拨叉机加工工艺与铣夹具设计及其三维造型设计.doc
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1、目 录(3号黑体居中)第1章 课程设计 1 1.1零件分析 1 1.1.1零件的作用 1 1.1.2零件的工艺分析 1 1.2零件工艺规程设计 2 1.2.1毛坯的制造形式 2 1.2.2基准面的选择 21.2.3制定工艺路线 31.2.4机械加工余量、工序尺寸以毛坯尺寸的确定 61.2.5确定切削用量及基本工时 71.3绘制零件图和编制工序卡311.3.1绘制零件图311.3.2编制工艺文件31第2章 综合训练 33 2.1专用夹具设计33 2.1.1定位基准的选择 33 2.1.2切削力及加紧李的计算 33 2.1.3夹具设计及操作的简要说明35参考文献43 总结44拨叉机加工工艺与铣夹具
2、设计及其三维造型第 1 章 课程设计1.1零件分析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20mm孔与操纵机构相连,二下方的50mm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。1.1.2零件的工艺分析CA6140车床上的拨叉831008共有两处加工表面,其间有一定位置要求。分述如下:1.以20mm为中心的加工表面这一组加工表面包括:20的孔,以及其上下端面,上端面与孔有位置要求,孔壁上有一个装配时钻铰的锥孔,一个
3、M8的螺纹孔。下端有一个47的斜凸台。这三个都没有高的位置度要求。2.以50mm为中心的加工表面这两组表面有一定的位置度要求,即50的孔上下两个端面与20的孔有垂直度要求。(1) 50mm的孔的上、下表面与20mm的孔的垂直度误差为0.07mm。(2) 20mm的孔的上、下表面与20mm的孔的垂直度误差为0.05mm。(3) 50mm、20mm的孔的上、下表面以及50mm的孔的内表面的粗糙度误差为3.2um。(4) 20mm的孔内表面的粗糙度误差为1.6um,精度为IT7。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。1.2零件工艺规程设计1.2.1毛坯的制造形
4、式图1-1 拨叉毛坯图1.2.2基准面的选择一个好的机构不但应该达到设计要求,而且要有好的机械加工工艺性,也就是要有加工的可能性,要便于加工,要能保证加工的质量,同时是加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的,又是相辅相成的。对于设计拨叉的加工工艺来说,应选择能够满足内花键加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外,也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下,应选择价格低的机床。在选择各表面、内花键及槽的加工方法时,要综合考虑以下因素:(1)要考虑加工表面的精度和表面质量要求,根据各加工表面的技术要求,选择加工方法及分几次加工。(2)根据生产类型选择,在大批
5、量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。(3)考虑被加工材料的性质。(4)考虑工厂或车间的实际情况,同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备,推广新技术,提高工艺水平。(5)此外,还要考虑一些其它因素,如加工表面物理机械性能的特殊要求,工件形状和重量等。基面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。对于零件而言,尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件,则应以与加工表面要求相对位置
