CA6140车床拨叉831008加工设计

机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩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。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩一、零件分析（一） 、零件的作用CA6140车床的拨叉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 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 M6的螺纹孔。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 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 的孔上下两个端面与20 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。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩二、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 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。（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机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩产率。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 1 铸造毛坯工序 2 钻扩两孔 20工序 3 半精铣底面工序 4 粗镗 半精镗孔 50工序 5 粗铣 半精铣 32 端面工序 6 粗铣 半精铣 50 端面工序 7 粗铣 32 圆柱侧面工序 8 钻锥孔 8 及 M6底孔工序 9 攻螺纹 M6工序 10 半精绞 精绞两孔 20 工序 11 切断工序 12 去毛刺 清洗工序 13 终检2、工艺路线方案二:工序 1 铸造毛坯工序 2 半精铣底面工序 3 钻扩两孔 20工序 4 粗镗 半精镗孔 50工序 5 粗铣 半精铣 50 端面机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩工序 6 粗铣 半精铣 32 端面工序 7 粗铣 32 圆柱侧面工序 8 钻锥孔 8 及 M6底孔工序 9 攻螺纹 M6工序 10 半精绞 精绞两孔 20 工序 11 切断工序 12 去毛刺 清洗工序 13 终检3、工艺方案比较分析:上述两方案:方案一 是先加工内孔 20, 再以 20 孔为基准加工底面，然后加工 50 内孔,而方案二 先加工底面,以底面为基准加工各面及 20 内孔.由方案一可见 20 孔为基准加工底面精度易于保证,再以底面为基准加工 50 孔各面基垂直度要求 ,可保证便于定位加工，符合中批生产要求,方案二较为合理。因此，最后的加工路线确定如下：工序 1 粗铣底面/以 32 上端面为基准，选用 X61卧式铣床和专用夹具工序 2 粗铣 32 圆柱上端面/以底面为基准，选用 X61卧式铣床和专用夹具工序 3 粗铣 50 上端面/以底面为基准工序 4 钻、扩、绞孔 20/以 50 内孔为基准选用 Z525立式钻床和专用夹具机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩工序 5 粗镗 50 内孔/以 32、72 外圆面及下端面为基准，选用 TX617卧式镗床工序 6 精铣下端面/以 32 上端面为基准工序 7 精铣 32 上端面/以下端面为基准工序 8 精铣 50 孔上端面/下端面为基准工序 9 半精镗孔 50/以两个圆外圆面及下端面为基准， 选用 TX617卧式铣镗床和专用夹具工序 10 钻锥孔 8 至 4/以一面两孔为基准，选用 Z512台式钻床及专用夹具工序 11 钻 M6底孔/以一面两孔为基准，选用 Z512台式钻床及专用夹具工序 12 铣断/以 20 端面及下端面为基准，选用 x61卧式铣床和专用夹具工序 13 去毛刺清洗工序 14 终检（四）机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定拨叉零件材料为 HT200 HB170240，毛坯重量约 1.0Kg生产中批采用金属型铸造毛坯。依据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：(1)、由于工件较小，为方便加工节省材料将两件铸在一起，同时加工。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩(2)、铸件的圆角半径 按表 2.2.1 选则金属型铸造 R=3-5mm，拔模斜度外表面 =0 O30。毛坯热处理方式为自然失效处理以消除铸造应力。(3)、两内孔 20 +0.0210,考虑其孔径较小铸造困难，为简化铸造毛坯外型，现直接将 32 圆柱铸成实心的。