机械制造工艺学课程设计-设计CA6140车床拨叉零件831005的机械加工工艺规程及工艺装备（全套图纸） .doc

机械制造工艺学课程设计说明书全套cad图纸，联系153893706设计题目： 设计“ca6140车床”拨叉零件的机械加工工艺规程及工艺装备（4000件生产）设计者： 指导教师 ： 机械工程学院机制3班2010年1月3日长安大学机械工程学院机械制造工艺学课程设计任务书题目: 设计”ca6140车床拨叉”零件的机械加工工艺规则及工艺装备（年产量4000件）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. 结构设计装配图 1张 5. 结构设计零件图 1张 6. 课程设计说明书 1份 班级：学生：学号：19指导老师： 2010年1月4日序言机械制造工艺学课程设计是在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，它在我们四年的大型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.由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给于指教。一设计目的和零件分析（一）设计的目的：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。通过我们亲手设计夹具（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（二）零件的分析1.零件的作用： ca6140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进行工作。宽度为18+0.0120mm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18+0.0120mm的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。2.零件的工艺分析：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25+0.230mm的三齿方花键孔、22+0.280花键底孔两端的2*150倒角和距中心线为27mm的平面。(2) 以工件右端面为基准的8+0.030 mm的槽和18+0.120mm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(一) 确定毛坯的制造形成。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，因此选用铸件，即可保证零件的工作可靠。由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大，故可采取砂型铸造成型。经查金属机械加工工艺人员手册表2.2-1及表2.3-3等级为ct11级，t=3.6，精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量等级为ma11级，由表2.2-4得加工余量为3mm（二）基准的选择。1. 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的外圆表面为粗基准。2. 精基准的选择：为保证定位基准和工序基准重合，以零件的右端面为精基准。三 制定工艺路线方案一工序：1. 粗、精车端面a2. 钻、扩花键底孔3. 倒两端15倒角4. 粗、精铣削b面5. 铣削8+0.030mm的槽6. 铣削18+0.0120mm的槽7. 拉花键8. 检验 方案二工序：1. 粗、精车端面a2. 钻、扩花键底孔b3. 倒两端15倒角4. 拉花键,以a面为基准5. 铣削b面6. 铣削8+0.030mm的槽7. 铣削18+0.0120mm的槽8. 检验方案分析比较：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4.5.6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5.6.7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5.6.7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”四机械加工余量 ca6140的拨叉材料为ht200。毛坯1.0 kgb =200mpa hbs 生产类型为由大、中批量生产，采用砂型铸造。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：1. a面的加工余量 毛坯总加工余量3mm，公差为3mm，取对称偏差，则毛坯总加工余量为31.5mm。根据机械制造工艺设计简明手册a面 未标注公差取精密级，其偏差为0.1mm，加工尺寸28精加工余量由机械制造工艺设计简明手册表2.2-4 得0.6mm，则粗加工余量2.4mm，加工公差t=0.42孔加工余量切削加工简明实用手册表8-21得扩孔余量为1.5-2mm，取余量为2z=2mm。粗加工的公差取it12级，t=0.21精加工粗，偏差为mm3倒两端15倒角4.花键槽分两次加工成形540x28端面加工余量加工余量根据机械制造工艺设计简明手册表2.4-4得3mm，偏差为1.5mm精加工余量为1mm，偏差为0.1mm粗加工余量为2 mm，公差t=0.46.键槽8的加工根据铣刀宽度侧向粗铣余量为5mm，粗加工公差取未标注公差中的中等级it=0.2。