CA6140車床831007撥叉的加工工藝及鉆φ55孔夾具設(shè)計含5張CAD圖-版本5
CA6140車床831007撥叉的加工工藝及鉆φ55孔夾具設(shè)計含5張CAD圖-版本5,ca6140,車床,加工,工藝,55,夾具,設(shè)計,cad,版本
序言
機械制造工藝學課程設(shè)計使我們學完了大學的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的.這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練,因此,它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。
就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。
由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。
目錄
序言 1
一、零 件 的 分 析 3
1.1零件的作用 3
1.2零件的工藝分析 3
二、 工 藝 規(guī) 程 設(shè) 計 4
2.1確定毛坯的制造形式 4
2.2基面的選擇 4
2.3 制定工藝路線 5
2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 7
2.5確定切削用量及基本工時 9
三、鉆Φ55孔夾具設(shè)計 17
3.1 問題的提出 17
3.2 夾具設(shè)計 17
3.2.1 定位基準選擇 17
3.2.2切削力及夾緊力計算 17
3.3定位誤差分析 18
3.3.1定位元件尺寸及公差的確定 18
3.3.2計算鉆套中心線與工作臺的垂直度誤差 18
3.3.3計算定位銷軸與工作臺的平行度誤差 18
3.4夾具設(shè)計及操作的簡要說明 18
致 謝 20
參考文獻 21
一、零 件 的 分 析
1.1零件的作用
題目所給的零件是CA6140車床的撥叉。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工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的φ22孔與操縱機構(gòu)相連，二下方的φ55mm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。兩件零件鑄為一體，加工時分開。
1.2零件的工藝分析
零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(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，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
需要加工的表面：
1.小孔的上端面、大孔的上下端面；
2.小頭孔mm以及與此孔相通的mm的錐孔、螺紋
孔；
3.大頭半圓孔mm；
位置要求：
小頭孔上端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.05mm、大孔的上下端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.07mm。
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采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及機床所能達到的位置精度，并且此撥叉零件沒有復雜的加工曲面，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
2.1確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200。考慮到零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。選用鑄件尺寸公差等級CT9級，已知此撥叉零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為4000件/年，零件的質(zhì)量是1.0Kg/個，可確定該撥叉生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程工序劃分階段；工序適當集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專用工裝。
2.2基面的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。
（1） 粗基準的選擇：以零件的底面為主要的定位粗基準，以兩個小頭孔外圓表面為輔助粗基準。這樣就可以達到限制五個自由度，再加上垂直的一個機械加緊，就可以達到完全定位。