(4)、两内孔精度要求 IT7参照机械制造工艺设计简明手册（以下简称工艺手册 ）表 2.3-8确定工序尺寸及余量为：钻孔： 18扩孔： 19.8 2Z=1.8mm半精绞： 19.94 2Z=0.14mm精绞： 20+0.0210(5)、内孔 50+0.05+0.25毛坯为铸孔,内孔精度要求 IT12表面粗糙度为 Ra3.6,参照工艺手册表 2.3-10确定工序尺寸及余量为:一次 粗镗 45二次 粗镗 48 2Z=3三次 半精镗 49.7 2Z=1.7(6)、内孔 50 端面加工余量(计算长度为 12-0.06-0.18)： 按照工艺手册表(2.2-3) (2.2-4)得孔外端面单边加工余量为 1.5,基准为 2.0公差 CT=1.1 表(2.2-1) 铣削余量(2.3-2.1)机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩精铣削的公称余量(单边)为 Z=10铣削公差：现规定本工序（粗削）的加工精度为 IT11级,因此可知本工序的加工尺寸偏差-0.22mm(入体方向),由于毛坯及以后各道工序的加工都有加工公差,因此规定的加工余量其实只是名义上的加工余量,实际上,加工余量有最大及最小之分,由于本设计规定的零件为中批生产应该采用调整法加工,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定.50 基准端面毛坯尺寸加工余量 Zmax=2.0+1.1=3.1Zmin=2.0-1.1=0.950 半精铣的加工余量(单边)Z=0.8粗铣加工余量(单边)Z=1.2毛坯名义尺寸:12+22=16毛坯最大尺寸:16+1.12=18.2毛坯最小尺寸:16-0=16粗镗后最大尺寸:12+0.8=12.8粗镗后最小尺寸:12.8-0.22=12.58半精镗后与零件图尺寸相同即 12-0.06-0.18(7)、两 32 圆柱端面加工余量及公差圆柱 32 圆柱端面为自由尺寸公差,表面粗糙度值要求为Ra3.2,要求粗铣、半精铣比对单边余量 Z=1.5mm，公差 CT=1.3。32 半精铣的加工余量(单边)Z=0.8粗铣加工余量(单边)Z=1.2机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩毛坯名义尺寸:30+22=34毛坯最大尺寸:34+1.12=36.4毛坯最小尺寸:34-0=34粗镗后最大尺寸:30+0.8=30.8粗镗后最小尺寸:30.8-0.22=30.58半精镗后与零件图尺寸相同即 30-0.06-0.18（五）加工基本工时工序 1 粗铣、半精铣底面1.选择工具 据切削手册(1)根据表 1.2选择 YG6硬质合金刀具根据表 3.1 铣前深度 ap4 铣削宽度 ae90 端铣刀直径D0=100mm由于采用标准硬质合金端铣刀,故齿数 Z=10(2)铣刀几何形状查表(3.2) 由于 HBS=200150,r 0=00=8Kr=45Kre=30Kr=5 s=-20 0=8 bq=1.22.选择切削用量(1)决定铣削深度 ap (由于加工余量不大,铸体为金属型,铸造表面粗糙度为 12.56.3 所以可以在一次走刀内切完)ap=h=2mm(2)决定每齿进给量 fz 当使用 YG6铣床功率为 7.5KW查表 3.5时 fz=0.140.24mm/z 取 fz=0.18机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩(3)选择铣刀磨纯标准及刀具寿命根据表 3.7 铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时 2.0,精加工时0.5,由于铣刀直径 d0=100mm 故刀具寿命 T=180min (查表 3.8)(4)根据(表 3.16)当 d0=100mm Z=10 ap=2 fz=0.18 i=98m/min nt =32r/min ft=490mm/min各修正系数为: km=kmn=kmf=0.89Ks=ksn=ksf=0.8故:c=t k=980.890.8=70m/minn=nt kn=3220.890.8=230r/minf=ft kt=4900.890.8=350.3mm/min根据 X52K型立铣说明书(设计手册表 4.2-35)选择n =300r/min fc=375mm/min因此 实际切削速度和每齿进给量为C=d0n /1000 =3.14100300 / 1000 =94.2 m/minFzc=fc / (ncZ) =375 / 30010=0.125mm/z(5)根据机床功率:根据表 3.24 当 HBS= 170240 ae9mm ap2 d=100 Z=10 f=375mm/min近似 Pcc=3.8KW根据 X52K型立铣说明机床主轴允许功率为Pcm=7.50.75=5.63KW,故 Pcc150,r0=0 0=8Kr=45Kre=30Kr=5 s=-20 0=8 bq=1.22选择切削用量(1)决定铣削深度 ap (由于加工余量不大,铸体为金属型,铸造表面粗糙度为 12.56.3 所以可以在一次走刀内切完)ap=h=2mm(2)决定每齿进给量 fz 当使用 YG6铣床功率为 7.5KW查表 3.5时 fz=0.140.24mm/z 取 fz=0.18(3)选择铣刀磨纯标准及刀具寿命根据表 3.7 铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时 2.0,精加工时机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩0.5由于铣刀直径 d0=100mm 故刀具寿命 