机械制造工艺学课程设计-ca6140车床拨叉(831006型号)工艺规程及专用夹具设计

CA6140车床拨叉（831006型号）工艺规程及专用夹具设计目录一、零件的分析3（一）零件的作用3（二）零件的工艺分析3二工艺规程设计31，确定生产类型32，确定毛坯的制造形式33，基面的选择34，制定工艺路线4三夹具设计13（一）问题的提出13（二）夹具设计13一、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小头孔以及与此孔相通的的锥孔、螺纹孔2大头半圆孔553小头孔端面、大头半圆孔上下73端面，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为007MM，小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为005MM。由上面分析可知，可以粗加小头孔端面，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。二工艺规程设计1，确定生产类型已知此拨叉零件的生产类型为中批量生产，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。2，确定毛坯的制造形式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，生产类型为中批生产，故选择铸件毛坯。查机械制造工艺及设备设计指导手册（后称指导手册）选用铸件尺寸公差等级CT9级。3，基面的选择定位基准是影响拨叉零件加工精度的关键因素。基准选择得合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工过程中将问题百出，更有甚者，造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。（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40的外表面和底面为粗基准加工22孔的上表面。（2）精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。因此选择精加工过的55MM孔为精基准，限制四个自由度。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，以粗加工后的上表面和镗过的孔为主要的定位精基准。4，制定工艺路线CA6140拨叉设计工艺过程一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。（二）基面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。（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22孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个40作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1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，这在以后还要专门计算，此处不再重复。（三）制定工艺路线制定工艺路线得出发点,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。工艺路线方案一工序1铣40上平面，保证表面粗糙度32工序2钻绞孔22，保证表面粗糙度16工序3粗镗半精镗孔55，保证表面粗糙度32工序4铣55上端面，保证表面粗糙度32工序555下端面，保证表面粗糙度32工序6锥孔8及M8底孔螺纹M8精绞锥孔8，保证表面粗糙度16工序7切断工艺路线方案二工序1铣40上平面，保证表面粗糙度32工序2粗镗半精镗孔55，保证表面粗糙度32工序3钻绞两孔22，保证表面粗糙度16工序4铣55上端面，保证表面粗糙度32工序5铣55下端面，保证表面粗糙度32工序6钻锥孔8及M8底孔，攻丝，精绞锥孔8，保证表面粗糙度16工序7切断工艺方案比较分析上述两方案方案一是先加工内孔22,再以22孔为基准加工55内孔,而方案二先镗孔55,以底面及22外圆面为基准，再以55内孔及上平面加工22孔。由零件图可知22孔的设计基为准55孔的中心线，所以加工22孔时定位基准最好为55孔的中心线，可保证其加工的位子精度，符合大批生产要求,方案二较为合理方案二工序1铣40上平面。（以22孔外表面及底面为基准，选用X5032立式升降台铣床和专用夹具）工序2粗镗，半精镗55。（以40上平面及22内孔为基准，选用TGX4132B立式单柱坐标镗床和专用夹具）工序3钻绞两孔22。（以40上平面及22孔外表面为基准，选用Z3025摇臂钻床和专用夹具）工序4铣55下端面。