“CA6140车床拨叉(831005) ”专用夹具设计.doc
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1、汽车制造工艺学课程设计设计题目:拨叉机械加工工艺路线及“CA6140车床拨叉(831005) ”专用夹具设计班级:10车辆01班小组:5组临沂大学 汽车学院2013年 12 月 10 日小组成员及分工完成情况1、组长:李根具体工作:进行零件分析,零件的工艺分析,零件的作用、尺寸,进行课程设计的前期准备工作,各队员的分工,监督、协调各同学的工作,出现问题组织讨论解决,最后汇总整理形成报告。2、成员:陈翱翔同学具体工作:确定毛胚的制造的形式,基准面的选择,制定工艺路线,机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定,参与四分之一的切削用量及基本工时的计算,参与数据报告的整理。2、成员:夏立鹏同学具体工作:
2、参与四分之一的切削用量及基本工时的计算,夹具设计一的定位基准的选择、切削力及夹紧力的计算、定位误差分析、夹具设计及操作的简要说明。2、成员:贾永胜同学具体工作:参与四分之一的切削用量及基本工时的计算,夹具设计二的定位基准的选择、切削力及夹紧力的计算、定位误差分析、夹具设计及操作的简要说明。2、成员:李辰阳同学具体工作:参与四分之一的切削用量及基本工时的计算,书写序言、设计总结、参考文献,制作机械加工工序卡片1。2、成员:王胜国同学具体工作: 参与四分之一的切削用量及绘制零件图,制作机械加工工序卡片2至3。2、成员:董心同学具体工作:制作机械加工工序卡片4,绘制毛胚图,制作机械加工工艺过程卡片,
3、前期准备工作时去图书馆借阅资料。2、成员:权成章同学具体工作: 制作机械加工工序卡片5,制作机械加工工艺过程卡片,前期准备工作时去图书馆借阅资料。2、成员:朱宏超同学具体工作:制作机械加工工序卡片6,制作机械加工工艺过程卡片,协助网上查阅资料。临沂大学汽车制造工艺课程设计任务书设计题目:拨叉机械加工工艺路线及“CA6140车床拨叉(831005) ”专用夹具设计设计要求:中批量生产 手动夹紧 通用工艺装备 设计时间: 2013.12.012013.12.10设计内容:1、熟悉零件图; 2、绘制零件图(一张); 3、绘制毛坯图(一张); 4、编写工艺过程卡片和工序卡片(各一套); 5、绘制夹具总
4、装图; 6、绘制夹具零件图; 7、说明书临沂大学课程设计说明书 设计题目:拨叉机械加工工艺路线及“CA6140车床拨叉(831005) ”专用夹具设计目录序 言第 5 页零 件 分 析第 5 页(一)零件的工艺分析第 5 页(二)零件的作用.第 5 页工艺规程设计 第5 页(一)确定毛坯的制造形式 第 5 页(二)基准面的选择第 5 页(三)制定工艺路线第 6 页(四)机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定第 6 页(五)确定切削用量及基本工时第 6 页夹 具 设 计 第 15 页(一)问题提出第 15 页(二)夹具设计第 15 页1、切削力及夹紧力的计算 第 15 页2、夹紧力的计算 第 1
5、5 页3、定位误差的分析 第 16 页设 计 总 结 第 17 页参 考 文 献 第 18 页附 件 第 19 页 序 言机械制造工艺学课程设计,是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程,经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节;在老师的指导下,要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程,并且独立完成的一项工程基本训练。同时,也为以后搞好毕业设计打下良好基础。通过课程设计达到以下目的:1、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识,正确地解决一个零件在加工中的定位,夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法,培养学生分析问题和解决问题的能力。2、通过对零件某道工序的夹具设计
