制定撥叉零件的機械加工工藝及銑削工序?qū)S脵C床夾具設(shè)計
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河北農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計題 目 制定撥叉零件的機械加工工藝及銑削工序?qū)S脵C床夾具設(shè)計學(xué) 部: 工程技術(shù)學(xué)部 專業(yè)班級:學(xué) 號:學(xué)生姓名: 指導(dǎo)教師:教師職稱:二零一五年七月十四日目錄封面1序言3第一章、零件的分析41.1零件的作用41.2零件的工藝分析4第二章、工藝規(guī)程設(shè)計52.1確定毛坯的制造形式52.2基面的選擇52.3制定工藝路線5第三章、機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定73.120孔徑加工余量計算83.250孔徑加工余量計算83.3銑削50上下端面加工余量計算8第四章、確立切削用量及基本工時94.1典型工序工藝分析94.2定位誤差分析11第五章、加工50上下端面圓周進給銑床設(shè)計115.1問題的提出115.2夾具設(shè)計125.4機械傳動14 5.5銑床夾具的裝配圖見附圖16 5.6夾具三維效果圖如下16第六章、結(jié)論176.1結(jié)論17參考文獻18序言機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計使我們學(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)課之后進行的.這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(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(yīng)性訓(xùn)練,從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力。通過設(shè)計,我能應(yīng)熟練運用機械制造工藝學(xué)的基本理論,正確地解決一個零件在加工中的定位、夾緊及工藝路線合理安排等問題,保證零件的加工質(zhì)量;提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力,學(xué)生通過自己設(shè)計夾具的訓(xùn)練,應(yīng)當(dāng)掌握如何根據(jù)被加工零件的加工要求,設(shè)計出高效、省力、經(jīng)濟、合理、又能保證加工質(zhì)量的夾具;學(xué)會使用手冊及圖表資料,掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種資料并能夠熟練應(yīng)用,也懂的了如何將計算機輔助設(shè)計運用到課程設(shè)計以及以后的工種當(dāng)中,在這次設(shè)計中,我學(xué)會了CAXA,也更熟悉了solidworks和麥迪設(shè)計工具的使用。 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導(dǎo)。第一章、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20孔與操縱機構(gòu)相連,而下方的50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:1.以20為中心的加工表面這一組加工表面包括:20的孔,以及其上下端面,上端面與孔有位置要求,孔壁上有一個裝配時鉆鉸的錐孔,一個M8的螺紋孔。下端有一個47的斜凸臺。這三個都沒有高的位置度要求。2.以50為中心的加工表面這一組加工表面包括:50的孔,以及其上下兩個端面。這兩組表面有一定的位置度要求,即50的孔上下兩個端面與20的孔有垂直度要求。由上面分析可知,加工時應(yīng)先加工一組表面,再以這組加工后表面為基準加工另外一組。第二章、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??紤]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,故選擇鑄件毛坯。2.2基面的選擇基面選擇是工藝規(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)率得以提高。否則,加工工藝過程中回問題百出,更有甚者,還會造成零件的大批報廢,是生產(chǎn)無法正常進行。(1)粗基準的選擇。