CA6140车床拨叉831007机械加工工_艺规程设计（中批生产）_机械制造工艺课程设计.doc

1 机械制造技术基础机械制造技术基础 课程设计说明书课程设计说明书 题目 题目 CA6140 车床拨叉 831007 机械加工 工艺规程设计 中批生产 院 系 机械与电子工程系 班 级 10 机制 1 班 姓 名 陈林 学 号 51001011011 指导教师 刘春景 日 期 2013 10 15 2 目录 第一章 零件分析 2 1 1 零件的作用 2 1 2 零件的工艺性分析和零件图的审查 3 第二章 工艺规程设计 4 2 1 确定毛坯的制造形式 5 2 2 基面的选择 5 2 3 1 粗基准的选择 5 2 3 2 精基准的选择 5 2 3 3 加工阶段的划分 5 2 3 4 工序的集中和分散 6 2 3 5 加工原则 6 2 4 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 7 第三章 制定工艺路线 9 3 1 工艺路线方案一 9 3 2 工艺路线方案二 11 3 3 工艺方案的比较及分析 14 3 4 确定切削用量及基本工时 16 设计心得 22 参考文献 23 3 第一章第一章 零件零件分析分析 1 1 零件的作用零件的作用 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 二下方的 55 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 零件的工艺性分析和零件图的审查零件的工艺性分析和零件图的审查 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 1 小头孔以及与此孔相通的的锥孔 螺 2 大头半圆孔 55 3 小头孔端面 大头半圆孔上下 73 端面 大头半圆孔两端面与小头孔 中心线的垂直度误差为 0 07mm 小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为 0 05mm 由上面分析可知 可以粗加小头孔端面 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 4 5 第二章第二章 工艺规程设计工艺规程设计 2 1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 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 故选择铸件毛坯 查 机械制造工艺及设备设计指导手册 后称 指导手册 选用铸件尺寸 公差等级 CT9 级 2 2 基面的选择基面的选择 定位基准是影响拨叉零件加工精度的关键因素 基准选择得合理可以使加工质 量得到保证 生产率得以提高 否则 加工过程中将问题百出 更有甚者 造 成零件的大批报废 使生产无法正常进行 2 3 1 粗基准的选择粗基准的选择 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 22 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 40 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 3 2 精基准的选择精基准的选择 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 应该进行尺寸互算 6 2 3 3 加工阶段的划分加工阶段的划分 该拨叉加工质量要求较高 可将加工阶段划分成粗加工 半精加工和精加工几 个阶段 2 3 4 工序的集中和分散工序的集中和分散 本拨叉选用工序集中原则安排拨叉的加工工序 该拨叉的生产类型为成批生产 可以采用万能型机床配以专用工 夹具 以提高生产率 而且运用工序集中原 则使工件的装夹次数少 不但可缩短辅助时间 而且由于在一次装夹中加工了 许多表面 有利于保证加工表面之间的相对位置精度要求 2 3 5 加工原则加工原则 1 遵循 先基准后其他 原则 首先加工基准 拨叉下端面 2 遵循 先粗后精 原则 先安排粗加工工序 后安排加工工序 3 遵循 先主后次 原则 4 遵循 先面后孔 原则 7 2 4 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量 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 生产类型为中批 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 120 1 25 的范 围内 2 两小孔 0 21 0 22 毛坯为实心 两内孔精度要求界于 IT7 IT8 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 2mm 0 21 0 22 3 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 8 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 