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更新时间:2020-06-08 17:11  

  CA6140车床拔叉机械设计说明书_机械/仪表_工程科技_专业资料。机械制造技术课程设计 设计题目 学生姓名 学号 班级 成绩 指导教师 设计时间 拨叉(CA6140 车床) 零件的机械加工工艺规程及夹具设计 职称 装袋清单: □ 1.零件图 □ 2.毛坯图 □

  机械制造技术课程设计 设计题目 学生姓名 学号 班级 成绩 指导教师 设计时间 拨叉(CA6140 车床) 零件的机械加工工艺规程及夹具设计 职称 装袋清单: □ 1.零件图 □ 2.毛坯图 □ 3.夹具装配图和零件图(一个零件) □ 4.机械加工工艺过程卡和工序卡(一个工序) □ 5.设计说明书 □ 6.其它 目录 序言………………………………………......... ……………1 1. 零件的分析 ………………………………………………1 1.1.零件的作用 …………………..........................................1 1.2.零件的技术要求……………………….............................1 1.3.零件的工艺分析………………........................................2 2. 工艺规程的设计……………………………......................2 2.1. 确定毛坯的制造形式……………….............................2 2.2. 基面的选择…………………..........................................2 2.3. 制定工艺路线……………………….............................3 2.4. 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 …….. …4 2.5. 确立切削用量及基本工时…………............................5 3. 夹具设计……………………...….........................................12 3.1. 问题的提出……………………………………………...12 3.2. 夹具设计………………………………………………….12 4. 参考文献……………………………………………………….14 5. 小结……………………………………………………………..14 1 序言 机械制造技术课程设计是我们学习了机械制造技术基础课程以及其他的基 础课程的基础上进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入 的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生 活中占有重要的地位。 我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训 练,从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力。 由于能力所限,设计尚有许多不足之处,恳请老师给予指导。 1. 零件的分析 1.1.零件的作用:题目给定的零件是 CA6140 拨叉(见附图 1)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进行工作。宽度为 30+0.0120mm 的面 寸精度要求很高,因为在拨叉拔动使齿轮滑移时如果 该面的尺寸精度不高或间隙很大时,滑移齿轮将得不 到很高的位置精度。所以,宽度为 30+0.0120mm 的面和滑 移齿轮的配合精度要求很高。 1.2 零件的技术要求 拨叉零件技术要求表 加工表面 尺寸及偏 公差 差(mm) 及精度等 级 Φ25 孔左 75×40 端面 表面粗 糙度(Ra) 3.2 Φ5 锥孔 5 Φ22 孔 22 H12 1.6 形位公差/mm ∥0 A .10 2 Φ25 孔 螺纹孔顶 面 M8 螺孔 铣 18H11 槽 25 80×30 42×18 H7 1.6 3.2 H11 3.2 1.3.零件的工艺分析: CA6140 拨叉共有三组加工表面: 1.3.1. Φ25mm 的孔,以及 Φ25mm 的圆柱两端面,其主要加工表面为 Φ25mm 的通孔。 1.3.2.铣 18 H11 槽 这一组加工表面包括:此槽的端面,槽的地面,槽的两侧面。 1.3.3.以 M8 螺孔为中心的加工表面 这组加工表面包括:长 80×30 的螺纹孔顶面,M8 的螺孔 这两组加工表面之间又一定的位置要求,主要是: 1.3.3.1.长 80×30 的螺纹孔顶面和 Φ25mm 孔中心平行度公差为 0.10mm 1.3.3.2.18 H11 槽与 Φ25mm 孔中心垂直度公差为 0.08 2.工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式 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,故选择铸件毛坯。