课程设计_CA6140车床(831007)钻M8孔

.机械制造技工艺学课程设计说明书设计题目：设计 CA6140车床拨叉 831007的加工工艺规程及工艺装备，设计钻M8 孔的钻床夹具设计者：指导教师：机械设计制造及其自动化2012/9/20.专业资料 .机械制造工艺学课程设计任务书设计题目： 设计 CA6140车床拨叉 831007的加工工艺，设计钻 M8孔的钻床夹具设计要求： 中批量生产手动夹紧装袋清单： 1 零件图 2 毛坯图 3 夹具装配图 4 夹具零件图 5 机械加工工艺工序卡片 6 设计说明书学院：机电汽车工程学院专业名称：机械设计制造及其自动化学号：学生：指导老师：.专业资料 .序言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 , 它在我们大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后打下一个良好的基础。1、零件的分析1.1零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 22mm孔与操纵机构相连，二下方的 55mm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。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，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求。需要加工的表面：1. 小孔的上端面、大孔的上下端面；2. 小头孔22 00.021 mm以及与此孔相通的8 mm的锥销孔、 M 8螺纹孔；3. 大头半圆孔 55 mm；1.3位置要求：小头孔上端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.05mm、大孔的上下端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm。由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工.专业资料 .工艺均可保证。2、工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为 HT200。考虑到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，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。选用铸件尺寸公差等级CT9级，已知此拨叉零件的生产纲领为40000/ 年，可确定该拨叉生产类型为大批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程工序划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。2.2基面的选择基面的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，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成大批报废，使生产无法正常进行。2.2.1粗基准的选择 ：以零件的底面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。这样就可以达到限制五个自由度，再加上垂直的一个机械加紧，就可以达到完全定位。2.2.2精基准的选择 ：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔圆柱表面为辅助的定位精基准。当设计基准和工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门的计算，此处不再重复。2.3制定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。再生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用的夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。处此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。2.3.1工艺路线方案一：.专业资料 .工序粗铣 40mm孔的两头的端面， 73mm孔的上下端面。