CA6140车床拨叉说明书解析

机电学院机械制造工艺学课程设计说明书 08机电一班 陈锦强 目录1、任务介绍22、车床拨叉工艺分析2 2.1、拨叉的作用2 2.2、拨叉的工艺分析22.3、拨叉的结构特点3 2.4、生产纲领、生产类型的3 2.5、毛坯的确定33、车床拨叉工艺规程设计43.1、定位基准的选择43.2、重点工序说明43.3、制定工艺路线63.4、机械加工余量的确定73.5、切削用量的选择和工时定额的确定84、小结165参考文献 166、附件16第16页共18页1、任务介绍本次机械制造工艺学课程设计我拿到的题目是“CA6140车床拨叉加工工艺规程设计”。（1）根据生产类型，对零件进行工艺分析；（2）选择毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图；（3）制订零件的机械加工工艺过程，选择工序加工设备及工艺装备，确定各工序切削用量及工序尺寸，并计算工序的工时定额；（4）填写工艺文件；（5）撰写设计说明书；2、车床拨叉工艺分析2.1 拨叉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18mm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18mm的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。2.2 拨叉的工艺分析CA6140拔叉（型号：84009）共有3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。2.3 拨叉的结构特点拔叉84009的毛坯为铸造件，在零件图上只有2处位置误差要求，即上顶面与花键中心线的平行度误差0.10， 18H11槽的两侧面与花键中心线的垂直度误差0.08 零件外形上大体上与六面体相似，形状大体如下： 零件剖视图 图（1）零件大致结构图Fig(1) Components approximate structure drawing2.4 生产纲领、生产类型的确定根据指导老师要求，设计此零件为铸件，成批大量生产，工艺的安排基本倾向于工序分散原则，设备的选用是通用设备和专用工装，工艺手段以常规工艺为主，新工艺为辅的原则。2.5 毛坯的确定CA6140车床拔叉，零件材料HT20-40，硬度190HB210HB，生产类型为大批量生产，毛坯为铸件，灰铸铁的机械加工余量按JZ67-62规定了灰铸铁铸件的三种精度等级和相应的铸件机械加工余量、尺寸偏差和重量偏差，在大批量生产的铸件，采用2级精度铸件，毛坯重量由金属机械加工工艺人员手册表5-2有零件80kg，偏差为7%，故毛坯估算约为1.0kg，采用2级精度铸件，顶面的加工余量和底面的加工余量忽略不计，两侧面的加工余量也忽略不计，由表5-4左右端面的加工余量为30.8，其余部分均为实心部分。故毛坯图如下： 图（2）毛坯图Fig(2) Rough map3 工艺规程设计3.1 定位基准的选择定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，定位基准的选择得正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。3.1.1 粗基准的选择在选择粗基准时，一般遵循下列原则：保证相互位置要求原则；保证加工表面加工余量合理分配的原则；便于工件装夹原则；粗基准一般不得重复使用的原则；为了保证所有加工表面有足够的加工余量，选用加工余量小的表面作粗基准，不要用同一尺寸方向上。两端面，后端面为精加工面，故在铣两端面时，先以后端面为粗基准，粗铣前端面。加工花键底孔时，利用两边侧面找正对称面和以底面为粗基准加工花键底孔。3.1.2 精基准的选择在选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方面，提高工件的加工精度。一般遵循下列原则：基准重合原则；统一基准原则；互为基准原则；自为基准原则；便于装夹原则。为保证定位基准和工序基准重合，加工2-M8螺纹孔、5锥孔，18H11槽以零件的坐端面和花键中心线为精基准，铣上顶面以花键中心线为精基准。