[机械仪表]CA6140拨叉零件加工工艺设计.doc

无锡职业技术学院毕业设计说明书机 械 技 术 学 院毕 业 设 计 论 文ca6140拨叉零件加工工艺设计学生姓名： 刘鑫 指导教师姓名： 赵伟 所在班级 数控设备10931班 所在专业 数控设备 论文提交日期 2012年 月 论文答辩日期 2012年 月 日答辩委员会主任 主答辩人 摘 要 本论文主要介绍了位于车床变速机构中，起换挡作用的拨叉大批量生产的整个工艺设计及工装过程。通过对零件图的分析，制定详细地加工工艺路线和工装设计方案。包括零件的选材、毛坯的成型方式、零件加工工艺规程、夹具设计、刀具设计以及量具设计。其中详细地介绍了从毛坯到成品过程中机床选择、刀具选择、切削用量等加工工艺关键词车床拨叉；毛坯选择；刀具选择；加工工艺；切削用量不要删除行尾的分节符，此行不会被打印- i -目 录摘 要ii第1章 绪 论11.1 课题的研究意义11.2 课题的研究内容1第2章 ca6140拨叉零件的数控加工工艺规程设计32.1 零件的分析32.1.1 零件的功用分析32.1.2 零件的工艺性分析32.2 毛坯的确定42.3 确定各表面的加工方法及选择加工机床与刀具42.3.1 加工方法的选择52.3.2 机床与刀具的选用62.4 划分加工阶段62.5 安排加工顺序62.6 拟定加工工艺路线72.7 确定加工余量、工序尺寸与公差82.8 确定切削用量及工时定额92.9 确定检测方法152.10 填写工艺卡片18第3章 ca6140拨叉拨叉零件的三维造型及编程193.1 ca6140拨叉零件的三维造型193.2 ca6140拨叉零件的编程19结 论28参考文献29附录30致 谢39千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“abstract”这一行后加一空行- ii -第1章 绪 论1.1 课题的研究意义 数控技术毕业设计是我们完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节，是使我们综合运用所学过的基本课程，基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练 。 我们在完成毕业设计的同时，也培养了我们正确使用技术资料，国家标准，有关手册，图册等工具书，进行设计计算，数据处理，编写技术文件，数控编程等方面的工作能力，也为我们以后的工作打下坚实的基础，所以我们要认真对待这次综合能力运用的机会！ 数控编程加工是保证机械产品质量高的一种极重要的加工方式。其主要作用是：可靠地保证工件的加工质量，提高加工效率，减轻劳动强度，最大化的使零件达到设计要求。1.2 课题的研究内容本人设计的课题是拨叉类零件的加工工艺分析。拨叉类零件是机械加工中常见的机械零件，本零件是铣削类零件。要求参考机械设计资料并根据所学的知识设计拟定出合理加工工艺方案并完成相应的工艺卡片及设计说明书，最后编制一套数控加工程序。零件图见附图1，零件材料： ht200技术要求： 应经调质处理，硬度为217-293hb生产批量： 大、中批量生产，采用模锻锻模论文的主要研究内容包括以下几方面：（1）参阅运用机械制造工艺学中的基本知识和理论,结合生产实习中的实践知识,独立地分析和解决工艺问题。（2）根据所学知识设计出零件的工艺规程。（3）完成工艺卡片、主要工序的工序卡。（4）完成主要零件加工的数控加工程序编制。（5）结论。获得的研究成果如下：a) 图纸b) 全套工艺卡片c) 三维造型图d) 程序清单等第2章 ca6140拨叉零件的数控加工工艺规程设计2.1 零件的分析拨叉零件主要用在操纵机构中，比如改变车床滑移齿轮的位置，实现变速；或者应用于控制离合器的啮合、断开的机构中，从而控制横向或纵向进给。我们在这里研究ca6140车床上的拨叉，是最常见的一种拨叉零件。由于机床ca6140拨叉（编号831008）是车床控制机构中的重要一环，因此：拨叉得加工要求精度比较高，而且要求耐磨类提高使用寿命。2.1.1 零件的功用分析ca6140机床拨叉是在机床变速机构中的重要一环， 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。2.1.2 零件的工艺性分析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。2.2 毛坯的确定2.2.1 铸锻件毛坯的分类选择分析产品从原材料加工到成品一般要经过多道工序才能完成，对于金属制品，虽然可以应用少无切削加工新工艺直接从原材料制成成品。