拨叉课程设计.doc

目 录1.1 零件的作用21.2零件的工艺分析22.1确定毛坯的制造形成42.2基准的选择42.3制定工艺路线4第三章 机械加工余量5第四章 切削用量及基本工时6参考文献14第一章 零件的分析1.1 零件的作用 题目给定的零件是CA6140拨叉如图1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进行工作。工作过程：拨叉零件是在传动系统中拨动滑移齿轮，以实现系统调速，转向。其花键孔25mm通过与轴的配合来传递凸轮曲线槽传来的运动，零件的两个叉头部位与滑移齿轮相配合。宽度为mm的槽尺寸精度要求很高，因为在拨叉拔动使滑移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙很大时，滑移齿轮得不到很高的位置精度。所以，宽度为mm的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。图1 拨叉CA61401.2零件的工艺分析 CA6140拨叉共有两组加工表面。以花键孔的中心线为基准的加工面这一组面包括25+0.230mm的六齿方花键孔、22+0.280花键底孔两端的2X150到角和距中心线为27mm的平面。 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 零件孔22mm的上下加工表面及花键孔25mm 这一组加工表面包括：孔22mm的上下加工表面，孔22mm的内表面，有粗糙度要求为Ra小于等于6.3um，25mm的六齿花键孔，有粗糙度要求Ra小于等于3.2um，扩两端面孔，有粗糙度要求Ra=6.3um，加工时以上下端面和外圆40mm为基准面，有由于上下端面须加工，根据“基准先行”的原则，故应先加工上下端面（采用互为基准的原则），再加工孔22mm, 六齿花键孔25mm和扩孔。2 孔22mm两侧的拨叉端面 这一组加工表面包括：右侧距离18mm的上下平面，Ra=3.2um，有精铣平面的要求，左侧距离为8mm的上下平面，Ra=1.6um，同样要求精铣，加工时以孔22mm，花键孔25 mm和上下平面为基准定位加工。根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面尺寸，上述表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们的位置精度要求。第二章 工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形成零件材料HT200、考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击性载荷，因此选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠。由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大，故可采取模锻成型。经查机械加工工艺人员手册表5-5取等级为2级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为30.8mm。毛坯零件图如图3所示：图3 2.2基准的选择1 粗基准的选择：因为要保证花键的中心线垂直于右端面，所以以40的外圆表面的粗基准。2 精度基准的选择：为保证定位基准和工序基准重合，以零件的A面为精基准。2.3制定工艺路线 方案一工序：1. 粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15倒角。2. 粗、精铣削B面。3. 铣削8+0.030mm的槽。4. 铣削18+0.0120mm的槽。5. 拉花键。 方案二工序：1. 粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15倒角。 以40mm圆柱面为粗基准。选用C3163-1转塔式六角车床及三爪卡盘夹具。2. 拉花键。以A面为基准，3. 铣削槽B面。以花键的中心线及A面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具4. 铣削8+0.030mm的槽。以花键的中心线及A面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具。5. 铣削18+0.0120mm的槽。以花键的中心线及A面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具。方案分析：上述两方案中，工艺方案一把拉花键放在最后一道工序。但此方案中2.3.4工序很难对工件进行定位和加紧、方案二中，把花键放在第一道工序的后边，这样，方案二中的3.4.5道工序很容易对工件进行定位与加紧即以花键中心线和A面作为3.4.5道工序的定位基准。此方案定位精度高，专用夹具结构简单、可靠，所以采用方案二比较合理。以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”第三章 机械加工余量 一CA6140的拨叉材料为HT200。