CA车床拨叉加工设计说明书(00001).doc

一、零件分析（一）、零件的作用CA6140车床的拨叉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20孔与操纵机构相连，二下方的50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CA6140车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：1. 以20为中心的加工表面这一组加工表面包括：20 的孔，以及其上下端面，上端面与孔有位置要求，孔壁上有一个装配时钻铰的锥孔，一个M6的螺纹孔。这三个都没有高的位置度要求。2. 以50为中心的加工表面这一组加工表面包括：50 的孔，以及其上下两个端面。这两组表面有一定的位置度要求,即50 的孔上下两个端面与20 的孔有垂直度要求。由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。二、工艺规程设计(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20 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32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。（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。1、工艺路线方案一:工序1 铸造毛坯工序2钻扩两孔20工序3半精铣底面工序4粗镗 半精镗孔50工序5 粗铣 半精铣32端面工序6 粗铣 半精铣50端面工序7 粗铣32圆柱侧面工序8 钻锥孔8及M6底孔工序9 攻螺纹M6工序10 半精绞 精绞两孔20 工序11 切断工序12 去毛刺 清洗工序13 终检2、工艺路线方案二:工序1 铸造毛坯工序2 半精铣底面工序3 钻扩两孔20工序4粗镗 半精镗孔50工序5粗铣 半精铣50端面工序6 粗铣 半精铣32端面工序7 粗铣32圆柱侧面工序8 钻锥孔8及M6底孔工序9 攻螺纹M6工序10 半精绞 精绞两孔20 工序11 切断工序12 去毛刺 清洗工序13 终检3、工艺方案比较分析:上述两方案:方案一 是先加工内孔20, 再以20孔为基准加工底面，然后加工50内孔,而方案二 先加工底面,以底面为基准加工各面及20内孔.由方案一可见20孔为基准加工底面精度易于保证,再以底面为基准加工50孔各面基垂直度要求 ,可保证便于定位加工，符合中批生产要求,方案二较为合理。因此，最后的加工路线确定如下：工序1 半精铣底面/以32端面为基准，选用X52K立式和专用夹具工序2 钻扩两孔30/以50内孔为基准选用Z3025摇臂钻床和专用夹具工序3 粗镗，半精镗孔50/以两个圆粒32外围及底面为粗基准 选用T611卧式铣镗床和专用夹具。工序4 粗铣 半精铣50孔端面工序5 粗铣，半精铣32端面/以底面及32外围为基准工序6 粗铣32圆柱侧面/以底面为基准，X62卧式铣床和专用夹具工序7 钻锥孔8及M6底孔/以20端面为基准选用Z3025摇臂钻床及专用夹具工序8 攻螺纹m6工序9半精绞,精绞两孔20/以50内孔为基准Z3025摇臂钻床工序10 切断/以20端面及底面为基准选用x62卧式铣床床和专用夹具工序11 去毛刺清洗工序12 终检,（四）机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定拨叉零件材料为HT200 HB170240，毛坯重量约1.0Kg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2.2.1 选则金属型铸造 R=3-5mm，拔模斜度外表面=0O30。毛坯热处理方式为自然失效处理以消除铸造应力。 (3)、两内孔20 +0.0210,考虑其孔径较小铸造困难，为简化铸造毛坯外型，现直接将32圆柱铸成实心的。 (4)、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2.3-8确定工序尺寸及余量为：钻孔： 18扩孔： 19.8 2Z=1.8mm半精绞： 19.94 2Z=0.14mm精绞： 20+0.0210 (5)、内孔50+0.05+0.25毛坯为铸孔,内孔精度要求IT12表面粗糙度为Ra3.6,参照工艺手册表2.3-10确定工序尺寸及余量为:一次 粗镗45二次 粗镗48 2Z=3三次 半精镗49.7 2Z=1.7四次 精镗50+0.50+0.25 2Z=0.3 (6)、内孔50端面加工余量(计算长度为12-0.06-0.18)：按照工艺手册表(2.2-3) (2.2-4)得孔外端面单边加工余量为1.5,基准为2.0公差CT=1.1 表(2.2-1)铣削余量(2.3-2.1)精铣削的公称余量(单边)为 Z=10铣削公差：现规定本工序（粗削）的加工精度为IT11级,因此可知本工序的加工尺寸偏差-0.22mm(入体方向),由于毛坯及以后各道工序的加工都有加工公差,因此规定的加工余量其实只是名义上的加工余量,实际上,加工余量有最大及最小之分,由于本设计规定的零件为中批生产应该采用调整法加工,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定.50基准端面毛坯尺寸加工余量 Zmax=2.0+1.1=3.1 Zmin=2.0-1.1=0.950半精铣的加工余量(单边)Z=0.8粗铣加工余量(单边)Z=1.2毛坯名义尺寸:12+22=16毛坯最大尺寸:16+1.12=18.2毛坯最小尺寸:16-0=16粗镗后最大尺寸:12+0.8=12.8粗镗后最小尺寸:12.8-0.22=12.58半精镗后与零件图尺寸相同即12-0.06-0.18 (7)、两32圆柱端面加工余量及公差圆柱32圆柱端面为自由尺寸公差,表面粗糙度值要求为Ra3.2,要求粗铣、半精铣比对单边余量Z=1.5mm，公差CT=1.3。32半精铣的加工余量(单边)Z=0.8粗铣加工余量(单边)Z=1.2毛坯名义尺寸:30+22=34毛坯最大尺寸:34+1.12=36.4毛坯最小尺寸:34-0=34粗镗后最大尺寸:30+0.8=30.8粗镗后最小尺寸:30.8-0.22=30.58半精镗后与零件图尺寸相同即30-0.06-0.18（五）加工基本工时工序1 粗铣、半精铣底面1.选择工具 据切削手册 (1)根据表1.2选择YG6硬质合金刀具根据表3.1 铣前深度ap4 铣削宽度ae90 端铣刀直径D0=100mm由于采用标准硬质合金端铣刀,故齿数Z=10 (2)铣刀几何形状查表(3.2) 由于 HBS=200150,r0=00=8Kr=45Kre=30 Kr=5 s=-20 0=8 bq=1.22.选择切削用量 (1)决定铣削深度ap (由于加工余量不大,铸体为金属型,铸造表面粗糙度为12.56.3 所以可以在一次走刀内切完)ap=h=2mm (2)决定每齿进给量fz 当使用YG6铣床功率为7.5KW查表3.5时 fz=0.140.24mm/z 取fz=0.18 (3)选择铣刀磨纯标准及刀具寿命根据表3.7 铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时2.0,精加工时0.5,由于铣刀直径d0=100mm 故刀具寿命T=180min (查表3.8) (4)根据(表3.16)当d0=100mm Z=10 ap=2 fz=0.18 i=98m/min nt =32r/min ft=490mm/min各修正系数为: km=kmn=kmf=0.89 Ks=ksn=ksf=0.8故:c=t k=980.890.8=70m/minn=nt kn=3220.890.8=230r/minf=ft kt=4900.890.8=350.3mm/min根据X52K型立铣说明书(设计手册表4.2-35)选择n =300r/min fc=375mm/min因此 实际切削速度和每齿进给量为C=d0n /1000 =3.14100300 / 1000 =94.2 m/minFzc=fc / (ncZ) =375 / 30010=0.125mm/z(5)根据机床功率:根据表3.24 当HBS= 170240 ae9mm ap2 d=100 Z=10 f=375mm/min近似Pcc=3.8KW根据X52K型立铣说明机床主轴允许功率为Pcm=7.50.75=5.63KW,故Pcc200 d0=18mm f=0.430.53mm/r由于L/d=30/18=1.67 故应乘以孔深修正系数kcf=1 f= 0.430.53 mm/r (2)按钻头强度决定进给量根据表2-8 当HBS=200 d=18mm 钻头强度允许的进给量f=1.6mm/r (3)按机床进给机构强度决定进给量根据表2.9 当HBS210 d0=20.5 机床进给机构允许的轴向力为6960N(Z3025钻床允许的轴向力为7848N 见设计手册表4.2-11)进给量为0.6mm/r从以上三个进给量比较可看出,受限制的进给量是工艺要求,其值为 