但目前大多数是通过铸造、锻造、冲压或焊接等加工方法制成毛坯，在经过切削加工制成。 毛坯的质量之机影响成品的质量。毛坯的选择是否合适，影响到成品的制造周期、成本、性能、以及使用寿命。因此正确的选择毛坯是机械设计与制造当中的首要问题。 毛坯种类的选择不仅影响毛坯的制造工艺及费用，而且也与零件的机械加工工艺和加工质量密切相关。为此需要毛坯制造和机械加工两方面的工艺人员密切配合，合理地确定毛坯的种类、结构形状，并绘出毛坯图。 一、常见的毛坯种类常见的毛坯种类有以下几种： （一）铸件对形状较复杂的毛坯，一般可用铸造方法制造。目前大多数铸件采用砂型铸造，对尺寸精度要求较高的小型铸件，可采用特种铸造，如永久型铸造、精密铸造、压力铸造、熔模铸造成和离心铸造等。（二）锻件锻件毛坯由于经锻造后可得到连续和均匀的金属纤维组织。因此锻件的力学性能较好，常用于受力复杂的重要钢质零件。其中自由锻件的精度和生产率较低，主要用于小批生产和大型锻件的制造。模型锻造件的尺寸精度和生产率较高，主要用于产量较大的中小型锻件。其锻造方法及工艺特点见表 3-9 。 （三）型材型材主要有板材、棒材、线材等。常用截面形状有圆形、方形、六角形和特殊截面形状。就其制造方法，又可分为热轧和冷拉两大类。热轧型材尺寸较大，精度较低，用于一般的机械零件。冷拉型材尺寸较小，精度较高，主要用于毛坯精度要求较高的中小型零件。 （四）焊接件焊接件主要用于单件小批生产和大型零件及样机试制。其优点是制造简单、生产周期短、节省材料、减轻重量。但其抗振性较差，变形大，需经时效处理后才能进行机械加工。 （五）其它毛坯其它毛坯包括冲压件，粉末冶金件，冷挤件，塑料压制件等。2.2.2 ca6140拨叉毛坯选择1、确定毛坯种类：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，生产类型为中批生产，故选择木摸手工砂型铸件毛坯。（查机械制造工艺设计简明手册第41页表2.2-5,选用铸件尺寸公差等级为ct122、确定铸件加工余量及形状：查机械制造工艺设计简明手册第41页表2.2-5，选用加工余量为ma-h级，并查表2.2-4确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，如下表所示简 图加工面代号基本尺寸加工余量等级加工余量说 明d120h102孔降一级双侧加工d250h3.52孔降一级双侧加工t230h5单侧加工t312h5单侧加工t412h5单侧加工2.3 确定各表面的加工方法及选择加工机床与刀具2.3.1 加工方法的选择由于表面精度要求高。所以使用x6140铣床、xa5032卧式铣床进行表面的铣削加工，由于零件上的孔带有角度不在3坐标的xy、xz、yz，三平面以及它们的平行平面上，所有需要使用钻床进行加工，最后需进行热处理，处理表面硬度，提高零件的使用寿命。2.3.2 机床与刀具的选用机床：x6140铣床、xa5032卧式铣床刀具：w18cr4v硬质合金钢端铣刀,牌号yg6 2.4 划分加工阶段第一阶段：粗铣20，50孔第二阶段：粗铣20，50孔的上下表面第三阶段：由于毛坯铸造是是两个拨叉铸一个毛坯，来提高工作效率，所以现在要从中间切断第四阶段：钻孔，攻丝铣凸台2.5 安排加工顺序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，此处不再重复。2.6 拟定加工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一 粗、精铣20孔上端面。工序二 钻、扩、铰、精铰20、50孔。工序三 粗、精铣50孔上端面工序四 粗、精铣50、20孔下端面。工序五 切断。工序六 钻4孔（装配时钻铰锥孔）。工序七 钻一个4孔，攻m6螺纹。工序八 铣47凸台。工序九 检查。上面工序加工效率较高，但同时钻三个孔，对设备有一定要求。且看另一个方案。2.工艺路线方案二工序一 粗、精铣20孔上端面。工序二 粗、精铣20孔下端面。工序三 钻、扩、铰、精铰20孔。工序四 钻、扩、铰、精铰50孔。工序五 粗、精铣50孔上端面工序六 粗、精铣50孔下端面。工序七 切断。工序八 钻4孔（装配时钻铰锥孔）。工序九 钻一个4孔，攻m6螺纹。工序十 铣47凸台。工序十一 检查。上面工序可以适合大多数生产，但效率较低。综合考虑以上步骤，得到我的工艺路线。3.工艺路线方案三工序一 以32外圆为粗基准，粗铣20孔下端面。工序二 精铣20孔上下端面。