ca6140车床拔叉831005”零件的机械加工工艺规程及φ22孔加工夹具设计

CA6140车床拔叉831005”零件的机械加工工艺规程及22孔加工夹具设计序言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。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的训练，希望在设计中能锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为自己今后从事的职业打下一个良好的基础。由于个人能力所限，设计尚有许多不足之处，希望各位老师给予指教。目录序言1一、零件的分析311零件的作用312零件的工艺分析3二、工艺规程设计221确定毛坯制造方法，初步确定毛坯形状222基准的选择223制定工艺路线324机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定4三、夹具设计1231问题的提出1232夹具设计12四、设计小结14五、参考文献15一、零件的分析11零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1800120MM的槽尺寸精度要求很高，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1800120MM的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。12零件的工艺分析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250230MM的六齿方花键孔、220280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80030MM的槽和180120MM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21确定毛坯制造方法，初步确定毛坯形状零件材料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。由于生产纲领为大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55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308MM。22基准的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。221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。222精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。23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。在生产纲领一确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性的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1粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15倒角。工序2粗、精铣削B面。工序3铣削80030MM的槽。工序4铣削1800120MM的槽。工序5拉花键。2）工艺路线方案二工序1粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15倒角。以40MM圆柱面为粗基准。选用C31631转塔式六角车床及三爪卡盘夹具。工序2拉花键。以A面为基准。工序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。工序4铣削80030MM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。工序5铣削1800120MM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。3）工艺方案的比较与分析上述两方案中，工艺方案一把拉花键放在最后一道工序。但此方案中234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345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345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”24机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定CA6140的拨叉材料为HT200。毛坯重量为10KGB160MPAHBS生产类型为由大批量生产，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1A面的加工余量A面有308MM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028要求以矩形花键的外径定心，故采用拉削加工内孔尺寸为22，见零件图，0参照金属机械加工工艺人员手册表359确定孔加工余量的分配。钻孔20MM1扩孔21MM2拉花键3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21MM3B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02MM粗铣加工余量为28MM25确定切削用量及基本工时工序1车削A面。1加工条件工件材料灰口铸铁HT200。B145MPA。铸造。加工要求粗、半精车A面并保证28MM的工序尺寸，RA32M机床C31631。转塔式六角卧式车床。刀具刀片材料。R12AO68B10O05KR90N152计算切削用量1已知长度方向的加工余量为308MM。实际端面的最大加工余量为38MM。故分二次加工（粗车和半精车）。长度加工公差IT级取046MM（入体方向）2进给量、根据切削简明手册（第3版）表14当刀杆尺寸为16MM325MM,MM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）0608MM/按C车床说明书取06MM/N。由于存在间歇加工所以进给量乘以K075085所以实际进给量F06308048MM/按C车床说明书0533计算切削速度。