CA6140拨叉工艺课程设计说明书.doc

机械制造工艺学课程设计评阅书题目CA6140拨叉机械制造工艺学课程设计学生姓名学号指导教师评语及成绩 指导教师签名： 年 月 日答辩评语及成绩 答辩教师签名： 年 月 日教研室意见总成绩： 室主任签名： 年 月 日目录摘要 2一零件的分析31.1零件的作用31.2零件的工艺分析3二确定毛坯类型绘制毛坯简图42.1选择毛坯42.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量42.3绘制拨叉锻造毛坯简图6三工艺规程设计73.1确定毛胚的制造形式73.2基准的选择73.3制定工艺路线73.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定83.5确定切削用量及基本工时9参考文献14摘要机械制造技术基础课程设计是我们完成了基础课程和部分技术基础课程之后进行的。它一方面要求我们通过设计能够获得综合运用过去学过的全部课程进行工艺结构设计的基本能力；也是我们在进行毕业设计之前对所学的各个课程的一次深入的综合性的总复习，同时也是我们一次理论联系实际的实际训练。因此，他在我们大学生活中占据着相当重要的的地位。 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。通过设计，我们学会了熟悉运用机械制造工艺学课程中的基本理论实际只是，解决了一个零件在加工中的定位、夹紧、以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题保证加工质量。由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给与批评和指正。关键词：CA6140拨叉；机械制造工艺学；车床机械制造工艺学课程设计说明书一 零件的分析1.1 零件的作用题目所给的零件是 CA6140 车床的拨叉。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工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的22 孔与操纵机构相连，下方的55mm 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。1.2 零件的工艺分析零件的材料为 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，为此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。需要加工的表面：1.小孔的上端面、大孔的上下端面；2.小头孔 mm 以及与此孔相通的8 mm 的锥孔、 M 8 螺纹孔；3.大头半圆孔55 mm；位置要求：小头孔上端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.05mm、大孔的上下端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.07mm。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。二 确定毛坯类型绘制毛坯简图2.1选择毛坯根据生产类型，零件的结构、形状、尺寸及材料等选择毛坯的制造方式和精度。1.毛坯的类型选择零件的材料及力学性能当零件的材料选定后,毛坯的类型就大致确定了。例如，材料为铸铁，就选择铸造毛坯；材料是钢材且力学性能要求高时，可选锻件等。锻造材料主要是各种碳钢与合金钢。零件的结构、形状、尺寸形状复杂的毛坯常用铸造方法，如箱体、机架、底座等。用于铸造的材料有灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、铸钢、有色金属合金等。形状比较简单的零件毛坯，如轴类、套类、盘类、板类、长条类等零件，一般采用型材。型材的种类主要有圆、方、六方棒料，板材，管材，角钢，工字钢等。薄壁零件不可用砂型铸造；常见的一般用途的钢质阶梯轴零件，如各台阶的直径相差不大，可用棒料；如各台阶的直径相差较大，宜用锻件等。2.毛坯的制造方法生产类型大量生产时应选精度和生产率都比较高的毛坯制造方法，如金属型铸造、精密铸造、模锻、冷冲压、粉末冶金等，使毛坯的形状更接近于零件的形状。在单件小批生产中，一般采用木模手工砂型铸造和自由锻造。生产条件充分考虑使用新工艺、新技术和新材料的可能性。以拨叉为例讲解毛坯选择：由于该拨叉在工作过程中要承受冲击载荷，为增强拨叉的强度和冲击韧度，毛坯选用锻件；且生产类型属大批生产，采用模锻方法制造毛坯，毛坯的材料为45号钢，毛坯的拔模斜度为5。2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量毛坯余量是指同一表面上毛坯尺寸与零件设计尺寸之差。零件表面的加工总余量不仅与表面各工序加工余量有关，而且与毛坯的制造方法和精度有关。1.