K005-CA6140车床拨叉831005工艺及铣8槽夹具设计版本3(带三维).zipK005-CA6140车床拨叉831005工艺及铣8槽夹具设计版本3(带三维).zip

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K005 CA6140 车床 831005 工艺 夹具 设计 版本 三维

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1 机械制造工艺学 课程设计说明书 设计题目: 设计“CA6140 车床”拨叉零件的机械加工 工艺规程及工艺装备(中批量生产) 设 计 者 指导教师 张永丹 刘学斌 天津工程师范学院 机制 0202 班 2006 年 1 月 3 日 2 天津工程师范学院 机械制造工艺学课程设计说明书 题目 设计“CA6140 车床”拨叉零件的机械加工工艺规程及工艺装 备(中批量生产) 内容 1.零件图 一张 2.毛坯图 一 张 3.机械制造加工工艺过程综合卡片 一 张 4.结构设计装配图 一 张 5.结构设计零件图 一 张 6.课程设计说明书 一份 3 前 言 通过机床工艺及夹具设计,汇总所学专业知识如一体(如《公差 于配合》 、 《机械零件设计》 、 《金属切削机床》 、 《机械制造工艺》等)。 让我们对所学的专业课得以巩固、复习及实用,在理论与实践上有机 结合;使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解,并为以后的实际 工作奠定坚实的基础! 在些次设计中我们主要是设计 CA6140 拨叉的铣床夹具。在此次 课程设计过程中,我小组成员齐心协力、共同努力完成了此项设计。 在此期间查阅了大量的书籍,并且得到了有关老师的指点,尤其是教 务处张永丹老师,我系刘学斌老师的大力帮助,在此表示感谢! 4 一. 设计的目的: 机械制造工艺学课程设计,是在学完机械制造工艺学及夹具设计 原理课程,经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节;在老 师的指导下,要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课 程,并且独立完成的一项工程基本训练。同时,也为以后搞好毕业设 计打下良好基础。通过课程设计达到以下目的: 1、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的 知识,正确地解决一个零件在加工中的定位,夹紧以及合理制订工艺 规程等问题的方法,培养学生分析问题和解决问题的能力。 2、通过对零件某道工序的夹具设计,学会工艺装备设计的一般 方法。通过学生亲手设计夹具(或量具)的训练,提高结构设计的能 力。 3、课程设计过程也是理论联系实际的过程,并学会使用手册、 查询相关资料等,增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。 二. 零件的分析 (一) 、零件的作用:题目给定的零件是 CA6140 拨叉(见附图 1)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 5 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) 、零件的工艺分析: 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+0.030 mm 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、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《金属机械加工工艺人员手册》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±0.8mm。毛坯零件图如下图: (二)基准的选择。 6 1. 粗基准的选择:因为要保证花键的中心线垂直于右端面,所 以以 Φ40 的外圆表面的粗基准。 2. 精度基准的选择:为保证定位基准和工序基准重合,以零件 的 A 面为精基准。 (二) 制定工艺路线。 方案一 工序: 1. 粗、精车端面,钻、扩花键底孔、倒两端 15°倒角。 2. 粗、精铣削 B 面。 3. 铣削 8+0.030mm 的槽。 4. 铣削 18+0.0120mm 的槽。 5. 拉花键。 方案二 工序: 1. 粗、精车端面,钻、扩花键底孔、倒两端 15°倒角。 以 Ф40mm 圆柱面为粗基准。选用 C3163-1 转塔式六角车床 及三爪卡盘夹具。 