按切削简明手册表127，切削速度的计算公式为（寿命选T60MIN）刀具材料YG6VCV/TM2APXV2FYV2KV其中CV158XV015YV04M02修正系数KO见切削手册表128KMV115KKV08KKRV08KSV104KBV081VC158/600222015205304211520820820812097469M/MIN（4）确定机床主轴转速NS1000VC/DW2298（R/MIN）按C车床说明书200RMIN所以实际切削速度V408M/MIN（5）切削工时，按工艺手册表621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及为下一道工步做好准备TMLL1L2L3/NWXF033（MIN）L650/2325L13、L20、L303精车已知粗加工余量为05MM。进给量F根据切削用量简明手册表16，F015025MM/R按C车床说明书016MM/R计算切削速度按切削用量简明手册表127，切削速度的计算公式为（寿命选T60MIN）VCV/TM2APXV2FYV2KV158/6002220152016042115208208208120978385M/MIN确定机床主轴转速NW1000VC/DW4108（R/MIN）按C3163车床说明书取NW400（R/MIN）实际切削速度V571M/MIN切削工时，查工艺手册表621TMLL1L2L3/NWXF225/400X016035（MIN）由于下一道工序是钻孔，所以留下20MM的台阶，所以L6520/2225MML13L20L304钻孔、扩孔、倒角。（1）钻孔钻头选择见切削用量简明手册表22钻头几何形状为（表21及表22）双锥修磨具刃，钻头参数2030，2118，270，B35MM,AO12,55,B2MM，4MM。根据切削用量简明手册表29确定F0481按机床进给强度决定进给量根据表29,当B210MPA0205MM可确定F075。按C31631车床说明书取F062MM/N2决定钻头磨钝标准及寿命表221，当DO20MM、钻头最大磨损量取06寿命T45MIN3切削速度由切削用量简明手册，表215得21M/MINN1000V/D3344由机床技术资料得和3344接近的有280N/M和400N/MIN取280N/MIN取N280M/MIN实际17M/MIN4基本工时，TML/NF8010/280X062032MIN入切量及超切量由表229查出10MM所以TML/NF8010/280X062032MIN（2）扩孔刀具直径DO21MM；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间，N和F都不变，所以TM同上TM032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12可以查出当160245HBS280641MIN34KW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221当21064查得转矩618NM切削用量简明手册表由表232得功率公式CMCVC/30DO618X17/30X21167KM,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2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006MM,拉削速度V006M/S36M/MIN切削工时TZBLK/1000VFZZ式中ZB单面余量15MM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12；K考虑机床返回行程系数，取14；V拉削速度（M/MIN）；FZ拉刀单面齿升；Z拉刀同时工作齿数，ZL/P；P拉刀齿距。P12515SQRT80135SQRT8012MM拉刀同时工作齿数ZL/P80/127其本工时T1000336300637013MIN工序3粗铣，精铣B面。加工要求粗铣B面，精铣B面，RA32。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31铣削宽度AE5MM时。直径为DO50MM故齿数，由于采用标准镶齿圆柱铣刀,铣刀几何参数（表32）RN10AO162切削用量留精铣的加工余量为02，所以本道工步切削宽度AC2808，由于加工表面精度要求RA32UM根据表35得每转进给量05MM/R就能满足要求，但考虑到62W功率为75KW，机床为中等系统刚度和62W铣床说明书所以每转进给量06MM/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37、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为06镶齿铣刀DO50MM，刀具寿命T120MIN（表38）4决定切削速度VC、可根据切削用量简明手册表39确定Z8,AP4070MM,AC2808,FZF/Z007501MM/ZVCCVDOQV/TMXAPXXVXFZXYVXAEXUVXZPVCV20,QV07,XV03,YV02,UV05,PV03,M025,KM112,KSV08,KTV082,KVKMXKSVXKTV112X08X082079VCCVXDOXQV/TMXAPXXVXFZXYVXAEXUVXZPV237M/MINN1000V/D1000X237/314X50151R/MIN根据X62W型铣床说明书选N160R/MINVC314ND/1000160X314X50/1000251M/MINVFNF160X0696MM/MIN选VF80MM/MIN实际FZVF/NXZ00625MM/Z5机床功率根据切削用量简明手册表320当VC71M/MINAE28MMAP41MMFZ008KMPC14KW切削功率的修正系数故PCT08,根据X62W型铣床说明书，机床主轴允许的功率为PCM753075563KW故PCCPCM因此所决定的切削用量可以采用。AE28MMVF80M/MINN160R/MINVC251M/MINFZ00625MMM/Z6基本工时根据切削用量简明手册表35TMLL1/VF2814/800525（MIN）L114MM2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02，所以本道工步切削宽度AE02MM，063决定切削速度VC、可根据切削用量简明手册表39确定AC02MM,VCCVDOQV/TMXAPXXVXFZXYVXAEXUVXZPV331M/MINN1000V/D1000X331/314X50211R/MIN根据X62W型铣床说明书选N210R/MINVFNF210X06126MM/MIN、VF125MM/MINFZVF/NXZ0074MM/Z4基本工时基本工时根据切削用量简明手册表35TMLL1/VF2814/1250336（MIN）L114MM工序4铣削铣削80030MM槽。