精铣为3mm,偏差为mm径向粗铣余量为7mm，加工等级为未标注公差中中等级，加工公差t=0.4。精铣加工余量1mm，加工等级为未标注公差中精密等级，加工偏差为0.05mm。7键槽18的加工根据铣刀宽度侧向粗铣余量为10mm，精铣为8mm.粗加工公差取未标注公差中的中等级it=0.4，精加工偏差为mm径向粗加工余量为22mm，精铣余量为1mm。粗加工公差取未标注公差中的中等级it=0.4，精加工偏差取未标注公差中的精密级，偏差为0.1mm。工序余量表：粗铣精铣侧向径向侧向径向加工前尺寸（mm）最大10.422.4最小1022加工后尺寸（mm）最大10.422.41823.1最小102218.01222.9加工余量（mm）最大10.422.48.0121.1最小10227.60.5加工公差（mm）0.40.40.0120.2四.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。 b=200mpa。铸造。加工要求：粗、半精车a面并保证28mm的工序尺寸，ra=3.2m机床ca6140。刀具：端面车刀，刀片材料：硬质合金， ro =15. ao=12 r=0.5mm kr=90 刀柄：lxbxh=125x16x162、计算切削用量。(1)粗车粗车余量为2.4mm，据切削加工简明实用手册表8-50f=0.4-0.5mmr,根据机床性能取f=0.5mmr,ap3mm，取ap=2.4mm。据切削加工简明实用手册表8-57得切削速度v=1-1.333ms，取v=1.2ms，工件转速n=1000x1.2（3，14x60）=6.35rs根据机床性能取n=10rs v=3.14*d*n1000=3.14x60x101000=1.8ms切削工时的确定t=l1+l+l2fn=2+30+2(0.5x10)=0.113min功率计算：f=9.8160*c*a*f*v*k=9.8160922.40.51(200/190)=9.815.1922.40.611.02=6761np=fv=67611.8=12.2kw（2）精车加工余量为0.6mm。进给量f. 根据切削加工简明实用手册表8-51， f=0.30.5mm/r根据车床性能0.3mm/r ap=0.3mmv=1.5-2ms, 取v=2ms工件转速n=1000x2（3，14x60）=1.6rs根据车床性能n=15rs加工工时t=l1+l+l2（fn）*i=2+30+2（0.3x15）x2=0.25min（3）确定切削功率工序2:钻孔、扩孔机床:立式钻床z525，钻刀:硬质合金锥柄麻花钻，刀具尺寸:d=20mm, l1=238mm, l=140mm 2=，2=118 钻孔背吃刀量a=d2=10mm 进给量根据切削加工简明实用手册表8-70 f=0.55-0.65mmr 取f=0.62mmr切削速度v=0.35ms主轴转速n=1000v(3.14xd)=1000x0.35(3.14x20)=5.57rs 根据机床性能取n=6.5rs v=3.14*d*n1000=3.14x20x6.5=0.41ms工时的计算：t=l1+l+l2（n*f）=(5+80+2)5.57*0.62=25.19s功率的计算:m=c*d*f*k10=225.63200.62（200/190）10=225.63296.40.681.110=45.5nmf=c*d*f*k=58.6200.62（200/190）=58.660.71.1=2225.1np=23.1410m=23.1410455=2.8km（2）、扩孔刀具硬质合金锥柄麻花钻刀具参数和上述一致，进给量根据切削加工简明实用手册表8-79 得f=1.0-1.2mmr 根据机床性能取f=1.1 mmr钻削速度及机床主轴转速和 上述一致。工时t=l1+l+l2（n*f）=(5+80+2)6.58x1.1=7.87s工序3:倒角 刀具：专用刀具。此工步使用专用刀具与手动进给。机床主轴转速n=15r/s检验机床功率 可以查出当160245hbs2.80.641min3.4kw机床转速与粗车端面一致。按ca6140车床说明书主电机功率7.5可见比小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求工序4: 拉花键孔 加工余量1.5mm 机床:卧式拉床l6120 刀具:键槽拉刀 参数:lxh=830x17.93mm 进给量:f=0.06-0.2mm/z 取f=0.1mm/z拉削速度v=2.5-2m/min 根据机床性能取v=2m/min切削工时 t=zblk/1000vfzz式中： zb 单面余量1.5mm(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1.2； k 考虑机床返回行程系数，取1.4 ； v 拉削速度（m/min）； fz 拉刀单面齿升； z 拉刀同时工作齿数，z=l/p； p 拉刀齿距。 p=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm拉刀同时工作齿数z=l/p=80/127其本工时 t=1.5801.21.4/100020.017=10.08st=3t=310.08=30.24s=0.51min拉削力的计算: 据切削加工简明实用手册表8-163得单位长度的拉削力f=163n/mm fw=f*l=163x80=13040n p=fw*v=13040x0.034=0.4kw机床主轴功率为29kw，满足要求。工序5:粗铣，精铣40x28端面。