机械制造设计说明书
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设计题目 设计“CA6140 拨叉”零件的机械加工
工艺规程及工艺装置(生产纲领:5000 件)
设计内容:
1.产品零件图
1张 1张 1张 1套 1份 1—2 张 1份
2.产品毛坯图 3.机械加工工艺过程卡片 4.机械加工工序卡片 5.夹具设计装配图 6.夹具设计零件图 7.课程设计说明书
班
级 机械设计间
宋超 2010 年 6 月 24 号
1
课程设计说明书
绪论
第一章
零件分析
1. 零件功用 2. 生产纲领 3. 毛坯的选择制造
第二章
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
零件机械加工工艺设计 零件加工面分析 基准的选择 各加工面加工方法的确定 工艺路线制定 工艺装备选择 工艺尺寸 切削参数计算 共时定额计算 工艺过程卡、工序卡 夹具设计 1. 概述 2. 零件夹具设计 2.1 工序加工方法分析(类型) 2.2 定位分析 2.3 定位无件选择及计算 2.4 定位误差分析 2.5 夹紧机构的设计 2.6 对定位夹具连接设计 2.7 夹具体设计 2.8 总装设计
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由于铸造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮,为了切除硬皮表层以及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=0 2、精车
1) 2)
已知粗加工余量为 0.5mm。 进给量 f. 根据 《切削用量简明手册》 表 1.6 , f=0.15-0.25mm/r 按 C3 1 6 3 - 1车
3
上述两方案中,工艺方案一把拉花键放在最后一道工序。但此方案中 2.3.4 工序很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的后边,这样,方案二中的 3.4.5 道工序很容易对工件进行定位 与加紧即以花键中心线和 A 面作为 3.4.5 道工序的定位基准。此方案定位精度高,专用夹具结构简单、可 靠,所以采用方案二比较合理。 以上工艺过程详见附表 1“机械加工工艺过程综合卡片” (一) 机械加工余量。 CA6140 的拨叉材料为 HT200。毛坯重量为 1.0 kgσb =160MPa HBS 生产类型为由大、中批量生产, 采用模锻锻模。 根据上述的原始资料加工工艺,分别确定各个加工表面的机械加工余量,工序尺寸以毛坯尺寸如下: 1. A 面的加工余量 A 面有 3±0.8mm 的加工余量,足够把铸铁的硬质表面层切除 2. 矩形花键底孔。 +0.28 要求以矩形花键的外径定心,故采用拉削加工内孔尺寸为Φ22 0 ,见零件图,参照《金属机械加工工艺 人员手册》 表 3-59 确定孔加工余量的分配。 钻孔Φ20mm 扩孔Φ21mm 拉花键 花键孔要求以外径定心:拉削时加工余量参照《金属机械加工工艺人员手册》取 2Ζ=1mm 3. B 面的加工余量。 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 (五)确定切削用量及基本工时。 工序 Ⅰ :车削 A 面。 1.加工条件。 工件材料:灰口铸铁 HT200。 σb=145 MPa。铸造。 加工要求:粗、半精车 A 面并保证 28mm 的工序尺寸,Ra=3.2µm 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)已知长度方向的加工余量为 3±0.8mm 。实际端面的最大加工余量为 3.8mm 。故分二次加工(粗车和 半精车) 。长度加工公差 IT 12级 取-0.46 mm (入 体方向) (2)进给量、根据《切削简明手册》 (第 3 版)表 1.4 当刀杆尺寸为 16mm×25mm,ae≤3mm 时,以及工件 直径为Φ60mm 时(由于凸台 B 面的存在所以直径取Φ60mm) ƒ=0.6-0.8mm/r. 按 C3 1 6 3 - 1 车床说明书 取ƒ=0.6 mm/n。 由于存在间歇加工所以进给量乘以 k=0.75—0.85 所以:实际进给量 f=0.6×0.8=0.48 mm/r 按 C3 1 6 3 - 1 车床说明书 ƒ=0.53mm/r (3)计算切削速度。按《切削简明手册》表 1.27 ,切削速度的计算公式为(寿命选 T=60min) 刀具材料 YG6 m xv yv V=Cv/(T ·ap ·f ) ·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 1.28 kmv=1.15 kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.04 kBV=0.81 0.2 0.15 0.4 ∴Vc =158/( 60 ·2 ·0.53 ) ·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97 =46.9(m/min) (4)确定机床主轴转速 ns=1000vc/ dw=229.8(r/min) 按 C3 1 6 3 - 1 车床说明书 n=200 r/min 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
床说明书 f=0.16 mm/r 计算切削速度 按《切削用量简明手册》表 1.27,切削速度的计算公式为(寿命选 T=60min) m xv yv V=Cv/(T ·ap ·f ) ·kv 0.2 0.15 0.4 =158/( 60 ·2 ·0.16 ) ·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97 =83.85(m/min)
5
