CA6140拨叉831007全套课设CAD图纸和说明书
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第一章、引言第一章、引言机械制造工艺学课程设计几乎是每一所现代工科综合高校必开的一门设计。首先由于机械制造已经不是传统意义上的机械制造， 即所谓的机械加工。它是集机械、电子、光学、信息科学、材料科学、生物科学、激光学、管理学等最新成就为一体的一个新兴技术与新兴工业。制造技术不只是一些经验的积累， 实际上它是一个从产品设计进入市场返回产品设计的大系统。 所以作为此学科的课程设计其重要性不言而喻，对于机械专业的学生来说，更是尤为重要。其次当今世界正在发生的深刻变化，对制造业产生了深刻的影响， 制造过程和制造工艺也有了新的内涵。 传统制造业不断吸收机械、信息、材料等方面的最新成果，并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、管理及售后服务的制造全过程。21 世纪的制造业呈现出高技术化、信息化、绿色化、极端化、服务增值等特点和趋势。最后此次课程设计是理论与实际的结合， 是对我们学生一次综合性的测试，比较全面、系统、多方位考察我们的能力，所以必须尽全力做到最好！第二章、零件的分析第二章、零件的分析（一（一）零件的作用零件的作用题目所给的零件是 CA6140车床的拨叉，如下图所示。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+0.0210与操纵机构相连，而方的55+0.40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）（二）零件的工艺分析零件的工艺分析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、 拨叉的上端面： 去除材料加工， 粗糙度要求 Ra3.2um， 与22孔轴线垂直度要求为0.05；2、22孔：公差为22+0.0210，表面粗糙度要求为 Ra1.6um；3、55孔中心孔：公差为55+0.40，内表面粗糙度要求为 Ra3.2um；4、73台阶孔： 公差为73+0.50， 两台阶面粗糙度要求为 Ra3.2um,两台阶面之间的距离为20-0.07-0.21， 两台阶面与22孔中心轴线垂直度要求为0.07；5、8通孔：锥销孔加工一半，装配时钻铰，内表面粗糙度要求Ra1.6um；6、M8的螺纹孔；7、切断槽：切断面粗糙度要求为 Ra6.3um;由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，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。第三章、工艺规程设计第三章、工艺规程设计（一）（一）确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式零件的材料为 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，考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，无交变载荷，属于间歇性工作，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，以满足加工表面粗糙度要求及生产纲领要求！( ( ( (二二) ) ) )基面的选择基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。 基面的选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，造成巨大损失，所以我们必须高度重视。1、粗基准的选择：以零件的底面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。理由是拨叉下表面为不需要加工表面，铸造后不易产生缺陷，没有飞边、浇口和冒口，表面相对光洁。2、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，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔外圆柱表面为辅助的定位精基准。（三）（三）制定工艺路线制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。 在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，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。工艺路线方案如下：工序I粗精铣40mm 孔的两头的端面；工序II钻粗纹精铰两端22mm 小头孔；工序III粗精铣73mm 下台阶孔；工序IV粗精铣73mm 上台阶孔；工序V粗镗、半精镗55mm 中间孔；工序VI钻8mm 的推销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻 M8*1mm 的螺纹孔，攻 M8*1mm 的螺纹；工序VII铣断；工序VIII去毛刺；工序IX检查。