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CA6140车床法兰盘831004夹具课程设计01


机械制造工艺学课程设计任务书
题目: 设计”CA6140 车床法兰盘 831004”零件的机械加工工 艺规则及工艺装备 内容: 1.零件图 2.毛坯图 3. 机械加工工艺过程综合卡片 4. 结构设计装配图 5. 结构设计零件图 6. 课程设计说明书 1张 1张 1张 1张 1张 1张

目录
序言 ....................

..................................................................................................................... 错误!未定义书签。 一、零件的分析........................................................................................................................................................ 3 零件的作用........................................................................................................................................................ 3 零件的工艺分析................................................................................................................................................ 3 二 . 确定生产类型................................................................................................................................................... 4 三 .确定毛坯............................................................................................................................................................. 4 四.工艺规程设计....................................................................................................................................................... 4 (一)选择定位基准: ......................................................................................................................................... 4 (二)制定工艺路线...................................................................................................... 错误!未定义书签。 (三)机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 .................................................. 错误!未定义书签。 (四)确立切削用量及基本工时 .................................................................................... 错误!未定义书签。 五、 夹具设计...................................................................................................................... 错误!未定义书签。 (一)问题的提出 ............................................................................................................... 错误!未定义书签。 (二)夹具设计 ................................................................................................................................................... 12 3.定位误差分析............................................................................................................................................... 12 4 钻床夹具的装配图见附图 ........................................................................................................................... 13

六.设计感想与体会
参考文献:.............................................................................................................................. 错误!未定义书签。

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,它在我们四年的大学 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, 为今后参加祖国的 “四 化”建设打下一个良好的基础。 由于能力所限,设计尚有许多不足之处,恳请各位老师给予指导。

一、零件的分析
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: 1. 轴孔 ? 22?0.021 以及与此孔相通的的花键。 ?0 2. 拨叉底面、上顶面、右端面;上顶面 8mm 槽及下底面 18mm 槽。 3. 由上面分析可知,可以加工拨叉右端面;然后以此作为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工艺均可保证。

二 . 确定生产类型
已知此拨叉零件的生产纲领为 10000 件/年,零件的质量是 1.0Kg/个,查《机 械制造工艺及设备设计指导手册》321 页表 15-2,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。

三 .确定毛坯
1 确定毛坯种类: 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,生产类型为大批生产,故选择铸件毛坯。查《机械制造工 艺及设备设计指导手册》324 页表 15-5 选用铸件尺寸公差等级 CT9 级。 2 确定铸件加工余量及形状: 《机械制造工艺及设备设计指导手册》325 页表 15-7,选用加工余量为 MA-G 级, 并查表 15-8 确定各个加工面的铸件机械加工余量,铸件的分型面的选者及加工 余量如下表所示: (附毛坯图) 3 绘制铸件零件图: (附零件图)

四.工艺规程设计
(一)选择定位基准:
1 粗基准的选择:以零件的又端面为主要的定位基准。 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,以加工后的轴孔及花键为主要的定位精基准。

(二)制定工艺路线
制定工艺路线得出发点,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工卡具,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。

