CA6140车床拨叉.doc

目录序言.1一、零件的分析.1 （一）零件的作用.1 （二）零件的工艺分析.1二、工艺的规程设计.2（一）确定生产类型.2（二）确定毛坯.3（三）选择定位基准.4（四）制定工艺路线.4三、确定切削用量及基本工时.5四、专用夹具设计.20（一）问题的提出.20（二）夹具设计.20五、总结.23 致谢.24 参考文献.25 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。一、零件的分析（一） 零件的作用题目所给的零件是CA6140车床拨叉，拨叉是一种辅助零件，通过拨叉控制滑套与旋转齿轮的接合。滑块上面有凸块，滑块的凸块插入齿轮的凹位，把滑套和齿轮固连字一起，使齿轮带动滑套，滑套带动输出轴。摆动拨叉又可以控制滑套与不同齿轮的结合与分离，达到换挡的目的，分析这种动力联接方式可知车换挡时要减速，这样可以较少滑套与齿轮的冲击，延长零件的使用寿命。（二） 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：CA6140车床拨叉的工艺分析CA6140车床拨叉共有以下几处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：1.以25孔为中心的加工表面。该组加工表面包括：25H7的通孔，以及42的圆柱两端面，其中主要加工表面为25H7通孔。2.以60孔为中心的加工表面该组加工表面包括：60H12的孔，以及60H12的两个端面。主要是60H12的孔。3.铣16H11的槽该组加工表面包括：此槽的端面，16H11的槽的底面，16H11的槽两侧面。4. 以M221.5螺纹孔为中心的加工表面。该组加工表面包括：M221.5的螺纹孔，长32mm的端面。主要加工表面为M221.5螺纹孔。这几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，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。可以先加工25H7通孔，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，并且此零件没有复杂的加工表面，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，大量采用专用夹具。（2） 确定毛坯1）确定毛坯种类零件材料为HT200。灰铸铁属于脆性材料，故不能锻压和冲压，但灰铸铁的铸造性能和切削加工性能优良。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，生产类型为大批量生产，故选择金属型铸造毛坯。2）确定铸件加工余量及形状毛坯尺寸如下：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）查表3.126。取25，60端面长度余量均为2.5（均为双边加工。13. 内孔（60已铸成50的孔）查表2.22.5，为了节省材料，取60孔已铸成孔长度余量为5mm，即铸成孔半径为50mm。4. 槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量 铸出槽端面至中心线47mm的距离，余量为3mm。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（三）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，加工工艺过程中会问题百 出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。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与底面作主要定位面，限制5个自由度，再以压板限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。其余以零件的下端孔为主要的定位粗基准。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，以加工后的25通孔为主要的定位精基准，以25通孔端面为辅助的定位精基准。（四）制定工艺路线工序一 以42外圆为基准，粗铣25孔下端面，精铣25孔上下端面工序二 以25孔上端面为精基准，钻25孔工序三 以25孔上端面为精基准，扩25孔工序四 以25孔上端面为精基准，绞25孔工序五 以25孔上端面为精基准，粗、精铣60上下端面工序六 以25孔为精基准，钻60孔工序七 以25孔为精基准，镗60孔工序八 铣断工序九 以25孔为精基准，铣槽端面和16H11的槽工序十 以25孔为精基准，铣螺纹孔端面工序十一 以槽端面为精基准，在螺纹孔端面钻20的孔工序十二 以槽端面为精基准，攻M22*1.5螺纹工序十三 去毛刺工序十四 检查 三、确定切削用量及基本工时工序一 以42外圆为基准，粗铣25孔下端面，精铣25孔上下面端面1.机床：X5032型立式铣床2.刀具： W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=14,故据切削用量简明手册（后简称切削手册）取刀具直径do=100mm。选择刀具前角o5后角o8，副后角o=8，刀齿斜角s=10,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1mm。3.因其单边余量：Z=2.5mm，所以铣削深度：4.每齿进给量：查表，取铣削速度：查表，取。5.机床主轴转速：，按照表3.1-74 6.实际铣削速度： 7.进给量： 8.工作台每分进给量： 9.：根据表取10.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： 工步辅助时间为：1.23min工序二 以25孔上端面为精基准，钻25孔1. 机床：Z535立式钻床2. 钻头：22mm标准高速钢麻花钻3.决定进给量：根据表可查出f=0.470.57mm/r,由于孔深和孔径之 l/d=85/25=3.86。，故mm/r.查Z535型立式钻床说明书，取。根据表钻头强度所允许的进给量。机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据允许的进给量。