1 綜合課程設(shè)計 計算說明書 設(shè)計題目 ： “ CA6140 車床撥叉”零件的機械加工工藝及工藝設(shè)備 專業(yè)班級 ： 學生姓名 ： 指導老師 ： 日期： 目 錄 2 一、工藝規(guī)程設(shè)計 3 1計算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型 3 2零件分析 3 3確定毛坯的制造方法 3 4擬定撥叉工藝路線 5 5確定機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸 5 6 確定切削用量及基本工時 6 二、夾具的設(shè)計 9 三、參考資料 11 四，設(shè)計小結(jié) 11 3 需要 CAD 圖紙，扣扣 414951605 4 一：工藝規(guī)程設(shè)計 設(shè)計題目： 撥叉 CA6140 零件工藝規(guī)程及工裝設(shè)計 1、計算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型 ： 5 該零件是 CA6140 車床上的撥叉，按照老師的要求，設(shè)計此零件為大批量生產(chǎn)。 2、零件分析： 2.1、零件的作用 ： 撥叉是一種輔助零件，通過撥叉控制滑套與旋轉(zhuǎn)齒輪的接合。滑套上面有凸塊，滑套的凸塊插入齒輪的凹位，把滑套與齒輪固連在一起，使齒輪帶動滑套，滑套帶動輸出軸，將動力從輸入軸傳送至輸出軸。擺動撥叉可以控制滑套與不同齒輪的結(jié)合與分離，達到換檔的目的。分析這種動力聯(lián)接方式可知，車換檔時要減速，這樣可以減少滑套與齒輪之間的沖擊，延長零件的使用壽命。 2.2、零件的工藝分析 根據(jù)零件圖的尺寸及其精度要求，可以先加工 A面及 22花鍵底孔，而后其它表面的加工以這兩個表面為精基準進行。 3、確定毛坯的制造方法 零件材料為 HT200 灰鑄鐵，考慮到零件需加工表面少，精度要求不高，有強肋，且工作條件不差，既無交變載荷，又屬于間歇工作，故選用金屬型鑄件，以滿足不加工表面的粗糙度要求及生產(chǎn)綱量要求。 零件形狀簡單，因此毛坯形狀需與零件的形狀盡量接近，又因內(nèi)孔很小，不可鑄出。 4、擬定撥叉工藝路線 4.1 定位基準的選擇： 定位基準的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，定位基準選擇得正確與合理， 可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高，否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 、粗基準的選擇 ： 該零件屬于一般軸類零件，以外圓為粗基準就已經(jīng)合理了（夾持長四點定位），為保證 A面與花鍵孔軸線垂直，以便于保證以該兩面為定位精基準時其它 6 表面的尺寸精度加工要求，可以把 A面與花鍵底孔放在一個工序中加工，因而該工序總共要消除 X， Y， Z， X， Y五個自由度（建立空間坐標系為：以花鍵孔軸線方向為 Z軸，垂直花鍵孔軸線，平行槽、花鍵、肋板對稱線并且從槽 180+0.012指向 80+0.03的方向為 X軸，同時垂直于 X 軸、 Z軸的方向為 Y軸，取坐標原點為花鍵孔軸線與 A 面的交點為原點），用三爪卡盤卡 夾持外圓柱面。消除 X， Y， X， Y 四個自由度，再用一個浮動支承頂住 B面，消除 Z 自由度，達到定位要求。 、精基準的選擇： 主要考慮基準重合問題，要遵循基準統(tǒng)一原則，所以選擇用撥叉頭左端面作為精基準。 4.2 零件表面加工方法的選擇： 撥叉腳 2 端面：先粗至 13mm， Ra6.3，再精銑至 12mm， Ra6.3 4.3 制定工藝路線： 工序號 工序名稱 工 序 內(nèi) 容 車間 工段 設(shè)備 工 藝 裝 備 工時 準件 單件 1 精銑撥叉頭兩端面 立式銑床 X51 端銑刀，游標卡尺 2 精銑撥叉頭左端面 立式銑床 X51 端銑刀，游標卡尺 3 粗擴，精擴，倒角 25 孔 四面組合鉆床 麻花鉆，擴孔鉆，鉸刀 卡尺，塞規(guī) 4 校正撥叉腳 鉗工臺 手錘 5 粗銑撥叉腳兩端面 臥式雙面銑床 三面刃銑刀，游標卡尺 6 銑叉爪口內(nèi)側(cè)面 立式銑床 X51 銑刀，游標卡尺 7 粗銑操縱槽底面和內(nèi)側(cè)面 立式銑床 X51 鍵槽銑刀，卡規(guī)深度卡尺 7 8 精銑撥叉腳兩端面 臥式雙面銑床 三面刃銑刀，游標卡尺 9 鉆，攻絲 M22螺紋孔 四面組合鉆床 符合鉆頭，卡尺 10 去毛刺 鉗工臺 平挫 11 中檢 塞規(guī)，百分表，卡尺 12 熱處理 撥叉腳兩端面局部淬火 淬火機等 13 校正撥叉腳 鉗工臺 手錘 14 磨削撥叉腳兩端面 平面磨床 M7120A 砂輪，游標卡尺 15 清洗 清洗機 16 終檢 塞規(guī)，百分表，卡尺 5、確定機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸，設(shè)計、繪制毛坯圖 1、確定毛坯余量 鑄鐵模鑄造的機械加工余量按 GB/T11351-89確定。