1.工艺路线方案一 工序一 车端面及外圆 ? 45?0 ,以 ?100?0.12 为粗基准,选用 CA6140 机床 ?0.017 ?0.34 工序二 以 ? 45?0 外圆面为基准,钻 ? 20?0.045 通孔,先用钻 ?16 的钻头钻孔, ?0.017 ?0 ?0.045 再铰孔达到 ? 20?0 的尺寸 工序三 以 ? 45?0 外圆面为基准,粗车 ?100?0.12 、 ? 90 外圆,并导 1.5 ? 45? , ?0.017 ?0.34 和 1? 45? 工序四。以 ?100?0.12 外圆面为基准,并导 7 ? 45? ,和 1? 45? ?0.34 工序五 ? 20?0.045 内孔为基准精车 ?100?0.12 左端面和 ? 90 右端面和 ? 45?0 保证 ?0 ?0.34 ?0.017 跳动在 0.03 内,并车 3 ? 2 槽 工序六 右端面和一圆面定位,利用两个端面夹紧,先铣粗糙度为 3.2 的一面。 工序七 以刚铣的平面定位,,利用两端面夹紧,铣另外一面保证尺寸为 24 工序八 以一个铣好的面定位,再利用另外一个面夹紧,钻 ? 4 的通孔,再圹孔到 ? 6 孔,保证尺寸为 L=7,再铰孔使其达到所要求的精度。 工序九 以 ? 20?0.045 孔为基准面,利用专用夹具,钻 4 个 ? 9 孔。 ?0 工序十 再用磨床磨外圆使其达到所要求的粗糙度 2.工艺路线方案二 工序一 车端面及外圆 ? 45?0 ,以 ?100?0.12 为粗基准,选用 CA6140 机床 ?0.017 ?0.34 工序二以 ? 45?0 外圆面为基准,粗车 ?100?0.12 、? 90 外圆,并导 1.5 ? 45? ,和 ?0.017 ?0.34 1?45 ? 工序三以 ? 45?0 外圆面为基准,钻 ? 20?0.045 通孔,先用钻 ?16 的钻头钻孔, ?0.017 ?0 ?0.045 再铰孔达到 ? 20?0 的尺寸 以 ? 45?0 外圆面为基准,粗车 ?100?0.12 、? 90 外圆,并导 1.5 ? 45? ,和 1? 45 ? ?0.017 ?0.34 工序四。以 ?100?0.12 外圆面为基准,并导 7 ? 45? ,和 1? 45? ?0.34 工序五 ? 20?0.045 内孔为基准精车 ?100?0.12 左端面和 ? 90 右端面和 ? 45?0 保证 ?0 ?0.34 ?0.017 跳动在 0.03 内,并车 3 ? 2 槽 工序六 右端面和一圆面定位,利用两个端面夹紧,先铣粗糙度为 3.2 的一面。

工序七 以刚铣的平面定位,,利用两端面夹紧,铣另外一面保证尺寸为 24 工序八 以一个铣好的面定位,再利用另外一个面夹紧,钻 ? 4 的通孔,再圹孔到 ? 6 孔,保证尺寸为 L=7,再铰孔使其达到所要求的精度。 工序九 以 ? 20?0.045 孔为基准面,利用专用夹具,钻 4 个 ? 9 孔。 ?0 工序十 再用磨床磨外圆使其达到所要求的粗糙度 虽然工序仍然是十步, 多次加工 ? 45?0 表面是精度要求和粗糙度的要求和有 ?0.017 跳动的要求所以选择第一个方案

(三)机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定
”CA6140 车床法兰盘”;零件材料为 HT200,硬度 190~210HB, 毛皮重量 1.4kg,生产类型大批量,铸造毛坯。 据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:

? ?0.34 1. 外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差 ? 45?0 , 100?0.12 端 ( ?0.017 面)。

查《机械制造工艺设计简明手册》(以下称《工艺手册》)表 2.2~2.5,取 φ45,φ100 端面长度余量均为 4(均为双边加工) 车削加工余量为: 粗车 2mm 精车 0.7mm 2. 内孔 工序尺寸加工余量: 钻孔 2mm 扩孔 0.125mm 铰孔 0.035mm

精铰 0mm 3. 其他尺寸铸造得到 由于本设计规定的零件为中批量生产,应该采用调整加工。因此在计算最大、 最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。 取余量为:7mm 因此可以确定毛坯的尺寸(毛坯图)

(四)确立切削用量及基本工时
序一 以 ?100?0.12 外圆为粗基准,粗车 ? 45?0 外圆及其右端面。 ?0.34 ?0.017 1. 加工条件 工件材料:HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,铸造。 加工要求:粗车 ? 55 外圆,尺寸保证到 ? 47 。 机床:CA40 车床。 刀具:YT5 确定加工时间:
工序Ⅰ:确定加工时间 由于余量为 8mm,因此分二次切削,吃刀深度为 a p =4mm 查《切削用量简明手册》 ,进给量 f=0.4mm/r (表 1.4) 计算切削速度,耐用度 t=45min

v=

cv t ap f
m xv yv

? kv =

45

0.18 0.15

292 ? 0.81? 0.8 ?1.54 =161m/min (2.70m/s) 4 0.40.3

确定机床主轴转速:

ns =

1000v 1000 ? 2.70 = =15.72r/s (935r/min) ? ?d 3.14 ? 55

按机床取 nw =900r/min=15r/s 实际切削速度为 v=15r/s 车外圆时 tm1 =

41 ? 5 ? 2 =15.3s (0.26min) 15 ? 0.4

tm 2 ?

l1 ? l2 ? l3 ? 2 55 ? 5 ? 2 ? ? 10s(0.17 min) nw ? f 15 ? 0.4

车端面时 tm 2 工序 II 查《切削用量简明手册》 ,进给量 f=0.36mm/r d 取 16mm 时 v=14m/min

vt ? v ? kTv ? kcv ? klv ? ktv ? 14 ? 0.8 ? 11.2m / min

n?

