CA6140撥叉831005零件的機械加工工藝規(guī)程及典型夾具設(shè)計

機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計說明書目錄一、零件工藝性分析 31.1、零件的作用 31.2、課程設(shè)計的零件圖 31.3、零件的工藝分析 2二、機械加工工藝規(guī)程設(shè)計42.1、確定毛坯 42.2、粗基準的選擇 42.3、精基準的選擇 42.4、制定工藝路線4三、機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 5四、確定工序 5五.夾具設(shè)計 9六．設(shè)計小結(jié)10七．參考文獻 11一、零件的工藝性分析1、零件的作用題目給定的零件是CA6140（831005）撥叉，它位于車床變速機構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運動按照工作者的要求進行工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。2.課程設(shè)計零件圖3、零件的工藝分析零件的材料為HT200，灰鑄鐵的生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差，脆性高，不適合磨削。寬度為18+0.0120mm的槽尺寸精度要求很高，因為在撥叉拔動使滑移齒輪移動時如果槽的尺寸精度不高或間隙很大時，滑移齒輪得不到很高的位置精度。所以，寬度為18+0.0120mm的槽和滑移齒輪的配合精度要求很高。此撥叉的技術(shù)要求如下表:項目公差等級偏差（mm）粗糙度定位基準?25的六齒方花鍵孔IT7+0.02301.6花鍵孔中心線及右端面?22的花鍵底孔IT13+0.2806.3右端面兩端的2x150倒角6.3花鍵孔中心線及右端面尺寸8的槽IT9+0.0301.6花鍵孔中心線及右端面尺寸18的槽IT6+0.01203.2花鍵孔中心線及右端面?6的花鍵槽寬IT9+0.06+0.033.2花鍵孔中心線及右端面二、機械加工工藝規(guī)程設(shè)計1、確定毛坯零件材料為HT200，考慮零件在機床的運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)比較簡單，其年生產(chǎn)量為8000件，生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批生產(chǎn)且零件的尺寸并不是很大，故可采用砂型機器造型及殼型鑄造。2、粗基準的選擇要保證花鍵的中心線垂直于零件的右端面，故以Φ40的外圓表面的粗基準。3、精基準的選擇為保證定位基準和工序基準重合，以零件的右端面及花鍵的中心線為精基準。4、制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點,應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,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。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。工藝路線方案如下：1)粗車、半精車零件右端面2)鉆、擴、鉸花鍵底孔、右端面倒角2x15°3)半精車零件左端面、左端面倒角2x15°4)拉花鍵5)銑零件上頂面A6)銑削8+0.030mm的槽7)銑削18+0.0120mm的槽8)去毛刺9)檢查三、機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定零件材料為HT200，毛坯重量為1.3kg，σb=190MPa,硬度為200HBS，根據(jù)《實用機械加工工藝設(shè)計手冊》（以下簡稱《工藝手冊》）知生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用砂型機器造型及殼型鑄造。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.右端面的加工余量：由《工藝手冊》查得，右端面的加工余量為2mm。查得半精銑加工余量為0.5mm，粗加工余量為1.5mm。