铸件毛坯的尺寸公差、加工余量及毛坯图（1）铸件毛坯的尺寸公差、加工余量铸件尺寸公差由高到低分为CT1CT16共16个等级（GB/T 64141999），其公差带数值如下表2所示，铸件尺寸公差一般对称分布如954.5（CT13），非对称分布需要在基本尺寸后面标注偏差，如（CT13）。成批和大量生产的铸件，毛坯的公差等级按表3选取；单件和小批生产的铸件，毛坯的公差等级按表4选取。要求的铸件机械加工余量分10个等级（GB/T 64141999）如表5所示，由小到大分别为A、B、C、D、E、F、G、H、J和K级，用代号RMA表示。铸件的机械加工余量等级主要与生产类型、铸造工艺方法、铸造公差等级和铸造材料有关。推荐用于各种铸造合金和铸造方法的RMA等级按表6选取。铸件的机械加工余量分单侧（单面）和双侧（双面），双侧加工余量与加工要求的关系。绘制毛坯图的步骤：零件图用双点画线画出（简化了次要细节的零件图的主要视图），将已确定的加工余量加在各相应的被加工表面上，用粗实线表示，即得到毛坯轮廓；剖视部分与机械制图的规定相同。在图上标出毛坯主要尺寸及公差，必要时可在毛坯尺寸后的括号内标注零件的基本尺寸。在剖视图中，毛坯的加工余量要用十字交叉线或涂黑表示。在毛坯图上要标注第一次机械加工的基准（粗基准）。标明毛坯的技术要求，如毛坯精度、热处理及硬度、圆角尺寸、分型面、起模斜度、表面质量要求等。主要尺寸标注尺寸和公差，次要尺寸可不标注公差。在毛坯图上标注质量检验要求。2.锻件毛坯的尺寸公差、加工余量（1）自由锻件机械加工余量与公差锤上自由锻造分为F和E两个精度等级，F级用于一般精度；E级用于较高精度，需要特殊模具和附加量具，适合大批大量生产。（2）钢质模锻件的机械加工余量及公差国家标准中规定钢质模锻件的公差分为两级：普通级和精密级。其中，精密级公差适用于有较高技术要求，需要采用附加制造工艺才能达到的锻件，一般均采用普通级。确定钢质模锻件的机械加工余量及公差应考虑的主要因素：锻件质量mf、形状复杂系数S、锻件分模线形状、锻件材质系数M、零件表面粗糙度、加工条件等。锻件质量mf局部成形的平锻件，当一端镦锻时，只计入镦锻部分质量。两端均镦锻时，分别计算镦锻部分质量。当不成形部分长度小于该部分直径两倍时，应计完整锻件的质量。锻件质量的估算按下列程序进行：零件图基本尺寸估计机械加工余量绘制锻件图估算锻件质量按此质量查表确定锻件公差及机械加工余量。形状复杂系数S锻件形状复杂系数是锻件质量mf与相应的锻件外廓包容体质量mN之比，即。mN为以包容锻件最大轮廓的圆柱体或长方体作为实体的计算质量，如圆锻件的直径为d、高度为h、材料密度为（7.85g/cm3）的计算质量。根据S值的大小，锻件形状复杂系数分为4级。S1级（简单）：0.63S1；S2级（一般）：0.32S0.63；S3级（较复杂）：0.16S0.32；S4级（复杂）：0S0.16。2.3绘制拨叉锻造毛坯简图绘制拨叉锻造毛坯简图如图9所示。其绘制方法介绍如下：用双点画线画出经简化了次要细节的零件图的主要视图，将已确定的加工余量加在各相应的被加工表面上，用粗实线表示，即得到毛坯轮廓。在图上标出毛坯主要尺寸及公差，标出加工余量的名义尺寸。标明毛坯的技术要求，如毛坯精度、热处理及硬度、圆角尺寸、分型面、起模斜度、表面质量要求(气孔、缩孔、夹砂)等。三工艺规程设计3.1确定毛坯的制造形式零件材料为 HT200。考虑到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，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。选用铸件尺寸公差等级 CT9 级，已知此拨叉零件的生产纲领为 4000件/年，零件的质量是 1.0Kg/个，可确定该拨叉生产类型为大批生产 ，所以初步确定工艺安排为：加工过程工序划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。3.2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，还会造成大批报废，使生产无法正常进行。（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。这样就可以达到限制五个自由度，再加上垂直的一个机械加紧，就可以达到完全定位。（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，以两个小头孔内圆柱表面为辅助的定位精基准。当设计基准和工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门的计算，此处不再重复。3.3制定工艺路线制定工艺路线的出发点，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。再生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用的夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。处此之外，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 粗铣40mm 孔的两头的端面，73mm 孔的上下端面。