拨叉831005课程设计1.docx
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拨叉831005课程设计1
一、拨叉的工艺分析及生产类型确定·············1
二、工艺规程设计·····························2
三、加工余量、工序尺寸和公差确定··············4
四、切削用量、时间定额的计算··················6
五、夹具设计··································17
六、小结······································17
七、文献······································18
一、拨叉的工艺分析及生产类型确定
一.零件的分析
(一)、零件的作用:
题目给定的零件是CA6140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)、拨叉的工艺分析:
CA6140拨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Ø25+0.230mm的六齿方花键孔、Ø22+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+0.030mm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.生产类型确定
年产量为5000件(大批生产)
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。
经查文献【3】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3。
毛坯零件图在附:
(二)定位基准的选择
定位基准有粗基准和精基准之分,通常先确定精基准,然后再确定粗基准﹑
1﹑精基准的选择:
根据该拨叉零件的技术要求和装配要求,为了保证定位基准和工序基准重合,以零件的右端面(A面)为精基准,遵循了“基准重合”。
2﹑粗基准的选择:
作为粗基准的表面应平整,没有飞边﹑毛刺或其他表面缺陷。
因为要保证花键的中心线垂直于右端面,所以40㎜的外圆表面为粗基准。
(三)加工阶段的划分
该拨叉的加工质量要求较高,可将加工阶段划分为粗加工、精加工阶段。
在粗加工阶段,首先将精基准(A面)准备好,使后续都可采用精基准定位加工,保证其他加工表面的精度要求;然后粗铣拨叉B面。
在精加工阶段,完成拨叉Ø22㎜孔的钻、扩加工;在精加工阶段,进行拨叉Ø18㎜的磨削加工。
(四)工序的集中和分散
该拨叉选用工序集中的原则安排拨叉的加工工序。
该拨叉的生产类型为大批生产,可以采用万能型机床和立式铣床,以及专用工、夹具,以提高生产率;而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少,不但可缩短辅助时间,而且由于在一次装夹中加工啦许多表面,有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。
(五)工序顺序的安排
1、机械加工工序
(1)遵循“先基准后其他”原则,首先加工精基准—拨叉右端面
(2)遵循“先粗后精”原则,先安排粗精粗加工工序,后安排精加工工序
(3)遵循“先面后孔”原则,先加工拨叉右端面,再加工叉轴孔Ø22㎜。
2、热处理工序
模锻成型后切边,进行调质,调质硬度为241~285HBS,并进行酸洗,喷丸处理,喷丸处理可提高表面硬度,增加耐磨性,消除毛坯表面因脱碳而对机械加工带来不利影响。
3、辅助工序
精加工够,安排去毛刺和中间检验工序
(六)确定工艺路线
1、粗、精车端面,以Ф40mm圆柱面为粗基准。
选用X51卧式铣床加专用夹具
2、钻、扩花键底孔、倒两端15°倒角。
选用Z550立式铣床加专用夹具
3、拉花键。
以A面为基准。
选用Z550立式铣床加专用夹具。
4、铣削槽B面。
以花键的中心线及A面为基准。
选用X51卧式铣床加专用夹具
5、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。
6、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。
三、加工余量、工序尺寸和公差确定
CA6140的拨叉材料为HT200。
毛坯重量为1.0kgσb=160MPaHBS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3mm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。
