机械加工工艺规程及工艺装备模板.doc
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1、课程设计说明书设计题目: 设计“CA6140车床”拨叉零件机械加工工艺规程及工艺装备(中批量生产) 设计者 韩学琪 指导老师 罗、易老师 兰州工业学院机设101班11月23日兰州工业学院机械制造工艺学课程设计说明书 题目 设计“CA6140车床”拨叉零件机械加工工艺规程及工艺装备(中批量生产)1.零件毛坯合图 一张 2机械制造加工工艺过程综合卡片 一张3结构设计装配图 一张4课程设计说明书 一份 前 言经过机床工艺及夹具设计,汇总所学专业知识如一体(如公差于配合、机械零件设计、金属切削机床、机械制造工艺等)。让我们对所学专业课得以巩固、复习及实用,在理论和实践上有机结合;使我们对各科作用愈加深
2、刻熟悉和了解,并为以后实际工作奠定坚实基础!在些次设计中我们关键是设计CA6140拨叉铣床夹具。在此次课程设计过程中,我小组组员齐心协力、共同努力完成了此项设计。在此期间查阅了大量书籍,而且得到了相关老师指点,尤其是教务处张永丹老师,我系刘学斌老师大力帮助,在此表示感谢!机制0202班 第G小组20*年1月15日目录前 言3一设计目标:5二零件分析5(一)、零件作用:5(二)、零件工艺分析:6二、工艺规程设计6(一)确定毛坯制造形成。6(二)基准选择。6(三)制订工艺路线。7(二)机械加工余量。8(四)确定切削用量及基础工时。9夹具设计20(一)问题提出20(二)夹具设计20参考文件22小 结
3、23械加工工序卡片24一 设计目标:机械制造工艺学课程设计,是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程,经过生产实习取得感性知识后进行一项教学步骤;在老师指导下,要求在设计中能初步学会综合利用以前所学过全部课程,而且独立完成一项工程基础训练。同时,也为以后搞好毕业设计打下良好基础。经过课程设计达成以下目标:1、能熟练利用机械制造工艺学基础理论和夹具设计原理知识,正确地处理一个零件在加工中定位,夹紧和合理制订工艺规程等问题方法,培养学生分析问题和处理问题能力。2、经过对零件某道工序夹具设计,学会工艺装备设计通常方法。经过学生亲手设计夹具(或量具)训练,提升结构设计能力。3、课程设计过程也是理论联络
4、实际过程,并学会使用手册、查询相关资料等,增强学生处理工程实际问题独立工作能力。二 零件分析(一)、零件作用: 题目给定零件是CA6140拨叉(见附图1)它在车床变速机构中,关键起换档,使主轴回转运动根据工作者要求进行工作。宽度为18+0.0120mm槽尺寸精度要求很高,因为在拨叉拔动使滑移齿轮时假如槽尺寸精度不高或间隙很大时,滑移齿轮得不到很高位置精度。所以,宽度为18+0.0120mm槽和滑移齿轮配合精度要求很高。(二)、零件工艺分析:CA6140拨叉共有两组加工表面。1. 以花键孔中心线为基准加工面这一组面包含25+0.230mm六齿方花键孔、22+0.280花键底孔两端2X150到角和
5、距中心线为27mm平面。2. 以工件右端面为基准8+0.030 mm槽和18+0.120mm槽经上述分析可知, 对于两组加工表面,可先加工其中一组表面,然后借助于专用夹具加工另一组表面。二、工艺规程设计(一) 确定毛坯制造形成。 零件材料HT200、考虑到此零件工作过程中并有变载荷和冲击性载荷,所以选择锻件,以使金属纤维尽可能不被切断,确保零件工作可靠。因为生产纲领为中批生产而且零件尺寸并不很大,故可采取模锻成型。经查金属机械加工工艺人员手册表5-5取等级为2级精度底面及侧面浇注确定待加工表面加工余量为30.8mm。毛坯零件图以下图:(二)基准选择。1. 粗基准选择:因为要确保花键中心线垂直于
6、右端面,所以以40外圆表面粗基准。2. 精度基准选择:为确保定位基准和工序基准重合,以零件A面为精基准。(三)制订工艺路线。 方案一工序:1. 粗、精车端面,钻、扩花键底孔、倒两端15倒角。2. 粗、精铣削B面。3. 铣削8+0.030mm槽。4. 铣削18+0.0120mm槽。5. 拉花键。 方案二工序:1. 粗、精车端面,钻、扩花键底孔、倒两端15倒角。 以40mm圆柱面为粗基准。选择C3163-1转塔式六角车床及三爪卡盘夹具。2. 拉花键。以A面为基准,3. 铣削槽B面。以花键中心线及A面为基准。选择X62W卧式铣床加专用夹具4. 铣削8+0.030mm槽。以花键中心线及A面为基准。选择
7、X62W卧式铣床加专用夹具。5. 铣削18+0.0120mm槽。以花键中心线及A面为基准。选择X62W卧式铣床加专用夹具。方案分析:上述两方案中,工艺方案一把拉花键放在最终一道工序。但此方案中2.3.4工序极难对工件进行定位和加紧、方案二中,把花键放在第一道工序后边,这么,方案二中3.4.5道工序很轻易对工件进行定位和加紧即以花键中心线和A面作为3.4.5道工序定位基准。此方案定位精度高,专用夹具结构简单、可靠,所以采取方案二比较合理。以上工艺过程详见附表1“机械加工工艺过程综合卡片”(二) 机械加工余量。 CA6140拨叉材料为HT200。毛坯重量为1.0 kgb =160MPa HBS 生