待加工表面机械加工余量为 2mm,公差等 级 CT8。 2.2.基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可 以使加工质量得到保证,生产率得以提高,否则,加工工艺过程中回问题百出, 更有甚者,还会造成零件的大批报废,是生产无法正常进行。 2.2.1. 粗基准的选择 3 对于零件而言,尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表 面的工件,则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。 根据这个基准选择原则,现选取 φ25mm 孔的不加工左侧面和底面作为粗基 准,利用两个支撑板和两个支撑钉定位,限制 5 个自由度,再以一个销钉限制 最后 1 个自由度,达到完全定位,然后进行铣削。 2.2.2. 精基准的选择。 主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时,应该进 行尺寸换算,这在以后还要专门计算,此处不再重复。 2.3 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度 等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性 机床配以专用夹具,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 工艺路线方案: 工序一 以左侧面和底面粗定位,加工 80×30 台阶面 工序二 以台阶面为精基准扩 Φ22 孔 工序三 倒角 0.5×15 0 工序四 以右端面和 Φ22 孔定位加工 75×40 面 工序五 以 Φ22 孔左侧面为基准粗铣 18H11 槽 工序六 拉花键 Φ25 工序七 精铣 18H11 槽 工序八 钻 Φ5 锥孔 工序九 钻螺纹孔 M6×2 工序十 攻螺纹孔 M8×2 拨叉工艺路线及设备、工装的选用 工序 工序名称 号 1 铣 80×30 台阶面 机床设备 刀具 量具 立式铣床 镶齿三面刃铣 游标卡尺 刀 4 2 扩 Φ22 孔 立式钻床 锥柄扩孔钻 内径千分尺 3 倒角 0.5×15° 立式钻床 600 单倒角立式 内径千分尺 铣刀 4 铣 75×40 面 5 粗铣 18H11 槽 6 拉花键 Φ25 7 精铣 18H11 槽 立式铣床 卧式铣床 卧式拉床 立式铣床 镶齿面铣刀 镶齿三面刃铣 刀 矩形花键拉刀 镶齿三面刃铣 刀 游标卡尺 游标卡尺 内径千分尺 游标卡尺 8 钻 Φ5 锥孔 立式钻床 直柄麻花钻 内径千分尺 9 钻螺纹孔 M6×2 10 攻螺纹 2-M8 立式钻床 立式钻床 高速钢螺母丝 锥 高速钢螺母丝 锥 内径千分尺 内径千分尺 2.4 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 1.45kg,生产类型为中批量,铸造毛坯。 依题目:Q=5000 件,m=1 件/台,结合生产实际,备用率 a%和废品率 b%分别去 4%和 0.7% 代入公式得: N=5000 台/年*(1+4%)*(1+0.7%)=5200 件/年 所以,查得该拨叉成产类型为中批量. 据以上原始资料及加工路线,分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺 寸及毛坯尺寸如下: 2.4.1.外圆表面(φ40) 考虑其零件外圆表面为非加工表面,所以外圆表面为铸造毛坯, 没有粗糙度要求,因此直接铸造而成。 2.4.2. 螺纹孔顶面加工余量 铸出螺纹孔顶面至 φ25 孔轴线mm 的距离,余量为 3mm 工序尺寸加工余量: 粗铣顶面 2 .5mm ;精铣 0.5 mm 2.4.3.内孔(φ22 已铸成 φ17 的孔) 查《工艺手册》表 2.2~2.5,为了节省材料,取 φ22 孔已铸成孔长度 为 80 余量为 2(双边加工),即铸成孔直径为 17mm。 5 工序尺寸加工余量:(22-17)/2=2.5mm 2.4.4.外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差(φ40 端面)。 查《机械制造工艺设计简明手册》(以下称《工艺手册》)表 3.1~26,取 82mm,端面长度余量为 2(单边加工) 2.4.5. 拉花键孔 φ25 工序加工余量:2mm 2.4.6.铣 18H11 槽加工余量 铸出槽底面面至中心线mm 的距离,余量为 2mm。 工序尺寸加工余量: 粗铣端面 1.5mm;半精铣 0.5 mm 2.4.7.锥孔 φ5 钻孔至 4.8mm,精绞孔 0.2mm 2.4.8.螺纹孔 钻螺纹孔 φ6 攻螺纹 φ8 2.4.9. 其他尺寸直接铸造得到 由于本设计规定的零件为中批量生产,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。 2.5.确立切削用量及基本工时 2.5.1.工序一 铣 80×30 台阶深面 该工序有 3mm 的加工余量,为达到要求的表面粗糙度,分两个工步, 工步 2.5.1.1 粗铣台阶面,工步 2 精铣。 