设计“CA6140车床拨叉”零件的机械加工工艺规则及工艺装备

机械加工技术毕 业 设 计 (论 文 )设计“CA6140 车床拨叉”零件的机械加工工艺规则及工艺装备所 在 学 院专 业班 级姓 名学 号指 导 老 师年 月 日诚 信 承 诺我谨在此承诺：本人所写的毕业论文XXXXXXXX均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。承诺人（签名）： 年 月 日I摘 要( 三号黑体，居中)本课程设计针对某企业的生产存在的加工技术问题，进行认真的分析，找出影响加工的主要因素( 小四号，宋体，1.5 倍行距，段前空 0.5 行。) 摘要应在 150250 字（摘要与关键词之间空一行）关键词：机械设计，机械设计，(关键词数量为 46 个，每一关键词之间用逗号分开，最后一个关键词不用标点符号)IIAbstractThe abstract in English goes here. Abstract in English and that in Chinese presented on the previous page should agree. (英文摘要内容, 用小四号 Times New Romans 字体，每段开头缩进 4 个字符空格，英文摘要的内容应与中文摘要相对应。)Key Words: Key words in English go here and should be separated by a comma, but no comma is allowed after the last key word （关键词用小四号 Times New Romans 字体, 全部小写，每一关键词之间逗号分开，最后一个关键词后不打标点符号 ）III目 录摘 要(三号黑体，居中 ).IAbstract .II目 录 .III机械加工技术毕业设计任务书.1序言.2第 1 章 零件的工艺性分析.21.1 零件的作用 .21.2 零件的工艺分析 .2第 2 章 工艺规程设计.42.1 确定毛坯的制造形成 .42.2 基准的选择 .42.3 制定工艺路线 .52.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 .62.5 确定切削用量及基本工时 .7第 3 章 结论.18第 4 章 参考文献.19第 1 章 绪论1机械加工技术毕业设计任务书 一、毕业设计的目的(1)培养学生综合运用机械制造工艺学及相关专业课程(工程材料与热处理、机械设计、互换性与测量技术、金属切削加工及装备等)的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计中等复杂程度零件的工艺规程的能力。(2)使学生熟悉和能够应用有关手册、标准、图表等技术资料，指导学生分析零件加工的技术要求和本企业具备的加工条件，掌握从事工艺设计的方法和步骤。二、毕业设计的要求 本毕业设计要求就一个中等复杂程度的零件编制一套机械加工工艺规程，并撰写设计说明书。设计编制工艺中教师指定一个零件的设计。学生应在教师的指导下，认真地、有计划地、独立按时完成设计任务。学生对待自己的设计任务必须如同在工厂接受设计任务一样，对于自己所作的技术方案、数据选择和计算结果必须高度负责，注意理论与实践相结合，以期使整个设计在技术上是先进的、在经济上是合理的、在生产中是可行的。 三、毕业设计的内容本毕业设计主要有以下内容：(1)绘制产品零件图，了解零件的结构特点和技术要求。(2)根据生产类型和所拟企业的生产条件，对零件进行结构分析和工艺分析。(3)确定毛坯的种类及制造方法，绘制毛坯图。(4)拟定零件的机械加工工艺过程，选择各工序的加工设备和工艺装备(刀具、夹具、量具、模具、工具)，确定各工序的加工余量和工序尺寸，计算各工序的切削用量和工时定额，并进行技术经济分析。(5)填写机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片(可根据毕业设计时间的长短和工作量的大小，由指导教师确定只填定部分主要加工工序的工序卡片)等工艺文件。2(6)撰写设计说明书。序言机械毕业设计是我们学习完了大学的全部基础课以及大部分专业课之后进行的一次专业化的大型作业，这是我们在进行毕业设计之前对所学课程的的一次系统化的总复习，也是一次理论联系实际的综合训练，进一步加强了我们对各科的熟悉与理解，进而锻炼自己分析问题的能力，解决问题的能力，为以后的工作打下坚定的基础。