工序三 以20孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰20孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到it7。工序四 以20孔为精基准，钻、扩、铰、精铰50孔，保证空的精度达到it7。工序五 切断。工序六 以20孔为精基准，粗铣50孔上下端面。工序七 以20孔为精基准，精铣50孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.07。工序八 以20孔为精基准，钻4孔（装配时钻铰锥孔）。工序九 以20孔为精基准，钻一个4孔，攻m6螺纹。工序十 以20孔为精基准，铣47凸台。工序十一 检查。虽然工序仍然是十一步，但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工艺路线方案二快了一倍（实际铣削只有两次，而且刀具不用调整）。多次加工50、20孔是精度要求所致2.7 确定加工余量、工序尺寸与公差2.7.1 圆柱表面工序尺寸： 前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度工序余量最小最大50it12（d2）铸件7.0ct12粗镗4.0it126.30.956.8半精镗3.0it103.22.93.2520it7（d1）钻18it1117.8918扩1.8it106.31.7161.910粗铰0.14it83.20.1070.224精铰0.06it71.60.0390.0932.7.2 平面工序尺寸：工序号工序内容加工余量基本尺寸经济精度工序尺寸偏差工序余量最小最大铸件5.0ct1201粗铣20孔下端面4.036.0121.57.7502粗铣20孔上端面4.032.0121.57.7503粗铣50孔上端面4.014.0121.86.3807精铣20孔下端面1.031.080.751.28308精铣20孔上端面1.030.080.751.28310精铣50孔端面1.0212.080.9511.0162.8 确定切削用量及工时定额2.8.1 工序一 以32外圆为粗基准，粗铣20孔上下端面。1. 加工条件工件材料：ht200,b =0.16gpa hb=190241,铸造。加工要求：粗铣20孔上下端面。机床：x6140卧式铣床。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。6）计算基本工时tml/ vf=(32+80)/475=0.09min。2.8.2 工序二 精铣20孔上下端面。1. 加工条件工件材料：ht200,b =0.16gpa hb=190241,铸造。加工要求：精铣20上下端面。机床：x6140卧式铣床。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=1.0mm，nc=475r/min,vfc=475mm/s，v c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tml/ vf=(32+80)/475=0.09min。2.8.3 工序三 以20孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰20孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到it7。1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=18mm，钻头采用双头刃磨法，后角o12，二重刃长度b=2.5mm,横刀长b=1.5mm,宽l=3mm,棱带长度 2.选择切削用量 （1）决定进给量查切 所以， 按钻头强度选择 按机床强度选择最终决定选择机床已有的进给量 经校验 校验成功。 （2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切）为0.5.mm，寿命（3）切削速度查切 修正系数 故。查切机床实际转速为故实际的切削速度（4）校验扭矩功率 所以 故满足条件，校验成立。.计算工时由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。扩铰和精铰的切削用量如下：扩钻： 铰孔： 精铰： 2.8.4 工序四 以20孔为精基准，钻、扩、铰、精铰50孔，保证空的精度达到it7。