（2） 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，以粗加工后的底面為主要的定位精基準，以兩個小頭孔內(nèi)圓柱表面為輔助的定位精基準。當設(shè)計基準和工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門的計算，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(shù)要求能得到合理的保證。再生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用的夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。處此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
1.工藝路線方案一
工序Ⅰ 粗銑Ф40mm孔的兩頭的端面，Ф73mm孔的上下端面。
工序Ⅱ 精銑Ф40mm孔的兩頭的端面，Ф73mm孔的上下端面。
工序Ⅲ 鉆、擴、鉸Ф55mm孔至圖樣尺寸。
工序Ⅳ 鉆、擴、鉸兩端Ф22mm孔至圖樣尺寸。
工序Ⅴ 鉆M8的螺紋孔，鉆Ф8的錐銷孔鉆到一半，攻M8的螺紋。
工序Ⅵ 銑斷保證圖樣尺寸。
工序Ⅶ 去毛刺，檢查。
2.工藝路線方案二
工序Ⅰ 粗銑Ф40mm孔的兩頭的端面。
工序Ⅱ 鉆、鉸兩端Ф22mm孔之圖樣尺寸。
工序Ⅲ 粗銑中間孔上端面至Ф25mm，周徑至Ф71mm；粗銑中間孔下端面至22mm，周徑至Ф71mm；精銑兩頭孔的端面至50mm；精銑中間孔上端面至25mm，周徑至Ф73mm；精銑中間孔下端面至周徑至Ф73mm；
工序Ⅳ 鉆、擴、鉸Ф55mm孔至圖樣尺寸。
工序Ⅴ 鉆Ф8mm的錐銷孔鉆到一半，然后與軸配做鉆通，再鉆M8x1mm的螺紋孔，攻M8x1mm的螺紋。
工序Ⅵ 銑斷保證圖樣尺寸
工序Ⅶ 去毛刺，檢查。
3. 工藝方案的比較與分析
上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先加工完與Ф22mm的孔有垂直度要求的面再加工孔。而方案二悄悄相反，先是加工完Ф22mm的孔，再以孔的中心軸線來定位加工完與之有垂直度要求的三個面。方案一的裝夾次數(shù)少，但在加工Ф22mm的時候最多只能保證一個面定位面與之的垂直度要求。其他兩個面很難保證。因此，此方案有很大的弊端。方案二在加工三個面時都是用Ф22mm孔的中心軸線來定位這樣很容易就可以保證其與三個面的位置度要求。這樣也體現(xiàn)了基準重合的原則。很是審美！其他的工序尤為平常簡單無需再議。這樣一比較最終的工藝方案為：
工序Ⅰ 粗銑Ф40mm孔的兩頭的端面。
工序Ⅱ 鉆、鉸兩端Ф22mm孔之圖樣尺寸。
工序Ⅲ 粗銑中間孔上端面至Ф25mm，周徑至Ф71mm；粗銑中間孔下端面至22mm，周徑至Ф71mm；精銑兩頭孔的端面至50mm；精銑中間孔上端面至25mm，周徑至Ф73mm；精銑中間孔下端面至周徑至Ф73mm；
工序Ⅳ 鉆、擴、鉸Ф55mm孔至圖樣尺寸。
工序Ⅴ 鉆Ф8mm的錐銷孔鉆到一半，然后與軸配做鉆通，再鉆M8x1mm的螺紋孔，攻M8x1mm的螺紋。
工序Ⅵ 銑斷保證圖樣尺寸
工序Ⅶ 去毛刺，檢查。
以上工藝過程詳見“機械加工工藝過程綜合卡片”。
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”零件材料為HT200，毛坯重量約為1.6㎏,生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用砂型鑄造毛坯。
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.外圓表面（Ф40mm及Ф73mm外表面）
考慮到此表面為非加工表面，其精度為鑄造精度CT9即可。又因它們是對稱的兩個零件最后還需銑斷，故對Ф40mm的中心軸線的尺寸偏差為120±1.25的范圍內(nèi)。
2. 兩小孔
毛坯為實心，兩內(nèi)孔精度要求界于IT7~IT8之間，參照《切屑加工簡明實用手冊》表8-21確定工序尺寸及余量：
鉆孔：Ф21.8mm 2Z=21.8mm
鉸孔：mm 2Z=0.2mm
3.中間孔（Ф55mm及Ф73mm）
中間孔尺寸相對較大可以鑄造，根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表1-13得：孔的鑄造毛坯為Ф49. Ф73的孔是在Ф55孔的基礎(chǔ)之上銑削加工得到，其軸向尺寸上下表面距離為30mm，由于其對軸向的尺寸要求不高，直接鑄造得到。參照《切屑加工簡明實用手冊》表8-95確定Ф73mm工序尺寸及余量：
粗銑：Ф71mm Z=4mm
精銑：Ф73mm Z=1mm
參照《切屑加工簡明實用手冊》表8-95確定Ф55mm工序尺寸及余量：
粗 鏜：Ф53mm 2Z=4mm
擴：Ф54mm
精 鏜：Ф55mm
4.螺紋孔及銷孔
無可非議此銷尺寸鑄造為實體。
參照《切屑加工簡明實用手冊》表8-70確定鉆Ф8螺紋孔和Ф8圓柱銷孔及螺紋孔的攻絲。