工序 精铣40mm 孔的两头的端面，73mm 孔的上下端面。工序 粗镗、半精镗、精镗55mm 孔至图样尺寸。工序 钻、扩、铰两端22mm 孔至图样尺寸。工序 钻 M8 的螺纹孔，钻8 的锥销孔钻到一半，攻 M8 的螺纹。工序 铣断保证图样尺寸。工序 去毛刺，检查。2.工艺路线方案二工序 粗铣40mm 孔的两头的端面。工序 钻、铰两端22mm 孔之图样尺寸。工序 粗铣中间孔上端面至25mm，周径至71mm；粗铣中间孔下端面至 22mm，周径至71mm；精铣两头孔的端面至 50mm；精铣中间孔上端面至 25mm，周径至73mm；精铣中间孔下端面至周径至73mm；工序 粗镗、半精镗、精镗55mm 孔至图样尺寸。工序 钻8mm 的锥销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻M8x1mm 的螺纹孔，攻 M8x1mm 的螺纹。工序 铣断保证图样尺寸工序 去毛刺，检查。3. 工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工完与22mm 的孔有垂直度要求的面再加工孔。而方案二悄悄相反，先是加工完22mm 的孔，再以孔的中心轴线来定位加工完与之有垂直度要求的三个面。方案一的装夹次数少，但在加工22mm 的时候最多只能保证一个面定位面与之的垂直度要求。其他两个面很难保证。因此，此方案有很大的弊端。方案二在加工三个面时都是用22mm 孔的中心轴线来定位这样很容易就可以保证其与三个面的位置度要求。这样也体现了基准重合的原则。很是审美！其他的工序尤为平常简单无需再议。这样一比较最终的工艺方案为：工序 粗铣40mm 孔的两头的端面。 工序 钻、铰两端22mm 孔之图样尺寸。工序 粗铣中间孔上端面至25mm，周径至71mm；粗铣中间孔下端面至 22mm，周径至71mm；精铣两头孔的端面至 50mm；精铣中间孔上端面至 25mm，周径至73mm；精铣中间孔下端面至周径至73mm；工序 粗镗、半精镗、精镗55mm 孔至图样尺寸。工序 钻8mm 的锥销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻M8x1mm 的螺纹孔，攻 M8x1mm 的螺纹。工序 铣断保证图样尺寸。工序 去毛刺，检查。以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“CA6140 车床拨叉”零件材料为 HT200，毛坯重量约为 1.6 ,生产类型为大批生产，采用砂型铸造毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.外圆表面（40mm 及73mm 外表面）考虑到此表面为非加工表面，其精度为铸造精度 CT9 即可。又因它们是对称的两个零件最后还需铣断，故对40mm 的中心轴线的尺寸偏差为 1201.25 的范围内。2. 两小孔毛坯为实心，两内孔精度要求界于 IT7IT8 之间，参照切屑加工简明实用手册表 8-21 确定工序尺寸及余量：钻孔：21.8mm 2Z=21.8mm铰孔：mm 2Z=0.2mm3.中间孔（55mm 及73mm）中间孔尺寸相对较大可以铸造，根据机械制造工艺设计手册表 1-13 得：孔的铸造毛坯为49. 73 的孔是在55 孔的基础之上铣削加工得到，其轴向尺寸上下表面距离为 30mm，由于其对轴向的尺寸要求不高，直接铸造得到。参照切屑加工简明实用手册表 8-95 确定73mm 工序尺寸及余量：粗铣：71mm Z=4mm精铣：73mm Z=1mm参照切屑加工简明实用手册表 8-95 确定55mm 工序尺寸及余量：粗镗： 53mm 2Z=4mm半精镗：54mm精镗： 55mm 4.螺纹孔及销孔无可非议此销尺寸铸造为实体。参照切屑加工简明实用手册表 8-70 确定钻8 螺纹孔和8圆柱销孔及螺纹孔的攻丝。5.铣断3.5确定切削用量及基本工时工序 粗铣40mm 孔的两头的端面。1.加工条件工件材料：HT200，硬度 190260HBS，b=0.16Gpa,铸造。加工要求：粗铣两头端面至 51mm、粗铣大孔端面至 30mm。机床：X52K 立式铣床参数。刀具：涂层硬质合金盘铣刀45mm，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。2.计算切削用量1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择 ap=2mm，一次走刀即可完成所需长度。2）计算切削速度 按简明手册算得 Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据 X52K 立式铣床参数，选择 nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.1480475/1000=1.06m/s,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/ z。3)校验机床功率 查简明手册Pcc=1.5kw,而机床所能提供功率为 PcmPcc。故校验合格。