（以40上平面及22内孔为基准，选用X5032立式升降台铣床和专业夹具）工序5铣55上端面。（以55的下端面及22内孔为基准，选用X5032立式升降台铣床和专业夹具）工序6钻锥孔8及M8底孔，攻螺纹M8，精绞锥孔8。（以40上平面及55内孔为基准，选用Z3025摇臂钻床和专用夹具）工序7切断拨叉零件材料为HT200HB170240，毛坯重量约10KG生产中批采用金属型铸造毛坯依据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下1由于工件较小，为方便加工节省材料将两件铸在一起，同时加工。2铸件的圆角半径按表221选则金属型铸造R35MM拔模斜度外表面015自然失效处理以消除铸造应力。3两内孔2200210,考虑其孔径较小铸造困难，为简化铸造毛坯外型，现直接将40圆柱铸成实心的。4铣40上平面加工余量及公差。两40圆柱端面加工余量及公差,圆柱40圆柱端面为自由尺寸公差,表面粗糙度值要求为RA32,要求粗铣,半精铣，单边余量Z2MM公差CT1222半精铣的加工余量单边Z08粗铣加工余量单边Z12毛坯名义尺寸50081252毛坯最大尺寸52125325粗镗，半精镗55。毛坯为铸孔,内孔精度要求IT13表面粗糙度为RA36,参照工艺手册表2310确定工序尺寸及余量为一次粗镗535，2Z35二次半精镗5504，2Z156钻绞两孔22。两内孔精度要求IT7参照机械制造工艺设计简明手册（以下简称工艺手册）表238确定工序尺寸及余量为钻孔20扩孔2182Z18MM半精绞21942Z014MM精绞20002107铣55下端面。两55圆柱端面加工余量及公差,圆柱55圆柱端面为自由尺寸公差,表面粗糙度值要求为RA32,要求粗铣,半精铣。55半精铣的加工余量单边Z08粗铣加工余量单边Z428铣55上端面。两55圆柱端面加工余量及公差,圆柱55圆柱端面为自由尺寸公差,表面粗糙度值要求为RA32,要求粗铣,半精铣。55半精铣的加工余量单边Z08粗铣加工余量单边Z429钻锥孔78及M6底孔，攻丝，半，精绞8，保证R16的表面粗糙度半精绞加工余量2Z014精绞加工余量2Z00610切断确定切削用量及基本工时工序一铣40上平面。1工具选择1选择工具切削手册根据表1选择YG6硬质合金刀具根据表31铣前深度AP4铣削宽度AE90端铣刀直径D0100MM由于采用标准硬质合金端铣刀,故齿数Z102铣刀几何形状查表32由于HBS200150,R00A8KR45KRE30KR5S208BQ122选择切削用量1决定铣削深度AP，因为表面粗糙度要去为RA32，所以需两次走刀完成。第一次走刀达到尺寸为5008（半精铣的加工余量）第二次走到达到50的尺寸，并保证RA322决定每齿进给量FZ当使用YG6铣床功率为75KW查表35时FZ014024MM/Z取FZ0183选择铣刀磨纯标准及刀具寿命根据表37铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时20,精加工时05由于铣刀直径D0100MM故刀具寿命T180MIN查表384根据表316当D0100MMZ10AP2FZ018VI98M/MINNT322R/MINVFT490MM/MIN各修正系数为KMVKMNKMVF089KSVKSNKSVF08故VCVTKV980890870M/MINNNTKN32208908230R/MINVFVFTKVT490089083503MM/MIN根据X52K型立铣说明书设计手册表4235选择N300R/MINVFC375MM/MIN因此实际切削速度和每齿进给量为VCDN/1000314100300/1000942M/MINFZCVFC/NCZ375/300100125MM/Z5根据机床功率根据表324当HBS170240AE9MMAP24D100Z10VF375MM/MIN近似PCC38KW根据X52K型立铣说明机床主轴允许功率为PCM75075563KW故PCC计算基本工时TML/VF式中L160MM根据表326,对称安装铣刀,入切量及超切量Y35则L16035195MM故TM195/375052MIN工序二粗镗半精镗55孔1选择刀具查表机械加工工艺手册表11210选择莫式锥柄3刀杆直径D30高速钢刀头2选择切削用量有工艺手册表2310得粗镗535，2Z35半精镗55042Z15粗镗孔至535单边余量Z175/MM一次镗去全部余量AP35MM（58）进给量F052MM/R（0310）根据有关手册确定立式镗床的切削速度为V35M/MIN（2035M/MIN）NW1000V/D100035/31450223R/MIN查表4220T4132立式镗床主轴转速N250R/MIN切削工时L30,L23,L34T1L/NF3034/250052028MIN半精镗孔50050切削用量AP15（153）单边余量Z01MM一次公差去全部余量AP02MM进给量F02MM/R（0208）根据有关手册,确定立式镗床切割进度V40M/MIN2540查表4220T4132