机床: X53k 立式铣床。 刀具:高速镶三面刃铣刀 2.5.1.2. 切削用量 2.5.1.2.1.背吃刀量的确定 工步 1 的背吃刀量 ap1 取为 2.5,工步 2 的背吃刀 量 ap2 取 3-2.5=0.5。 1.5.1.2.2.进给量的确定 机床功率为 10kw。查《切削手册》f=0.20~0.40mm/z。粗铣时,选较大 6 量 f=0.40mm/z,精铣时选较小值 0.20mm/z。 2.5.1.2.3.查后刀面最大磨损及寿命 查《机械切削用量手册》表 8,寿命 T=180min 2.5.1.2.4.计算切削速度 按《切削手册》表 14 2.5.1.2.4.1. 粗铣时切削速度取小值 60m/n,由 n=1000ν/πd 可求得该工序 铣刀速度,n=1000*60min/π*80mm=238.9r/min,参照表 4-15 所列 X53K 型立 式铣床的主轴转速,取转速 n=235r/min,可求的该工序实际铣削速度 v=nπ d/1000=235*π*80/1000=59m/min。 2.5.1.2.4.2. 精铣时取较大的切削速度 110m/min,由 n=1000v/π d=1000*110/π*80=437.9r/min, 参照表 4-15 所列 X53K 型立式铣床的主轴 转速,取转速 n=475r/min,可求得该工序的实际铣削速度 v=nπd/1000=475* π*80/1000=119.3m/min。 2.5.1.2.5 计算基本工时 粗加工时 tm1=(L+L1+ L2)/ fM1=(80+36)/0.4*10*235=0.12min 精加工时 tm2=(L+L1+ L2)/ fM2=(80+36)/0.2*10*475=0.12min 2.5.2.工序二 扩孔 φ22 2.5.2.1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头,粗钻时 do=22mm,钻头采用双头刃磨法。 选择 Z535 钻床 n=22.4~1000r/min, f=0.063~1.2mm/r. 2.5.2.2.选择切削用量 2.5.2.2.1 决定进给量 查《切削手册》表 5 钻头进给量 f 1.0 ~ 1.2mm / r 按钻头强度选择 f 1.0mm / r 按机床强度选择 f 0.9mm / r 最终决定选择 Z535K 机床已有的进给量 f 0.8mm / r 2.5.2.2.2 计算工时 选择 n=600r/min 所以 tm (12 23) / 600 0.8 0.07 min 2.5.3.工序三 倒角 0.5×150 7 2.5.3.1.选择刀具和设备 机床:X525 立式铣床。 刀具:W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀,牌号 YG6。铣削宽度 ae60,深度 ap=4, 齿数 z=12,故据《切削手册》取刀具直径 do=125mm。 2.5.3.2. 切削用量 2.5.3.2.1 铣削深度 因为切削量较小,故可以选择 ap=0.3mm,一次走刀即可 完成所需长度。 2.5.3.2.2.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=180min 2.5.3.2.3.计算切削速度 按《切削手册》,将 f 降一级为 f=0.5 mm/z。查得 Vc =110mm/s,n=252r/min,Vf=577mm/s 据 X525 铣床参数,选择 nc=235r/min,Vfc=600mm/s,则实际切削速度 V c=600.4 mm/s,实际进给量为 fzc=V fc/ncz=0.21mm/z。 2.5.3.2.4.计算基本工时 tm=L/ Vf=(72+9)/375=0.216min. 结果 ap=0.3mm, f=0.21 mm/z, nc=235r/min,Vfc=600.4mm/s. 2.5.4.工序四 以另一端面的两侧面为粗基准,铣端面 75×40 2.5.4.1. 加工条件 工件材料:HT200,σb =0.16GPa HB=200~241,铸造。 加工要求:铣铣端面 75×40 机床: X53K 立式铣床。 刀具:高速钢镶齿套面铣刀 2.5.4.2.计算切削用量。 2.5.4.2.1.铣削深度 该工序有 2 的加工余量,分粗精两步工步加工,工步 1 粗加工,ap1=1.6mm; 工步 2 精加工,ap2=(2-1.6)mm=0.4mm。均一次走刀完成所需长度。 2.5.4.2.2 每齿进给量 机床功率为 10kw。查《切削手册》f=0.20~0.40mm /z,粗铣时选择 f1=0.40, 精铣时选择 f2=0.20。 8 2.5.4.2.3 查后刀面最大磨损及寿命 查《机械切削用量手册》表 8,寿命 T=180min 2.5.4.2.4.计算切削速度 按《切削手册》表 14, 2.5.4.2.4.1. 粗铣时切削速度取小值 60m/n,由 n=1000ν/πd 可求得该工序铣 刀速度,n=1000*60min/π*80mm=238.9r/min,参照表 4-15 所列 X53K 型立式铣床 的主轴转速,环亚游戏官网地址取转速 n=235r/min,可求的该工序实际铣削速度 v=nπd/1000=235* π*80/1000=59m/min。 