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目錄
摘 要 2
前 言 3
1.零件分析 3
1.1 零件的作用 3
1.2 零件的工藝分析 4
2. 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 4
2.1 毛坯的制造形式 4
2.2 基準(zhǔn)面的選擇 5
2.3 制定工藝路線 5
2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 6
2.5 確定切削用量及基本工時(shí) 7
3. 繪制零件圖和編制工藝文件 24
3.1 繪制零件圖 24
3.2 編制工藝文件 24
4. 夾具設(shè)計(jì) 25
4.1確定定位方案，選擇定位元件 25
4.2確定導(dǎo)向裝置 25
4.3確定夾緊機(jī)構(gòu)……………….……………………………….……………………………………25
4.4確定其他裝置………………………….………………………………………………………….25
4.5設(shè)計(jì)夾具體…………………………….………………………………………………………….25
結(jié) 論 26
參考文獻(xiàn) 27
30
摘 要
撥叉的加工質(zhì)量將直接影響機(jī)器的性能和使用壽命。本次設(shè)計(jì)旨在提高CA6140車床撥叉的加工效率，由此我們首先對(duì)撥叉的結(jié)構(gòu)特征和工藝進(jìn)行了仔細(xì)的分析，然后確定了一套合理的加工方案，加工方案要求簡(jiǎn)單，操作方便，并能保證零件的加工質(zhì)量。在制定加工工藝規(guī)程的順序如下：
1分析零件；
2選擇毛坯；
3設(shè)計(jì)工藝規(guī)程：包括制定工藝路線，選擇基準(zhǔn)面等；
4工序設(shè)計(jì)：包括選擇機(jī)床，確定加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸，確定切削用量及計(jì)算基本工時(shí)等；
5編制工藝文件。
此外，為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，保證加工質(zhì)量，需設(shè)計(jì)專用夾具，本次設(shè)計(jì)選擇了第六道工序銑斷雙體的專用夾具設(shè)計(jì)，以滿足加工過程的需要。
關(guān)鍵詞：撥叉; 工藝規(guī)程; 夾具設(shè)計(jì)
前 言
課程設(shè)計(jì)是學(xué)生相應(yīng)的理論課程，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，也是學(xué)生在校學(xué)習(xí)階段的一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，是完成工程師基本訓(xùn)練的一個(gè)必不可少的過程。通過課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)獨(dú)立解決本專業(yè)一般工程技術(shù)問題的能力，樹立正確的設(shè)計(jì)思想和工作作風(fēng)。
本次設(shè)計(jì)是提高CA6140車床上撥叉的加工效率，設(shè)計(jì)正確的加工工藝路線，以及某道工序的夾具。這次設(shè)計(jì)涉及到機(jī)床，機(jī)械加工工藝，工裝夾具等機(jī)制專業(yè)的幾乎所有的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。是一次全面地，系統(tǒng)地檢查自己在大學(xué)期間對(duì)專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)的情況，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中做到嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真，一絲不茍的精神，盡量使自己的設(shè)計(jì)達(dá)到理想的水平，通過獨(dú)立的查找資料，分析，計(jì)算完成方案設(shè)計(jì)，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)和編寫技術(shù)文件等，設(shè)計(jì)了這套比較完整的加工工藝路線，使自己對(duì)機(jī)制專業(yè)有了更深刻的認(rèn)識(shí)。
由于時(shí)間短促，經(jīng)驗(yàn)不足以及水平有限，本次設(shè)計(jì)難免許多不妥和錯(cuò)誤之處，敬請(qǐng)批評(píng)指正，以便及時(shí)改正。