f=0.430.53mm/r根据Z3025钻床,选择 f=0.5 mm/r 决定钻头磨纯标准及寿命 由表2.12 当d0=18 时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm,寿命T=60min切削进度由表2.15 HBS 170240, f=0.5mm/r d20 c=16m/minn =1000/d0=100016/(3.1420)=254.7r/min检验机床扭矩及功率根据表2.20 当f=0.5mm/r d019 时 mt=64.45 N*M根据Z3025 钻床说明书 当nc=250r/min 时 Mm=80 N*M根据表2.23 当HBS200 d0=20 f=0.53mm/r c=16m/min 时 Pc=1.1KW查设计手册表4.2-11 PE=2.2KW由于MCMm PC150,r0=00=8Kr=45Kre=30 Kr=5 s=-20 0=8 bq=1.22选择切削用量 (1)决定铣削深度ap (由于加工余量不大,铸体为金属型,铸造表面粗糙度为12.56.3 所以可以在一次走刀内切完)ap=h=2mm (2)决定每齿进给量fz 当使用YG6铣床功率为7.5KW查表3.5时 fz=0.140.24mm/z 取fz=0.18 (3)选择铣刀磨纯标准及刀具寿命根据表3.7 铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时2.0,精加工时0.5由于铣刀直径d0=100mm 故刀具寿命T=180min (查表3.8) (4)根据(表3.16)当d0=100mm Z=10 ap=2 fz=0.18 i=98m/min nt =32r/min ft=490mm/min各修正系数为: km=kmn=kmf=0.89Ks=ksn=ksf=0.8故:c=t k=980.890.8=70m/minn=nt kn=3220.890.8=230r/minf=ft kt=4900.890.8=350.3mm/min根据X52K型立铣说明书(设计手册表4.2-35)选择n =300r/min fc=375mm/min因此 实际切削速度和每齿进给量为C=d0n /1000 =3.14100300 / 1000 =94.2 m/minFzc=fc / (ncZ) =375 / 30010=0.125mm/z (5)根据机床功率:根据表3.24 当HBS= 170240 ae9mm ap2 d=100 Z=10 f=375mm/min近似Pcc=3.8KW根据X52K型立铣说明机床主轴允许功率为Pcm=7.50.75=5.63KW故Pcc150,r0=00=8Kr=45Kre=30 Kr=5 s=-20 0=8 bq=1.22选择切削用量 (1)决定铣削深度ap (由于加工余量不大,铸体为金属型,铸造表面粗糙度为12.56.3 所以可以在一次走刀内切完)ap=h=2mm (2)决定每齿进给量fz 当使用YG6铣床功率为7.5KW查表3.5时 fz=0.140.24mm/z 取fz=0.18 (3)选择铣刀磨纯标准及刀具寿命根据表3.7 铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时2.0,精加工时0.5由于铣刀直径d0=100mm 故刀具寿命T=180min (查表3.8) (4)根据(表3.16)当d0=100mm Z=10 ap=2 fz=0.18 i=98m/min nt =32r/min ft=490mm/min各修正系数为: km=kmn=kmf=0.89Ks=ksn=ksf=0.8故:c=t k=980.890.8=70m/minn=nt kn=3220.890.8=230r/minf=ft kt=4900.890.8=350.3mm/min根据X52K型立铣说明书(设计手册表4.2-35)选择n =300r/min fc=375mm/min因此 实际切削速度和每齿进给量为C=d0n /1000 =3.14100300 / 1000 =94.2 m/minFzc=fc / (ncZ) =375 / 30010=0.125mm/z (5)根据机床功率:根据表3.24 当HBS= 170240 ae9mm ap2 d=100 Z=10 f=375mm/min近似Pcc=3.8KW根据X52K型立铣说明机床主轴允许功率为Pcm=7.50.75=5.63KW故Pcc150,r0=00=8Kr=45Kre=30 Kr=5 s=-20 0=8 bq=1.22选择切削用量 (1)决定铣削深度ap (由于加工余量不大,可以在一次走刀内切完)ap=h=6mm (2)决定每齿进给量fz 当使用YG6铣床功率为7.5KW查表3.5时 fz=0.140.24mm/z 取fz=0.18 (3)选择铣刀磨纯标准及刀具寿命根据表3.7 铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时2.0,精加工时0.5由于铣刀直径d0=100mm 故刀具寿命T=180min (查表3.8) (4)根据(表3.16)当d0=100mm Z=10 ap=2 fz=0.18 i=98m/min nt =32r/min ft=490mm/min各修正系数为: km=kmn=kmf=0.89Ks=ksn=ksf=0.8故:c=t k=980.890.8=70m/minn=nt kn=3220.890.8=230r/minf=ft kt=4900.890.8=350.3mm/min根据X62型卧式铣说明书(设计手册表4.2-35)选择n =300r/min fc=375mm/min因此 实际切削速度和每齿进给量为C=d0n /1000 =3.14100300 / 1000 =94.2 m/minFzc=fc / (ncZ) =375 / 30010=0.125mm/z (5)根据机床功率:根据表3.24 当HBS= 170240 ae9mm ap2 d=100 Z=10 f=375mm/min近似Pcc=3.8KW根据X62型卧式铣说明机床主轴允许功率为Pcm=7.50.75=5.63KW故PccPcm 因此所选择的切削用量可以采用即ap=2 f=375mm/min n=300r/min c=94.2m/min fz=0.125mm/z 3.计算基本工时tm = L / f式中 L=20mm 根据表3.26,对称安装铣刀,入切量及超切量Y+=35 则故tm= L / nf=(20+3+4)/375=0.07 min工序7钻锥孔8及M6底孔一.钻锥孔8 1.锥柄麻花钻(GB1436-85) d=7.8 mm钻头几何形状为(表2.1及表2.2)双锥修磨横刃=302=118 be=3.5mm 0=12 =552.选择切削用量 (1)按加工要求决定进给量根据表2.7 当加工要求为H12HB精度铸铁硬度HBS200d0=7.8mm 时 f=0.360.44 mm/r由于L/d=32/7.8=4 所以应乘以修正孔系数kcf=0.95 则f =(0.360.44) 0.95=0.340.42 mm/r 由钻床Z3025手册取f=0.4mm/r (2)决定钻头磨纯标准及寿命由表2.12 ,当d0=8时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm 寿命T=35min (3)决定切削速度由表2.15 硬度HBS200219 f=0.9mm/r d020mm c=22 m/minn =1000/d0=100022/(3.1420)=350 r/min由钻床说明手册选取 n=400 r/min3.计算工时tm =L / nf= L+Y+/ nf=(32+10)/4000.4=0.26min二.钻M6底孔1.锥柄麻花钻(GB1436-85) d=5.2mm钻头几何形状为(表2.1及表2.2)双锥修磨横刃=302=118 be=3.5mm 0=12 =552.选择切削用量 (1)按加工要求决定进给量根据表2.7 当加工要求为H12HB精度铸铁硬度HBS200d0=7.8mm 时 f=0.360.44 mm/r由于L/d=32/7.8=4 所以应乘以修正孔系数kcf=0.95 则f =(0.360.44) 0.95=0.340.42 mm/r 由钻床Z3025手册取f=0.4mm/r (2)决定钻头磨纯标准及寿命由表2.12 ,当d0=8时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm 寿命T=35min (3)决定切削速度由表2.15 硬度HBS200219 f=0.9mm/r d020mm c=22 m/minn =1000/d0=100022/(3.1420)=350 r/min由钻床说明手册选取 n=400 r/min3.计算工时tm =L / nf= L+Y+/ nf=(6+10)/4000.4=0.1 min工序8 攻螺纹M6切削速度=0.1m/s=6 m/min则ns =238 r/min按机床选取nw=19.5r/min 则 =4.9 m/min基本工时:L=6mm L1=3mm L2=3mm 攻M6孔tm1=(L