最终确定ap=2mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=1.06m/s，fz=0.15mm/z。4）计算基本工时 tmL/ Vf=9.4s。工序 钻、铰两端22mm 孔之图样尺寸。1.加工条件工件材料：HT200，硬度 190260HBS，b=0.16Gpa,铸造。加工要求：钻孔至21.8mm，精铰至22mm，保证孔壁粗糙度Ra=1.6m。机床：Z512 台式钻床。刀具：YG8 硬质合金麻花钻21.8mm，钻头采用双头刃磨法，后角12、二重刃长度b=2.5mm、横刀长 b=1.5mm、宽 l=3mm。YG8 硬质合金铰刀22mm。2.计算切削用量1）查切削用量简明手册f?1.1mm/r按钻头强度选择 f=1.75mm / r, 按机床强度选择 f= 0.53mm / r ，最终决定选择机床已有的进给量 f= 1.1mm / r。2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查简明手册）为 0.50.8mm，寿命T= 60 min 3）切削速度查切削用量简 明手册 vc=12mm / r 修正系数 KTV= 1.0KMV=1.0 Ktv=1.0 Kxv=1.0 K1v=1.0 Kapv=10 故 vc=12mm / r 。故实际的切削速度3. 计算基本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。钻和精铰的切削用量如下：钻孔： n =460r / min f = 1.1mm / r vc = 0.52m / s d=21.8mm 。精铰：n =850r / min f = 1mm / r vc = 0.98m / s d0 = 22mm 。工序 粗铣中间孔上端面至25mm，周径至71mm；粗铣中间孔下端面至 22mm，周径至71mm；精铣两头孔的端面至 50mm；精铣中间孔上端面至 25mm，周径至73mm；精铣中间孔下端面至周径至73mm。1. 加工条件工件材料：HT200，硬度 190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。加工要求：粗铣中间孔上端面至25mm，周径至71mm；粗铣中间孔下端面至 22mm，周径至71mm；精铣两头孔的端面至 50mm；保证粗糙度 Ra=3.2m；精铣中间孔上端面至 25mm，周径至73mm；精铣中间孔下端面至保证 20mm,周径至73mm ，保证端面粗糙度Ra=3.2m，保证孔壁粗糙度 Ra=6.3m。机床：X63 卧式铣床。刀具：涂层硬质合金盘铣刀45mm，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。2.计算切削用量1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择 ap=4mm ，一次走刀即可完成所需长度。2）计算切削速度 按简明手册 算得 Vc98mm/s，n=780r/min,Vf=490mm/s据 X52K 立式铣床参数，选择 n =750r/min,V=475mm/s,则实际切削速度Vc=3.1480750/1000=1.78m/s,实际进给量为fzc=Vfc/ncz=750/(30010)=0.25mm/ z。3)校验机床功率查简明手册Pcc=2kw,而机床所能提供功率为 PcmPcc。故校验合格。最终确定ap=1mm，nc=750r/min,Vfc=475mm/s，V c=1.78m/s，f z=0.15mm/z。4）计算基本工时粗铣中间孔上端面至25 mm，周径至71mm；tm1=L/ Vf=13s粗铣中间孔下端面至 22mm，周径至71mm；t m2=L/ Vf=13s精铣小孔上端面至 50mm，tm3=L/ Vf=8s；精铣中间孔上端面至周径至73mm，tm4= L/ Vf=10s；精铣中间孔下端面至周径至73mm，tm5= L/ Vf=10s工序 粗镗、半精镗、精镗55mm 孔至图样尺寸。1.加工条件工件材料：HT200，硬度 190260HBS，b=0.16Gpa，铸造。加工要求：粗镗中间孔至53mm、半精镗中间孔至54mm、精镗中间至55mm。机床：T616 卧式镗床。刀具：YG8 硬质合金镗刀。2.计算切削用量单边余量 Z= 3mm, 分三次切除，则第一次a=2mm。根据简明手册4.2-20 查得，取f= 1mm / r 。根据简明手册4.2-21 查得，取：n =245r / min 。3.计算切削基本工时： 同理，当第二次a p= 0.6mm ，第三次a p =0.4mm 时，进给量f =0.3mm / r 和f =0.12mm /r ，机床主轴转速都取64r/min，切削基本工时分别为100s 和80s。工序 钻8mm 的锥销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻M8x1mm 的螺纹孔，攻 M8x1mm 的螺纹。1. 加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。加工要求：先钻8mm 的锥销孔，钻到一半后将与该孔配合的轴安装进去，把两者配做加工，