毛坯重量为1.0 kgb =160MPa HBS 生产类型为由大、中批量生产，采用模锻锻模。 二根据上述的原始资料加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以毛坯尺寸如下：1. A面的加工余量 A面有30.8mm的加工余量，足够把铸铁的硬质表面层切除2. 矩形花键底孔要求以矩形花键的外径定心，故采用拉削加工内孔尺寸为22 0+0.28，见零件图，参照金属机械加工工艺人员手册表3-59确定孔加工余量的分配。钻孔20mm扩孔21mm拉花键 花键孔要求以外径定心：拉削时加工余量参照金属机械加工工艺人员手册取 2=1mm3. B面的加工余量此工序分2个工步：1、粗铣B2、面精铣B面。精加工余量为0.2mm粗铣加工余量为2.8mm第四章 切削用量及基本工时、工序 ：车削A面。 1加工条件。工件材料：灰口铸铁HT200。 b=145MPa。铸造。加工要求：粗、半精车A面并保证28mm的工序尺寸，Ra=3.2m机床C3163-1。转塔式六角卧式车床。刀具：刀片材料。 r =12. ao=6-8 b= -10 o=0.5 Kr=90 n=15 2、计算切削用量。（1）已知长度方向的加工余量为30.8mm 。实际端面的最大加工余量为3.8mm 。故分二次加工（粗车和半精车）。长度加工公差IT 级 取-0.46 mm （入 体方向） （2）进给量、根据切削简明手册（第3版）表1.4 当刀杆尺寸为16mm25mm,3mm时，以及工件直径为60mm时（由于凸台B面的存在所以直径取=60mm，=0.6-0.8mm/，按车床说明书取=0.6mm/n。由于存在间歇加工所以进给量乘以k=0.750.85，所以：实际进给量f=0.60.8=0.48 mm/，按车床说明书0.53。（3）计算切削速度。按切削简明手册表1.27 ，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）。刀具材料YG6 V=Cv/(Tmap xvf yv) kv其中：Cv=158、xv=0.15、yv=0.4、M=0.2修正系数Ko见切削手册表1.28kmv=1.15、kkv=0.8、kkrv=0.8、ksv=1.04、kBV=0.81。Vc =158/( 600.220.150.53 0.4) 1.150.80.80.810.97 =46.9(m/min)（4）确定机床主轴转速，ns=1000vc/dw=229.8（r/min）按车床说明书取200 rmin，所以实际切削速度V=40.8m/min 。（5）切削工时，按工艺手册表6.2-1 ，由于铸造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮，为了切除硬皮表层以及为下一道工步做好准备。Tm=(L+L1+L2+L3)/nw xf=0.33（min） L=(65-0)/2=32.5 L1=3、L2=0、L3=02、精车 已知粗加工余量为0.5mm，进给量f.根据切削用量简明手册表1.6，f=0.150.25mm/r，按车床说明书0.16 mm/r，计算切削速度 按切削用量简明手册表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）V=Cv/(Tmap xvf yv) kv=158/( 600.220.150.16 0.4) 1.150.80.80.810.97 =83.85(m/min) 确定机床主轴转速. nw=1000vc/ dw =410.8（r/min）按车床说明书取nw=400（r/min），实际切削速度V=57.1m/min，切削工时，查工艺手册表6.2-1 ：Tm=(L+L1+L2+L3)/nwxf=22.5/400x0.16=0.35（min） 由于下一道工序是钻孔，所以留下20mm的台阶，所以L=(65-20)/2=22.5 mm L1=3、L2=0、L3=0。3、钻孔、扩孔、倒角。 （1）、钻孔钻头选择：见切削用量简明手册表2.2钻头几何形状为（表2.1及表2.2）：双锥修磨具刃，钻头参数：d20mm =30，2=118，2=70，b=3.5mm ,ao=12,=55,b=2mm，根据切削用量简明手册表2-9确定f=0.48。 、按机床进给强度决定进给量：根据表2.9 ,当b210MPa 020.5mm 可确定f=0.75。 按车床说明书取 f=0.62mm/n. 、 决定钻头磨钝标准及寿命 表2.21，当do=20mm、钻头最大磨损量取0.6 寿命T=45min. 、切削速度由切削用量简明手册，表2.15得=21m/min，n=1000V/D=334.4 由机床技术资料得和334.4接近的有280n/m和400n/min 取280n/min，取n=280m/min. 实际=17 m/min。 、基本工时，Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min) ，入切量及超切量由表2.29. 查出+=10mm，所以Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min) 。 （2）、扩孔 刀具直径do=21mm；刀具几何参数同上。