5.銑斷
2.5確定切削用量及基本工時
工序Ⅰ 粗銑Ф40mm孔的兩頭的端面。
1. 加工條件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。
加工要求：粗銑兩頭端面至51mm、粗銑大孔端面至30mm。
機床：X52K立式銑床參數(shù)。
刀具：涂層硬質(zhì)合金盤銑刀Ф45mm，選擇刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齒斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過渡刃寬bε=1mm。
2.計算切削用量
1）銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=2mm，一次走刀即可完成所需長度。
2）計算切削速度 按《簡明手冊》
V c=
算得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)X52K立式銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度 V c=3.14×80×475/1000=1.06m/s,實際進給量為
f zc=V fc/ncz=475/(300×10)=0.16mm/z。
3)校驗機床功率 查《簡明手冊》Pcc=1.5kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。
最終確定 ap=2mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=1.06m/s，f z=0.15mm/z。
4）計算基本工時
tm＝L/ Vf=9.4s。
工序Ⅱ 鉆、鉸兩端Ф22mm孔之圖樣尺寸。
1. 加工條件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。
加工要求：鉆孔至Ф21.8mm，精鉸至Ф22mm，保證孔壁粗糙度Ra=1.6μm。
機床：Z512臺式鉆床。
刀具：YG8硬質(zhì)合金麻花鉆Ф21.8mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角＝12°、二重刃長度=2.5mm、橫刀長b=1.5mm、寬l=3mm、棱帶長度 、° °、°。YG8硬質(zhì)合金鉸刀Ф22mm。
2.計算切削用量
1）查《切削用量簡明手冊》 。
按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇，
最終決定選擇機床已有的進給量 。
2）鉆頭磨鈍標準及壽命
后刀面最大磨損限度（查《簡明手冊》）為0.5～０.８mm，壽命．
3）切削速度
查《切削用量簡明手冊》 修正系數(shù) 故。
查《簡明手冊》機床實際轉(zhuǎn)速為。
故實際的切削速度。
3. 計算基本工時
由于所有工步所用工時很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時間。
鉆和精鉸的切削用量如下：
鉆孔： 。
精鉸： 。
工序Ⅲ 粗銑中間孔上端面至Ф25mm，周徑至Ф71mm；粗銑中
間孔下端面至22mm，周徑至Ф71mm；精銑兩頭孔的端面至50mm；精銑中間孔上端面至25mm，周徑至Ф73mm；精銑中間孔下端面至周徑至Ф73mm。
1. 加工條件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。
加工要求：粗銑中間孔上端面至Ф25mm，周徑至Ф71mm；粗銑
中間孔下端面至22mm，周徑至Ф71mm；精銑兩頭孔的端面至50mm；保證粗糙度Ra=3.2μm；精銑中間孔上端面至25mm，周徑至Ф73mm；精銑中間孔下端面至保證20mm,周徑至Ф73mm，保證端面粗糙度Ra=3.2μm，保證孔壁粗糙度Ra=6.3μm。
機床：X63臥式銑床。
刀具：涂層硬質(zhì)合金盤銑刀Ф45mm，選擇刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齒斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過渡刃寬bε=1mm。
2.計算切削用量
1）銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=4mm，一次走刀即可完成所需長度。
2）計算切削速度 按《簡明手冊》
V c=
算得 Vc＝98mm/s，n=780r/min,Vf=490mm/s
據(jù)X52K立式銑床參數(shù)，選擇nc=750r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度 V c=3.14×80×750/1000=1.78m/s,實際進給量為
f zc=V fc/ncz=750/(300×10)=0.25mm/z。
