機械制造工藝學課程設計--車床撥叉的機械加工工藝規(guī)程設計.doc

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3.3.確定切削用量及基本工時的計算.10總結18參考文獻.19附表A1：機械加工工藝過程綜合卡片附表B1-B12：機械加工工藝（工序）卡片1、零件的分析1.1.零件的作用題目所給的零件是車床的撥叉。它位于車床變速機構中，主要起換檔，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的作用。零件左邊的14孔與操縱機構相連，右邊的40半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸或滑移齒輪接觸。通過操縱機構，使撥叉撥動齒輪變速。為了便于定位加工，兩零件的毛坯鑄為一體，加工時分開。1.2零件的工藝分析 零件的材料為ZG45，該材料具有足夠的強度、剛度和韌性，適用于承受彎曲應力和沖擊載荷作用的工作條件。 該撥叉形狀特殊、結構簡單，屬典型的叉桿類零件。為實現(xiàn)換檔、變速的功能，其叉軸孔與變速叉軸有配合要求，因此加工精度要求較高。叉腳兩端面在工作中需承受沖擊載荷，為增強其耐磨性，該表面要求高頻淬火處理，硬度為4858HRC；為保證撥叉換檔時叉腳受力均勻，要求叉腳兩端面對叉軸孔14+0.11 0的垂直度要求為 0.15mm，其自身的平面度為 0.08mm。由此可見，該零件的工藝性較好。 該零件的主要工作表面為撥叉腳兩端面和叉軸孔 14+0.11 0)，在設計工藝規(guī)程時應重點予以保證。 圖1-1 工件零件圖1.3. 確定零件的生產(chǎn)類型依設計題目知：產(chǎn)品的年產(chǎn)量為8000臺/年，每臺產(chǎn)品中該零件數(shù)量為1 件臺；結合生產(chǎn)實際，備用率a和廢品率分別為3%和0.5%。代入公式得零件的年生產(chǎn)量為 N=8000 臺年1 件臺(1+3%)(1+0.5%)=8281.2 件年撥叉屬輕型零件，查機械制造工藝設計簡明手冊第2頁表1.1-2，可確定該撥叉生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為，加工過程劃分階段，工序適當集中，加工設備以通用設備為主，大量采用專用工裝。 2、確定毛坯、繪制毛坯簡圖2.1. 選擇毛坯由于該撥叉在工作過程中要承受沖擊載荷，為增強撥叉的強度和沖擊韌度，獲得纖維組織，毛坯選用鑄件。該撥叉的輪廓尺寸不大，且生產(chǎn)類型屬大批生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)率和鑄件精度，毛坯的拔模斜度為5。2.2.確定毛坯的尺寸公差和加工余量1. 外圓表面延軸線方向長度方向的加工余量及公差（14，40端面）。查機械制造工藝設計簡明手冊（以下稱工藝手冊）表2.22.5，取14，40端面長度余量均為2.5（均為雙邊加工）銑削加工余量為：粗銑 2mm精銑 0mm2. 內(nèi)孔（40已鑄成孔）查工藝手冊表2.22.5，取40已鑄成孔長度余量為3，即鑄成孔半徑為34mm。工序尺寸加工余量：鉆孔 2mm擴孔 : 0.125mm鉸孔 : 0.035mm精鉸 : 0mm3. 其他尺寸直接鑄造得到由于本設計規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應該采用調整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應按調整法加工方式予以確認。如圖1-1圖1-1 車床撥叉鑄件圖3、工藝規(guī)程設計3.1. 基面的選擇 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25mm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25mm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52mm的上表面，以消除3個自由度。 精基準的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.15mm；槽端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.08m，故以14小頭孔為精基準。3.2.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要求，以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。1.加工階段的劃分 該撥叉加工質量要求較高，可將加工階段劃分成粗加工、半精加工和精加工幾個階段。在粗加工階段，首先將精基準(撥叉頭左端面和叉軸孔)準備好，使后續(xù)工序都可采用精基準定位加工，保證其他加工表面的精度要求；然后粗銑撥叉頭右端面、撥叉腳內(nèi)表面、撥叉腳兩端面的粗銑、凸臺。在半精加工階段，完成撥叉腳兩端面的半精銑加工和螺紋孔的鉆孔絲錐攻絲；在精加工階段，進行撥叉腳兩端面的磨削加工。2.工序的集中與分散 選用工序集中原則安排撥叉的加工工序。該撥叉的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可以采用萬能型機床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面之間的相對位置精度要求。3.