對于零件而言,盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件,則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。根據(jù)這個基準選擇原則,現(xiàn)選取20孔的不加工外輪廓表面作為粗基準,利用一組共兩塊V形塊支承這兩個32作主要定位面,其中一個固定一個活動限制工件的5個自由度,再以一個平面支撐32下端面限制最后1個自由度,達到完全定位,然后進行銑削。(2)精基準的選擇。主要應(yīng)該考慮基準重合的問題。當(dāng)設(shè)計基準與工序基準不重合時,應(yīng)該進行尺寸換算,這在以后還要專門計算,此處不再重復(fù)。2.3制定工藝路線制定工藝路線得出發(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)濟效果,以便使生產(chǎn)成本盡量下降。1.工藝路線方案一工序一 鑄造毛坯工序二 粗、精銑20孔上端面。工序三 鉆、擴、鉸、精鉸20、50孔。工序四 粗、精銑50孔上端面工序五 粗、精銑50、20孔下端面。工序六 切斷。工序七 鉆4孔(裝配時鉆鉸錐孔)。工序八 鉆一個4孔,攻M6螺紋。工序九 鉆8的銷孔加工一半,裝配時在鉆絞。工序十 銑47凸臺。工序十一 檢查。上面工序加工效率較高,但同時鉆三個孔,對設(shè)備有一定要求。且看另一個方案。2.工藝路線方案二工序一 粗、精銑20孔上端面。工序二 粗、精銑20孔下端面。工序三 鉆、擴、鉸、精鉸20孔。工序四 鉆、擴、鉸、精鉸50孔。工序五 粗、精銑50孔上端面工序六 粗、精銑50孔下端面。工序七 切斷。工序八 鉆4孔(裝配時鉆鉸錐孔)。工序九 鉆一個4孔,攻M6螺紋。工序十 鉆8的銷孔加工一半,裝配時在鉆絞。 工序十一銑47凸臺。工序十二 檢查。上面工序可以適合大多數(shù)生產(chǎn),但效率較低。綜合考慮以上步驟,得到我的工藝路線。如下圖2.3-1所示:機械加工工藝過程卡片圖3.2-1第三章、機械加工余量、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190210HB,有solidworks評估得:單個成型零件質(zhì)量 = 0.282 千克體積 = 40329.648 立方毫米表面積 = 13611.254 平方毫米毛皮重量2.2kg。生產(chǎn)類型大批量,采用鑄造毛坯,兩件合鑄。據(jù)以上原始資料及加工路線,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:(其中未注公差按IT14級加工)3.120孔徑加工余量計算查表2.2-6砂型及殼型鑄造一般最小孔徑30,所以得到一下工序:加工20孔,查機械制造工藝設(shè)計簡明手冊表20直接鉆出,工序尺寸、公差如下表3.1-1 表3.1-1 工序名稱工序間余量/mm工序經(jīng)濟精度/mm工序基本尺寸/mm標注工序尺寸公差/mm精鉸0.06H7()2020粗鉸0.14H9()19.9419.94擴1.8H11()19.819.8鉆H12()18183.250孔徑加工余量計算查機械制造工藝設(shè)計簡明手冊(以下稱工藝手冊)表2.2-5和2.3-8,50直接鉆出,工序尺寸、公差如下表3.1-2:工序名稱工序間余量/mm工序經(jīng)濟精度/mm工序基本尺寸/mm標注工序尺寸公差/mm擴1.5IT11()5050鉆4IT13()48.548.5鑄孔244.544.52表3.1-23.3銑削50上下端面加工余量計算查工藝手冊)表2.3-21平面加工余量以及2.2-5,其基本尺寸和工序尺寸、公差如下表3.1-3工序名稱工序間余量/mm工序工序基本尺寸/mm標注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟精度/mm表面粗糙度Ra/m精銑0.6IT11()3.21212()半精銑2.0IT12()6.312.612.6()粗銑4IT13()12.514.614.6()毛坯218.618.62表3.1-3由于本設(shè)計規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn),應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認。第四章、確立切削用量及基本工時4.1典型工序工藝分析以20孔為精基準,粗銑50孔上下端面。以知加工材料HT200, ,鑄件工件尺寸銑削寬度ae=72mm,長度l=72mm的圓弧平面加工要求用標準硬質(zhì)合金端銑刀銑削,加工余量h=0.6mm, 機床XA5032行立銑。