1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=48mm，钻头采用双头刃磨法，后角o11，二重刃长度b=11mm,横刀长b=5mm,弧面长l=9mm,棱带长度 2.选择切削用量（1）决定进给量查切 按钻头强度选择 按机床强度选择最终决定选择z550机床已有的进给量 经校验 校验成功。（2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切）为0.81.2mm，寿命扩孔后刀面最大磨损限度（查切）为0.9.mm，寿命铰和精铰孔后刀面最大磨损限度（查切）为.mm，寿命（3）切削速度查切 修正系数 故。查切机床实际转速为故实际的切削速度（4）校验扭矩功率 所以 故满足条件，校验成立。扩铰和精铰的切削用量同理如下：扩钻： 铰孔： 精铰： .计算工时所有工步工时相同。2.8.5 工序五 切断。2.8.6 工序六 以20孔为精基准，粗铣50孔上下端面。1. 加工条件工件材料：ht200,b =0.16gpa hb=190241,铸造。机床：xa5032卧式铣床。刀具：w18cr4v硬质合金钢端铣刀,牌号yg6。铣削宽度ae60,深度appcc=2.7kw。故校验合格。6）计算基本工时tml/ vf=(72+9)/375=0.216min.2.8.7 工序七 以20孔为精基准，精铣50孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.07。1. 加工条件工件材料：ht200,b =0.16gpa hb=190241,铸造。机床：xa5032卧式铣床。刀具：w18cr4v硬质合金钢端铣刀,牌号yg6。铣削宽度ae60,深度appcc=2.7kw。故校验合格。6）计算基本工时tml/ vf=(72+9)/375=0.216min.结果ap=1.0mm, f=0.21 mm/z, nc=235r/min,vfc=600.4mm/s.2.8.8 工序八 以20孔为精基准，钻4孔（装配时钻铰锥孔）。1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=4mm，后角o16，二重刃长度 2.选择切削用量 （1）决定进给量查切 按钻头强度选择 按机床强度选择最终决定选择机床已有的进给量 经校验校验成功。 （2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切）为0.50.8mm，寿命（3）切削速度查切 修正系数 故。查切机床实际转速为故实际的切削速度（4）校验扭矩功率 故满足条件，校验成立。.计算工时2.8.9 工序九 以20孔为精基准，钻一个4孔，攻m6螺纹。1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=4mm，后角o16，二重刃长度 2.选择切削用量 （1）决定进给量查切 按钻头强度选择 按机床强度选择最终决定选择机床已有的进给量 经校验校验成功。 （2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切）为0.50.8mm，寿命（3）切削速度查切 修正系数 故。查切机床实际转速为故实际的切削速度（4）校验扭矩功率 故满足条件，校验成立。.计算工时螺纹钻削由于没有手册可查，故以钻削切削用量及其他钻螺纹工序估算。祥见工艺卡片。2.8.10 工序十 以20孔为精基准，铣47凸台。见附录22.8.11 工序十一 检查。检查加工的精度是否符合要求，以及加工时间是否符合，大批量生产，提高效率的要求2.9 填写工艺卡片见附录3第3章 ca6140拨叉零件的三维造型及编程3.1 ca6140拨叉零件的三维造型3.2 ca6140拨叉零件的编程肋板加工程序：%n0010 g40 g17 g90 g70n0020 g91 g28 z0.0:0030 t00 m06n0040 g0 g90 x92.15 y1.9975 s0 m03n0050 g43 z10. h00n0060 z-2.n0070 g3 x90.25 y0.0 i.1 j-1.9975 f250.n0080 g2 i-18. j0.0n0090 g3 x92.15 y-1.9975 i2. j0.0n0100 g0 y1.9975n0110 z-4.n0120 g3 x90.25 y0.0 i.1 j-1.9975n0130 g2 x54.9253 y-4.884 