机械制造工艺学课程设计-设计“CA6140车床拔叉”零件的机械加工工艺规程及工艺装备（大批生产）.doc

机械制造工艺学课程设计说明书设计题目: 设计“ca6140车床拔叉”零件的机械加工工艺规程及工艺装备（大批生产）工序卡及cad图纸联系qq153893706设 计 者 指导教师 合肥学院 2008.7.1前 言 通过所学的专业课知识（公差与配合、工程材料、机械原理、机械设计制造、机械制造技术基础等）和金工实习使我们对机械设计制造有了一定的感性和理性认识。这次机床工艺及夹具设计让我们对所学的专业课得以复习、巩固和应用。是理论和实践相结合的有效手段。不仅为大四的毕业设计做准备，而且为以后的工作打下一定的基础。 在这次设计中，我们主要设计c6140拨叉的夹具。在设计中阅读大量的参考资料并且得到老师的指导由于能力有限在设计中难免有不足之处，恳请各位老师、同学批评指正。一、零件的分析（一）零件的作用 题目给定的零件是c6140拨叉（见附图1）它位于车床变速机构中，主要其换挡作用。通过拨叉的拨动使车床滑移齿轮与不同的齿轮啮合从而达到要求的主轴转速。宽度为30mm的面的尺寸精度要求很高，在拨叉工作工程中，和如果拨叉和槽的配合尺寸精度不高或者它们之间的空隙很大时。滑移齿轮就达不到很高的定位精度，这样滑移齿轮就不能很好的与其他齿轮进行正确有效的啮合。从而影响整个传动系统的工作。所以拨叉宽度为30mm的面和槽之间要达到很高的配合精度。 （二）零件的工艺分析 ca6140拨叉共有两组加工表面： 1、这一组加工表面包括:a端面和轴线与a端面相垂直的 花键底孔 2、这一组加工表面包括: 六个方齿花键孔，及25mm花键底孔两端的275倒角。对于两组加工表面可先加工一组表面，再用专用夹具加工另一组表面。二、工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式此次所设计的拨叉材料为ht200，根据材料成型工艺可知用金属型铸造。该零件能够承受较大载荷和冲击载荷，能够满足使用要求。因为生产纲领为大批量生产。因为零件形状简单故毛坯形状需与零件的形状尽量接近，又因内孔很小，可不铸出。毛坯零件图见附图2。 （二）基准面的选择1、粗基准的选择：因为要保证花键的中心线垂直于拨动滑移齿轮的右端面。所以以40的外圆表面为粗基准。2、精基准的选择：为了保证定位基准和加工工艺基准重合，所以选择零件的左端面为精基准。（三）制定工艺路线 工艺路线方案一：工序一：铸造毛坯；工序二：粗、半精铣左端面c面，工序三：钻孔并扩花键底孔22并锪275倒角；工序四：拉花键25h7工序五：粗、半精铣底面d面；工序六：钻配作孔、螺纹孔；工序七：粗、半精铣槽；工序八：去毛刺；工序九：终检，入库。工艺路线方案二：工序一：铸造毛坯；工序二：粗、半精铣左端面c面，工序三：终检，入库。工序四：拉花键25h7工序五：粗铣底面d面及18h11槽；工序六：半精铣底面d面及18h11槽；工序七：钻配作孔、螺纹孔；工序八：去毛刺；工序九：钻孔并扩花键底孔22并锪275倒角；比较两种工序加工方案，考虑到加工过程中粗精铣同一面可用同一夹具和刀具，为了减少换夹具及刀具的时间，缩短加工工时提高加工效率，故采用第一种加工方案。（四）、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定： c6140拨叉材料为ht200毛坯质量为0.84kg，b=220mpa，hbs=157。 根据上述原始资料和加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以及毛坯尺寸。 根据零件图计算轮廓尺寸，长40mm，宽为80mm，高为75mm，故零件最大轮廓尺寸为80mm。 选取公差等级ct由机械制造技术基础课程设计指南中表5-1可查得毛坯件的公差等级为810级，取为10级。 求铸件尺寸公差 根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级ct，由机械制造技术基础课程设计指南中表5-3可查得尺寸公差为ct=3.2mm 求机械加工余量由机械制造技术基础课程设计指南表5-5查得机械加工余量等级范围为df，取为e级 求ram（要求的机械加工余量）对所有的加工表面取同一数值，由机械制造技术基础课程设计指南表5-4查得最大轮廓尺寸为80mm、机械加工余量为e级，得ram数值为0.7mm。 求毛坯尺寸 2-m8通孔和5锥孔较小铸成实心；c、面单侧加工，应由机械制造技术基础课程设计指南式5-2求出，即： r=f+ram+ct/2=80+0.7+3.2/2=82.3mm d面为单侧加工，毛坯尺寸由机械制造技术基础课程设计指南式5-1求出，即： r=f+ram+ct/2=72+0.7+3.2/2=74.3mm为了简化铸件的形状取r75mm 铸件毛坯尺寸公差与加工余量见下表：项目c面d面公差等级ct1010加工面基本尺寸8072铸件尺寸公差3.23.2机械加工余量等级eeram0.70.7毛坯基本尺寸82.3751、c面的单边总加工余量为z2.3mm。查机械制造技术基础课程设计指南表5-49精加工余量故粗加工余量为z1.3m2、d面精加工余量同c面z1mm故d面粗加工余量z2mm3、花键孔要求以花键外径定心，故采用拉削加工内空尺寸为。由机械制造技术基础课程设计指南表5-42却定孔的加工余量分配：钻孔：20mm扩孔：22mm拉花键孔(6-25h7*6h9)4、铣18h11槽由机械制造技术基础课程设计指南表5-41查得粗铣后半精铣宽度余量z3mm粗铣后公差为+0.18+0.27半精铣后公差为+0.11（it11）（五）确定切削用量及基本工时 工序一：铸造毛坯工序二：粗、半精铣左端面7540面即c面。一、 粗铣面7540面1、 背吃刀量的确定因为切削余量较小故一次切削就可切除所有余量故a10=z=1.3mm。2、 进给量的确定。选用硬质合金端铣刀刀具材料为yg6铣刀直径为8mm齿数为10，选用x5032，立式升降台铣床，功率为7.5kw。由实用机械加工工艺手册表1192可查得每齿进给量fz0.140.24mm取fz0.2mm/z3、 铣削速度的确定。由实用机械加工工艺手册表11-94可查得灰铸铁的硬度为150225hbs，查得vc=6010m/min。则主轴转速为n1000vc/d238.8437.9r/min 。vffzzn477.6875.6r/mm。故取n300r/min ，vf480mm/min。切削工时：由切削用量简明手册表3.26可查得入切量及超切量y+=12mm。故 t 0.18mim。二、 精铣7540面1、 背吃刀量的确定由实用机械加工工艺手册表6-30查得半精铣的铣削用量为1mm ，即ap1mm。2、 进给量的确定选用与粗铣刀同样的刀具与机床，由实用机械加工工艺手册表11-92要求表面粗糙度为3.2查得每转进给量为0.51.0故取0.5mm/r3、 铣削速度的确定由实用机械加工工艺手册查得铣削速度为60110m/min则机床主轴转速n1000vc/d=238.8437.9r/mim取n300r/min，则vf150mm/min。4、 计算切削工时由切削用量简明手册表3.26查得入切量和超切量y+12mm。则 t 0.61mim 工序三 钻22花键底孔，扩花键底孔22倒275o倒角1、 钻20的孔。1） 决定进给量由切削用量简明手册表2.7选择高速钢麻花钻头其直径do20mm。铸铁的硬度大于200hbs查得进给量f=0.430.53mm/r由于yd80/204查得修正系数ktf0.95则f0.410.50mm/r。由切削用量简明手册表2.8可查得钻头强度允许的进给量为f1.75mm/r。由切削用量简明手册表2.9可知机床进给机构强度所允许的钻削进给量。选用z525钻床由表2.35查得进给机构允许的最大抗力fmax8830n，do20.5，查f0.93mm/s，故取f0.48由切削用量简明手册表2.19查得高速钢钻头钻孔的轴向力f5510n小于fmax，故可用。2） 确定钻头的磨钝标准及寿命。由切削用量简明手册表2.12查的钻头后刀面最大磨损量取0.6mm，寿命为t=15mim。 3） 确定切削速度 286.6r/min 由切削用量简明手册表2.35取n272r/min则实际切削速度vc17.1 m/min。4）检验机床扭矩及功率 由切削用量简明手册表2.20可查得f0.5 mm/r时，mc76.81nm。当nc272r/min时由切削用量简明手册表2.35可查得mm144.2nm。 