3.2 重点工序的说明CA6140拔叉零件的重要加工面有花键底孔、两端面，花键，槽，顶面，材料为HT200，参考机械制造工艺设计简明手册，其加工方法选择如下：3.2.1 加工前后两端面根据GB1800-79规定毛坯的公差等级为IT13，表面粗糙度为Ra12.5m，要达到后端面Ra3.2m的技术要求，需要经过粗铣精铣。3.2.2 加工22花键底孔此工序重点在于找正毛坯对称面，故采用螺旋定心夹紧机构，找正对称面，进行加工。零件技术要求底孔的表面粗糙度达到Ra6.3m，毛坯为实心，故采用钻孔扩孔，可以达到要求。3.2.3 加工外径为25的花键内孔零件要求花键底面粗糙度Ra1.6m，侧面Ra3.2m，由于此工序在钻底孔工序之后，故采用拉花键孔的方法，一次拉削可以达到要求。3.2.4 加工上顶面零件上顶面为精加工，粗糙度要求为Ra3.2m，与花键中心线的平行度误差0.10mm，故以花键中心线为精基准，对上顶面进行粗铣精铣。3.2.5 加工18H11槽零件技术要求槽底面要达到表面粗糙度为Ra6.3m，侧面粗糙度为Ra3.2m，而且两侧面和花键中心线的垂直度0.08，本身有精度要求，18H11，故以花键中心线和左端面为精基准，用花键心轴定位，采用铣磨。顶面的钻2-M8通孔和5锥孔工序不是很重要，在此不做详细说明，2-M8通孔先钻孔，再攻丝，5锥孔采用锥刀进行加工。3.3 制订工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的加工精度和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在此零件为大批量生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具并尽量使工序分散来提高生产率，此外，还应考虑经济效果，使生产成本尽量降低。3.3.1 工艺路线方案一的制订工序：粗铣前端面工序：粗、精铣后端面工序：钻、扩花键底孔工序：粗、精铣上顶面工序：钻2-M8通孔工序：钻5锥孔工序：铣削18H11槽工序：磨削18H11槽工序：拉花键工序 ：挫圆角工序：去毛刺工序：终检3.3.2 工艺路线方案二的制订工序：粗铣前端面工序：粗、精铣后端面工序：钻、扩花键底孔工序：拉花键工序：粗、精铣上顶面工序：钻2-M8通孔工序：钻5锥孔工序：铣削18H11槽工序：磨削18H11槽工序 ：挫圆角工序：去毛刺工序：终检3.3.3 两种工艺路线的比较与分析上述两种方案，工艺路线一把拉花键放在磨削18H11槽之后，在此，工序4、工序5、工序6、工序7、工序8中很难对工件进行定位和夹紧，造成生产率的下降。工艺路线二，一把花键底孔钻削出来后紧接着就是拉花键，这样，后面的工序就很容易对工件进行定位和夹紧，即以花键心轴进行定位，进行螺旋夹紧，此方案定位精度高，专用夹具结构简单、可靠。 通过以上的两种工艺路线的优、缺点的分析，最后确定工艺路线二为该零件的加工路线。工艺过程详见机械加工工序卡片。3.4 机械加工余量的确定确定工序（或工步）尺寸的一般方法是：由加工表面的最后工序（或工步）向前推算，前面已经根据有关资料查出了零件各加工表面的加工总余量（即毛坯余量），将加工余量分配给各工序加工余量，然后往前推算工序尺寸。CA6140 的拨叉材料为HT200。毛坯重量约为1.0 kg ，生产类型为由大批量生产，毛坯为铸件，精度为2级铸件，大体尺寸确定，外表面加工面少，根据以上原始资料加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸及加工余量如下： 前后端面的加工余量前后端面有30.8mm的加工余量，足以把铸铁的硬质表面层切除。前端面粗铣一次即可，加工余量3mm，工序基本尺寸为83mm，工序经济精度等级为IT11，公差值0.22mm，表面粗糙度Ra5m，上下偏差按“入体原则”确定（以后按照此原则确定）。 后端面粗铣一次，精铣一次，粗铣加工余量2.8mm，工序经济精度等级为IT11，公差值0.22mm，精铣加工余量0.2mm，工序经济精度等级为IT7，公差值0.035mm，表面粗糙度Ra3.2m，工序基本尺寸为80mm。