工序順序的安排 機械加工工序 遵循“先基準后其他”原則，首先加工精基準撥叉頭左端面和叉軸孔；遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；遵循“先主后次”原則，先加工主要表面-撥叉頭左端面和叉軸孔和撥叉腳兩端面。 熱處理工序模鍛成型后切邊，進行調質，調質硬度為141285HBS，并進行酸洗、噴丸處理。噴丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面因脫碳而對機械加工帶來的不利影響。叉腳兩端面在精加工之前進行局部高頻淬火，提高其耐磨性和在工作中承受沖擊載荷的能力。 輔助工序 粗加工撥叉腳兩端面和熱處理后，應安排校直工序；在半精加工后，安排去毛刺和中間檢驗工序；精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。 綜上所述:該撥叉工序的安排順序為：基準加工主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工主要表面半精加工和次要表面加工熱處理主要表面精加工。 在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，可以將工序定為：工序號工序名稱工序內(nèi)容車間設備1鑄精密鑄造，兩件合鑄（工藝需要）金工2熱處理退火金工3劃線劃各端面及三個孔的線金工4粗車以外形及下端面定位，按線找正，四爪單動卡盤裝夾（或專用工裝）工件。粗車R20+0.6+0.3mm(40mm)孔至圖樣尺寸，并粗車孔的兩側面，保證尺寸mm金工C620專用工裝5半精車以外形及下端面定位，按線找正，四爪單動卡盤裝夾（或專用工裝）工件。半精車R20+0.6+0.3mm(40mm)孔至圖樣尺寸，并半精車孔的兩側面，保證尺寸10-0.3-0.1mm金工C620專用工裝6銑以R20+0.6+0.3mm內(nèi)孔及上端面定位，裝夾工件，銑25mm下端面，保證尺寸160.1mm金工Z52K組合夾具7銑以20+0.6+0.3mm內(nèi)孔及下端面定位，裝夾工件，銑25mm另一端面，保證尺寸28mm金工X52K組合夾具8鉆以R20+0.6+0.3mm內(nèi)孔及上端面定位，裝夾工件，鉆、擴、鉸14mm孔，孔口倒角1x45金工Z5132A組合夾具9劃線劃R20+0.6+0.3mm孔中心線及切開線金工10銑以R20+0.6+0.3mm內(nèi)孔及上端面定位，裝夾工件，切工件成單件，切口2mm金工X62W組合夾具11銑以R20+0.6+0.3mm內(nèi)孔及上端面定位，14+0.110mm定向，裝夾工件，精銑R20+0.6+0.3mm端面，距中心2mm偏移金工X62W組合夾具12鉆以14+0.110mm內(nèi)孔及下端面定位，倒另一端孔口1x45角金工Z5132A組合夾具13檢驗按圖樣要求檢查各部尺寸及精度金工14入庫入庫金工3.3.確定切削用量及基本工時的計算工序二：粗、精銑孔14mm、40mm的下表面（1）加工條件工件材料：ZG45。b=0.16GPaHBS=190210，鑄件機床：XA4032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apPcc,故校驗合格。最終確定ap=1.5mmnc=475r/minvfc=600mm/minvc=119.3m/minfz=0.13mm/zf)計算基本工時 公式中：L=l+y+；根據(jù)切削手冊表3.26，可得l+=12mm,所以L=l+y+=32+12=44mm故mt=44/600=0.073min2)粗銑40mm的下表面a)銑削40mm的下表面與銑削14mm的下表面的相關參數(shù)及其用量等都相同。即ap=1.5mmnc=475r/minvfc=600mm/svc=119.3m/minfz=0.13mm/zb)計算基本工時公式中：L=l+y+；根據(jù)切削手冊表3.26，可得l+=0所以L=l+y+=72mm故mt=72/600=0.12min3)精銑孔14mm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=0.50.7mm/r，由于是對稱銑，選較小量f=0.7mm/rc)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（1.01.5）mm查切削手冊表3.8,壽命T=180mind)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cv=124mm/svf=395mm/minn=494r/min,根據(jù)XA4032銑床參數(shù)，選n=475r/minvf=375mm/min,則實際的切削速度為V =119.3m/min,實際進給量f=0.08mm/ze)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PcmPcc,故校驗合格。最終確定ap=1.0mmnc=475r/minvfc=375mm/minvc=119.3mm/minf)計算基本工時公式中：L=l+y+；根據(jù)切削手冊表3.26，可得l+=80mm,所以L=l+y+=32+80=112mm故mt=112/375=0.3min2)精銑40mm的下表面a) 銑削40mm的下表面與銑削14mm的下表面的相關參數(shù)及其用量等都相同。即ap=1.0mmnc=475r/minvfc=375mm/minvc=119.3mm/mb)計算基本工時公式中：L=l+y+；根據(jù)切削手冊表3.26，可得l+=80mm所以L=l+y+=72+80=152mm故t=0.405min 工序三：粗、精銑孔14mm、40mm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14mm、40mm的下表面相同。