2.矩形花鍵底孔：要求以矩形花鍵的外徑定心，故采用拉削加工內(nèi)孔尺寸為Φ220+0.28。查表確定孔加工余量的分配，鉆孔Φ20mm，擴孔Φ21.7mm，鉸孔Φ22mm。拉花鍵，花鍵孔要求以外徑定心：拉削時加工余量參照《工藝手冊》取2Z=1mm。3.零件上頂面的加工余量：此工序分2個工步a、粗銑上頂面，加工余量為2mmb、半精銑上頂面，精加工余量為1mm。4.8+0.030mm的槽及18+0.0120mm的槽由《工藝手冊》查得寬度方向的余量分別為2.0mm及3.0mm。四、確定加工工序工序1.車削零件右端面1．加工條件：工件材料：灰口鑄鐵HT200。σb=190MPa，鑄造。加工要求：粗、半精車右端面并保證28mm的工序尺寸，Ra=3.2μm機床：CA6140臥式車床。刀具:材料為硬質(zhì)合金YG6,刀桿尺寸16mm×25mm，ao=6°—8°=-10°r=0.5mmKr=90°2.計算切削用量（1）粗車右端面1)已知長度方向的總加工余量為3mm。實際右端面的最大加工余量為2mm。故分兩次加工（粗車和半精車）。長度加工公差取IT12級，取-0.4mm（入體方向）2)確定進給量f：根據(jù)《工藝手冊》（第3版）表11-28當(dāng)?shù)稐U尺寸為16mm×25mm，ae≤3mm時，以及工件直徑為Φ60mm時（由于凸臺B面的存在所以直徑取Φ60mm）查《工藝手冊》表11-28得f=0.4-0.5mm/r.按CA6140車床技術(shù)參數(shù)取f=0.5mm/r。3）計算切削速度:切削速度的計算公式為（壽命選T=60min）V=Cv/(Tm·apxv·fyv)·kv其中：Cv=158xv=0.15yv=0.4m=0.2,修正系數(shù)Kv由《工藝手冊》查的kmv=1.0kkv=0.8kkrv=1.04ksv=0.81kBV=0.97∴Vc=158/(600.2·1.50.15·0.50.4)·1.0·0.8·1.04·0.81·0.97=56.5m/min4)確定機床主軸轉(zhuǎn)速ns=1000vc/dw=300（r/min）按CA6410車床參數(shù)ｎ＝320r／min，此時實際切削速度V=3.14x60x320/1000=60.3m/min5)切削工時Tm=(L+L1+L2+L3)/nf=0.28（min）L=(60-0)/2=30L1=2.3、L2=0、L3=0（2）半精車右端面1)已知半精車加工余量為0.5mm。2)進給量f根據(jù)《工藝手冊》表11-29，f=0.4－0.6mm/r取ｆ＝0.5mm/rV=Cv/(Tm·apxv·fyv)·kv=66.7m/min3)確定機床主軸轉(zhuǎn)速.nw=1000vc/dw=354按CA6140車床參數(shù)，取nw=320（r/min）實際切削速度V=60.3m/min4）切削工時：Tm=(L+L1+L2+L3)/nf=0.082min由于下一道工序是鉆孔，所以留下?20mm的臺階，所以L=(60-20)/2=20mmL1=3、L2=0、L3=0工序2.鉆、擴、鉸花鍵底孔，右端面倒角2x15°1.鉆?20mm的孔1）鉆頭選擇：見《工藝手冊》表10-76，鉆頭為通用麻花鉆鉆頭參數(shù)：ｄ＝Ф20ｍｍ,β=30°，ao=10°,Ψ=40-60°2)根據(jù)《工藝手冊》表11-267，確定f=0.32mm/r確定鉆頭磨鈍標準及壽命表2.12，當(dāng)do=20mm、鉆頭最大磨損量取0.6壽命T=60min.3）切削速度由《工藝手冊》表11-266查得Ｖ=30m/min計算轉(zhuǎn)速n=1000V/D=478r/min，根據(jù)機床參數(shù)，取500r/min實際Ｖ=31.4m/min4）基本工時Tm=L/nf=(78+10+2)/500x0.32=0.563(min)2.擴花鍵底孔由《工藝設(shè)計手冊》表11-12，擴孔鉆的直徑21.7mm，鉆頭參數(shù)L=248mm，l=145mm，d=13.6mm。1）進給量由《工藝設(shè)計手冊》表8-13，查得f=1.0-1.2mm/r,取f=1.1mm/r。2）切削速度查表得v=12m/min確定主軸轉(zhuǎn)速n=176r/min,按機床技術(shù)參數(shù)，取n=200r/min實際速度v=10.9m/min.3）基本工時Tm=(L+L1+L2+L3)/nf=0.48min3.