3)校驗機床功率 查《簡明手冊》Pcc=2kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。
最終確定 ap=1mm，nc=750r/min,Vfc=475mm/s，V c=1.78m/s， f z=0.15mm/z。
4）計算基本工時
粗銑中間孔上端面至Ф25 mm，周徑至Ф71mm；tm1=L/ Vf=13s
粗銑中間孔下端面至22mm，周徑至Ф71mm；tm2=L/ Vf=13s
精銑小孔上端面至50mm，tm3=L/ Vf=8s；
精銑中間孔上端面至周徑至Ф73mm，tm4= L/ Vf=10s；
精銑中間孔下端面至周徑至Ф73mm，tm5= L/ Vf=10s。
工序Ⅳ 鉆、擴、鉸Ф55mm孔至圖樣尺寸。
1. 加工條件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。
加工要求：鉆中間孔至Ф53mm、擴中間孔至Ф54mm、鉸中間孔至Ф55mm。
機床：Z3080搖臂鉆床。
刀具：莫氏錐柄麻花鉆、套式機用鉸刀。
2.計算切削用量
單邊余量 分三次切除，則 第一次。根據(jù)《簡明手冊》4.2-20查得，取 。根據(jù)《簡明手冊》4.2-21查得，?。?。
3.計算切削基本工時：
同理，當?shù)诙?，第三次時，進給量和，機床主軸轉(zhuǎn)速都取64r/min，切削基本工時分別為100s和80s。
工序Ⅴ 鉆Ф8mm的錐銷孔鉆到一半，然后與軸配做鉆通，再鉆M8x1mm的螺紋孔，攻M8x1mm的螺紋。
1. 加工條件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。
加工要求：先鉆Ф8mm的錐銷孔，鉆到一半后將與該孔配合的軸安裝進去，把兩者配做加工，為的使保證孔與軸的同軸度，同時在尺寸上保證距上端面10mm；再鉆M8x1mm的螺紋孔，攻M8x1mm的螺紋。
機床：組合機床。
刀具：Ф8mm麻花鉆、Ф7.5mm麻花鉆、Ф8mm的絲錐。
2.計算切削用量
（1）鉆Ф8mm的錐銷孔
根據(jù)《切削手冊》查得，進給量為0.18～0.33mm/z,現(xiàn)取f=0.3mm/z，v=5m/min，則：
查《簡明手冊》表4.2-15，取。所以實際切削速度為：
計算切削基本工時：
（2）鉆M8的螺紋孔
刀具：Ф7.5mm麻花鉆。
根據(jù)《切削手冊》查得，進給量為0.18～0.33mm/z,現(xiàn)取f=0.3mm/z，v=5m/min，則：
查《簡明手冊》表4.2-15，取。所以實際切削速度為：
計算切削基本工時：
（3）攻M8x1mm的螺紋
刀具：絲錐M6，P=1mm
切削用量選為：，機床主軸轉(zhuǎn)速為：，按機床使用說明書選?。?，則 ；機動時，，計算切削基本工時：
工序Ⅵ 銑斷保證圖樣尺寸
1. 加工條件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。
加工要求：銑斷后保證兩邊對稱相等。
刀具：YG硬質(zhì)合金圓盤銑刀，厚度為4mm。
機床：組合機床。
2.計算切削用量
查《切削手冊》，選擇進給量為：,切削速度為：，則：
根據(jù)《簡明手冊》表4.2-39，取，故實際切削速度為：
查《切削手冊》表4.2-40，剛好有。
計算切削基本工時：
工序Ⅶ 去毛刺，檢查。
三、鉆Φ55孔夾具設(shè)計
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。并設(shè)計工序鉆Φ55孔；刀具為高速鋼麻花鉆。
3.1 問題的提出
本夾具主要用鉆Φ55孔，該孔為通孔，跟撥叉的上下底面有垂直度的技術(shù)要求要求，在加工時應保證孔的垂直度要求分別為0.05、0.07。此外在本工序加工時還應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，所以為了滿足該要求，在進行夾緊撥叉工件時采用了手動裝置來進行裝夾工件，并采用快換鉆套提高鉆孔的速度，能夠提高加工效率。
3.2 夾具設(shè)計
3.2.1 定位基準選擇
由零件圖可知，Φ55為通孔，跟撥叉的上下底面有垂直度的技術(shù)要求，為使定位誤差為零，應該選擇撥叉下底面為定位基準保證該垂直度要求。此外，還應以Φ22孔外圓柱面為基準，從而保證孔在精度要求。
為了提高加工效率，現(xiàn)決定采用手動夾緊裝置，并采用快換鉆套以利于在鉆底孔后進行精鉸或精鏜。
3.2.2切削力及夾緊力計算
刀具：硬質(zhì)合金麻花鉆，
（1）鉆Φ55時的夾緊力
由實際加工的經(jīng)驗可知,鉆削時的主要切削力為鉆頭的切削方向,即垂直于工作臺,查《切削手冊》表2.3，切削力計算公式為：
其中：，，，，，，與加工材料有關(guān),取0.94；與刀具刃磨形狀有關(guān),取1.33；與刀具磨鈍標準有關(guān),取1.0，則：
在Φ22孔兩個端面只需要采用開口墊圈和六角螺母適當夾緊后本夾具即可安全工作.
