数控技术毕业设计（论文）-CA6140车床拨叉数控加工工艺及程序设计.doc

陕西航空职业技术学院 毕业设计（论文）题 目 CA6140车床拨叉数控加工工艺及程序设计 专业班级 数控技术 层级 专科 形式 函授 学生姓名 指导教师 设计（论文）完成日期 2011 年 6 月 10 日 目 录序言1 一、零件的工艺分析3二、工艺规程设计4 (一)确定毛坯的制造形式4（二）基面的选择5（三）制定工艺路线6（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定7（五）确立切削用量及基本工时7三、夹具设计：18（一）、设计时注意的问题18（二）、夹具设计18（三）.定位误差分析.20（四）夹具设计及操作说明20附 图21参考资料：22总 结23序 言机械工业是一种基本工业形式，对于我们国家来说，它关系到国计民生的方方面面。近年来机械工业领域向着高精度、高质量、高效率、低成本方向发展，数字化，自动化水平日益提高。同时由于机械工业的发展，其他各工业部门也向着高深度迈进，机械工业的发展日趋重要。机械制造过程及检测，检验中，都要使用大量的夹具。为了达到提劳动效率，提高加工精度，减少废品，扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件，如何设计好夹具则成了机械制造的一项重要任务。机床夹具是夹具中的一种，将其固定到机床上，可以使被加工件对刀具与机床保持正确的相对位置，并克服切削力的影响。使加工顺利进行。机床夹具分为通用夹具和专用夹具两种。夹具设计中的特点：1 夹具的设计周期较短，一般不用进行强度和刚度的计算。2 专用夹具的设计对产品零件有很强的针对性。3 “确保产品加工质量，提高劳动生产率”是夹具设计工作的主要任务，加工质量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夹具来保证。4 夹紧装置的设计对整个夹具的结局有具定性的影响。设计一个好的夹具可以减少废品率。因此，夹具设计要保证以下几个条件：1 夹具的结构应与其用途及生产规模相适应。2 保证工件的精度。3 保证使用方便与安全。4 正确处理作用力的平衡问题。5 注意结构的工艺性，便于制造和维修。注意夹具与机床、辅助工具、刀具、量具之间的联系。6在机械制造中，为了适应新产品的不断发展要求。因此,夹具计过程中有朝着下列方向发展的趋势：（1） 发展通用夹具的新品种A由于机械产品的加工精度日益提高，因此需要发展高精度通用夹具。B广泛的采用高效率夹具，可以压缩辅助时间，提高生产效率。（2） 发展调整式夹具（3） 推广和发展组合夹具及拼拆夹具。（4） 加强专用夹具的标准化和规范化。（5） 大力推广和使用机械化及自动化夹具。（6） 采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具。本设计属于工艺夹具设计范围，机械加工工艺设计在零件的加工制造过程中有着重要的作用。工艺性的好坏，直接影响着零件的加工质量及生产成本，在设计中为了适应中批批量的生产情况，以提高产品的生产效率，在设计中所采用的零件尽量采用标准件，以降低产品的生产费用。机械制造工艺学毕业设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术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，我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性的训练，希望在设计中能锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为自己今后从事的职业打下一个良好的基础。 由于个人能力所限，设计尚有许多不足之处，希望各位老师给予指教。一 零件的工艺分析 零件的作用：手柄座按在车床的变速箱体外面，作用是改变齿轮啮合的，有改变传动比，改变传动方向，也有传递或者脱开动力源的。 手柄座的加工共有两组加工表面，它们相互之间有一定的要求。现分述如下：1、以工件的上下表面为中心加工孔和槽。钻10H7的孔，钻14H7的孔，钻5.5 mm的孔，铣14mm*43mm的槽，钻5mm，钻M10H7并配加钳工加工。其中主要加工孔10H7。2、以25 mm的孔为中心加工表面和孔。铣上下表面，钻10H7，钻14H7的孔，钻5.5 mm的孔，钻5mm，钻M10H7并配加钳工加工。有以上的分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于主要能够夹具加工另一组表面，并保证它们的精度。二 、工艺规程的设计 （一）、确定毛坯的的制造形式 零件材料为铸铁。手柄座在使用过程中不经常的变动，它的只起支撑的作用，受到的冲击不是很大，只是在纵向上受到很大的压力。在加工过程中的精度保证很重要，它对工件的定位有一定的保证作用。（二） 、基准的选择 （1）、 粗基准的的选择 对于一般的箱体零件而言，以外表面作为粗基准是合理的。