面） 查《工藝手冊》表2.2~4取Ф20mm、Ф50mm端面長度余量為2.5mm(均為雙邊加工)。 銑削加工余量為：a)粗銑：1.5mm b)精銑：1mm 毛坯尺寸及公差為：（35土0.3）mm （ 17土0.25）mm 2、內孔（Ф50mm已鑄成孔）查《工藝手冊》表2.2~2.5，取Ф50mm已鑄成長度余量為3mm，即已鑄成孔Ф44mm。 鏜削加工余量為：a)粗鏜：2mm b)半精鏜：1mm 毛坯尺寸及公差為：（48土0.3）mm （）mm 3、其他尺寸直接鑄造得到。 2.5 確定切削用量及基本工時 2.5.1 工序二：粗、精銑孔Ф20mm、Ф50mm的下表面 （1） 加工條件 工件材料：HT200。бb=0.16GPa HBS=190~210，鑄件 機床：XA5032立式銑床 刀具；W18Cr4V硬質合金端銑刀 W18Cr4V硬質合金端銑刀，牌號為YG6，由《切削用量簡明手冊》〉后稱《切削手冊》表3.1查得銑削寬度ae<=60mm,深度ap<=4,齒數(shù)Z=10時，取刀具直徑do=80mm。又由《切削手冊》表3.2選擇刀具的前角ro=+5o;后角ao=8o;副后角a’o=,刀齒斜角λs=-10o,主刃Kr=60o,過渡刃Krε=30o,副刃Kr’=5o,過渡刃寬bε=1mm (2) 切削用量 1）粗銑Ф20mm的下表面 a)切削深度 因切削用量較小，故可以選擇ap=1.5mm,一次走刀即可完成所需尺寸。 b)每齒進給量：由《切削手冊》表3.30可知機床的功為7.5KW，查《切削手冊》表3.5可得f=0.14~0.24mm/z,由于是對稱銑，選較小量f=0.14mm/z c)查后刀面最大磨損及壽命 查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為（1.0~1.5）mm 查《切削手冊》表3.8, 壽命T=180min d)計算切削速度 按《切削手冊》表3.27中的公式： 也可以由表3.16查得=98mm/s n=439r/min vf =490mm/s 又根據(jù)XA5032銑床參數(shù)，選 n=475r/min vf =600mm/s，則實際的切削速度為： 即==119.3m/min,實際進給量為： 即==0.13mm/z e)校驗機床功率 查《切削手冊》表3.24，Pcc=1.1KW,而機床所提供的功率Pcm為1.7KW，所以Pcm> Pcc,故校驗合格。 最終確定ap=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/min vc=119.3m/min fz=0.13mm/z f)計算基本工時 公式中： L=l+y+Δ；根據(jù)《切削手冊》表3.26，可得 l+Δ=12mm,所以L=l+y+Δ=32+12=44mm 故 =44/600=0.073min 2)粗銑Ф50mm的下表面 a)銑削Ф50mm的下表面與銑削Ф20mm的下表面的相關參數(shù)及其用量等都相同。即 ap=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/s vc=119.3m/min fz=0.13mm/z b)計算基本工時 公式中： L=l+y+Δ；根據(jù)《切削手冊》表3.26，可得 l+Δ=0所以L=l+y+Δ=72mm 故 =72/600=0.12min 3)精銑孔Ф20mm的下表面 a) 切削深度 因切削用量較小，故可以選擇ap=1.0mm, 一次走刀即可完成所需尺寸 b)每齒進給量：由《切削手冊》表3.30可知機床的功為7.5KW，查《切削手冊》表3.5可得f=0.5~0.7mm/r，由于是對稱銑，選較小量f=0.7mm/r c)查后刀面最大磨損及壽命 查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為（1.0~1.5）mm 查《切削手冊》表3.8, 壽命T=180min d)計算切削速度 按《切削手冊》表3.27中的公式： 也可以由表3.16查得=124mm/s vf =395mm/min n=494r/min,根據(jù)XA5032銑床參數(shù)，選 n=475r/min vf =375mm/min , 則實際的切削速度為 所以==119.3m/min,實際進給量 所以==0.08mm/z e)校驗機床功率 查《切削手冊》表3.24，Pcc=1.1KW,而機床所提供的功率Pcm為1.7KW，所以Pcm> Pcc,故校驗合格。 最終確定ap=1.0mm nc=475r/min vfc=375mm/min vc=119.3mm/min f)計算基本工時 公式中： L=l+y+Δ；根據(jù)《切削手冊》表3.26，可得 l+Δ=80mm, 所以L=l+y+Δ=32+80=112mm 故 =112/375=0.3min 2)精銑Ф50mm的下表面 a)銑削Ф50mm的下表面與銑削Ф20mm的下表面的相關參數(shù)及其用量等都相同。即 ap=1.0mm nc=475r/min vfc=375mm/min vc=119.3mm/m b)計算基本工時 公式中： L=l+y+Δ；根據(jù)〈〈切削手冊〉〉表3.26，可得 l+Δ=80mm所以L=l+y+Δ=72+80=152mm 故 =152/375=0.405min 2.5.2 工序三：粗、精銑孔Ф20mm、Ф50mm的上表面 本工序的切削用量及基本工時與工序一中的粗、精銑孔Ф20mm、Ф50mm的下表面相同。 2.5.3 工序四：鉆、擴、鉸、精鉸Ф20mm的孔 （一） 鉆Ф18mm的孔 （1）加工條件 工藝要求：孔徑d=18mm, 孔深l=30mm,通孔 ，用乳化液冷卻 機床 ：Z535型立式鉆床 刀具 ：高速鋼麻花鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆頭，其直徑do=18mm,鉆頭幾何形狀為：由《切削手冊》表2.1及表2.2 選修磨橫刃，β=28o αo=10o 2Φ=118o 2Φ1=70o bε=3.5mm b=2mm l=4mm (2) 切削用量 1) 決定進給量f a)、按加工要求決定進給量 根據(jù)《切削手冊》表2.7，當鑄鐵的強度 бb200HBS do=18mm時，f=0.70~0.86mm/r 由于L/d=30/18=1.67<3,故取修正系數(shù)K=1 所以 f=(0.70~0.86)x1=(0.70~0.86)mm/r b) 按鉆頭強度決定進給量 根據(jù)表2.8，當бb=190MPa,do=18mm,鉆頭強度允許的進給量f=1.6mm/r c)按機床進給機構強度決定進給量 根據(jù)表2.9，當бb210MPa,do20.5mm,機床進給機構允許的軸向力為11760N（Z535鉆床允許的軸向力為15696N（見《工藝設計手冊》表4.2-14）時，進給量為1.5mm/r。 從以上三個進給量比較可以看出，受限制的進給量是工藝要求，其值為f=0.70~0.86mm/r，根據(jù)Z535鉆床說明書，選f=0.80mm/r（見《工藝設計手冊》表4.2-16），又由《切削手冊》表2.19可以查出鉆孔時的軸向力，當f=0.80mm/r do<=21mm時，軸向力Ff=7260N 軸向力的修正系數(shù)為1.0，故Ff=7260N 根據(jù)Z535鉆床說明書，機床進給機構強度允許的最大軸向力為Fmax=15696N，由于Ff
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