机械制造基础课程设计-制定CA6140车床拨叉的加工工艺说明书.docx

目 录序言11、拨叉的加工工艺规程设计21.1 零件的分析21.1.1零件的作用21.1.2零件的工艺分析21.1.3 零件的生产类型31.2选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图31.2.1选择毛坯31.2.2确定铸件加工余量及形状31.2.3 绘制零件毛坯图41.3工艺规程设计51.3.1选择定位基准51.3.2制定工艺路线51.4 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定72.确定切削用量及基本工时82.1工序：粗铣25h7的两侧面82.2工序2：粗铣平下端孔侧面的工艺凸台92.3工序3：钻25h7的通孔102.4工序4: 扩25h7的通孔122.5工序5：铰25h7的通孔132.6工序6：粗铣a、b面142.7工序7: 粗铣60h12孔的两面162.8工序8：精铣60h12孔的两面172.9工序9：粗镗下端60h12的孔172.10工序10：半精镗下端孔到60h123182.11工序11：粗铣16h11的槽192.12工序12：半精铣16h11的槽202.13工序13：钻20.50的孔212.14工序14：攻m221.5的螺纹232.15工序15：铣开60h12的孔243、钻孔夹具设计253.1定位基准的选择253.2切削力及夹紧力的计算253.3定位误差分析263.4夹具设计及操作的简要说明264、设计心得27参考文献27 序言机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践型环节。这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学习到的实践知识，独立的分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。 由于能力有限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指教。 1、拨叉的加工工艺规程设计1.1 零件的分析 1.1.1零件的作用 题目所给的零件是ca6140车床的拨叉，它位于车床变速机构中，主要起换挡，使主轴回转运动按照工作的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用，零件上方的25孔与操纵机构相连。 1.1.2零件的工艺分析零件的材料为ht200，灰铸铁属于脆性材料，故不能锻造和冲压。但灰铸铁的铸造性能和切削加工性能优良。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. 以25mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：25h7mm的孔，以及42mm的圆柱两端面，其中主要加工表面为25h7mm通孔。2. 以60mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：60h12的孔，以及60h12的两个端面。主要是60h12的孔。3. 铣16h11的槽这一组加工表面包括：此槽的端面，16h11mm的槽的底面，16h11mm的槽两侧面。4. 以m221.5螺纹孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：m221.5的螺纹孔，长32mm的端面。主要加工表面为 m221.5螺纹孔。这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：（1） 60孔端面与25h7孔垂直度公差为0.1mm.。（2） 16h11mm的槽与25h7的孔垂直度公差为0.08mm。 由上面分析可知，可以先加工拨叉中心孔，然后以此作为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。1.1.3 零件的生产类型已知此拨叉零件的生产类型为大批量生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序应当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。1.2选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图1.2.1选择毛坯零件材料为ht200铸铁。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构不是太复杂，生产类型为大批生产，故选择金属型铸造毛坯（特种铸造），其铸件的尺寸公差等级ct为79级。1.2.2确定铸件加工余量及形状 1）外圆表面（42）考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯，没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。2）外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（25，60端面）。查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表10.810.10，取25的端面长度余量为5mm,60端面长度余量均为4.5mm（均为双边加工）3）内孔（60 25）查工艺手册表10.810.10取60孔铸成孔半径余量为6mm，即铸成孔直径为48mm。同理，零件25的孔铸成孔半径余量为5.5mm,即铸成孔半径为14mm。4）槽端面至孔中心线垂直线的距离的方向的加工余量铸出槽端面至中心线47mm的距离，余量为3mm。5) 螺纹孔顶面加工余量铸出螺纹孔顶面至25孔轴线且垂直轴线方向40mm的距离，余量为4 mm。6）其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。1.2.3 绘制零件毛坯图1.3工艺规程设计1.3.1选择定位基准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25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42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。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，以加工后的通孔为主要的定位精基准，以下端孔为辅助的定位精 基准。1.3.2制定工艺路线根据零件的几何尺寸，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,可以考虑采用各种机床配以专用夹具,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。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：表1：加工工艺路线工序号工序内容工序一粗铣25h7的两侧面，使两面间距为80 工序二粗铣平下端孔侧面的工艺凸台工序三钻25h7的通孔工序四扩25h7的通孔工序五铰25h7的通孔工序六粗铣a、b面，使粗糙度达到6.3，a面到25h7的孔中心距为，b面到25h7的中心距为36工序七粗铣60h12孔的两面，使两面的间距为14工序八精铣60h12孔的两面，使两面的间距为12d11，粗糙度3.2工序九粗镗下端孔工序十半精镗下端孔到60h12，粗糙度达到3.2工序十一粗铣16h11的槽工序十二半精铣16h11的槽工序十三钻20.50的孔，垂直于25h7的通孔工序十四攻的螺纹工序十五铣开60h12的孔工序十六钳工打毛刺工序十七检验这种工艺方案的特点是：加工工序分散，适合流水线生产，缩短装换刀具的时间。