在这次设计中我们主要设计 CA6140 车床拨叉的工艺规程，进一步培养学生机械制图、设计计算、结构设计和编写技术文件等的基本技能。在此期间我查阅了大量资料和参考文献，并且得到了刘红普老师的有关指导，在此表示感谢。第 1 章 零件的工艺性分析1.1 零件的作用题目给定的零件是 CA6140 拨叉（见附图 1）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。获得所需要的速度和扭矩宽度为 30mm 的面寸精度要求很高，因为在拨叉拨动滑移齿轮时如果槽的尺寸精度不够或间隙很大时，滑移齿轮得不到高的位置精度，所以宽度为 30mm 的面槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。1.2 零件的工艺分析分析零件图可知，该拨叉形状、结构比较简单，通过铸造毛坯可得到基本形状，减少了工序加工，又节约了材料。除了拨叉上表面外，其余加工表面精度低，不需要高度机床加工，可通过铣削、钻床等车床的粗加工就可以达到要求；而主要工作表面-拨叉上表面加工精度虽然较高，但也可以在正常的生产条件下，采用经济的方法保质保量的加工出来。由此可见，该零件工艺性较好。 CA6140 拨叉共有三组加工表面（1） 零件两端面，可以后端面加工精度高，可以先以后端面为粗基准加工右端第 1 章 绪论3面，再以前端面为精基准加工左端面；(2） 以花键中心线为基准的加工面：这一组面包括 25H7 的六齿方花键孔、22H12 的花键底孔、两端的 2X150 倒角和距花键中心线为 22mm 的上顶面；（3) 以工件右端面为基准的 18H11mm 的槽、上顶面的 2-M8 通孔和 5 锥孔。经上述分析可知， 对于后两组加工表面，可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。4第 2 章 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形成（1）选择毛坯零件材料为 HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能良好，考虑到零件加工表面少，精度要求不高，有强肋，且工作条件不差，既没有变载荷，又属间歇性工作，故选用金属型铸件，以满足不加工表面的粗糙度要求及生产要求。零件的形状简单，因此毛坯形状需要与零件形状尽量接近，又因内花键较小，因此不可直接铸出。（2)确定毛坯尺寸公差和机械加工余量2.2.1.公差等级由拨叉的功能和技术要求，确定该零件的公差等级为 IT102.2.2.零件表面粗糙度由零件图可知，该拨叉各加工表面粗糙度 Ra 均大于等于 1.6um 2.2.3.机械加工余量由铸件铸造类型为金属铸造，因此加工余量等级选用 F机械加工余量为 32.4.绘制铸件毛坯简图见附图 22.2 基准的选择基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基准的选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高，否则，加工工艺过程中将会出现很多问题，使生产无法进行。（1）粗基准的选择 因为要保证花间道中心线垂直于右端面，所以 40 的外圆表面为粗基准。（2）精基准的选择 为保证定位基准和工序基准重合，加工 2M8、5 锥孔、18H11 槽以零件的左端面和花键的中心线为精基准，铣上顶面以花键中心线为精基准。第 2 章 本章标题52.3 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。在生产纲领已确定为中批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外好应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。1、 工艺路线方案一工序 10：粗、精铣后端面；工序 20：钻、扩花键底孔 22H12；工序 30：倒角 1.5 X 15；工序 40：粗、精铣上顶面；工序 50：粗、精铣 18H11 底槽；工序 60：钻 2M8 通孔并攻丝，钻 5 锥孔；工序 70：拉内花键 25H7；工序 80：挫圆角；工序 90：去毛刺，清洗；工序 100：终检。