8、产类型为由大、中批量生产,采取模锻锻模。依据上述原始资料加工工艺,分别确定各个加工表面机械加工余量,工序尺寸以毛坯尺寸以下:1. A面加工余量 A面有30.8mm加工余量,足够把铸铁硬质表面层切除2. 矩形花键底孔。要求以矩形花键外径定心,故采取拉削加工内孔尺寸为22 0+0.28,见零件图,参考金属机械加工工艺人员手册 表3-59确定孔加工余量分配。钻孔20mm扩孔21mm拉花键 花键孔要求以外径定心:拉削时加工余量参考金属机械加工工艺人员手册取 2=1mm3. B面加工余量。此工序分2个工步1、粗铣B面 2、精铣B面。精加工余量为0.2mm粗铣加工余量为2.8mm(四)确定切削用量及基础工
9、时。工序 :车削A面。 1加工条件。工件材料:灰口铸铁HT200。 b=145MPa。铸造。加工要求:粗、半精车A面并确保28mm工序尺寸,Ra=3.2m机床C3163-1。转塔式六角卧式车床。刀具:刀片材料。 r =12. ao=6-8 b= -10 o=0.5 Kr=90 n=15 2、计算切削用量。(1)已知长度方向加工余量为30.8mm 。实际端面最大加工余量为3.8mm 。故分二次加工(粗车和半精车)。长度加工公差IT 级 取-0.46 mm (入 体方向) (2)进给量、依据切削简明手册(第3版)表1.4 当刀杆尺寸为16mm25mm,mm时,和工件直径为60mm时(因为凸台B面存
10、在所以直径取60mm)=0.6-0.8mm/.按C车床说明书取=0.6 mm/n。因为存在间歇加工所以进给量乘以k=0.750.85 所以:实际进给量f=0.60.8=0.48 mm/按C车床说明书0.53(3)计算切削速度。按切削简明手册表1.27 ,切削速度计算公式为(寿命选T=60min)刀具材料YG6 V=Cv/(Tmap xvf yv) kv其中:Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 M=0.2修正系数Ko见切削手册表1.28kmv=1.15 kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.04 kBV=0.81Vc =158/( 600.220.150.53 0.4) 1.15
11、0.80.80.810.97 =46.9(m/min)(4)确定机床主轴转速 ns=1000vc/dw=229.8(r/min)按C车床说明书200 rmin所以实际切削速度V=40.8m/min (5)切削工时,按工艺手册表6.2-1 因为铸造毛坯表面粗糙不平和存在硬皮,为了切除硬皮表层和为下一道工步做好准备Tm=(L+L1+L2+L3)/nw x f=0.33(min) L=(65-0)/2=32.5 L1=3、L2=0、L3=02、精车1) 已知粗加工余量为0.5mm。2) 进给量f. 依据切削用量简明手册表1.6 , f=0.150.25mm/r按C车床说明书0.16 mm/r计算切削
12、速度 按切削用量简明手册表1.27,切削速度计算公式为(寿命选T=60min)V=Cv/(Tmap xvf yv) kv=158/( 600.220.150.16 0.4) 1.150.80.80.810.97 =83.85(m/min)3) 确定机床主轴转速. nw=1000vc/ dw =410.8(r/min)按C3163车床说明书取nw=400(r/min)实际切削速度V=57.1m/min4) 切削工时,查工艺手册表6.2-1 Tm=(L+L1+L2+L3)/nwxf=22.5/400x0.16=0.35(min) 因为下一道工序是钻孔,所以留下20mm台阶,所以L=(65-20)/
13、2=22.5 mm L1=3.L2=0. L3=0 3、钻孔、扩孔、倒角。 (1)、钻孔钻头选择:见切削用量简明手册表2.2钻头几何形状为(表2.1及表2.2):双锥修磨具刃,钻头参数:20 =30,2=118,2=70,b=3.5mm ,ao=12,=55,b=2mm,=4mm。依据切削用量简明手册表2-9确定f=0.48、按机床进给强度决定进给量:依据表2.9 ,当b210MPa 020.5mm 可确定f=0.75。 按C3163-1车床说明书取 f=0.62mm/n.、 决定钻头磨钝标准及寿命 表2.21,当do=20mm、钻头最大磨损量取0.6 寿命T=45min.、切削速度由切削用量
14、简明手册,表2.15得 =21m/minn=1000V/D=334.4 由机床技术资料得和334.4靠近有280n/m和400n/min 取280n/min取n=280m/min. 实际=17 m/min 、 基础工时,Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min) 入切量及超切量由表2.29. 查出+=10mm 所以Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min) (2)、扩孔刀具直径do=21mm;刀具几何参数同上。 因为两孔直径相差不大,为了节省停车和调换走刀量等辅助时间,n和f全部不变,所以Tm同上 Tm=0.32 倒角刀具15锪钻因为两孔