由文献【1】表2-28查得,扩孔余量:
Z扩=2mm,钻孔余量Z钻=20mm;查文献【1】表1-20可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为:
扩:
IT12,钻:
IT13。
根据上述结果,再查文献【1】表2-40标准公差数值可确定各工步的公差值分别为:
扩:
0.21㎜,钻:
0.33㎜。
综上所述,该工序各工步的工序尺寸及公差分别为:
扩孔Φ220+0.21mm钻孔Φ200+0.33mm。
3.拉花键。
花键孔要求以外径定心:
拉削时加工余量参照【3】取2Ζ=1mm
4.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。
粗铣加工余量为2.8mm
精加工余量为0.2mm
四、切削用量、时间定额的计算
1、车削用量和基本时间的计算
(1)粗铣
1).背吃刀量的确定ap=2.5mm
2).进给量的确定:
由文献【1】表5-11按铣刀直径50mm,齿数为6的条件选取每齿进给量fz为0.4mm/z
3).由文献【1】表5-13.按高速钢立铣刀d/z=50/6的条件选取,铣削速度v=42m/min由文献【1】公式(5-1)n=1000×42/3.14×50=267.38r/min
参照文献【1】表4-15选取X51型立式铣床的主轴转速,取转速n=255r/min,再将此转速代入公式(5-1)可求出实际铣削速度v=πdn/1000=40.06m/min
4).基本时间tj的计算:
根据文献【1】表5-43中面铣刀铣平面(对称铣削),主偏角等于90°的基本时间计算公式取l1=0.5[d-(d2-ae2)1/2]+1=0.5×[50-(502-402)1/2]+3=11.5㎜,l2=3,fmz=fz×Z×n=0.4×6×255=612mm/min所以该工序的基本时间tj=(l+l1+l2)/fmz=(50+11.5+3)/612=0.10min=60s
(2)精铣
1).背吃刀量的确定ap=0.5mm
2).进给量的确定:
由文献【1】表5-11,按铣刀直径50mm,齿数为6的条件选取每齿进给量fz为0.25mm/z
3).铣削速度的计算:
由文献【1】表5-13,按高速钢立铣刀d/z=50/6的条件选取,铣削速度v为47m/min。
由文献【1】公式(5-1)
n=1000×47/3.14×50=299.21r/min。
参照文献【1】表4-15选取X51立式铣床主轴转速,取n=300r/min,再将此转速代入文献【1】公式(5-1)可求出该工序实际铣削速度为v=πdn/1000=47.12m/min。
4).基本事件tj的计算:
根据文献【1】表5-43中面铣刀铣平面(对称铣削),主偏角等于90°的基本时间计算公式取l=50㎜,l1=11.5㎜,l2=3㎜,fmz=fz×Z×n=0.25×6×450=450mm/min所以该工序的基本时间tj=(l+l1+l2)/fmz=(50+11.5+3)/450=0.14min=8.20s
工序2——钻、扩Φ22孔、倒角
(1)钻孔
1).背吃刀量的确定ap=20mm
2).进给量的确定:
由文献【1】表5-22,取每转进给量f=0.20mm/r
3).切削速度的计算:
由文献【1】表5-22,工件材料HT200条件选取,切削速度v=15m/min,由文献【1】公式(5-1)得n=1000×15/3.14×20=238.73r/min。
参照文献【1】表4-9选取Z550立式钻床主轴转速n=250r/min。
再将此转速代入文献【1】代入公式(5-1)可求实际钻削速度v=πdn/1000=π×20×250/1000=15.71m/min.
4).基本事件tj的计算:
根据文献【1】表5-41钻孔的基本时间可由tj=(l+l1+l2)/fn求的。
式中l=80㎜l2=1㎜,L1=D/2cotKr+1=20/2×cot54°+1=10×0.72+1=8.18㎜,f=0.20㎜/r,n=250r/min,所以基本时间:
tj=(l+l1+l2)/fn=(80+8.18+1)/0.2×250=1.78min=107.2s
(2)扩孔
1).背吃刀量的确定ap=2mm
2).进给量的确定:
由文献【1】表5-23,取每转进给量f=0.7mm/r
3).切削速度的计算:
由文献【1】表5-24,选取切削速度v=92.9m/min
由文献【1】公式(5-1)得n=1000×92.9/3.14×22=1344.14r/min,参照文献【1】表4-9选取Z550立式钻床主轴转速n=1400r/min。
再将此转速代入公式(5-1)可求实际切削速度v=πdn/1000=π×22×1400/1000=96.76m/min.
