课程设计 CA6140车床拨叉（831008）机械加工及夹具设计3.doc

1计算与说明主要结果1、零件的分析1.1零件的作用CA6140车床的拨叉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工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的20孔与操纵机构相连，二下方的50半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。1.2零件的工艺分析CA6140车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：1.以20为中心的加工表面。这一组加工表面包括：20021.00的孔，以及其上下端面，上端面与孔有位置要求，孔壁上有一个装配时钻铰的锥孔，一个M6的螺纹孔。下端有一个47°的缺口。这三个都没有高的位置度要求。2.以50为中心的加工表面。这一组加工表面包括：5050.025.0的孔，以及其上下两个端面。这两组表面有一定的位置度要求,即5050.025.0的孔上下两个端面与20021.00的孔有垂直度要求，主要是：1)50mm的孔的上、下表面与20的孔的垂直度误差为0.07mm。2)50mm、20mm的孔的上、下表面以及50mm的孔的内表面的粗糙度误差为3.2um。3)20mm的孔的内表面的粗糙度误差为1.6um，精度为IT7。4)20mm的孔的上、下表面与20的孔的垂直度误差为0.05mm。由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准采用专用夹具加工另外一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。2计算与说明主要结果2、工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。2.2基面的选择（1）粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取20021.00mm孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承两个20mm孔的外轮廓作主要定位面，以消除3个自由度，再用一个支承板支撑在72mm的上表面，以消除3个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。（2）精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。2.3制定工艺路线制定工艺路线的出发点，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得到合理的保证。在生产纲领已确定为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。1、工艺路线方案一：工序一：退火工序二：粗、精铣20mm、50mm的下表面，保证其粗糙度为3.2um工序三：以20mm的下表面为精基准，粗、精铣20mm的孔的上表面，保证其粗糙度为3.2um,其上、下表面尺寸为30mm，工序四：以20mm的下表面为精基准，钻、扩、铰、精铰20mm的孔，保证其内表面粗糙度为1.6um，垂直度误差不超过0.05mm工序五：以20mm的下表面为精基准，粗、半精镗50mm的孔，保证其内表面粗糙度为3.2um工序六；以20mm的下表面为精基准，粗、精铣50mm的上表面，保证其与孔的垂直度误差不超过0.07mm，3计算与说明主要结果其上、下表面尺寸为12mm工序七：铣断工序八：以20mm的孔为精基准，钻8mm的锥孔的一半4mm，装配时钻铰工序九：以20mm的孔为精基准，钻5mm的孔，攻M6的螺纹工序十：以20mm的孔为精基准，铣47°缺口，保证其粗糙度为12.5um工序十一：去毛刺，清洗工序十二：终检。上面的工序可以是中批生产，但是其效率不高，并且工序三中的钻孔方法在钻孔是可能会偏离中心。经综合考虑，采用下面的方案二。2、工艺路线方案二：工序一：退火工序二：粗、精铣20mm、50mm的下表面，保证其粗糙度为3.2um工序三：以20mm的下表面为精基准，粗、精铣20mm、50mm的孔的上表面，保证其粗糙度为3.2um，20mm的上、下表面尺寸为30mm，50mm的上、下表面尺寸为12mm工序四：以20mm的下表面为精基准，钻、扩、铰、精铰20mm的孔，保证其内表面粗糙度为1.6um，垂直度误差不超过0.05mm工序五：以20mm的下表面为精基准，粗、半精镗50mm的孔，保证其内表面粗糙度为3.2um工序六：铣断工序七：以20mm的孔为精基准，钻8mm的锥孔的一半4mm，装配时钻铰工序八：以20mm的孔为精基准，钻5mm的孔，攻M6的螺纹工序九：以20mm的孔为精基准，铣47°缺口，保证其粗糙度为12.5um工序十：去毛刺，清洗工序十一：终检。4计算与说明主要结果2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“CA6140车床拨叉”零件的材料为HT200硬度为190210HB，毛坯重量为2.2Kg,生产类型为中批量，铸件毛坯。又由<<机械制造工艺设计简明手册>>（以下称工艺手册表1.3-1查得毛坯的制造方法采用壳模铸造级，表2.2-4查得加工余量等级为G级，选取尺寸公差等级为CT10。根据以上资料及路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯如下：1、延轴线方向长度方向的加工余量及公差（20mm、50mm端面）查工艺手册表2.24取20mm、50mm端面长度余量为2.5mm(均为双边加工)。