1.零件分析
1.1 零件的作用
題所給的是CA6140車床上的撥叉，它位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換擋作用，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩。零件上方的Φ20mm的孔與操作機(jī)構(gòu)相連，下方的Ф50mm的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(dòng)下方的齒輪變速，兩零件鑄造為一體，加工時(shí)分開。
1.2 零件的工藝分析
CA6140車床上的撥叉共有兩處加工表面。其間有一定的位置要求，分述如下：
1.2.1 以Ф20mm為中心的加工表面
這一組加工表面包括：Ф20mm的孔，以及其上下表面，孔壁上有一個(gè)裝配時(shí)要鉆鉸的Ф8mm的錐孔，一個(gè)M6的螺紋孔，和一個(gè)缺口。
1.2.2 以Ф50mm為中心的加工表面
這一組加工表面包括：Ф50mm的孔，以及其上、下端面；
這兩組表面有一定的位置要求；
（1） Ф50mm的孔的上、下表面與Ф20的孔的垂直度誤差為0.07mm。
（2） Ф20mm的孔的上、下表面與Ф20的孔的垂直度誤差為0.05mm。
（3） Ф50mm、Ф20mm的孔的上、下表面以及Ф50mm的孔的內(nèi)表面的粗糙度誤差為3.2um。
（4） Ф20mm的孔的內(nèi)表面的粗糙度誤差為1.6um，精度為IT7。
2. 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 毛坯的制造形式
零件材料為HT200，考慮零件在機(jī)床運(yùn)行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡(jiǎn)單，故選擇鑄件毛坯。 圖一 毛坯圖
2.2 基準(zhǔn)面的選擇
2.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇 對(duì)零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)，而對(duì)若干個(gè)不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)，根據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)原則，現(xiàn)取Ф20mm的孔的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，利用一組共兩個(gè)短V形塊支承兩個(gè)Ф20mm孔的外輪廓作主要定位面，以消除3個(gè)自由度，再用一個(gè)支承板支撐在Ф72mm的上表面，以消除3個(gè)自由度。
2.2.2 精基準(zhǔn)的選擇 主要應(yīng)考慮基準(zhǔn)重合問題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計(jì)算，此處不再重復(fù)。
2.3 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
1、 工藝路線方案一：
工序一：退火
工序二：粗、精銑Ф20 mm、Ф50 mm的下表面，保證其粗糙度為3.2 um
工序三：以Ф20 mm的下表面為精基準(zhǔn)，粗、精銑Ф20 mm的孔的上表面，保證其粗糙度為3.2 um,其上、下表面尺寸為30mm，
工序四：以Ф20 mm 的下表面為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸Ф20 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為1.6 um，垂直度誤差不超過0.05mm
工序五：以Ф20 mm的下表面為精基準(zhǔn)，粗、半精鏜Ф50 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為3.2 um
工序六；以Ф20 mm的下表面為精基準(zhǔn)，粗、精銑Ф50 mm的上表面，保證其與孔的垂直度誤差不超過0.07mm，其上、下表面尺寸為12mm
工序七：銑斷
工序八：以Ф20 mm的孔為精基準(zhǔn)，鉆Ф8 mm的錐孔的一半Ф4 mm，裝配時(shí)鉆鉸
工序九：以Ф20mm的孔為精基準(zhǔn)，鉆Ф5mm的孔，攻M6的螺紋
工序十：以Ф20 mm的孔為精基準(zhǔn)，銑缺口，保證其粗糙度為12.5um
工序十一：檢查
上面的工序可以是中批生產(chǎn)，但是其效率不高，并且工序四中的鉆孔方法在鉆孔是可能會(huì)偏離中心。經(jīng)綜合考慮，采用下面的方案二。
工藝路線方案二：
工序一；退火
