CA6140车床杠杆加工工艺及夹具设计.docx
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1、优秀设计机械制造工艺学课程设计说明书设计题目:CA6140车床相杆加工工艺及夹具设计设计内容:1、课程设计说明书1份2、零件加工工艺设计表1张3、机械加工工艺过程卡1张4、机械加工工序图1张5、夹具体零件图1张6、夹具装配图1张目录1. 绪论32. 杠杆加工工艺规程62.1零件的分析62.11零件的作用62.12零件的工艺分析62.2杠杆加工的主要问题和工艺过程设计 所应采取的相应措施72.21确定毛坯的制造形式72.22基面的选择72.23确定工艺路线82.24机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺 寸的确定92.25确定切削用量102.26确定基本工时203. 夹具的设计244. 总结275. 参
2、考文献271.绪论加工工艺及夹具是对所学专业知识的一次巩固,是在进行社会实 践之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是理论联系实 际的训练。机床夹具已成为机械加工中的重要装备。机床夹具的设计和使用 是促进生产发展的重要工艺措施之一。随着我国机械工业生产的不断 发展,机床夹具的改进和创造已成为广大机械工人和技术人员在技术 革新中的一项重要任务。夹具的基本结构及夹具设计的内容:按在夹具中的作用,地位结构特点,组成夹具的元件可以划分为 以下几类:(1)定位元件及定位装置;(2)夹紧元件及定位装置(或者称夹紧机构);(3 )夹具体;(4)对刀,引导元件及装置(包括刀具导向元件,对刀装置及靠模
3、装置等);(5)动力装置;(6)分度,对定装置;(7)其它的元件及装置(包括夹具各部分相互连接用的以及夹具 与机床相连接用的紧固螺钉,销钉,键和各种手柄等);每个夹具不一定所有的各类元件都具备,如手动夹具就没有动力 装置,一般的车床夹具不一定有刀具导向元件及分度装置。反之,按照 加工等方面的要求,有些夹具上还需要设有其它装置及机构,例如在 有的自动化夹具中必须有上下料装置。专用夹具的设计主要是对以下几项内容进行设计:(1)定位装置的设计;(2)夹紧装置的设计;(3)对刀-引导装置的设计;(4)夹具体的设计;(5)其他元件及装置的设计。由于能力所限,经验不足,设计中还有许多不足之处,希望各位 老
4、师多加指教。所加工的零件图如下所示:2.杠杆加工工艺规程设计2.1零件的分析2.1.1零件的作用题目给出的零件是CA6140的杠杆。它的主要的作用是用来支承、 固定的。要求零件的配合要符合要求。2.1.2零件的工艺分析零件的材料为HT200,灰铸铁生产工艺简单,铸造性能优良,但 塑性较差、脆性高,为此以下是杠杆需要加工表面以及加工表面的位 置要求。现分析如下:(1)主要加工面:1)小头钻25+0.023以及与此孔相通的14阶梯孔、M8螺纹孔;2)钻12.7 +0.1锥孔及铣12.7 +0.1锥孔平台;3)钻2M6螺纹孔; 04)铣杠杆底面及2M6螺纹孔端面。(2)主要基准面:1)以45外圆面为
5、基准的加工表面这一组加工表面包括:25+0.023的孔、杠杆下表面2)以25+0.023的孔为中心的加工表面这一组加工表面包括:14阶梯孔、M8螺纹孔、12.7 +0.1锥孔及 12.7 +0.1锥孔平台、2M6螺纹孔及其倒角。其中主要加工商是M8螺 纹孔和12.7 +0.1锥孔平台。杠杆的$25孔的轴线合两个端面有着垂直度的要求。现分述如 下:用于加工25孔的是立式钻床。工件以25孔下表面及45孔 外圆面为定位基准,加工25时,由于孔表面粗糙度为r = 1.6m。 主要采用钻、扩、铰来保证其尺寸精度。用于加工杠杆的小平面和加工12.7是立式铣床。工件以 25+0.023孔及端面和水平面底为定