2、 工艺路线方案二工序 10：粗、精铣后端面；工序 20：钻、扩花键底孔 22H12；工序 30：倒角 1.5 X 15；工序 40：拉内花键 25H7；工序 50：粗、精铣 18H11 底槽；工序 60：粗、精铣上顶面；工序 70：钻 2M8 通孔并攻丝，钻 5 锥孔；工序 80：挫圆角；工序 90：去毛刺，清洗；工序 100：终检。63、 两套工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一把拉内花键 25H7 放在粗、精铣 18H11 底槽之后，这样后面的工序 50、工序 60、工序 70 很难对工件进行定位和夹紧。造成生产率的下降。而工艺路线二把花键底孔 22H12 钻削出来并倒角后紧接着就拉内花键25H7。这样后面的工序就很容易对工件进行定位和夹紧，即以花键中心线进行定位、进行螺旋夹紧。此方案定位精度高，专用夹具结构简单、可靠。通过以上两种工艺路线的优缺点分析。最后确定工艺路线二为该零件的加工路线，工艺过程详见加工工序卡片。2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“CA6140 拨叉（编号 831003） ”零件材料为 HT200，毛坯重量约为 0.84kg。生产类型为中批量生产。采用铸造毛坯。根据上述原始资料加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量、工序尺寸以及毛坯尺寸如下：1、后端面加工余量后端面有 30.8mm 的加工余量，足以把铸铁的硬质表面层切除。后端面粗铣一次、精铣一次。粗铣加工余量 2.8mm、工序经济精度等级 IT11、公差值 0.22mm。精铣加工余量 0.2mm、工序经济精度等级 IT7、公差值 0.035mm、表面粗糙度 Ra3.2um、工序基本尺寸 80mm。2、矩形花键底孔要求以花键外径定心，故先钻中心孔。再扩最后拉削内孔尺寸为 22H12（见零件图）。参照金属机械加工工艺人员手册表 359 确定孔加工余量的分配：钻孔 20mm。工序经济加工精度等级 IT11、公差值 0.13mm；扩孔 22H12mm、工序经济加工精度等级 IT10、公差值 0.084mm、粗糙度 Ra6.3um；拉内花键，花键孔以外径定心，拉削时加工余量参照金属机械加工工艺人员手册取 2Z=1mm。3、18H11 底槽的加工余量槽底面粗铣余量为 35mm。槽侧面的铣削余量为 17.9mm、工序经济精度等级为 IT12、公差值 0.25mm、槽底面表面粗糙度 Ra6.3um。精铣的加工余量为侧面余量 0.1mm、工序经济精度等级为 IT9、公差值为 0.021mm、侧面粗糙度为 Ra3.2um。第 2 章 本章标题74、上顶面的加工余量此工序为两个工步：、粗铣上顶面 、精铣上顶面粗铣加工余量为 2.8mm、工序经济加工精度等级为 IT11、公差值 0.22mm；精铣加工余量为 0.2mm、工序经济加工精度等级为 IT7、公差值 0.035mm、表面粗糙度 Ra3.2um。2.5 确定切削用量及基本工时工序 10:以 40 外圆为基准，粗、精铣后端面。1、 加工条件：工件材料：HT200， ,铸造。abGP16.0HBS24190加工要求：粗、精铣后端面，尺寸保证 80mm。机床: 型 立 式 铣 床51X刀具材料：镶齿铣刀2. 计算切削用量：工步 1：粗铣背吃刀量为 map8.2进给量的确定：机床的功率 510Kw，工件夹具系统的刚度为中等条件，按切削用量简明手册中表 3.3 选取该工序的每齿进给量为 。zmfz/2.0铣削速度：参考机械制造技术基础毕业设计指导教程得，选用镶齿铣刀，其中在 的条件下选取。铣削速度为 。有公式 可以得10/8/zd in/40vdrn10到： 。min/5.94rn由于手册中的 X51 型立式铣床的主轴转速为 ，所以，实际铣削速度为：min/160rn。i/19.4018.3601dnv基本时间 t：根据面铣刀平面（对称铣削、主偏角 ）的基本时间计算公式：9rk。其中， ， ，取 ， 。则有：mzflt21ml75l312ml2ae408。madle 36.72)408(5.0)31(5.0221 in/6.mnzffmz sfltz .1i.2721 工步 2：精铣背吃刀量的确定 。