工序精铣 40mm孔的两头的端面， 73mm孔的上下端面。工序粗镗、半精镗、精镗 55mm孔至图样尺寸。工序钻、扩、铰两端 22mm孔至图样尺寸。工序钻 M8的螺纹孔，钻 8mm的锥销孔钻到一半，攻M8的螺纹。工序倒角， 4× R5mm。工序铣断保证图样尺寸。工序去毛刺，检验。2.3.2工艺路线方案二工序以底端面为基准，铣 40mm上端面，保证其尺寸要求及粗糙度，与22的垂直度为 0.05 。工序以毛坯底边为基准，钻 20mm孔,扩孔至 21.8mm, 铰孔至22+0.021 0mm，保证孔的粗糙度。工序以 40为精基准，镗 55+0.5 0 ，镗 73+0.50 保证其尺寸和粗糙度，与 22 孔的垂直度为 0.07 。工序以孔 40 为精基准，钻孔至 7mm, 铰孔至 8mm确保孔粗糙度为 1.6 。工序以 22孔为精基准，钻 7mm孔。工序以 40上端面为精基准，攻 M8mm螺纹。工序以 22孔为精基准，将两件零件铣断，铣断量为4mm，使其粗糙度为6.3 。工序去毛刺，检验。2.3.3工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工完与 22mm的孔有垂直度要求的面再加工孔。而方案二悄悄相反，先是加工完22mm的孔，再以孔的中心轴线来定位加工完与之有垂直度要求的三个面。方案一的装夹次数少，但在加工 22mm的时候最多只能保证一个面定位面与之的垂直度要求。其他两个面很难保证。因此，此方案有很大的弊端。方案二在加工三个面时都是用 22mm孔的中心轴线来定位这样很容易就.专业资料 .可以保证其与三个面的位置度要求。这样也体现了基准重合的原则。这样一比较最终的工艺方案为：工序以底端面为基准，铣40mm上端面，保证其尺寸要求及粗糙度，与22 的垂直度为 0.05 。工序以毛坯底边为基准，钻 20mm孔,扩孔至 21.8mm, 铰孔至22+0.021 0mm，保证孔的粗糙度。工序以 40mm为精基准，镗 55+0.5 0mm，镗 73+0.5 0mm 保证其尺寸和粗糙度，与 22mm孔的垂直度为 0.07 。工序以孔 40 为精基准，钻孔至 7mm, 铰孔至 8 确保孔粗糙度为1.6 。工序以 22mm孔为精基准，钻 7mm孔。工序以 40mm上端面为精基准，攻M8mm螺纹。工序以 22mm孔为精基准，将两件零件铣断，铣断量为4mm，使其粗糙度为6.3 。工序去毛刺，检验。2.4机械加工余量、工序尺寸及公差的确定:“ CA6140车床拨叉”零件材料为 HT200，毛坯重量约为 1.6 , 生产类型为大批生产，采用砂型铸造毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 外圆表面（ 40mm及 73mm外表面）考虑到此表面为非加工表面，其精度为铸造精度CT9即可。又因它们是对称的两个零件最后还需铣断，故对 40mm的中心轴线的尺寸偏差为120± 1.25mm的围。2. 两小孔 220 0.21 mm。毛坯为实心，两孔精度要求界于IT7IT8 之间，参照切屑加工简明实用手册表 8-21 确定工序尺寸及余量：钻孔： 21.8mm2Z=21.8mm铰孔：2200.212Z=0.2mmmm3. 中间孔（ 55mm及 73mm）.专业资料 .中间孔尺寸相对较大可以铸造，根据机械制造工艺设计手册表1-13 得：孔的铸造毛坯为 49mm、 73mm的孔是在 55mm孔的基础之上铣削加工得到，其轴向尺寸上下表面距离为 35mm，由于其对轴向的尺寸要求不高，直接铸造得到。参照切屑加工简明实用手册表8-95 确定 73mm工序尺寸及余量：粗铣： 71mmZ=4mm精铣： 73mmZ=1mm参照切屑加工简明实用手册表8-95 确定 55mm工序尺寸及余量：粗镗： 53mm2Z=4mm半精镗： 54mm精镗： 55mm4. 螺纹孔及销孔此销铸造为实体。参照切屑加工简明实用手册表 8-70 确定钻 8mm螺纹孔和 8mm圆柱销孔及螺纹孔的攻丝。5. 铣断3、确定切削用量及基本工时工序以底端面为基准，铣40mm上端面，保证其尺寸要求及粗糙度，与22mm的垂直度为0.05 。1. 加工条件工件材料： HT200，硬度 190260HBS， b =0.16Gpa，铸造。加工要求：粗铣两头端面至51mm、粗铣大孔端面至30mm。机床： X52K立式铣床参数。刀具：涂层硬质合金盘铣刀 45mm，选择刀具前角 o 5°后角 o8°，副后角 o=8°，刀齿斜角 s=10°, 主刃 Kr=60° , 过渡刃 Kr=30°, 副刃Kr =5°过渡刃宽 b=1mm。