確定時根據(jù)零件重量來初步估算零件毛坯鑄件的重量，加工表面的加工精度，形狀復雜系數(shù)，由工藝手冊表 2.2-3，表 2.2-4，表 2.2-5查得，除孔以外各內(nèi)外表面的加工總余量（毛坯余量），孔的加工總余量由表 2.3-9 查得，表 2.3-9中的余量值為雙邊余量。具體見 cad 毛坯圖。 6、確定切削用量及基本工時（機動 時間） 在工藝文件中還要確定每一工步的切削用量。 (1)切削用量指 ：背吃刀量 asp(即切削深度 ap)、進給量 f及切削速度 Vc 。 (2)確定方法是 ：確定切削深度 確定進給量 確定切削速度 (3)具體要求是 ： 8 由工序或工步余量確定切削深度： 精、半精加工全部余量在一次走刀中去除； 在中等功率機床上一次走刀 ap可達 8 10mm。 按本工序或工步加工表面粗糙度確定進給量： 對粗加工工序或工步按加工表面粗糙度初選進給量后還要校驗機床進給機構(gòu)強度 可用查表法或計算法得出切削速度 Vc 查 ，用公式 換算出查表 或計算法所得的轉(zhuǎn)速 nc 查 ，根據(jù) Vc 查 在選擇機床實有的主軸轉(zhuǎn)速表中選取接近的主軸轉(zhuǎn)速 n機 作為實際的轉(zhuǎn)速，再用 換算出實際的切削速度 Vc 機 填入工藝文件中。對粗加工，選取實際切削速度 Vc 機 、實際進給量 f 機 和背吃刀量 asp之后，還要校驗機床功率是否足夠等，才能作為最后的切削用量填入工藝文件中。 6.1 撥叉腳 端面 A 銑削用量及基本時間的確定： (1)、 加工條件 工件材料： HT200正火， b=220MPa， 190 220HBS 加工要求：粗銑 撥叉腳 端面。 機床選擇：為 X51臥式銑床，采用端銑刀粗銑。 機床功率： 4.5kw 工件裝夾：工件裝夾在銑床專用夾具上。 (2)、 確定切削用量及基本工時 (2.1) 粗銑 1）、選擇刀具： 9 根據(jù)工藝手冊表 3.1-27，選擇用一把 YG6 硬質(zhì)合金端銑刀，其參數(shù)為：銑刀外徑 d0=100mm，銑刀齒數(shù) Z=10。 2）、確定銑削深度 a p： 單邊加工余量 Z=3，余量不大，一次走刀內(nèi)切完，則： a p=3mm 3）、確定每齒進給量 fz: 根據(jù)切削手冊表 3.5，用硬質(zhì)合金銑刀在功率為 4.5kw的 X51 銑床加工時，選擇每齒進給量 fz=0.14 0.24mm/z，由于是粗銑，取較 大的值?，F(xiàn)?。?fz=0.15mm/z 4）、選擇銑刀磨鈍標準及刀具耐用度： 根據(jù)切削手冊表 3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為 1.0 1.5mm，現(xiàn)取1.2mm，根據(jù)切削手冊表 3.8銑刀直徑 d0=100mm的硬質(zhì)合金端銑刀的耐用度T=180min。 5）、確定切削速度 Vc： 根據(jù)切削手冊表 3.16可以查 Vc： 由 ap=3mm fz=0.15mm/z，查得 Vc=72mm/z n=235mm/z V=360mm/z 根據(jù) X51型臥銑床說明書 nc=160r/min Vc=40.2 mm/min (橫向 ) 實際切削速度和齒進給量： 6）、計算基本工時： t=28.8s (2.2) 精銑 10 1）、選擇刀具： 根據(jù)工藝手冊表 3.1-27，選擇用一把 YG6硬質(zhì)合金端銑刀，銑刀外徑d0=100mm，銑刀齒數(shù) Z=10 2）、確定銑削深度 ap： 由于單邊加工余量 Z=1，故一次走刀內(nèi)切完，則： a p= 1 mm 3）、確定每齒進給量 fz: 由切削手冊表 3.5，用硬質(zhì)合金銑刀在功率為 4.5kw的 X51 銑床加工時，選擇每齒進給量 fz=0.14 0.24mm/z，半精銑取較小的值?，F(xiàn)?。?fz=0.14mm/z 4）、選擇銑刀磨鈍標準及刀具耐用度： 根據(jù)切削手冊表 3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為 1.0 1.5mm，現(xiàn)取1.2mm，根據(jù)切削手冊表 3.8銑刀直徑 d0=100mm的硬質(zhì)合金端銑刀的耐用度T=180min。 