4).基本事件tj的计算:
根据文献【1】表5-41扩孔的基本时间可由tj=L/fn(l+l1+l2)/fn,式中l=80㎜l2=4㎜,
L1=(D-d1)/2cotKr+1=(22-20)/2×cot45°+2=3㎜,所以基本时间:
tj=(l+l1+l2)/fn=(80+3+4)/0.7×1400=0.89min=5.33s
(3)、倒角
刀具:
专用刀具。
此工步使用到专用刀具和手动进给。
检验机床功率按文献【2】表1.24
可以查出 当σb=160~245HBS
ap≤2.8mm f≤0.6mm/r
Vc≤41m/min Pc=3.4kw
按Z550立式钻床 车床说明书 主电机功率P=11kw
可见Pc比P小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求
钻削功率检验按文献【2】表2.21
当do=21mm f=0.64mm
查得转矩M=61.8 N.M
文献【2】表由表2.32 得功率公式
PC=McVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km
按C3163-1 车床说明书 主电机功率P=11kw
可见PC比P小得多,所以机床功率足够,所用切削用量符合要
工序3—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=Zblηk/1000vfzZ
式中:
Zb单面余量1.5mm(由Φ21mm拉削到Φ25mm);
L拉削表面长度,80mm;
η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,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=80/12≈7
∴其本工时Tm=1.5×80×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×7=0.13min=7.8s
工序4——粗、精铣B面
加工工件尺寸:
长度28㎜,宽度40㎜,加工余量3㎜
(1)粗铣
1).背吃刀量的确定:
ap=2.8mm
2).进给量的确定:
由文献【1】表5-11按铣刀直径32mm,齿数为6的条件选取每齿进给量fz为0.18mm/z
3).铣削速度的计算:
由文献【1】表5-13.按高速钢立铣刀d/z=32/6铣削速度v=39m/min由文献【1】公式(5-1)得n=1000×39/3.14×32=387.94r/min。
参照文献【1】表4-15选取X51型立式铣床,取转速n=380r/min
再将此转速代入公式(5-1)可求出实际铣削速度v=πdn/1000=38.20m/min
4).基本事件tj的计算:
根据文献【1】表5-43中面铣刀铣平面(对称铣削),主偏角等于90°,其基本时间可由tj=(l+l1+l2)/fmz求得。
式中l=40mm,l2=3mm,l1=0.5[d-(d2-ae2)1/2]+1=0.5×[32-(322-282)1/2]+1=9.75mm,fmz=fz×Z×n=0.18×6×380=410.4mm/min
所以该工序的基本时间tj=(l+l1+l2)/fmz=(40+9.75+3)/410.4=0.13min=7.71s
(2)精铣
1).背吃刀量的确定:
ap=0.2mm
2).进给量的确定:
由文献【1】表5-11按铣刀直径32mm,齿数为6的条件选取每齿进给量fz为0.12mm/z
3).铣削速度的计算:
由文献【1】表5-13.按高速钢立铣刀d/z=32/6铣削速度v=42m/min由文献【1】公式(5-1)得n=1000×39/3.14×32=417.78r/min。
参照文献【1】表4-15选取X51型立式铣床,取转速n=490r/min。
再将此转速代入公式(5-1)可求出实际铣削速度v=πdn/1000=49.26m/min
4).基本事件tj的计算:
根据文献【1】表5-43中面铣刀铣平面(对称铣削),主偏角等于90°,其基本时间可由tj=(l+l1+l2)/fmz求得。
式中l=40mm,l2=3mm,l1=0.5[d-(d2-ae2)1/2]+1=0.5×[32-(322-282)1/2]+1=9.75mm,fmz=fz×Z×n=0.12×6×490=352.8mm/min
所以该工序的基本时间tj=(l+l1+l2)/fmz=(40+9.75+3)/352.8=2.89min=173.13s
