GY01-020@CA6140拨叉铣断夹具设计831008
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机械毕业设计全套
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GY01-020@CA6140拨叉铣断夹具设计831008,机械毕业设计全套
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制造工艺学课程设计 机械制造工艺学 课程设计说明书 设计题目 设计“ CA6140 车床拨叉”零件的机械加工工艺及工艺设备 设计者 指导教师 nts 机械制造工艺学课程设计任务书 题目 : 设计 ”CA6140 车床拨叉 ”零件的机械加工工艺规则及工艺装备 内容 ： 1.零件图 1 张 2.毛坯图 1 张 3. 机械加工工艺过程综合卡片 1 张 4. 结构设计装配图 1 张 5. 结构设计零件图 1 张 6. 课程设计说明书 1 张 nts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。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。 一 、 零件的分析 （一） 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 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。 （二） 零件的工艺分析 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： 20 021.00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 M8 的螺纹孔。下端有一个 47 的斜凸台。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 50.025.0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 50.025.0的孔上下两个端面与 20021.00 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。 nts 二 、 工艺规程设计 (一 )确定毛坯的制造形式 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，故选择铸件毛坯。 （二）基面的选择 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 20 021.00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。 （三）制定工艺路线 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nts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 孔上端面和 32 外圆为精基准，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 IT11。 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 4 孔，攻 M6 螺纹。 工序十 以 20 孔为精基准，铣 47 凸台。 工序十一 去毛刺，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。 以上工艺过程详见图 3。 （四）机械加工余量 、 工序尺寸及毛皮尺寸 的确定 ”CA6140 车床拨叉 ”；零件材料为 HT200，硬度 190 241HB，毛皮重量 2.2kg，生产类型中批量，铸造毛坯。 nts按以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量 、 工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1.外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（ 20， 50端面）。 查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表 2.2.4 2.2.5，取 20， 50端面长度余量均为 2.5（均为双边加工） 铣削加工余量为： 粗铣 2.0mm 精铣 0.5mm 2.内孔（ 50 已铸成孔） 查工艺 手册表 2.2 2.5，取 50已铸成孔长度余量为 3mm，即铸成孔 44mm。 工序尺寸加工余量： 钻孔 2.5mm 扩孔 0.5mm 3.其他尺寸直接铸造得到 由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大 、 最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。 （ 五）确立切削用量及基本工时 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。 机床： X62 万能铣床。 刀具： W18Cr4V 硬质合金钢端 铣刀 ,牌号 YG6。铣削宽度 aePcc，所选用切屑用量可用。 最终确定 ap=2mm， n=375r/min,Vf=375mm/s， V c=94.2m/min， f z=0.1mm/z。 6）计算基本工时 ntstm L/ Vf=(32+80)/375=0.297min。 