6、位基准,加工表面:包括粗精铣宽 度为30mm的下平台、钻12.7的锥孔,由于30mm的下平台的表面、 孔表面粗糙度都为R = 6.3pm。其中主要的加工表面是孔12.7,要 用12.7钢球检查:用于加工与25孔相通的M8螺纹底孔是用立式钻床。工件以 25+0.023孔及其下表面和宽度为30mm的下平台作为定位基准,在大端 面长圆柱销、支承板和支承钉上实现完全定位。加HM8螺纹底孔时, 先用7麻花钻钻孔,再用M8的丝锥攻螺纹。2.2杠杆加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施2.2.1确定毛坯的制造形式零件的材料HT200。由于年产量为4000件,达到大批生产的水 平,而且零件的轮廓尺寸不
7、大,铸造表面质量的要求高,故可采用铸 造质量稳定的,适合大批生产的金属模铸造。便于铸造和加工工艺过 程,而且还可以提高生产率。2.2.2基面的选择(1) 粗基准的选择 对于本零件而言,按照粗基准的选择原则, 选择本零件的不加工表面是加强肋所在的肩台的表面作为加工的粗 基准,可用装夹对肩台进行加紧,利用一个V形块支承45圆的外 轮廓作主要定位,以限制z、z、y、y四个自由度。再以一面定位消 除x、x两个自由度,达到完全定位,就可加工25的孔。(2) 精基准的选择 主要考虑到基准重合的问题,和便于装夹, 采用25的孔作为精基准。2.2.3确定工艺路线工艺路线方案一工序1粗精铣25孔下表面工序2钻、
8、扩、铰孔使尺寸到达25 +0.023 mm工序30粗精铣宽度为30mm的下平台工序4钻12.7的锥孔工序5加工M8螺纹孔,锪钻14阶梯孔工序6粗精铣2-M6上端面工序7钻2-M6螺纹底孔孔,攻螺纹孔2-M6工序8检查工艺路线方案二工序1粗精铣25孔下表面工序2钻、扩、铰孔使尺寸到达25 +0.023 mm工序30粗精铣宽度为30mm的下平台工序4钻12.7的锥孔工序5粗精铣2-M6上端面工序6钻2-M6孔,加工螺纹孔2-M6工序7加工M8螺纹孔,锪钻14阶梯孔工序8检查工艺路线的比较与分析:第二条工艺路线不同于第一条是将“工序5钻14孔,再加工 螺纹孔M8”变为“工序7粗精铣M6上端面”其它的
9、先后顺序均没变 化。通过分析发现这样的变动影响生产效率。而对于零的尺寸精度和 位置精度都没有太大程度的帮助。以25mm的孔子外轮廓为精基准,先铣下端面。再钻锥孔,从 而保证了两孔中心线的尺寸与右端面的垂直度。符合先加工面再钻孔 的原则。若选第二条工艺路线而先上端面,再“钻14孔,加工螺 纹孔M8”不便于装夹,并且毛坯的端面与轴的轴线是否垂直决定了 钻出来的孔的轴线与轴的轴线是非功过否重合这个问题。所以发现第 二条工艺路线并不可行。从提高效率和保证精度这两个前提下,发现第一个方案也比较合理,所以决定以第一方案进行生产。所以工艺路线决定如下:工序1粗精铣杠杆下表面。保证粗糙度是3.2 选用立式升降
10、台铣床X52K。工序2加工孔25。钻孔25的毛坯到22mm; 扩孔22mm到24.7mm;铰孔24.7mm 到25 +0.023 mm。保证粗糙度是1.6米用 立式钻床Z535。采用专用夹具。工序3粗精铣宽度为30mm的下平台,仍然采用 立式铣床X52K,用组合夹具。工序4钻12.7的锥孔,采用立式钻床Z535, 为保证加工的孔的位置度,采用专用夹 具。工序5加工螺纹孔M8,锪钻14阶梯孔。用 组合夹具,保证与垂直方向成10 。工序6粗精铣M6上端面,用立式铣床X52K, 使用组合夹具。工序7钻2-M6螺纹底孔、攻2-M6螺纹用立式 钻床Z535,为保证加工的孔的位置度, 采用专用夹具工序8检
11、查2.2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定杠杆的材料是HT200,毛坯的重量0.85kg,生产类型为大批生 产。由于毛坯用采用金属模铸造,毛坯尺寸的确定如下:毛坯与零件不同的尺寸有:从零件图可以看出台阶已被铸出,所以 选择铣刀类型及尺寸可用6mm的铣刀进行粗加工,半精铣与精铣的加 工余量都为0.5mm。1)加工25的端面,粗加工2mm到金属模铸造的质量和表面的 粗糙度要求,精加工1mm,同理上下端面的加工余量都是2mm。2)对25的内表面加工。由于内表面有粗糙度要求1.6。可用 一次粗加工1.9mm,一次精加工0.1mm就可达到要求。3)加工宽度为30mm的下平台时,用铣削的方法加工台
