设计CA6140车床拨叉零件的机械加工工艺及工艺设备说明书

1 制造工艺学课程设计 机械制造工艺学 课程设计说明书 设计题目 设计“ CA6140 车床拨叉”零件的机械加工工艺及工艺设备 设计者 指导教师 机械制造工艺学课程设计任务书 2 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 ： 1.零件图 1 张 2.毛坯图 1 张 3. 机械加工工艺过程综合卡片 1 张 4. 夹具 装配图 1 张 5. 夹具 零件图 1 张 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。 3 一 、 零件的分析 （一） 零件的作用 题目所给的零件是 CA6140 车床 的 拨叉 。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工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的 22 孔与操纵机构相连，二下方的 55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。 （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，不适合磨削，为此 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. 小头孔 0.021022以及 与此孔相通的 8 的锥孔、 8M 螺纹孔 2. 大头半圆孔 55 3. 拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔端面 ，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.07mm，小头孔上端面 与其中心线的垂直度误差为 0.05mm。 由上面分析可知， 可以 粗加工拨叉底面 ， 然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。 二 确定生产类型 已知此拨叉零件的生产纲领为 10000 件 /年，零件的质量是 1.0Kg/个，查机械制造工艺及设备设计指导手册 321 页表 15-2，可确定该拨叉生产类型为大批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。 三 确定 毛坯 1 确定毛坯种类： 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， 生产类型为大批生产， 故选择铸件毛坯。查 机械制造工艺及设备设计指导手册 324 页表 15-5 选用铸件尺寸公差等级 CT9 级。 2 确定铸件加工余量及形状： 4 机械制造工艺及设备设计指导手册 325页表 15-7，选用加工余量为 MA-G级，并查表 15-8 确定各个加工面的 铸件机械 加工余量 ，铸件的分型面的选者及加工余量如下表所示： 简图 加工面代号 基本尺寸 加工余量等级 加工余量 说明 D1 22mm G 3.0 2 孔降一级双侧加工 D2 55mm G 3.0 2 孔降一级双侧加工 T2 75mm 6.5 单侧加工 T3 58mm G 2.5 单侧加工 T4 75mm 6.5 单侧加工 3 绘制铸件零件图： 四 工艺规程设计 (一 )选择定位基准： 1 粗基准的选择：以零件的底面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。 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，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔外圆柱表面为辅助的定位精基准。 （ 二 ）制定工艺路线 根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度， 在生产纲领已确定的情况下 ,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具 ,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。 查 机械制造工艺及设备设计指导手册 346 页表 15-32、 15-33、 15-34，选择零件的加工方法及工艺路线 方案如下： 工序 工序内容 定位基准 工序 工序内容 定位基准 010 粗铣两端 T1 及小头 100 半精镗中 T1 及小头 5 （ 三 ） 选择加工设备和工艺设备 1 机床的选择： 工序 010 060 均为铣平面，可采用 X6140 卧式铣床 。 工序 070 080 采用 钻床 。 工序 090 100 采用镗床。 工序 110 采用钻床。 多刀具组合机床。 工序 120 采用铣断机床。 2 选择夹具：该拨叉的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。 3 选择刀具： 在铣床上加工的各工序，采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。 在铰孔 55 13H ，由于精度不高，可采用硬质合金铰刀。 4 选择量具：两小头孔、中间孔均采用极限量规。 5 其 他：对垂直度误差采用千分表进行检测，对角度尺寸利用专用夹具保证，其他尺寸采用通用量具即可。 （ 四 ） 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 1 圆柱表面工序尺寸： 小头孔上端面 孔外圆 间孔 孔外圆 020 粗铣中间孔上端面 T1 及小头孔外圆 110 钻 2- 8锥销孔、8M 螺纹孔、功8M 螺纹 T1 及小头孔 030 粗铣中间孔下端面 T3 及小头孔外圆 120 铣断 T1、 D1 040 精铣两端小头孔上端面 T1 及小头孔外圆 130 去毛刺 050 精铣中间孔上端面 T1 及小头孔外圆 140 检查 060 精铣中间孔下端面 T3 及小头孔外圆 150 若某道工序有误返工 070 扩两端小头孔 T1 及小头孔外圆 080 精铰两端小头孔 T1 及小头孔外圆 090 扩 中间孔 T1 及小头孔外圆 6 前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下： 加工表面 加工内容 加工余量 精度等级 工序尺寸 表面粗糙度()Ra m 工序余量 最小 最大 55 13H（ D2） 铸件 6 CT9 49 2.0 扩孔 5.8 IT12 54.8 6.3 2.0 6.25 半精镗 0.2 IT10 0.12055 3.2 0.05 0.25 0.21022 扩孔 5.84 IT12 21.88 6.3 2.0 6.25 精铰孔 0.06 IT7 0.21022 1.6 0.05 0.25 2 平面工序尺寸： 工序号 工序内容 加工 余量 基本尺寸 经济精度 工序尺寸偏差 工序余量 最小 最大 铸件 2.5 CT9 010 粗铣两端小头孔上端面 2 58.5 12 00.25 1.60 3.60 020 粗铣中间孔上端面 6 27 12 00.25 1.65 6.5 030 粗铣中间 孔下端面 6 21 12 00.25 1.75 6.5 7 040 精铣两端小头孔上端面 0.5 58 11 00.16 0. 