加工完前次的又可成为下次加工的基准，这样使工序非常清晰易提高加工精度，是对大批量生产是很合适的。1.3.3选择加工设备和工艺设备机床的选择 工序1、7、8、11、12、15采用x6022型卧式铣床 工序2、6采用x5028立式铣床工序3、4、5、13、14 采用z535立式钻床 工序9、10采用t618卧式镗床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。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，由于精度不高，可采用硬质合金铰刀。选择量具加工的孔均采用极限量规。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。1.4 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定25外圆表面沿轴线方向的单边加工余量2.5mm（双边加工） 根据粗糙6.3 公差等级it9等确定 铣削加工余量为 ：粗铣 2mm 精铣 0.5mm60外圆表面沿轴线方向的单边加工余量2.25mm(双面加工) 根据粗糙度3.2 公差等级it9等确定 铣削加工余量为 ：粗铣2mm 精细0.25mm内孔60（以铸成48的孔）孔长度余量为6mm 根据粗糙度3.2 公差等级it7等确定 铣削加工余量为：钻孔 4mm 扩孔 1.5mm 铰孔 0.4mm 精铰 0.1mm 同上，零件25（已铸成12的孔）孔长度余量为5.5mm 其工序尺寸加工余量：钻孔4mm 扩孔 1.3mm 粗铰 0.14mm 精铰 0.06mm 槽端面至中心线垂直方向长度加工余量 铸出槽端面至中心线47mm的距离，余量为3mm。 工序尺寸加工余量： 粗铣端面 2.1mm 半精铣 0.7mm 精铣 0.2mm 螺纹孔顶面加工余量 铸出螺纹孔顶面至25孔轴线方向40mm的距离，余量4mm 工序尺寸加工余量： 粗铣顶面 3.1mm 半精铣 0.7mm 精铣 0.2mm 其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为成批生产，应该采用调整加工，因此在计算最大、最小加工余量时应该按调整法加工方式予以确认。2.确定切削用量及基本工时2.1工序：粗铣25h7的两侧面机床：x6022型卧式铣床刀具：两块镶齿套式面铣刀(间距为80)，材料：， ，齿数，为粗齿铣刀。因其单边余量：z=2.5mm所以铣削深度：=2.5mm 每齿进给量：根据参考文献3表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献3表2.4-81，取机床主轴转速：，按照参考文献3表3.1-74 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献3表2.4-81,切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：查参考文献1，表2.5-45工步辅助时间为：1.23min2.2工序2：粗铣平下端孔侧面的工艺凸台机床：x5028刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） 齿数粗铣a面铣削深度每齿进给量：根据机械加工工艺手册表2.4-73，取铣削速度：参照机械加工工艺手册表2.4-81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：根据机械加工工艺手册表2.4-81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：查参考文献1，表2.5-45工步辅助时间为：1.52min2.3工序3：钻25h7的通孔工件材料为ht200铁，硬度200hbs。孔的直径为25mm，公差为h7，表面粗糙度。加工机床为z535立式钻床。钻头为22mm标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃。确定钻削用量确定进给量 根据参考文献2，表28-10可查出，查z535立式钻床说明书，取。根据参考文献2表28-8，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据参考文献2，表28-9，允许的进给量。 由于所选进给量远小于及，故所选可用。确定切削速度、轴向力f、转矩t及切削功率 根据参考文献2，表28-15，由插入法得 ， ， 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。根据参考文献2，由表28-3，故查z535机床说明书，取。实际切削速度为 由参考文献2，表28-5，故 校验机床功率 切削功率为 机床有效功率故选择的钻削用量可用。即，相应地，切削工时 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间：查参考文献1，表2.5-41工步辅助时间为：1.76min2.4工序4: 扩25h7的通孔加工机床为z535立式钻床。扩孔钻为24.7mm标准高速钢扩孔钻；确定扩孔切削用量确定进给量 根据参考文献2，表28-31，有。根据z535机床说明书，取 =0.57mm/r。确定切削速度及 根据表28-33，取。修正系数： ，故查机床说明书，取。实际切削速度为 切削工时被切削层长度：刀具切入长度，有：刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间：查参考文献1，表2.5-41工步辅助时间为：1.16min2.5工序5：铰25h7的通孔加工机床为z535立式钻床。铰刀为25mm标准高速铰刀。确定铰孔切削用量确定进给量 根据表28-36，按该表注4，进给量取小植。查z535说明书，取。确定切削速度及 由表28-39，取。由表28-3，得修正系数 ， 故查z535说明书，取，实际铰孔速度 切削工时被切削层长度：刀具切入长度，刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间：查参考文献1，表2.5-41工步辅助时间为：1.51min该工序的加工机动时间的总和是：2.6工序6：粗铣a、b面机床：x5028刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） 齿数粗铣a面：=3mm铣削深度每齿进给量：根据机械加工工艺手册表2.4-73，取铣削速度：参照机械加工工艺手册表2.4-81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：根据机械加工工艺手册表2.4-81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：查参考文献1，表2.5-45工步辅助时间为：2.03min粗铣b面同样的铣削深度 ：=3mm每齿进给量：根据机械加工工艺手册表2.4-73，取铣削速度：参照机械加工工艺手册表2.4-81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：根据机械加工工艺手册表2.4-81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：查参考文献1，表2.5-45工步辅助时间为：1.52min2.7工序7: 粗铣60h12孔的两面机床：x6022型卧式铣床刀具：两块镶齿套式面铣刀(间距为14)，材料：， ，齿数， 为粗齿铣刀。 