12、肩。由于 台肩的加工表面有粗糙度的要求R = 6.3顷,而铣削的精度可以满足, 故采取分四次的铣削的方式,每次铣削的深度是2.5mm。4)钻锥孔12.7时要求加工一半,留下的余量装配时钻铰,为 提高生产率起见,仍然采用12的钻头,切削深度是2.5mm。5)钻14阶梯孔,由于粗糙度要求r = 3.2顷,因此考虑加工 余量2mm。可一次粗加工1.85mm,一次精加工0.15就可达到要求。6)加工M8底孔,考虑加工余量1.2mm。可一次钻削加工余量 1.1mm,一次攻螺纹0.1就可达到要求。7)加工2-M6螺纹,考虑加工余量1.2mm。可一次钻削加工余量 1.1mm,一次攻螺纹0.1mm就可达到要求
13、。8)加工2-M6端面,粗加工2mm到金属模铸造的质量和表面粗糙度要求,精加工1mm,可达到要求。2.2.5确定切削用量工序1:粗、精铣25孔下平面(1)粗铳中25孔下平面工件材料:HT200,铸造机床:X52K立式铳床刀具:硬质合金三面刃圆盘铳刀(面铳刀),材料:YT15,D = 100mm,齿数Z = 8,此为粗齿铳刀因其单边余量:Z=1.9mm所以铳削深度a: a =1.9 mm每齿进给量a.,取j = 0.12 mm / Z铳削速度y :取V = 1.33m/s。机床主轴转速n : n = 1000V式(2.1)兀d式中V铳削速度;d刀具直径。由式2.1机床主轴转速n :计 _ 100
14、0V _ 1000 x 1.33 x 60 25_ 7d3.14 x 100 r mnn _ 300r / min实际铳削速度v : V_M_ 3.14x100x300.1.57m/s10001000 x 60进给量V : V _ a Zn _ 0.12 x 8 x 300/60 - 4.8mm / s工作台每分进给量勾: f = V _ 4.8mm / s _ 288mm / min a _ 40mm.-.(2)精铳中25孔下平面工件材料:HT200,铸造机床:X52K立式铳床刀具:高速钢三面刃圆盘铳刀(面铳刀):YT15,D _ 100mm,齿数12, 此为细齿铳刀精铳该平面的单边余量:Z
15、=0.1mm铳削深度a : a _ 0.1mm每齿进给量La :取a _ 0.08mm / Z铣削速度v :取V = 0.32m/s机床主轴转速n,由式(2.1)有:计=1000V = 1000x 0.32 x 60 6r/min一7d3.14x100r mnn = 75r / min实际铣削速度V :v=兀 dn = 3.14x100x75 = 0物/$V = 10001000 x 60. m S进给量v,由式(1.3)有: 工作台每分进给量fm:七匕=aZn = 0.15 x 12 x 75/60 = 2.25 mm / s=V = 2.25 mm / s = 135mm / min工序2
16、:加工孔中25到要求尺寸工件材料为HT200铁,硬度200HBS。孔的直径为25mm,公差 为H7,表面粗糙度R1.6顷。加工机床为Z535立式钻床,加工工序 为钻、扩、铰,加工刀具分别为:钻孔22mm标准高速钢麻花钻,磨出双锥和修磨横刃;扩孔一一24.7mm标准高速钢扩孔钻; 铰孔25mm标准高速铰刀。选择各工序切削用量。(1)确定钻削用量1) 确定进给量ff =0.470.57mm/r,由于孔深度比l / d = 30/22 = 1.36, k = 0.9,故 f = (0.47 - 0.57) x 0.9 = 0.42 0.51mm / r。 取 f = 0.43mm / r。钻头强度所