因铣上下端面，故该工序工时为 min594.02 mtt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： X62 万能铣床。 刀具： W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀 ,牌号 YG6。铣削宽度 aePcc，故已选切削用量可用。 最终确定 ap=0.5mm， n=475r/min,Vf=375mm/min， V c=119.3m/min， f z=0.08mm/z。 6）计算基本工时 tm L/ Vf=(32+80)/375=0.297min。 因精铣上下端面，故该工序工时 min594.02 mtt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。 一钻孔 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，查切削表 2.1， 2.2，后角 o 12 ，二重刃长度 b =2.5mm,横刀长 b=1.5mm,宽 l=3mm,棱带长度 mml 5.11 30 1202 50 2选择机床， Z525 机床 3.选择切削用量 （ 1）决定进给量 nts查切 rmmf /86.070.0 35.12030 dl 所以， rmmf /70.0 按钻头强度选择 rmmf /75.1 按机床强度选择 rmmf /53.0 最终决定选择机床已有的进给量 rmmf /48.0 经校验ma x6 0 9 0 FFf 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 min60T （ 3）切削速度 2.选择机床， Z525机床 3.选择切削用量 （ 1）决定进给量 查切削 表 2.7， rmmf /86.070.0 35.12030 dl 所以， rmmf /70.0 按钻头强度选择（查切削 表 2.8）， rmmf /75.1 按机床强度选择（查切削 表 2.9）， rmmf /53.0 根据已有的机床已有的进给量，得 rmmf /48.0 查切 削 表 2.19，当 rmmf /48.0 ， mmd 210 时，轴向力 NFt 5100。轴向力修正系数未 1.0，故 NFt 5100，根据 Z525 说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力 NF 8830max ，由于maxFFf ，故 zmmf /48.0 可用，校验成功 。 （ 2）钻头磨钝标准及寿命 查切削表 2.12，后刀面最大磨损量为 0.5 . mm，寿命 min60T （ 3）切削速度 nts查切削表 2.15， min/18 mVt 查表 2.31，切削速度修正系数 TVK 1.0MVK 1.0 SVK=0.9WVK=1.0 tvK1.0xvK 1.0 apvK 1.0lvK1.0 故 1 8 0 . 9 1 6 . 2 / m i nCt KmVV 01 0 0 0 1 0 0 0 1 6 . 2 2 8 6 / m i n3 . 1 4 1 8vnrd 根据 z525钻床说明书，选择 n=272r/min 故实际切削速度为 0 1 5 . 4 / m i n1000Cn mdV （ 4）校验扭矩功率 查切削表 2.21，当 f00.51, 19d 时， 4 3 .1 6 .t NmM 扭矩的修正系数 1.0MmK ，故 4 3 . 1 6 /C NmM 根据机床说明书，当 n=272r/min 时， 1 4 4 .2 .m NmM CmMM，扭矩校验成功 查切削表 2.32 ，当 HBS=170-213 ，0 2 0 , 0 . 5 / , 1 6 . 2 / m i nCm m f m m z mdV 时，CP=1.1KW 根据 z525钻床说明书 , 2 . 8 0 . 8 1 2 . 2 6E KWP CEPP由于CmMM，CEPP，故选择的切削用量可用。 最终确定 f=0.48mm/r,n=272/min, 1 5 . 4 / m i nC mV 4.计算工时 3 0 1 0 0 . 3 0 6 m i n2 7 2 0 . 4 8mLnft nts二、扩孔： 刀具：高速钢 19.8专用扩孔钻 查切削表 2.10，进给量 f=(0.8-1.1) 0.7=0.56-0.77(mm/r) 取钻床已有进给量， f=0.62mm/r 切削速度查表 2.30由公式 0 VvvrCm PZyxCdVfaT得tV=25.6m/min 修正系数 TVK 1.0MVK 1.0 SVK=0.9WVK=1.0 tvK1.0xvK 1.0 lvK1.0 故 ctVV0.9=25.6 0.9=23.0m/min 主轴转速01000 Cn Vd24.37m/min 计算工时 mLnft 30 10392 0.62 0.165min 三、铰孔 刀具 :选用硬质合金直柄机用绞刀 查切削表 2.6 0= 00 ，0 08，rk= 05 ， = 015 查切削表 2.11 进给量 f=1.0-2.0mm/r.查机床说明书，取 f=1.7mm/r 查切削表 2.15 取tV=16m/min,故ctVV0.9=14.4m/min 主轴转速01000 Cn Vd1 0 0 0 1 4 . 4 2 3 0 / m i n3 . 1 4 1 9 . 9 4 r 根据机床说明书，当 n=272r/min 实际切削速度 01000CndV 3 . 1 4 1 9 . 9 4 2 7 2 1 7 . 0 / m i n1000 m nts计算工时 mLnft 3 0 1 0 0 . 0 2 5 m i n2 7 2 1 . 7 三、精铰 查切削表 2.11 取 n=272m/min,f=1.0mm/r 查 切削表 2.15 取tV=12m/min 故ctVV0.9=10.8m/min 计算工时 mLnft 3 0 1 0 0 . 