可见Pc比P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do=21 mm f=0.64 mm 查得转矩M=61.8 N.M 《切削用量简明手册》表由表 2.32 得功率公式 PC=McVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km 按 C3 1 6 3 - 1 车床说明书 主电机功率P=11kw 可见PC 比P小得多,所以机床功率足够,所用切削用量符合要 工序Ⅱ 拉花键孔 单面齿升:根据有关手册,确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿 为 0.06mm, 拉削速度 v=0.06m/s(3.6m/min) 切削工时 t=Zblηk/1000vfzZ 式中: Zb 单面余量 1.5mm(由Φ21mm 拉削到Φ25mm); L 拉削表面长度,80mm; η 考虑校准部分的长度系数,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=80/12≈7 ∴其本工时 Tm=1.5×80×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×7=0.13(min) 工序Ⅲ 粗铣,精铣 B 面。 加工要求:粗铣 B 面,精铣 B 面,Ra=3.2um。 用标准镶齿圆柱铣刀粗铣 加工余量 3mm 机床 :X62W 加工工件尺寸:宽度:40mm 长度:28mm 1. 粗铣 1) 选择刀具 根据《切削用量简明手册》表 3.1 铣削宽度 ae≤5mm 时。直径为 do=50mm 故齿数Z=8,由于采用标准 镶齿圆柱铣刀 铣刀几何参数(表 3.2)rn=10°ao=16° 2) 切削用量 留精铣的加工余量为 0.2,所以本道工步切削宽度 ac=2.8±0.8mm,由于加工表面精度要求 Ra=3.2 um. 根据表 3.5 得每转进给量f=0.5~1mm/r 就能满足要求,但考虑到X62W 功率为 7.5kw,机床为中等系统 刚度和X62W 铣床说明书 所以每转进给量f=0.6mm/r 3) 选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据《切削用量简明手册》表 3.7、铣刀刀齿后刀面的最 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、可根据《切削用量简明手册》表 3.9 确定 Z=8, aP=40-70mm, ac=2.8±0.8mm, fz=f/z=0.0750.1mm/z Vc=(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=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=23.7(m/min) n=1000V/ d=(1000x23.7)/(3.14x50)=151r/min 根据 X62W 型铣床说明书选 n=160r/min Vc=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/z
3)
确定机床主轴转速. nw=1000vc/ dw =410.8(r/min)按 C3163- 1 车床说明书 nw=400(r/min) 实际切削速度 V=57.1m/min
取
4)
切削工时,查《工艺手册》表 6.2-1 L1=3.L2=0. L3=0
Tm=(L+L1+L2+L3)/nwxf=22.5/400x0.16=0.35(min) 由于下一道工序是钻孔,所以留下Ø20mm 的台阶,所以 L=(65-20)/2=22.5 mm
第一章.拨叉零件分析 (一) 、零件的作用:题目给定的零件是 CA6140 拨叉它位于车床变速机构中,主要起换档,使主轴回转运 +0.012 动按照工作者的要求进行工作。宽度为 18 0mm 的槽尺寸精度要求很高,因为在拨叉拔动使滑移齿轮时如 +0.012 果槽的尺寸精度不高或间隙很大时,滑移齿轮得不到很高的位置精度。所以,宽度为 18 0mm 的槽和滑 移齿轮的配合精度要求很高。 (二) 、零件的工艺分析: CA6140 拨叉共有两组加工表面。 1. 以花键孔的中心线为基准的加工面 +0.23 +0.28 0 这一组面包括Ø25 0mm 的六齿方花键孔、Ø22 0 花键底孔两端的 2X15 到角和距中心线为 27mm 的平面。 +0.03 +0.12 2. 以工件右端面为基准的 8 0 mm 的槽和 18 0mm 的槽 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)确定毛坯的制造形成 零件材料 HT200、考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击性载荷,因此选用锻件,以使金属纤维 尽量不被切断,保证零件的工作可靠。由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大,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的加 工余量为 3±0.8mm。毛坯零件图如下图: (二)基准的选择 1.粗基准的选择:因为要保证花键的中心线垂直于右端面,所以以Φ40 的外圆表面的粗基准。 2.精度基准的选择:为保证定位基准和工序基准重合,以零件的 A 面为精基准。 (三)制定工艺路线 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。 +0.03 3.铣削 8 0mm 的槽。 +0.012 4.铣削 18 0mm 的槽。 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Ф40mm 圆柱面为粗基准。选用 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。以花键的中心线及 A 面为基准。选用 X62W 卧式铣床加专用夹具 +0.03 4.铣削 8 0mm 的槽。以花键的中心线及 A 面为基准。选用 X62W 卧式铣床加专用夹具。 +0.012 5.铣削 18 0mm 的槽。以花键的中心线及 A 面为基准。选用 X62W 卧式铣床加专用夹具。 方案分析: