呂冠楠
(吉林大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院,長(zhǎng)春130021)
CA6140車床撥叉,位于車床變速機(jī)構(gòu)中,起換擋作用,使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按要求進(jìn)行工作,獲得所需的速度和扭矩。零件上方的?25孔與操縱機(jī)構(gòu)相連,下方的?60孔則用于與所操縱齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動(dòng)下方的齒輪變速,鑄造出完整的圓加工后切開。
材料為HT200,最低抗拉強(qiáng)度為200 Mpa的灰鑄鐵。零件在機(jī)床運(yùn)行過程中所受沖擊不大,選擇金屬模機(jī)械砂型鑄造毛坯[1-2]。
選取?25孔的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)。以精加工后的(鉆-擴(kuò)-鉸)?25孔的側(cè)面為精基準(zhǔn)。
?25 mm孔外端面、?60 mm孔外端面、控制槽端面以及32 mm×32 mm螺紋孔端面毛坯余量均采用金屬模機(jī)械砂型鑄造,公差等級(jí)8級(jí)。加工余量等級(jí)為F,單邊余量Z=2.0 mm。
M22×1.5螺紋孔毛坯為實(shí)心,未鑄出孔。
第一,零件外圓為非加工表面,鑄造而成[3]。
第二,?25、?60端面長(zhǎng)度余量均為2.7 mm(均為雙邊加工);粗銑2 mm,半精銑0.7 mm。
內(nèi)孔?60:已鑄成?50的孔,孔長(zhǎng)余度為3 mm,即鑄成孔直徑為54 mm。鉆孔4 mm,擴(kuò)孔1.5 mm,鉸孔0.4 mm,精鉸0.1 mm。
?25孔:鉆孔至?23 mm,余量9 mm,擴(kuò)孔1.8 mm,粗鉸孔0.14 mm,精鉸孔0.06 mm。
第三,槽端面至中心線垂直中心線方向長(zhǎng)度加工余量。粗銑端面2.1 mm,半精0.7 mm,精銑0.2 mm。
工序1:粗銑?25兩端面、?60孔兩端面:工件材料: HT200,σb=200MPa、Hb=200~241 HBS。機(jī)床:XA6131型萬能升降臺(tái)銑床。切削用量:
第一,銑削深度。
因?yàn)榍邢髁枯^小,可以選擇ap=1.5 mm,一次走刀完成加工。
第二,每齒進(jìn)給量。機(jī)床功率為10 kw,選Fz=0.08 mm/z,d0=200mm。第三,切削速度Vc。
主軸轉(zhuǎn)速 n1=150 r/min,實(shí)際切削速度 V=πn1d/ 1000=94.2 r/min。工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量速度為:
Vf=fz×Z×n1=0.18×16×150=432 mm/min,取Vf= 475 mm/min。
工序2:鉆-擴(kuò)-鉸?25孔:
選用Z550立式鉆床。硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆。根據(jù)《工藝手冊(cè)》表4.2-14得:
工序3:粗、精鏜?60孔:
選擇高速鋼鏜刀,T68臥式鏜床。
粗鏜時(shí)V=20~35 m/min,f=0.3~1.0 mm/r。
精鏜時(shí)V=15~30 m/min,f=0.15~0.5 mm/r。
工序4:精銑?25孔兩端面:
選擇X6140臥式銑床,Ap=1.0 mm,f=0.14 mm/z,T=180 min,Vf=6.44 mm/s,tm=5.9 min。
工序5:精銑槽16H11:
機(jī)床:X61W型萬能銑床。
刀具:錯(cuò)齒三面刃銑刀。
L=16 mm,d=40 mm,Z=24 mm。
走刀量f=0.67 mm/r,T=150 min。
實(shí)際切削速度V=πd/1000=196.2 m/min,Tm=L/vf=32.77 s。
粗銑撥叉腳兩端面時(shí),選取撥叉左端面作為基準(zhǔn)。底面再加一塊擋板,這樣就把零件定位在夾具上了[4]。設(shè)計(jì)工序——精銑?60H12孔兩端面:
第一,確定每齒進(jìn)給量fz:
硬質(zhì)合金銑刀在功率為4.5 kw的x51銑床加工時(shí),每齒進(jìn)給量 fz=0.14~0.24 mm/z半精銑取較小值,取fz=0.14 mm/z。
第二,確定切削速度Vc:
由ap≤4 mm,fz=0.14 mm/z,得:
Vc=110 mm/z,n=352 mm/z,Vf=394 mm/z。
第三,切削力及夾緊力計(jì)算:水平分力:Fh=1.1 F實(shí)≈182.7 N
垂直分力:Fv=0.3 F實(shí)≈49.8 N
第四,心軸取材料Q235,彎曲應(yīng)力=M/Wz=2.67? 158 MPa許用值。
第五,定位誤差分析。左端面是靠著夾具上的,會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的誤差,應(yīng)盡量提高垂直面的垂直度,以減小誤差。
該夾具在實(shí)際應(yīng)用中,實(shí)現(xiàn)了被加工件的自由度控制以及準(zhǔn)確的定位與夾緊;同時(shí)解決了精銑叉口端面由于剛度不足而引起的彈性變形問題,在精銑中也避免了產(chǎn)生的震動(dòng),叉口端面的加工精度滿足了加工要求。該夾具裝夾工件方便快捷,能夠滿足高效率的生產(chǎn)作業(yè),操作簡(jiǎn)單,可以廣泛使用。
圖1 夾具的結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure of the fixture
[1] 段明揚(yáng).現(xiàn)代機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教程[M].桂林:廣西師范大學(xué)出版社,2007.
[2] 李益明.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)[K].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1993.
[3] 艾興.切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)[K].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1994.
[4] 鄒青.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.