CA6140車床撥叉機(jī)械加工工藝

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1、設(shè)計(jì)”CA6140車床撥叉”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)則 及工藝裝備 序言 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)使我們學(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)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 參加祖國(guó)的“四化”建設(shè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。 由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指導(dǎo)。 亠、零件的分析 （一） 零件的作用

2、 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。零件的$ 25孔與操縱機(jī)構(gòu)相連，$ 55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： ,.r 0.023 1. 小頭孔0 25 o ； 2 ?大頭半圓孔①55oO.4及其端面； 3. 16X 8 槽

3、； 4.0 40外圓斜面； 5. 大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為 0.1mm ; 6. 槽端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為 0.08mm。 由上面分析可知，可以粗加工撥叉底面，然后以此作為粗基準(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、工藝規(guī)程設(shè)計(jì) （一）確定毛坯的制造形式 已知此撥叉零件的生產(chǎn)類型為中批量生產(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)備為主，大量采用 專用工裝。

4、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)類型為大批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。 （二）基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。 基面選擇的正確與合理， 可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過(guò)程中會(huì) 問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。 1）粗基準(zhǔn)的選擇：按有關(guān)基準(zhǔn)的選擇原則，即當(dāng)零件有不加工表面 時(shí)，應(yīng)以這些不加工表面作粗基準(zhǔn)；若零件有若干不加工表面時(shí)，則應(yīng)以 與加工表面要求相對(duì)位置精度高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。對(duì)本零件而言， 則應(yīng)以零件的底面為主要的定位粗基準(zhǔn)。 2）精基準(zhǔn)的選擇：考慮要保證

5、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。對(duì)本零件而言，大頭半圓孔兩端 面與小頭孔中心線的垂直度誤差為 0.1mm，槽端面與小頭孔中心線的垂直 度誤差為0.08mm，則應(yīng)以0 25小頭孔為精基準(zhǔn)。 （三）制定工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，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)要求能達(dá)到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批量生產(chǎn)的情 況下，可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專用工夾具 ，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。 1 .工藝路線方案一 工序I 車0 55圓與兩端面 工序n 銃斷，使

6、之為兩個(gè)零件 工序川 銃16X 8槽 工序W 銃0 40外圓斜面 工序V 加工0 25小頭孔 工藝路線方案二 工序I 銃斷，使之為兩個(gè)零件 工序n 加工0 25小頭孔 工序川 銃16X 8槽 工序W 車0 55半圓與兩端面 工序V 銃0 40外圓斜面 3.工藝方案的比較與分析 上述兩個(gè)方案的特點(diǎn)在于：方案一是先加工0 55圓與兩端面，以便于 后續(xù)加工，并利用了兩件合鑄的優(yōu)勢(shì)，提高了工作效率，然后在銃床上把 所有銃的工序全部弄完，省去了在各機(jī)床間切換的麻煩，最后加工孔；方 案二是先切開(kāi)工件，分別加工，然后加工小頭孔，再銃、再車、再銃…… 顯然，工序上不如方

7、案一效率高。但由于圓與槽都與小頭孔有垂直度要求， 可以先加工小頭孔，后加工槽；圓應(yīng)該利用兩件合鑄的優(yōu)勢(shì)，所以還是先 加工0 55大圓。故可以將工序定為： 工序I 粗，精車0 55圓與兩端面 工序H 銃斷，使之為兩個(gè)零件 工序川 加工0 25小頭孔 工序W 銃16X 8槽 工序V 銃0 40外圓斜面 這樣，看起來(lái)工序簡(jiǎn)潔且保證了垂直度的要求，還能充分利用兩件合 鑄的優(yōu)勢(shì)。 以上工藝過(guò)程詳見(jiàn)附表 1 “機(jī)械加工工藝過(guò)程綜合卡片”。 （四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定 “ CA6140車床撥叉”，零件材料為 HT200，硬度190?210HB，毛坯 重量約為1.5kg，生

8、產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，鑄造毛坯。 根據(jù)以上原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、 工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 夕卜圓表面沿軸線長(zhǎng)度方向的加工余量及公差（0 25,0 55端面）。 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》 （以下稱《工藝手冊(cè)》）表2.2?2.5, 取0 25,0 55端面長(zhǎng)度余量均為 2.5 （均為雙邊加工） 銃削加工余量為： 粗銃1mm 精銃 Omm 2. 內(nèi)孔（0 55已鑄成孔） 查《工藝手冊(cè)》表 2.2?2.5，取0 55已鑄成孔長(zhǎng)度余量為 3,即鑄成 孔直徑為49mm。 工序尺寸加工余量： 鉆孔 2mm 擴(kuò)孔 0.125mm 鉸孔 0.