1 4 7 m i n2 7 2 1 . 0 工序四 以 20 孔为精基准，钻 、 扩 、 铰 、 精铰 50 孔 毛坯已铸成孔长度余量为 3，查制造表 2.2-4，铸成孔直径为44 mm。 一、钻 49 孔 1. 选择钻头： 选择高速钢麻花钻钻头，双锥修磨横刃，钻头直径d0 49mm，查切削表 2-2，后角 o 12 ，二重刃长度 b =9mm,横刀长 b=5mm, 弧面长 l=9mm, 棱带长度 mml 31 1202 500 2.选择机床 z550，根据，制造表 4.2-14 3.选择切削用量 （ 1）进给量 查切削表 2.7 rmmf /2.10.1 又 dl 5012=0.243,（ l为孔深， d 为孔直径） f=(1.0-1.2) 75mm/r,取机床已有进给量，查制造表 4.2-16，取 f=0.9mm/r.查切削表 2.8， 2.9， f=0.9mm 满足钻头强度所允许进给量和机床进给机构强度所允许的进给量的要求。 查切削表 2.19，当 f=0.9mm/r,d050mm 时，轴向力 Ff=21090N，修正系数 1.0，则 Ff=21090。根据制造表 4.2-14，得 z550 最大进给力 24525 21090满足要求。综上所述，进给量 f=0.9mm/r. （ 2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查切削表 2.12）为 0.8 1.2mm，寿命 min140T （ 3）切削速度 nts查切削 表 2.15， vc17m/min,切削速度修正系数 查切削表 2.31，TVK 1.0MVK 1.0 SVK=0.9WVK=1.0 tvK1.0xvK 1.0 lvK1.0，则 Vc VCtVVK0.675 17m/min=11.5m/min 01000 Cn Vd74.6r/min 根据，制造表 4.2-15，取 n=63r/min 实际切削速度 01000CndV 9.7m/min （ 4）校验扭矩及功率 查切削表 2.21，扭矩 Mt519.9N.M，修正系数 kmm=1.0，则Mc =519.9N.M，根据 z550钻床说明书， n=63r/min 时， Mm =814.2N.M 查 切 削 表 2.23 ， 当 铸 铁 硬 度 HBS=170-213 时，d0 =49mm,f=0.9mm/r,pc =2.6KW 根据 z550钻床说明书， PE=7 0.85=5.95KW， 由于 MMmc， PpEc ，故选择的切削用量可用，即：f=0.9mm/r,n=63r/min,VC=9.7m/min. 4.计算基本工时 mLnft 9.063 2212 min=0.6min，式中 L=l+y+ 二、扩孔 刀具选取锥柄扩孔钻 钻头直径 d=50mm, 查切削表 2.10，进给量 f=(0.16-2.2) 0.7mm/r，根据机床说明书，取f=1.17mm/r 切削速度 V=（3121） V钻， V钻根据切削表 2.15， V钻=12m/min, ntsV=6-4m/min 则主轴转速 n=(38.2-25.5)r/min,按机床说明书，取 nw=32r/min, 实际切削速度为 01000CndV 1000 325014.3 =5m/min 基本工时mLnft 17.132 2212 =0.9min 三、钻孔 达到最终尺寸要求 5050.025.0刀具选取硬质合金 机绞刀， 根据切削表 2.25，取切削深度ap =0.3mm，进给量 f=1.0mm/r,切削速度 VC =15m/min,则主轴转速01000 Cn Vd95.5r/min 查机床说明书，取 n=89r/min,实际切削速度 01000CndV 14m/min 基本工时 mLnft 1891222 =0.38min 工序五 切断。 刀具： 查切削表 3.1-4.1，选择中齿锯片刀具（ GB6120-85） 0d=400mm， L=4mm,z=20 刀具寿命：查切削表 3.8，高速钢切断铣刀 d 40T=45min 切削用量：pa=12mm,一次走刀切断，zf=0.1mm/z 查切削表 3.27 0vVzvC m p vpxqdVfaTZ 求得 cV=54.9m/min 01000 Cn Vd1 0 0 0 5 4 . 9 4 3 7 / m i n3 . 1 4 4 0 r 选择机床已有转速 n=400r/min nts则实际切削速度为 01000CndV 50.24m/min 计算基本工时 mLnft 7 2 3 5 1 . 9 4 m i n5 4 . 9 工序六 以 20 孔为精基准，粗铣 50 孔上下端面。 1. 刀具： W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀 ,牌号 YG6。 查 切 削 表 3.2 ， 选 择 刀 具 角 度 0= 05 ，0 08,0= 08 ,s= 010 , 060rK ,rK 30o, rK 05 ,b =1mm 齿数 z=10,铣刀宽度 0,60ea 深度pa4，取刀具直径0d=125mm，（查切削表 3.1） 2. 切削用量 1） 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择 ap=2.0mm，一次走刀即可完成所需长度。 2） 每齿进给量 机床功率为 7.5kw。查切削 f=0.140.24mm/z。 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7，后刀面最大磨损为 1.01.5mm。 