工序5—铣削8+0.030mm槽。
加工工件尺寸:
8+0.030mm,长度L=40mm
加工要求:
高速钢错齿三面刃铣刀(精密级K8)加工余量8用乳化液冷却
机床:
X62W
1)选择刀具:
由加工尺寸公差0-0.3。
所以铣刀精度为精密级K8
铣刀参数:
L=8mmD=63d=22d1=34ro=15°
ao=12°an=6°Z=16
2)选择切削量
由于槽的深度为8mm,故一次走完,ae=8mmap=8mm
由文献【2】表3.3确定f=0.15-0.3mm/r现取f=0.3mm/rfz=0.3/16=0.018mm/z
3)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命:
根据文献【2】表3.7,得最大磨损量为0.5由表3.8确定刀具寿命:
T=100min其中
4)决定切削速度Vc和每齿进给量Vf、由文献【2】3.27的公式
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv
Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,
Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv=82.86m/min
n=1000×Vc/
do=1000×82.86/3.14×63=418.87r/min
根据X62W型铣床说明书选nc=375r/min
实际速度Vc=
donc/1000=74.2m/min
选Vfc=ncf=375X0.3=112.5mm/min根据X62W型铣床说明书选选Vf=110mm/min
fzc=110/375×16=0.018mm/z
1)机床功率:
根据文献【2】表3.28公式
圆周力fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doaFnWF)KFCKTV=0.90KMFC=0.94
由表28得CF=30,XF=1.0,yF=0.65,UF=0.83,WF=0,qF=0.83,KFC=1.28
Fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doqFnWF)KFC=30X8X0.018X8/63X375=505.6N
M=FCdo/2×103=15.9N•M
Pc=FcVc/1000=1.18km根据X62W型铣床说明书,功率足够。
6)基本工时基本工时根据文献【2】表3.5
Tm=(L+L1+△)/Vf=(40+14)/110=0.49min=29.4sL1+△=14mm
工序6—铣宽为180+0.12mm槽
加工要求:
用乳化液冷却,加工工件尺寸,宽180+0.12mm,长L=40mm,加工余量23mm
由于此工步的设计尺寸精度要求很高,用铣削加工很难达到尺寸精度的要求,所以为了留给下一道公序磨削的加工余量,所以分两步走,ae=23,ap=10mm,
1)选择刀具
铣刀参数:
L=10D=100mmd=30mmro=15°
ao=12°an=6°Z=24
2)选择铣削用量
由于槽的宽度为18mm,故二次走完,ae=23mmap=10mm
由文献【2】表3.3确定f=0.5mm/r现取f=0.8mm/rfz=0.5/24=0.02mm/z
3)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命:
根据文献【2】表3.7,得最大磨损量为0.5由表3.8确定刀具寿命:
T=100min其中
4)确定切削速度Vc和每齿进给量:
决定切削速度Vc和每齿进给量Vf、由文献【2】3.27的公式
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv
Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,
Ksv=0.8,KTv=0.82,
Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv=98.6m/min
n=1000×Vc/
do=1000×98.6/3.14×100=314r/min
根据X62W型铣床说明书选nc=300r/min
实际速度Vc=
donc/1000=94.2m/min
选Vfc=ncf=300X0.5=150mm/min根据X62W型铣床说明书选选Vf=150mm/min