但本对于零件来说25 mm作为粗基准，则可造成钻孔的垂直度和轴的平行度不能保证。对箱体零件应以相关的表面作为粗基准，现选取零件的上下表面互为基准，再利用四爪卡盘卡住车25 mm。利用内孔25 mm及键槽定位进行钻10mm，在25 mm中以长心轴、键槽及零件的下表面进行自由定位，达到完全定位。（2） 精基准的选择 主要考虑的是基准的中和问题。当设计与工序的基准不重合时，因该进行尺寸换算。（三） 、制订工艺路线生产为大批量生产，故采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。同时还可降低生产成本。（1）、工艺路线方案一：工序一：铣、半精铣45 mm凸台端面；工序二：铣,半精铣大端面;工序三：钻，扩，铰25 H8mm内孔；工序四：拉键槽6H9；工序五：铣槽14*43 mm；工序六：钻，粗铰，精铰10H7 mm孔；工序七：钻槽底通孔5.5 mm；工序八：钻，粗铰，精铰14H7mm孔；工序九：钻5mm圆锥孔，攻螺纹M107Hmm；工序十：终检。（2）、工艺路线方案二：工序一：钻，扩，铰25 H8mm内孔； 工序二：粗铣上、下表面； 工序三：精铣下表面；工序四：拉键槽6H9 mm；工序五：铣槽14 mm *43 mm；工序六：钻槽底通孔5.5 mm；工序七：钻，粗铰，精铰10H7 mm孔；工序八：钻，粗铰，精铰14H7mm孔；工序九：钻5mm圆锥孔，攻螺纹M107Hmm；工序十：终检。（3）、工艺方案的分析：上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工上下表面为中心的一组工艺，然后加工25H8的孔，再以25H8的孔的孔为基准加工10 mm的孔。方案二则是先加孔25H8后再加工上下表面，再加工孔10mm，此时方案二采用车床加工工序一，这样有利提高效率，节省成本。经比较可知，先加工上下表面，再以上下表面为基准加工25H8及插键槽，最后完成对10 mm的孔的定位。显然方案一比方案二的装夹次数减少了，同时也更好的保证了精度要求。具体的工艺过程如下：工序一：铣，半精铣45 mm凸台端面，选用X51立式铣床加工；工序二：铣，半精铣大端面，选用X51立式铣床加工；工序三：钻，扩，铰25H8 mm内孔，选用Z535立式钻床；工序四：钻，粗铰，精铰10H7 mm孔，选用Z525立式钻床； 工序五：铣槽14*43 mm，选用X63卧式铣床；工序六：钻，粗铰，精铰14H7 mm孔，选用Z525立式钻床；工序七：钻底孔，攻螺纹M10 mm，选用Z525立式钻床；工序八：钻5mm圆锥孔，选用Z525立式钻床；工序九：拉键槽6H9mm，选用Z525立式钻床；工序十：钻槽底通孔5mm，选用Z525立式钻床；工序十一：终检。（四） 、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “手柄座”零件材料为铸铁，硬度为HBS151229，毛坯的重量约为072Kg，生产类型为大批量生产。 工序四工序四：钻，粗铰，精铰10H7 mm孔：毛胚为实心，孔精度要求H7，参照工艺手册表23-9及表23-12确定工序尺寸及余量为：钻孔：98 mm; 粗铰: 996 mm;2Z=016mm 精铰: 10 mm2Z=004 mm（五）、确定切削用量及基本工时工序切削用量及基本工时的确定：铣45端面，选用机床：X51立式铣床铣45端面： 选择铣刀半径为25mm，齿数Z=6（见工艺手册表3.127） ，（切削表3.7和切削表3.8） （切削表3.9） 按机床选取 实际切削速度： 工作台每分钟进给量： 铣床工作台进给量： 基本工时： 工序二、确定切削用量及基本工时：铣凸台大端面，选用机床：X51立式铣床铣凸台大端面： 选择铣刀半径为25mm，齿数Z=6（见工艺手册表3.127） ，（切削表3.7和切削表3.8） （切削表3.9） 按机床选取 实际切削速度： 工作台每分钟进给量： 铣床工作台进给量： 基本工时： 工序三 钻 扩 绞孔切削用量及基本工时的确定：钻mm底孔，扩mm，绞选用机床：Z525立式钻床钻孔24mm： 选择24mm高速钢锥柄标准麻花钻（见工艺手册表3.16） （切削表2.7和工艺表4.216） （切削表2.15）硬度200217 按机床选取（工艺表4.25） 实际切削速度： 基本工时：（工艺表6.25）扩孔mm： 选择24.8mm高速钢锥柄扩孔钻（工艺表3.18）由切削表2.10得扩孔钻扩24.8mm孔时的进给量，并由工艺表4.216取扩孔钻扩孔时的切削速度由切削表2.15得，故：按机床选取基本工时： 铰25H7孔： 选择25mm高速钢锥柄机用铰刀（工艺表3.117） 由切削表2.24得， 由工艺表4.216得 按机床选取 基本工时：工序四 切削用量及基本工时的确定：拉宽6 的键槽 卧式内拉床L6120工序切削用量及基本工时的确定：拉宽6的键槽单面升齿，根据有关手册，确定拉花键孔时的花键拉刀的单面升齿为0.06mm，拉削速度为0.06m/m切削工时 