2.5.4.2.4.2. 精铣时取较大的切削速度 110m/min,由 n=1000v/πd=1000*110/π *80=437.9r/min, 参照表 4-15 所列 X53K 型立式铣床的主轴转速,取转速 n=475r/min,可求得该工序的实际铣削速度 v=nπd/1000=475*π *80/1000=119.3m/min。 2.5.4.2.5.计算基本工时 粗加工时 tm1=(L+L1+ L2)/ fM1=(75+30)/0.4*10*235=0.11min 精加工时 tm2=(L+L1+ L2)/ fM2=(75+30)/0.2*10*475=0.11min 2.5.5 工序五 粗铣 18H11 槽 2.5.5.1.选择设备刀具 机床: x62 卧式铣床。 刀具:硬质合金镶齿三面刃铣刀 2.5.5.2. 切削用量 2.5.5.2.1.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。 2.5.5.2.2.每齿进给量 机床功率为 10kw。查《切削手册》f=0.14~0.24mm /z。由于是粗铣,选 较大量 f=0.24 mm/z。 2.5.5.2.3.查后刀面最大磨损及寿命 查《机械切削用量手册》表 8,寿命 T=180min 2.5.5.2.4.计算切削速度 查《机械切削用量手册》,推荐速度为 60~110,粗加 工取较小值,V=60m/min,主轴转速 n=1000v/πd=1000*60/π*100=191.1r/min, 参 照表 4-18 所列 X62 型卧式铣床的主轴转速,取转速 n=190r/min,可求该工序实 9 际铣削速度 v=nπd/1000=190*π*100/1000=59.7m/min. 2.5.5.2.5.计算基本工时 tm=(L+L1+ L2)/ fM=0.11min。 2.5.6.工序六 拉花键孔 φ25 孔 2.5.6.1 选择刀具设备 选择φ25 花键拉刀,卧式拉床。 2.5.6.2.切削用量 2.5.6.2.1 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, 2.5.6.2.2 拉削速度 v=0.06m/s(3.6m/min) 切削工时 式中: t=Zblηk/1000vfzZ 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 工时 Tm=1.5×80×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×7=0.13(min) 2.5.7.工序七 精铣 18H11 槽 2.5.7.1.刀具加工设备选择 机床: X53k 卧式铣床。 刀具:高速镶三面刃铣刀 2.5.7.2. 切削用量 2.5.7.2.1.铣削深度 10 该工序加工余量为 0.5,故可以选择 ap=0.5mm,一次走刀即可完成所需 长度。 2.5.7.2.2.每齿进给量 机床功率为 10kw。查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。由于是精铣,选 较小量 f=0.14 mm/z。 2.5.7.2.3.查后刀面最大磨损及寿命 查《机械切削用量手册》表 8,寿命 T=180min 2.5.7.2.4.计算切削速度 按《切削手册》表 14, V=192 m/min n=375 r/min 2.5.7.2.5.计算基本工时 tm= Tm L vf l y 32.77 s a f zn 2.5.8.工序八 钻锥孔 Φ5 以 φ25 孔左端面为精基准,钻、、精铰 φ5 孔 2.5.8..1 选择钻床及钻头 选择 X53K 钻床,选择高速钢麻花钻钻头,粗钻时 do=4.8mm,钻头采用 双头刃磨法, 2.5.8.2.选择切削用量 2.5.8.2.1.决定进给量 由 do=4.8mm,查《切削手册》表 5 按钻头 f 0.47 ~ 0.57mm/ r 按机床强度查[1]表 10.1-2 选择 f 0.056 ~ 1.8mm / r 最终决定选择机床已有的进给量 f 0.48mm / r 2.5.8.2.2.耐用度 查[2]表 9 T=4500s=75min 2.5.8.2.3.主轴转速及切削速度 查《1》表 10.1-2 11 n=50-2000r/min 取 n=1000r/min. v=n∏d/1000=72.22m/min 2.5.8.2.4.计算工时 t m1 L nf 80 12 0.48 1000 0.19 min 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: 精铰:选高速钢铰刀 n 1000r / min f 1.3 ~ 2.6mm/ r d0 25H 7 tm2=L/nf=(80+12)/1.3*1000=0.07min 2.5.9.工序九 钻螺纹孔 φ6 2.5.9.1.选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头,粗钻时 do=6mm,钻头采用双头刃磨法。 