fzc=150/300×24=0.020mm/z
5)基本工时基本工时根据文献【2】表3.5
Tm=(L+L1+△)•i/Vf=(40+20)X2/150=0.8min=48sL1+△=20mmi=2(走两次)
工序7—磨18mm槽,
保证尺寸18mm
1)选择砂轮。
见文献【2】第三章中磨料选择各表,结果为
GZ46KV6P350×40×127其含义为:
磨轮磨料为棕刚玉,为了防止粒度过小而磨轮堵塞,所以选用为粒度为46#,硬度为软2级。
平型砂轮,其尺寸为16×6×40(D×d×H)。
2)切削用量的选择。
砂轮转速n砂=3000r/min(见机床说明书),
v砂=2.5m/s
进给量f=50mm/min双单行程fr=0.015mm
3)切削工时。
当加工1个表面时
Tm=(L+y+△)••iK/50=3.1min=186s
2、辅助时间ta的计算
根据文献【1】的第五章第二节所述,辅助时间tf和基本时间tj之间的关系tf=(0.15~0.2)tj,本零件tf=0.15tj,则各工序的辅助时间分别为:
工序1的粗铣A面辅助时间:
tf=0.15×6s=0.9s
工序1的精铣A面辅助时间:
tf=0.15×8.20s=1.23s
工序2钻孔的辅助时间:
tf=0.15×107.02s=16.05s
工序2扩孔的辅助时间:
tf=0.15×5.0s=0.75s
工序3拉花键的辅助时间:
tf=0.15×7.8s=1.17s
工序4粗铣B面的辅助时间:
tf=0.15×7.71s=1.16s
工序4精铣B面的辅助时间:
tf=0.15×173.13s=26.0s
工序5铣8㎜槽的辅助时间:
tf=0.15×29.4s=4.41s
工序6铣18㎜槽的辅助时间:
tf=0.15×48s=7.2s
工序7磨18㎜槽的辅助时间:
tf=0.15×186s=27.9s
3、其他时间的计算
除了作业时间(基本时间和辅助时间之和)以外,每道工序的单件时间还包括还布置工作地时间、休息和生理需要时间和准备和终结时间。
由于该拨叉的生产类型为大型生产,分摊到每个工件上的的准备和终结时间甚微,可忽略不计;布置工作地时间tb是作业时间的2%~7%,休息和生理需要时间tx是作业时间的2%~4%,该拨叉取3%,则各工序的其他时间(tb+tx)可按关系式(3%+3%)×(tj+tf)计算它们分别是:
工序1粗铣A面的其他时间:
tb+tx=6%×(6s+0.9s)=0.14s
工序1精铣A面的其他时间:
tb+tx=6%×(8.20s+1.23s)=0.57s
工序2钻孔的其他时间:
tb+tx=6%×(107.02s+16.05s)=7.38s
工序2扩孔的其他时间:
tb+tx=6%×(5.0s+0.75s)=0.35s
工序3拉花键的其他时间:
tb+tx=6%×(7.8s+1.17s)=0.54s
工序4粗铣B面的其他时间:
tb+tx=6%×(7.71s+1.16s)=0.14s
工序4精铣B面的其他时间:
tb+tx=6%×(173.13s+26s)=10.46s
工序5铣8mm槽的其他时间:
tb+tx=6%×(29.4s+4.41s)=2.03s
工序6铣18mm槽的其他时间:
tb+tx=6%×(48s+7.2s)=3.31s
工序7磨18mm槽的其他时间:
tb+tx=6%×(186s+27.9s)=12.83s
4、单件时间tdj的计算
该拨叉各工序的单件时间分别为:
工序1的单件时间tdj为两个工步单件时间的和,其中
工序1粗铣的单件时间:
tdj粗=6s+0.9s+0.41s=7.31s
工序1精铣的单件时间:
tdj精=8.20s+1.23s+0.57s=10s
因此,工序1的单件时间tdj=tdj粗+tdj精=7.31s+10s=17.31s
工序2的单件时间tdj为两个工步单件时间的和,其中
工序2钻孔的单件时间:
tdj钻=107.02s+16.05s+7.38s=130.45s
工序2扩孔的单件时间:
tdj扩=5.33s+0.75s+0.35s=6.43s
因此,工序2的单件时间tdj=tdj钻+tdj扩=130.45s+6.43s=136.88s
工序3拉花键的单件时间:
tdj=7.8s+1.17s+0.54s=9.51s
工序4的单件时间tdj为两个工步单件时间的和,其中
工序4粗铣的单件时间:
tdj粗=7.71s+1.16s+0.53s=9.4s
工序4精铣的单件时间:
tdj精=173.13s+26s+10.467s=209.59s
因此,工序4的单件时间tdj=tdj粗+tdj精=9.4s+209.