查切削手册表 3.8，寿命 T=180min 4） 计算切削速度和每分钟 进给量 fV查切削表 3.16， 当mmd 1250 ， 12z ， 5.3pa ， 14.0f 时 ， min/97 mvt , 248tn , min/333 mmv ft 查切削表 3.16 各修正系数为：89.0 mv tmnmv kkk ， 0.1 svtsnsv kkk 故m in/3.860.189.097 mkvv vtc m in/2210.189.0248 rknnnt ntsm in/37.2690.189.0333 mmkvv vtftf 根据机床说明书选择， min/235 rn min/300 mmvf 因此实际切削速度和每齿进给量为 根据机床说明书选择 min/235 rn min/300 mmv f 因此实 际切削速度和每齿进给量为 m in/2.921000 23512514.31000 0 mndv c zmmnzvf fz /11.0122 3 53 0 0 5)校验机床功率 查 切 削 3.24, 当 207174HBS ， mmae 85，zmmf z /11.0 min/300 mmv f 时， kwpcc 7.2 机床主轴允许的功率为 kwpcm 63.575.05.7 cmcc pp ，故所选切削用量可用， 最 终 确 定 ： mmap 2, min/300 mmvf ， min/235 rn ，min/2.92 mv c v， zmmf z /11.0 6）计算基本工时 tm L/ Vf=(72+9)/375=0.216min. 因粗基铣上下两端面，故该工序共工时为 min432.02 mtt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。 nts1.刀具 vCrw418硬质合金端金，牌号 YG6，铣削宽度 60ea,深度 4pa，齿数 12z ，查切削取刀具直径 mm1250，刀具角度捅工序六。 2.机床 X62 万能铣床 3 切削用量 1） 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择 mmap 5.0，一次走刀即可完成所需长度 。 2 ） 每 齿 进 给 量 机 床 功 率 为 7.5kw 。 查 切 削 表 3.15 ，)/(24.014.0 zmmf z ，取 zmmf z /24.0 。 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7，后刀面最大磨损为 1.01.5mm。 查切削手册表 3.8，寿命 T=180min 4） 计算切削速度及每分钟进给量fv查表 3.16，当 mmd 1250 , 12z ， mmzp 5.0时， min/98 mvt ，min/250 rn t ， min/471 mmv ft 各修正系数为 89.0 m vfmnmv kkk 0.1 svtsnsv kkk 故， m in/2.870.189.098 mkvvvtc m in/2230.189.0250 rknn tt m in/19.40.189.0471 mmkvv vtftf 选择机床已有转速及每分钟进给量 min/235 rn , min/375 mmv f 则实际切削速度和每分钟进给量为 ntsm in/5.871000 22312514.31000 0 mndv c zmmnzvf fz /13.012235 375 。 5)校验机床功率 查切削 3.24,当 207174HBS , mmae 85, zmmf z /24.0 时，cmcc pp ，校验成功 最 终 确 定 ： mmp 5.0， min/375 mmvf ， min/235 rn ，min/5.87 mv c , zmmf z /13.0 6）计算基本工时 tm L/ Vf=(72+9)/475=0.17min. 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，促钻时 mmd 40 ，后角 160，二重刃长度 1202 ， 450 302. 选择钻床 Z525 机床 3.选择切削用量 （ 1）决定进给量 查切 rmmf /02218.0 按钻头强度选择 rmmf /50.0 按机床强度选择 rmmf /53.0 最终决定选择机床已有的进给量 rmmf /22.0 。 查 切削表 2.19，当 rmm /22.0 ， mmd 40 时，轴向力 NF 1760 ，nts轴向修正系数 1.0，故 1760fF根据 Z525 说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力 NF 8830max ,由于maxFFf ，故， rmmf /22.0 可用，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 0.8mm，寿命 min20T （ 3）切削速度 查切表 2.15， rmmvt /18修正系数 0.1TVK0.1MVK0.1tvK 0.1Kxv 0.11 vK 10apvK 0.1wvk ， 9.0svk ，故rmmv c /2.169.018 ， m in/128910000rd vn t 查切机床实际转速为 min/1360 rn 故实际的切削速度 rmmndv sc /1.1710000 （ 4）校验扭矩功率 mc MM Ec PP 故满足条件，校验成立。 .计算工时 m in02.022.01 3 6 0 24 nfLt m 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 o 16 ，二重刃长度 1202 450 30 2.选择切削用量 nts （ 1）决定进给量 查切 rmmf /02218.0 按钻头强度选择 rmmf /50.0 按机床强度选择 rmmf /53.0 最终决定选择机床已有的进给量 rmmf /22.0 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 0.8mm，寿命 min20T （ 3）切削速度 查切 rmmvt /18， 修正系数 0.1TVK0.1MVK0.1tvK0.1Kxv 0.11 vK 10apvK 故 2.169.018 kvv tc 。 