粗铣， 加工余量3mm 机床 ：62w 刀具:圆柱形硬质合金铣刀铣刀几何参数 d=50mm l=50mm 齿数:14切削用量:每齿进给量fz=0.1-0.28mm/z 根据机床性能取fz=0.2mm/z铣削速度v=1.0-1.83m/s 取v=1.5m/s机床主轴转速n=1000v/3.14d=1000x1.5/3.14x50=9r/s根据机床性能取n=10r/s 此时v=3.14*d*n/1000=3.14x50x10/1000=1.57m/s进给速度vf=fz*n*z=0.2x10x14=28mm/sap2mm 取ap=1.5mm 纵向进给量为28mm工时 t=l1+l+l2/vf=(10+40+10)/28=0.4min tm=2t=0.8min切削力 f=9.81caadaz=9.8130281.550114=2847.9nf=1.2 f=1.22847.9=3417.5n p= fv=3417.51.510=5.1kw 机床主轴功率7.5kw，满足要求 精铣刀具与上道工步同一把刀加工余量1mm每转进给量f=1-2.7mm/r 取f=2mm/r铣削速度与上一工步一致v=1.57m/s 机床主轴转速与上一工步一致n=10r/s ap=1mm ae=28mm工时 t= l1+l+l2/fn=（10+40+10）/2x10=0.05min工序6：铣削8+0.030mm槽。 加工工件尺寸：8+0.030mm , 长度l=40mm 机床x62w 刀具：直齿三面刃铣刀 材料：yt15 尺寸：dxl=50x5mm 齿数：12粗铣 侧向加工余量5mm，径向加工余量7mm切削量 由于加工余量7mm，故两次走完，ae=5mm ap=3.5mm由切削用量简明实用手册 确定fz=0.08-0.004mm/z 现取fz=0.08mm/z 切削速度v =1-1.83m/s 取v=1.8m/s机床主轴转速n=1000v/do=10001.8/3.1450=11.4r/s根据x62w型铣床选n=12r/s实际速度v=don/1000=1.9m/s 工时tm=(l1+l+l2)*i*j/fz*n=(10+40+10)x4x2/0.08x12x12=0.6（min） 功率计算：f=9.81caadaz=9.813051.550112=624nf=1.2 f=1.2624=749n p= fv=7491.910=1.4kw 机床主轴功率7.5kw，满足要求精铣 径向加工余量1mm，侧向加工余量3mm每转进给量：f=0.5-1mm/r取f=0.8mm/r a= 3mm切削速度与上工步一致v=1.9m/s 机床主轴转速与上工步一致n=12r/s工时 t=l1+l+l2/fn=（5+40+5）2/0.8x12=0.36min工序7：铣宽为180+0.12mm槽加工工件尺寸，宽180+0.12mm，长l=40mm，加工余量22mm机床：x62w刀具：三面直齿铣刀 材料：yt15铣刀参数：l=10mm d=63mm d=30mm ao=12z=16粗铣：铣削用量每齿进给fz=0.12-0.18mm/z 取fz=0.18mm/za=2mm a=10mm 切削速度v =1-1.83m/s 取v=1.5m/s机床主轴转速n=1000v/do=10001.5/3.1450=7.5r/s根据x62w型铣床选n=7.9r/s实际速度v=don/1000=1.6m/s 工时t=2（l1+l+l2）（22/2）/fnz=2x（5+40+5）x11/0.18x7.9x16=0.5min功率计算f=9.81caadaz=9.8130101631.516=1386nf=1.2 f=1.21386=1663n p= fv=7491.610=2.7kw 机床主轴功率7.5kw，满足要求精铣加工余量1mm每转进给量f=0.5-1.0mm/r 取f=1.0mm/rap=1mm ae=10mm切削速度与上一工步一致v=1.6m/s机床主轴转速与上一工步一致n=7.9r/s工时t=2（l1+l+l2）/f*n=2x（5+40+5）/7.9x1=0.21min夹具设计（一）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7道工序铣宽为180+0。012mm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180+0。012mm的槽，由于采用宽为180+0。012mm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（二）夹具设计 1定位基准的选择由零件图可知，宽为180+0。012mm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。 2切削力及夹紧力的计算刀具：三面直齿铣刀，d=63mm, z=16fz=cpt0.83sz0.65d-o.83bzkp (见切削手册3-56表)解得 fz =200 (n)其中cp=52， t=8mm, sz=0.08mm/s, b=8mm, d=63mm, z=16, kp=(hb/198)0.55在计算切削力时，必须考虑安全系数。安全系数k= k1 k2 k3 k4水平切削分力fh=1.1 fz =220 (n)垂直切削分力fv=0.3 fz=60 (n)其中： k1为基本安全系数1.5 k1为加工性质系数1.1 k1为刀具钝化系数1.1 k1为断续切削系数1.1f,=kfh =1.5 x 1.1 x 1.1 x 1.1 x 200=400 (n)实际加紧力为wk= kfh/u1u2=400/0.5=800 (n)其中u1和u2为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数，u1=u2=0.02