2. 拉花键。以 A 面为基准, 3. 铣削槽 B 面。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 4. 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。 7 5. 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。 方案分析: 上述两方案中,工艺方案一把拉花键放在最后一道工序。但此方 案中 2.3.4 工序很难对工件进行定位和加紧、方案二中,把花键放在 第一道工序的后边,这样,方案二中的 3.4.5 道工序很容易对工件进 行定位与加紧即以花键中心线和 A 面作为 3.4.5 道工序的定位基准。 此方案定位精度高,专用夹具结构简单、可靠,所以采用方案二比较 合理。 以上工艺过程详见附表 1“机械加工工艺过程综合卡片” (三) 机械加工余量。 CA6140 的拨叉材料为 HT200。毛坯重量为 1.0 kgσ b =160MPa HBS 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 3±0.8mm 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。 要求以矩形花键的外径定心,故采用拉削加工内孔尺寸为 Φ22 0+0.28,见零件图,参照《金属机械加工工艺人员手册》 表 3-59 确定孔加工余量的分配。 8 钻孔 Φ20mm 扩孔 Φ21mm 拉花键 花键孔要求以外径定心:拉削时加工余量参照《金属机械加工 工艺人员手册》取 2Ζ=1mm 3. 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。 精加工余量为 0.2mm 粗铣加工余量为 2.8mm (五)确定切削用量及基本工时。 工序 Ⅰ :车削 A 面。 1.加工条件。 工件材料:灰口铸铁 HT200。 σb=145 MPa。铸造。 加工要求:粗、半精车 A 面并保证 28mm 的工序尺寸,R a=3.2µm 机床 C3163-1。转塔式六角卧式车床。 刀具:刀片材料。 r =12. ao=6-8 b= -10 o=0.5 Kr=90 n=15 2、计算切削用量。 (1)已知长度方向的加工余量为 3±0.8mm 。实际端面的最大加工余 量为 3.8mm 。故分二次加工(粗车和半精车) 。长度加工公差 IT 12级 取-0.46 mm (入 体方向) (2)进给量、根据《切削简明手册》 (第 3 版)表 1.4 当刀杆尺寸为 9 16mm×25mm,a e≤ 3mm 时,以及工件直径为 Φ60mm 时(由于凸台 B 面的存在所以直径取 Φ60mm) ƒ=0.6-0.8mm/r. 按 C3163- 1 车床说明书 取 ƒ=0.6 mm/n。 由于存在间歇加工所以进给量乘以 k=0.75—0.85 所以:实际进给量 f=0.6×0.8=0.48 mm/r 按 C3163-1 车床说明书 ƒ=0.53mm/r (3)计算切削速度。按《切削简明手册》表 1.27 ,切削速度的计算 公式为(寿命选 T=60min) 刀具材料 YG6 V=Cv/(Tm·ap xv·f yv) ·kv 其中:Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 M=0.2 修正系数 Ko见《切削 手册》表 1.28 kmv=1.15 kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.04 kBV=0.81 ∴Vc =158/( 60 0.2·20.15·0.53 0.4) ·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97 =46.9(m/min) (4)确定机床主轴转速 ns=1000vc/ dw=229.8(r/min) 按 C3163- 1 车床说明书 n=200 r/min 所以实际切削速度 V=40.8m/min (5)切削工时,按《工艺手册》表 6.2-1 由于铸造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮,为了切除硬皮表层以 10 及为下一道工步做好准备 Tm=(L+L1+L2+L3)/nw x f=0.33(min) L=(65-0)/2=32.5 L1=3、L2=0、L3=0 2、精车 1) 已知粗加工余量为 0.5mm。 2) 进给量 f. 