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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.這是我們在進(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,我希望能通過這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來將從事的工作進(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(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)。
一、零件的分析
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(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。零件上方的φ20孔與操縱機(jī)構(gòu)相連,二下方的φ50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(dòng)下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體,加工時(shí)分開。
2 零件的工藝分析
CA6140車床共有兩處加工表面,其間有一定位置要求。分述如下:
1. 以φ20為中心的加工表面
這一組加工表面包括:φ20的孔,以及其上下端面,上端面與孔有位置要求,孔壁上有一個(gè)裝配時(shí)鉆鉸的錐孔,一個(gè)M8的螺紋孔。下端有一個(gè)47的斜凸臺(tái)。這三個(gè)都沒有高的位置度要求。
2. 以φ50為中心的加工表面
這一組加工表面包括:φ50的孔,以及其上下兩個(gè)端面。
這兩組表面有一定的位置度要求,即φ50的孔上下兩個(gè)端面與φ20的孔有垂直度要求。
由上面分析可知,加工時(shí)應(yīng)先加工一組表面,再以這組加工后表面為基準(zhǔn)加工另外一組。
二、 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
(一)確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200??紤]零件在機(jī)床運(yùn)行過程中所受沖擊不大,零件結(jié)構(gòu)又比較簡單,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。基面選擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證,生產(chǎn)率得以提高。否則,加工工藝過程中回問題百出,更有甚者,還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢,是生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
(1)粗基準(zhǔn)的選擇。對(duì)于零件而言,盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對(duì)有若干個(gè)不加工表面的工件,則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。根據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)選擇原則,現(xiàn)選取φ20孔的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn),利用一組共兩塊V形塊支承這兩個(gè)φ32作主要定位面,限制5個(gè)自由度,再以一個(gè)銷釘限制最后1個(gè)自由度,達(dá)到完全定位,然后進(jìn)行銑削。
(2)精基準(zhǔn)的選擇。主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí),應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算,這在以后還要專門計(jì)算,此處不再重復(fù)。
(三)制定工藝路線
制定工藝路線得出發(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(jī)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(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果,以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
3.工藝路線方案
工序一 以φ32外圓為粗基準(zhǔn),粗銑φ20孔下端面。
工序二 精銑φ20孔上下端面。
工序三 以φ20孔上端面為精基準(zhǔn),鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸φ20孔,保證垂直度誤差不超過0.05mm,孔的精度達(dá)到IT7。
工序四 以φ20孔為精基準(zhǔn),鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸φ50孔,保證空的精度達(dá)到IT7。
工序五 切斷。
工序六 以φ20孔為精基準(zhǔn),粗銑φ50孔上下端面。
工序七 以φ20孔為精基準(zhǔn),精銑φ50孔上下端面,保證端面相對(duì)孔的垂直度誤差不超過0.07。
工序八 以φ20孔為精基準(zhǔn),鉆φ4孔(裝配時(shí)鉆鉸錐孔)。
工序九 以φ20孔為精基準(zhǔn),鉆一個(gè)φ4孔,攻M6螺紋。
工序十 以φ20孔為精基準(zhǔn),銑47凸臺(tái)。
工序十一 檢查。
雖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藝路線方案二快了一倍(實(shí)際銑削只有兩次,而且刀具不用調(diào)整)。多次加工φ50、φ20孔是精度要求所致。
以上工藝過程詳見圖3。
(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,毛皮重量2.2kg,生產(chǎn)類型大批量,鑄造毛坯。
據(jù)以上原始資料及加工路線,分別確定各家工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:
1. 外圓表面延軸線方向長度方向的加工余量及公差(φ20,φ50端面)。
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》(以下稱《工藝手冊》)表2.2~2.5,取φ20,φ50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 1mm
精銑 0mm
2. 內(nèi)孔(φ50已鑄成孔)
查《工藝手冊》表2.2~2.5,取φ50已鑄成孔長度余量為3,即鑄成孔半徑為44mm。
工序尺寸加工余量:
鉆孔 2mm
擴(kuò)孔 0.125mm
鉸孔 0.035mm
精鉸 0mm
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 以φ32外圓為粗基準(zhǔn),粗銑φ20孔上下端面。
1. 加工條件
工件材料:HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。
加工要求:粗銑φ20孔上下端面。
機(jī)床:X6140臥式銑床。
刀具:W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6。銑削寬度ae<=60,深度ap<=4,齒數(shù)z=10,故據(jù)《切削用量簡明手冊》(后簡稱《切削手冊》)取刀具直徑do=80mm。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. 切削用量
1)銑削深度 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度。
2)每齒進(jìn)給量 機(jī)床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.24mm/z。由于是對(duì)稱銑,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》表3.7,后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊》表3.8,壽命T=180min
4)計(jì)算切削速度 按《切削手冊》,V c=
算得 Vc=98mm/s,n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)XA6132銑床參數(shù),選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實(shí)際切削速度V c=3.14*80*475/1000=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》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,Vfc=475mm/s,V c=119.3m/min,f z=0.16mm/z。
6)計(jì)算基本工時(shí)
tm=L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。
工序二 精銑φ20孔上下端面。
1. 加工條件
工件材料:HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。
加工要求:精銑φ20上下端面。
機(jī)床:X6140臥式銑床。
刀具:W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6。銑削寬度ae<=60,深度ap<=4,齒數(shù)z=10,故據(jù)《切削用量簡明手冊》(后簡稱《切削手冊》)取刀具直徑do=80mm。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. 切削用量
1) 銑削深度 因?yàn)榍邢髁枯^小,故可以選擇ap=1.0mm,一次走刀即可完成所需長度。
2) 每齒進(jìn)給量 機(jī)床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.24mm/z。由于是對(duì)稱銑,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》表3.7,后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊》表3.8,壽命T=180min
4) 計(jì)算切削速度 按《切削手冊》,查得 Vc=98mm/s,n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)XA6132銑床參數(shù),選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實(shí)際切削速度V c=3.14*80*475/1000=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》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=1.0mm,nc=475r/min,Vfc=475mm/s,V c=119.3m/min,f z=0.16mm/z。
6)計(jì)算基本工時(shí)
tm=L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。
工序三 以φ20孔上端面為精基準(zhǔn),鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸φ20孔,保證垂直度誤差不超過0.05mm,孔的精度達(dá)到IT7。
1. 選擇鉆頭
選擇高速鋼麻花鉆鉆頭,粗鉆時(shí)do=18mm,鉆頭采用雙頭刃磨法,后角αo=12,二重刃長度bε=2.5mm,橫刀長b=1.5mm,寬l=3mm,棱帶長度
2.選擇切削用量
(1)決定進(jìn)給量
查《切》
所以,
按鉆頭強(qiáng)度選擇 按機(jī)床強(qiáng)度選擇
最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量 經(jīng)校驗(yàn) 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》)為0.5~0.8mm,壽命.
(3)切削速度
查《切》 修正系數(shù)
故。
查《切》機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為
故實(shí)際的切削速度
(4)校驗(yàn)扭矩功率
所以
故滿足條件,校驗(yàn)成立。
3.計(jì)算工時(shí)
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:
鉸孔:
精鉸:
工序四 以φ20孔為精基準(zhǔn),鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸φ50孔,保證空的精度達(dá)到IT7。
1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭,粗鉆時(shí)do=48mm,鉆頭采用雙頭刃磨法,后角αo=11,二重刃長度bε=11mm,橫刀長b=5mm,弧面長l=9mm,棱帶長度
2.選擇切削用量
(1)決定進(jìn)給量
查《切》
按鉆頭強(qiáng)度選擇 按機(jī)床強(qiáng)度選擇
最終決定選擇Z550機(jī)床已有的進(jìn)給量 經(jīng)校驗(yàn) 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》)為0.8~1.2mm,壽命
擴(kuò)孔后刀面最大磨損限度(查《切》)為0.9~1.4mm,壽命
鉸和精鉸孔后刀面最大磨損限度(查《切》)為0.6~0.9mm,壽命
(3)切削速度
查《切》 修正系數(shù)
故。
查《切》機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為
故實(shí)際的切削速度
(4)校驗(yàn)扭矩功率
所以
故滿足條件,校驗(yàn)成立。
擴(kuò)鉸和精鉸的切削用量同理如下:
擴(kuò)鉆:
鉸孔:
精鉸:
3.計(jì)算工時(shí)
所有工步工時(shí)相同。
工序五 切斷。
工序六 以φ20孔為精基準(zhǔn),粗銑φ50孔上下端面。
1. 加工條件
工件材料:HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。
機(jī)床:XA5032臥式銑床。
刀具:W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6。銑削寬度ae>60,深度ap<=4,齒數(shù)z=12,故據(jù)《切削手冊》取刀具直徑do=125mm。
2. 切削用量
1) 銑削深度 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度。
2) 每齒進(jìn)給量 機(jī)床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.24mm/z。由于是對(duì)稱銑,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》表3.7,后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊》表3.8,壽命T=180min
4) 計(jì)算切削速度 按《切削手冊》,查得 Vc=110mm/s,n=281r/min,Vf=378mm/s
據(jù)XA6132銑床參數(shù),選擇nc=300r/min,Vfc=375mm/s,則實(shí)際切削速度V c=3.14*80*475/1000=117.8m/min,實(shí)際進(jìn)給量為fzc=V fc/ncz=0.10mm/z。
5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊》,而機(jī)床所能提供功率為Pcm=56.3kw>Pcc=2.7kw。故校驗(yàn)合格。
6)計(jì)算基本工時(shí)
tm=L/ Vf=(72+9)/375=0.216min.