由于两孔直径相差不大，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Tm同上 Tm=0.32 ，倒角刀具15锪钻由于两孔直径相差不大，以表面粗度要求不高手动进给。 （3）、倒角 刀具：专用刀具。此工步使用到专用刀具与手动进给。 检验机床功率 按切削用量简明手册表 1.24可以查出当160245HBS、2.8、0.6、41min、3.4kw按车床说明书取主电机功率11kw，可见比小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求，钻削功率检验按切削用量简明手册表 2.21当21 mm、0.64 mm，查得转矩M61.8N.M，由切削用量简明手册表2.32得功率公式CMcVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km按车床说明书取主电机功率11，可见C比小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要、工序 拉花键孔 单面齿升：根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿为0.06mm,拉削速度v=0.06m/s(3.6m/min)，切削工时t=Zblk/1000vfzZ式中： Zb：单面余量1.5mm(由21mm拉削到25mm)； L：拉削表面长度，80mm； ：考虑校准部分的长度系数，取1.2； K：考虑机床返回行程系数，取1.4 ； V：拉削速度（m/min）； F：拉刀单面齿升； Z：拉刀同时工作齿数，Z=l/p； P：拉刀齿距。 P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm拉刀同时工作齿数z=l/p=80/127其本工时 Tm=1.5801.21.4/10003.60.067=0.13(min)、工序 粗铣，精铣B面。 加工要求：粗铣B面，精铣B面，Ra=3.2。用标准镶齿圆柱铣刀粗铣 加工余量3mm 机床 ：62W 加工工件尺寸：宽度：40mm 长度：28mm1. 粗铣1 选择刀具 根据切削用量简明手册表3.1 铣削宽度ae5mm时。直径为do=50mm故齿数z8，由于采用标准镶齿圆柱铣刀，铣刀几何参数(表3.2)rn=10ao=16 2 切削用量 留精铣的加工余量为0.2，所以本道工步切削宽度ac2.80.8，由于加工表面精度要求Ra=3.2 um.根据表3.5得每转进给量0.5mm/r就能满足要求，但考虑到62W功率为7.5kw，机床为中等系统刚度和62W铣床说明书 所以每转进给量0.6mm/r3 选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据切削用量简明手册表3.7、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.6镶齿铣刀do=50mm，刀具寿命 T=120min。4 决定切削速度Vc可根据切削用量简明手册表3.9确定：Z=8, aP=40-70mm, ac=2.80.8, fz=f/z=0.0750.1(mm/z)由公式：Vc=(Cvdoqv)/(TmapXvfzyvaeuvZpv) 试中：Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,由公式：Kv=KmKsvKTv=1.120.80.82=0.79n=1000V/d=(100023.7)/(3.1450)=151（r/min ） 根据X62W型铣床说明书选n=160r/minVc=3.14nd/1000=(1603.1450)/1000=25.1m/min Vf=nf=160x0.6=96mm/min 选Vf=80mm/min 实际fz=Vf/(nz)=0.0625mm/z5 机床功率：根据切削用量简明手册表3.20 当 Vc=71m/min ae=2.8mm,ap=41mm,fz=0.08,Kmpc=1.4kw 。切削功率的修正系数：故Pct0.8,根据X62W型铣床说明书，机床主轴允许的功率为Pcm=7.50.75=5.63kw 故PccPcm 因此所决定的切削用量可以采用。 ae=2.8mm，Vf=80m/minn=160r/min，Vc=25.1m/min，fz=0.0625mmm/z。6 基本工时根据切削用量简明手册表3.5Tm=(L+L1+)/Vf=(28+14)/80=0.525（min）其中：L1+=14mm2. 精铣1 选择刀具 刀具与上道工步是同一把刀。 2 切削用量 精铣的加工余量为0.2，所以本道工步切削宽度 ae0.2mm，0.63 决定切削速度Vc可根据切削用量简明手册表3.9确定ac=0.2mm, Vc=(Cvdoqv)/(TmapXvfzyvaeuvZpv)=33.1m/min n=1000V/d=(1000x33.1)/(3.14x50)=211r/min根据X62W型铣床说明书选n=210r/minVf=nf=2100.6=126 mm/minVF=125mm/min fz=Vf/(nz)=0.074 mm/Z4 基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表3.5Tm=(L+L1+)/Vf=(28+14)/125=0.336（min）式中L1+=14mm。