由于选择的进给量远远小于，故所选可用4.确定切削速度V、轴向力F、转矩T以及切削功率，用不同刀具材料进行钻、扩、铰孔的V、F、T、均可按表进行计算。根据所给条件，可直接在表中用插入法计算得：，F=4732NT=51.69，=1.25kw由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对结果进行修正。由表知，切削速度的修正系数，故查Z535型机床说明书，取。实际切削速度为。由表3.4-11，切削力及转矩的修正系数,故5.校验机床功率 切削功率 =机床有效功率为（由Z535型机床说明书查出）由于，故选择的钻削用量可用，即相应地6.实际切削用量7. 基本工时计算机动时间： 辅助时间：1.8min工序三以25孔上端面为精基准，扩25孔1.机床：Z535型立式钻床2.钻头：标准高速钢扩孔钻3.确定进给量根据表，取。根据机床Z535型说明书，取。4.确定切削速度根据表取。由于切削速度与上表不同，切削速度尚需乘以修正系数故根据Z535机床说明书，取n=275r/min。 实际扩孔速度5.实际切削用量6.基本工时计算机动时间：辅助时间：1.3min工序四以25孔上端面为精基准，绞25孔1.机床：Z535型立式钻床2.铰刀：标准高速钢铰刀3.确定进给量 根据表查出，按该表注4，进给量取小值。按Z535机床说明书取4. 切削速度 根据表查出取 切削速度修正系数由表查出故根据Z535机床说明书，取n=100r/min,实际铰孔速度5.实际切削用量6. 基本工时计算机动时间：辅助时间：1.2min工序五以25孔上端面为精基准，粗、精铣60上下端面（一）粗铣端面1.机床：XD6032型卧式铣床2.刀具：两块镶齿套式面铣刀(间距为13)，材料：， ，齿数，为粗齿铣刀。3.因其单边余量：Z=2mm，所以铣削深度：4.每齿进给量：表2.4-73，取铣削速度：表2.4-81，取5.机床主轴转速：，按表3.1-74 6.实际铣削速度：7. 进给量：8. 工作台每分进给量：9. ：根据表2.4-81,10.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：工步辅助时间为：1.57min（2） 精铣端面1.机床：XD6032型卧式铣床2.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。3.精铣该平面的单边余量：Z=0.5mm4.铣削深度：5.每齿进给量：表2.4-73，取6.机床主轴转速：，取 7. 铣削速度：参照表2.4-81，取实际铣削速度：8. 进给量：9.工作台每分进给量： 10.切削工时被切削层长度：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：工步辅助时间为：1.94min工序六以25孔为精基准，钻60孔1.机床：Z5125A型立式钻床2.钻头：高速钢麻花钻钻头，采用双头刃磨法。3.决定进给量 查表钻头进给量 按钻头强度选择 按机床强度选择 最终决定选择Z5163A机床已有的进给量4.切削速度：查表取5机床主轴转速：，查表3.1-41取实际切削速度：6.切削深度：，毛坯孔径。7.基本工时计算机动时间：t=（12+23）/10000.8=0.07min辅助时间：1.1min工序七以25孔为精基准，镗60孔1.机床：卧式镗床T682.刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：3.切削深度：，毛坯孔径。4.进给量：查表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=4.5mm。因此确定进给量。5.切削速度：查表2.4-9取6.机床主轴转速：，查表3.1-41取7.实际切削速度：8.工作台每分钟进给量： 10.基本工时计算 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：工步辅助时间为：2.61min工序八铣断1.机床：XD6032型卧式铣床 2.刀具：中齿锯片铣刀 刀具直径D=80，齿数Z=32，宽度L=4。3.切削深度=17mm4.根据表查得：进给量 切削速度5.机床主轴转速：， 按表取6. 实际切削速度：7. 进给量：8. 工作台每分进给量： 9. 基本工时计算被切削层长度：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： 工步辅助时间为：1.59min工序九以25孔为精基准，铣槽端面和16H11的槽（1） 铣槽端面1.机床：X5032型立式铣床2.刀具： W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=14,故据切削用量简明手册（后简称切削手册）取刀具直径do=100mm。选择刀具前角o5后角o8，副后角o=8，刀齿斜角s=10,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1mm。3.因其单边余量：Z=2.5mm，所以铣削深度：4.每齿进给量：查表，取铣削速度：查表，取。5.机床主轴转速：，按照表3.1-74 6.实际铣削速度： 7.进给量： 8.工作台每分进给量： 9.：根据表取10.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： 工步辅助时间为：1.23min（2） 铣槽1. 机床：X5032立式铣床2.刀具：高速钢三面刃铣刀 刀具的直径D=80mm，刀具的齿数 Z=10，刀具的宽度L=14mm3.切削深度：4.查表得进给量,根据表2.1-89查得切削速度5.机床主轴转速：， 取6.实际切削速度：7.进给量：8.机床工作台每分进给量： 9. 基本工时计算被切削层长度：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： 工步辅助时间为：1.92min工序十以25孔为精基准，铣螺纹孔端面1.机床：X5032立式铣床。2.刀具：硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。刀具耐用度： 寿命T=180min。 3. 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需长度。4.