《机制工艺设计》课程设计说明书CA6140车床的拨叉.doc
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1、目录一序言1二零件的分析 .31.零件的作用 .32.零件的工艺分析.3三.工艺规程的设计41.确定毛坯的制造形式.42.基面的选择.63制定工艺路线.74.机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定.105.确立切削用量及基本工时12四.夹具设计.22五.夹具零件的设计.23六.夹具设计及操作的简要说明.29七参考文献.30一、序言机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.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,它在我们的大学生活中占有重要的地位。通过本次课程设计,应该得到下述各方面的锻炼
2、:1.能熟练运用机械制造工艺设计中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识,正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题,保证零件的加工质量。2.提高结构设计的能力。通过设计夹具的训练,应当获得根据被加工零件的加工要求,设计出高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的夹具的能力。3.学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处、能够做到熟练运用。就我个人而言,我希望能通过这次课程设计基本上掌握了零件机械加工工艺规程的设计、机床专用夹具等工艺装备的设计等。并学会了使用和查阅各种设计资料、手册、和国家标准等。最重要的是综合运用所学理论知识,解决现代实际
3、工艺设计问题,巩固和加深了所学到的东西。并在设计过程中,学到了很多课堂上没有学到的东西。 能够顺利的完成这次课程设计,首先得助于老师们的悉心指导,还有就是我们小组成员间合理的分工和小组成员们的努力。在设计过程中,由于对零件加工所用的设备的基本性能和加工范围缺乏全面的了解,缺乏实际的生产经验,导致在设计中碰到了许多问题。但在我们小组成员的共同努力下,我们通过请教老师和咨询同学,翻阅资料、查工具书,解决设计过程中的一个又一个的问题。在这个过程中,使我对所学的知识有了进一步的了解,也了解了一些设计工具书的用途,同时,也锻炼了相互之间的协同工作能力。在此,十分感谢老师们的细心指导,感谢同学们的相互帮助
4、。在以后的学习生活中,我将继续刻苦努力,不断提高自己。二、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。零件上方的25孔与操纵机构相连,下方的60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CA6140车床共有两处加工表面,其间有一定位置要求。分述如下:2.1. 以25mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括:25H7mm的孔,以及42mm的圆柱两端面,其中主要加工表面为25H7mm通孔。2.2. 以60mm孔
5、为中心的加工表面这一组加工表面包括:60H12的孔,以及60H12的两个端面。主要是60H12的孔。2.3.铣16H11的槽这一组加工表面包括:此槽的端面,16H11mm的槽的底面,16H11mm的槽两侧面。2.4.以M221.5螺纹孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括:M221.5的螺纹孔,长32mm的端面。主要加工表面为M221.5螺纹孔。这两组加工表面之间有着一定的位置要求,主要是:2.4.1 60孔端面与25H7孔垂直度公差为0.1mm.。2.4.2 16H11mm的槽与25H7的孔垂直度公差为0.08mm。由上面分析可知,加工时应先加工一组表面,再以这组加工后表面为基准加工另外一组
6、。三、工艺规程设计1确定毛坯的制造形式 零件材料为HT200。灰铸铁基本上是由铁、碳和硅组成的共晶型合金,其中,碳主要以石墨的形态存在。生产优质铸件,控制铸铁凝固时形成的石墨的形态和基体金属组织是至关重要的。孕育处理是生产工艺中最重要的环节之一。良好的孕育处理可使灰铸铁具有符合要求的显微组织,从而保证铸件的力学性能和加工性能。 在液态铸铁中加入孕育剂,可以形成大量亚显微核心,促使共晶团在液相中生成。接近共晶凝固温度时,生核处首先形成细小的石墨片,并由此成长为共晶团。每一个共晶团的形成,都会向周围的液相释放少量的热,形成的共晶团越多,铸铁的凝固速率就越低。凝固速率的降低,就有助于按铁石墨稳定系统
7、凝固,而且能得到A型石墨组织。 1.1 孕育处理的作用 灰铸铁的力学性能在很大程度上取决于其显微组织。未经孕育处理的灰铸铁,显微组织不稳定、力学性能低下、铸件的薄壁处易出现白口。为保证铸件品质的一致性,孕育处理是必不可少的。 铸铁孕育处理所用的孕育剂,加入量很少,对铸铁的化学成分影响甚小,对其显微组织的影响却很大,因而能改善灰铸铁的力学性能,对其物理性能也有明显的影响。良好的孕育处理有以下作用: 消除或减轻白口倾向; 避免出现过冷组织; 减轻铸铁件的壁厚敏感性,使铸件薄、厚截面处显微组织的差别小,硬度差别也小; 有利于共晶团生核,使共晶团数增多; 使铸铁中石墨的形态主要是细小而且均匀分布的A型
8、石墨,从而改善铸铁的力学性能。孕育良好的铸铁流动性较好,铸件的收缩减少、加工性能改善、残留应力减少。 1.2灰铸铁的显微组织 灰铸铁的力学性能决定于其基体组织和片状石墨的分布状况。灰铸铁的力学性能主要取决于其基体组织,为了得到高强度,希望基体组织以珠光体为主、尽量减少铁素体含量。如果铁素体量过多,不仅导致铸铁的强度低,而且加工时会使刀具过热,显著降低刀具的寿命。与球墨铸铁不同,对灰铸铁不可能有延性和韧性的要求,只要求其强度,所以一般都以珠光体含量高为好。 灰铸铁中的石墨片,有切割金属基体、破坏其连续性、使其强度降低的作用。从强度考虑,应避免产生长而薄的石墨片和粗大的石墨片,具明显方向性的石墨片