（2）鉆Φ55孔時的夾緊力
取鉆頭直徑
有上述公式可得：
3.3定位誤差分析
3.3.1定位元件尺寸及公差的確定
夾具的主要定位元件為兩個定位銷，這兩個定位銷的尺寸與公差規(guī)定為與本零件在工作時與其相匹配軸的尺寸與公差相同，即。此外，這兩定位銷共同保證加工孔的垂直度。
3.3.2計算鉆套中心線與工作臺的垂直度誤差
鉆套外徑與襯套孔的最大間隙為：
襯套外徑與鉆模板孔的最大間隙為：
則鉆套中心與工作臺平面的垂直度誤差為：0.026-0.005=0.021。
3.3.3計算定位銷軸與工作臺的平行度誤差
定位銷軸與夾具體孔的最大間隙為：
3.4夾具設(shè)計及操作的簡要說明
如前所述，在設(shè)計夾具時，應該考慮提高勞動生產(chǎn)率。為此，設(shè)計采用了快換裝置。拆卸時，松開夾緊螺母1~2扣，拔下開口墊圈，實現(xiàn)工件的快換。
總 結(jié)
本設(shè)計對CA6140車床撥叉831007零件的加工工藝規(guī)程進行了具體分析，通過對零件的分析和工藝設(shè)計來說明撥叉零件的加工。可以了解機床夾具在切削加工中的作用：可靠地保證工件的加工精度，提高加工效率，減輕勞動強度，充分發(fā)揮和擴大機床的給以性能。本夾具設(shè)計可以反應夾具設(shè)計時應注意的問題，如定位精度、夾緊方式、夾具結(jié)構(gòu)的剛度和強度、結(jié)構(gòu)工藝性等問題。
本設(shè)計研究過程中仍然存在不足之處，有的問題還待于進一步深入，具體如下：
（1）缺乏實際工廠經(jīng)驗，對一些參數(shù)和元件的選用可能不是非常合理，有一定的浪費。
（2）與夾具相關(guān)的刀具和量具的了解還不太清楚。
（3）系統(tǒng)的設(shè)計不太完善，在與計算機配合進行精確的數(shù)據(jù)采集和控制上還有一些不足。
（4）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨損度在實際中尚不明確。
致 謝
本文從選題、方案論證到課題的研究都是在導師宋江的全面、悉心指導下完成的。導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、淵博的知識、豐富的創(chuàng)造力、高瞻遠矚的學術(shù)思想，以及敏銳的洞察力，始終令學生敬佩，并將影響我的一生。值此成文之際，謹向?qū)煴磉_我深深的敬意和衷心的感謝!
在四年的學習和生活期間，始終工程學院各位老師的無私幫助，在此深表感謝!。
特別要感謝的是我的父母和家人!感謝父母在我成長的道路上給予的無私的愛，他們的理解和全力支持使我的論文得以順利完成。
感謝所有關(guān)心和幫助過我的人們!
最后，在本文結(jié)束之際，向所有為我的論文提出寶貴意見的評閱專家們表示衷心的感謝和崇高的敬意!
謝謝!
參考文獻
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