ap.0进给量的确定：由切削用量简明手册中表 3.3，按表面粗糙度为 的条umRa2.3件选取，该工序的每转进给量为 。rmf/8.0铣削速度的计算：根据其他有关资料确定，按镶齿铣刀， ，10/8zd的条件选取，铣削速度 v 为 。由公式 可以求zmf/08. in/6.57dr得铣刀转速 。参照机械制造技术基础毕业设计指导教程中 4-15 的in/3.29rnX51 立式铣床的主轴转速，选取转速为 。再将此转速代入上面公式。可mi/210rn以求得：。mi/78.5210dnv基本时间的确定：根据机械制造技术基础毕业设计指导教程中表 5-43 中面铣刀铣平面（对称铣削、主偏角 ）的基本时间公式 ，可以求得该工序90rkmzfl21t的基本时间，其中 ， ，取 ， ， ，l75l312l2ae40ml36.71得： in/68min/0/8.0rnfmz 。sfltz 13.052.163.72521 工序 20：以 40mm 外圆为基准钻、扩花键底孔 22H12mm1、加工条件：工件材料：HT200， ,铸造。abGP16.0HBS24190加工要求：钻花键底孔，尺寸保证 20mm。第 2 章 本章标题9机床： 型 立 式 钻 床52Z刀具材料：高速钢直柄麻花钻 20mm、扩孔钻 22mm计算切削用量：工步 1：钻 20mm 花键底孔背吃刀量： map20进给量的确定：选取该工步的每齿进给量 。rmf/3.0切削用量的计算：因为该工件的材料为 HT200，所以选取切削速度为 。min/2v由式 可以求得：dvn10min/32.5r参照机械制造技术基础毕业设计指导教程中表 4-9 所列的 的主型 立 式 钻 床52Z轴转速。先取 ，再将 n 代入 中，得到：i/392rndv10mi/6.410392v基本时间 t：其中 ， ， ，取l8mkDlr 6.12.102cot21 l412。所以基本时间 t 为：ml2 snflt 48.1min.0392.0621 工步 2：扩 20mm 花键底孔至 22H12mm背吃刀量确定 。ap1进给量的确定：由切削用量简明手册中表 2.10 的资料，选取该工件的没转进给量 。rmf/1.切削速度的确定：根据相关资料，确定： m/in8.21.04.钻v10由公式 。可以得到：dvn10 min/4.1278.10rn按机床选取 ，得到切削速度mi/140ri/6.90dnv基本时间 t：其中 ， ，l8min/.316.21cot21kDlr 取 。所以基本时间 t 为：412snflt 4.3min56.014.302 工序 30：以 40mm 外圆为基准，倒角 1.5 X 15加工条件工件材料：HT200, ,铸造。abGP16.0HBS24190加工要求：倒角 1.5 15机床： 车 床316C刀具材料：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 160241HBS工艺过程详见加工工序卡片map8.2rf/6.0in/41vc kwPc43按 车床说明书主电机功率36CKwP1可见 比 P 小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求c钻削功率检验按切削用量简明手册表 2.21当 mdo21f64.0查得转矩 nM8切削用量简明手册表由表 2.32得功率公式第 2 章 本章标题11KwdVMPcc 67.12308.按 车床说明书主电机功率16CP1可见 比 小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要求。c工序 40：拉内花键 25H71、加工条件：工件材料：HT200，铸件；加工要求：花键底孔粗糙度 Ra6.3m，键槽侧面粗糙度 Ra3.2m，键槽底面粗糙度Ra1.6m，键槽尺寸 6mm，偏差代号 H9；刀具：高速钢拉刀；切削液：乳化液；机床：拉床。确定齿升量：根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿升量为 0.06mm；切削速度：查有切削简明手册有切削速度为 0.06m/s（3.6m/min） ；切削工时： t=Zblk/1000vfzZ式中： 单面余量 1.5mm(由 22mm 拉削到 25mm)； bZ拉削表面长度，80mm；l 考虑校准部分的长度系数，取 1.2；考虑机床返回行程系数，取 1.4 ；k拉削速度（m/min） ；vfz 拉刀单面齿升；Z 拉刀同时工作齿数，Z=l/p；P 拉刀齿距。