机械制造课程设计说明书设计“CA6140车床”拨叉零件的机械加工工艺规程及工艺装备（中批量生产）.docx

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除重庆理工大学机械制造技术基础课程设计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规程及工艺装备（中批量生产）班 级 学 号 设计者 指导教师 应用技术学院 2015年1月10号目录一 零件的分析1. 零件的作用42. 零件的工艺分析4二工艺规程设计1. 确定毛坯的制造形成42. 基准的选择53. 制定工艺路线54. 机械加工余量6三确定切削用量及基本工时工序 精粗车右端面，钻、扩孔 倒角1. 加工条件72. 计算切削用量1 长度方向加工余量72 进给量73 计算切削转速84 确定机床主轴转速85 计算切削工时83. 精车1 加工余量82 进给量93 确定机床主轴转速94 计算切削工时94. 钻孔、扩孔、倒角1 钻头选择92 进给量93 寿命计算104 切削速度计算105 基本工时计算106 扩孔107 倒角10工序 拉花键孔1. 拉刀选择112. 拉削速度计算113. 拉削工时计算11四 夹具设计1. 加工位置的确定122. 夹具定位基准的选择123. 切削力及夹紧力的计算124. 定位误差分析13五 总结15六 参考文献16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程及工艺装备（中批量生产）内容： 1.零件图 1 张 2毛坯图 1 张 3机械制造加工工艺过程综合卡片 1 张4夹具设计装配图 1张 5夹具设计零件图 1张6课程设计说明书 1份一 零件的分析（一）、零件的作用：题目给定的零件是CA6140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进行工作。宽度为18+0.0120mm的槽尺寸精度要求很高，因为在拨叉拔动使滑移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙很大时，滑移齿轮得不到很高的位置精度。所以，宽度为18+0.0120mm的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。（二）、零件的工艺分析：CA6140拨叉共有两组加工表面。1. 以花键孔的中心线为基准的加工面这一组面包括25+0.230mm的六齿方花键孔、22+0.280花键底孔两端的2X150到角和距中心线为27mm的平面。2. 以工件右端面为基准的8+0.030 mm的槽和18+0.120mm的槽经上述分析可知， 对于两组加工表面，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。二、工艺规程设计(一) 确定毛坯的制造形成。 零件材料HT200、考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击性载荷，单载荷不大，而且为大中批量生产，可采取金属型铸造成型。经查金属机械加工工艺人员手册表5-5取等级为2级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为30.8mm。（二）基准的选择。1. 粗基准的选择：因为要保证花键的中心线垂直于右端面，所以以40的外圆表面的粗基准。2. 精度基准的选择：为保证定位基准和工序基准重合，以零件的右端面A为精基准。（三）制定工艺路线。 方案一工序：1. 粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15倒角。2. 粗、精铣削宽度为28mm的顶端面B。3. 铣削8+0.030mm的槽。4. 铣削18+0.0120mm的槽。5. 拉花键。方案二工序：1. 粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15倒角，以40mm圆柱面为粗基准。选用C3163-1转塔式六角车床及三爪卡盘夹具。2. 拉花键。以A面为基准，3. 铣削槽B面。以花键的中心线及A面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具4. 铣削8+0.030mm的槽。以花键的中心线及A面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具。5. 铣削18+0.0120mm的槽。以花键的中心线及A面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具。6. 磨削18+0.0120mm的槽。选用M7120A磨床方案分析：上述两方案中，工艺方案一把拉花键放在最后一道工序。但此方案中2、3、4工序很难对工件进行定位和加紧、方案二中，把花键放在第一道工序的后边，这样，方案二中的3、4、5道工序很容易对工件进行定位与加紧即以花键中心线和A面作为3、4、5道工序的定位基准。此方案定位精度高，专用夹具结构简单、可靠，所以采用方案二比较合理。以上工艺过程详见附表“机械加工工艺过程综合卡片”（四）机械加工余量。 CA6140的拨叉材料为HT200。