鉸?22mm的孔由《工藝設(shè)計手冊》表11-13，硬質(zhì)合金鉸刀的直徑d=22mm，參數(shù)l1=107mm，l=215mm1）進給量由《工藝設(shè)計手冊》表8-14，查得f=0.9-1.4mm/r,取f=1.2mm/r。2）切削速度查表得v=12m/min確定主軸轉(zhuǎn)速n=173.7r/min,按機床技術(shù)參數(shù)，取n=200r/min實際速度v=11m/min.3）基本工時Tm=(L+L1+L2+L3)/nf=0.57min4.右端面倒角2x15°1)Ф22mm內(nèi)孔兩端的2x150倒角，選用CA6140車床，由《工藝手冊》取f=0.08mm/min2)用高速鋼車刀時，根據(jù)一般資料，確定速度v=16m/minn=1000V/D=254.7r/min按車床技術(shù)參數(shù)取nw=230r/min此時v=3.14x22x230/1000=14.4m/min3）切削工時：l=2mml1=3mm，t=l+l1=2+3/230x0.08=0.272min工序3.半精車零件左端面，左端面倒角2x15°1.半精車零件左端面1）已知半精車加工余量為0.5mm。2）進給量f根據(jù)《工藝手冊》表11-29，f=0.4－0.6mm/r?。妫?.5mm/rV=Cv/(Tm·apxv·fyv)·kv=66.7m/min3)確定機床主軸轉(zhuǎn)速.nw=1000vc/dw=354按CA6140車床參數(shù)，取nw=320（r/min）實際切削速度V=60.3m/min4）切削工時：Tm=(L+L1+L2+L3)/nf=0.082min由于下一道工序是鉆孔，所以留下?20mm的臺階，所以L=(60-20)/2=20mmL1=3、L2=0、L3=02.左端面倒角2x15°1)Ф22mm內(nèi)孔兩端的2x150倒角，選用CA6140車床，由《工藝手冊》取f=0.08mm/min2)用高速鋼車刀時，根據(jù)一般資料，確定速度v=16m/minn=1000V/D=254.7r/min按車床參數(shù)取nw=230r/min此時v=3.14x22x230/1000=14.4m/min3）切削工時：l=2mml1=3mm，t=l+l1=2+3/230x0.08=0.272min工序4.拉花鍵單面齒升：根據(jù)工藝手冊，確定拉花鍵孔時花鍵拉刀的單面齒為0.06mm,選用L515A拉床，拉削速度:v=6r/min切削工時:t=Zblηk/1000vfzZ=0.18min式中：Zb單面余量1.5mm(由Φ21mm拉削到Φ25mm)；L拉削表面長度，80mm；η考慮校準部分的長度系數(shù)，取1.2；k考慮機床返回行程系數(shù)，取1.4；v拉削速度（m/min）；fz拉刀單面齒升；Z拉刀同時工作齒數(shù)，Z=l/p；P拉刀齒距。查表計算得P=12.1mm∴拉刀同時工作齒數(shù)z=l/p=80/12≈6∴其本工時Tm=1.5×80×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×6=0.13min工序5.銑零件上頂面1.銑A面加工要求：半精銑，Ra=3.2ｕｍ。查《工藝手冊》表10-102選用鑲齒圓柱銑刀，齒數(shù)Z=6,加工余量3mm機床：選用X5032立式升降臺銑床，其表面粗糙度要求為2.5um加工尺寸：寬度40mm長度28mm銑刀幾何參數(shù):r=10°,ao=12°,β=20-45°,d=80mm查《工藝手冊》表11-38銑刀壽命為T=180min1)進給量由《工藝手冊》查得f=1.0-2.3mm/r2）銑削速度查《工藝手冊》表11-18得v=45-90m/min，取V=60m/min3）切削工時T=L/fm=28+15+3/118=0.389min2.銑零件下底面?zhèn)冗吂ば?.銑削8+0.030mm的槽加工要求：，用乳化液冷卻，加工余量8mm加工工件尺寸：寬度8+0.030mm,長度L=40mm，表面粗糙度要求為Ra=1.6um1）選擇刀具和機床刀具：選用高速鋼直齒三面刃銑刀，刀具壽命：T=100min銑刀參數(shù)：L=8mmD=63mmd=22mmd1=34mmro=15°ao=12°Z=14機床：選用X6025A臥式升降臺銑床，其表面粗糙度要求為Ra=1.6um2)選擇切削用量由于槽的深度為8mm,故一次走完，ae=8mmap=8mm由《工藝手冊》確定f=0.15-0.3mm/r取f=0.3mm/r，fz=0.3/14=0.02mm/z由《工藝手冊》表11-88查得V=45-90m/min,取V=80m/min3）基本工時Tm=(L+L1+L2)/fm=(40+21+3)/108=0.60（min）L1=21mm、L2=3mm工序7.