6、精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则,现选取20mm孔的不加工外轮廓表面作为粗基准,利用一组共两块V形块支承这两个32mm作主要定位面,限制5个自由度,再以一个销钉限制最后1个自由度,达到完全定位,然后进行铣削。(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。1.2.3制定工艺路线制定工艺路线得出发点,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工卡具,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
7、使生产成本尽量下降。1、 定位基准的选择 本工序以两个20mm内孔上表面做粗基准定位,粗、精加工20mm和50mm孔下底面。 用下底面做精基准定位,粗、精加工内孔。 用下底面做基准定位钻孔及攻螺纹。 用20mm孔上表面做基准定位铣下底面处的小斜面。2、 零件表面加工方法的选择 20mm和50mm孔的下底面的表面粗糙度为3.2,没有公差要求,故采用铣削能达到要求。 20mm和50mm孔的上表面的表面粗糙度为3.2,公差等级为IT7-IT8,采用铣削同样能达到要求。 20mm和50mm孔内孔表面粗糙度为3.2,公差等级为IT7,采用扩孔和铰孔能达到要求。 8mm锥孔在装配时采用钻铰,故只需先钻孔就
8、行了。 4mm的螺纹孔先采用钻孔,再攻螺纹。 20mm外表面下面的两个小斜底面的表面粗糙度为12.5,采用铣削能达到要求。 切断,采用4mm的铣刀直接切断。3、 制定工艺路线1)工艺路线方案一工序一 粗、精铣20mm孔上端面。工序二 钻、扩、铰、精铰20mm、50mm孔。工序三 粗、精铣50mm孔上端面工序四 粗、精铣50mm、20mm孔下端面。工序五 切断。工序六 钻4mm孔(装配时钻铰锥孔)。工序七 钻一个4mm孔,攻M6螺纹。工序八 铣47凸台。工序九 检查。上面工序加工效率较高,但同时钻三个孔,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20mm孔上端面。工序二
9、 粗、精铣20mm孔下端面。工序三 钻、扩、铰、精铰20mm孔。工序四 钻、扩、铰、精铰50mm孔。工序五 粗、精铣50mm孔上端面工序六 粗、精铣50mm孔下端面。工序七 切断。工序八 钻4mm孔(装配时钻铰锥孔)。工序九 钻一个4mm孔,攻M6螺纹。工序十 铣47凸台。工序十一 检查。上面工序可以适合大多数生产,但效率较低。综合考虑以上步骤,得到我的工艺路线。3)工艺路线方案三工序一 以32mm外圆为粗基准,粗铣20mm孔下端面。工序二 精铣20mm孔上下端面。工序三 以20mm孔上端面为精基准,钻、扩、铰、精铰20mm孔,保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。工序四 以2
10、0mm孔为精基准,钻、扩、铰、精铰50mm孔,保证空的精度达到IT7。工序五以20mm孔为精基准,粗铣50mm孔上下端面。工序六 以20mm孔为精基准,精铣50mm孔上下端面,保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.07mm。工序七 切断。工序八 以20mm孔为精基准,钻4mm孔(装配时钻铰锥孔)。工序九 以20mm孔为精基准,钻一个4mm孔,攻M6螺纹。工序十 以20mm孔为精基准,铣47凸台。工序十一 检查。虽然工序仍然是十一步,但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工艺路线方案二快了一倍(实际铣削只有两次,而且刀具不用调整)。多次加工50mm、20mm孔是精度要求所致。工序设计选择加工设备与
11、工艺装备1) 选择机床 根据不同东西工序选择机床 工序1和工序2,因为要求不大,所以采用铣床能直接加工出来。 工序3和工序4,采用钻、铰能达到要求,可以在数控铣床、加工中心、镗床中加工。 工序5和工序6采用钻床。 工序7和工序8采用铣床,精度要求不高。2) 选择夹具全部采用装用夹具3) 选择刀具 工序1和工序2可以采用大直径立铣刀。 工序3和工序4内孔加工先用扩孔钻扩孔,其次用铰刀铰内孔。 工序5用钻头钻孔。 工序6先用钻头钻孔,在用丝锥攻螺纹。 工序7用铣刀铣小斜面。 工序8用4的铣刀铣断。4) 选用量具 工序1和工序2采用游标卡尺和螺旋千分尺测量。 工序3和工序4采用游标卡尺测量。1.2.