根据《切削用量简明手册》表 1.6 , f=0.15-0.25mm/r 按 C3163- 1 车床说明书 f=0.16 mm/r 计算切削速度 按《切削用量简明手册》表 1.27,切削速度的计 算公式为(寿命选 T=60min) V=Cv/(Tm·ap xv·f yv) ·kv =158/( 600.2·20.15·0.16 0.4) ·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97 =83.85(m/min) 3) 确定机床主轴转速. nw=1000vc/ dw =410.8(r/min)按 C3163- 1  车床说明书 取 nw=400(r/min) 实际切削速度 V=57.1m/min 4) 切削工时,查《工艺手册》表 6.2-1 Tm=(L+L1+L2+L3)/nwxf=22.5/400x0.16=0.35(min) 由于下一道工序是钻孔,所以留下 Ø20mm 的台阶,所以 L=(65- 20)/2=22.5 mm L1=3.L2=0. L3=0 3、钻孔、扩孔、倒角。 11 (1) 、钻孔 钻头选择:见《切削用量简明手册》表 2.2 钻头几何形状为(表 2.1 及表 2.2):双锥修磨具刃,钻头参数: d=Ф20mm β=30°,2Φ=118°,2Φ=70°,bε=3.5mm ,ao=12°, Ψ=55°,b=2mm,=4mm。 根据《切削用量简明手册》表 2-9 确定 f=0.48 a、按机床进给强度决定进给量:根据表 2.9 ,当 σb=210MPa d0=20.5mm 可确定 f=0.75。 按 C3163-1 车床说明书 取 f=0.62mm/n. b、 决定钻头磨钝标准及寿命 表 2.21,当 do=20mm、钻头最大磨损 量取 0.6 寿命 T=45min. c、切削速度 由《切削用量简明手册》 ,表 2.15 得 V=21m/min n=1000V/ D=334.4 由机床技术资料得和 334.4 接近的有 280n/m 和 400n/min 取 280n/min 取 n=280m/min. 实际V=17 m/min d、 基本工时,Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min) 入切量及超切量由表 2.29. 查出 Ψ+△=10mm 所以 Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min) (2) 、扩孔 刀具直径 do=21mm;刀具几何参数同上。 由于两孔直径相差不大,为了节省停车和调换走刀量等辅助时 12 间,n 和 f 都不变,所以 Tm 同上 Tm=0.32 倒角刀具 15°锪钻由于两孔直径相差不大,以表面粗度要求不 高手动进给。 (3) 、倒角 刀具:专用刀具。此工步使用到专用刀具与手动进给。 检验机床功率 按《切削用量简明手册》表 1.24 可以查出 当 σ b =160~245HBS ap≤2.8mm f≤0.6mm/r Vc≤41m/min Pc=3.4kw 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求 钻削功率检验按《切削用量简明手册》表 2.21 当do=21 mm f=0.64 mm 查得转矩M=61.8 N.M 《切削用量简明手册》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Ⅱ 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) 13 切削工时 t=Zblηk/1000vf zZ 式中: Z b 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=0.13(min) 工序Ⅲ 粗铣,精铣 B 面。 加工要求:粗铣 B 面,精铣 B 面,Ra=3.2um。 用标准镶齿圆柱铣刀粗铣 加工余量 3mm 机床 :X62W 加工工件尺寸:宽度:40mm 长度:28mm 1. 粗铣 1) 选择刀具 根据《切削用量简明手册》表 3.1 铣削宽度 ae≤5mm 时。直径 为 do=50mm 故齿数Z=8,由于采用标准镶齿圆柱铣刀 14 铣刀几何参数(表 3.2)rn=10°ao=16° 2) 切削用量 留精铣的加工余量为 0.2,所以本道工步切削宽度 ac=2.8±0.8mm,由于加工表面精度要求 Ra=3.2 um.