由切削用量简明手册表2.23查得pc1.1 kw。pe2.60.817.76 kw。 因为mcmm，pcpe，故所选切削用量可用。 f0.48mm/r ，nnc272r/min。vc17m/min。计算基本工时： tm由切削用量简明手册表2.29查得入切量与超切量分别为10mm和10mm。故： tm0.69 mim。二、扩20孔。1、确定背吃刀量由切削用量简明手册查得背吃刀量为2mm。2、确定进给量由切削用量简明手册查的f0.60.7mm/r。根据机床说明书取f0.62mm/r3、计算切削速度 5.78.5 m/min由此可知主轴的的转速为： n82.5r/min根据机床说明书取n140r/min，则实际切削速度v9.67 m/min 4、计算切削工时 由切削用量简明手册表2.5可查得kv3060，取kv45。 由机械加工工艺手册表3.5.1查得tm，式中各参数：l=80mm，l11.7072.107，取l12mm。故tm0.8min工序四 拉花键孔由机械加工工艺手册表4.1-42拉刀的齿开量查得矩形花键拉刀，工件材料铸铁的齿开量为0.040.1mm，取齿开量为0.06mm。拉削速度由机械加工工艺手册表4.165查得表面粗糙度要切ra1.252.5，拉削速度为级的花键拉削速度为 vc4.53.5 m/min 取vc3 m/min拉削级别由机械加工工艺手册表4.166查得。拉削加工工时 t式中zb为单面余量zb 1.5 mml为拉削表明长度 l80 mm为拉削系数，取1.2k 考虑机床返回行程系数取 k1.4v为拉削速度fz为拉刀单面齿开量z为拉刀同时工作齿数zl/pp为拉刀齿距 p（1.251.5）1.35 12 mm所以拉刀同时工作齿数为 zl/p=80/127所以 t 0.16 min工序五 粗、精铣8030面 一、粗铣8030面 1、加工余量的确定 由前面可知粗加工加工余量为2 mm，加工余量较小故采用一次切削故ap2 mm。 2、切削用量的确定 由机械加工工艺手册表2.120选择高速钢立铣刀，铣刀直径为16 mm齿数为3。 由机械加工工艺手册表2.196查得加工材料为灰铸铁，铣削宽度为awdo/4，铣刀的铣削速度为v18.29m/min，每齿进给量为0.0630.102 mm/z则主轴转速为 n=358.3577.2 r/min 取n460r/min，由此可得vf0.093460 124.2 mm/min 3、铣削加工工时的计算 由机械加工工艺手册表2.194可查得 t 式中i为次给次数i 8 0.5do+（0.51.0）9 mm 12 mm取2 mm则 t5.86 min精铣 8030面 1、加工背吃刀量ap的确定由前面可知道精铣的加工余量为1 mm，故ap1 mm 2、进给量的确定由精铣加工工艺手册表2.172查得高速钢立铣刀直径为16 mm，选用与粗铣时同一铣刀和机床。铣削宽度为aw3 mm是的每齿进给量为0.080.05 mm/z，因为表精度要求较高故fz0.06 mm/z 3、切削用量的确定由机械加工工艺手册表2.175查得铣刀磨钝标准查得后刀面最大磨损限度为0.20.25 mm。由机械加工工艺手册表2.176限度寿命查得限度寿命t=60min。由机械加工工艺手册表2.1-92查得vc22 m/min，则铣床的主轴转速： n437.9 r/min取n460 r/min。 则vffz*z*n0.06*3*460 =82.8 mm/min 4、计算铣削加工工时由上面可知 t式中 、与上述所相同。 30/310将各参数代入上式可得： t10 11 min工序六 钻两m8底孔及攻螺纹 1、选择切削用量 选择高速钢直柄麻花钻直径为7，钻头形状为双锥修磨横刃。由切削用量简明手册表2.7查得进给量f0.360.44mm/r，由切削用量简明手册表2.83和钻头允许的进给量确定进给量f0.86mm/r。由切削用量简明手册表2.9机床进给机构所允许的钻削进给量查得f1.6mm/r。故由z525型立式钻创说明书取f0.36mm/r。 2、确定钻头磨钝标准及寿命由切削用量简明手册表2.12查得磨钝标准为0.50.8寿命为t35min。 3、确定切削速度由切削用量简明手册表2.15查得切削速度为v18m/min。则主轴转速为 n818.9 r/min。