因其单边余量：z=2mm所以铣削深度：每齿进给量：根据参考文献3表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献3表2.4-81，取机床主轴转速：，按照参考文献3表3.1-74 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献3表2.4-81,切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：查参考文献1，表2.5-45工步辅助时间为：1.57min2.8工序8：精铣60h12孔的两面机床：x6022型卧式铣床刀具：两块镶齿套式面铣刀(间距为)，材料：， ，齿数z=25，为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：z=1.0mm铣削深度：每齿进给量：根据参考文献3表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献3表2.4-81，取机床主轴转速：，按照参考文献3表3.1-31 实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：查参考文献1，表2.5-45工步辅助时间为：1.94min2.9工序9：粗镗下端60h12的孔机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：，毛坯孔径。进给量：根据参考文献3表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=2.5mm。因此确定进给量。切削速度：参照参考文献3表2.4-9取机床主轴转速：，按照参考文献3表3.1-41取实际切削速度：工作台每分钟进给量： 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：查参考文献1，表2.5-37工步辅助时间为：2.61min2.10工序10：半精镗下端孔到60h123机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：进给量：根据参考文献3表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=。因此确定进给量切削速度：参照参考文献3表2.4-9，取机床主轴转速：，取实际切削速度，： 工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：所以该工序总机动工时查参考文献1，表2.5-37工步辅助时间为：1.86min2.11工序11：粗铣16h11的槽机床：x6022型卧式铣床 刀具：错齿三面刃铣刀 切削深度：根据参考文献查1表4.4-8有：刀具的直径d=80mm，刀具的齿数 z=14，刀具的宽度l=14mm。查2表2.4-76得：进给量,根据参考文献3表查得切削速度，机床主轴转速：，按照参考文献2表3.1-74取实际切削速度：进给量：机床工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度： =42mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 查参考文献1，表2.5-45工步辅助时间为：1.92min 2.12工序12：半精铣16h11的槽机床：x6022型卧式铣床 刀具：错齿三面刃铣刀刀具直径d=80，齿数z=14，宽度l=16。切削深度：根据参考文献2表查得：进给量,根据参考文献3表查得切削速度，机床主轴转速：，按照参考文献3表3.1-74取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： =42mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 查参考文献1，表2.5-45工步辅助时间为：1.41min 本工序机动时间2.13工序13：钻20.50的孔机床：z535立式钻床刀具：20.50直柄短麻花钻确定钻削用量确定进给量 根据参考文献2，表28-10可查出，查z535立式钻床说明书，取。 根据参考文献2表28-8，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据参考文献2，表28-9，允许的进给量。 由于所选进给量远小于及，故所选可用。确定切削速度、轴向力f、转矩t及切削功率 根据参考文献2，表28-15，由插入法得 ， ， 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。根据参考文献2，由表28-3，故查z535机床说明书，取。实际切削速度为 由参考文献2，表28-5，故 校验机床功率 切削功率为 机床有效功率故选择的钻削用量可用。即，相应地，切削工时 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间：查参考文献1，表2.5-41工步辅助时间为：1.58min2.14工序14：攻m221.5的螺纹机床：z535立式钻床刀具：细柄机用丝锥（）进给量：由于其螺距,因此进给量切削速度：参照机械加工工艺手册表2.4-105，取机床主轴转速：，取丝锥回转转速：取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：查参考文献1，表2.5-41工步辅助时间为：1.33min2.15工序15：铣开60h12的孔机床：x6022型卧式铣床刀具：中齿锯片铣刀刀具直径d=80mm，齿数z=32，宽度l=4mm。切削深度：根据参考文献2表查得：进给量,根据参考文献3表查得切削速度，机床主轴转速：，按照参考文献3表3.1-74取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： =41mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 查参考文献1，表2.5-45工步辅助时间为：1.59min 3钻孔夹具设计3.1定位基准的选择由零件图可知，用圆弧一端面定位并用压板夹紧，再用两可调螺钉组成的v形上定位限制五个自由度。3.2切削力及夹紧力的计算切削刀具：高速钢麻花钻头，则 式中：23.5mm， f0.41mm/r，（）计算结果 = 8397.352n选用压板压紧，实际加紧力n应为 式中，和是夹具定位面及加紧面上的摩擦系数，0.5。 压板用螺母拧紧，由机床夹具设计手册表1-2-23得螺母拧紧力根据杠杆原理压板实际加紧力为 此时已大于所需的1460n的夹紧力，故本夹具可安全工作。3.3定位误差分析定位元件尺寸及公差确定。 (1) 夹具的主要定位元件为一平面和一v形块和一矩形块，面与面配合。 （2） 工件的工序基准为端面和圆柱面，故端面的平面度和圆柱面的圆柱度对定位误差影响最大.则其定位误差为： td=dmax-dmin 本工序采用一平面，一 v形块