9、影响尤大。控制石墨片的分布状况,是保证灰铸铁性能的关键。 A型石墨是在铸铁的石墨生核能力较强、冷却速率较低、在过冷度很小的条件下发生共晶转变时形成的。在光学显微镜下观察时,石墨呈均匀分布的弯曲片状,无方向性,其长度则因铸铁的生核条件和冷却速率而不同。高品质的结构铸件,都希望其具有中等长度的A型石墨。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。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。2.1粗基准的选择对于零
10、件而言,尽可能选择不加工表面为粗基准。选择粗基准时,主要要求保证个加工面有足够的余量,使加工面与不加工面的位置符合图样要求,并特别注意要尽快获得精基面。具体选择时应考虑下列原则:2.1.1.表面为粗基准 为保证工件上重要表面的加工余量小而均匀,则应选择该表面为粗基准。所谓重要一般是工件上加工精度以及表面质量要求较高的表面,如床身的导轨面,车床主轴箱的主轴孔,都是各自的重要表面。2.1.2.面为粗基准 为了保证加工面与不加工面间的位置要求,一般应选择不加工面为粗基准。如果工件上有多个不加工面,则应选其中与加工面位置要求较高的不加工面为粗基准,以便保证精度要求,使外形对称等。2.1.3.最小的表面
11、为粗基准 在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下,如果零件上每个表面都要加工,则应选择其中加工余量最小的表面为粗基准,以避免该表面在加工时因余量不足而留下部分毛坯面,造成工件废品。2.1.4.光洁、加工面积较大的表面为粗基准以便工件定位可靠、夹紧方便。2.1.5.尺寸方向上只能使用一次 因为粗基准本身都是未经机械加工的毛坯面,其表面粗糙度低,若重复使用将产生较大的误差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25孔的不加工外轮廓表面作为粗基准,利用一组共两块V形块支承这两个42作主要定位面,限制5个自由度,再以一个销
12、钉限制最后1个自由度,达到完全定位,然后进行铣削。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。3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。3.1. 工艺路线方案一工序一 粗、精铣25孔上端面。工序二 粗、精铣25孔下端面。工序三 钻、扩、铰、精铰25孔。工序四 钻、扩、铰、精铰60孔。工序五 粗、精铣60孔上
13、端面工序六 粗、精铣60孔下端面。工序七 切断。工序八 铣螺纹孔端面。工序九 钻22孔(装配时钻铰锥孔)。工序十 攻M221.5螺纹。工序十一 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面工序十二 粗、半精铣 精铣16H11的槽。工序十三 检查。上面工序可以适合大多数生产,但是在全部工序中间的工序七把两件铣断,对以后的各工序的加工定位夹紧不方便,从而导致效率较低。再看另一方案。3.2工艺路线方案二工序一 粗、钻、扩、铰、精铰25、60孔工序二 粗、精铣60、25孔下端面。工序三 粗、精铣25孔上端面工序四 粗、精铣60孔上端面工序五 切断。工序六 铣螺纹孔端面。工序七 钻22孔(装配时钻铰锥孔)。工序八 攻
14、M221.5螺纹。工序九 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面工序十 粗铣 半精铣 精铣16H11的槽。工序十一 检查。上面的工序加工不太合理,因为由经验告诉我们大多数都应该先铣平面再加工孔,那样会更能容易满足零件的加工要求,效率不高,但同时钻两个孔,对设备有一定要求。且看另一个方案。3.3工艺路线方案三工序一 粗、精铣25孔上端面。工序二 粗、精铣25孔下端面。工序三 钻、扩、铰、精铰25孔。工序四 钻、扩、铰、精铰60孔。工序五 粗、精铣60孔上端面工序六 粗、精铣60孔下端面。工序七 铣螺纹孔端面。工序八 钻22孔(装配时钻铰锥孔)。工序九 攻M221.5螺纹。工序十 粗铣 半精铣 精铣槽所在
15、的端面。工序十一 粗、半精铣 精铣16H11的槽。工序十二 切断。工序十三 检查。 此方案仍有先钻孔再铣平面的不足,所以这个方案仍不是最好的工艺路线综合考虑以上各方案的各不足因素,得到以下我的工艺路线。3.4工艺路线方案四工序一 以42外圆为粗基准,粗铣25孔下端面。工序二 精铣25孔上下端面。工序三 以25孔上端面为精基准,钻、扩、铰、精铰25孔,孔的精度达到IT7。工序四 以25孔为精基准,粗铣60孔上下端面。工序五 以25孔为精基准,精铣60孔上下端面,保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.1。工序六 以25孔为精基准,钻、镗、铰60孔,保证空的精度达到IT8。工序七 以25孔为精基准,铣
16、螺纹孔端面。工序八 以25孔为精基准,钻20孔(装配时钻铰锥孔)。工序九 以25孔为精基准,钻一个20孔,攻M221.5螺纹。工序十 以25孔为精基准,铣槽端面。工序十一 以25孔为精基准,铣16H11的槽保证槽的侧面相对孔的垂直度误差是0.08。工序十二 两件铣断工序十三 检查。虽然工序仍然是十三步,但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工艺路线方案二快了一倍(实际铣削只有两次,而且刀具不用调整)。多次加工60、25孔是精度要求所致。4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190210HB,毛坯重量1.45kg,生产类型为中批量,铸造毛坯。据
17、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:4.1外圆表面(42)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。4.2 外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差(25,60端面)。查机械制造工艺设计简明手册(以下称工艺手册)表3.126,取25,60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 2mm半精铣 0.7mm4.3内孔(60已铸成50的孔) 查工艺手册表2.22.5,为了节省材料,取60孔已铸成孔长度余量为3mm,即铸成孔半径为50mm。 工序尺寸加工余量:钻孔 5mm 扩孔 0.5m
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