毛坯重量为1.0 kgb =160MPa HBS 生产类型为由大、中批量生产，采用金属型铸造。根据上述的原始资料加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以毛坯尺寸如下：1. A面的加工余量 A面有30.8mm的加工余量，足够把铸铁的硬质表面层切除2. 矩形花键底孔。要求以矩形花键的外径定心，故采用拉削加工内孔尺寸为22 0+0.28，见零件图，参照金属机械加工工艺人员手册表3-59确定孔加工余量的分配。钻孔20mm扩孔21mm拉花键 花键孔要求以外径定心：拉削时加工余量参照金属机械加工工艺人员手册取 2=1mm3. B面的加工余量。此工序分2个工步。1、粗铣B面 2、精铣B面。精加工余量为0.2mm。粗铣加工余量为2.8mm。三确定切削用量及基本工时。工序 ：车削A面。 1加工条件。工件材料：灰口铸铁HT200。 b=145MPa。铸造。加工要求：粗、半精车A面并保证28mm的工序尺寸，Ra=3.2m。机床C3163-1。转塔式六角卧式车床。刀具：刀片材料。 r =12. ao=6-8 b= -10 o=0.5 Kr=90 n=15 2、计算切削用量。（1）已知长度方向的加工余量为30.8mm。实际端面的最大加工余量为3.8mm。故分二次加工（粗车和半精车）。长度加工公差IT12级取-0.46mm（入体方向） （2）进给量、根据切削简明手册（第3版）表1.4 当刀杆尺寸为16mm25mm,mm时，以及工件直径为60mm时（由于凸台B面的存在所以直径取60mm），=0.6-0.8mm/.按C车床说明书取=0.6mm/n。由于存在间歇加工所以进给量乘以k=0.750.85所以：实际进给量f=0.60.8=0.48 mm/。按C车床说明书0.53。（3）计算切削速度。按切削简明手册表1.27 ，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）。刀具材料YG6 V=Cv/(Tmap xvf yv) kv其中：Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 M=0.2修正系数Ko见切削手册表1.28kmv=1.15 kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.04 kBV=0.81Vc =158/( 600.220.150.53 0.4) 1.150.80.80.810.97 =46.9(m/min)（4）确定机床主轴转速。 ns=1000vc/dw=229.8（r/min）按C车床说明书200 rmin，所以实际切削速度V=40.8m/min （5）切削工时。按工艺手册表6.2-1 由于铸造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮，为了切除硬皮表层以及为下一道工步做好准备。Tm=(L+L1+L2+L3)/nw x f=0.33（min） L=(65-0)/2=32.5 L1=3、L2=0、L3=03、精车1) 已知粗加工余量为0.5mm。2) 进给量f.根据切削用量简明手册表1.6，f=0.150.25mm/r按C车床说明书，f0.16 mm/r。计算切削速度，按切削用量简明手册表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）。V=Cv/(Tmap xvf yv) kv=158/( 600.220.150.16 0.4) 1.150.80.80.810.97 =83.85(m/min)3) 确定机床主轴转速。 nw=1000vc/ dw =410.8（r/min）按C3163-车床说明书，取nw=400（r/min）。实际切削速度V=57.1m/min。4) 切削工时。查工艺手册表6.2-1 Tm=(L+L1+L2+L3)/nwxf=22.5/400x0.16=0.35（min） 由于下一道工序是钻孔，所以留下20mm的台阶，所以L=(65-20)/2=22.5 mm L1=3.L2=0. L3=0 4、钻孔、扩孔、倒角。 （1）、钻孔钻头选择：见切削用量简明手册表2.2钻头几何形状为（表2.1及表2.2）：双锥修磨具刃，钻头参数：20 =30，2=118，2=70，b=3.5mm ,ao=12,=55,b=2mm，=4mm。根据切削用量简明手册表2-9确定f=0.48。、按机床进给强度决定进给量：根据表2.9 ,当b210MPa 020.5mm 可确定f=0.75。 按C3163-1车床说明书，取 f=0.62mm/n.、决定钻头磨钝标准及寿命。表2.21，当do=20mm、钻头最大磨损量取0.6 寿命T=45min。、切削速度。由切削用量简明手册，表2.15得 =21m/minn=1000V/D=334.4。由机床技术资料得和334.4接近的有280n/m和400n/min取280n/min。取n=280m/min.实际=17 m/min。 、基本工时。Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min) 入切量及超切量由表2.29. 查出+=10mm 。 所以Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min)。 （2）、扩孔刀具直径do=21mm；刀具几何参数同上。