由z525钻床说明书由就近原则取n680 r/min。故实际切削速度为v14.9 m/min 4、校核机床扭矩及功率由切削用量简明手册表2.20查得 =420, =1 0.8，=0.206, 2.0, =0.8 420720.360.81 1298.3 n mc0.206720.360.814.5 nm pc0.32 kw根据z525机床说明书可知mm=42.2 nm, pe=2.8*0.81=2.26 kw, fmax=8830 n 由于上面所算出的的数据都小于机床的各个相应的参数，故机床符合要求。5、计算钻削加工工时 由切削用量简明手册表2.29查得入切量和超切量y的值为6 mm。故 t 0.07 min 因为表面存在俩加工孔故加工工时为t=2t0.14 min。二、攻m8螺纹 由机械加工工艺手册表7.2-4选用m8细柄机用丝锥，在普通钻床上攻丝。 由机械加工工艺手册表7.2-13在普通钻床上攻丝切削速度表查得vc1112 m/min。故钻床主轴的转速为： 我n437.9 477.7 r/min 由z525的说明书的参数可取n392 r/min。故实际切削速度为 vc9.8 mm/min攻螺纹机动实际的计算 我tm 其中：工件螺纹的长度10 mm。 ：丝锥切削长度22 mm。 ：攻螺纹是的超切量（23）p取3。 ：攻螺纹是的转速392 r/min。 ：丝锥退出时的转速680 r/min。 p:螺距。工序七 铣18h11的槽 一、粗铣18h11槽1、选择与加工8030平面同一规格的铣刀，同一铣床。 因为槽深为35 mm 故铣18h11槽时底边留有5 mm的加工余量，精铣以达到图纸所规定的表面粗糙度的要求故ap30 mm 2、切削用量的确定 由机械加工工艺手册表2.1-96查得切削速度为 v1829 m/min 每齿进给量为fz0.0630.102 mm/z取fz0.09 mm/z。则铣床主轴转速为 n=358.3577.2 r/min根据机床说明书可取n460 r/min。则实际转速为 vffznz0.093460 124.2 mm/min 3、切削加工工时 由机械加工工艺手册表2.1-99查得 0.82 min二、半精铣18h11槽 1、选取与粗铣18h11槽同一规格的铣刀，背吃刀量ap5 mm。 2、确定进给量由机械加工工艺手册表2.1-72查得每齿进给量为fz0.050.08 mm/z取fz0.06 mm/z。由机械加工工艺手册表2.1-75查得后刀面最大磨损限度为0.220.25 mm。由表2.1-76查得铣刀寿命为t60 min 3、切削用量的确定由机械加工工艺手册表2.1-92查得v22 m/min，则主轴转速 n=437.9 r/min根据机床的说明书确定主轴转速为n460 r/min。则vffznz82.8 mm/min 4、计算切削工时由机械加工工艺手册表2.1-99查得 1.2 min（二）夹具设计 1定位基准的选择由零件图可知，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。 2.定位误差分析由于槽的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合，故轴向尺寸无基准不重合度误差。径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。即不必考虑定位误差，只需保证夹具的花键心轴的制造精度和安装精度。3夹具设计及操作说明如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动率.为此,在螺母夹紧时采用开口垫圈,以便装卸,夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置,以利于铣削加工。结果，本夹具总体的感觉还比较紧凑。夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺配合使用）；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以有利于铣削加工。铣床夹具的装配图及夹具体零件图分别见附图3附图4。三、夹具设计为了提高劳动生产率，保证加