工序二：粗、精銑Ф20 mm、Ф50 mm的下表面，保證其粗糙度為3.2 um
工序三：以Ф20 mm的下表面為精基準(zhǔn)，粗、精銑Ф20 mm、Ф50 mm的孔的上表面，保證其粗糙度為3.2 um，Ф20 mm的上、下表面尺寸為30mm，Ф50 mm的上、下表面尺寸為12mm
工序四：以Ф20 mm 的下表面為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸Ф2 0 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為1.6 um，垂直度誤差不超過0.05 mm
工序五：以Ф20 mm 的下表面為精基準(zhǔn)，粗、半精鏜Ф50 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為3.2 um
工序六：銑斷
工序七：以Ф20 mm的孔為精基準(zhǔn)，鉆Ф8 mm的錐孔的一半Ф4 mm，裝配時(shí)鉆鉸
工序八：以Ф20 mm的孔為精基準(zhǔn)，鉆Ф5 mm的孔，攻M6的螺紋
工序九：以Ф20 mm的孔為精基準(zhǔn)，銑缺口，保證其粗糙度為12.5 um
工序十：檢查
2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“CA6140車床撥叉”零件的材料為HT200硬度為190~210HB，毛坯重量為2.2Kg,生產(chǎn)類型為中批量，鑄件毛坯。又由<<機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)>>（以下稱〈〈工藝手冊(cè)〉〉表1.3-1查得毛坯的制造方法采用殼模鑄造級(jí)，表2.2-4查得加工余量等級(jí)為G級(jí)，選取尺寸公差等級(jí)為CT10。
根據(jù)以上資料及路線，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯如下：
1、延軸線方向長(zhǎng)度方向的加工余量及公差（Ф20mm、Ф50mm端面） 查《工藝手冊(cè)》表2.2~4取Ф20mm、Ф50mm端面長(zhǎng)度余量為2.5mm(均為雙邊加工)。
銑削加工余量為：a)粗銑：1.5mm b)精銑：1mm
毛坯尺寸及公差為：（35土0.3）mm （ 17土0.25）mm
2、內(nèi)孔（Ф50mm已鑄成孔）查《工藝手冊(cè)》表2.2~2.5，取Ф50mm已鑄成長(zhǎng)度余量為3mm，即已鑄成孔Ф44mm。
鏜削加工余量為：a)粗鏜：2mm b)半精鏜：1mm
毛坯尺寸及公差為：（48土0.3）mm （）mm
3、其他尺寸直接鑄造得到。
2.5 確定切削用量及基本工時(shí)
2.5.1 工序二：粗、精銑孔Ф20mm、Ф50mm的下表面
（1） 加工條件
工件材料：HT200。бb=0.16GPa HBS=190~210，鑄件
機(jī)床：XA5032立式銑床
刀具；W18Cr4V硬質(zhì)合金端銑刀
W18Cr4V硬質(zhì)合金端銑刀，牌號(hào)為YG6，由《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》〉后稱《切削手冊(cè)》表3.1查得銑削寬度ae<=60mm,深度ap<=4,齒數(shù)Z=10時(shí)，取刀具直徑do=80mm。又由《切削手冊(cè)》表3.2選擇刀具的前角ro=+5o;后角ao=8o;副后角a’o=,刀齒斜角λs=-10o,主刃Kr=60o,過渡刃Krε=30o,副刃Kr’=5o,過渡刃寬bε=1mm
(2) 切削用量
1）粗銑Ф20mm的下表面
a)切削深度 因切削用量較小，故可以選擇ap=1.5mm,一次走刀即可完成所需尺寸。
b)每齒進(jìn)給量：由《切削手冊(cè)》表3.30可知機(jī)床的功為7.5KW，查《切削手冊(cè)》表3.5可得f=0.14~0.24mm/z,由于是對(duì)稱銑，選較小量f=0.14mm/z
c)查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊(cè)》表3.7，后刀面最大磨損為（1.0~1.5）mm
查《切削手冊(cè)》表3.8, 壽命T=180min
d)計(jì)算切削速度 按《切削手冊(cè)》表3.27中的公式：
也可以由表3.16查得=98mm/s n=439r/min vf =490mm/s 又根據(jù)XA5032銑床參數(shù)，選 n=475r/min vf =600mm/s，則實(shí)際的切削速度為：
即==119.3m/min,實(shí)際進(jìn)給量為：
即==0.13mm/z
e)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊(cè)》表3.24，Pcc=1.1KW,而機(jī)床所提供的功率Pcm為1.7KW，所以Pcm> Pcc,故校驗(yàn)合格。
