设计“CA6140车床拨叉831003”零件的机械加工工艺及工艺设备.doc

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1、 设计题目 设计“CA6140车床拨叉831003”零件的机械加工工艺及工艺设备 班 级 学 生 指 导 教师 2009年06月16日 零件图毛胚图机械制造工艺学课程设计任务书题目: 设计”CA6140车床拨叉”零件的机械加工工艺规则及工艺装备内容：1.机械加工工艺路线设计卡 1份2. 机械加工工艺过程卡 1份 3. 机械加工工序卡 1份4. 夹具总装图和主要零件图 1份5. 课程设计说明书 1份序言机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础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

2、们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。一、零件的分析（一） 零件的作用该拨叉用在CA6140的主轴上，和其他零件配合，在改变转速的时候承受轻微的载荷，所以应该保证本零件的重要工作表面符合技术要求。（二） 零件的工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，考虑经济性，不适合磨削，以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1.底面

3、；2.孔22；3.倒角；4花键25mm，6*6mm； 5侧面；6.上端面螺纹孔2-M8、锥孔5；7下端面槽18 8上端面与25孔中心线的平行度误差为0.1mm；9. 槽端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.08mm。由上面分析可知，先加工22孔，再加工25花键，以花键中心线为基准，再加工其他加工面，则其他加工面精度可以达到要求。二、 工艺规程设计(一)确定毛坯的制造形式零件的材料是HT200，工作环境良好，不会承受较大的冲击载荷，达到了中批量生产，并且材料可铸。因此从提高生产率，保证经济性的角度讲，应该采用铸造成型中的“金属模机械砂型”铸造的方法制造毛坯。（二）基面的选择基面选择是工艺规程设计中

4、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，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成大批报废，使生产无法正常进行。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） 精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则。对本零件而言，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的平行度误差为0.1mm，槽端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.08mm，则应以25花键中心线为精基准。（三）制定工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能达到合理的

5、保证。在生产纲领已确定为大批量生产的情况下,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。工序 铣底面工序 钻孔20mm，扩孔到22mm工序 倒角15工序 拉花键6*6mm工序 铣侧面工序 转孔8，攻丝，加工5锥孔工序 铣侧端面槽18H11（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定“CA6140车床拨叉”，零件材料为HT200，硬度190210HB，毛坯重量约为1.5kg ，大中批量生产，铸造毛坯。根据以上原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 底面加工余量：粗铣1.8mm

6、 精铣0.2mm2. 内孔工序尺寸加工余量：钻孔 20m扩孔 2mm3.花键 3mm4.侧面 粗铣2mm 精铣1mm5.钻孔 8mm 锥孔 5mm6.槽 粗铣17.5mm 精铣0.5mm 7.其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。（五）确立切削用量及基本工时工序一 铣底面1. 加工条件工件材料：HT200,b =450MPa HB=190210,铸造。加工要求：粗精铣底面 加工余量2mm加工尺寸：宽：40mm，长：75机床：62W立式铣床2. 计算切削用量粗铣：刀具：用标准镶齿圆柱铣刀粗铣 直径为do=

7、50mm故齿数 rn=10ao=161）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.8mm，一次走刀即可完成所需长度。2）留精铣的加工余量为0.2，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0.5mm/r就能满足要求，但考虑到62W功率为7.5kw，机床为中等系统刚度和62W铣床说明书， 所以每转进给量0.6mm/r3）选择刀具磨钝标准及刀具寿命。铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.5，刀具寿命 T=120min4） 决定切削速度Vc、可根据切削用量简明手册表3.12确定Z=8, aP=40-70mm, ac=1.8, fz=f/z=0.0750.1mm/zVc=(Cvd

8、oqv)/(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=0.79Vc=(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/minVc=3.14nd/1000=(160x3.14x50)/1000=25.1m/min Vf

9、=nf=160x0.6=96mm/min 选Vf=80mm/min 实际fz=Vf/(nxz)=0.0625mm/z5) 机床功率：根据切削用量简明手册表3.20 当 Vc=71m/min ae=2.8mm ap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw 切削功率的修正系数：故Pct0.8,根据X62W型铣床说明书，机床主轴允许的功率为Pcm=7.50.75=5.63kw 故PccPcm 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/z6) 基本工时根据 切削用量简明手册表3.5Tm=(L+

10、L1+)/Vf=(72+14)/80=1.075（min） L1+=14mm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 ae0.2mm，0.63）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/minVf=nf=210x0.6=126mm/min、VF=125mm/min fz=Vf/(nxz