矩形花键底孔要求以矩形花键的外径定心，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3-59确定孔加工余量的分配。钻孔20mm，工序经济精度等级为IT11，公差值0.13mm。扩孔21mm，工序经济精度等级为IT10，公差值0.084mm，粗糙度Ra6.3m。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=1mm。顶面的加工余量此工序分为两个工步：粗铣顶面；精铣顶面。粗铣加工余量为2.8mm，工序经济精度等级为IT11，公差值0.22mm。精铣加工余量为0.2mm，工序经济精度等级为IT7，公差值0.035mm，表面粗糙度Ra3.2m。18H11槽的加工余量铣削的加工余量：槽底面的铣削余量为50mm，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Ra6.3m。磨削的加工余量：槽侧面的磨削余量为0.5mm，工序经济精度等级为IT9，公差值为0.043mm，侧面粗糙度为Ra3.2m。3.5 切削用量的选择和工时定额的确定根据课程设计指导书以及老师指定，需要计算几道工序的工作时间以及此工序的切削用量的选择，现选工序4拉花键孔、工序8铣削18H11槽这两道工序进行计算。3.5.1 工序1粗铣前端面切削用量和基本工时的计算l 加工条件 工件材料：HT200，铸件； 工件尺寸：宽度为40，长度为25的平面和半径为20的半圆面，加工余量3mm，工序基本尺寸为83mm，工序经济精度等级为IT11，公差值0.22mm，表面粗糙度Ra5m， 加工要求：用标准镶齿圆柱铣刀粗铣，加工余量3mm，工序基本尺寸为83mm，工序经济精度等级为IT11，公差值0.22mm，表面粗糙度Ra5m，用乳化液冷却； 加工设备：XA6T32铣床，其功率为7.5KW，中等系统刚度。l 计算工时定额 选择刀具：铣刀直径的大小直接影响切削力、扭矩、切削速度和刀具材料的消耗。根据切削用量简明手册表3.1，切削宽度3mm5mm切削深度为 45mm70mm；但由于工序二的切削深度为75mm90mm同样需要粗铣，精铣，所以从效率上考虑，选择铣刀直径为80mm。由于采用标准镶齿圆柱铣刀，查表3.2可得齿数Z=8，刀具几何形状 切削用量：决定切削宽度。由于加工余量不大，可一次切削完毕。所以=h=3mm决定每齿进给量，查表3.3可知=0.200.30.取=0.27。决定切削速度和每分钟进给量查表3.11，得=16m/min,，=61r/min, =86mm/min各修正系数为=1 =0.85所以=1610.85=13.6 m/min =8610.85=73.1 mm/min n=6110.85=51.85 r/min 根据XA6T32铣床使用说明书，选择=60 r/min, =75 mm/min 切削工时 =/式中, L= +y+，=45mm，查表3.25，y+=17mm 所以 基本工时=(45+17)/75=0.83min3.5.2 工序2粗精铣后端面切削用量和基本工时的计算l 加工条件 工件材料：HT200，铸件； 工件尺寸：宽度为40，长度为75的平面和半径为20的半圆面，加工余量3mm，工序基本尺寸为83mm 加工要求：用标准镶齿圆柱铣刀粗铣一次，精铣一次，粗铣加工余量2.8mm，工序经济精度等级为IT11，公差值0.22mm，精铣加工余量0.2mm，工序经济精度等级为IT7，公差值0.035mm，表面粗糙度Ra3.2m，用乳化液冷却； 加工设备：XA6T32铣床，其功率为7.5KW，中等系统刚度。l 计算工时定额（粗铣） 选择刀具：铣刀直径的大小直接影响切削力、扭矩、切削速度和刀具材料的消耗。根据切削用量简明手册表3.1，切削宽度3mm5mm切削深度为 75mm90mm选择铣刀直径为80mm。由于采用标准镶齿圆柱铣刀，查表3.9可得齿数Z=8，刀具几何形状 切削用量：决定切削宽度。由于加工余量不大，可一次切削完毕。所以=h=2.8mm决定每齿进给量，查表3.3可知=0.250.35.取=0.27。