CA6140开合螺母工艺工装设计.docx

1、CA6140开合螺母工艺工装设计1.零件的分析1.1 毛坯生产类型确定毛坯类型为3000件/年，由表（2-5.6）划分生产类型的参考数据确定为中批，工作制度8小时/班制。1.2 毛坯铸造形式将融化了的金属浇注到旋转着的模型中，由于离心力的作用，金属液粘贴于模型的内壁上，凝结后所得铸件外形与模型内壁的形状相同，使用这种方法可以毋需浇注口，故能显著地减少金属的消耗。由于免除了砂型和制模的设备，以及减少了铸工车间的面积，生产成本就有了降低；而所得逐渐则具有紧密与微细的颗粒结构及较好的机械性能。1.3 毛坯精度尺寸由表（2-5-1）得灰铸铁刀具切入金属层的厚度应大于表面层厚度，即大于1mm，小于4mm

2、。由JK67-62，确定灰铸铁铸件精度等级为2级（指尺寸精度和表面光洁度要求较高，或者大批、中批生产的铸件。1.4 确定毛坯铸件的重量通过计算，最后确定毛坯的重量为4.079Kg，由表（2-5-2）确定重量偏差为7。1.5 确定机械加工余量由表（2-5-5）确定2级铸铁件的机械加工余量：顶面加工余量为4.0mm，底面及侧面加工余量为3.0mm。1.6 确定铸铁件的尺寸偏差由(标-5-6)查得2级铸铁件尺寸偏差为0.8mm。1.7 零件的作用题目所给定的零件是CA6140车床上的开合螺母 。开合螺母是用于接通和断开从丝杠传来的运动。车削螺纹时，将开合螺母合上，丝杠通过开合螺母传动溜板箱和刀架；否

3、则就将开合螺母脱开。车削螺母时，顺时针方向转动手柄，通过轴带动曲线槽盘转动，曲线槽盘上的曲线槽盘形状，通过圆柱销带动上半螺母在溜板箱体后面的燕尾形导轨内上下移动，使其相互靠拢，将开合螺母和丝杠啮合。若逆时针方向转动手柄，则两半螺母相互分离，开合螺母和丝杠脱开。槽盘的曲线槽是一段圆弧，此圆弧在接近槽盘中心部分的倾斜角比较小，目的是使开合螺母闭合能自锁，不会因为螺母上的径向力而自动脱开。 2. 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为HT15-33灰铸铁,考虑到灰铸铁 的抗缺口敏感性，减震性和耐优良等特点,因此应该选用铸件,以便使开合螺母在使用中耐磨性良好,保证零件工作可靠.由于零件年产量

4、为3000件,已达到成批生产的水平，而且离心铸造，免除了砂模和制模的设备，以及减少了铸工车间的面积，生产成本就有了降低，这样得来的铸件具有紧密与微细的颗粒结构及较好的机械性能。因此采用离心铸造,这从提高生产率、保证加工精度来考虑也是应该的。2.2 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证、生产率得到提高。否则不但加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择：对象开合螺母这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要的。按照有关粗基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有

5、若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准。我现在选取燕尾为粗基准，利用左、右两个定位块和一个削边销对其进行限制，以消除六个不定度，达到过定位。对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题。2.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点，是应该使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到妥善的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，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。 工艺路线方案一：工序. 铸造。. 清砂。. 热处理。. 清砂。.涂漆。.划线。.铣燕尾及空刀槽。.磨燕尾

6、及空刀槽。.粗镗、精镗、粗铰、精铰52H7孔并倒角1.5 x 45。 .钻、扩钻、粗铰、精铰2 x 12孔。.粗车、半精车、精车一端面。.粗车、半精车、精车另一端面。.切断。.去毛刺。.清洗。.检验。.入库。路线方案二：工序. 铸造。. 清砂。. 热处理。. 清砂。.涂漆。.划线。. 粗车、半精车、精车一端面。 . 粗镗、精镗、粗铰、精铰52H7孔并倒角1.5 x 45。. 粗车、半精车、精车另一端面。. 铣燕尾及空刀槽。. 磨燕尾及空刀槽。. 钻、扩钻、粗铰、精铰2 x 12孔。.切断。.去毛刺。.清洗。.检验。.入库。2.4 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