9 第三章第三章 制定工艺路线制定工艺路线 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 配以专用夹具 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 3 1 工艺路线方案一工艺路线方案一 工序 1 以 40 的上平面为基准加工下表面 工序 2 以 40 下表面粗铣上表面 工序 3 铣 40 上平面 保证表面粗糙度 3 2 工序 4 钻 22 的孔 工序 5 绞 22 的孔 保证表面粗糙度 1 6 工序 6 粗镗 55 的孔 工序 7 半精镗 55 的孔 保证表面粗糙度 3 2 工序 8 粗镗 55 孔的上端面 工序 9 半精镗 55 孔上端面 保证表面粗糙度 3 2 工序 10 粗镗 55 孔的下端面 工序 11 半精镗 55 孔下端面 保证表面粗糙度 3 2 为保证设计尺寸 20 在工序 6 至工序 9 应该进行尺寸链换算 由于零件的定位基 准是 40 的上表面 进行尺寸链换算如下 1 确定自由公差等级 查 机械制造工艺设计简明手册 P27 页 表 1 4 24 2 确定封闭环 工序尺寸 尺寸链图 列竖式 计算工序尺寸 A 10 增环 50 0 0 1 减环 25 0 084 0 20 0 21 0 07 封闭环 5 0 294 0 03 由计算可得 A 的基本尺寸为 5 上偏差 为 0 294 下偏差为 0 03 时 才能保证 设计尺寸 250 0 084 20 0 07 0 02 500 0 01 A 工序 12 钻锥孔 8 及 M8 底孔 工序 13 攻丝 精绞 8 孔 保证粗糙度 1 6 在加工 M8 螺纹时 为保证工序基准和定位基准重合 需要进行尺寸链换算 1 确定自由公差等级 查 机械制造工艺设计简明手册 P27 页 表 1 4 24 11 2 确定封闭环 工序尺寸 尺寸链图 列竖式 计算工序尺寸 A 增环 30 0 36 0 52 减环 10 0 36 0 封闭环 20 0 0 52 只有 A 的基本尺寸为 30 上偏差为 0 36 下偏差为 0 52 是才的保证 M8 螺纹 的位置 100 0 36 A 200 0 52 工序 14 切断 工序 15 检验 3 2 工艺路线方案二工艺路线方案二 工序 1 钻 22 的孔 工序 2 绞 22 的孔 保证表面粗糙度 1 6 工序 3 以 40 的上平面为基准加工下表面 工序 4 以 40 下表面粗铣下表面 工序 5 铣 40 上平面 保证表面粗糙度 3 2 工序 6 粗镗 55 的孔 工序 7 半精镗 55 的孔 保证表面粗糙度 3 2 12 工序 8 粗镗 55 孔的上端面 73 工序 9 半精镗 55 孔上端面 保证表面粗糙度 3 2 工序 10 粗镗 55 孔的下端面 73 工序 11 半精镗 55 孔下端面 保证表面粗糙度 3 2 为保证设计尺寸在工序 6 工序 9 应进行尺寸链换算 1 确定自由公差等级 查 机械制造工艺设计简明手册 P27 页 表 1 4 24 2 确定封闭环 工序尺寸 尺寸链图 列竖式 计算工序尺寸 A 增环 50 0 0 1 减环 25 0 084 0 20 0 21 0 07 封闭环 5 0 294 0 03 由计算可得 A 的基本尺寸为 5 上偏差 为 0 294 下偏差为 0 03 时 才能保证 设计尺寸 250 0 084 20 0 07 0 02 500 0 01 A 13 工序 12 钻锥孔 8 及 M8 底孔 工序 13 攻丝 精绞 8 孔 保证粗糙度 1 6 为保证加工 M8 螺纹时 工序基准与定位基准重合 进行尺寸链换算 1 确定自由公差等级 查 机械制造工艺设计简明手册 P27 页 表 1 4 24 2 确定封闭环 工序尺寸 尺寸链图 列竖式 计算工序尺寸 A 增环 30 0 36 0 52 减环 10 0 36 0 封闭环 20 0 0 52 只有 A 的基本尺寸为 30 上偏差为 0 36 下偏差为 0 52 是才的保证 M8 螺纹 的位置 100 0 36 A 200 0 52 工序 14 切断 工序 15 检验 14 3 3 工艺方案的比较及分析工艺方案的比较及分析 上述两方案 方案一 是先加工内孔 22 再以 22 孔为基准加工 55 内孔 而方案二 先镗孔 55 以底面及 22 外圆面为基准 再以 55 内孔及上平 面加工 22 孔 由零件图可知 22 孔的设计基为准 55 孔的中心线 所以加 工 22 孔时定位基准最好为 55 孔的中心线 可保证其加工的位子精度 符 合中批生产要求 方案二较为合理 最终工艺路线 工序 1 钻 22 的孔 工序 2 绞 22 的孔 保证表面粗糙度 1 6 工序 3 以 40 的上平面为基准加工下表面 工序 4 以 40 下表面粗铣下表面 工序 5 铣 40 上平面 保证表面粗糙度 3 2 工序 6 粗镗 55 的孔 工序 7 半精镗 55 的孔 保证表面粗糙度 3 2 工序 8 粗镗 55 孔的上端面 73 工序 9 半精镗 55 孔上端面 保证表面粗糙度 3 2 工序 10 粗镗 55 孔的下端面 73 工序 11 半精镗 55 孔下端面 