17、允许是进给量f、1.75mm/r。由于机床进给机构允许的轴 向力F = 15690N,允许的进给量f ” 1.8mm/r。由于所选进给量f远小于f及f ”,故所选f可用。转矩T及切削功率尸,由插入2)确定切削速度v、轴向力F、 法得:F =4732NP = 1.25kWv = 17 m / minT = 51.69 N Mk = 0.75,故V 表=17m / minx 0.88 x 0.75 = 11.22(m / min),IOOOv表 1000x 11.22mm/min 况? / . 兀d兀x 22mm取n = 195r/min,实际切削速度为:由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同,
18、故应对所的结论进行 修正。kM = 0.88兀dn 兀 x 22mm x 195r / min / .v - iooo155m mnk = k = 1.06,故F = 4732N x 1.06 = 5016( N)T = 51.69N - m x 1.06 = 54.8N - m3) 校验机床功率切削功率P为mP = P (n / n)kMM = 1.25kW x (195/246) x 1.06 = 1.05kW故选择的富=4用量可用I苛kW 匚d = 22mm, f = 0.43mm / r, n = 195r / min, v = 14m / min相应地F = 5016N,T = 54
19、.8N - m, P = 1.05kW(2)确定扩孔切削用量1) 确定进给量 f f =(0.7 0.8 ) mm/r x 0.7=0.49 0.56mm/r表取 f =0.57mm/r。2) 确定切削速度v及n,取v表=25m/min。修正系数:k = 0.88,k = 1.02(根据Zr = 24.7 22 /1.5 = 0.9)mvapa2p故 v 表=25m / minx 0.88 x1.02 = 11.22m / minn = 1000v表(兀 d )=1000x 11.22mm/min/(兀 x24.7mm)=286r/min取n = 275r/min。实际切削速度为v =兀 d
20、n x 10 -3=k x 24.7mmx 275r/minx 10-3=21.3m /min(3) 确定铰孔切削用量1)确定进给量f,进给量取小植,取f = 1.6mm/r2)确定切削速度v及 n,取 v表=8.2m/min,得修正系数kM =0.88, k = 0.99(根据 IpR = 25 - 24 /0.125 = 1.2) a 2 pv = 8.2m /minx 0.88 x 0.99 = 7.14m / minn = 1000v 表 /(兀 d0)=1000x7.14(m/min)/(兀 x25mm)=91.5, /min取n = 100r/min,实际铰孔速度v =兀 d nx
21、 10-3 =n x25mmx 100r/minx 10一3 = 7.8m/min根据以上计算,各工序切削用量如下:(4)各工序实际切削用量d = 22mm, f = 0.43mm / r, n = 195r / min, v = 14m / mind = 24.7mm, f = 0.57mm / r, n = 275r / min, v = 21.3m / mind = 25mm, f = 1.6mm/ r, n = 100r /min, v = 7.8m/min钻孔:扩孔:铰孔:工序3:0粗精铣宽度为30mm的下平台(1)粗铳宽度为30mm的下平台加工条件:工件材料:HT200,铸造。机床
22、:X52K立式铳床。刀具:硬质合金三面刃圆盘铳刀(面铳刀),材料:YT15,D = 100mm,齿数Z = 8,此为粗齿铳刀。因其单边余量:Z=2mm所以铳削深度a : a =2 mm每齿进给量a : P取a =0.12mm / Z 铳削速度v :取V = 1.33m/s由式2.1得机床主轴转速n :计=1000V = 1000 x 1.33 x 60 254, / minn 兀 d 3.14 x 100 rn = 300r / min实际铳削速度v :v=兀dn = 3.14x100x300 质仆 v = 001000 x 60.m S进给量v : V = a Zn = 0.12 x 8 x
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