、工序：铣削8+0.030mm槽 加工工件尺寸：8+0.030mm , 长度L=40mm 加工要求：高速钢错齿三面刃铣刀（精密级K8）加工余量8 用乳化液冷却机床：X62W1) 选择刀具 由加工尺寸公差0-0.3 。所以铣刀精度为精密级K8 铣刀参数：L=8mm，D=63，d=22，d1=34，ro=15，ao=12，an=6，Z=162) 选择切削量由于槽的深度为8mm, 故一次走完，ae=8mm，ap=8mm。 由切削用量简明手册表3.3，确定f=0.15-0.3mm/r ，现取f=0.3mm/r ，fz=0.3/16=0.018mm/z3) 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据切削用量简明手册表3.7,得最大磨损量为0.5 由表3.8确定刀具寿命：T=100min。4) 决定切削速度Vc和每齿进给量Vf，由公式：Vc=(Cvdoqv)/(TmapXvfzyvaeuvZpv)Kv 式中： Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmKsvKTv=1.120.80.82=0.79 Vc=(Cvdoqv)/(TmapXvfzyvaeuvZpv)Kv =82.86m/minn=1000Vc/do=100082.86/3.1463=418.87r/min根据X62W型铣床说明书选nc=375r/min实际速度：Vc=donc/1000=74.2 m/min选Vfc=ncf=3750.3=112.5mm/min。根据X62W型铣床说明书选选Vf=110mm/minfzc=110/37516=0.018mm/z5) 机床功率：根据切削用量简明手册表3.28 公式 圆周力：fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doaFnWF)KFC ，KTV=0.90，KMFC=0.94 由表28 得 CF=30，XF=1.0，yF=0.65，UF=0.83，WF=0，qF=0.83，KFC=1.28Fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doqFnWF)KFC=3080.0188/ 63375=505.6 NM=FCdo/2103=15.9NM Pc=FcVc/1000=1.18km 根据X62W型铣床说明书，功率足够。6) 基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表3.5Tm=(L+L1+)/Vf=(40+14)/110=0.49（min） L1+=14mm、工序：铣宽为180+0.12mm槽加工要求：用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽180+0.12mm，长L=40mm。加工余量：23mm 由于此工步的设计尺寸精度要求很高，用铣削加工很难达到尺寸精度的要求，所以为了留给下一道公序磨削的加工余量，所以分两步走，ae=23，ap=10mm。1) 选择刀具铣刀参数：L=10，D=100mm，d=30mm，ro=15，ao=12，an=6，Z=24。2) 选择铣削用量由于槽的宽度为18mm, 故二次走完，ae=23mm，ap=10mm。 由切削用量简明手册表3.3 确定f=0.5mm/r，现取f=0.8mm/r ，fz=0.5/24=0.02mm/z。3） 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据切削用量简明手册表3.7,得最大磨损量为0.5，由表3.8确定刀具寿命：T=100min4） 确定切削速度Vc和每齿进给量：决定切削速度Vc和每齿进给量Vf、由切削用量简明手册3.27的公式Vc=(Cvdoqv)/(TmapXvfzyvaeuvZpv)Kv 式中：Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmKsvKTv=1.120.80.82=0.79 Vc=(Cvdoqv)/(TmapXvfzyvaeuvZpv)Kv =98.6m/minn=1000Vc/do=100098.6/3.14100=314r/min根据X62W型铣床说明书选nc=300r/min。实际速度Vc=donc/1000=94.2m/min选Vfc=ncf=300X0.5=150mm/min。 根据X62W型铣床说明书选选Vf=150mm/minfzc=150/30024=0.020mm/z5）基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表3.5Tm=(L+L1+)i/Vf=(40+20)2/150=0.8（min），L1+=20mm i=2(走两次)。、工序 磨18mm槽，保证尺寸18mm 1) 选择砂轮由切削手册中磨料选择各表，结果为：GZ46KV6P35040