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机械制造工艺学课程设计机械制造工艺学课程设计说明书设计题目设计“CA6140车床拨叉”零件的机械加工工艺及工艺设备设计者指导教师长安大学2012年12月30日长安大学机械制造工艺学课程设计任务书题目:设计”CA6140车床拨叉”零件的机械加工工艺规则及工艺装备内容
1.零件图1张
2.毛坯图1张
3.机械加工工艺过程综合卡片5张
4.结构设计装配图1张
5.结构设计零件图1张
6.课程设计说明书1张班级学生指导教师教研室主任2012年12月29日
一、零件的分析
(1)零件的作用题目所给的零件是CA6140车床的拨叉它位于车床变速机构中,主要起换档,使主轴回转运动按照工作者的要求工作,获得所需的速度和扭矩的作用零件的φ25孔与操纵机构相连,φ55半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触通过上方的力拨动下方的齿轮变速两件零件铸为一体,加工时分开
(2)零件的工艺分析零件的材料为HT200,灰铸铁生产工艺简单,铸造性能优良,但塑性较差、脆性高,不适合磨削,为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求1.小头孔φ25;2.大头半圆孔Ф及其端面;3.16×8槽;4.φ40外圆斜面;5.大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为
0.1mm;
6.槽端面与小头孔中心线的垂直度误差为
0.08mm由上面分析可知,可以粗加工拨叉底面,然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工,并且保证位置精度要求再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度,并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面,所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证.
二、工艺规程设计一确定毛坯的制造形式已知此拨叉零件的生产类型为中批量生产,所以初步确定工艺安排为加工过程划分阶段;工序适当集中;加工设备以通用设备为主,大量采用专用工装零件材料为HT200考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大,零件结构又比较简单,生产类型为大批生产,故选择铸件毛坯
(二)基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一基面选择的正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产效率得以提高否则,加工工艺过程中会问题百出,更有甚者,还会造成大批报废,使生产无法正常进行1)粗基准的选择按有关基准的选择原则,即当零件有不加工表面时,应以这些不加工表面作粗基准;若零件有若干不加工表面时,则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准对本零件而言,则应以零件的底面为主要的定位粗基准2)精基准的选择考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便,依据“基准重合”原则和“基准统一”原则对本零件而言,大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为
0.1mm,槽端面与小头孔中心线的垂直度误差为
0.08mm,则应以φ25小头孔为精基准
(三)制定工艺路线制订工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能达到合理的保证在生产纲领已确定为大批量生产的情况下可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具并尽量使工序集中来提高生产率除此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降1.工艺路线方案一工序Ⅰ铣φ55圆与两端面工序Ⅱ铣断,使之为两个零件工序Ⅲ铣16×8槽工序Ⅳ铣φ40外圆斜面工序Ⅴ加工φ25小头孔2.工艺路线方案二工序Ⅰ铣断,使之为两个零件工序Ⅱ加工φ25小头孔工序Ⅲ铣16×8槽工序Ⅳ铣φ55半圆与两端面工序Ⅴ铣φ40外圆斜面3.工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于方案一是先加工φ55圆与两端面,以便于后续加工,并利用了两件合铸的优势,提高了工作效率,然后在铣床上把所有铣的工序全部弄完,省去了在各机床间切换的麻烦,最后加工孔;方案二是先切开工件,分别加工,然后加工小头孔,再铣、再车、再铣……显然,工序上不如方案一效率高但由于圆与槽都与小头孔有垂直度要求,可以先加工小头孔,后加工槽;圆应该利用两件合铸的优势,所以还是先加工φ55大圆故可以将工序定为工序Ⅰ粗,精铣两端面,粗,精镗φ55圆工序Ⅱ铣断,使之为两个零件工序Ⅲ加工φ25小头孔工序Ⅳ铣16×8槽工序Ⅴ铣φ40外圆斜面这样,看起来工序简洁且保证了垂直度的要求,还能充分利用两件合铸的优势以上工艺过程详见附表1“机械加工工艺过程综合卡片”
(四)机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定“CA6140车床拨叉”,零件材料为HT200,硬度190~210HB,毛坯重量约为