1. 選擇刀具1) 根據(jù)查切削手冊表1.2選擇刀具:W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號YG6。根據(jù)查切削手冊表3.1,查切削手冊,銑削寬度ae=72mm,選擇刀具直徑do=125mm。由于采用標準的硬質(zhì)合金端面銑刀。查切削手冊表3.13故取齒數(shù)采用z=12。2.選擇切削用量1)決定銑削深度ap由于加工余量不大,一次走刀即可完成所需長度。,銑削深度故可以選擇:ap=0.6mm2) 決定每齒進給量每齒進給量 機床功率為7.5kw。查切削手冊表3.5f=0.140.24mm/z。由于是對稱銑,選較小量f=0.14 mm/z。3)選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命 根據(jù)切削手冊表3.7,粗加工時后刀面最大磨損為1.21.8查切削手冊表3.8,壽命T=180min4)決定切削速度和每分針進給量切削速度可根據(jù)表切削手冊3.27中的公式計算,也可以直接由表查出。根據(jù)切削手冊表3.13,當(dāng)do=125mm,z=4, apPcc=2.7kw。故校驗合格。6)計算基本工時tmL/ Vf=(72+9)/37512=2.592min.加工材料HT200, ,鑄件工件尺寸銑削寬度ae=72mm,長度l=72mm的圓弧平面加工要求用標準硬質(zhì)合金端銑刀銑削,加工余量h=4mm, 機床XA5032行立銑。2. 選擇刀具3) 根據(jù)查切削手冊表1.2選擇刀具:W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號YG6。根據(jù)查切削手冊表3.1,查切削手冊,銑削寬度ae=72mm,選擇刀具直徑do=125mm。由于采用標準的硬質(zhì)合金端面銑刀。查切削手冊表3.13故取齒數(shù)采用z=4。2.選擇切削用量1)決定銑削深度ap由于加工余量不大,一次走刀即可完成所需長度。,銑削深度故可以選擇:ap=4mm4) 決定每齒進給量每齒進給量 機床功率為7.5kw。查切削手冊表3.5f=0.140.24mm/z。由于是對稱銑,選較小量f=0.14 mm/z。3)選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命 根據(jù)切削手冊表3.7,粗加工時后刀面最大磨損為1.52.0mm查切削手冊表3.8,壽命T=180min4)決定切削速度和每分針進給量切削速度可根據(jù)表切削手冊3.27中的公式計算,也可以直接由表查出。按切削手冊,將f降一級為f=0.5 mm/z。查得 Vc110mm/s,n=252r/min,Vf=577mm/s據(jù)XA6132銑床參數(shù),選擇nc=235r/min,Vfc=600mm/s,則實際切削速度V c=600.4,實際進給量為fzc=V fc/ncz=0.21mm/z。5)校驗機床功率 查切削手冊,而機床所能提供功率為Pcm=56.3kwPcc=2.7kw。故校驗合格。6)計算基本工時tmL/ Vf=(72+9)/37512=2.592min.結(jié)果ap=1.0mm, f=0.21 mm/z, nc=235r/min,Vfc=600.4mm/s.4.2定位誤差分析由于加工的零件的設(shè)計基準與定位基準重和。所以:同時,=+=0第五章、加工50上下端面圓周進給銑床設(shè)計 5.1問題的提出本夾具是用來精銑50m上端面,零件圖中50的上端面與20中心孔的軸線有形位公差要求,因此必須保證50的下端面與20中心孔。此工序是粗加工,因此本工序加工時主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率,降低勞動強度,而精度則不是主要問題。 5.2夾具設(shè)計1.定位基準選擇 20中心孔的軸線對50的下端面有一定的垂直度公差要求,因此應(yīng)以20中心孔為主要定位基準。由于鑄件的公差要求較大,利用20孔的下端面作為精基準定位時,還必須采用一個輔助銷釘對工件的旋轉(zhuǎn)自由度進行限制。2.切削力及夾緊力計算 由于實際加工的經(jīng)驗可知,銑削時的主要切削力為銑刀頭的切削方向,即垂直于第一定位基準面,由于本工序夾緊的方向與切削力垂直,所以必須對夾緊力進行估算。銑削力查現(xiàn)代夾具設(shè)計手冊表3-91當(dāng)銑削灰鑄鐵時,工件背吃刀量取=2mm, 銑削寬度=11mm, 銑刀直徑D=125mm,齒數(shù)z=4,=0.21mm/z.