2. 计算切削用量（1）铣削深度因为切削量较小，故可以选择ap=2mm，一次走刀即可完成所需长度。.专业资料 .（2）计算切削速度按简明手册Cv do qvV c= Tm a p Xv f z yvae uv Z pv K v算得 Vc 98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据 X52K立式铣床参数，选择 nc=475r/min,Vfc=475mm/s, 则实际切削速度 V c=3.14 ×80×475/1000=1.06m/s, 实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(300× 10)=0.16mm/z。（3）校验机床功率查简明手册 Pcc=1.5kw, 而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。最终确定 ap=2mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s ，Vc=1.06m/s，fz=0.15mm/z 。工序以毛坯底边为基准，钻20mm孔 ,扩孔至 21.8mm,铰孔至 22+0.021 0mm ，保证孔的粗糙度。1. 加工条件工件材料： HT200，硬度 190260HBS， b =0.16Gpa，铸造。加工要求：钻孔至21.8mm，精铰至 22mm，保证孔壁粗糙度Ra=1.6m。机床： Z512 台式钻床。o刀具： YG8硬质合金麻花钻 21.8mm，钻头采用双头刃磨法，后角 12°、二重刃长度 b=2.5mm、横刀长 b=1.5mm、宽 l=3mm、棱带长度 l11.5mm 、 2120 °0 10 °、30 °。 YG8硬质合金铰刀 22mm。2. 计算切削用量（1）查切削用量简明手册f1.1mm / r 。按钻头强度选择 f 1.75mm / r按机床强度选择 f0.53mm / r ，最终决定选择机床已有的进给量 f 1.1mm / r。（2）钻头磨钝标准及寿命.专业资料 .后刀面最大磨损限度（查简明手册 ）为 0.5 . mm，寿命 T60min （3）切削速度查切削用量简明手册vc12mm / r修正系数 K TV1.0 K MV1.01000v465r/ minK apv10 故 vc 12mm / r 。nsK tv 1.0Kxv 1.0 K1v 1.0d 0，查简明手册机床实际转速为nc460r / min 。故实际的切削速度d0 ns0.52m / svc1000。3. 计算基本工时L3010tm2727snf1.45工序以 40 为精基准，镗55+0.5 0mm ，镗 73+0.50mm保证其尺寸和粗糙度，与22mm孔的垂直度为0.07 。1. 加工条件工件材料： HT200，硬度 190260HBS， b =0.16Gpa，铸造。加工要求：粗铣中间孔上端面至22mm，周径至 71mm；粗铣中间孔下端面至 24mm，周径至 71mm；精铣两头孔的端面至 50mm；保证粗糙度Ra=3.2m；精铣中间孔上端面至 20mm，周径至 73mm；精铣中间孔下端面至保证20mm,周径至 73mm，保证端面粗糙度 Ra=3.2 m，保证孔壁粗糙度 Ra=6.3m。机床： X63卧式铣床。刀具：涂层硬质合金盘铣刀 45mm，选择刀具前角 o 5°后角 o8°，副后角 o=8°，刀齿斜角 s=10°, 主刃 Kr=60° , 过渡刃 Kr=30°, 副刃Kr =5°过渡刃宽 b=1mm。2. 计算切削用量（1）铣削深度因为切削量较小，故可以选择ap=4mm，一次走刀即可完成所需长度。.专业资料 .（2）计算切削速度按简明手册Cv do qvV c= Tm a p Xv f z yvae uv Z pv K v算得 Vc 98mm/s，n=780r/min,Vf=490mm/s据 X52K立式铣床参数，选择 nc=750r/min,Vfc=475mm/s, 则实际切削速度 V c=3.14 ×80×750/1000=1.78m/s, 实际进给量为f zc=V fc/ncz=750/(300× 10)=0.25mm/z。（ 3) 校验机床功率 查简明手册 Pcc=2kw,而机床所能提供功率为 Pcm>Pcc。故校验合格。最终确定 ap=1mm，nc=750r/min,Vfc=475mm/s ，V c=1.78m/s ，fz=0.15mm/z。3. 