毕业论文-ca6140拨叉的工艺设计论文.doc
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1、前言在机械制造企业中,采用各种机械加工方法将毛坯加工成零件,再将这些零件装配成机器。为了使工艺过程满足“优质、高产、低成本”的要求,首先必须制定零件的机械加工工艺规程,然后按照所制定的工艺规程来进行机械加工和装配。正确的符合规范的工艺规程是企业中一切有关人员都应该贯彻和执行的。在产品投产前,首先依据工艺规程作好技术准备和生产准备工作。在制造过程中按照工艺规程的规定来进行调度和生产。尤其是设计新厂或改建扩建旧厂时更需要有产品的全套工艺规程来作为决定设备,人员,车间面积和投资总额等依据。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
2、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。摘 要在生产过程中,使生产对象(原材料,毛坯,零件或总长等)的质和量的状态发生直接变化的过程,如毛坯制造,机械加工,热处理,装配等都称为工艺过程。在制定工艺过程中,要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步,加工该工序的机车及机床的进给量,切削深度,主轴转速和切削速度,该工序的夹具,刀具及量具
3、,还有走刀次数和走刀长度,最后计算该工序的基本时间,辅助时间和工作地服务时间。关键词:工序 工艺 工步 加工余量 定位方案 夹紧力AbstractIn the production process, so that the production of objects (raw materials, rough, spare parts or length, etc.) the quality and quantity of direct changes in the status of the process, such as the rough manufacturing, machinin
4、g, heat treatment, the assembly process are called. In the development process, it is necessary to determine the position the installation process and the need to work step-by-step process, processing of the processes of the locomotive and machine tool feed rate, cutting depth, spindle speed and cut
5、ting speed, the process of the fixture, tool and measuring, as well as taking a knife cutting the number and length, the final calculation of the basic processes of time, support time and effort to serve the time. Key words: step-by-step process technology workers clamping force allowance program ta
6、rgeting目 录第一章 零件的分析1第一节零件的作用1第二节 零件的工艺分析1第二章 工艺规程设计1第一节 确定毛坯的制造形成1第二节基准的选择4第三章 制定工艺路线6第四章 工序尺寸计算7第一节 计算加工余量7第二节 计算切削用量7第三节 钻孔、扩孔、倒角8第四节粗精铣端面10第五章夹具设计14第一节 概述14第二节 问题的提出24第三节 夹具设计24参考文献25结束语26致 谢27iv阳泉职业技术学院-毕业设计说明书第一章 零件的分析第一节 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。宽度为30+0.01
7、20mm的面尺寸精度要求很高,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30+0.0120mm的面的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。第二节 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26+0.230mm的六齿方花键孔、23+0.280花键底孔两端的2X150到角和距中心线为22mm的平面。2.以工件右端面为基准的6+0.030 mm的花键经上述分析可知, 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。第二章 工艺规程设计第一节 确定毛坯的制造形成一、 毛坯的