由于同時加工兩面,所以則其銑削力P如下:由于采用組合刀具,所以扭矩可以不計卡緊力計算查現(xiàn)代夾具設(shè)計手冊表3-21為卡緊力計算公式其中: K=k0k1k2k3k4k5k6=1.51.21.01.01.01.01.0=1.8=78.8mm 1=39mm =bh=bh 擠=2912200MP=48N=0.2 =0.8=773N5.3液壓油路設(shè)計使用液壓缸夾緊,采用活塞式液壓缸油路圖如下5.3-1: 圓周進給銑床液壓夾具系給銑床液壓夾具系統(tǒng)示意圖5.3-11.油箱 2. 過濾器 3.油泵 4.直動型溢流閥5.管道 6.壓力表7.單向閥8.可調(diào)式節(jié)流閥 9.手動換向閥10. 液壓旋轉(zhuǎn)接頭11.活塞油缸、油路采用定量泵,當(dāng)液壓油路工作時,夾緊工件時,當(dāng)系統(tǒng)壓力增大時,會使流量需求減小。此時溢流閥開啟,使多余流量溢回油箱,保證溢流閥進口工作壓力,從而保持在整個加工過程中,保持這加持工件的預(yù)緊力。該液壓油路由于是用于回轉(zhuǎn)類工作臺上,所以該裝置采用了12通的液壓旋轉(zhuǎn)接頭其結(jié)構(gòu)如下圖5.3-2: 12通的液壓旋轉(zhuǎn)接頭5.3-2定子邊與液壓源相連接的,液壓缸與轉(zhuǎn)子邊相連接,從而保障了避免油路出現(xiàn)如下情況,如下圖情況5.3-3 5.3-3液壓缸的設(shè)計與采用:工件所需的預(yù)緊力773N,采用差動式活塞缸估算液壓缸工作油壓:采用活塞直徑D=25,活塞桿采用直徑d=15mm5.4機械傳動結(jié)構(gòu)采用了渦輪類回轉(zhuǎn)支撐和蝸桿,蝸桿作為輸入軸,采用渦輪渦桿傳動,從而電機的輸出可以直接接到輸入渦桿,減少了中間的傳動機構(gòu)的減速器的設(shè)計。渦輪蝸桿的設(shè)計參數(shù)設(shè)計時,采用到了電腦輔助設(shè)計,利用到了麥迪設(shè)計工具,從而生成了符合設(shè)計的渦輪蝸桿。其機械傳動部份結(jié)構(gòu)簡圖如下5.4-1和5.4-2:渦輪回轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)示意圖5.4-1渦輪回轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)示意圖5.4-2回轉(zhuǎn)支承是一種能夠承受綜合載荷的大型軸承,可以同時承受較大的軸向、徑向負荷和傾覆力矩。本夾具采用的是內(nèi)圈有齒,外圈固定行,有利于減少夾具空間尺寸。5.5銑床夾具的裝配圖見附圖 5.6夾具三維效果圖如下第六章、結(jié)論6.1結(jié)論課程設(shè)計是學(xué)生在校學(xué)習(xí)階段的一個重要的教學(xué)環(huán)節(jié),其目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)的專業(yè)和基礎(chǔ)理論知識,獨立解決專業(yè)一般工程技術(shù)問題的能力。樹立正確的設(shè)計思想和工作作風(fēng)。經(jīng)過半個月的畢業(yè)設(shè)計,獲得如下心得:1.運用機械制造工藝及有關(guān)課程的知識,結(jié)合生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識。獨立地分析和解決工藝問題。初步具有設(shè)計一些中等復(fù)雜零件的能力。2.能根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求,運用夾具設(shè)計的基本原理和方法。學(xué)會擬定夾具設(shè)計方案。3.熟悉并運用有關(guān)手冊,能快速查表得到所需的數(shù)據(jù)。4.有一定的識圖制圖能力。 通過設(shè)計,培養(yǎng)了我綜合運用理論知識和專業(yè)知識的技能。熟悉一般機械零件的加工工藝過程,設(shè)計夾具的能力。參考文獻1. 陳宏鈞.機械加工工藝設(shè)計員手冊【M】.北京:機械工業(yè)出版社,2010.10.2 . 徐圣群.簡明加工工藝手冊【M】.上海:科學(xué)技術(shù)出版社,1991.23. 孟少農(nóng).機械加工工藝手冊【M】.北京:機械工業(yè)出版社,1991.9.4 . 艾興,肖詩綱主編.切削用量簡明手冊【M】. 機械工業(yè)出版社,19945 . 朱耀祥等.現(xiàn)代夾具設(shè)計手冊【M】.機械工藝出版社,2010.26. 王先逵.機械制造工藝學(xué)第三版【M】.機械工藝出版社,2014.616
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