最終確定ap=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/min vc=119.3m/min fz=0.13mm/z
f)計(jì)算基本工時(shí)
公式中： L=l+y+Δ；根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.26，可得 l+Δ=12mm,所以L=l+y+Δ=32+12=44mm
故 =44/600=0.073min
2)粗銑Ф50mm的下表面
a)銑削Ф50mm的下表面與銑削Ф20mm的下表面的相關(guān)參數(shù)及其用量等都相同。即 ap=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/s vc=119.3m/min fz=0.13mm/z
b)計(jì)算基本工時(shí)
公式中： L=l+y+Δ；根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.26，可得 l+Δ=0所以L=l+y+Δ=72mm
故 =72/600=0.12min
3)精銑孔Ф20mm的下表面
a) 切削深度 因切削用量較小，故可以選擇ap=1.0mm, 一次走刀即可完成所需尺寸
b)每齒進(jìn)給量：由《切削手冊(cè)》表3.30可知機(jī)床的功為7.5KW，查《切削手冊(cè)》表3.5可得f=0.5~0.7mm/r，由于是對(duì)稱銑，選較小量f=0.7mm/r
c)查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊(cè)》表3.7，后刀面最大磨損為（1.0~1.5）mm
查《切削手冊(cè)》表3.8, 壽命T=180min
d)計(jì)算切削速度 按《切削手冊(cè)》表3.27中的公式：
也可以由表3.16查得=124mm/s vf =395mm/min n=494r/min,根據(jù)XA5032銑床參數(shù)，選 n=475r/min vf =375mm/min , 則實(shí)際的切削速度為
所以==119.3m/min,實(shí)際進(jìn)給量
所以==0.08mm/z
e)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊(cè)》表3.24，Pcc=1.1KW,而機(jī)床所提供的功率Pcm為1.7KW，所以Pcm> Pcc,故校驗(yàn)合格。
最終確定ap=1.0mm nc=475r/min vfc=375mm/min vc=119.3mm/min
f)計(jì)算基本工時(shí)
公式中： L=l+y+Δ；根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.26，可得 l+Δ=80mm, 所以L=l+y+Δ=32+80=112mm
故 =112/375=0.3min
2)精銑Ф50mm的下表面
a)銑削Ф50mm的下表面與銑削Ф20mm的下表面的相關(guān)參數(shù)及其用量等都相同。即 ap=1.0mm nc=475r/min vfc=375mm/min vc=119.3mm/m
b)計(jì)算基本工時(shí)
公式中： L=l+y+Δ；根據(jù)〈〈切削手冊(cè)〉〉表3.26，可得 l+Δ=80mm所以L=l+y+Δ=72+80=152mm
故 =152/375=0.405min
2.5.2 工序三：粗、精銑孔Ф20mm、Ф50mm的上表面
本工序的切削用量及基本工時(shí)與工序一中的粗、精銑孔Ф20mm、Ф50mm的下表面相同。
2.5.3 工序四：鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸Ф20mm的孔
（一） 鉆Ф18mm的孔
（1）加工條件
工藝要求：孔徑d=18mm, 孔深l=30mm,通孔 ，用乳化液冷卻
機(jī)床 ：Z535型立式鉆床
刀具 ：高速鋼麻花鉆頭
選擇高速鋼麻花鉆頭，其直徑do=18mm,鉆頭幾何形狀為：由《切削手冊(cè)》表2.1及表2.2 選修磨橫刃，β=28o αo=10o 2Φ=118o 2Φ1=70o bε=3.5mm b=2mm l=4mm
(2) 切削用量
1) 決定進(jìn)給量f
a)、按加工要求決定進(jìn)給量 根據(jù)《切削手冊(cè)》表2.7，當(dāng)鑄鐵的強(qiáng)度
бb200HBS do=18mm時(shí)，f=0.70~0.86mm/r
由于L/d=30/18=1.67<3,故取修正系數(shù)K=1
所以 f=(0.70~0.86)x1=(0.70~0.86)mm/r