9、035mm 精鉸 Omm 3. 其他尺寸直接鑄造得到 由于本設(shè)計(jì)規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)， 應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計(jì) 算最大、最小加工余量時(shí)應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認(rèn)。 （五）確立切削用量及基本工時(shí) 工序一粗，精車0 55圓與兩端面 1. 加工條件 工件材料：HT200, ob =0.16GPa HB=190~241,鑄造。 加工要求：粗，精銃0 55圓以及上下端面。 機(jī)床：臥式車床 CA6140 刀具：YW2內(nèi)圓車刀 YW3端面車刀 2. 計(jì)算切削用量 1） 銃削深度 因?yàn)榍邢髁枯^小， 故可以選擇ap=1.5mm , 一次走刀即可 完成所需長(zhǎng)度。 2） 每齒進(jìn)給量

10、機(jī)床功率為7.5kw。查《切削手冊(cè)》f=0.14?0.24mm/z。 由于是對(duì)稱銃，選較小量 f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨損及壽命 查《切削手冊(cè)》表 3.7，后刀面最大磨損為 1.0?1.5mm。 查《切削手冊(cè)》表 3.8，壽命T=180min Cvd°qv 4)計(jì)算切削速度 按《切削手冊(cè)》，V c= 二v pv Kv TmapXvfzyvaeUvZ 算得 Vc= 98mm/s, n=439r/min,V f=490mm/s 據(jù)臥式車床CA6140銃床參數(shù)，選擇nc=475r/min,V fc=475mm/s,則實(shí)際 切 削速度 V c=3.14*80*4

11、75/1000=119.3m/min,實(shí)際進(jìn)給量為 f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。 5) 校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊(cè)》 Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為 Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。 最終確定 ap=1.5mm， nc=475r/min,V fc=475mm/s， V c=119.3m/min， f z=0.16mm/z。 6) 計(jì)算基本工時(shí) tm= L/ V f=(32+80)/475=0.09min。 工序二銃斷，使之為兩個(gè)零件 1.加工條件 工件材料： HT200, o =0.16GPa HB=190~241,鑄造。

12、 加工要求：銃斷，使之為兩個(gè)零件 機(jī)床：X60銃床。 刀具：高速鋼鑲齒三面刃銃刀 工序三 加工0 25小頭孔 1. 加工條件 工件材料：HT200, ob =0.16GPa HB=190 ?241,鑄造。 加工要求：加工0 25小頭孔 機(jī)床：立式鉆床Z535 選擇鉆頭：選擇高速鋼麻花鉆頭0 25mm，鉆孔至0 23mm ,擴(kuò)孔至 0 24.8mm，鉸孔至 0 24.94mm，精鉸孔至 0 25mm 2. 選擇切削用量 (1) 決定進(jìn)給量 查《切削手冊(cè)》 0.70 ~ 0.86mm/r 所以，f 0.70mm/r 按鉆頭強(qiáng)度選擇f 1.75mm/r 按機(jī)床強(qiáng)度選

13、擇 f 0.53mm/r 最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量 0.48mm/ r 經(jīng)校驗(yàn) Ff 6090 Fmax校驗(yàn)成功。 (2)鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命 后刀面最大磨損限度(查 《切削手冊(cè)》)為0.5?0.8mm ,壽命 T 60min . (3)切削速度 查《切削手冊(cè)》 ve 18mm/ r 修正系數(shù) Ktv 1.0 Kmv 1.0 Ktv 1.0 Kxv 1.0 Kiv 1.0 Kapv 10 故 vc 18mm/ r。 ns 318.3r /min d° 查《切削手冊(cè)》機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為 nc 272r/min 故實(shí)際的切

14、削速度vc d°ns 1000 15.4mm/r (4)校驗(yàn)扭矩功率 Mc 60Nm M m 144.2Nm 所以Me Pe 1.7~2.0kw Pe故滿足條件，校驗(yàn)成立。 3 ?計(jì)算工時(shí) tm L nf 30 10 272 1.45 0.10 min 由于所有工步所用工時(shí)很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時(shí) 間。 擴(kuò)鉸和精鉸的切削用量如下: 擴(kuò)鉆： n 272r / min f 0.48mm/r Vc 15.4m/ min d0 19.8mm 鉸孔： n 272r / min