计算基本工时粗铣中间孔上端面至25 mm，周径至 71mm；tm1=L/Vf=13s粗铣中间孔下端面至22mm，周径至 71mm；tm2=L/Vf=13s精铣小孔上端面至50mm， tm3=L/Vf=8s ；精铣中间孔上端面至周径至73mm，tm4= L/Vf=10s ；精铣中间孔下端面至周径至73mm，tm5= L/Vf=10s 。工序以孔 40 为精基准，钻孔至7,铰孔至 8 确保孔粗糙度为1.6 。1. 加工条件工件材料： HT200，硬度 190260HBS， b =0.16Gpa，铸造。机床：组合机床。刀具： 8mm麻花钻、 7mm麻花钻2. 计算切削用量根据切削手册查得，进给量为f0.180.33mm/z, 现取 f=0.3mm/z ，v=5m/min，则：.专业资料 .1000v10005ns199r / mind w8查简明手册表4.2-15 ，取 nw 195r / min 。所以实际切削速度为：d w nw8195v0.1m / s100010003. 计算切削基本工时：ly64tmf m19532s0.22工序以 22 孔为精基准，钻7 孔。1. 加工条件工件材料： HT200，硬度 190260HBS， b =0.16Gpa，铸造。机床：组合机床。刀具： 7mm麻花钻、 8mm的丝锥。2. 计算切削用量刀具： 7mm麻花钻。根据切削手册查得，进给量为f0.180.33mm/z,现取 f=0.3mm/z，ns1000v10005212r / mind w7.5v=5m/min，则：查简明手册表 4.2-15 ，取 nw195r / min 。所以实际切削速度为：d w nw7.5 1950.1m / sv100010003 计算切削基本工时：l y64tm19532sf m0.3工序以 40 上端面为精基准，攻M8螺纹。1. 加工条件.专业资料 .工件材料： HT200，硬度 190260HBS， b =0.16Gpa，铸造。机床：组合机床。刀具： 8mm的丝锥。2.切削用量刀具：丝锥 M6，P=1mm切削用量选为： v0.1m/ s ，机床主轴转速为： ns219r / min ，按机床使用说明书选取： nw 195r / min ，则 v0.1m/ s ；机动时， l6 4 10mm ，3.计算切削基本工时：l y64tm19532sf m0.3工序以 22mm孔为精基准，将两件两件铣断，铣断量为4，使其粗糙度为6.31. 加工条件工件材料： HT200，硬度 190260HBS， b =0.16Gpa，铸造。加工要求：铣断后保证两边对称相等。刀具： YG硬质合金圆盘铣刀，厚度为4mm。机床：组合机床。2. 计算切削用量查切削手册，选择进给量为： f0.3mm / r , 切削速度为： v1m / s ，则：1000v10001100r / minns73d w根据简明手册表4.2-39 ，取 nw100r / min ，故实际切削速度为：d w nw73100v10001m / s1000查切削手册表4.2-40 ，刚好有 f m400mm / min 。3. 计算切削基本工时 ：.专业资料 .l y72 30tm126sf m400工序去毛刺，检验。4、夹具设计（一）机床夹具的功用1、稳定保证工件的加工精度用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，是一批工件的加工精度趋于一致。2、减少辅助工时，提高生产率使用夹具装夹工件无需划线找证，可显著地减少辅助工时，方便快捷；可提高工件刚性，使用较大的切削用量；可实现多件、多工位同时装夹，可采用高效夹紧机构，提高劳动生产率。3、扩大机床使用围，实现一机多能根据加工机床的成形运动，附以不通类型的夹具，可扩大机床的工艺围，为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。.专业资料 .（二）问题的提出本夹具主要用来钻M8两个小孔，这两个小孔对40 上端面有个的位置度要求（三）夹具设计1 、确定毛坯的制造形式零件材料为 HT200。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，生产类型为中批生产，故选择木摸手工砂型铸件毛坯。铸造时两件铸在一起2、定位基准的选择由零件图可知，M8 两小孔相对于两个40 孔上端面有位置度要求，其设计基准就是40 孔上端面，为了使定位误差为零，应选择以22孔为定位基准，采用“一面两孔”进行定位，即用一个平面，限制3 个自由度和一个短圆柱销，一个销边销共限制了3 个自由度，达到完全定位。