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机械毕业设计全套
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GY01-118@多种拨叉设计多套,机械毕业设计全套
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机械制造工艺学 课程设计说明书 设计题目 : 设计“ CA6140 车床 拔叉 ”零件的机械加工工艺规程及工艺装备（ 大批生产 ） 设 计 者 陈远平 指导教师 蒋克荣 合肥学院 2008.7.1 nts前 言 通过所学的专业课知识（公差与配合、工程材料、机械原理、机械设计制造、机械制造技术基础等）和金工实习使我们对机械设计制造有了一定的感性和理性认识。这次机床工艺及夹具设计让我们对所学的专业课得以复习、巩固和应用。是理论和实践相结合的有 效手段。不仅为大四的毕业设计做准备，而且为以后的工作打下一定的基础。 在这次设计中，我们主要设计 C6140 拨叉的夹具。在设计中阅读大量的参考资料并且得到老师的指导由于能力有限在设计中难免有不足之处，恳请各位老师、同学批评指正。 一、零件的分析 （一） 零件的作用 题目给定的零件是 C6140 拨叉（见附图 1）它位于车床变速机构中，主要其换挡作用。通过拨叉的拨动使车床滑移齿轮与不同的齿轮啮合从而达到要求的主轴转速。宽度为 30mm 的面的 尺寸精度要求很高，在拨叉工作工程中，和如果拨叉和槽的配合尺寸精度不高或者它们之间的空隙很大时。滑移齿轮就达不到很高的定位精度，这样滑移齿轮就不能很好的与其他齿轮进行正确有效的啮合。从而影响整个传动系统的工作。所以拨叉宽度为 30mm 的面和槽之间要达到很高的配合精度。 nts（二） 零件的工艺分析 CA6140 拨叉共有两组加工表面： 1、 这一组加工表面包括 :A端面和轴线与 A端面相垂直的 花键底孔 2、 这一组加工表面包括 : 六个方齿花键孔，及 25mm花键底孔两端的 2 75倒角。 对于两组加工表面可先加工一组表面，再用专用夹具加工另一组表面。 二、工艺规程设计 （一）确定毛坯的制造形式 此次所设计的拨叉材料为 HT200，根据材料成型工艺可知用金属型铸造。该零件能够承受较大载荷和冲击载荷，能够满足使用要求。因为生产纲领为大批量生产。因为零件形状简单故 毛坯形状需与零件的形状尽量接近，又因内孔很小，可不铸出。 毛坯零件图见附图 2。 （二）基准面的选择 1、粗基准的选择：因为要 保证花键的中心线垂直于拨动滑移齿轮的右端面。所以以 40 的外圆表面为粗基准。 2、精基准的选择：为了保证定位基准和加工工艺基准重合，所以选择零件的左端面为精基准。 （三）制定工艺路线 工艺路线方案一： 工序一：铸造毛坯； 工序二：粗、 半 精铣左端面 C 面 ， 工序三： 钻孔并扩花键底孔 22并锪 2 75倒角； 工序四 ：拉花键 25H7 工序五 ： 粗、 半 精铣底面 D面； 工序六 ： 钻配作孔、螺纹孔； 工序七 ： 粗、 半 精铣槽； 工序八 ：去毛刺； 工序九 ：终检，入库。 工艺路线方案 二 ： 工序一：铸造毛坯； nts工序二 ：粗、半精铣左端面 C 面， 工序三： 终检，入库。 工序四：拉花键 25H7 工序五：粗铣底面 D面 及 18H11槽； 工序六：半精铣底面 D面 及 18H11槽； 工序七：钻配作孔、螺纹孔； 工序八 ： 去毛刺； 工序九：钻孔并扩花键底孔 22并锪 2 75倒角； 比较两种工序加工方案，考虑到加工过程中粗精铣同一面可用同一夹具和刀具，为了减少换夹具及刀具的时间，缩短加工工时提高加工效率，故采用第一种加工方案。 （四） 、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定： C6140拨叉材料为 HT200毛坯质量为 0.84kg， b=220MPa， HBS=157。 根据上述原始资料和加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以及毛坯尺寸。 根据零件图计算轮廓尺寸，长 40mm，宽为 80mm，高为 75mm，故零件最大轮廓尺寸为 80mm。 选取公差等级 CT 由机械制造技术基础课程设计指南中表 5-1 可查得毛坯件的公差等级为 810 级，取为 10 级。 求铸件尺寸公差 根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级 CT，由机械制造技术基础课程设计指南中表 5-3 可查得尺寸公差为 CT=3.2mm 求机械加工余量由机械制造技术基础课程设计指南表 5-5 查得机械加工余量等级范围为 DF，取为 E 级 求 RAM（要求的机械加工余量）对所有的加工表面取同一数值，由机械制造技术基础课程设计指南表 5-4 查得最大轮廓尺寸为 80mm、机械加工余量为 E 级，得 RAM 数值为 0.7mm。 