8、选择选择毛坯的基本任务是选定毛坯的制造方法及其制造精度。毛坯的选择不仅影响毛坯的制造工艺和费用,而且影响到零件机械加工工艺及其生产率与经济性。如选择高精度的毛坯,可以减少机械加工劳动量和材料消耗,提高机械加工生产率,降低加工的成本。但是,却提高了毛坯的费用。因此,选择毛坯要从机械加工和毛坯制造两方面综合考虑,以求得最佳。 二、 毛坯的种类效果(1)铸件铸件适用于形状较复杂的零件毛坯。其铸造方法有砂型铸造、精密铸造、金属型铸造、压力铸造等。较常用的是沙形铸造。当毛坯精度要求低、生产较小时,采用木模手工造型法;当毛坯精度要求高、生产批量很大时,才用金属型机器制造法。铸件材料有铸铁、铸钢及铜、铝等有
9、色金属。(2)锻件锻件适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯。其锻造方法有自由锻和模锻两种。自由锻毛坯精度低、加工余量小、生产率高,但成本也高,适用于中小型零件毛坯的大批量生产。(3)型材型材有热轧和冷轧两种。热轧适用于尺寸较大、精度较低的毛坯;冷轧适用于尺寸较小、精度较高的毛坯。(4)焊接件焊接件是根据需要将型材或钢板焊接而成的毛坯件,它简单方便,生产周期短。但需经时效处理后才能进行机械加工。(5)冷冲压件冷冲压件毛坯可以非常接近成品要求,在小型机械、仪表、轻工电子产品方面应用广泛。但因冲压模具昂贵而仅用于大批量生产。三、选择毛坯时应考虑的因素(1)零件的材料及机械性能要求 由于材料的工艺
10、特性,决定了其毛坯的制造方法,当零件的材料选定后,毛坯的类型就大致确定了。例如材料为灰铸铁的零件必用铸造毛坯;对于重要的钢质零件,为获得良好的力学性能,应选用锻件,在形状较简单及性能要求不太高时可用型材毛坯;有色金属零件常用型材或铸造毛坯。(2)零件的结构形状与大小大型且结构较简单的零件毛坯多用砂型铸造或自由锻;结构复杂的毛坯多用铸造;小型零件可用于模锻件或压力铸造毛坯;板状钢质零件多用锻件毛坯;轴类零件的毛坯,如直径和台阶相差不大,可用棒料;如直径和台阶相差较大,则宜选择锻件。(3)生产纲领的大小当零件的生产批量较大时,应选用精度和生产率均较高的毛坯制造方法,如模锻,金属型机器造型铸造和精度
11、铸造等。当单件小批生产时,则应选用木模手工造型铸造或自由锻造。(4)现有生产条件确定毛坯时,必须结合具体的生产条件,如现场毛坯制造的实际水平和能力、外协的可能性等。(5)充分利用新工艺、新材料 为节约材料和能源,提高机械加工生产率,应充分考虑精练、精锻、冷扎、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等在机械中的应用,这样,可大大减少机械中的应用,这样可大大减少机械加工量,甚至不须要进行加工,大大提高经济效益。四、 毛坯的形状与尺寸的确定实现少切屑、无切屑加工,是现代机械制造技术的发展趋势之一。但是由于受毛坯制造技术的限制,加之对零件精度和表面质量的要求越来越高,所以毛坯上的某些表面仍需留有加工余量,以便通过
12、机械加工来达到质量要求。这样毛坯尺寸与零件尺寸就不同,其差值称为毛坯加工余寸就不同,其差值称为毛坯加工余量,毛坯制造尺寸的公差称为毛坯公差,它们的值可参照加工余量的确定一节或有关工艺手册来确定。下面仅从机械加工工艺角度来分析在确定毛坯形状和尺寸时应注意的问题。(1)为了加工时安装工件的方便,有些铸件毛坯需铸出工艺搭子,工艺搭子在零件加工完毕后一般应切除,如对使用和外观没有影响也可保留在零件上。(2)装备后需要形成同一个工作表面的两个相关零件,为了保证加工质量并使加工方便,常将这些分离零件先做成一个整体毛坯,加工到一定阶段再切割分离。(3)对于形状比较规则的小型零件,为了提高机械加工的生产率和便
13、于安装,应将多件合成一个毛坯,当加工到一定阶段后在分离成单件。由于零件的结构比较复杂,加工部位多,加工难度也较大,所以采用金属型机器造型法。工件的材料为铸钢,毛坯的尺寸精度要求为IT111零件材料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30.8mm。第二节 基准的选择基准的选择在选择定位基准时,主要考虑以下几点方面的要求:1)保证加工面和不加工面之间的正确位置2
14、)保证加工面和待加工面之间的正确位置,使得待加工面加工时余量小而均匀3)提高加工面与定位基准面之间的位置精度(包括其相关尺寸的精度)4)装夹方便、定位可靠、装夹结构简单。现将粗基准和精基准的具体原则分述如下:一、粗基准的选择(一)余量均匀原则在很多工件上有一些重要的表面,加工这些表面时希望它们被切去均匀的余量。余量均匀则加工时的切削力和工艺系统的弹性变形也就比较均匀,不易发生振动,同时能保留毛坯制造时获得的较好的表面力学性能,有利于获得规定的形状精度和表面粗糙度。在开始加工时就应当选择这些要求加工余量均匀的重要表面为粗基准,以保证加工面与定位基准面之间有一正确的位置,在以后加工该表面时,余量就
15、能均匀。(二)保证不加工面位置正确的原则工件上若有一些不加工的表面,它们与加工面之间也要求有一个正确的位置关系,这些位置关系有时并不直接标注在图样上,但是经过分析从图样上可以看出来,如果不注意它们,将会影响到零件的美观甚至零件的使用性能。例如零件外形上的对称、孔的壁厚均匀、箱体零件的内腔尺寸等都是这方面的例子。用不加工的表面作为粗基准,就能保证不加工面与加工面之间的位置比较正确。(三)粗基准只能有效使用一次的原则因为粗基准本身都是未经机械加工的毛坯表面,其精度和表面粗糙度都比较差,如果在某一个(或几个)自由度上重复使用粗基准,则不能保证两次装夹下工件与机床、刀具的相对位置一致,因而使得两次装夹