7、燕尾及空刀槽，然后以此为基准加工孔52H7；而方案二是先加工两端面，再加工52H7孔。两者相比较，可以看出，先加工燕尾及空刀槽，然后以此为基准加工孔52H7，这时的位置精度较易保证，并且定位及装夹等比较方便。2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“开合螺母”零件材料为HT15-33灰铸铁。毛坯重量为4公斤，生产类型为中批生产，采用离心铸造毛坯，2级精度。根据上述原始材料及加工工艺，分别对各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定如下：1. 52H7孔精铰至52H7，表面粗糙度为Ra1.6um，工序余量为2z=0.08；粗铰至51.92mm 2z=0.42；精镗至51.5mm 2z

8、=1.5；粗镗第二次至50mm 2z=3；粗镗至47m 2z=7；1. 2 12孔铰至12mm 2z=0.15；扩钻至11.85mm 2z=0.85；钻至11 2z=11；2. 一端面精车至97 2z=0.8；半精车至97.8 2z=1.2；粗车至99 2z=6；3. 另一端面精车至95 2z=0.5；半精车至96.5 2z=0.5；粗车至96 2z=1； 2.6 确定切削用量及基本工时工序：铣燕尾及空刀槽u：摩擦因数（tg=tg=u）； R：偏心轮半径（mm）；E：偏心量（mm）；r：转轴半径：偏心轮几何中心与转动中心联线和几何中心与夹紧点联线间的夹角（ ）； ；s1=0.3mm（1-2-3

9、3），s2=0.1mm （1-2-33），s3=0.1mm，s4=0.2mm，s=0.3+0.1+0.1+0.2=0.7mm；偏心轮工作段为为150180，偏心量：偏心量：偏心量：偏心轮直径D（1420）e，转轴直径：d0.25，D=0.2525=6.25mm， W0=10070x0.43=3010N4. 夹具总图的绘制一、 总图应该遵循机械制图国家标准绘制，图形大小的比例尽量取1：1，为求使绘制的夹具总图有良好的直观性，如果工件过大的时候选用1：2等缩小比例，过小时取2：1的比例；二、 图中应该以最少数量视图清楚地表示出夹具的工作原理和结果，表示各 种元件或者装置之间的位置关系等；三、的顺序

10、：先用点划线绘出工件的轮廓，外形及定位基准，并用网状线显示出加工余量；把工件轮廓视为透明体，然后按着工件的形状及位置依次画出定位、导向、夹紧及其他元件或者装置的具体结构；最后绘制夹具体，形成一个完整的夹具；四、夹具总图上标注出零件编号，按规定要求填写标题栏和明细表；五、确定并标注有尺寸和夹具技术要求。如图所示。5. 机床夹具的发展回顾夹具6的历史，它是来源于以大量生产为基础的呼唤性零件的加工。夹具最早出现于1798年，当时作为大量生产方式的创造者而名列前茅的“惠特尼”公司接受了美国政府订购的三年间制造一万支步枪的合同，把原来靠手工操作的步枪枪管锻件，由一个人从头到尾制造下来的方式改为雇用熟练工

11、人进行简单操作、制造，使用了一系列夹具，使5步枪按时交货。继而在1853年“科尔特”根据互换性方式建造了大型兵工厂，据说把涉及1400台机床的大部分作成了专用机床，并花费与机械设备的数量相同的费用，消耗在制造刀具和夹具上。这样通过使用刀具和夹具才使制造有互换性的零件成为可能。同时还简化了操作，为后来向大量生产的发展准备了条件。第二次世界大战时期，世界机床技术的发展在很大程度上受军火生产多影响，战前用于生产汽车、无线电、民用产品的大量技术，在战时广泛移用于军需品的产品。为了提高生产率，应付熟练技术工人的不足，机床夹具得到了更大的发展。1920年，世界第一部几少夹具的书籍在德国出版。夹具从产生到现