3 、 定位误差分析（ 1）定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为一个平面、以短圆柱销一个销边销，短圆柱销和销边销的尺寸与公差现规定与本零件+ 0.02122 孔的尺寸与公差相同 : 即 22 0所谓定位误差，是指由于定位造成的加工面相对于工序基准的位置误差，因为对于一批工件而言，刀具经调整后位置是不动的，即被加工表面的位.专业资料 .置相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。（ 2）造成定位误差的原因：由于定位基准与工序基准不一定引起的定位误差，称基准不重合误差，即工序基准对定位基准在加工方向上的最大变动量，用B 表示。由于定位副制造误差及其配合间隙所引起的定位误差，称为基准定位误差，即定位误差的相对位置在加工尺寸方向上的最大变动量。4、夹紧装置的设计要求夹紧装置是夹具的重要组成部分，合理设计夹紧装置有利于保证工件的加工质量。提高生产率和减轻工人的劳动强度，因此对夹紧装置提出以下要求：（ 1）工件在夹紧过程中，不能破坏工件在定位时所获得的正确位置（ 2）夹紧力的方向应可靠、适当。也就是即要保证工件在加工过程中不产生移动或震动，同时又必须使工件不产生不适当的变形和表面损伤（ 3）夹紧动作要准确迅速，以便提高生产效率（ 4）操作简便，省力，安全，以改善工人的劳动条件，减轻劳动强度（ 5）结构简单，易于制造5、夹紧力的方向（ 1）夹紧力的作用方向应不破坏工件的准确性和可靠性，一般要求夹紧力的方向应指向主要定位基面，把工件压向定位元件的主要定位表面上。（ 2）夹紧力方向应使工件变形尽可能变小，使工件的夹紧部分属于套筒.专业资料 .零件，显然轴向夹紧要比要比径向夹紧使工件变形要小。（ 3）夹紧力方向应使所需夹紧力可能小，在保证夹紧可靠的前提下，减小夹紧力可以减轻工人的劳动强度，提高生产效率，同时可以使机构轻便，紧凑以及减少工件变形， ，为此，应使加紧力 Q 的方向最好与切削力下，工件重力 G的方向，这时所需夹紧力为最小。6、夹紧力的作用点（ 1）夹紧力作用点应靠近支撑元件的几何中心，或几个支撑元件所形成的支撑面（ 2）夹紧力的作用点应落在工件刚度较好的部位上（ 3）夹紧力的作用点应尽可能靠近被加工表面，这样可以减小切削力对工件造成的翻转力矩，必要时应在工件刚性差的部位增加辅助支撑并施加附加夹紧力。7、夹紧方案的选择（ 1）切削力的计算刀具：硬质合金麻花钻， d 6.6mm 。由实际加工的经验可知, 钻削时的主要切削力为钻头的切削方向, 即垂直于工作台，切削力计算公式为：FCZFfyFkFF d 0其中：CF 410，ZF 1.2，yF0.75，d0mm0.3 ，6.6， fk F kMFk xF khF ， k MF 与加工材料有关 , 取 0.92 ； k xF与刀具刃磨形状有关 ,取 1.33； khF 与刀具磨钝标准有关, 取1.0 ，故 kF0.92 1.33 1.0 1.22 ，则：F4106.61.2 0.30.75 1.22 1952N.专业资料 .（2）加紧方案选择由上述计算可见切削力较小，在2 孔下端面采用开口垫圈和带肩六角螺母适当夹紧后本夹具即可安全工作设计总结夹具课程设计即将结束。回顾整个过程，经过老师和同学的帮助，还有自己不懈的努力，终于定时定量的完成了这次课程设计。课程设计作为机械制造与自动化专业的重点，使理论与实践结合，对理论知识加深了理解，使生产实习中的理解和认识也到了强化。本次课程设计主要是机械加工工艺规程设计和专用夹具设计。机械加工工艺规程设计运用了基准选择等知识，夹具设计的运用了工件定位、夹紧机构等知识。通过此次设计，使我基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。本次设计还存在很多不足之处。由于对知识的掌握不够扎实，在设计过程中不能全面地考虑问题。仍需要进一步研究和实践。这次设计，让我对基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了思考、解决问题，创新设计的能力。为以后的设计工作打下了较好基础。本设计存在很多不足之处，最后恳请老师、同学批评指正！参考文献1. 叔子，机械加工工艺师手册 M ，北京：机械工业， 2004。2. 上海金属切削技术协会，金属切削手册 M ，上海：上海科学技术， 2004。3. 顾崇衔，机械制造工艺学， ：科学技术 1996。4. 方昆凡，公差与配合手册 M ，北京：机械工业， 1999。5. 家齐，机械制造工艺学课程设计指导书，北京：机械工业，2000。6. 邓文英，金属工艺学，北京：高等教育， 2008.专业资料 .