此方案是在加工台阶孔时都是用22mm 孔的中心轴线来定位， 其一这样很容易就可以保证其与两个面的位置要求， 其二也体现了基准重合的原则。因此此方案是较为合理的！（四）（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定（五）（五）确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时工序I：粗精铣左端面1、加工条件1 工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。2 加工要求：粗铣22孔上端面。3 机床：XA5032立式铣床。4 刀具：W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀,牌号 YG6。铣削宽度ae=60,深度 apPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。4 计算基本工时：粗铣时，tj=92.4/660=0.14min，其中lm=l1+l2+l3=75+3+14.4=92.4mm， Vf=nf=300*2.2=660r/min,辅助时间按照基本时间的百分比计算，可以取辅助时间为0.15min；精铣时，tj=92.4/480=0.2min，其中 lm=l1+l2+l3=75+3+14.4=92.4mm，Vf=nf=600*0.8=480r/min,辅助时间按照基本时间的百分比计算， 可以取辅助时间为0.2min。工序II：钻孔、铰孔1、钻孔：钻头的选择见切削用量简明手册表2-2，钻头的几何形状为：双锥、修磨横刃；其主要参数：d=22mm，=300，b=3.5mm，o12，b=2mm，l=4mm。1 进给量：根据切削用量简明手册表2-7，当加工要求为H12-H13精度，铸铁的强度b=200MPa，f=0.78-0.96mm/r，由于在中等刚性零件上钻孔，故应乘以孔深修正系数k=0.75，则f=0.59-0.72mm/r，根据 z5215钻床说明书，取 f=0.70mm/r。2 钻头磨钝标准及寿命：表2-21，当 d0=20mm，钻头最大磨损量取0.6mm，寿命 T=45min。3 切削速度：由表2-13，铸铁硬度为182-199HBS，钻头直径为 d0=20mm，刀磨形式为修磨双锥及横刀，因此切削速度V=16m/min，n=1000V/D=255r/min,由此得取 n=300r/min。4 基本工时：tj=L/nf=（80+10）/300*0.72=0.42min，入切量和超切量由表2-29查得为10mm，大批量生产时，辅助时间可以按照基本时间的百分比来计算，所以可取 tf=0.45min。2、铰孔刀具直径 d0=22mm，刀具几何参数同上。由于扩孔和铰孔的直径相差不大，因此选择相同的主轴转速，即切削速度 V=20.7m/min，为了节省停车和调换走刀量等辅助时间，n 和 f 都不变，所以tj=0.42min。辅助时间可以按照基本时间的百分比来计算，所以可取tf=0.40min。工序III：粗、精铣中间孔73mm 上台阶孔1、刀具的选择已知长度方向的加工余量为3mm，故分为粗铣和精铣加工。选用专用特制刀具，直径为73的镶齿套式面铣刀。2、进给量1 粗铣：根据手册得，加工材料为铸铁，硬度为180HBS，则可得进给量 f=0.5-1.0mm/r，切削速度 Vc=10-15m/min，选择主轴进给量为 f=0.62mm/r；2 精铣：根据手册，选择精加工主轴进给量f=0.4mm/r。3、切削速度1 粗铣：查得当 d020mm，加工灰铸铁，铣钻材料为硬质合金时，铣钻的寿命为 T=210min，根据公式 Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv,查表得Cv=109，m=0.45，Xv=0.15，Yv=0.5，代入可算得 Vc=25m/min,又有 Vc=10-15m/min，所以取 Vc=15m/min。则可得n=1000Vc/D=65.4r/min，由表查得选择主轴转速 n=63r/min，此时Vc=0.24m/s。综合得粗加工的主轴转速为 n=63r/min，进给量f=0.62mm/r，切削速度为 Vc=0.24m/s。2 精铣：经查表得 Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv=31.2m/min，则n=1000*31.2/31.4*73=136r/min。根据表选择 n=125r/min，此时有Vc=3.14*73*125/1000=0.48m/s。综合得精加工的主轴转速n=125r/min，进给量 f=0.4，切削速度 Vc=0.48m/s。4、基本工时1 粗铣：tj1=（L+l）/nf，其中 L=4mm，l=2mm，n=63r/min，f=0.62mm/r，则有 tj1=0.154min=9.2s，根据机械制造工艺设计简明手册P211 表查得装夹时间 tz1=0.05min。2 精铣：tj2=（L+l）/nf，其中 L=4mm，l=2mm，n=125r/min，f=0.4mm/r，则有 tj=0.12min=7.2s，根据手册查得装夹工作的时间为tz2=0.05min。