12、在，大约可分为以下三个阶段：第一阶段主要表现在夹具与人的结合上，这时夹具只是作为人的单纯的辅助工具，使加工过程加速和趋于完善，生产率得到提高；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的技机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工件及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分,成为机械加工中不可缺少的工艺装备.夹具在机械加工中的作用已如前面所述.在近几十年中,夹具的基本组成部分并无明显变化,但随着机械工艺的迅速发展,对产品品种和生产率提出了愈来愈高的要求,使多品种、中小批生产成为机械工业生产的主

13、流,为了适应机械工业这种发展的趋势,必然对机床夹具提出更高的要求.它主要表现在如下几方面:i.机床夹具的“三化”工作为了加速新产品的投产,简化设计工作,加速工艺装备的准备工作,以获取良好的技术经济效果,必须重视机床夹具的标准化、系列化和通用化工作.标准化是多样化、自动化的前提,世界许多国家不但制定了组合夹具的标准.苏联、美国、英国、民主德国、日本等国还制定了专用和通用可调夹具的标准.大大达到了夹具设计和制造的劳动量,为组织专用夹具零部件的集中大量生产创造了有利条件.目前各国都在尽量减少专用夹具的比重，积极采用各类标准的通用夹具，逐渐扩大标准件、通用件的使用范围。ii.大力研制推广使用新型机床夹

14、具1.单件、小批生产或新产品试制中，应推广使用组合夹具和半组合夹具。 2.在多品种、中小批生产中，应大力推广使用可调夹具，尤其是成组夹具。iii.高夹具的机械化、自动化水平提高生产率是社会生产的一项经常的、一贯的要求，近几十年来，高小、自动化夹具得到了迅速地发转，主要原因是，一方面由于书空机床、组合机床及其它高小自动化机床的出现，要求夹具能适应机床的要求，才能更好地发挥机床的作用。另一方面，由于采用高速强力切削，机动时间得到了响应地缩短，但劳动生产率并未因此得到明显地提高，其原因就在于辅助时间没有减少不多。因此，只有采用高小机械化与自动化夹具，才能使生产力厂得以进一步大幅度提高。a)制高精度机

15、床夹具 目前，机械制造工艺普遍朝精密化的方向发展。对精度要求较高的零件，除选用精密的机床外，尚需采用一些精密的夹具。b)展计算机辅助机床夹具设计的眼界工作 为了提高机床家具设计的质量与书牍，在机床夹具亿个度微的标准化、系列化和通用化的基础上，过外已可以用计算机进行机床夹具的设计工作。计算机辅助机床夹具设计乃是整个计算机辅助设计（CAD）的一个组成部分。计算机辅助机床夹具设计可以做到：哟功能标准化的夹具元件组成的专用夹具的设计；用标准化、规格化的夹具基体和调整件组成的成组夹具的设计；组合夹具的组装设计。 用计算机辅助机床夹具设计的最主要优点就在于：用计算机控制设计程序，哟功能自动绘图机来自动进行

16、绘图，大大加快了设计速度，大大加速了工艺准备工作，缩短了生产准备周期；同时在设计过程中，根据需要可在光笔图象显示仪上随时显示所设计的方案图象，并且可用光笔进行实地修改，以达到夹具设计的最佳化。c)开展机床夹具设计中有关问题的研究除上面 谈到的一些问题在机床夹具设计中需要加以研究之外，还有一些问题需要进一步加强眼界，以便更好地设计机床夹具。这些问题有：夹具设计中误差（定位误差、夹紧误差等）的综合分析；高精度零件检验夹具设计；夹具磨损极限的合理制定；夹具设计与制造工时定额的确定；夹具最佳标准件的确定；夹具设计中的尺寸与形位公差以及其它技术条件的合理制定；成组夹具的精度分析；机床夹具科学管理方法的研