工序四：鉆、擴、鉸、精鉸14mm的孔（一）鉆18mm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：Z5132A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，=28oo=10o2=118o21=70ob=3.5mmb=2mml=4mm(2)切削用量1)決定進給量fa) 、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b=140HBSdo=18mm時，f=0.700.86mm/r由于L/d=30/18=1.673,故取修正系數(shù)K=1所以f=(0.700.86)x1=(0.700.86)mm/rb)按鉆頭強度決定進給量根據(jù)表2.8，當b=190MPa,do=18mm,鉆頭強度允許的進給量f=1.6mm/rc)按機床進給機構強度決定進給量 根據(jù)表2.9，當b=210MPa,do=14.5mm,機床進給機構允許的軸向力為11760N（Z5132A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=0.700.86mm/r，根據(jù)Z5132A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/rdo=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)Z5132A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FfFmax,故f=0.80mm/r可以用。2）決定鉆頭的磨鈍標準及壽命 由切削手冊表2.12，當do=18mm時，鉆頭后刀面最大磨鈍量取為（0.50.8）mm,壽命T=60min3) 決定切削速度 由切削手冊表2.15可知f=0.80mm/r時，雙修磨橫刃的鉆頭，do=18mm時，Vt=17m/min切削速度的修正系數(shù)由切削手冊表2.31可知Ktv=1.0Kmv=1.0KTv=1.0Klv=0.85所以V=VtxKv=17x1.0x1.0x1.0x0.85=14.4m/min4）檢驗機床扭轉及功率 根據(jù)切削手冊表2.21，當f=0.8mm/r，doMc 又根據(jù)切削手冊表2.23，當b=(170213)MPado=14mmf=0.9mm/rvc=17.4m/min時Pc=1.7KW根據(jù)Z5132A鉆床說明書,PcPE所以有McMmPcPE故選擇的切削用量可用。 即f=0.80mm/rn=nc=275r/minvc=14.4m/min(3) 計算基本工時（二）擴14mm的孔（1）加工條件 工藝要求：孔徑d=14mm,孔深l=30mm,通孔，用乳化液冷卻 機床：Z5132A型立式鉆床 刀具：高速鋼擴孔鉆頭選擇高速鋼擴孔鉆頭，其直徑do=14.2mm,鉆頭幾何形狀為：由切削手冊表2.5ro=18oao=10okr=60okr=30o=15oba1=1mm(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2.10，當鑄鐵的強度b140HBSdo=14.2mm時，f=(0.91.1)mm/r 由于L/d=30/14.2=1.52因擴孔之后還須鉸孔，故取修正系數(shù)K=0.7所以f=(0.91.1)x0.7=(0.630.77)mm/r b)按鉆頭強度決定進給量根據(jù)表2.8，當b=190MPa,do=14.2mm,鉆頭強度允許的進給量f=1.75mm/r c)按機床進給機構強度決定進給量根據(jù)表2.9，當b=210MPa,do=14.5mm,機床進給機構允許的軸向力為11760N（Z5132A鉆床允許的軸向力為15696N 工序六：銑斷 加工條件工件尺寸：長72mm深12mm加工要求：將雙體銑開刀具：選高速鋼細齒圓鋸片刀由工藝設計手冊表3.1-27可得，又由（金屬切削手冊第三版）表6-7B=4mmdo=160mmZ=40d=32mmro=10oao=16o2)切削用量a) 決定每齒進給量fz查切削手冊表3.4可得fz=(0.030.02)x(1+40%)=(0.0420.028)mm/z由于是對稱銑取f=0.028mm/z b)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：（0.150.14）mm查切削手冊表3.8壽命T=140min c)計算切削速度可得vc=76.7m/min總 結 C620普通車床的撥動叉為傳動分離類零件，此類零件應用于機床及汽車等機械設備中，起到變速的作用。其動作較為頻繁，是機械設備的常用備件，也是重要備件之一。 隨著科學技術的發(fā)展，各種新材料、新工藝和新技術不斷涌現(xiàn)，機械制造工藝正向著高質量、高生產(chǎn)率和低成本方向發(fā)展。各種新工藝的出現(xiàn)，已突破傳統(tǒng)的依靠機械能、切削力進行切削加工的范疇，可以加工各種難加工材料、復雜的型面和某些具有特殊要求的零件。數(shù)控機床的問世，提高了更新頻率的小批量零件和形狀復雜的零件加工的生產(chǎn)率及加工精度。特別是計算方法和計算機技術的迅速發(fā)展，極大地推動了機械加工工藝的進步，使工藝過程的自動化達到了一個新的階段。 傳統(tǒng)的機械加工手段做為基礎，研究