3 单件时间定额：其中基本时间Tj=tj1+tj2=0.154+0.12=0.274min，取辅助时间 Tf=装夹工件时间+卸下工件时间+主轴开始转动时间+对刀时间+变换进给时间+清除切屑时间=0.05*2+0.04*2+0.02+0.03+0.02+0.03=0.28min。即单件时间定额为 Td=Tj+Tf=0.554min=33.24s。工序IV：粗、精铣中间孔73mm 下台阶孔(同工序III)工序V：粗镗、半精镗55mm 孔1、刀具的选择刀具材料为 HT200，硬度190-260HBS，b=0.16GPa，铸造。故采用 T616卧式镗床，YG8硬质合金镗刀。2、切削用量单边余量 Z=2.5mm，可确定粗镗r=2mm，根据手册得，可取f=0.62mm/s，n=200r/min；精镗j=0.5mm，取 f=0.3mm/s，n=125r/min。3、基本工时1 粗镗：tj1=L/nf=（20+2*1）/200*0.62=0.18min，辅助时间可以按照基本时间的百分比来计算，所以可取tf1=0.2min。2 精镗：tj2=L/nf=（20+2*1）/125*0.3=0.59min，辅助时间可以按照基本时间的百分比来计算，所以可取tf2=0.5min。工序VI：钻8mm 的推销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻 M8*1mm 的螺纹孔，攻 M8*1mm 的螺纹1、刀具的选择刀具材料为 HT200，硬度190-260HBS，b=0.16GPa，采用8mm 麻花钻，7.5mm 麻花钻，8mm 的丝锥。2、加工条件先钻8mm 的锥销孔，钻到一半后将与该孔配合的轴安装进去，把两者配合做加工，为的使保证孔与轴的同轴度，同时在尺寸上保证距上端面10mm；再钻 M8*1mm 的螺纹孔，攻 M8*1mm 的螺纹。3、切削用量1 钻8mm 的锥销孔：根据切削手册查得，进给量f=0.18-0.33mm/z，现取 f=0.3mm/z，v=5m/min，则有n=1000V/D=1000*5/3.14*8=199r/min，即取 n=195r/min；所以实际切削速度为 v=0.1m/s。2 钻8mm 的螺纹孔：刀具为7.5mm 麻花钻；根据切削手册查得 f=0.18-0.33mm/z，现取 f=0.3mm/z，v=5m/min，则可得n=1000V/D=1000*5/3.14*7.5=212r/min，根据手册取 n=195r/min，所以实际切削速度为 v=0.1m/s。3 攻 M8*1mm 的螺纹：丝锥 M6，P=1mm；切削速度为v=0.1m/s，机床主轴转速为 n=219r/min，按机床使用说明选定n=195r/min，v=0.1m/s。4、基本工时L=6+4=10mm，为了节省停车和调换走刀量等辅助时间，n 和 f都不变，取 n=195r/min，f=0.22mm/s：1 钻8mm 的锥销孔：tj1=L/nf=32s2 钻8mm 的螺纹孔：tj2=L/nf=32s3 攻 M8*1mm 的螺纹：tj3=L/nf=32s工序VII：铣断保证图样尺寸1、刀具的选择要求铣断后保证两边对称相等，选取质合金圆盘铣刀，厚度为4mm。2、切削用量根据手册选择进给量为 f=0.3mm/r，切削速度为 v=1m/s，则有n=1000V/D=1000*1/3.14*73=100r/min，根据简明手册，取n=100r/min，查切削手册表4.2-40，有 f=400mm/min。3、切削基本工时Tj=（72+30）/400=0.255min=15.3s工序VIII：去毛刺，检查（六）（六）附表附表“机械加工工艺过程综合卡片机械加工工艺过程综合卡片”（工序I）。）。说明：本人选择的是工序 I，所以附工序 I 的工艺卡片第四章、夹具的设计第四章、夹具的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。（一）（一）问题的提出问题的提出本夹具设计是为了铣断工件。该工序限制了6个自由度，另外加上竖直方向的夹具装置。 还有在夹具保证工件能够快速装夹和卸下的前提下，因此采用浮动杠杆同时夹紧左右端面，以提高生产率。又由于铣断需确定刀具位置，即要对刀块。（二）（二）夹具的设计夹具的设计1 1 1 1、定位基准的选择定位基准的选择底面对孔的中心线有一定的垂直度公差要求,因此应以地面为主要定位基准.由于铸件的公差要求较大,利用小头孔的外圆表面作为辅助定位基准时,只有采用自动对中夹具才能同时保证对称的两个零件的大小孔的中心距的公差要求.为了提高加工效率,现决定采用两把麻花钻同时加工出两个8mm 的通孔。2 2 2 2、切削力及夹紧力计算切削力及夹紧力计算由于实际加工的经验可知,钻削时的主要切削力为钻头的切削方向,即垂直于第一定位基准面,在两侧只需要采用两个 V 型块适当夹紧后本夹具即可安全工作.因此,无须再对切削力进行计算。3、定位误差分析定位误差分析零件图规定大孔与小孔的中心距为65mm.采用自动对中夹具后,定位误差取决于对中块螺杆以及滑块的制造误差.同时,对对中块利用调整螺钉进行调整并加装钻套后,钻孔后的误差只有0.08mm.在后续的铣断工序中,利用中间大孔定位,孔壁与定位销的配合间隙为0.05mm.因此加工完成后大孔与小孔的中心距的最大误差为0.08+0.05=0.13mm
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