17、究；夹具定位系统、夹紧系统等的最佳设计程序；夹具刚度问题（尤其是可调夹具、组合夹具）的研究等等。6.附录：6.1 英文原文CamsVarious motions can be produced by the action of a cam against a follower.Mamy timing devices are operated by can action.The purpose of andy cam is to produce a displacement of its follower;a secondary follower is often .used to produc

18、e additional displacement in another location.The most popular type is the plate cam.The cylindrical type is used to transmit linear motion to a follower as the cam rotates.Three-dimensional cam are sometimes used;these provide some unusual follower motions,but also make follower design difficult.Th

19、e camshaft in the automotive engine illustrates a simple but important application of a late cam.The cam assemblies in automatic record players illustrate a somewhat more complex application.Cam profiles are accurately constructed by either praphical or mathematical methods.The transitiom from devel

20、opment drawings to working (shop) drawing can be made in several ways:1.Make a full-scale template.This is desirable from the manufacturing standpoint,but it will not guarantee accurate cam profiles.2.Use radial dimensions.This is fairly accurate,but sometimes produces layout problems in the shop.3.

21、Use coordinate dimensioning.This procedure will ensure accuracy.In selecring one of these methods,one should consider the function of the cam in terms of desired preciseness.Because the cam work outline already determined, therefore the cam structural design mainly was determines the curve outline a

22、xial thickness and the cam and the drive shaft connection way. When the work load compares the hour, curve outline axial thickness generally takes for the outline curve biggest radius of vector 1,/10 /5; Regarding a stress bigger important situation, must with carry on the design according to the ca

23、m contour surface from the contact intensity. When determination cam and drive shaft joint way, should synthesize the consideration cam the assembling and dismantling, the adjustment and firmly grades the question. Regarding implementing agency more equipment, between its each execution component mo

24、vement coordination usually determined by the cycle of motion chart, therefore in assembly cam gear time, the cam contour curve initial station (pushes regulation starts) the relative position to have according to the cycle of motion chart to carry on the adjustment, guarantees each execution compon

25、ent to be able according to the pre-set sequence synchronized action. Therefore, requests the cam in the structural design to be able to be opposite to the drive shaft carries on the rotation along the circumference direction, and reliably performs fixedly. The simplest method uses the clamping scre

26、w nail fixed cam, or with clamping screw nail pre- fixed, after treats adjusts uses the pin to be fixed again.From structural design: from structure: When design must consider from the guidance and prevented revolves. From movement rule design: Involves many aspects from the movement rule design the

27、 questions, besides consideration rigidity impact and flexible impact, but also should maximum speed vmax which has to each kind of movement rule, maximum acceleration amax and its the influence performs the comparison. 1) vmax bigger, then momentum mv is bigger. If from is suddenly prevented, the o

28、versized momentum can cause the enormous impulse, endangers the equipment and the personal safety. Therefore, when is bigger from the quality, in order to reduce the momentum, should choose the vmax value smaller movement rule. 2) amax bigger, is bigger. Function in high vice- contact place stress b

29、igger, the organization intensity and the wear resistant request is also higher. Regarding high speed cam, in order to reduce the harm, should choose the amax value smaller movement rule. First states several kind of movements rules vmax, amax, the impact characteristic and the suitable situation fo

30、llowing table regarding swings from the cam gear, its movement graph x-coordinate expression cam corner, y-coordinate then separately expresses from, angular speed and angle acceleration. This kind of movement graph has the state of motion and above is same.From structural design: from structure: Wh

31、en design must consider from the guidance and prevented revolves. From movement rule design: The cam gear design basic question 1. cam gears type choice, the definite cam shape, with from maintains the high vice- contact from the shape and the movement form and the cam the way 2. from the movement rule design, according to the application situation to from the travelling schedule and the state of motion request, determines from the movement rule. 3. cam gears basic parameter design, determines from the travelling schedule, various movements angle, t