由于两孔直径相差不大，为了节省停车和调换走刀量等辅助时间，n和f都不变，所以Tm同上 Tm=0.32 。倒角刀具15锪钻由于两孔直径相差不大，以表面粗度要求不高手动进给。（3）、倒角 刀具：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 1.2可以查出，当160245HBS2.80.641min3.4kw按C车床说明书主电机功率11可见比小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求钻削功率检验按切削用量简明手册表 2.21。当21 0.64 ，查得转矩61.8N.M切削用量简明手册表由表2.32得功率公式CMcVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km按C车床说明书，主电机功率11可见C比小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要求。工序 拉花键孔单面齿升：根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿为0.06mm。拉削速度 v=0.06m/s(3.6m/min)切削工时 t=Zblk/1000vfzZ式中： Zb 单面余量1.5mm(由21mm拉削到25mm)； L 拉削表面长度，80mm； 考虑校准部分的长度系数，取1.2； k 考虑机床返回行程系数，取1.4 ； v 拉削速度（m/min）； fz 拉刀单面齿升； Z 拉刀同时工作齿数，Z=l/p； P 拉刀齿距。 P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm拉刀同时工作齿数z=l/p=80/127其本工时 Tm=1.5801.21.4/10003.60.067=0.13(min)最终数据整理结果，见工艺过程卡、工艺工序卡夹具设计（一）为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具，经过与指导老师协商，决定设计铣宽为180+0。012mm槽的铣床夹具。本夹具将用与X63卧式铣床。刀具为高速钢直齿三面刃铣刀，来对工件进行加工。 本夹具主要用来铣宽为180+0。012mm的槽，由于采用宽为180+0。012mm的精密级高速钢直齿三面刃铣刀，分二次铣削，所以主要应该考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度 本夹具主要用来铣、磨宽为180+0。012mm的槽，而加工本道工序对右端面A以及花键孔都有一定的技术要求。但是在加工本道工序时，右端面A以及花键孔都经过加工，故本道工序的定位基准已经得到了良好的保障，所以加工本道工序主要应该考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。（二）夹具设计 1定位基准的选择由零件图可知，宽为180+0。012mm的槽，其设计基准为花键孔中心线和工件的右加工表面（A）为定位基准。因此选用工件以加工右端面（A）和花键心轴的中心线为主定位基准。 2切削力及夹紧力的计算刀具：高速钢直齿三面刃铣刀，100mm, Z=24Fz=CPt0.83Sz0.65D-O.83BZkP (见切削手册3-56表)解得 Fz =200 (N)其中CP=52， t=8mm, Sz=0.08mm/s, B=8mm, D=100mm, Z=24, kP=(HB/198)0.55在计算切削力时，必须考虑安全系数。安全系数K= k1 k2 k3 k4水平切削分力FH=1.1 Fz =220 (N)垂直切削分力Fv=0.3 Fz=60 (N)其中： k1为基本安全系数1.5 K2为加工性质系数1.1 K3为刀具钝化系数1.1 K4为断续切削系数1.1F,=KFH =1.5 x 1.1 x1.1 x 1.1 x 200=400 (N)实际加紧力为WK= KFH/U1U2=400/0.5=800 (N)其中U1和U2为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数，U1=U2=0.025螺母选用M20X1.5细牙三角螺纹，产生的加紧力为W=2M/D2tg(a+655)+0.66(D3- d3/ D2- d2)解得： W=1O403 (N)其中： M=19000 N.M D2=14.8mm a=2029, D=23mm d=20mm此时螺母的加紧力W大于所需的800(N)的加紧力，故本夹具可安全工作。3.定位误差分析由于槽的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合，故轴向尺寸无基准不重合度误差。径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。即不必考虑定位误差，只需保证夹具的花键心轴的制造精度和安装精度。4夹具设计及操作说明如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动率.为此,在螺母夹紧时采用开口垫圈,以便装卸,夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置,以利于铣削加工。本夹