铣削加工余量为：a)粗铣：1.5mmb)精铣：1mm毛坯尺寸及公差为：（35土0.3）mm（17土0.25）mm2、内孔（50mm已铸成孔）查工艺手册表2.22.5，取50mm已铸成长度余量为3mm，即已铸成孔44mm。镗削加工余量为：a)粗镗：2mmb)半精镗：1mm毛坯尺寸及公差为：（48土0.3）mm（0.500.2550）mm3、其他尺寸直接铸造得到。2.5确定切削用量及基本工时2.5.1工序二：粗、精铣孔20mm、50mm的下表面（1）加工条件工件材料：HT200。b=0.16GPaHBS=190210，铸件机床：XA5032立式铣床刀具；W18Cr4V硬质合金端铣刀W18Cr4V硬质合金端铣刀，牌号为YG6，由切削用量简明手册后称切削手册表3.1查得铣削宽度ae60mm,深度ap4,齿数Z=10时，取刀具直径do=80mm。又由切削手册表3.2选择刀具的前角ro=+5o；后角ao=8o；副后角ao=8,刀齿斜角s=-10o,主刃Kr=60o,过渡刃Kr=30o,副刃Kr=5o,过渡刃宽b=1mm(2)切削用量2.5.1.1粗铣20mm的下表面a)切削深度因切削用量较小，故可以选择ap=1.5mm,一次走刀即可完成所需尺寸。ap=1.5mm5计算与说明主要结果b)每齿进给量：由切削手册表3.30可知机床的功为7.5KW，查切削手册表3.5可得f=0.140.24mm/z,由于是对称铣，选较小量f=0.14mm/zc)查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为（1.01.5）mm查切削手册表3.8,寿命T=180mind)计算切削速度按切削手册表3.27中的公式：vvvovcvxymprpzvecdqvkTafuaz也可以由表3.16查得cv=98mm/sn=439r/minvf=490mm/s又根据XA5032铣床参数，选n=475r/minvf=600mm/s，则实际的切削速度为：1000occdnv即cv=3.14804751000=119.3m/min,实际进给量为：fczvcvfnz即zvf=60047510=0.13mm/ze)校验机床功率查切削手册表3.24，Pcc=1.1KW,而机床所提供的功率Pcm为1.7KW，所以Pcm>Pcc,故校验合格。最终确定ap=1.5mmnc=475r/minvfc=600mm/minvc=119.3m/minfz=0.13mm/zf)计算基本工时mfLtV公式中：L=l+y+；根据切削手册表3.26，可得l+=12mm,所以L=l+y+=32+12=44mm故mt=44/600=0.073min2.5.1.2粗铣50mm的下表面n=475r/mincvzvf=0.13mm/zmt=0.073min6计算与说明主要结果a)铣削50mm的下表面与铣削20mm的下表面的相关参数及其用量等都相同。即ap=1.5mmnc=475r/minvfc=600mm/svc=119.3m/minfz=0.13mm/zb)计算基本工时mfLtV公式中：L=l+y+；根据切削手册表3.26，可得l+=0所以L=l+y+=72mm故mt=72/600=0.12min2.5.1.3精铣孔20mm的下表面a)切削深度因切削用量较小，故可以选择ap=1.0mm,一次走刀即可完成所需尺寸b)每齿进给量：由切削手册表3.30可知机床的功为7.5KW，查切削手册表3.5可得f=0.50.7mm/r，由于是对称铣，选较小量f=0.7mm/rc)查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为（1.01.5）mm查切削手册表3.8,寿命T=180mind)计算切削速度按切削手册表3.27中的公式：vvvovcvxymprpzvecdqvkTafuaz也可以由表3.16查得cv=124mm/svf=395mm/minn=494r/min,根据XA5032铣床参数，选n=475r/minvf=375mm/min,则实际的切削速度为1000occdnv所以cv=3.14804751000=119.3m/min,实际进给量fczvcvfnz所以zvf=37547510=0.08mm/ze)校验机床功率查切削手册表3.24，Pcc=1.1KW,而机床所提供ap=1.5mmnc=475r/minvfc=600mm/svc=119.3m/minfz=0.13mm/zmt=0.12minap=1.0mmf=0.7mm/rn=475r/minvc=119.3m/minzvf=0.08mm/z7计算与说明主要结果的功率Pcm为1.7KW，所以Pcm>Pcc,故校验合格。最终确定ap=1.0mmnc=475r/minvfc=375mm/minvc=119.3mm/minf)计算基本工时mfLtV公式中：L=l+y+；根据切削手册表3.26，可得l+=80mm,所以L=l+y+=32+80=112mm故mt=112/375=0.3min2.5.1.4精铣50mm的下表面a)铣削50mm的下表面与铣削20mm的下表面的相关参数及其用量等都相同。即ap=1.0mmnc=475r/minvfc=375mm/minvc=119.3mm/mb)计算基本工时mfLtV公式中：L=l+y+；根据切削手册表3.26，可得l+=80mm所以L=l+y+=72+80=152mm故mfLtV=152/375=0.405min2.5.2工序三：粗、精铣孔20mm、50mm的上表面本工序的切削用量及基本工时与工序一中的粗、精铣孔20mm、50mm的下表面相同。2.5.3工序四：钻、扩、铰、精铰20mm的孔2.5.3.1钻18mm的孔（1）加工条件工艺要求：孔径d=18mm,孔深l=30mm,通孔，用乳化液冷却机床：Z535型立式钻床刀具：高速钢麻花钻头选择高速钢麻花钻头，其直径do=18mm,钻头几何形状为：由切削手册表2.1及表2.2选修磨横刃，=28oo=10o2=118o21=70ob=3.5mmb=2mml=4mm(2)切削用量mt=0.3minmt=0.405min