5）、確定切削速度 Vc： 根據(jù)切削手冊表 3.16可以查 Vc： 由 ap 4mm z=0.14mm/z，查得： Vc=110mm/z n=352mm/z V=394mm/z 根據(jù) X51型臥銑床說明書 nc=210 r/min Vc= 52.78mm/min 實際切削速度和每齒進給量： 6）、計算基本工時： t=28.8s 11 所以本工序的基本時間為： T=t1+t2=28.8+28.8=57.6 二、夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動成本，需要設(shè)計專用夾具。 1、問題的提出： 本夾具主要用于第 4道工序銑撥叉腳 2端面，由于該端面精度要求不高，所以，在本道工序加工時，要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率。 2、夾具設(shè)計的有關(guān)計算： 、定位基準的選擇： 粗銑銑撥叉腳 2端面時，應該選取撥叉左端面作為基準。所 以夾具設(shè)計時，底面應該再加一塊擋板，這樣就把零件定位在夾具上了。 、切削力及夾緊力計算： 刀具： YG6硬質(zhì)合金端銑刀 (見切削手冊表 3.28) 其中： CF=54.5， ap=4.5， XF=0.9， fZ=0.18， YF=0.74， ae=28， UF=1.0， d0=100，qF=1.0， n=255， WF=0， Z=10 F=54.5 4.50.9 0.180.74 28 10/(100 2550) 166.1(N) 水平分力： FH=1.1F 實 182.7(N) 垂直分力 ： FV=0.3F 實 49.8(N) 在計算切削力時，必須安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù) : K=K1K2K3K4。 12 其中： K1=1.5 K2=1.1 K3=1.1 K4=1.1 F =KFH=（ 1.5 1.1 1.1 1.1） 182.7=364.8 (N) 實際加緊力為 F 加 = KFH/（ U1*U2） =364.8/0.5=729.6 (N) 其中 U1和 U2 為夾具定位面及加緊面上的磨擦系數(shù)， U1=U2=0.025 螺母選用 M42x1.5 細牙三角螺紋，產(chǎn)生的加緊力為 W=2M/D2tg(a+6055)+0.66(D3- d3 )/（ D2- d2) 其中： M=19000 N.M D2=18mm a=2029， D=42mm d=25mm 解得： W=17845 (N) 此時螺母的加緊力 W已大于所需的 729.6 的加緊力 F加，故本夾具可安全工作。 心軸取材料為 Q235 查表得 Q235 的許用彎曲應力為： 158Mpa 彎曲應力 =M/Wz=32FL/ 3.14 d3=99.4X32X0.028/3.14X(0.022)2 =2.67 許用彎曲應力 158Mpa (3)定位誤差分 析 由于左端面是靠著夾具體上的，在誤差允許的情況下，肯定會產(chǎn)生相應的誤差，所以應該盡量底面與垂直面提高垂直 度，以減小誤差 。 3、夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計及操作簡要說明： 如夾具圖所示，在設(shè)計夾具時，應該注意提高勞動率。為此，在螺母夾緊時采用開口墊圈，以便裝卸，夾具體底面上的一對定位擋板可使整個夾具在機床工作臺上有正確的安裝位置，以利于銑削加工。夾具上裝有對刀塊裝置，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對刀（與塞尺配合使用）；同時，夾具體底面上 13 的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有一正確的安裝位置，以有利于銑削加工。 銑床夾具的裝配圖及夾具體零件圖分別見 cad圖。 三，主要參考文獻 1鄒青主編 .機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導教程 .北京：機械工業(yè)出版社 ,2004.8 2譚建榮主編 .圖學基礎(chǔ)教程 .北京 :高等教育出版社 ,1999.10 3. 吳宗澤主編 .機械設(shè)計課程設(shè)計手冊 .北京 : 高等教育出版社 ,2006.5 4. 艾 興等編 .切削用量簡