根据表 3.5 得每转进给量f=0.5~1mm/r 就能满足要求,但考虑到X62W 功率为 7.5kw,机床为中等系统刚度和X62W 铣床说明书 所以 每转进给量f=0.6mm/r 3) 选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据《切削用量简明手册》表 3.7、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为 0.6 镶齿铣刀 do=50mm, 刀具寿命 T=120min(表 3.8) 4) 决定切削速度 Vc、可根据《切削用量简明手册》表 3.9 确定 Z=8, aP=40-70mm, ac=2.8±0.8mm, fz=f/z=0.0750.1mm/z Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv) Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12, Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=23.7(m/min) n=1000V/ d=(1000x23.7)/(3.14x50)=151r/min 根据 X62W 型 铣床说明书选 n=160r/min Vc=3.14nd/1000=(160x3.14x50)/1000=25.1m/min Vf=nf=160x0.6=96mm/min 选 Vf=80mm/min 实际 fz=Vf/(nxz)=0.0625mm/z 5) 机床功率:根据《切削用量简明手册》表 3.20 当 Vc=71m/min 15 ae=2.8mm ap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw 切削功率的修正系数: 故 Pct<0.8, 根据 X62W 型铣床说明书,机床主轴允许的功率为 Pcm=7.5×0.75=5.63kw 故 Pcc<Pcm 因此所决定的切削用量可以采用。 ae=2.8mm Vf=80m/minn=160r/min Vc=25.1m/min fz=0.0625mmm/z 6) 基本工时根据 《切削用量简明手册》表 3.5 Tm=(L+L1+△)/Vf=(28+14)/80=0.525(min) L1+△=14mm 2. 精铣 1)选择刀具 刀具与上道工步是同一把刀。 2)切削用量 精铣的加工余量为 0.2,所以本道工步切削宽度 ae=0.2mm,f=0.6 3)决定切削速度 Vc、可根据《切削用量简明手册》表 3.9 确定 ac=0.2mm, Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=33.1m/min n=1000V/ d=(1000x33.1)/(3.14x50)=211r/min 根据 X62W 型铣 床说明书选 n=210r/min Vf=nf=210x0.6=126mm/min、VF=125mm/min fz=Vf/(nxz) =0.074mm/Z 4)基本工时基本工时根据 《切削用量简明手册》表 3.5 16 Tm=(L+L1+△)/Vf=(28+14)/125=0.336(min) L1+△=14mm 工序Ⅳ 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=8mm D=63 d=22 d1=34 ro=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=8mm ap=8mm 由《切削用量简明手册》表 3.3 确定 f=0.15-0.3mm/r 现取 f=0.3mm/r fz=0.3/16=0.018mm/z 3) 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命:根据《切削用量简明手册》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《切削用量简明手册》 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 17 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 5) 机床功率:根据《切削用量简明手册》表 3.28 公式 圆周力 fc=(CFa pxffzyFaeVFZ/doaFnWF)KFC KTV=0.90 KMFC=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=30 X 8 X 0.018 X 8/ 63 X 375 =505.6 N 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 《切削用量简明手册》表 