立式镗床（主电动机11KW，总容量116KW）主轴转速N355R/MIN切削工时L30,L23,L34T2L/NF3034/35502052MIN工序三钻两孔201选择钻头选择锥柄麻花钻GB143885查表D020钻头几何形状表21及表22双锥,修磨横刃302100B3511B2MML4MM2选择切削刀具进给量F1按加工要求决定进给量根据表27当加工要求为H12H13精度铸铁HBS200D018MMF043053MM/R由于L/D50/2025,故应乘以孔深修正系数KCF1F043053MM/R2按钻头强度决定进给量根据表28当HBS200D20MM钻头强度允许的进给量F175MM/R3按机床进给机构强度决定进给量根据表29当HBS20VC16M/MINN1000V/D0100016/314202547R/MIN检验机床扭矩及功率根据表220当F05MM/RD0选择扩刀选择硬质合金扩孔钻D0218MM钻头几何形状为R508（810）KR30（3060）KR3010B11MM（082）2选择进给量及切削进度查表210D0218HB200时,F1012MM/R根据Z3025钻床说明书选择F10MM/R查机械加工工艺师手册表282VYXPMVCKFATZDC0CV682,DO218,ZV04,T40,AP50,XV015,F1,KV08，M04，YV045计算得V24M/MINV1/21/3V钻1/21/316816M/MIN取V8M/MINN1000V/D010008/3142181168R/MIN,取N175R/MIN。3钻头磨纯标准及寿命由表212当D0218MM时,扩孔钻后刀面最大磨损限度为10MM0914MM寿命T40MINTML/NFLY/NF5010/1751034MIN3绞孔1选择刀具选择硬质合金绞刀D22MM钻头几何形状为R0505,A0101017,齿背倾斜角AT15（1520）2选择进给量及切削速度查表查表211D022HB200时,F0914MM/R根据Z3025钻床说明书选择F10MM/R查机械加工工艺师手册表282VYXPMVCKFATZDC0CV109,DO22,ZV02,T75,AP50,XV0,F1,KV08,M045,YV05计算得V231M/MINV1/21/3V钻1/21/323177115M/MIN取V8M/MINN1000V/D010008/314221178R/MIN,取N175R/MIN3钻头磨纯标准及寿命由表212当D022MM时,扩孔钻后刀面最大磨损限度为08MM0609MM寿命T75MINTL/NFLY/NF5010/17510340MIN工序四粗铣73下平面1选择工具切削手册根据表1选择YG6硬质合金刀具根据表31铣前深度AP5铣削宽度AE9端铣刀直径D022MM由于采用标准硬质合金端铣刀,故齿数Z62铣刀几何形状查表机械加工工艺师手册2110，2118。由于HBS200,R00017A06,302240KR434KRE45B1MM08132选择切削用量1决定铣削宽度AE由于加工余量不大,铸体为金属型,铸造表面粗糙度要求为32所以可以在一次走刀内切完AE9MM2决定每齿进给量FZ当使用YG6铣床功率为75KW查表35时FZ014024MM/Z要达到表面粗糙度为32，每转进给量为0510MM/R。Z6，根据AFF/Z,所以取F015MM/Z。3选择铣刀磨纯标准及刀具寿命根据表37铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时1012由于铣刀直径D022MM故刀具寿命T60MIN查表384根据表316当D022MMZ6AP5AC9FZ015VC60M/MIN（5595）NT868R/MINVFT781MM/MIN各修正系数为KMVKMNKMVF089KSVKSNKSVF08故VCVTKV60089084128M/MINNNTKN86808908618R/MINVFVFTKVT78108908554MM/MIN根据X5032立式升降台铣说明书设计手册选择N710R/MINVFC500MM/MIN因此实际切削速度和每齿进给量为VCD0N/100031422710/100049M/MINFZCVFC/NCZ500/7106011MM/Z5根据机床功率根据表324当HBS170240AE9MMAP5D22Z6VF500MM/MIN近似PCC48KW根据X52K型立铣说明机床主轴允许功率为PCM75075563KW故PCC计算基本工时TML/VF式中L12874MM根据表326,对称安装铣刀,入切量及超切量Y35则工时为TML/NF1287435/710066035MIN工序五粗铣73上平面1选择工具切削手册根据表1选择YG6硬质合金刀具根据表31铣前深度AP5铣削宽度AE9端铣刀直径D022MM由于采用标准硬质合金端铣刀,故齿数Z62铣刀几何形状查表机械加工工艺师手册2110，2118。