求毛坯尺寸 2-M8 通孔和 5锥孔较小铸成实心； C、面单侧加工，应由 机械制造技术基础课程设计指南式 5-2 求出，即： R=F+RAM+CT/2=80+0.7+3.2/2=82.3mm D面为单侧加工，毛坯尺寸由 机械制造技术基础课程设计指南 式 5-1求出，即： R=F+RAM+CT/2=72+0.7+3.2/2=74.3mm 为了简化铸件的形状取 R 75mm 铸件毛坯尺寸公差与加工余量见下表： nts项目 C面 D面 公差等级 CT 10 10 加工面基本尺寸 80 72 铸件尺寸公差 3.2 3.2 机械加工余量等级 E E RAM 0.7 0.7 毛坯基本尺寸 82.3 75 1、 C 面的单边总 加工余量为 Z 2.3mm。 查 机械制造技术基础课程设计指南 表 5-49 精加工余量故粗加工余量为 Z 1.3m 2、 D 面精加工余量同 C 面 Z 1mm 故 D 面粗加工余量 Z 2mm 3、 花键孔 要求以花键外径定心 ，故采用拉削加工 内空尺寸为 1222H 。由机械制造技术基础课程设计指南表 5-42 却定孔的加工余量分配： 钻孔： 20mm 扩孔： 22mm 拉花键孔 (6- 25H7* 1222H *6H9) 4、铣 18H11 槽 由机械制造技术基础课程设计指南表 5-41 查得粗铣后半精铣宽度余量 Z 3mm 粗铣后公差为 +0.18 +0.27 半精铣后公差为 +0.11（ IT11） （五）确定切削用量及基本工时 工序一：铸造毛坯 工序 二 ： 粗、半精铣左端面 75 40 面即 C 面。 一、 粗铣面 75 40 面 1、 背吃刀量的确定 因为切削余量较小故一次切削就可切除所有余量故 a10=z=1.3mm。 2、 进给量的确定。 选用硬质合金端铣刀刀具材料为 YG6 铣刀 直径为 8mm 齿数为 10，选用 X5032，立式升降台铣床，功率为 7.5KW。由实用机械加工工艺手册表 11 92 可查得每齿进给量 fz 0.14 0.24mm 取 fz 0.2mm/z 3、 铣削速度的确定。 由实用机械加工工艺手册表 11-94 可查得灰铸铁的硬度为 150nts225HBS，查得 Vc=6010m/min。则主轴转速为 n 1000Vc/ D238.8 437.9r/min 。 Vf fzZn 477.6 875.6r/mm。故取 n 300r/min ，Vf 480mm/min。 切削工时： 由切削用量简明手册表 3.26 可查得入切量及超切量 Y+ =12mm。故 tfVYL 4801275 0.18mim。 二、 精铣 75 40 面 1、 背吃刀量的确定 由实用机械加工工艺手册表 6-30 查得半精铣的铣削用量为 1mm ，即 ap 1mm。 2、 进给量的确 定 选用与粗铣刀同样的刀具与机床，由实用机械加工工艺手册表11-92 要求表面粗糙度为 3.2 查得每转进给量为 0.5 1.0 故取 0.5mm/r 3、 铣削速度的确定 由实用机械加工工艺手册查得铣削速度为 60 110m/min 则机床主轴转速 n 1000Vc/ D=238.8437.9r/mim 取 n 300r/min，则 Vf150mm/min。 4、 计算切削工时 由切削用量简明手册表 3.26 查得入切量和超切量 Y+ 12mm。则 tfVYL 1501280 0.61mim 工序三 钻 22花键底孔，扩花键底孔 22 倒 2 75o倒角 1、 钻 20的孔。 1） 决定进给量 由切削用量简明手册 表 2.7 选择高速钢麻花钻头其直径 do20mm。 铸铁的硬度大于 200HBS 查得进给量 f=0.430.53mm/r 由于 Yd80/20 4 查得修正系数 Ktf 0.95 则 f 0.41 0.50mm/r。 由 切削用量简明手册 表 2.8 可查得钻头强度允许的进给量为 f 1.75mm/r。 由 切削用量简明手册 表 2.9 可知机床进给机构强度所允许的钻削进给量。 nts选用 Z525 钻床由表 2.35 查得进给机构允许的最大抗力 Fmax8830N， do 20.5，查 f 0.93mm/s，故取 f 0.48 由切削用量简明手册表 2.19 查得高速钢钻头钻孔的轴向力 F 5510N 小于Fmax，故可用。 2） 确定钻头的磨钝标准及寿命。 由切削用量简明手册表 2.12 查的钻 头后刀面最大磨损量取0.6mm，寿命为 T=15mim。 