加工工件尺寸80030MM,长度L40MM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选择刀具由加工尺寸公差003。所以铣刀精度为精密级K8铣刀参数L8MMD63D22D134RO15AO12AN6Z161选择切削量由于槽的深度为8MM,故一次走完，AE8MMAP8MM由切削用量简明手册表33确定F01503MM/R现取F03MM/RFZ03/160018MM/Z2选择铣刀磨钝标准及刀具寿命根据切削用量简明手册表37,得最大磨损量为05由表38确定刀具寿命T100MIN其中3决定切削速度VC和每齿进给量VF、由切削用量简明手册327的公式VCCVXDOXQV/TMXAPXXVXFZXYVXAEXUVXZPV2KVCV25,QV02,XV01,YV02,UV05,PV01,M025,KM112,KSV08,KTV082,KVKMXKSVXKTV112X08X082079VCCVXDOXQV/TMXAPXXVXFZXYVXAEXUVXZPV2KV8286M/MINN10003VC/DO100038286/31436341887R/MIN根据X62W型铣床说明书选NC375R/MIN实际速度VCDONC/1000742M/MIN选VFCNCF375X031125MM/MIN根据X62W型铣床说明书选VF110MM/MINFZC110/3753160018MM/Z4机床功率根据切削用量简明手册表328公式圆周力FCCFAPXFFZYFAEVFZ/DOAFNWFKFCKTV090KMFC094由表28得CF30，XF10，YF065，UF083，WF0，QF083，KFC128FCCFAPXFFZYFAEVFZ/DOQFNWFKFC30X8X0018X8/63X3755056NMFCDO/23103159NMPCFCVC/1000118KM根据X62W型铣床说明书，功率足够。5基本工时基本工时根据切削用量简明手册表35TMLL1/VF4014/110049（MIN）L114MM工序5铣宽为180012MM槽。加工要求用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽180012MM，长L40MM，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，AE23，AP10MM，1）选择刀具铣刀参数L10D100MMD30MMRO15AO12AN6Z242）选择铣削用量由于槽的宽度为18MM,故二次走完，AE23MMAP10MM由切削用量简明手册表33确定F05MM/R现取F08MM/RFZ05/24002MM/Z3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命根据切削用量简明手册表37,得最大磨损量为05由表38确定刀具寿命T100MIN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327的公式VCCVXDOXQV/TMXAPXXVXFZXYVXAEXUVXZPV2KVCV25,QV02,XV01,YV02,UV05,PV01,M025,KM112,KSV08,KTV082,KVKMXKSVXKTV112X08X082079VCCVXDOXQV/TMXAPXXVXFZXYVXAEXUVXZPV2KV986M/MINN10003VC/DO10003986/3143100314R/MIN根据X62W型铣床说明书选NC300R/MIN，实际速度VCDONC/1000942M/MIN，选VFCNCF300X05150MM/MIN，根据X62W型铣床说明书选选VF150MM/MINFZC150/3003240020MM/Z5）基本工时基本工时根据切削用量简明手册表35TMLL1I/VF4020X2/15008（MIN）L120MMI2走两次工序6磨18MM槽保证尺寸18MM1选择砂轮。见切削手册第三章中磨料选择各表，结果为GZ46KV6P3503403127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1636340（D3D3H）。2切削用量的选择。砂轮转速N砂3000R/MIN见机床说明书，V砂25M/S进给量F50MM/MIN双单行程FR0015MM3切削工时。当加工1个表面时TMLYIK/5031MIN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。三、夹具设计31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800。03MM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800。03MM的槽，由于采用宽为800。022MM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32夹具设计321定位基准的选择由零件图可知，宽为800。03MM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。322切削力及夹紧力计算刀具高速钢直齿三面刃铣刀，63MM,Z14FZCP2T0832SZ0652DO832B2Z2KP见切削手册356表解得FZ200N其中CP52，T8MM,SZ008MM/S,B8MM,D63MM,Z14,KPHB/198055在计算切削力时，必须考虑安全系数。安全系数KK1K2K3K4水平切削分力FH11FZ220N垂直切削分力FV03FZ60N其中K1为基本安全系数15K1为加工性质系数11K1为刀具钝化系数11K1为断续切削系数11F,KFH15X11X11X11X200400N,实际加紧力为WKKFH/U1U2400/05800N其中U1和U2为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数，U1U20025螺母选用M16X15细牙三角螺纹，产生的加紧力为W2M/D2TGA655066DD/DD解得W1O405N其中M19000NMD2148MMA2029,D23MMD16MM此时螺母的加紧力W已大于所需的800N的加紧力，故本夹具可安全工作。323定位误差分析由于槽的轴向尺寸