决定切削速度和每分钟进给量查表3.11，得=16m/min,，=61r/min, =86mm/min各修正系数为=1 =0.85所以=1610.85=13.6 m/min =8610.85=73.1 mm/min n=6110.85=51.85 r/min 根据XA6T32铣床使用说明书，选择=60 r/min, =75 mm/min 切削工时 =/式中, L= +y+，=45mm，查表3.25，y+=17mm 所以 基本工时=(75+17)/75=1.23minl 计算工时定额（精铣） 切削用量：决定切削宽度。由于加工余量不大，可一次切削完毕。所以=h=0.2mm决定每齿进给量，查表3.3可知=0.200.30.取=0.20。决定切削速度和每分钟进给量查表3.11，得=19m/min,，=73r/min, =76mm/min各修正系数为=1 =0.85所以=1910.85=16.2 m/min =7610.85=64.6 mm/min n=7310.85=62.05 r/min 根据XA6T32铣床使用说明书，选择=75 r/min, =60 mm/min 切削工时 =/式中, L= +y+，=45mm，查表3.25，y+=17mm 所以 基本工时=(75+17)/60=1.53min 综上所述 该工序的总工时T=1.53+1.23=2.76min3.54 工序3钻、扩花键底孔切削用量和基本工时的计算l 加工条件 工件材料：HT200，铸件； 工件尺寸：孔径=21mm 通孔l=80mm 加工要求：钻孔20mm，工序经济精度等级为IT11，公差值0.13mm。 扩孔21mm，工序经济精度等级为IT10，公差值0.084mm，粗糙度Ra6.3m。 加工设备：Z550立式钻床，其功率为2.8KW。l 计算工时定额(钻孔)： 选择刀具：选择高速钢麻花钻，do=20mm，钻头采用双头刃磨法 选择切削用量： 决定进给量：1）按工艺要求决定进给量：查切削用量简明手册表2.7 又 所以应该乘以孔深系数，所以进给量 2）按钻头强度决定进给量：查表2.8 钻头允许的进给量3）机床进给机构强度决定进给量：查表2.9 进给量综上可以看出 受限制的进给量是工艺要求，根据Z525钻床说明书选择 决定切削速度：查表2.15可知=14m/min 切削速度的修正系数 =1 =0.85 所以切削速度=140.85111=11.9 m/min所以根据Z525钻床说明书选择=195r/min 计算工时：查表2.29 y+=8mml 计算工时定额(扩孔)： 根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度之关系为 式中的、加工实心孔进的切削用量。现已知=0.81mm/r =11.9m/min 进给量 取 按机床选取1.17mm/r 切削速度v=0.411.9=4.76m/min. 定机床主轴转速:ns= 72.18r/min按机床说明书(见表2.36),与72.18r/min相近的机床转速为89r/min。现选取=89r/min。所以实际切削速度= 计算工时：查表2.29 y+=8mm 工序三总的基本工时为=1.04+0.73=1.81min3.55工序4拉花键孔切削用量和基本工时的计算l 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；、加工设备：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： Zb 单面余量1.5mm(由22mm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=(1.251.9)sqrtL 所以 P=(1.251.9)sqrt80=1.35sqrt80=12mm 因为拉刀同时工作齿数z=l/p=80/127所以其本工时 Tm=1.5801.21.4/10003.60.067=0.13(min)3.56 工序 5粗、精铣上顶面削用量和基本工时的计算l 加工条件 工件材料：HT200，铸件； 工件尺寸：宽度为30，长度为80的平面，加工余量3mm，工序基本尺寸为72mm 加工要求：用标准镶齿圆柱铣刀粗铣加工余量为2.8mm，工序经济精度等级为IT11，公差值0.22mm。