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1、 設計”CA6140車床撥叉”零件的機械加工工藝規(guī)則及工藝裝備 序言 機械制造工藝學課程設計使我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(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”建設打下一個良好的基礎。 由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導。 一、零件的分析 （一） 零件

2、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中，主要起換檔，使主軸回轉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。零件的φ25孔與操縱機構相連，φ55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。 （二） 零件的工藝分析 零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產工藝簡單，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．小頭孔φ25； 2．大頭半圓孔Ф及其端面； 3．16×8槽； 4．φ40外圓斜面； 5．大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線

3、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)上述技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證 二、 工藝規(guī)程設計 (一)確定毛坯的制造形式 已知此撥叉零件的生產類型為中批量生產，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序適當集中；加工設備以通用設備為主，大量采用專用工裝。 零件材料為HT200。考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結

4、構又比較簡單，生產類型為大批生產，故選擇鑄件毛坯。 （二）基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。基面選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產效率得以提高。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，使生產無法正常進行。 1） 粗基準的選擇：按有關基準的選擇原則，即當零件有不加工表面時，應以這些不加工表面作粗基準；若零件有若干不加工表面時，則應以與加工表面要求相對位置精度高的不加工表面作粗基準。對本零件而言，則應以零件的底面為主要的定位粗基準。 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

5、。對本零件而言，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，則應以φ25小頭孔為精基準。 （三）制定工藝路線 制訂工藝路線的出發(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要求能達到合理的保證。在生產綱領已確定為大批量生產的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工夾具,并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。 1．工藝路線方案一 工序Ⅰ 車φ55圓與兩端面 工序Ⅱ 銑斷，使之為兩個零件 工序Ⅲ 銑16×8槽 工序Ⅳ 銑φ40外圓斜面 工序Ⅴ 加工φ25小

6、頭孔 2．工藝路線方案二 工序Ⅰ 銑斷，使之為兩個零件 工序Ⅱ 加工φ25小頭孔 工序Ⅲ 銑16×8槽 工序Ⅳ 車φ55半圓與兩端面 工序Ⅴ 銑φ40外圓斜面 3．工藝方案的比較與分析 上述兩個方案的特點在于：方案一是先加工φ55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，提高了工作效率，然后在銑床上把所有銑的工序全部弄完，省去了在各機床間切換的麻煩，最后加工孔；方案二是先切開工件，分別加工，然后加工小頭孔，再銑、再車、再銑……顯然，工序上不如方案一效率高。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；圓應該利用兩件合鑄的優(yōu)勢，所以還是先加工

7、φ55大圓。故可以將工序定為： 工序Ⅰ 粗，精車φ55圓與兩端面 工序Ⅱ 銑斷，使之為兩個零件 工序Ⅲ 加工φ25小頭孔 工序Ⅳ 銑16×8槽 工序Ⅴ 銑φ40外圓斜面 這樣，看起來工序簡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。 以上工藝過程詳見附表1“機械加工工藝過程綜合卡片”。 （四）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190～210HB，毛坯重量約為1.5kg，生產類型為大批量生產，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械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1.

8、 外圓表面沿軸線長度方向的加工余量及公差（φ25，φ55端面）。 查《機械制造工藝設計簡明手冊》（以下稱《工藝手冊》）表2.2～2.5，取φ25，φ55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. 內孔（φ55已鑄成孔） 查《工藝手冊》表2.2～2.5，取φ55已鑄成孔長度余量為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 由于本設計規(guī)定的零件為大批量生產，應該采用調整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應

9、按調整法加工方式予以確認。 （五）確立切削用量及基本工時 工序一 粗，精車φ55圓與兩端面 1. 加工條件 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。 加工要求：粗，精銑φ55圓以及上下端面。 機床：臥式車床CA6140 刀具：YW2內圓車刀 YW3端面車刀 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=1.5mm，一次走刀即可完成所需長度。 2）每齒進給量 機床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14～0.24mm/z。由于是對稱銑，選較小量f=0.14 mm/z。 3）查后刀面最大磨損及壽命 查

10、《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)臥式車床CA6140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=119.3m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。 5)校驗機床功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。 最終確定 ap=1