16、下加工出来的表面之间位置精度降低。(四)粗基准平整光洁,定位可靠的原则粗基准虽然是毛坯表面,但应当尽量平整、光洁,无飞边,不应当选毛坯分型面或分摸面所在的表面为粗基准。二、精基准的选择(一)应当尽量定位基准与设计基准相重合,以避免因基准不重合而引起定位误差。(二)基准统一原则在零件加工的整个工艺过程中或者有关的某几道工序中尽可能采用同一个(或一组)定位基准来定位,成为基准统一原则。采用基准统一原则,可以简化夹具的设计和制造工作,减少工件再加工过程中的翻转次数,再流水作业和自动化生产中应用十分广泛。有时为了得到合适的统一基准面,在工件上特地做出一些表面共定位用,如轴类零件上的顶尖孔及某些大型工件
17、上的工艺凸台等,或者将工件上以有的表面提高精度要求作为定位基准,如将箱体零件上原有的紧固孔加工成H7的标准孔等。这些零件上本来没有或本来要求不高,而为了满足工艺要求专门加工出来的定位面称为辅助基准。应当指出,基准统一原则是针对整个工艺过程或几道工序而言的,对于其中某些工序或某些加工要求,常会带来基准不重合的问题,必须针对具体情况认真分析。(三)余量均匀原则某些精加工工序,特别要求余量小而均匀,则应当以这些表面为精基准。如齿轮渗碳淬火后常以齿面为精基准磨内孔,在以孔定位磨齿面时,可以保证在齿面上切去小而均匀的余量,留下均匀的足够的渗碳淬硬层。工件夹紧是否正确、迅速、方便、可靠,不变。(四)便于装
18、夹原则所选择的精基准应能保证定位准确可靠,夹紧机构简单,操作方便。三、 定位基准的拟定工件定位时,用以确定工件在夹具中位置的表面(点,线),成为定位基准。当工件以回转表面(如孔,外圆等)定位时,我们称它的轴线为定位基准。定位基准的选择,一般应本着基准重合原则,即尽可能选用工序基准作为定位基准,这样就可以减少加工误差。当工件以孔作为定位表面时,其实际基准要素多为孔实际内圆柱或内圆锥表面所体现的孔轴线,这个轴线往往是工件的某个设计基准,它是一个空间要素,既看不见又摸不着,只能以孔的实际内表面来体现。夹具上为工件的各类孔提供的常用定位元件主要有各类定位销、定位心轴、锥销及各类自动定心结构定位元件四个
19、大类。当工件以圆柱孔作为定位表面时,夹具定位元件最常用的就是各类圆柱形定位销。对于工件上尺寸较大的定位孔,圆柱销的尺寸及结构需要根据工件的定位要求及定位孔的尺寸公差带来具体确定,而对于常用尺寸范围的圆柱销,由于应用广泛,均已标准化,并简称定位销。根据尺寸范围不同定位销又可分为小定位销、固定式定位销、可换式定位销及定位插销。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40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。第三章 制定工艺路线 工艺路线的拟订:工序I:1.粗、精车端面,钻、扩花键底孔、倒两端15倒角。 2. 以40mm圆柱面
20、为粗基准。选用C3163-1转塔式六角车床及三爪卡盘夹具。3.粗、精车B/C面4.拉花键。以A面为基准,5.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.开档,以花键的中心线为基准。7.钻配作孔、螺纹孔8.机械加工余量。工序II:1.粗、精铣左端面2.以左端面为粗基准钻花键孔。倒15倒角。3.以花键孔的中心线为基准拉花键。4.以花键孔的中心线为基准粗、精垂直面5.钻、扩、铰螺孔至M86.钻锥孔。7.终检。由于方案II在铣槽时以花键孔的中心线为基准可以保证槽与花键孔的垂直度故选用第二方案。第四章 工序尺寸计算CA6140的拨叉材料为HT200。毛坯重量为1.0 kgb =160M
21、Pa HBS 生产类型为由大、中批量生产,采用模锻锻模。第一节 计算加工余量1.A面的加工余量 A面有30.8mm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23 0+0.28参照金属机械加工工艺人员手册得: 钻孔20mm 扩孔21mm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 2=1mm3.B面的加工余量此工序分2个工步 1、粗铣垂直面 2、精铣垂直面。精加工余量为0.2mm粗铣加工余量为2.8mm第二节 计算切削用量(1)已知长度方向的加工余量为30.8mm 。实际端面的最大加工余量为3.8mm
22、。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16mm25mm,3mm时,以及工件直径为60mm时(由于凸台B面的存在所以直径取60mm)f=0.6-0.8mm/.按C31631车床说明书取f=0.6 mm/n。由于存在间歇加工所以进给量乘以k=0.750.85 所以:实际进给量f=0.60.8=0.48 mm/按C3163-1车床说明书f0.53(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/(Tmap xvf yv)
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