6、,学会工艺装备设计的一般方法。通过学生亲手设计夹具(或量具)的训练,提高结构设计的能力。3、课程设计过程也是理论联系实际的过程,并学会使用手册、查询相关资料等,增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。一 零件的分析(一)、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18+0.0120mm的槽尺寸精度要求很高,因为在拨叉拔动使滑移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙很大时,滑移齿轮得不到很高的位置精度。所以,宽度为18+0.0120mm的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。(二)、零件的工艺分析:CA6140拨
7、叉共有两组加工表面。1. 以花键孔的中心线为基准的加工面这一组面包括25+0.230mm的六齿方花键孔、22+0.280花键底孔两端的2X150到角和距中心线为27mm的平面。2. 以工件右端面为基准的8+0.030 mm的槽和18+0.120mm的槽经上述分析可知, 对于两组加工表面,可先加工其中一组表面,然后借助于专用夹具加工另一组表面。二、工艺规程设计(一) 确定毛坯的制造形成。 零件材料HT200、考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击性载荷,因此选用锻件,以使金属纤维尽量不被切断,保证零件的工作可靠。由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大,故可采取模锻成型。经查金属机械加工工
8、艺人员手册表5-5取等级为2级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为30.8mm。毛坯零件图如下图:(二)基准的选择。1. 粗基准的选择:因为要保证花键的中心线垂直于右端面,所以以40的外圆表面的粗基准。2. 精度基准的选择:为保证定位基准和工序基准重合,以零件的A面为精基准。(三)制定工艺路线。 方案一工序:1. 粗、精车端面,钻、扩花键底孔、倒两端15倒角。2. 粗、精铣削B面。3. 铣削8+0.030mm的槽。4. 铣削18+0.0120mm的槽。5. 拉花键。 方案二工序:1. 粗、精车端面,钻、扩花键底孔、倒两端15倒角。 以40mm圆柱面为粗基准。选用C3163-1转塔式六角
9、车床及三爪卡盘夹具。2. 拉花键。以A面为基准,3. 铣削槽B面。以花键的中心线及A面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具4. 铣削8+0.030mm的槽。以花键的中心线及A面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具。5. 铣削18+0.0120mm的槽。以花键的中心线及A面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具。方案分析:上述两方案中,工艺方案一把拉花键放在最后一道工序。但此方案中2.3.4工序很难对工件进行定位和加紧、方案二中,把花键放在第一道工序的后边,这样,方案二中的3.4.5道工序很容易对工件进行定位与加紧即以花键中心线和A面作为3.4.5道工序的定位基准。此方案定位精度高,专用夹具
10、结构简单、可靠,所以采用方案二比较合理。以上工艺过程详见附表1“机械加工工艺过程综合卡片”(二) 机械加工余量。 CA6140的拨叉材料为HT200。毛坯重量为1.0 kgb =160MPa HBS 生产类型为由大、中批量生产,采用模锻锻模。根据上述的原始资料加工工艺,分别确定各个加工表面的机械加工余量,工序尺寸以毛坯尺寸如下:1. A面的加工余量 A面有30.8mm的加工余量,足够把铸铁的硬质表面层切除2. 矩形花键底孔。要求以矩形花键的外径定心,故采用拉削加工内孔尺寸为22 0+0.28,见零件图,参照金属机械加工工艺人员手册 表3-59确定孔加工余量的分配。钻孔20mm扩孔21mm拉花键
11、 花键孔要求以外径定心:拉削时加工余量参照金属机械加工工艺人员手册取 2=1mm3. B面的加工余量。此工序分2个工步1、粗铣B面 2、精铣B面。精加工余量为0.2mm粗铣加工余量为2.8mm(四)确定切削用量及基本工时。工序 :车削A面。 1加工条件。工件材料:灰口铸铁HT200。 b=145MPa。铸造。加工要求:粗、半精车A面并保证28mm的工序尺寸,Ra=3.2m机床C3163-1。转塔式六角卧式车床。刀具:刀片材料。 r =12. ao=6-8 b= -10 o=0.5 Kr=90 n=15 2、计算切削用量。(1)已知长度方向的加工余量为30.8mm 。实际端面的最大加工余量为3.