由于HBS200,R00017A06,302240KR434KRE45B1MM08132选择切削用量1决定铣削宽度AE由于加工余量不大,铸体为金属型,铸造表面粗糙度要求为32所以可以在一次走刀内切完AE9MM2决定每齿进给量FZ当使用YG6铣床功率为75KW查表35时FZ014024MM/Z要达到表面粗糙度为32，每转进给量为0510MM/R。Z6，根据AFF/Z,所以取F015MM/Z。3选择铣刀磨纯标准及刀具寿命根据表37铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时1012由于铣刀直径D022MM故刀具寿命T60MIN查表384根据表316当D022MMZ6AP5AC9FZ015VC60M/MIN（5595）NT868R/MINVFT781MM/MIN各修正系数为KMVKMNKMVF089KSVKSNKSVF08故VCVTKV60089084128M/MINNNTKN86808908618R/MINVFVFTKVT78108908554MM/MIN根据X5032立式升降台铣说明书设计手册选择N710R/MINVFC500MM/MIN因此实际切削速度和每齿进给量为VCD0N/100031422710/100049M/MINFZCVFC/NCZ500/7106011MM/Z5根据机床功率根据表324当HBS170240AE9MMAP5D22Z6VF500MM/MIN近似PCC48KW根据X52K型立铣说明机床主轴允许功率为PCM75075563KW故PCC计算基本工时TML/VF式中L12874MM根据表326,对称安装铣刀,入切量及超切量Y35则工时为TML/NF1287435/710066035MIN工序六钻锥孔8及M8底孔，攻丝，半，精绞8。1钻锥孔81锥柄麻花钻GB143685D78MM钻头几何形状为表21及表22双锥修磨横刃302118BE35MM012552选择切削用量1按加工要求决定进给量根据表27当加工要求为H12HB精度铸铁硬度HBS200D078MM时F036044MM/R由于L/D32/784所以应乘以修正孔系数KCF095则F036044095034042MM/R由钻床Z3025手册取F04MM/R2决定钻头磨纯标准及寿命由表212,当D08时,钻头后刀面最大磨损量取为06MM寿命T35MIN3决定切削速度由表215硬度HBS200219F09MM/RD0按加工要求决定进给量根据表27当加工要求为H12HB精度铸铁硬度HBS200D078MM时F036044MM/R由于L/D32/784所以应乘以修正孔系数KCF095则F036044095034042MM/R由钻床Z3025手册取F04MM/R2决定钻头磨纯标准及寿命由表212,当D08时,钻头后刀面最大磨损量取为06MM寿命T35MIN3决定切削速度由表215硬度HBS200219F09MM/RD0绞刀磨纯标准及寿命由表212,当D08MM时,绞刀后刀面最大磨损取为05MM（0406）寿命T45MIN2切削速度V进给量F查切削手册表225铸铁硬度HBS200D08MMAP003006MM半精绞AP007MM精绞为AP003MM均在此范围F0203MM/RVC812M/MIN无切削液取V12M/MIN根据钻床进给量查设计手册表4213取F03MM/RN1000V/D0100012/3148477R/MIN查表4212取NC500R/MIN3计算工时TML/NFLY/NF4010/50003033MIN工序10切断1选择刀具查设计手册表3141选择中齿锯片铣刀GB612085D400MML4MMZ202刀具寿命查表38高速钢切断铣刀D40T45MIN3切削用量AP12MM一切走刀切断FZ01MM/Z查表327VCCVD0QV/TMAPXVFZXVZPVCV105D040QV02TM45015APXV1202FZXV0104ZPV2001VC1054002/45015120201042001549M/MINN1000V/D01000549/31440437R/MIN根据X60卧式铣床说明书设计手册表机床主轴转速为NC400R/MIN计算基本工时TML/NFLY/NF7335/549194MIN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。经过与指导老师协商，决定设计第二道工序粗，半精镗55孔的镗床夹具。本夹具将用与TGX4132B立式单柱式坐标镗床。刀具为高速刚刀头，硬质合金刀。（一）问题的提出在给定的零件中，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，本步的重点应在卡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，选择40外表面及底面为基准，即用两个对中夹紧的V型块对中夹紧，底面起支撑作用。再使用快速螺旋卡紧机构进行卡紧。2，切削力及夹紧力的计算刀具杆直径为30，高速刚刀头径向力计算根据手册切削手册，表122得径向力FR990N进给力计算根据手册切削手册，表123得进给力FA1350消耗功率P12KW。