m in/128910000rd vn 查切机床实际转速为 min/1360 rn 故实际的切削速度 rmmndv sc /1.1710000 （ 4）校验扭矩功率 mc MM Ec PP 故满足条件，校验成立。 .计算工时 m in02.022.01 3 6 0 24 nfLt m 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 o 16，二重刃长度 1202 450 30 2.选择切削用量 （ 1）决定进给量 nts查切 rmmf /02218.0 按钻头强度选择 rmmf /50.0 按机床强度选择 rmmf /53.0 最终决定选择机床已有的进给量 rmmf /22.0 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 0.8mm，寿命 min20T （ 3）切削速度 查切 rmmvt /18， 修正系数 0.1TVK0.1MVK0.1tvK0.1Kxv 0.11 vK 10apvK 故 2.169.018 kvv tc 。 m in/128910000rd vn 查切机床实际转速为 min/1360 rn 故实际的切削速度 rmmndv sc /1.1710000 （ 4）校验扭矩功率 mc MM Ec PP 故满足条件，校验成立。 .计算工时 m in02.022.01 3 6 0 24 nfLt m 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 o 16，二重刃长度 1202 450 30 2.选择切削用量 （ 1）决定进给量 查切 rmmf /02218.0 nts 按钻头强度选择 rmmf /50.0 按机床强度选择 rmmf /53.0 最终决定选择机床已有的进给量 rmmf /22.0 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 0.8mm，寿命 min20T （ 3）切削速度 查切 rmmvt /18， 修正系数 0.1TVK0.1MVK0.1tvK0.1Kxv 0.11 vK 10apvK 故 2.169.018 kvv tc 。 m in/128910000rd vn 查切机床实际转速为 min/1360 rn 故实际的切削速度 rmmndv sc /1.1710000 （ 4）校验扭矩功率 根据切屑表 2.21， 当 rmmf /22.0 ， mmd 40 时， mNmt 82.8，扭矩的修正系数为 1.0，故 mNmc 82.8根 据 切 屑 表 2.23 ，当 2 1 31 7 0H BS 时，md 40 rmmf /22.0 ， rmmv c /2.16 时， kwpc 0.1 查 Z525说明书， mNMm 25.25， kwP E 268.281.08.2 故mc MM ,Ec PP ，校验成功 mc MM Ec PP 故满足条件，校验成立。 .计算工时 m in02.022.01 3 6 0 24 nfLt m nts工序十 铣 47 凸台。 1. 刀具：选择高速钢双面刃铣刀，查 切屑表 3.2， 50r，周齿200 ，端齿 60 ， 20rk ， 2ek ， 20 ，查工艺表 3.1-28，选择铣刀直径 60mm 2. 机床：选择 X62万能铣床。 3. 铣削用量 1） .因为削切量较大，可选择 mmap 0.5，两次走刀完成所需长度。 2） .每齿进给量，机床功率为 7.5kw，查切屑表 3.4 得06.009.03.1/)05.007.0( zmmf 由于非对称铣削，取较大量 zmm /09.0 3） .查后刀面最大磨损及寿命 查切屑表 3.7 ，后刀面最大磨损为 mm80.050.0 查切屑 3.8寿命 min100T 4 ） . 计 算 铣 削 速 度 ， 查 表3.27m i n/67.133101209.05100 25.06043 1.03.02.01.02.00 mzafaT qdcv pvuveyzzxvpmvvt 修正系数查表 3.28 0.1k ， m in/67.1 3 3 mkvvtc 主轴转速 m in/70910000rd vn t 根据 X62 说明书，选择 min/750 rn 则实际且学速度为 m in/3.14110 0 00 mndv cc 查 切 屑 表 3.16 ， 取 每 齿 进 给 量zmmnf czzc /9751075013.0 。 5） .校验机床功率 根据切屑表 3.24，当 204174HBS , 35ea， kwpcc 5.5，nts而 kwpcm 5.7,cmcc pp ，校验成功。 最终确定 mmap 5.0, min/750 rn , zmvf /975, zmf z /13.0 工序十一 检查。 其余几步数据见工艺卡片。 (六 )夹具设计 :为了提 高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用卡具。 经过与指导老师和小组同学协商，决定设计第三道工序，钻 20孔的 钻床夹具。本夹具用于 Z525立式钻床，对两个孔分别进行加工。 （一） 问题的提出 本夹具主要用来钻 20孔，此孔有精度等级要求，并将垂直度控制在0.05之内。所以在本道工序加工时，既要考虑如何保证精度和垂直度，同时尽可能降低成本。 （二）卡具设计 1. 定位基准的选择 由零件图可知，此孔有精度要求并保证垂直度，所以其尺寸可由 V型块和大平面保证，所以 V型块和支撑板为定位基准，并采用手动加紧 。 2. 