计算切削速度查得 Vc22.8mm/s，n=100r/min,Vf=1.42mm/s5.基本工时计算机动时间：辅助时间：51s工序十一以槽端面为精基准，在螺纹孔端面钻20.50的孔1.机床：Z535立式钻床2.刀具：20.50直柄短麻花钻3.根据表可查出f=0.470.57mm/r,由于孔深和孔径之 l/d=85/25=3.86。，故mm/r.查Z535型立式钻床说明书，取。根据表3.4-3，钻头强度所允许的进给量。机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据表3.4-4，允许的进给量。由于选择的进给量远远小于，故所选可用4.确定切削速度V、轴向力F、转矩T以及切削功率，用不同刀具材料进行钻、扩、铰孔的V、F、T、均可按表3.4-8及表3.4-10进行计算。根据所给条件，可直接在表3.4-15中用插入法计算得：，F=4732NT=51.69，=1.25kw由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对结果进行修正。由表知，切削速度的修正系数，故查Z535型机床说明书，取。实际切削速度为。由表3.4-11，切削力及转矩的修正系数,故5.校验机床功率 切削功率 = 机床有效功率为（由Z535型机床说明书查出）由于，故选择的钻削用量可用，即相应地综合上述得：6.基本工时计算机动时间：辅助时间为：0.9min工序十二以槽端面为精基准，攻M22*1.5螺纹1.机床：Z535立式钻床2.刀具：细柄机用丝锥（）3.进给量：由于其螺距,因此进给量4.切削速度：参照表2.4-105，取【1】5.机床主轴转速：，取6.丝锥回转转速：取7.实际切削速度： 8.基本工时计算被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：工步辅助时间为：1.33min 四、专用夹具设计设计工序铣槽16H11的夹具。（一） 问题的提出本夹具要用于精铣槽16H11，对槽16H11的要求有：槽宽16H11 精度等级为IT12级，槽深8H12 精度等级为IT12级，槽两侧面粗糙度为3.2，槽底面粗糙度为6.3。本道工序只精铣一下槽即达到各要求，因此，在本道工序加工时，我们应首先考虑保证槽的各加工精度，如何提高生产效率，降低劳动强度。 （二） 夹具设计1 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。25的孔和其两端面都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的25孔和其端面作为定位精基准，来设计本道工序的夹具，以两销和两已加工好的25孔的端面作为定位夹具。 为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺母作为夹紧机构。2 切削力和夹紧力计算（1）刀具： 高速钢三面刃铣刀 160mm z=24 机床： X5032立式铣床 所列公式 得 查表 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 （2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=20mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 满足要求 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力3. 定位误差分析（1） 定位元件尺寸及公差确定。 夹具的主要定位元件为一平面和两定位销，孔与销间隙配合。（2） 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在卧式镗床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin 本工序采用一定位销，一挡销定位，工件始终靠近定位销的一面，而挡销的偏角会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力，因此，工件不在在定位销正上方，进而使加工位置有一定转角误差。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 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为镗床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为精镗切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。 此节是对夹具结构的设计和分析其精确度的阶段。重点在于选择基准面将零件如何定位、夹紧在夹具体上。在选择基准面时，主要参考已加工面，在此主要用到的是一面两销定位，一个圆柱销和一个削边销，他们分别穿过已加工过的长中心孔和大端面的孔，再由中心孔的一面定位，就使零件在夹具体上完全定位了。五、总结此次设计我们按照指导老师的要求是从零件图查手册得出了毛坯图，再把毛坯按照一定工序生产到最终成品，这中间经过了铣、镗、钻、攻螺纹、打毛刺等工序。因为是大批量生产，工序就分得很散，中间就可省去换刀具和调试的时间。在每道工序中都有计算切削用量和工时。在夹具设计中，先确定工件的基准，然后通过一面两销定位，将工件固定夹紧在夹具上。在此计算了了夹紧力和夹具体的误差等。经指导老师指导之后，在本次设计中已无大的问题，基本达到了要求。只是在夹具的设计中没有能提出多中方案进行分析比较，对个别的地方没考虑到夹具体制造的工艺性，有所不足。 这次课程设计，由于理论知识的不足，再加上平时没有什么设计经验，一开始的时候有些手忙脚乱，不知从何入手。在老师的谆谆教导，和同学们的热情帮助下，使我找到了信心。现在想想其实课程设计当中的每一天都是很累的，其实正向老师说得一样，课程设计没有那么简单，你想copy或者你想自己胡乱蒙两个数据上去来骗骗老师都不行，因为你的每一个数据都要从机械设计书上或者机械设计手册上找到出处。虽然种种困难我都已经克服，但是还是难免我有些疏忽和遗漏的地方。 在今后的学习中，一定要戒骄戒躁,态度端正，虚心认真.要永远的记住一句话：态度决定一切。在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片面