保证表面粗糙度 3 2 工序 12 钻锥孔 8 及 M8 底孔 以 40 上平面及 22 的内孔为基准 工序 13 攻丝 精绞 8 孔 保证粗糙度 1 6 工序 14 切断 工序 15 检验 四 机械加工余量 工序尺寸及公差的确定 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 15 工序余量工序余量加工加工 表面表面 加工加工 内容内容 加工加工 余量余量 精度精度 等级等级 工序工序 尺寸尺寸 表面粗表面粗 糙度糙度 最小最小最大最大 铸件铸件 7 07 0CT12CT12 450 0 0 48 粗镗粗镗 4 04 0IT12IT12 250 0 0 52 6 36 30 950 956 86 8 55 55 IT12IT12 半精半精 镗镗 3 03 0IT10IT10 4 0 0 55 3 23 22 92 93 253 25 钻钻 2020IT11IT11 11 0 0 20 17 8917 891818 扩扩 1 81 8IT10IT10 084 0 0 8 21 6 36 31 7161 7161 9101 910 粗铰粗铰 0 140 14IT8IT8 033 0 0 94 21 3 23 20 1070 1070 2240 224 20 20 IT7IT7 精铰精铰 0 060 06IT7IT7 021 0 0 22 1 61 60 0390 0390 0930 093 16 2 2 平面工序尺寸 平面工序尺寸 工序余量工序余量工序号工序号工序工序 内容内容 加工加工 余量余量 基本基本 尺寸尺寸 经济经济 精度精度 工序尺寸工序尺寸 偏差偏差 最小最小最大最大 铸件铸件 5 05 0CT12CT12 5 2 0101 粗铣粗铣 40 40 孔下端面孔下端面 4 04 058581212 0 30 0 1 51 57 757 75 0202 粗铣粗铣 40 40 孔上端面孔上端面 4 04 054541212 0 30 0 1 51 57 757 75 0303 精铣精铣 40 40 孔上端面孔上端面 4 04 050508 8 0 250 0 1 81 86 386 38 0404 粗镗粗镗 55 55 孔的上下端孔的上下端 面面 4 04 026261212 0 290 0 0 750 751 2831 283 0505 精镗精镗 55 55 孔的上下端孔的上下端 面面 1 0X21 0X220208 8 07 0 210 0 0 750 751 2831 283 3 4 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 工序工序 粗铣 40mm 孔的两头的端面 a a 加工条件加工条件 工件材料 HT200 硬度 190 260HBS 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 17 机床 X5032 立式铣床参数 刀具 涂层硬质合金盘铣刀 45mm 选择刀具前角 o 5 后角 o 8 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 b b 计算切削用量计算切削用量 1 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 2 计算切削速度 按 指导教程 V c v pv vevzvpm vov K ZuayfXaT qdC 算得 Vc 98mm 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 14 80 475 1000 1 06m s 实际进给量为 f zc V fc ncz 475 300 10 0 16mm z 3 3 校验机床功率 查 指导教程 Pcc 1 5kw 而机床所能提供功率为 Pcm Pcc 故校验合格 最终确定 ap 2mm nc 475r min Vfc 475mm s V c 1 06m s f z 0 15mm z 4 4 计算基本工时 tm L Vf 9 4s 工序工序 钻 铰两端 22mm 孔之图样尺寸 a a 加工条件加工条件 工件材料 HT200 硬度 190 260HBS 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 6 m 机床 Z353 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 o 二重刃长度 2 5mm 横刀长 b 1 5mm 宽 l 3mm 棱带长度 b mml5 1 1 YG8 硬质合金铰刀 22mm 1202 10 0 30 b b 计算切削用量计算切削用量 18 1 1 查 指导教程 rmmf 1 1 按钻头强度选择 按机床强度选择 rmmf 75 1 rmmf 53 0 最终决定选择机床已有的进给量 rmmf 1 1 2 2 钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度 查 指导教程 为 0 5 mm 寿命 min60 T 3 3 切削速度 查 指导教程 修正系数 rmmvc 