11、.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min， f z=0.16mm/z。 6）計算基本工時 tm＝L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。 工序二 銑斷，使之為兩個零件 1. 加工條件 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。 加工要求：銑斷，使之為兩個零件 機床：X60銑床。 刀具：高速鋼鑲齒三面刃銑刀 工序三 加工φ25小頭孔 1. 加工條件 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190～241,鑄造。 加工要求：加工φ25小頭孔 機床：立式

12、鉆床Z535 選擇鉆頭：選擇高速鋼麻花鉆頭φ25mm，鉆孔至φ23mm， 擴孔至φ24.8mm，鉸孔至φ24.94mm，精鉸孔至φ25mm 2.選擇切削用量 （1）決定進給量 查《切削手冊》 所以， 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 經校驗 校驗成功。 （2）鉆頭磨鈍標準及壽命　 后刀面最大磨損限度（查《切削手冊》）為0.5～0.8mm，壽命． ?。?）切削速度 查《切削手冊》 修正系數(shù) 故。 查《切削手冊》機床實際轉速為 故實際的切削速度 （4）校驗扭矩功率 所以 故滿足條

13、件，校驗成立。 ３.計算工時 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。 擴鉸和精鉸的切削用量如下： 擴鉆： 鉸孔： 精鉸： 工序四 銑16×8槽 1. 加工條件 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。 加工要求：銑16×8槽 機床：X60銑床 選擇鉆頭：高速鋼鑲齒三面刃銑刀 （1）決定進給量 查《切削手冊》 按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇 最終決定選擇Z550機床已有的進給量 經校驗 校驗成功。 （2）鉆頭磨鈍標準及壽命　 后刀面最大磨損限度

14、（查《切削手冊》）為0.8～1.2mm，壽命 擴孔后刀面最大磨損限度（查《切削手冊》）為0.9～1.4mm，壽命 鉸和精鉸孔后刀面最大磨損限度（查《切削手冊》）為0.6～0.9mm，壽命 （3）切削速度 查《切削手冊》 修正系數(shù) 故。 查《切削手冊》機床實際轉速為 故實際的切削速度 ３.計算工時 所有工步工時相同。 工序五 銑φ40外圓斜面 1. 加工條件 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190～241,鑄造。 加工要求：銑16×8槽 機床：X60銑床 選擇鉆頭：高速鋼鑲齒三面刃銑刀 。 三、 夾具設計

15、 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 經過與指導老師協(xié)商，決定設計加工孔φ25工序的夾具。本夾具將用于立式鉆床Z535，刀具為麻花鉆頭φ25mm，對工件φ25孔進行鉆加工。 （一） 問題的提出 在給定的零件中，對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，本步的重點應在夾緊的方便與快速性上。 （二） 夾具設計 1． 定位基準的選擇 出于定位簡單和快速的考慮，工件以φ40外圓、平面和側面為定位基準，在V形塊、支承板和擋銷上實現(xiàn)完全定位。采用手動螺旋快速夾緊機構夾緊工件。 2． 切削力和卡緊力計算 本步加工可

16、按鉆削估算卡緊力。實際效果可以保證可靠的夾緊。 軸向力 扭矩 由于扭矩很小，計算時可忽略。 夾緊力為 取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1 則實際夾緊力為 F’=S1*S2*S3*S4*F=10.06N 使用快速螺旋定位機構快速人工夾緊，調節(jié)夾緊力調節(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，一擋銷定位，工件始終靠近定位銷的一面，而擋銷的偏角會使工件自重帶來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，進而使加工位置有一定轉角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應當能滿足定位要求。 4. 夾具設計及操作的簡要說明 夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產力，使用快速螺旋夾緊機構。 夾具上設置有鉆套，用于確定的鉆頭位置。 φ25孔加工鉆床夾具的裝配圖（見附圖） 四、 參考文獻 1．趙家奇，機械制造工藝學課程設計指導書—2版，北京:機械工業(yè)出版社,2000.10. 2．李旦.邵東向.王杰，機床專用夾具圖冊，哈爾濱工業(yè)大學出版社，2000.10 3．孟少農,機械加工工藝手冊，北京:機械工業(yè)出版社,1991.9. 4．徐圣群，簡明加工工藝手冊，上海:科學技術出版社，1991.2