銑削18+0.0120mm的槽加工要求：用乳化液冷卻，加工工件尺寸:寬180+0.012mm，長L=40mm，加工余量為23mm，表面粗糙度要求Ra=3.2um1）選擇刀具和機床刀具：由《工藝手冊》表10-102選用莫氏錐柄硬質(zhì)合金螺旋齒立銑刀銑刀參數(shù)：d=16mm，D=100mm，l=25mm,ro=15°,ao=16°,Z=8機床：由《工藝手冊》表7-28選X5012立式升降臺銑床，其表面粗糙度要求為Ra=2.5um2)選擇銑削用量由于槽的寬度為18mm,故二次走完，ae=23mmap=16mm由《工藝手冊》表8-24確定fz=0.08-0.10mm/z，進給量為f=0.73mm/r由《工藝手冊》表11-88查得V=45-90m/min,取V=60m/min3)基本工時Tm=(L+L1+L2)/fm=(40+36.5+3)X2/175=0.8（min）L1=36.5mmL2=2mm(走兩次)五．夾具設(shè)計（一）問題的提出為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計銑寬為80+0。03mm槽的銑床夾具。本夾具將用與X6025A臥式銑床。刀具為高速鋼直齒三面刃銑刀，來對工件進行加工。本夾具主要用來銑寬為80+0。03mm的槽，由于采用寬為80+0。022mm的精密級硬質(zhì)合金三面刃鑲齒銑刀，一次銑削，所以主要應(yīng)該考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度．（二）夾具設(shè)計1．定位基準的選擇由零件圖可知，寬為80+0。03mm的槽，其設(shè)計基準為花鍵孔中心線和工件的右加工表面為定位基準。因此選用工件以加工右端面和花鍵心軸的中心線為主定位基準。2．切削力及夾緊力的計算刀具：高速鋼直齒三面刃銑刀，?63mm,Z=14Fz=10CP·ap0.83·fz0.65·D-O.83·ae·Z·kP(見《現(xiàn)代夾具設(shè)計手冊》表3-91)解得Fz=848.5(N)其中CP=52，ap=8mm,fz=0.02mm/s,ae=8mm,D=63mm,Z=14,kP=(HB/190)0.55在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)。安全系數(shù)K=k0k1k2k3k4其中：k0為基本安全系數(shù)1.5k1為加工性質(zhì)系數(shù)1.2k2為刀具鈍化系數(shù)1.2k3為斷續(xù)切削系數(shù)1.1k4為考慮夾緊動力穩(wěn)定性：手動夾緊：1.3Q=KP=1.5*1.2*1.2*1.1*1.3*848.5=2621(N)實際加緊力為WK=KP/(f1+f2)=2621/0.5=5242(N)其中f1和f2為夾具定位面及加緊面上的磨擦系數(shù)，f1=f2=0.25（見《現(xiàn)代夾具設(shè)計手冊》表3-19）螺母選用M12X1.5細牙三角螺紋，產(chǎn)生的加緊力為W=2M/D2tg(a+6o55′)+1/6(D3-d3/D2-d2)解得：W=7980(N)其中：M=19000N.mD2=9.72mma=2o56′D=20mmd=12mm此時螺母的加緊力W已大于所需的5242(N)的加緊力，故本夾具可安全工作。3.定位誤差分析由于槽的軸向尺寸的設(shè)計基準與定位基準重合，故軸向尺寸無基準不重合度誤差。徑向尺寸無極限偏差、形狀和位置公差，故徑向尺寸無基準不重合度誤差。即不必考慮定位誤差，只需保證夾具的光軸的制造精度和安裝精度。4．夾具設(shè)計及操作說明如前所述,在設(shè)計夾具時,應(yīng)該注意提高勞動率.為此,在螺母夾緊時采用開口墊圈,以便裝卸,夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有正確的安裝位置,以利于銑削加工。結(jié)果，本夾具總體