12 0 1 TV K0 1 MV K0 1 tv K 故 0 1 Kxv 0 1 1 v K10 apv Krmmvc 12 min 465 1000 0 r d v ns 查 指导教程 机床实际转速为 min 460rnc 故实际的切削速度 sm nd v s c 52 0 1000 0 4 4 计算基本工时计算基本工时 s nf L tm7 45 1 272 1030 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 min 460rn rmmf 1 1 smvc 52 0 mmd 8 21 0 精铰 min 850rn rmmf 1 smvc 98 0 mmd22 0 工序工序 工序工序 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 20mm 周径至 73mm a a 加工条件加工条件 工件材料 HT200 硬度 190 260HBS 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 2 m 精 19 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 2 m 保证孔壁粗糙度 Ra 6 3 m 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 o 5 后角 o 8 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 b b 计算切削用量计算切削用量 1 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 2 计算切削速度 按 简明手册 V c v pv vevzvpm vov K ZuayfXaT qdC 算得 Vc 98mm s n 780r min Vf 490mm s 据 X5032 立式铣床参数 选择 nc 750r min Vfc 475mm s 则实际切削速度 V c 3 14 80 750 1000 1 78m s 实际进给量为 f zc V fc ncz 750 300 10 0 25mm z 3 3 校验机床功率 查 指导教程 Pcc 2kw 而机床所能提供功率为 Pcm Pcc 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 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 tm2 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 工序工序 粗镗 半精镗 精镗 55mm 孔至图样尺寸 a a 加工条件加工条件 20 工件材料 HT200 硬度 190 260HBS b 0 16Gpa 铸造 加工要求 粗镗中间孔至 53mm 半精镗中间孔至 54mm 精镗中间孔至 55mm 机床 T616 卧式镗床 刀具 YG8 硬质合金镗刀 b b 计算切削用量计算切削用量 单边余量 分三次切除 则 第一次 根据 指导教程 4 2 3mmZ mmap2 20 查得 取 根据 指导教程 4 2 21 查得 取 rmmf 1 min 245rn c c 计算切削基本工时 计算切削基本工时 s f L t m m 30 52 0 200 1212 同理 当第二次 第三次时 进给量和 mm ap 6 0 mm ap 4 0 rmmf 3 0 机床主轴转速都取 64r min 切削基本工时分别为 100s 和 rmmf 12 0 80s 工序工序 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 a a 加工条件加工条件 工件材料 HT200 硬度 190 260HBS 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 为的使保证孔与轴的同轴度 同时在尺寸上保证距上端面 10mm 再钻 M8x1mm 的螺纹孔 攻 M8x1mm 的螺纹 机床 组合机床 刀具 8mm 麻花钻 7 5mm 麻花钻 8mm 的丝锥 b b 计算切削用量计算切削用量 1 1 钻 8mm 的锥销孔 21 根据 切削手册 查得 进给量为0 18 0 33mm z 现取 f f 0 3mm z v 5m min 则 min 199 8 510001000 r d v n w s 查 指导教程 表 4 2 15 取 所以实际切削速度为 min 195r nw sm n d v w w 1 0 1000 1958 1000 计算切削基本工时 s f yl t m m 32 22 0 195 46 2 2 钻 M8 的螺纹孔 刀具 7 5mm 麻花钻 根据 切削手册 查得 进给量为0 18 0 33mm z 现取 f f 0 3mm z v 5m min 则 min 212 5 7 510001000 r d v n w s 查 指导教程 表 4 2 15 取 所以实际切削速度为 min 195r nw sm n d v w w 1