15、直径相差不大,以表面粗度要求不高手动进给。(3)、倒角 刀具:专用刀具。此工步使用到专用刀具和手动进给。检验机床功率 按切削用量简明手册表 1.2能够查出当160245HBS2.80.641min3.4kw按C车床说明书主电机功率11可见比小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求钻削功率检验按切削用量简明手册表 2.21当21 0.64 查得转矩61.8N.M切削用量简明手册表由表2.32得功率公式CMcVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km按C车床说明书主电机功率11可见C比小得多,所以机床功率足够,所用切削用量符合要工序 拉花键孔单面齿升:依据相关手册,确定拉花键孔时花
16、键拉刀单面齿为0.06mm,拉削速度 v=0.06m/s(3.6m/min)切削工时 t=Zblk/1000vfzZ式中: Zb 单面余量1.5mm(由21mm拉削到25mm); L 拉削表面长度,80mm; 考虑校准部分长度系数,取1.2; k 考虑机床返回行程系数,取1.4 ; v 拉削速度(m/min); fz 拉刀单面齿升; Z 拉刀同时工作齿数,Z=l/p; P 拉刀齿距。 P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm拉刀同时工作齿数z=l/p=80/127其本工时 Tm=1.5801.21.4/10003.60.067=0.13(min)工序 粗铣,精铣B面
17、。加工要求:粗铣B面,精铣B面,Ra=3.2。用标准镶齿圆柱铣刀粗铣 加工余量3mm机床 :62W加工工件尺寸:宽度:40mm 长度:28mm1. 粗铣1) 选择刀具 依据切削用量简明手册表3.1 铣削宽度ae5mm时。直径为do=50mm故齿数,因为采取标准镶齿圆柱铣刀铣刀几何参数(表3.2)rn=10ao=16 2) 切削用量 留精铣加工余量为0.2,所以本道工步切削宽度ac2.80.8,因为加工表面精度要求Ra=3.2 um.依据表3.5得每转进给量0.5mm/r就能满足要求,但考虑到62W功率为7.5kw,机床为中等系统刚度和62W铣床说明书 所以每转进给量0.6mm/r3) 选择刀具
18、磨钝标准及刀具寿命。依据切削用量简明手册表3.7、铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.6镶齿铣刀do=50mm, 刀具寿命 T=120min(表3.8)4) 决定切削速度Vc、可依据切削用量简明手册表3.9确定Z=8, aP=40-70mm, ac=2.80.8, fz=f/z=0.0750.1mm/zVc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv) Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79Vc=(Cvx
19、doxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=23.7(m/min) n=1000V/d=(1000x23.7)/(3.14x50)=151r/min 依据X62W型铣床说明书选n=160r/minVc=3.14nd/1000=(160x3.14x50)/1000=25.1m/min Vf=nf=160x0.6=96mm/min 选Vf=80mm/min 实际fz=Vf/(nxz)=0.0625mm/z5) 机床功率:依据切削用量简明手册表3.20 当 Vc=71m/min ae=2.8mm ap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw 切削功率修正系数:故Pct
20、0.8,依据X62W型铣床说明书,机床主轴许可功率为Pcm=7.50.75=5.63kw 故PccPcm 所以所决定切削用量能够采取。 ae=2.8mm Vf=80m/minn=160r/min Vc=25.1m/min fz=0.0625mmm/z6) 基础工时依据 切削用量简明手册表3.5Tm=(L+L1+)/Vf=(28+14)/80=0.525(min) L1+=14mm2. 精铣1)选择刀具 刀具和上道工步是同一把刀。 2)切削用量 精铣加工余量为0.2,所以本道工步切削宽度 ae0.2mm,0.63)决定切削速度Vc、可依据切削用量简明手册表3.9确定ac=0.2mm, Vc=(C
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