T=180min (查表 3.8)(4)根据(表 3.16)当 d0=100mm Z=10 ap=2 fz=0.18 i=98m/min nt =32r/min ft=490mm/min各修正系数为: km=kmn=kmf=0.89Ks=ksn=ksf=0.8故:c=t k=980.890.8=70m/minn=nt kn=3220.890.8=230r/minf=ft kt=4900.890.8=350.3mm/min根据 X61型卧铣说明书(设计手册表 4.2-35)选择n =300r/min fc=375mm/min因此 实际切削速度和每齿进给量为C=d0n /1000 =3.14100300 / 1000 =94.2 m/minFzc=fc / (ncZ) =375 / 30010=0.125mm/z(5)根据机床功率:根据表 3.24 当 HBS= 170240 ae9mm ap2 d=100 Z=10 f=375mm/min近似 Pcc=3.8KW根据 X52K型立铣说明机床主轴允许功率为Pcm=7.50.75=5.63KW故 Pcc200 d0=18mm f=0.430.53mm/r由于 L/d=30/18=1.67 故应乘以孔深修正系数 kcf=1 f= 0.430.53 mm/r(2)按钻头强度决定进给量根据表 2-8 当 HBS=200 d=18mm 钻头强度允许的进给量f=1.6mm/r(3)按机床进给机构强度决定进给量根据表 2.9 当 HBS210 d0=20.5 机床进给机构允许的轴向力机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩为 6960N(Z3025钻床允许的轴向力为 7848N 见设计手册表 4.2-11)进给量为 0.6mm/r从以上三个进给量比较可看出,受限制的进给量是工艺要求,其值为 f=0.430.53mm/r 根据 Z3025钻床,选择 f=0.5 mm/r 决定钻头磨纯标准及寿命 由表 2.12 当 d0=18 时,钻头后刀面最大磨损量取为 0.6mm,寿命 T=60min切削进度由表 2.15 HBS 170240, f=0.5mm/r d20 c=16m/minn =1000/d0=100016/(3.1420)=254.7r/min检验机床扭矩及功率根据表 2.20 当 f=0.5mm/r d0150,r0=0 0=8Kr=45Kre=30Kr=5 s=-20 0=8 bq=1.22选择切削用量(1)决定铣削深度 ap (由于加工余量不大,铸体为金属型,铸造表面粗糙度为 12.56.3 所以可以在一次走刀内切完)ap=h=2mm(2)决定每齿进给量 fz 当使用 YG6铣床功率为 7.5KW查表 3.5时 fz=0.140.24mm/z 取 fz=0.18(3)选择铣刀磨纯标准及刀具寿命根据表 3.7 铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时 2.0,精加工时0.5由于铣刀直径 d0=100mm 故刀具寿命 T=180min (查表 3.8)(4)根据(表 3.16)当 d0=100mm Z=10 ap=2 fz=0.18 i=98m/min nt =32r/min ft=490mm/min各修正系数为: km=kmn=kmf=0.89Ks=ksn=ksf=0.8故:c=t k=980.890.8=70m/min机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩n=nt kn=3220.890.8=230r/minf=ft kt=4900.890.8=350.3mm/min根据 X52K型立铣说明书(设计手册表 4.2-35)选择n =300r/min fc=375mm/min因此 实际切削速度和每齿进给量为C=d0n /1000 =3.14100300 / 1000 =94.2 m/minFzc=fc / (ncZ) =375 / 30010=0.125mm/z(5)根据机床功率:根据表 3.24 当 HBS= 170240 ae9mm ap2 d=100 Z=10 f=375mm/min近似 Pcc=3.8KW根据 X52K型立铣说明机床主轴允许功率为Pcm=7.50.75=5.63KW故 PccPcm 因此所选择的切削用量可以采用即ap=2 f=375mm/min n=300r/min c=94.2m/min fz=0.125mm/z3.计算基本工时tm = L / f式中 L=72mm 根据表 3.26,对称安装铣刀,入切量及超切量Y+=35 则工时为 tm =L / nf=(72+3+4)/375=0.21min工序 6 钻锥孔 8 及 M6底孔一.钻锥孔 8机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩1.锥柄麻花钻(GB1436-85) d=7.8 mm钻头几何形状为(表 2.1及表 2.2)双锥修磨横刃 =302=118 be=3.5mm 0=12 =552.选择切削用量(1)按加工要求决定进给量根据表 2.7 当加工要求为 H12HB精度铸铁硬度 HBS200d0=7.8mm 时 f=0.360.44 mm/r由于 L/d=32/7.8=4 所以应乘以修正孔系数 kcf=0.95 则f =(0.360.44) 0.95=0.340.42 mm/r 由钻床 Z3025手册取 f=0.4mm/r(2)决定钻头磨纯标准及寿命由表 2.12 ,当 d0=8时,钻头后刀面最大磨损量取为 0.6mm 寿命T=35min(3)决定切削速度由表 2.15 硬度 HBS200219 f=0.9mm/r d020mm c=22 m/minn =1000/d0=100022/(3.1420)=350 r/min由钻床说明手册选取 n=400 r/min3.