选择 Z525 钻床 n=22.4~1000r/min, f=0.063~1.2mm/r. 2.5.9.2.选择切削用量 2.5.9.2.1.决定进给量 查《切削手册》表 5 钻头进给量 f 1.0 ~ 1.2mm / r 按钻头强度选择 f 1.0mm / r 按机床强度选择 f 0.9mm / r 最终决定选择 Z5163A 机床已有的进给量 f 0.8mm / r 2.5.9.2.2.计算工时 选择 n=600r/min 所以 tm (12 23) / 600 0.8 0.07 min 2.5.10.工序十 攻螺纹孔 M8 2.5.10.1. 选择钻头 选择高速钢螺母丝锥, 选择 Z525 钻床 n=22.4~1000r/min, f=0.063~1.2mm/r. 2.5.10.2.选择切削用量 2.5.10.2.1.决定进给量 查《切削手册》表 5 钻头进给量 f 1.0 ~ 1.2mm / r ,按钻头强度选择 12 f 1.0mm / r 按机床强度选择 f 0.9mm / r , 最终决定选择 Z525 机床已有的 进给量 f 0.8mm / r 2.5.10.2.2.计算工时 选择 n=600r/min 所以 tm (12 23) / 600 0.8 0.07 min 3.夹具设计 3.1.问题的提出 本夹具用于在卧式铣床上粗加工拨叉的 18H11 槽,为了提高劳动生产率,保 证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。 3.2. 夹具设计 3.2.1. 定位基准的选择 工件以 φ22H12 的孔、左边已加工的 75×40 端面为定位基准,采用长销、 浮动支承和挡销实现完全定位。采用汽缸有斜楔推动导杆上升,带动杠杆使压块 夹紧工件。汽缸松开后,可抽开压块以便工件的装卸。 3.2.2.夹紧力的计算 由于夹紧力的方向和切削力的方向垂直,所以夹紧力 FJ=KF/f1=1920.6N 夹紧螺钉: 公称直径 d=20mm,材料 45 钢 性能级数为 6.8 级 B 6 100 MPa s 8B 10 480MPa 螺钉疲劳极限: 1 0.32 B 0.32 600 192 MPa 极限应力幅: a lim k m k k 1 51.76MPa 许用应力幅: a a S lim a 17.3MPa 螺钉的强度校核:螺钉的许用切应力为 s s [s]=3.5~4 取[s]=4 得 120 MPa 13 4 FH 2.8 满足要求 2dc 2 1.3 4 N 15MPa d c 2 经校核: 满足强度要求,夹具安全可靠, 3.2.3.定位误差分析 定位孔以定位销的配合尺寸取φ22H12/h5,其中工件尺寸φ22H12(φ 22+0.21),定位销尺寸φ22h5(φ22-0.009)。定位误差Δd=TD+Td+ΔS= (0.21+0.009+0.00)mm=0.219mm。 由于该工序为粗加工,所以定位误差在允许范围内,不需修改。 14 4、主要参考文献 4.1. 于骏一,邹青主编.机械制造技术基础.北京:机械工业出版社,2004 4.2. 邹青主编.机械制造技术基础课程设计指导教程. 北京:机械工业出版社,2004 4.3.王兰美主编.机械制图.北京:高等教育出版社,2005 4.4. 冯辛安主编.机械制造装备设计. 北京:机械工业出版社,2005 4.5.上海市金属切削技术协会编.金属切削手册.上海:上海科学技术出版社,2000 4.6.包善斐,王龙山,于骏一编.机械制造工艺学.长春:吉林科学技术出版社,1995 4.7.马贤智主编.实用机械加工手册.沈阳:辽宁科学技术出版社,2002 小结 为期两周的夹具课程设计已经接近尾声,回顾整个过程,我组五名同学在老 师的指导下,取得了可喜的成绩,课程设计作为《机械制造工艺学》、《机床夹具 设计》课程的重要环节,使理论与实践更加接近,加深了理论知识的理解,强化 了生产实习中的感性认识。 本次课程设计主要经历了两个阶段:第一阶段是机械加工工艺规程设计,第 二阶段是专用夹具设计。第一阶段我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机 床选用、时间定额计算等方面的知识;夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机 构及零件结构设计等方面的知识。 通过此次设计,使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、 专用夹具设计的方法和步骤等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。 总的来说,这次设计,使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等 方面得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力,为 以后的设计工作打下了较好的基础。 由于能力所限,设计中还有许多不足之处,恳请各位老师、同学们批评指正! 15

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