1000vt 1000 ?14 ? ? 222.9r / min ? d0 3.14 ?16

根据 z525 钻床说明书,可考虑选择 nc ? 272r / min ,故取 f ? 0.27mm / r

? f ? 0.28mm / r
钻、扩孔时 tm1 ? 铰孔时 a p ? 0.1

nc ? 2 7 2 / m i n r

l ? ?l 91 ? 10 = ? 2 =2.65min nc f 272 ? 0.27
m f ? 0 . 2 7 m / m i n vc ? 9 . 6 / m i n m
取 nc ? 195

?n ? ? tm 2

1000vt 1000 ? 9.6 ? ? 153 ? ? 20 3.14 ? 20 9 1? 1 0 ? ? .9 min 1 195 0.27 ?

工序 III 车削条件和参数跟工序 I 一致

tm =
工序 IV 工序 V

9 ? 41 ? 4 ? 5 ? 4 ? 5 ? 2 ? 22.6s ? 0.36 min 15 ? 0.4
(7 ? 1) ? 2 ? 1.2s ? 0.03min 15 ? 0.4
余量为 0.6mm

tm =

刀号 YG6 查手册

0.6 ? 0 . 3 m 取 f=0.56mm/r m 2 1000 ? 90 n= ? 640r / min 3.14 ? 45 ap ?
根据 CA6140 选 nc ? 710r / min

vc ? 90m / min

?实际切削速度 vc ? ? tm ?

? Dnc
1000

?

41 ? 9 ? 33 ? 0.21min 710 ? 0.56

3.14 ? 4.5 ? 710 ? 100m / min 1000

工序 VI 由于铣的量为 21mm 故要三次粗铣,一次精铣 分别为 a p1 ? a p 2 ? 8mm

a p3 ? 4 m m a p 4 ? 1 m m

f z1 ? f z 2 ? 0.36mm / r

f z3 ? 0 . 2 5

fz4 ? 0 . 1 8

vc1 ? vc 2 ? 110m / min

vc 3 ? 140

vc 4 ? 220

? t1 ? t2 ?
t3 ?

90 ? 0.82 min 110
t4 ? 90 ? 0.41min 220

90 ? 0.64 min 140

工序 VII 由图可知余量为 11mm,故可分二次粗铣,一次精铣

t1 ? t2 ? 0.82 min

t3 ? 0 . 4 1 m i n

工序Ⅷ:先用 ? 4 钻头钻通孔,再圹孔到 ? 6 ,再叫空铰孔到达所要求的精度 查手册,知钻 ? 4 孔时 f1 ? 0.42 mm r ,钻 ? 5.4 的钻头孔: f1 ? 0.6 mm r
n? 1000 14 ? ? 743 r min 3.14 ? 6

查手册去标准值 n1 ? 680 r min 铰孔时 f3 ? 0.28 mm r 、 Cv ? 109 、 Z v ? 0.2 、 X v ? 0.1 、 Yv ? 0.5 、 M ? 0.3 、 T ? 180

Cv ?

15.6 ? 60.2 ? 0.8 ? 9 m ? 91 mm min s 180 ? 0.30.1 ? 0.60.5
0.3

n3 ?

1000Vc 1000 ? 9 ? ? 478 r min ? d0 3.14 ? 6

取 n3 ? 545 r min

tm ?

L ?? L1 ? ? L ?? 12.5 ? 5 7?5 7?5 ? 2 ? 3 ? ? ? ? 0.16 min n1 f1 n2 f 2 n3 f 3 680 ? 0.42 680 ? 0.42 545 ? 0.28

工序Ⅸ:由于钻 4 个 ? 9 孔,先用 ? 8.4 的钻头钻,然后再铰孔 钻孔时: f1 ? 0.81 mm r 、 Vc ? 10 m min 铰孔时: f1 ? 0.62 mm r 、 Vc ? 10 m min 由于速度是一样的所以
n? 1000 ? Vc 1000 ? 10 ? ? 330 r min ?d 3.14 ? 9