计算工时tm =L / nf= L+Y+/ nf=(32+10)/4000.4=0.26min二.钻 M6底孔1.锥柄麻花钻(GB1436-85) d=5.2mm钻头几何形状为(表 2.1及表 2.2)双锥修磨横刃 =30机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩2=118 be=3.5mm 0=12 =552.选择切削用量(1)按加工要求决定进给量根据表 2.7 当加工要求为 H12HB精度铸铁硬度 HBS200d0=7.8mm 时 f=0.360.44 mm/r由于 L/d=32/7.8=4 所以应乘以修正孔系数 kcf=0.95 则f =(0.360.44) 0.95=0.340.42 mm/r 由钻床 Z3025手册取 f=0.4mm/r(2)决定钻头磨纯标准及寿命由表 2.12 ,当 d0=8时,钻头后刀面最大磨损量取为 0.6mm 寿命T=35min(3)决定切削速度由表 2.15 硬度 HBS200219 f=0.9mm/r d020mm c=22 m/minn =1000/d0=100022/(3.1420)=350 r/min由钻床说明手册选取 n=400 r/min3.计算工时tm =L / nf= L+Y+/ nf=(6+10)/4000.4=0.1 min工序 7 攻螺纹 M6切削速度=0.1m/s=6 m/min则 ns =238 r/min按机床选取 nw=19.5r/min 则 =4.9 m/min基本工时:L=6mm L1=3mm L2=3mm 攻 M6孔机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩tm1=(L+L2+L1)/nf=(6+3+3)/195=0.06 min工序 8 铣断1.选择刀具查设计手册表 3.1-4.1 选择中齿锯片铣刀(GB6120-85)d=400 mm L=4 mm z=202.刀具寿命查表 3.8 高速钢切断铣刀 d40T=45 min3.切削用量ap=12 mm一切走刀切断 fz=0.1 mm/z查表 3.27 c=Cd0q / TmapxfzxZpC=10.5 d0=40 q=0.2 Tm=450.15 apx=120.2 fzx=0.10.4 Zp=200.1c=(10.5400.2) / (450.15120.20.10.4200.1)=54.9 m/minn=1000 /d0=100054.9/(3.1440)=437 r/min根据 x60 卧式铣床说明书设计手册表 机床主轴转速为 nc=400 r/min计算基本工时tm =L / nf= L+Y+/f=(72+35)/54.9=1.94 min机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩三、 夹具设计经过与老师协商，决定设计第 2道工序粗铣 32 上端面的铣床夹具。本夹具将用于 X61卧式铣床，刀具为圆柱平面铣刀。（一） 问题的提出在给定的零件中，对本步加工的定位并未提出具体的要求，是自由公差，定位要求较低。因此，本步的重点应在夹紧的方便与快速性上。（二） 夹具设计1 定位基准的选择出于定位简单和快速的考虑，选择 32、72 外圆面和下底面为基准，即以一面两 V形块配合以活动 V形导轨（自由度限制总数：6）使工件完全定位。再使用快速螺旋夹紧机构进行夹紧。2 切削力和夹紧力计算本步加工可按铣削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的夹紧。FFxyupzenwoCafZdq其中： 30FC1.0Fx0.65Fy0.83F0FZ=50 .8Fq6odm4pam12eam25/zfz所以 F=63.5N水平分力： 1.63.519.HFN机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩垂直分力； 0.3.6519.FVN又在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数 1234K其中 K 1为基本安全系数 1.5K2为加工性质系数 1.2K3刀具钝化系数 1.2K4为切削特点系数（断续切削）1.2所以 F =KF H=69.9x1.5x1.2x1.2x1.2=181.2N为了克服水平方向的力，实际的夹紧力为N（f 1+f2）= KF H 其中 f 1为螺母与螺杆间的摩擦系数 f2为工件与螺杆头（或压板）间的摩擦系数又查得 f 1 和 f2为 1.6 则12HKFNf所以 18.2560N又选择的螺旋夹紧机构的基本尺寸如下（根据机床夹具设计 第三版表 1-2-20、1-2-21、1-2-22、1-2-23 查得：r=0 12Mm1p5.67zrm136a0tg L=120mm Q=30N29500.5则 可以提供的夹紧力为：12()zQLwrtga机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩所以 = =3140Nw12035.67(95)