所以 l)9.125.( m1280)9.25.1(因为拉刀同时工作齿数 z=l/p=80/12 7 所以其本工时 Tm=1.5801.21.4/10003.60.067=0.13min=7.8s 。12工序 50：粗、精铣 18H11 底槽加工条件工件材料：HT200, ,铸造。abGP16.0HBS24190加工要求：以花键中心线为基准粗、精铣 18H11 底槽、底面表面粗糙度 、umRa3.6侧面表面粗糙度 。umRa2.3机床：立式升降台铣床（ ） 5XK刀具材料：根据实用机械加工工艺师手册表 21-5 选用高速钢镶齿三面刃铣刀。外径 160mm，内径 40mm，刀宽粗铣 16mm，精铣 18mm，齿数为 24 齿。工步 1、粗铣 16 槽铣削深度 ：pa3m每齿进给量 ：查机械加工工艺手册表 2.4-75，得 ，取f 0.23/famz。0.2/fz铣削速度 ：查机械加工工艺师手册表 30-33，得V 14inV机床主轴转速 ：n101427.9/min3.60nrD查机械加工工艺手册表 3.1-74 取 30/inr实际切削速度 ：v3.16.251s进给量 ：fV0.24/0.4/ffaZnm工作台每分进给量 ： m.1infVs被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 ll刀具切入长度 ：110.5(2)lD=81mm刀具切出长度 ：取2lm走刀次数 1 次第 2 章 本章标题13机动时间 ： 1jt124081.5minjmlf工步 2、精铣 18 槽切削深度 ：pa35根据机械加工工艺手册表 查得：进给量 ,查机械加工工2.4760.5/faz艺手册表 2.4-82 得切削速度 ，/minV机床主轴转速 ：n，102345.8/i.160Vnrd查机械加工工艺手册表 3.1-74 取 47.5/innr实际切削速度 ：v.160.0Dnms进给量 ：fV0.5247./.95/ffaZ工作台每分进给量 ： m187infVs被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 0l刀具切入长度 ：110.5(2)lD=81mm刀具切出长度 ：取2lm走刀次数为 1机动时间 ： 1jt124081.52min7jmlf本工序机动时间 12.3ijjtt工序 60：粗、精铣上顶面机床：立式升降台铣床 5012X刀具：根据实用机械加工工艺手册表 10-231，选用高速钢错齿三面刃铣刀，规格为： ，齿数为 12 齿。160,4,3DmdLm工步 1、粗铣上端面14铣削深度 ： pam2每齿进给量 ：查机械加工工艺手册表 2.4-75， ，取f 0.15.2fmaz。0.2faz铣削速度 ：查实用机械加工工艺师手册表 11-94，得V，取150.25.3mins0.3mVs机床主轴转速 ：.6.8/in14nrD查机械加工工艺手册表 3.1-74 取 37.5/inr实际切削速度 ：v3.140.106nms进给量 ：fV.27.5/./ffaZ工作台每分进给量 ： m190infVs被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 l 8l刀具切入长度 ：110.5(2)lD=82mm刀具切出长度 ：取2lm走刀次数为 1机动时间 ： 1jt12801.82min9jmlf工步 2、精铣上端面切削深度 ：pa1根据实用机械加工工艺师册表 11-91 查得：每齿进给量 ,取0.1.2/famz，根据实用机械加工工艺师册 表 11-940.2/famz查得切削速度 18/inV机床主轴转速 ：第 2 章 本章标题15，10183./min.460Vnrd按照机械加工工艺手册表 3.1-74 取 37.5/minr实际切削速度 ：v.4160.11Ds进给量 ：fV0.237.5/./ffaZn工作台每分进给量 ： m19836infVms被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 0l刀具切入长度 ：110.5(2)lD=81mm刀具切出长度 ：取2lm走刀次数为 1机动时间 ： 1jt12081.23min.6jmlf本工序机动时间 12.5ijjtt工序 70