工序七 以φ20孔為精基準(zhǔn),精銑φ50孔上下端面,保證端面相對(duì)孔的垂直度誤差不超過0.07。
1. 加工條件
工件材料:HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。
機(jī)床:XA5032臥式銑床。
刀具:W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6。銑削寬度ae>60,深度ap<=4,齒數(shù)z=12,故據(jù)《切削手冊》取刀具直徑do=125mm。
2. 切削用量
1) 銑削深度 因?yàn)榍邢髁枯^小,故可以選擇ap=1.0mm,一次走刀即可完成所需長度。
2) 每齒進(jìn)給量 機(jī)床功率為7.5kw。查《切削手冊》選f=0.5 mm/z。
3) 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1.0~1.5mm。
查《切削手冊》表3.8,壽命T=180min
4) 計(jì)算切削速度 按《切削手冊》,將f降一級(jí)為f=0.5 mm/z。查得 Vc=110mm/s,n=252r/min,Vf=577mm/s
據(jù)XA6132銑床參數(shù),選擇nc=235r/min,Vfc=600mm/s,則實(shí)際切削速度V c=600.4,實(shí)際進(jìn)給量為fzc=V fc/ncz=0.21mm/z。
5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊》,而機(jī)床所能提供功率為Pcm=56.3kw>Pcc=2.7kw。故校驗(yàn)合格。
6)計(jì)算基本工時(shí)
tm=L/ Vf=(72+9)/375=0.216min.
結(jié)果ap=1.0mm, f=0.21 mm/z, nc=235r/min,Vfc=600.4mm/s.
工序八 以φ20孔為精基準(zhǔn),鉆φ4孔(裝配時(shí)鉆鉸錐孔)。
1. 選擇鉆頭
選擇高速鋼麻花鉆鉆頭,粗鉆時(shí)do=4mm,后角αo=16,二重刃長度
2.選擇切削用量
(1)決定進(jìn)給量
查《切》
按鉆頭強(qiáng)度選擇 按機(jī)床強(qiáng)度選擇
最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量 經(jīng)校驗(yàn)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》)為0.5~0.8mm,壽命.
(3)切削速度
查《切》 修正系數(shù)
故。
查《切》機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為
故實(shí)際的切削速度
(4)校驗(yàn)扭矩功率
故滿足條件,校驗(yàn)成立。
3.計(jì)算工時(shí)
工序九 以φ20孔為精基準(zhǔn),鉆一個(gè)φ4孔,攻M6螺紋。
1. 選擇鉆頭
選擇高速鋼麻花鉆鉆頭,粗鉆時(shí)do=4mm,后角αo=16,二重刃長度
2.選擇切削用量
(1)決定進(jìn)給量
查《切》
按鉆頭強(qiáng)度選擇 按機(jī)床強(qiáng)度選擇
最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量 經(jīng)校驗(yàn)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》)為0.5~0.8mm,壽命.
?。?)切削速度
查《切》 修正系數(shù)
故。
查《切》機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為
故實(shí)際的切削速度
(4)校驗(yàn)扭矩功率
故滿足條件,校驗(yàn)成立。
3.計(jì)算工時(shí)
螺紋鉆削由于沒有手冊可查,故以鉆削切削用量及其他鉆螺紋工序估算。祥見工藝卡片。
工序十 以φ20孔為精基準(zhǔn),銑47凸臺(tái)。
工序十一 檢查。
其余幾步數(shù)據(jù)見工藝卡片。
三、 卡具設(shè)計(jì)
經(jīng)過與老師協(xié)商,決定設(shè)計(jì)第IX道工序——鉆M6孔的鉆床卡具。本卡具將用于Z525立式鉆床。刀具為M6絲錐,以及∮4的高速鋼麻花鉆。
1 問題的提出
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)在卡緊的方便與快速性上。
2 卡具設(shè)計(jì)
3 定位基準(zhǔn)的選擇
出于定位簡單和快速的考慮,選擇∮20孔為基準(zhǔn),即以一面上一長銷(自由度限制數(shù):5)配合以一擋銷(自由度限制數(shù):1)使工件完全定位。再使用快速螺旋卡緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行卡緊。
3 切削力和卡緊力計(jì)算
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卡緊。
軸向力
扭矩
由于扭矩很小,計(jì)算時(shí)可忽略。
卡緊力為
取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1
則實(shí)際卡緊力為 F’=S1*S2*S3*S4*F=10.06N
使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工卡緊,調(diào)節(jié)卡緊力調(diào)節(jié)裝置,即可指定可靠的卡緊力。
3. 定位誤差分析
本工序采用一定位銷,一擋銷定位,工件始終靠近定位銷的一面,而擋銷的偏角會(huì)使工件自重帶來一定的平行于卡具體底版的水平力,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. 卡具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
卡具的卡緊力不大,故使用手動(dòng)卡緊。為了提高生產(chǎn)力,使用快速螺旋卡緊機(jī)構(gòu)。
卡具上設(shè)置有鉆套,用于確定的鉆頭位置。
參考文獻(xiàn)
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