3.5 Tm=(L+L1+△)/Vf=(40+14)/110=0.49(min) L1+△=14mm 工序Ⅴ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 18 铣刀参数:L=10 D=100mm d=30mm ro=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=23mm ap=10mm 由《切削用量简明手册》表 3.3 确定 f=0.5mm/r 现取 f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z 3)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命:根据《切削用量简明手册》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《切削用量简明手册》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 19 5)基本工时基本工时根据 《切削用量简明手册》表 3.5 Tm=(L+L1+△)•i/Vf=(40+20)X2/150=0.8(min) L1+△=20mm i=2(走两次) 工序Ⅵ 磨 18mm 槽, 保证尺寸 18mm 1) 选择砂轮。 见《切削手册》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 f r=0.015mm 3) 切削工时。当加工 1 个表面时 Tm=(L+y+△)••i K/50=3.1min 最后,将以上各个工序切削用、工时定额的计算结果,连同其它加工 数据,一起填入机械加工工艺卡片中,见附后表。 夹具设计 (一)问题的提出 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 20 专用夹具 经过与指导老师协商,决定设计第 4 道工序——铣宽为 80+0。03 mm 槽 的铣床夹具。本夹具将用与 X63 卧式铣床。刀具为高速钢直齿三面刃 铣刀,来对工件进行加工。 本夹具主要用来铣宽为 80+0。03 mm 的槽,由于采用宽为 80+0。022 mm 的精密级高速钢直齿三面刃铣刀,一次铣削,所以主要应该考虑如何 提高劳动生产率,降低劳动强度. (二)夹具设计 1.定位基准的选择 由零件图可知,宽为 80+0。03 mm 的槽,其设计基准为花键孔中心线和 工件的右加工表面(A)为定位基准。因此选用工件以加工右端面 (A)和花键心轴的中心线为主定位基准。 2.切削力及夹紧力的计算 刀具:高速钢直齿三面刃铣刀,Ø8mm, Z=14 Fz=CP·t0.83·Sz0.65·D-O.83·B·Z·kP (见《切削手册》3-56 表) 解得 Fz =200 (N) 其中 CP=52, t=8mm, Sz=0.08mm/s, B=8mm, D=63mm, Z=14, kP=(HB/198)0.55 在计算切削力时,必须考虑安全系数。安全系数 K= k1 k2 k3 k4 水平切削分力 FH=1.1 Fz =220 (N) 垂直切削分力 Fv=0.3 Fz=60 (N) 其中: k 1为基本安全系数 1.5 21 k1为加工性质系数 1.1 k1为刀具钝化系数 1.1 k1为断续切削系数 1.1 F,=KFH =1.5 X 1.1 X 1.1 X 1.1 X 200=400 (N) 根据课题要求,选择气动夹紧方式。 气缸的设计计算 1)初选气缸的工作压力 工作压力是确定执行元件结构参数的主要依据,它的大小影响执行元件的尺 寸和成本,甚至整个系统的功能。 在此气动夹具设计中,因采用企业气源作为动力,一般空气的压力为 0.5~0.8Mpa。所以选定工作压力为0.5Mpa 。 2)确定气缸的主要结构参数 本气缸采用单向作用气缸。最大负载即为上面所求值,F=18906N, 其缸径计算公式为: 26441890D.317035F mp  式中:F - 活塞杆上的推力,N - -气缸工作压力,MPaP D---气缸缸体直径,m 查设计 [8]手册,按气缸内径系列将以上计算值圆整为标准直径,取D=63mm。 由 ,可得活塞杆直径:3.02/Dd mDd5.193).02( 圆整后,取活塞杆直径 校核,按公式md18][)4/(21dF 有: 5.0])[/14(F 其中,[ ] ,MPa2N701 则: 5.0)/9(d18.2 满足实际设计要求。 3)缸筒壁厚的设计 缸筒直接承受压缩空气压力,必须有一定厚度。