定位误差分析 一批工件在卡具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成误差，即工件定位时造成的加工表面相对工序基准的误差。 形成原因有两个，一是由于定位基准与设计基准不重合而造成。二是定位基准与限位基准不重合而造成。 （ 1） 定位元件尺寸以及公差的确定。本夹具主要定位元件为 V 型块和大平面。其中 V型块和大平面保证了孔的尺寸精度 （ 2） 活动 V型块是可以滑动的，防止形成过定位。 1、 夹具设计及操作的简要说明，如前所述，在设计夹具时为了降低成本，应采用手动加紧装置，本道工 序的钻床就是选用了手动加紧，在本工序中的夹具主要用来钻 20孔，此孔有精度和垂直度要求，所以在本道工序加nts工时，应先考虑这些要求，其次是如何降低成本。 在进行装夹时先将工件从侧面装入夹具体中， V 型块和 32 外圆接触，同时与支撑板接触形成平面定位，当确定定好位后，即可拧紧螺母加紧。 夹具体钻模板上配有钻套，衬套，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀。 钻床夹具的装配图见附图 nts 制造工艺学课程设计 机械制造工艺学 课程设计说明书 设计题目 设计“ CA6140 车床拨叉”零件的机械加工工艺及工艺设备 设计者 吴波源 指导教师 郝力文 河 北 理 工 大 学 2007.7.12007.7.22 河北理工 大学 nts 机械制造工艺学课程设计任务书 题目 : 设计 ”CA6140 车床拨叉 ”零件的机械加工工艺规则及工艺装备 内容 ： 1.零件图 1 张 2.毛坯图 1 张 3. 机械加工工艺过程综合卡片 1 张 4. 结构设计装配图 1 张 5. 结构设计零件图 1 张 6. 课程设计说明书 1 张 班级 04 工程 1 学生 吴波源 指导教师 郝力文 教研室主任 2007 年 7 月 nts 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。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。 一 、 零件的分析 （一） 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 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。 （二） 零件的工艺分析 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： 20 021.00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 M8 的螺纹孔。下端有一个 47 的斜凸台。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 50.025.0的孔，以及其上下两个端面。 nts这两组表面有一定的位置度要求 ,即 50 50.025.0的孔上下两个端面与 20021.00 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。 二 、 工艺规程设计 (一 )确定毛坯的制造形式 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，故选择铸件毛坯。 （二）基面的选择 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 20 021.00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。 （三）制定工艺路线 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。 nts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 和 32 外圆 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 IT11。 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 4 孔，攻 M6 螺纹。 工序十 以 20 孔为精基准， 铣 47 凸台。 nts工序十一 去毛刺， 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。 以上工艺过程详见图 3。 （四）机械加工余量 、 工序尺寸及毛皮尺寸的确定 ”CA6140 车床拨叉 ”；零件材料为 HT200，硬度 190 241HB，毛皮重量 2.2kg，生产类型中 批量，铸造毛坯。 按 以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量 、 工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1.外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（ 20， 50端面）。 查机械制造工艺设计简 明手册（以下称工艺手册）表 2.2.4 2.2.5，取 20， 50端面长度余量均为 2.5（均为双边加工） 铣削加工余量为： 粗铣 2.0mm 精铣 0.5mm 2.内孔（ 50 已铸成孔） 查工艺手册表 2.2 2.5，取 50已铸成孔长度余量为 3mm，即铸成孔 44mm。 工序尺寸加工余量： 钻孔 2.5mm 扩孔 0.5mm 3.其他尺寸直接铸造得到 由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大 、 最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。 （ 五）确立切削用量及基本工时 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。 机床： X62 万能 铣床 。 刀具： W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀 ,牌号 YG6。铣削宽度 aePcc，所选用切屑用量可用 。 最终确定 ap=2mm， n=375r/min,Vf=375mm/s， V c=94.2m/min， f z=0.1mm/z。 6）计算基本工时 tm L/ Vf=(32+80)/375=0.297min。 因铣上下端面，故该工序工时为 min594.02 mtt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： X62 万能 铣床。 刀具： W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀 ,牌号 YG6。铣削宽度 aePcc， 故 已选切削用量可用 。 最终确定 ap=0.5mm， n=475r/min,Vf=375mm/min， V c=119.3m/min， f z=0.08mm/z。 6）计算基本工时 tm L/ Vf=(32+80)/375=0.297min。 因精铣上下端面，故该工序工时 min594.02 mtt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。 一钻头 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， 查切nts削表 2.1， 2.2， 后角 o 12 ，二重刃长度 b =2.5mm,横刀长 b=1.5mm,宽 l=3mm,棱带长度 mml 5.11 30 1202 50 2选择机床， Z525机床 3.选择切削用量 （ 1）决定进给量 查切 rmmf /86.070.0 35.12030 dl 所以， rmmf /70.0 按钻头强度选择 rmmf /75.1 按机床强度选择 rmmf /53.0 最终决定选择机床已有的进给量 rmmf /48.0 经校验ma x6 0 9 0 FFf 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 min60T （ 3） 切削速度 查切 rmmvc /18修正系数 0.1TVK0.1MVK0.1tvK0.1Kxv 0.11 vK 10apvK 故 rmmvc /18 。 m in/3.3 1 81 0 0 00rd vn s 查切机床实际转速为 min/272 rnc 故实际的切削速度 rmmndv sc /4.1510000 （ 4） 校验扭矩功率 NmM c 60 NmM m 2.144 所以 mc MM Ec PkwP 0.27.1故满 足条件，校验成立。 .计算工时 ntsm in10.045.1272 1030 nfLt m 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： min/272 rn rmmf /48.0 min/4.15 mvc mmd 8.190 铰孔： min/272 rn rmmf /48.0 min/4.15 mvc mmd 94.190 精铰： min/272 rn rmmf /48.0 min/4.15 mvc 7200 ITd 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 o 11 ，二重刃长度 b =11mm,横刀长 b=5mm,弧面长 l=9mm,棱带长度 mml 31 1202 100 30 2.选择切削用量 （ 1）决定进给量 查切 rmmf /2.10.1 按钻头强度选择 rmmf /2 按机床强度选择 rmmf /53.0 最终决定选择 Z550 机床已有的进给量 rmmf /40.0 经校验m a x2 4 5 2 01 2 2 6 0 FF f 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 0.8 1.2mm，寿命 min140T nts扩孔后刀面最大磨损限度（查切）为 0.9 . mm，寿命 min60T 铰和精铰孔后刀面最大磨损限度（查切）为 . . mm，寿命min120T （ 3） 切削速度 查切 rmmvc /20修正系数 0.1TVK0.1MVK0.1tvK0.1Kxv 0.11 vK 10apvK 故 rmmvc /20 。 m in/6.13210000rd vn s 查切机床实际转速为 min/125 rnc 故实际的切削速度 rmmndv sc /8.1810000 （ 4）校验扭矩功率 NmM c 362 NmM m 2.814 所以 mc MM kwPkwP Ec 95.54 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 ： min/125 rn rmmf /40.0 min/5.19 mvc mmd 75.490 铰孔 ： min/125 rn rmmf /40.0 min/6.19 mvc mmd 93.490 精 铰 ： min/125 rn rmmf /40.0 min/6.19 mvc 7500 ITd .计算工时 ntsm in52.053.0125 1817 nfLt m 所有工步工时相同。 工序五 切断。 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 tm L/ V
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