35 1.16 050 精铣中间孔上端面 0.5 20.5 10 0.060.06 0.47 1.12 060 精铣中间孔下端面 0.5 20 10 0.060.06 0.47 1.12 3 确定切削用量及时间定额： 工序 010 以 T1 为粗基准，粗铣 22 孔 上 端面。 1. 加工条件 工件材料： HT200, b =0.16GPa HB=190241,铸造。 加工要求：粗铣 22 孔 上 端面。 机床： X6140 卧式铣床 。 刀具： W18Cr4V硬质合金钢端铣刀 ,牌号 YG6。铣削宽度 aePcc。故校验合格。 最终确定 ap=1.5mm， nc=475r/min,Vfc=475mm/s ， V c=119.3m/min ， f z=0.16mm/z。 6）计算基本工时 tm L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。 工序 020 和工序 030 以 T1 及小头孔外圆 为 基准 55 孔上 下 端面。 1. 加工条件 8 工件材料： HT200, b =0.16GPa HB=190241,铸造。 加工要求： 精 铣 55 上 端面。 机床： X6140 卧式铣床。 刀具： W18Cr4V硬质合金钢端铣刀 ,牌号 YG6。铣削宽度 aePcc。故校验合格。 最终确定 ap=1.0mm， nc=475r/min,Vfc=475mm/s ， V c=119.3m/min ， f z=0.16mm/z。 6）计算基本工时 tm L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。 工序 070 和 080 以 T1 及小头孔外圆 为基准，扩 、 精铰 22 孔，保证垂直度误差不超过 0.05mm,孔的精度达到 IT7。 1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头 ，粗钻时 do=18mm，钻头采用双头刃磨法，后角 o 12 ，二重刃长度 b =2.5mm,横刀长 b=1.5mm,宽 l=3mm,棱带长度mml 5.11 1202 100 30 2.选择切削用量 （ 1）决定进给量 查切 rmmf /86.070.0 35.12030 dl 所以， rmmf /70.0 9 按钻头强度选择 rmmf /75.1 按机床强度选择 rmmf /53.0 最 终 决 定 选 择 机 床 已 有 的 进 给 量 rmmf /48.0 经校验m a x6090 FFf 校验成功。 （ 2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查 简明手册 ）为 0.5 . mm，寿命 min60T （ 3） 切削速度 查切 rmmvc /18修正系数 0.1TVK0.1MVK0.1tvK0.1Kxv 0.11 vK 10apvK 故 rmmvc /18 。 m in/3.3 1 81 0 0 00rd vn s 查 简明手册 机床实际转速为 min/272 rnc 故实际的切削速度 rmmndv sc /4.151 0 0 00 .计算工时 m in10.045.12 7 2 1030 nfLt m 由于所有工步 所用工时很短，所以使得 切削用量一致， 以减少辅助时间。 扩铰和精铰的切削用量如下： 扩钻： min/272 rn rmmf /48.0 min/4.15 mvc mmd 8.190 精铰： min/272 rn rmmf /48.0 min/4.15 mvc 7200 ITd 工序 090 和 100 T1 及小头孔外圆为 基准 ，扩 、 半 精 镗 55 孔。 1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时 do=48mm，钻头采用双头刃磨法，后角 o 11 ，二重刃长度 b =11mm,横刀长 b=5mm,弧面长 l=9mm, 10 棱带长度 mml 31 1202 100 30 2.选择切削用量 （ 1）决定进给量 查 简明手册 rmmf /2.10.1 按钻头强度选择 rmmf /2 按机床强度选择 rmmf /53.0 最终决定选择 Z550 机 床已有的进给 量 rmmf /40.0 经校验m a x2452012260 FF f 校验成功。 （ 2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查 简明手册 ）为 0.8 1.2mm，寿命 min140T 扩孔后刀面最大磨损限度（查 简明手册 ）为 0.9 . mm，寿命min60T 铰和精铰孔后刀面最大磨损限度（查 简明手册 ）为 . . mm，寿命 min120T （ 3） 切削速度 查切 rmmvc /20修正系数 0.1TVK0.1MVK0.1tvK0.1Kxv 0.11 vK 10apvK 故 rmmv c /20 。 m in/6.13210000rd vn s 查 简明手册 机床实际转速为 min/125 rnc 故实际的切削速度 rmmndv sc /8.181 0 0 00 扩铰和 半 精铰的切削用量同理如下： 扩钻： min/125 rn rmmf /40.0 min/5.19 mvc mmd 75.490 半 精铰： min/125 rn rmmf /40.0 min/6.19 mvc 7500 ITd .计算工时 11 m in52.053.01 2 5 1817 nfLt m 所有工步工时相同。 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。并设计工序 110 钻 2- 8 锥销孔 。 本夹具将用于组合机床， 刀具为 两根麻花钻，对两个孔同时加工。 (一 )问题的提出 本夹具是用来钻两个 22mm 的小头孔 ,零件图中大小孔的中心距有公差要求 ,因此这两个小头孔的中心距也有一定的公差要求 .另外 ,此中心线为三个侧平面的设计基准 ,有一定的垂直公差要求 .但此工序只是粗加工 ,因此本工序加工时主要考虑如何提高劳动生产率 ,降低劳动强度 ,而精度则不是主要问题 . (二 )夹具设计 1 定位基准选择 底面对孔的中心