1.5kg,生产类型为大批量生产,铸造毛坯根据以上原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下
1.外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差(φ25,φ55端面)查《机械制造工艺设计简明手册》(以下称《工艺手册》)表
2.2~
2.5,取φ25,φ55端面长度余量均为
2.5(均为双边加工)铣削加工余量为粗铣1mm精铣0mm
2.内孔(φ55已铸成孔)查《工艺手册》表
2.2~
2.5,取φ55已铸成孔长度余量为3,即铸成孔直径为49mm工序尺寸加工余量钻孔2mm扩孔
0.125mm铰孔
0.035mm精铰0mm
3.其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为大批量生产,应该采用调整加工因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认
(五)确定切削用量及基本工时工序一粗,精铣φ55两端面,粗
1.加工条件工件材料HT200σb=
0.16GPaHB=190~241铸造加工要求粗,精铣φ55上下端面机床XA6132型万能铣床刀具YW2内圆车刀YG6端面车刀
2.计算切削用量1)铣削深度因为切削量较小,故可以选择ap=
1.5mm,一次走刀即可完成所需长度2)每齿进给量机床功率为
7.5kw查《切削手册》表
3.3f=
0.14~
0.24mm/z由于是对称铣,选较小量f=
0.14mm/z3)查后刀面最大磨损及寿命查《切削手册》表
3.7,后刀面最大磨损为
1.0~
1.5mm查《切削手册》表
3.8,寿命T=180min4)计算切削速度按《切削手册》表
3.16,当d0=80mmz=10时,Vt=110m/snt=439r/minVft=492mm/s各修正系数为,Kmv=Kmn=Kmv=1Kav=Kan=Kav=
0.8故Vc=Vt*Kv=110X
0.8X1=88mm/sn=nt*Kn=439X
0.8X1=
351.29r/minVf=Vft*Kv=492X
0.8X1=
393.6mm/s根据XA6132型万能铣床选择nc=475r/minVfc=475mm/s则实际切削速度Vc=
3.14*80*475/1000=
119.3m/min实际进给量为fzc=Vfc/ncz=475/300*10=
0.16mm/z,Pcm=
1.7kw.5校验机床功率查《切削手册》Pcc=
1.1kw而机床所能提供功率为PcmPcc故校验合格最终确定ap=
1.5mm,nc=475r/minVfc=475mm/s,Vc=
119.3m/min,fz=
0.16mm/z6)计算基本工时tm=L/Vf=32+80/475=
0.09min工序二粗镗半精镗φ55孔1选择刀具:查表《机械加工工艺手册》表
11.2-10选择莫式锥柄3刀杆直径D=30高速钢刀头2选择切削用量有《工艺手册》表
2.3-10得粗镗φ
53.5,2Z=
3.5半精镗φ55+
0.42Z=
1.5粗镗孔至φ
53.5单边余量Z=
1.75/mm一次镗去全部余量ap=
3.5mm(5~8)进给量f=
0.52mm/r(
0.3~
1.0)根据有关手册确定立式镗床的切削速度为v=35m/min(20~35m/min)nw=1000v/Πd=1000×35/
3.14×50=223r/min查表
4.2-20T4132立式镗床主轴转速n=250r/min切削工时L=30L2=3L3=4t1=L/nf=30+3+4/250×
0.52=
0.28min
③半精镗孔φ50+
0.501切削用量ap=
1.5(
1.5~3)单边余量Z=
0.1mm一次公差去全部余量ap=
0.2mm进给量f=
0.2mm/r(
0.2~
0.8)根据有关手册确定立式镗床切割进度v=40m/min25~40查表
4.2-20T4132立式镗床(主电动机=
1.1kw,总容量
1.16kw)主轴转速n=355r/min切削工时L=30L2=3L3=4t2=L/nf=30+3+4/355×
0.2=
0.52min工序二铣断,使之为两个零件
1.加工条件工件材料HT200σb=
0.16GPaHB=190~241铸造加工要求铣断,使之为两个零件机床X60铣床刀具高速钢镶齿三面刃铣刀工序三加工φ25小头孔
1.加工条件工件材料HT200σb=
0.16GPaHB=190~241铸造加工要求加工φ25小头孔机床立式钻床Z535选择钻头选择高速钢麻花钻头φ25mm,钻孔至φ23mm,扩孔至φ
24.8mm,铰孔至φ
24.94mm,精铰孔至φ25mm
2.选择切削用量
(1)决定进给量查《切削手册》表
2.7-
2.8,取,按钻头强度选择按机床强度选择最终决定选择机床已有的进给量,Fmax=8830,经校验校验成功
(2)钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度(查《切削手册》)表
2.12,为
0.8~
1.2mm,寿命.
(3)切削速度查《切削手册》表
2.13,修正系数故查《切削手册》机床实际转速为故实际的切削速度
(4)校验扭矩功率所以故满足条件,校验成立3.计算工时由于所有工步所用工时很短,所以使得切削用量一致,以减少辅助时间扩铰和精铰的切削用量如下扩钻铰孔精铰工序四铣16×8槽工序五铣φ40外圆斜面
1.加工条件工件材料HT200σb=
0.16GPaHB=190~241铸造加工要求铣16×8槽机床X60铣床选择钻头高速钢镶齿三面刃铣刀。