3） 确定切削速度 odvn 1000 20*14.3 18*1000 286.6r/min 由切削用量简明手册表 2.35 取 n 272r/min 则实际切削速度 Vc1000Dn1000 14.3*20*272 17.1 m/min。 4）检验机床扭矩及功率 由 切削用 量简明手册 表 2.20 可查得 f 0.5 mm/r 时， Mc 76.81Nm。当nc 272r/min 时由切削用量简明手册表 2.35 可查得 Mm 144.2Nm。 由切削用量简明手册表 2.23 查得 Pc 1.1 kw。 Pe 2.6 0.81 7.76 kw。 因为 Mc Mm， Pc Pe，故所选切削用量可用。 f 0.48mm/r ， n nc 272r/min。 Vc 17m/min。 计算基本工时： tmnfL由切削用量简明手册表 2.29 查得入切量与超切量分别为 10mm 和 10mm。故： tmnfL48.0*272 1080 0.69 mim。 二、扩 20 孔。 1、确定背吃刀量 由切削用量简明手册查得背吃刀量为 2mm。 2、确定进给量 由切削用量简明 手册查 的 f 0.6 0.7mm/r。根据机床说明书取 f0.62mm/r 3、计算切削速度 1.17*31213121 VnV 5.7 8.5 m/min nts由此可知主轴的的转速为： n 82.5r/min 根据机床说明书取 n 140r/min，则实际切削速度 v1000140 V 9.67 m/min 4、计算切削工时 由切削用量简明手册表 2.5 可查得 Kv 30 60，取 Kv 45。 由机械加工工艺手册表 3.5.1 查得 tmfnLLL 21 ，式中各参数：L=80mm， L1 1.707 2.107，取 L1 2mm。 故 tm 0.8min 工序 四 拉花键孔 由机械加工工艺手册表 4.1-42 拉刀的齿开量查得矩形花键拉刀，工件材料铸铁的齿开量为 0.04 0.1mm，取齿开量为 0.06mm。拉削速度由机械加工工艺手册表 4.1 65 查得表面粗糙度要切 Ra 1.25 2.5，拉削速度为 级的花键拉削速度为 Vc 4.5 3.5 m/min 取 Vc 3 m/min 拉削级别由机械加工工艺手册表 4.1 66 查得。 拉削加工工时 tzvfkLZzb1000 式中 Zb 为单面余量 Zb 22225 1.5 mm L 为拉削表明长度 L 80 mm 为拉削系数，取 1.2 K 考虑机床返回行程系数取 k 1.4 v 为拉削速度 fz为拉刀单面齿开量 z 为拉刀同时工作齿数 z L/P P 为拉刀齿距 P（ 1.251.5） 80 1.35 80 12 mm 所以拉刀同时工作齿数为 z L/P=80/12 7 所以 t7*06.0*3*100 0 4.1*2.1*80*5.1 0.16 min 工序五 粗、精铣 80 30 面 nts 一、粗铣 80 30 面 1、加工余量的确定 由前面可知粗加工加工余量为 2 mm，加工余量较小故采用一次切削故 ap 2 mm。 2、切削用量的确定 由机械加工工艺手册表 2.1 20 选择高速钢立铣刀，铣刀直径为 16 mm齿数为 3。 由机械加工工艺手册表 2.1 96 查得加工材料为灰铸铁，铣削宽度为aw do/4，铣刀的铣削速度为 v 18.29m/min，每齿进给量为 0.063 0.102 mm/z 则主轴转速为 nnDv1000=358.3577.2 r/min 取 n 460r/min，由此可得 Vf znfz 0.09 3 460 124.2 mm/min 3、铣削加工工时的计算 由机械加工工艺手册表 2.1 94 可查得 t ivllLwf21 式中 i 为次给次数 i430od8 1l 0.5do+（ 0.5 1.0） 9 mm 2l 1 2 mm 取 2l 2 mm 则 t2.124 2980 5.86 min 精铣 80 30 面 1、加工背吃刀量 ap 的确定 由前面可知道精铣的加工余量为 1 mm，故 ap 1 mm 2、进给量的 确定 由精铣加工工艺手册表 2.1 72 查得高速钢立铣刀直径为 16 mm，选用与粗铣时同一铣刀和机床。 铣削宽度为 aw 3 mm 是的每齿进给量为 0.08 0.05 mm/z，因为表精度要求较高故 fz 0.06 mm/z 3、切削 用量的确定 由机械加工工艺手册表 2.1 75 查得铣刀磨钝标准查得后刀面最大磨损限度为 0.2 0.25 mm。 由机械加工工艺手册表 2.1 76 限度寿命查得限度寿命 T=60min。由机nts械加工工艺手册表 2.1-92 查得 Vc 22 m/min，则铣床的主轴转速： nodvn 1000 437.9 r/min 取 n 460 r/min。 