b) 按鉆頭強(qiáng)度決定進(jìn)給量 根據(jù)表2.8，當(dāng)бb=190MPa,do=18mm,鉆頭強(qiáng)度允許的進(jìn)給量f=1.6mm/r
c)按機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度決定進(jìn)給量 根據(jù)表2.9，當(dāng)бb210MPa,do20.5mm,機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力為11760N（Z535鉆床允許的軸向力為15696N（見《工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表4.2-14）時(shí)，進(jìn)給量為1.5mm/r。
從以上三個(gè)進(jìn)給量比較可以看出，受限制的進(jìn)給量是工藝要求，其值為f=0.70~0.86mm/r，根據(jù)Z535鉆床說明書，選f=0.80mm/r（見《工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表4.2-16），又由《切削手冊(cè)》表2.19可以查出鉆孔時(shí)的軸向力，當(dāng)f=0.80mm/r do<=21mm時(shí)，軸向力Ff=7260N
軸向力的修正系數(shù)為1.0，故Ff=7260N
根據(jù)Z535鉆床說明書，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度允許的最大軸向力為Fmax=15696N，由于Ff
Mc
又根據(jù)《切削手冊(cè)》表2.23，當(dāng)бb=(170~213)MPa do<=20mm f<=0.9mm/r vc<=17.4m/min時(shí) Pc=1.7KW
根據(jù)Z535鉆床說明書, Pc Mc
又根據(jù)《切削手冊(cè)》表2.23，當(dāng)бb=(170~213)MPa do<=20mm f<=0.75mm/r vc<=20m/min時(shí) Pc=1.7KW
根據(jù)Z535鉆床說明書, Pc Mc
又根據(jù)《切削手冊(cè)》表2.23，當(dāng)бb=(170~213)MPa do<=20mm f<=2.0mm/r vc<=10m/min時(shí) Pc=1.7KW
根據(jù)Z535鉆床說明書, Pc3,故取修正系數(shù)K=0.8
所以 f=(0.18~0.22)x0.8=(0.144~0.176) mm/r
b) 按鉆頭強(qiáng)度決定進(jìn)給量 根據(jù)表2.8，當(dāng)бb=190MPa,do<=4.3mm,鉆頭強(qiáng)度允許的進(jìn)給量f=0.5mm/r c)按機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度決定進(jìn)給量 根據(jù)表2.9，當(dāng)бb210MPa,do10.2mm,機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力為8330N（Z525鉆床允許的軸向力為8830N（見《工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表4.2-14）時(shí)，進(jìn)給量為1.63mm/r。
從以上三個(gè)進(jìn)給量比較可以看出，受限制的進(jìn)給量是工藝要求，其值為f=(0.144~0.176) mm/r，根據(jù)Z525鉆床說明書，選f=0.17mm/r（見《工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表4.2-16），又由《切削手冊(cè)》表2.19可以查出鉆孔時(shí)的軸向力，當(dāng)f<=0.17mm/r do<=12mm時(shí)，軸向力Ff=1230N
軸向力的修正系數(shù)為1.0，故Ff=1230N
根據(jù)Z525鉆床說明書，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度允許的最大軸向力為Fmax=8330N，由于Ff Mc
又根據(jù)《切削手冊(cè)》表2.23，當(dāng)бb=(170~213)MPa do<=10mm f<=0.53mm/r vc<=17.4m/min時(shí) Pc=0.8KW
根據(jù)Z525鉆床說明書, Pc Mc
又根據(jù)《切削手冊(cè)》表2.23，當(dāng)бb=(170~213)MPa do<=10mm f<=0.53mm/r vc<=15.1m/min時(shí) Pc=1.0KW
根據(jù)Z525鉆床說明書, Pc
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