一般气缸缸筒壁厚与内径 22 之比小于或等于1/10,其壁厚可按薄壁筒公式计算: ][2/pDP 式中:δ- 缸筒壁厚,mm - 气缸内径,mm - 实验压力,取 , PapPPp5.1 材料为:ZL3,[ ]=3MPa 代入己知数据,则壁厚为: ][2/pD 取 m5.7 4)活塞行程的确定 由夹具设计中对零件进行装夹的移动距离可知,为了便于工件的装夹,移动 压板所需要的行程为15mm,气缸装在移动夹板的另一端,由杠杆原理可知,气 缸移动的距离不小于是25mm,为了确保气缸安全工作,取气缸的工作行程为 25mm。 5)气动传动原理图拟定 由于只有一个工作气缸,且气缸的快速前进和快速后退速度可取相同,并没 有采用多种工速,因而气动传动原理图相对简单,其传动原理图如图4.2所示,所 需要的气动元件规格如表3-1所示。 各通行机构的调速,这种方法的特点是结构简单效果好。如平臂伸缩气缸在 接近气缸处安装两个快速排气阀,可加快启动速度,也可调节全程的速度。气液 传送器气缸的排气节流,可用来调整回转液压缓冲器 [18]的背压大小。 为简化气路,减少电磁阀的数量,各工作气缸缓冲均采用液压缓冲器 [10], 图 4.2 气动传动原理图 [9] 23 这样可以省去电磁阀和切换节流阀或行程节流阀的气路阻尼元件。 电磁阀的通径,是根据各工作气缸速度,行程,尺寸计算出所需压缩空气 流量,与选用的电磁阀在压力状态下的公称使用流量相适应来确定的。 序号 型号规格 名称 数量 1 QF-44 手动截止阀 1 2 储气缸 1 3 QSL-26-S1 分水滤气器 1 4 QTY-20-S1 减压阀 1 5 QIU-20-S1 油雾器 1 6 YJ-1 压力继电器 1 7 24D2H-10-S1 二位五通电磁滑阀 1 8 单向节流阀 1 9 QGSC D-63X25-25-K-LB 气缸 1 使用快速螺旋定位机构快速夹紧,调节夹紧力调节装置,即可指定可靠的夹 紧力。 气缸的参考资料,网址: http://www.wxpneum.cn/content/product/66/QGSC.html 3.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。即不必考虑定位误差,只需保证夹具的花键 心轴的制造精度和安装精度。 表 气路元件表 24 4.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,采用气缸夹 紧方式进行夹紧,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 总体的感觉还比较紧凑。 夹具上装有对刀块装置,可使夹具在一批零件的加工之前很好的 对刀(与塞尺配合使用) ;同时,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一正确的安装位置,以有利于铣削加工。 参考文献 书 名 出 处 作 者 《机床夹具图册》 机械工业出版社 孙巳德 《机械制造工艺学课程设计指导书》 哈尔滨工业大学 赵家齐 《切削用量简明手册》 机械工业出版社 艾兴 肖诗纲 《机械制造工艺设计简明手册》 哈尔滨工业大学 李益民 25 《机械制造工艺学》 清华大学 王先逵 小 结 为期两周的夹具课程设计已经接近尾声,回顾整个过程,我组五 名同学在老师的指导下,取得了可喜的成绩,课程设计作为《机械制 造工艺学》 、 《机床夹具设计》课程的重要环节,使理论与实践更加接 近,加深了理论知识的理解,强化了生产实习中的感性认识。 本次课程设计主要经历了两个阶段:第一阶段是机械加工工艺规 程设计,第二阶段是专用夹具设计。第一阶段我们运用了基准选择、 切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识;夹具设 计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。 通过此次设计,使我们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。 总的来说,这次设计,使我们在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。提高了我们的思考、解决问 题创新设计的能力,为以后的设计工作打下了较好的基础。 由于能力所限,设计中还有许多不足之处,恳请各位老师、同学 们批评指正! 