选用结构简单,加紧可靠的螺旋加紧,提高效率,采用螺母开口垫圈组合加紧为了克服径向力F,实际加紧力F应为FKTRF其中R2R3R33R2R2查141272350337225020031MF134001003116774N由式D413F031405SS6404180MPA查表57S4D4131677431418005124MM查手册得M16D15217124取M163,定位误差分析本工序采用两V型块对中夹紧，可以保证孔的中心始终在工件的中心，保证孔的位置精度，由于对中装置为螺杆传动，会带来一定的位置误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。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，使用快速螺旋夹紧机构。产品名称及型号零件名称零件图号工序名称工序号第1页湘潭大学机械加工工序卡拨叉共页车间工段材料名称材料牌号机械性能灰铸铁HT200同时加工件数每料件数技术等级每件时间（MIN）准备终结时间二设备名称设备编号夹具名称夹具编号冷却液立式铣床X511专用夹具1煤油更改内容计算数据（MM）切屑用量工时定额（MIN）刀具量具及辅助工时工步号工步内容直径长度走刀长度单边余量走刀次数切屑深度（MM）进给量（MM/MIN）每分钟转数切屑速度（M/S）基本时间辅助时间工作地点服务时间工步号名称规格编号数量1粗铣75圆的下端面75901115250150081801731YG硬质合金端铣刀D125MM11编制刘卫红抄写刘卫红核对审核批准产品名称及型号零件名称零件图号工序名称工序号第页湘潭大学机械加工工序卡拨叉共页车间工段材料名称材料牌号机械性能灰铸铁HT200同时加工件数每料件数技术等级每件时间（MIN）准备终结时间2设备名称设备编号夹具名称夹具编号冷却液卧式镗床T616专用夹具煤油更改内容计算数据（MM）切屑用量工时定额（MIN）刀具量具及辅助工时工步号工步内容直径长度走刀长度单边余量走刀次数切屑深度（MM）进给量（MM/R）每分钟转数切屑速度（M/S）基本时间辅助时间工作地点服务时间工步号名称规格编号数量12粗镗55圆精镗55圆5255202015011151504104155055013813800900912YG硬质合金镗刀编制刘卫红抄写刘卫红核对审核批准产品名称及型号零件名称零件图号工序名称工序号第页湘潭大学机械加工工序卡拨叉共页车间工段材料名称材料牌号机械性能灰铸铁HT200同时加工件数每料件数技术等级每件时间（MIN）准备终结时间2设备名称设备编号夹具名称夹具编号冷却液立式钻床Z535专用夹具煤油更改内容工步工步内容计算数据（MM）走刀次切屑用量工时定额（MIN）刀具量具及辅助工时号直径长度走刀长度单边余量数切屑深度（MM）进给量（MM/R）每分钟转数切屑速度M/S基本时间辅助时间工作地点服务时间工步号名称规格编号数量1234钻孔至23扩孔至248粗铰孔至2494精铰孔至25232482494259090909010200601111150900700304304304304327527527527511641164116411640690690690691234麻花钻扩孔钻专用铰刀编制刘卫红抄写刘卫红核对审核批准产品名称及型号零件名称零件图号工序名称工序号第页湘潭大学机械加工工序卡拨叉共页车间工段材料名称材料牌号机械性能灰铸铁HT200同时加工件数每料件数技术等级每件时间（MIN）准备终结时间2设备名称设备编号夹具名称夹具编号冷却液X60铣床专用夹具煤油更改内容计算数据（MM）切屑用量工时定额（MIN）刀具量具及辅助工时工步号工步内容直径长度走刀长度单边余量走刀次数切屑深度（MM）进给量（MM/MIN）每分钟转数切屑速度（M/S）基本时间辅助时间工作地点服务时间工步号名称规格编号数量12铣168槽所在的面铣两个168槽，保证161204016401600141225025014014005340534032051212高速钢镶齿三面刃铣刀1编制刘卫红抄写刘卫红核对审核批准产品名称及型号零件名称零件图号工序名称工序号第页湘潭大学机械加工工序卡拨叉共页车间工段材料名称材料牌号机械性能灰铸铁HT200同时加工件数每料件数技术等级每件时间（MIN）准备终结时间2设备名称设备编号夹具名称夹具编号冷却液卧式铣床X61专用夹具煤油更改内容计算数据（MM）切屑用量工时定额（MIN）刀具量具及辅助工时工步号工步内容直径长度走刀长度单边余量走刀次数切屑深度（MM）进给量（MM/MIN）每分钟转数切屑速度（M/S）基本时间辅助时间工作地点服务时间工步号名称规格编号数量1铣两个斜面3535152151251601221028镶齿三面刃铣刀编制刘卫红抄写刘卫红核对审核批准产品名称及型号零件名称零件图号工序名称工序号第页湘潭大学机械加工工序卡拨叉共页车间工段材料名称材料牌号机械性能灰铸铁HT200同