15、 f 0.48mm/r Vc 15.4m/ min d0 19.94mm 精鉸: n 272r / min f 0.48mm/r Vc 15.4m/ min d0 20IT7 工序四銃16X 8槽 1.加工條件 工件材料：HT200, ob =0.16GPa HB=190~241,鑄造。 加工要求：銃 16X 8槽 機(jī)床：X60銃床 選擇鉆頭：高速鋼鑲齒三面刃銃刀 (1)決定進(jìn)給量 查《切削手冊(cè)》 f 1.0 ~ 1.2mm/ r 按鉆頭強(qiáng)度選擇f 2mm/r按機(jī)床強(qiáng)度選擇f 0.53mm/r 最終決定選擇 Z550機(jī)床

16、已有的進(jìn)給量 f 0.40mm/r經(jīng)校驗(yàn) Ff 12260 24520 Fmax 校驗(yàn)成功。 (2) 鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命 后刀面最大磨損限度(查 《切削手冊(cè)》)為0.8?1.2mm ,壽命 T 140mi n 擴(kuò)孔后刀面最大磨損限度(查《切削手冊(cè)》 )為0.9?1.4mm，壽命 T 60min 鉸和精鉸孔后刀面最大磨損限度(查《切削手冊(cè)》 )為0.6?0.9mm , 壽命 T 120min (3) 切削速度 K MV 1 .0 查《切削手冊(cè)》 vc 20mm/r 修正系數(shù) KTV 1.0 Ktv 1.0 Kxv 1.0 K1v 1.0 Kapv 10 故 vc 2

17、0mm/ r。 1000v ns 132.6r/min nc 125r / min do 故實(shí)際的切削速度Vc d0 ns 0 s 18.8mm/r 1000 3 ?計(jì)算工時(shí) L 17 18 tm 0.52min 查《切削手冊(cè)》機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為 nf 125 0.53 所有工步工時(shí)相同。 工序五銃$ 40外圓斜面 1.加工條件 工件材料：HT200, ob =0.16GPa HB=190 ?241,鑄造。 加工要求：銃 16X 8槽 機(jī)床：X60銃床 選擇鉆頭：高速鋼鑲齒三面刃銃刀 二、 夾具設(shè)計(jì) 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工

18、質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用 夾具。 經(jīng)過(guò)與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)加工孔0 2 5 00.023工序的夾具。本夾具 將用于立式鉆床 Z535，刀具為麻花鉆頭$ 25mm，對(duì)工件$ 2500.023孔進(jìn)行 鉆加工。 （一）問(wèn)題的提出 在給定的零件中，對(duì)本步加工的定位并未提出具體的要求，是自 由公差，定位要求較低。因此，本步的重點(diǎn)應(yīng)在夾緊的方便與快速性 上。 （二） 夾具設(shè)計(jì) 1 .定位基準(zhǔn)的選擇 出于定位簡(jiǎn)單和快速的考慮，工件以$ 40外圓、平面和側(cè)面 為定位基準(zhǔn)，在 V形塊、支承板和擋銷上實(shí)現(xiàn)完全定位。采用手 動(dòng)螺旋快速夾緊機(jī)構(gòu)夾緊工件。 2. 切削力和卡緊力計(jì)算

19、緊。 本步加工可按鉆削估算卡緊力。實(shí)際效果可以保證可靠的夾 軸 向 力 Fi CFdMff% 420 0.0061.0 1.008 1.0 2.52N 矩 Mc CMd（ZM f yMkM 0.206 0.0062。1.00.8 1.0 7.416 10 6N ?M 由于扭矩很小，計(jì)算時(shí)可忽略。 夾緊力為F Ff 2 5.04N 取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1 則實(shí)際夾緊力為 F 'S1*S2*S3*S4*F=10.06N 使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即 可指定可靠的夾緊力。 3. 定位誤差分析 本工序采用一定位銷，一擋銷

20、定位，工件始終靠近定位銷的一面, 而擋銷的偏角會(huì)使工件自重帶來(lái)一定的平行于夾具體底版的水平力， 因此，工件不在在定位銷正上方，進(jìn)而使加工位置有一定轉(zhuǎn)角誤差。 但是，由于加工是自由公差，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。 4. 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 夾具的夾緊力不大，故使用手動(dòng)夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快 速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 夾具上設(shè)置有鉆套，用于確定的鉆頭位置。 0 25 00023孔加工鉆床夾具的裝配圖（見(jiàn)附圖） 四、參考文獻(xiàn) 1 ?趙家奇，機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 一2版，北京：機(jī)械工業(yè) 出版社,2000.10. 2?李旦?邵東向.王杰，機(jī)床專用夾具圖冊(cè)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 2000.10 3. 孟少農(nóng)，機(jī)械加工工藝手冊(cè)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991.9. 4?徐圣群，簡(jiǎn)明加工工藝手冊(cè)，上海 ：科學(xué)技術(shù)出版社，1991.2