精铣加工余量为0.2mm，工序经济精度等级为IT7，公差值0.035mm，表面粗糙度Ra3.2m。用乳化液冷却； 加工设备：XA6T32铣床，其功率为7.5KW，中等系统刚度。l 计算工时定额（粗铣） 选择刀具：铣刀直径的大小直接影响切削力、扭矩、切削速度和刀具材料的消耗。根据切削用量简明手册表3.1，切削宽度3mm5mm切削深度为 80mm90mm选择铣刀直径为80mm。由于采用标准镶齿圆柱铣刀，查表3.9课得齿数Z=8。查表3.2可知刀具几何形状 切削用量：决定切削宽度。由于加工余量不大，可一次切削完毕。所以=h=2.8mm决定每齿进给量，查表3.3可知=0.250.35.取=0.27。决定切削速度和每分钟进给量查表3.11，得=16m/min,，=61r/min, =86mm/min各修正系数为=1 =0.85所以=1610.85=13.6 m/min =8610.85=73.1 mm/min n=6110.85=51.85 r/min 根据XA6T32铣床使用说明书，选择=60 r/min, =75 mm/min 切削工时 =/式中, L= +y+，=80mm，查表3.25，y+=17mm 所以 基本工时=(80+17)/75=1.29minl 计算工时定额（精铣） 切削用量：决定切削宽度。由于加工余量不大，可一次切削完毕。所以=h=0.2mm决定每齿进给量，查表3.3可知=0.200.30.取=0.20。决定切削速度和每分钟进给量查表3.11，得=19m/min,，=73r/min, =76mm/min各修正系数为=1 =0.85所以=1910.85=16.2 m/min =7610.85=64.6 mm/min n=7310.85=62.05 r/min 根据XA6T32铣床使用说明书，选择=75 r/min, =60 mm/min 切削工时 =/式中, L= +y+，=45mm，查表3.25，y+=17mm 所以 基本工时=(80+17)/60=1.62min 综上所述 该工序的总工时T=1.29+1.62=2.91min3.57 工序6 钻2-M8通孔的切削用量和基本工时的计算l 加工条件 工件材料：HT200，铸件； 工件尺寸：孔径=8mm 通孔=11mm 加工要求：钻孔8mm，工序经济精度等级为IT11，公差值0.13mm。 加工设备：Z550立式钻床，其功率为2.8KW。l 计算工时定额： 选择刀具：选择高速钢麻花钻，do=6.9mm，钻头采用双头刃磨法 选择切削用量： 决定进给量：1）按工艺要求决定进给量：查切削用量简明手册表2.7 又 所以 2）按钻头强度决定进给量：查表2.8 钻头允许的进给量3）机床进给机构强度决定进给量：查表2.9 进给量综上可以看出 受限制的进给量是工艺要求，根据Z525钻床说明书选择 决定切削速度：查表2.15可知=20m/min 切削速度的修正系数 =1 =1 所以切削速度=140.85111=20 m/min所以根据Z525钻床说明书选择=990r/min 计算工时：查表2.29 y+=2.5mm3.5.8 工序8铣削18H11槽的切削用量和基本工时的计算l 加工条件 加工要求：用乳化液冷却，加工工件，槽宽18mm，公差代号H11，长40mm，槽的侧面与花键孔中心线的垂直度误差0.08mm，底面粗糙度为Ra6.3m。 加工余量：25mm。由于零件此处的设计精度比较高，用铣削很难达到尺寸精度的要求，所以为了留给下一道公序磨削的加工余量，分两步走，ae=25，ap=10mm。l 计算工时定额 选择刀具铣刀参数：L=10 D=100mm d=30mm ro=15ao=12an=6Z=24 选择铣削用量由于槽的宽度为18mm, 故二次走完，ae=25mm ap=10mm由切削用量简明手册表3.3 确定f=0.5mm/r 现取f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据切削用量简明手册表3.7,得最大磨损量为0.5 由表3.8确定刀具寿命：T=120。 确定切削速度Vc和每齿进给量：决定切削