11、)=0.074mm/Z4）基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表3.5Tm=(L+L1+)/Vf=(72+14)/125=0.6（min） L1+=14mm工序二 钻孔、扩孔。 （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：20 =30，2=118，2=70，b=3.5mm ,ao=12,=55,b=2mm，=4mm。根据切削用量简明手册表2-9确定f=0.48、按机床进给强度决定进给量：根据表2.9 ,当b450MPa 020.5mm 可确定f=0.75。 按C3163-1车床说明书取 f=0.62mm/n.、 决定钻头磨钝标

12、准及寿命 表2.21，当do=20mm、钻头最大磨损量取0.6 寿命T=45min.、切削速度由切削用量简明手册，表2.15得 =21m/minn=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=17 m/min 、 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+=10mm 所以Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min) （2）、扩孔刀具直径do=22mm；刀具几何参数同上。 由于两孔直径相差不大，

13、为了节省停车和调换走刀量等辅助时间，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。检验机床功率 按切削用量简明手册表 1.2可以查出当160245HBS2.80.641min3.4kw按C车床说明书主电机功率11可见比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21 0.64 查得转矩61.8N.M切削用量简明手册表由表2.32得功率公式CMcVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km按C车床说明书主电机功率11可见C比小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要工序三 倒角

14、 刀具：专用刀具。此工步使用到专用刀具与手动进给。工序四 拉花键单面齿升：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)切削工时 t=Zblk/1000vfzZ式中： Zb 单面余量1.5mm(由21mm拉削到25mm)； L 拉削表面长度，80mm； 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=80/1

15、27其本工时 Tm=1.5801.21.4/10003.60.067=0.13(min)工序五 铣侧面加工要求：粗铣B面，精铣B面，Ra=3.2。用标准镶齿圆柱铣刀粗铣 加工余量3mm机床 ：62W加工工件尺寸：宽度：40mm 长度：28mm1. 粗铣1) 选择刀具 根据切削用量简明手册表3.1 铣削宽度ae5mm时。直径为do=50mm故齿数，由于采用标准镶齿圆柱铣刀铣刀几何参数（表3.2）rn=10ao=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ac2.80.8，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0.5mm/r就能满足要求，但考虑到6

16、2W功率为7.5kw，机床为中等系统刚度和62W铣床说明书 所以每转进给量0.6mm/r3) 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=2.80.8, fz=f/z=0.0750.1mm/zVc=(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=

17、0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79Vc=(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/minVc=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/z5) 机床功率：根据切削用量简明手册表3.20 当 Vc=71m/m

18、in ae=2.8mm ap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw 切削功率的修正系数：故Pct0.8,根据X62W型铣床说明书，机床主轴允许的功率为Pcm=7.50.75=5.63kw 故PccPcm 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/z6) 基本工时根据 切削用量简明手册表3.5Tm=(L+L1+)/Vf=(28+14)/80=0.525（min） L1+=14mm2. 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

19、度 ae0.2mm，0.63）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/minVf=nf=210x0.6=126mm/min、VF=125mm/min fz=Vf/(nxz)=0.074mm/Z4）基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表3.5Tm=(L+L1+)/Vf=(28+14)/125=0.336（min） L1+=14mm工序六 铣18H1

20、1槽加工要求：用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽180+0.110mm，长L=40mm，加工余量35mm 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) 选择刀具铣刀参数：L=10 D=100mm d=30mm ro=15ao=12an=6Z=242) 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/z3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据切削用量简明手册

21、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/minn=1000Vc/d

22、o=100098.6/3.14100=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/minfzc=150/30024=0.020mm/z5）基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表3.5Tm=(L+L1+)i/Vf=(40+20)X2/150=0.8（min） L1+=20mm i=2(走两次)。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，需要设计专用夹具。设计任务为第二道工序钻，扩22孔。（一） 问题的提

23、出在给定的零件中，对本步加工的定位并未提出具体的要求，是自由公差，定位要求较低。因此，本步的重点应在夹紧的方便与快速性上。（二） 夹具设计1 定位基准的选择出于定位简单和快速的考虑，工件以40外圆、平面和侧面为定位基准，在V形块、可调支承和支承板上实现完全定位。采用手动螺旋快速夹紧机构夹紧工件。2 切削力和卡紧力计算本步加工可按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的夹紧。轴向力扭矩 由于扭矩很小，计算时可忽略。夹紧力为取系数 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1则实际夹紧力为 F=S1*S2*S3*S4*F=10.06N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

24、力。3. 定位误差分析该工件由v型块与40外圆作定位，其中可调支承作夹紧，只限制一自由度，无过定位。其误差主要来源于制造外圆本身工艺（本身基准误差）及v型块定位误差（基准不重合误差）。4. 夹具设计及操作的简要说明夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用圆柱定位销和菱形定位销定位。夹具上设置有钻套，用于确定的钻头位置。四、 参考文献1切削用量简明手册机械工业出版社 艾兴 肖诗纲2实用机械加工工艺手册 机械工业出版社 陈宏钧3.切削用量简明手册小结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。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。