12、4机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定“CA6140车床拨叉” 零件的材料为HT200,硬度190210HB,毛坯重量2.2kg,生产类型为大批量,铸造毛坯。又由机械制造工艺设计简明手册(以下简称为工艺手册表1.3-1查得毛坯的制造方法采用壳模铸造级,查表2.2-4得,加工余量等级为G级,选取尺寸公差等级为IT10。根据以上资料及路线,分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯如下:(1)沿轴线方向长度方向的加工余量及公差(20mm、50mm端面),查工艺手册表2.2-4取20mm、50mm端面长度最小余量为2.5(均为双边加工)。铣削加工余量为:a)粗铣:1.5mm b)精铣:1mm
13、毛坯尺寸及公差为:(350.3)mm (170.25)mm(2)内孔(50mm已铸成孔),查工艺手册表2.2-2.5,取50mm已铸成长度余量为3mm,即已铸成孔44mm。镗削加工余量为:a)粗镗:2mm b)半精镗:1mm毛坯尺寸及公差为:(480.3)mm (50)mm(3)其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为大批量生产,应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。1.2.5确定切削用量及基本工时工序一 以32mm外圆为粗基准,粗铣20mm孔上下端面。(1)加工条件工件材料:HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求:粗铣20
14、mm孔上下端面。机床:X6140卧式铣床。刀具:W18Cr4V硬质合金钢端铣刀。W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。由切削用量简明手册(后简称切削用量)表3.1查得铣削宽度ae=60,深度apPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.5mm,nc=475r/min,Vfc=475mm/s,V c = 119.3m/min,f z =0.16mm/z。(6)计算基本工时公式1-4根据公式1-4,计算得。公式中,L=l+y+,根据切削手册表3,26,可得l+=12mm,所以L=l+y+=32+12=44mm。工序二 铣20mm、50mm孔上下端面。1. 加工条件工件材料:HT200,b =0
15、.16GPa HB=190241,铸造。加工要求:精铣20上下端面。机床:X6140卧式铣床。刀具:W18Cr4V硬质合金钢端铣刀W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度apPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm,nc=475r/min,Vfc=475mm/s,V c=119.3m/min,f z =0.13mm/z。6)计算基本工时根据公式1-4计算出基本工时:。(2)粗铣50mm的下表面1)铣削50mm的下表面与铣削20mm的下表面的相关参数及其用量等都相同,即ap=1.5mm, nc=475r/min, Vfc=600mm/s, Vc =119.3m/
16、min, f z =0.13 mm/z。2)计算基本工时公式中:L=l+y+,根据切削手册表3,26,可得l+=0,所以L=l+y+=32+12=72mm。计算得(3)精铣20mm的下表面1)铣削深度:因为切削量较小,故可以选择ap=1.0mm,一次走刀即可完成所需长度。2)每齿进给量:查切削手册得机床功率为7.5kw。查切削手册表3.5可得f=0.50.7mm/z。由于是对称铣,选较小量f=0.7 mm/z。3)查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7,后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8,寿命T=180min。4) 计算切削速度 按切削手册表3.27中的公式:查切削手册表
17、3.16得, Vc124mm/s,n=494r/min,Vf=395mm/s。又根据XA6132铣床参数,选择nc=475r/min,Vfc=375mm/s。所以,根据公式1-2计算实际的切削速度为:综上,根据公式1-3计算实际的进给量为:5)校验机床功率 查切削手册表3.24,Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率Pcm为1.7KW,所以PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm,nc=475r/min,Vfc=375mm/s,V c=119.3m/min。6)计算基本工时根据公式1-4,计算得。公式中,L=l+y+,根据切削手册表3,26,可得l+=80mm,所以L=l+y+=3
18、2+12=112mm。(4)精铣50mm的下表面1)铣削50mm的下表面与铣削20mm的下表面的相关参数及其用量等都相同,即ap=1.0mm, nc=475r/min, Vfc=375mm/s, Vc =119.3m/min。2)计算基本工时公式中:L=l+y+,根据切削手册表3,26,可得l+=80mm,所以L=l+y+=72+80=152mm。计算得工序三 以20mm孔上端面为精基准,钻、扩、铰、精铰20mm孔,保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。(一)钻18mm的孔(1)加工条件工艺要求:孔径d=18mm,孔深l=30mm,通孔,用乳化液冷却。机床:Z535型立式钻床刀
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- 关 键 词:
- 拨叉机 加工 工艺 夹具 设计 及其 三维 造型