12、8mm 。故分二次加工(粗车和半精车)。长度加工公差IT 级 取-0.46 mm (入 体方向) (2)进给量、根据切削简明手册(第3版)表1.4 当刀杆尺寸为16mm25mm,mm时,以及工件直径为60mm时(由于凸台B面的存在所以直径取60mm)=0.6-0.8mm/.按C车床说明书取=0.6 mm/n。由于存在间歇加工所以进给量乘以k=0.750.85 所以:实际进给量f=0.60.8=0.48 mm/按C车床说明书0.53(3)计算切削速度。按切削简明手册表1.27 ,切削速度的计算公式为(寿命选T=60min)刀具材料YG6 V=Cv/(Tmap xvf yv) kv其中:Cv=15
13、8 xv=0.15 yv=0.4 M=0.2修正系数Ko见切削手册表1.28kmv=1.15 kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.04 kBV=0.81Vc =158/( 600.220.150.53 0.4) 1.150.80.80.810.97 =46.9(m/min)(4)确定机床主轴转速 ns=1000vc/dw=229.8(r/min)按C车床说明书200 rmin所以实际切削速度V=40.8m/min (5)切削工时,按工艺手册表6.2-1 由于铸造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮,为了切除硬皮表层以及为下一道工步做好准备Tm=(L+L1+L2+L3)/nw x f=0.33
14、(min) L=(65-0)/2=32.5 L1=3、L2=0、L3=02、精车1) 已知粗加工余量为0.5mm。2) 进给量f. 根据切削用量简明手册表1.6 , f=0.150.25mm/r按C车床说明书0.16 mm/r计算切削速度 按切削用量简明手册表1.27,切削速度的计算公式为(寿命选T=60min)V=Cv/(Tmap xvf yv) kv=158/( 600.220.150.16 0.4) 1.150.80.80.810.97 =83.85(m/min)3) 确定机床主轴转速. nw=1000vc/ dw =410.8(r/min)按C3163车床说明书取nw=400(r/mi
15、n)实际切削速度V=57.1m/min4) 切削工时,查工艺手册表6.2-1 Tm=(L+L1+L2+L3)/nwxf=22.5/400x0.16=0.35(min) 由于下一道工序是钻孔,所以留下20mm的台阶,所以L=(65-20)/2=22.5 mm L1=3.L2=0. L3=0 3、钻孔、扩孔、倒角。 (1)、钻孔钻头选择:见切削用量简明手册表2.2钻头几何形状为(表2.1及表2.2):双锥修磨具刃,钻头参数:20 =30,2=118,2=70,b=3.5mm ,ao=12,=55,b=2mm,=4mm。根据切削用量简明手册表2-9确定f=0.48、按机床进给强度决定进给量:根据表2
16、.9 ,当b210MPa 020.5mm 可确定f=0.75。 按C3163-1车床说明书取 f=0.62mm/n.、 决定钻头磨钝标准及寿命 表2.21,当do=20mm、钻头最大磨损量取0.6 寿命T=45min.、切削速度由切削用量简明手册,表2.15得 =21m/minn=1000V/D=334.4 由机床技术资料得和334.4接近的有280n/m和400n/min 取280n/min取n=280m/min. 实际=17 m/min 、 基本工时,Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min) 入切量及超切量由表2.29. 查出+=10mm 所以Tm=L/nf=
17、(80+10)/280x0.62=0.32 (min) (2)、扩孔刀具直径do=21mm;刀具几何参数同上。 由于两孔直径相差不大,为了节省停车和调换走刀量等辅助时间,n和f都不变,所以Tm同上 Tm=0.32 倒角刀具15锪钻由于两孔直径相差不大,以表面粗度要求不高手动进给。(3)、倒角 刀具:专用刀具。此工步使用到专用刀具与手动进给。检验机床功率 按切削用量简明手册表 1.2可以查出当160245HBS2.80.641min3.4kw按C车床说明书主电机功率11可见比小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求钻削功率检验按切削用量简明手册表 2.21当21 0.64 查得转矩61.8N.
18、M切削用量简明手册表由表2.32得功率公式CMcVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km按C车床说明书主电机功率11可见C比小得多,所以机床功率足够,所用切削用量符合要工序 拉花键孔单面齿升:根据有关手册,确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿为0.06mm,拉削速度 v=0.06m/s(3.6m/min)切削工时 t=Zblk/1000vfzZ式中: Zb 单面余量1.5mm(由21mm拉削到25mm); L 拉削表面长度,80mm; 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,
19、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=80/127其本工时 Tm=1.5801.21.4/10003.60.067=0.13(min)工序 粗铣,精铣B面。加工要求:粗铣B面,精铣B面,Ra=3.2。用标准镶齿圆柱铣刀粗铣 加工余量3mm机床 :62W加工工件尺寸:宽度:40mm 长度:28mm1. 粗铣1) 选择刀具 根据切削用量简明手册表3.1 铣削宽度ae5mm时。直径为do=50mm故齿数,由于采用标准镶齿圆柱铣刀铣刀几何参数(表3.2)rn=10ao=16 2) 切削用量 留精铣的加工余量为0.2
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