式中：单面余量为3.5 L-拉削长度43 -考虑校准部分 的长度系数取1.2 K-考虑机床反行程系数 ，取1.4 V-拉削速度 -拉刀单面升齿 Z-拉刀同时工作齿数 P-拉刀齿距所以拉刀同时工作齿数z=l/p=43/10.5=4.09拉削工时工序：切削用量及基本工时的确定：铣的槽，选用机床：X63卧式铣，选用高速钢圆柱形铣刀，齿数Z=6第一次走刀： 按机床选取 工作台进给量： 基本工时：第二次走刀： 按机床选取 工作台进给量： 基本工时：工序六 切削用量及基本工时的确定：钻mm底孔，扩mm，绞选用机床：Z525立式钻床钻孔9mm： 选择9mm高速钢锥柄标准麻花钻（见工艺手册表3.16） （切削表2.7和工艺表4.216） （切削表2.15）硬度200217 按机床选取（工艺表4.25） 实际切削速度： 基本工时：（工艺表6.25）扩孔mm： 选择9.8mm高速钢锥柄扩孔钻（工艺表3.18）由切削表2.10得扩孔钻扩9.8mm孔时的进给量，并由工艺表4.216取扩孔钻扩孔时的切削速度由切削表2.15得，故：按机床选取基本工时： 铰10H7孔： 选择10mm高速钢锥柄机用铰刀（工艺表3.117） 由切削表2.24得， 由工艺表4.216得 按机床选取 基本工时： 工序7 切削用量及基本工时的确定：钻mm底孔，选用机床：Z525立式钻床钻5.5孔： 选用5.5高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 按机床选取 基本工时： 工序八 钻 扩 绞孔切削用量及基本工时的确定：钻mm底孔，扩mm，绞选用机床：Z525立式钻床钻孔13mm孔： 选择13mm高速钢锥柄标准麻花钻（见工艺手册表3.16） （切削表2.7和工艺表4.216） （切削表2.15）硬度200217 按机床选取（工艺表4.25） 实际切削速度： 基本工时：（工艺表6.25）扩孔mm： 选择13.8mm高速钢锥柄扩孔钻（工艺表3.18）由切削表2.10得扩孔钻扩13.8mm孔时的进给量，并由工艺表4.216取扩孔钻扩孔时的切削速度由切削表2.15得，故：按机床选取基本工时： 铰14H7孔： 选择14mm高速钢锥柄机用铰刀（工艺表3.117） 由切削表2.24得，由工艺表4.216得 按机床选取 基本工时： 工序九钻切削用量及基本工时的确定：钻mm锥销孔孔，选用机床：Z525立式钻床钻5的圆锥孔： 选择高速钢麻花钻 按机床选取 基本工时：铰5的孔： 选择5的铰刀 按机床选取 基本工时：工序十 切削用量及基本工时的确定：钻8.5mm底孔，攻螺纹M10mm，选用机床：Z525立式钻床钻8.5底孔： 选用8.5高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 按机床选取 基本工时：攻螺纹M10mm： 选择M10mm高速钢机用丝锥 f等于工件螺纹的螺距p，即 按机床选取 基本工时：三、夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用的夹具。有老师分配的任务，我被要求设计第五道工序-铣槽，本夹具将用于X63卧式铣床。（一）问题提出本夹具主要用来铣槽的槽，同时对孔的同轴度及加工精度有一定的要求。且在铣槽后还要保证其精度要求，为了使其误差减小，在工序工序二、工序三中的加工也得有精度要求。因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高生产率、降低劳动强度、提高加工质量。（二）夹具设计1 切削力和夹紧力计算(1)刀具： 高速钢错齿三面刃铣刀 160mm z=24机床： X63卧式铣床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 (2)夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=20mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 满足要求 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠，使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力（三）.定位误差分析由于槽的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合，故轴向尺寸无基准不重合度误差。径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。（四）夹具设计及操作说明如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动率.为此,在螺母夹紧时采用开口垫圈,以便装卸,夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置,以利于铣削加工。结果，本夹具总体的