i-18. j0.0n0140 x54.6324 y-4.0395 i2.9077 j1.4814n0150 g1 y-3.6905 m08n0160 g2 y3.6905 i17.6176 j3.6905n0170 g1 y4.0395n0180 g2 x54.9253 y4.884 i3.2006 j-.6369n0190 x90.25 y0.0 i17.3247 j-4.884n0200 g3 x92.15 y-1.9975 i2. j0.0n0210 g0 z3.n0220 x53.2781 y7.6126n0230 z-6.n0240 g3 x55.2762 y5.9908 i1.964 j.3779n0250 g2 y-5.9908 i16.9738 j-5.9908n0260 g3 x53.3119 y-7.6302 i.0029 j-2.n0270 g0 z-1.n0280 x51.3424 y7.6952n0290 z-8.n0300 g3 x53.3191 y6. i1.9767 j.3048n0310 g1 x55.2794n0320 g2 y-6. i16.9706 j-6.n0330 g1 x53.3191n0340 g3 x51.3424 y-7.6952 i0.0 j-2.n0350 g0 z-3.n0360 x48.9105 y7.6135n0370 z-10.n0380 g3 x50.8728 y6. i1.9623 j.3865n0390 g1 x55.2794n0400 g2 y-6. i16.9706 j-6.n0410 g1 x50.8728n0420 g3 x48.9105 y-7.6135 i0.0 j-2.n0430 g0 z-5.n0440 x46.9421 y7.6805n0450 z-12.n0460 g3 x48.9164 y6. i1.9743 j.3195n0470 g1 x55.2794n0480 g2 y-6. i16.9706 j-6.n0490 g1 x48.9164n0500 g3 x46.942 y-7.6812 i0.0 j-2.n0510 g0 z-7.n0520 x44.5119 y7.5954n0530 z-14.n0540 g3 x46.4705 y6. i1.9586 j.4046n0550 g1 x55.2794n0560 g2 y-6. i16.9706 j-6.n0570 g1 x46.4705n0580 g3 x44.5119 y-7.5956 i0.0 j-2.n0590 g0 z-9.n0600 x42.5418 y7.6659n0610 z-16.n0620 g3 x44.5137 y6. i1.9719 j.3341n0630 g1 x55.2794n0640 g2 y-6. i16.9706 j-6.n0650 g1 x44.5137n0660 g3 x42.5415 y-7.6675 i0.0 j-2.n0670 g0 z-11.n0680 x40.3998 y7.6806n0690 z-18.n0700 g3 x42.3741 y6. i1.9743 j.3194n0710 g1 x55.2794n0720 g2 y-6. i16.9706 j-6.n0730 g1 x42.3741n0740 g3 x40.3998 y-7.6806 i0.0 j-2.n0750 g0 z3.n0760 x75.1849 y19.9621n0770 z-20.n0780 g3 x76.5546 y17.4919 i1.9234 j-.5483n0790 g2 x77.4728 y17.2256 i-.3284 j-2.8483n0800 x76.7407 y-17.4308 i-5.2228 j-17.2256n0810 g3 x75.303 y-19.8665 i.499 j-1.9368n0820 g1 x75.3188 y-19.9279n0830 g0 z3.n0840 x92.2495 y-.1455n0850 z-22.n0860 g3 x90.1464 y-1.928 i-.1146 j-1.9967n0870 g2 x76.7407 y-17.4308 i-17.8964 j1.928n0880 g3 x75.303 y-19.8665 i.499 j-1.9368n0890 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