则 Vf fz*z*n 0.06*3*460 =82.8 mm/min 4、计算铣削加工工时 由上面可知 t ivllLwf21 式中 wl、 1l 、 2l 与上述所相同。 i 30/3 10 将各参数代入上式可得： t8.82 2980 10 11 min 工序 六 钻两 M8 底孔及攻螺纹 1、选择切削用量 选择高速钢直柄麻花钻直径为 7，钻头形状为双锥修磨横刃。由切削用量简明手册表 2.7查得进给量 f 0.36 0.44mm/r，由切削用量简明手册表 2.83和钻头允许的进给量确定进给量 f 0.86mm/r。由切削用量简明手 册表 2.9机床进给机构所允许的钻削进给量查得 f 1.6mm/r。故由 Z525 型立式钻创说明书取 f 0.36mm/r。 2、确定钻头磨钝标准及寿命 由切削用量简明手册表 2.12查得磨钝标准为 0.5 0.8寿命为 T 35min。 3、确定切削速度 由切削用量简明手册表 2.15 查得切削速度为 V 18m/min。则主轴转速为 nDv1000 818.9 r/min。 由 Z525 钻床说明书由就近原则取 n 680 r/min。故实际切削速度为 v14.9 m/min 4、 校核 机床扭矩及功率 由切削用量简明手册表 2.20查得 FyZoFf kfdCF FFMyZoM KfdCMc MMdMcVcPc 30nts FC =420, FZ =1 Fy 0.8， MC =0.206, MZ 2.0, My =0.8 fF 420 72 0.360.8 1 1298.3 N Mc 0.206 72 0.360.8 1 4.5 Nm Pc7*30 9.14*415 0.32 KW 根据 Z525机床说明书可知 Mm=42.2 Nm, Pe=2.8*0.81=2.26 KW, Fmax=8830 N 由于上面所算出的的数据都小于机床的各个相应的参数，故机床符合要求。 5、计算钻削加工工时 由切削用量简明手册表 2.29查得入切量和超切量 y 的值为 6 mm。故 tnfyL 680*36.0 610 0.07 min 因为表面存在俩加工孔故加工工时为 T=2t 0.14 min。 二、攻 M8螺纹 由机械加工工艺手册表 7.2-4选用 M8 细柄机用丝锥，在普通钻床上攻丝 。 由机械加工工艺手册表 7.2-13在普通钻床上攻丝切削速度表查得 Vc 1112 m/min。故钻床主轴的转速为： 我 nDVc1000 437.9 477.7 r/min 由 Z525的说明书的参数可取 n 392 r/min。故实际切削速度为 Vc 9.8 mm/min 攻螺纹机动实际的计算 我 tm 11 11 nnpll其中： l ：工件螺纹的长度 l 10 mm。 1l ：丝锥切削长度 1l 22 mm。 ：攻螺纹是的超切量 （ 2 3） P取 3。 n ：攻螺纹是的转速 n 392 r/min。 1n ：丝锥退出时的转速 1n 680 r/min。 P:螺距。 工序 七 铣 18H11 的槽 一 、粗铣 18H11 槽 1、选择与加工 80 30平面同一规格的铣刀，同一铣床。 因为槽深为 35 mm 故铣 18H11 槽时底边留有 5 mm 的 加工余量 ，精铣以达到图纸所规定的表面粗糙度的要求故 ap 30 mm 2、切削用量的确定 由机械加工工艺手册表 2.1-96 查得切削速度为 nts V 18 29 m/min 每齿进给量为 fz 0.063 0.102 mm/z取 fz 0.09 mm/z。则铣床主轴转速为 nDV1000=358.3 577.2 r/min 根据机床说明书可取 n 460 r/min。则实际转速为 Vf fznz 0.09 3 460 124.2 mm/min 3、切削加工工时 由机械加工工艺手册表 2.1-99查得 iVllltfwm 21 2.124 2940 0.82 min 二、 半 精铣 18H11 槽 1、选取与粗铣 18H11 槽同一规格的铣刀，背吃刀量 ap 5 mm。 2、确定进给量 由机械加工工艺手册表 2.1-72查得每齿进给量为 fz 0.05 0.08 mm/z取 fz 0.06 mm/z。 由机械加工工艺手册表 2.1-75查得后刀面最大磨损限度为 0.22 0.25 mm。由表 2.1-76查得铣刀寿命为 T 60 min 3、切削用量的确定 由机械加工工艺手册表 2.1-92查得 V 22 m/min，则主轴转速 nDV1000=437.9 r/min 根据机床的说明书确定主轴转速为 n 460 r/min。 则 Vf fznz 82.8 mm/min 4、计算切削 工时 由机械加工工艺手册表 2.1-99查得 iV
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