天津工程师范学院 机械制造工艺专业 械 加 工 工 序 卡 片 生产类型 中批生产 工序号 1 零件名称 拨 叉 零件号 零件重量 1.0kg 同时加工零件数 1 材 料 毛 坯 牌 号 硬 度 型 式 重 量 HT200 HB170~240 铸 件 设 备 夹具和辅助工具 名 称 型 号 15°15°3.26.3QA 转塔式六 角车床 C3163-1 通用 夹具 工 序 工 步 工步说明 刀 具 量 具 走刀 长度 (mm ) 走刀 次数 切削 深度 (mm) 进给量 (mm/n) 主轴 转速 (r/m in) 切削 速度 (m/mi n) 基本工时 min 1 1 2 3 4 5 粗车端面 A 精车端面 A 钻花键底孔 扩花键底孔 倒角 2x15° 90 度车刀 90 度车刀 Ф 20中 心 钻 Ф 21扩 孔 钻 45度 偏 刀 游标卡尺 游标卡尺 游标卡尺 游标卡尺 30 30 80 80 15 1 1 1 1 2 2.8 0.5 20 1 2 0. 53 0.16 0.62 0.62 200 400 280 280 40.8 57.1 17 17 0.33 0.35 0.32 0.32 天津工程师范学院 机械制造工艺专业 械 加 工 工 序 卡 片 生产类型 中批生产 工序号 2 零件名称 拨 叉 零件号 零件重量 1.0kg 同时加工零件数 1 材 料 毛 坯 牌 号 硬 度 型 式 重 量 HT200 HB170~240 铸 件 设 备 夹具辅助工具 名 称 型 号 QQQ 拉床 专用 夹具 工 序 工 步 工步说明 刀 具 量 具 走刀 长度 (mm) 走刀 次数 切削 深度 (mm) 进给量 (mm/r) 主轴转 速 (r/mi n) 切削 速度 (m/s) 基本 工时 min 2 1 拉六齿方型花键 高速钢 拉刀 游标卡 尺 100 1 1 0.06 0.06 0.13 天津工程师范学院 机械制造工艺专业 械 加 工 工 序 卡 片 生产类型 中批生产 工序号 3 零件名称 拨 叉 零件号 零件重量 1.0kg 同时加工零件数 1 材 料 毛 坯 牌 号 硬 度 型 式 重 量 HT200 HB170~240 铸 件 设 备 夹具和辅助工具 名 称 型 号 3.2QQB 铣床 X62W 专用 夹具 工 序 工 步 工步说明 刀 具 量 具 走刀 长度 (mm) 走刀 次数 切削 深度 (mm) 进给量 (mm/r) 主轴转 速 (r/mi n) 切削 速度 (m/mi n) 基本 工时 min 3 1 2 粗铣 B 面 精铣 B 面 高速钢面铣 刀 游标 卡尺 52 52 1 1 3 0.2 0.6 0.512 160 210 23.7 33.1 0.525 0.336 天津工程师范学院 机械制造工艺专业 械 加 工 工 序 卡 片 生产类型 中批生产 工序号 4 零件名称 拨叉 零件号 零件重量 1.0kg 同时加工零件数 1 材 料 毛 坯 牌 号 硬 度 型 式 重 量 HT200 HB170~240 铸 件 设 备 夹具和辅助工具 名 称 型 号 1.632QQ 铣床 X62W 专用 夹具 工 序 工 步 工步说明 刀 具 量 具 走刀 长度 (mm) 走刀 次数 切削 深度 (mm) 进给量 (mm/z) 主轴转 速 (r/mi n) 切削 速度 (m/min) 基本 工时 min 4 1 铣 8 00。03 mm 的槽 高速钢直 齿精密级 三面刃铣 刀 量块 60 1 8 0.018 375 74.2 0.49 天津工程师范学院 机械制造工艺专业 械 加 工 工 序 卡 片 生产类型 中批生产 工序号 5 零件名称 拨叉 零件号 零件重量 1.0kg 同时加工零件数 1 材 料 毛 坯 牌 号 硬 度 型 式 重 量 HT200 HB170~240 铸 件 设 备 夹 具 辅助工具 名 称 型 号3.2 QQ605 铣床 X62W 专用 夹具 工 序 工 步 工步说明 刀 具 量 具 走刀 长度 (mm) 走刀 次数 切削 深度 (mm) 进给量 (mm/z) 主轴转 速 (r/mi n) 切削 速度 (m/mi n) 基本 工时 min 5 1 2 铣 180 0。12 mm 铣 高速钢直齿 精密级三面 刃铣刀 量块 60 60 1 1 22.9 23.9 0.020 0.020 300 300 94.2 94.2 0.537 0.537 天津工程师范学院 机械制造工艺专业 机 械 加 工 工 序 卡 片 生产类型 中批生产 工序号 6 零件名称 拨叉 零件号 零件重量 1.0kg 同时加工零件数 1 材 料 毛 坯 牌 号 硬 度 型 式 重 量 HT200 HB170~240 铸 件 设 备 夹 具 辅助工具 名 称 型 号3.23.2 QQ 磨床 专用 夹具 工 序 工 步 工步说明 刀 具 量 具 走刀 长度 (mm) 走刀 次数 切削 深度 (mm) 进给量 (m/min ) 主轴转 速
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