查表可知道取 n ? 392 r min
tm ? 8? 5 ?4? 392 0.81 ? 8 5 ? ? 0. 1? 6 3? 2 0 . 6 2 9 0 .? 1 2 0.37 min

工序Ⅹ: ? 45?0 、 ? 45?0 两外圆面,和 ? 90 、 ?100?0.12 两端面,使其达到所 ?0.017 ?0.6 ?0.34 要求的粗糙度。 1 选择砂轮: GB46ZR1A6P 2 切许用量的选择: N 砂=1500 r min 、 V 砂=27.5 m s 轴向进给量 f a ? 0.5B ? 20mm 工件速度 vw ? 0.166 m s 径向进给量 f r ? 0.015 mm 双行程 3 切削工时

t

m

?

2 L? ? b Zb ? K ? 60 s ? 1min 1000V f f Z w B r

五.夹具设计:
(一)问题的提出
为了提高劳动生产,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹 具。 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平面一短销,该定 位短销的尺寸与公差规定和本零件在工作时的尺寸与公差配合,即 ? 20?0 ?0.045 2. 由于存在两平面配合, 由于零件的表面粗糙度为 0.4? m ,因此需要与配合 平面有一粗糙度的要求为 1.6? m 3. 钻削力的计算: px ? 419 D?S 0.8 k p 刀具选用高速钢材料 查《机床夹具设计手册》表 1-2-8

0.6 200 0.6 ? HB ? k ?? ? ? 1.03 p ? 190 ? 190 ?
D ? 8.4 、 S1 ? 0.25 、 S2 ? 0.125 px1 ? 419 D?S 0.8 k p ? 419 ? 8.4 ? 0.250.8 ? 1.03 ? 1195.8N
px 2 ? 419 D?S 0.8 k p ? 419 ? 9 ? 0.1250.8 ? 1.03 ? 735.9 N

4.

夹紧力计算: 查《机床夹具设计手册》由表 1-2-23

可以知道采用点接触螺旋副的当量摩擦半径为 0 查表 1-2-21: d ? 10mm p ? 1 . 2 5 r z ? 4 . 5 9 4 ? ? 2°29′ , 选用梯形螺纹有利于自锁 ? 2 ? 8°50′
25 L 25 ? 40 ? 1120 N 4.594 ? tg ?11?

w0 ?

? tg?1 ? ? 2 tg ?? ? ? 2 ?
,

?

由于工件为垂直安装在夹具之间,所以夹紧力 w0 ? w 所以夹具设计符合要 求

(二)夹具设计
1 定位基准选择 由于槽的宽度有公差要求,因此应以右端面为主要定位基准.由于铸件的公差 要求较大,利用轴孔的中心轴作为辅助定位基准时,另外为了防止工件转动,为限 制次自由度,应该以健限制工件旋转,另辅助一左端面为辅助定位,防止工件左 右移动, 因此为了满足这些定位要求, 设计压板结构, 既可以满足轴向力的要求, 又可方便工件的装夹。. 2.切削力及夹紧力计算 略

3.定位误差分析
夹具的主要定位元件为 ? 22 孔的定位销 基准移位误差 ? y ,由于孔和销都有制造误差,为工件装卸方便,孔与轴间还有 最小间隙 Xmin(此间隙同在调刀储存及对刀时消除) 故
?y ? D max ? d min D min ? d max ?D ? ?d 0.28 ? 0.023 ? ? ? ? 0.1015 2 2 2 2

满足自由公差要求。

4 钻床夹具的装配图见附图

六、设计感想与体会:
课程设计就是一个团队合作的过程。看着眼前的手工图纸、CAD 图和设计计算 的手稿,设计过程一幕幕浮现在眼前。

设计让我们学到了很多东西。这次设计可以说是两年的课程学习所掌握的所有 机械工程学科的基础知识的融会贯通,因为我们以前曾经学得很好,但是都是理论 的东西,终于知道理论联系实际才使我们有了更进一步的体会。

在这次设计中,我学会的如何设计、如何计算,更重要的是我学会了合作,我 懂得了团队合作的重要性。我们以前做的设计都是一个人的,而且规模小,不需要 什么规划,这次可以说是综合了我们的所有智慧。

参考资料: 《机床夹具设计手册》 《机械制造工艺学课程设计指导书》 《切削用量简明手册》 《机械加工工艺手册》 《机械制造技术基础》 《机械精度设计基础》


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