设计“ca6140车床831005（第2组）拨叉”零件的机械加工工艺及工艺设备

机械制造技术基础课程设计题目设计“CA6140车床831005（第2组）拨叉”零件的机械加工工艺及工艺设备班级机械112班完成日期2014年6月日一、设计题目设计“CA6140车床831005（第2组）拨叉”零件的机械加工工艺及工艺设备二、原始资料1被加工零件的零件图1张2生产类型（中批或大批大量生产）三、上交材料1绘制零件图1张2毛坯图1张3编制机械加工工艺过程综合卡片1套4编制机械加工工艺卡片（仅编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工艺卡片）1套5绘制夹具装配图（A0或A1）1张6绘制夹具中1个零件图（A1或A2。装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体）。1张7编写课程设计说明书（约50008000字）。1份四、进度安排本课程设计要求在3周内完成。1第L2天查资料，熟悉题目阶段。2第37天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法和机械加工工艺规程的设计并编制出零件的机械加工工艺卡片。3第810天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。4第1113天，完成夹具总装图的绘制。5第1415天，零件图的绘制。6第1618天，整理并完成设计说明书的编写。7第19天，完成图纸和说明书的输出打印。8第2021天，答辩五、指导教师评语该同学在课程设计过程中表现认真，工艺路线夹具设计方案，说明书及图纸质量，综合评定其成绩为。成绩指导教师日期摘要本学期我设计的题目是CA6140车床拨叉及右端面的夹具设计，其中包括零件图、毛坯图、夹具装配图和夹具中一个零件图各一张，机械加工工艺过程卡片和与工序卡片各一张还有课程设计说明书的编写。首先我们要熟悉零件和了解其作用，它位于车床变速机构中，主要起换档作用。然后，根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量。最后拟定拨叉的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图，最后编写课程设计说明书。通过这次课程设计，我能够了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的专业基础课和专业课的知识，理论联系实际，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习打好基础。ABSTRACTTHISTIMEIDESIGNTHELATHESOFTHESHIFTFORKSCA6140ANDITS22SPLINEBASEHOLEDIAMETER,INCLUDINGTHATTHEPARTPURSUING,THEBLANKPURSUES,ASSEMBLINGPURSUES,THEMACHINEWORKPROCEDURECARDTHEWORKINGPROCEDURECARDEVERYSHEETWESHOULDKNOWTHEPARTVERYWELLANDKNOWITSEFFECTFIRST,ITISWORKEDINTHEORGANIZATIONWHICHISUSEDFORCHANGETHESPEEDINALATHE,ANDTHEMAINLYROLEOFTHEPARTISALTERTHESPEEDTHEN,WEDESIGNTHEDIMENSIONOFTHEBLANKANDINSTRUMENTPROCESSAMARGINOFTHEPARTACCORDINGTOPARTCHARACTERANDTHEHARSHNESSOFEACHFACEFINALLY,IDESIGNTHEHANDICRAFTSROUTEPICTUREOFTHESHIFTFORKS,WORKOUTTHEFASTENINGMOTIONSCHEMEBEINGWORKPIECESTURN,DRAWUPCLAMPASSEMBLINGPICTUREASFARASMYINDIVIDUALBECONCERNED,IWANTTOKNOWTHEGENERALPRODUCTIVETECHNOLOGYOFMACHINEPART,CONSOLIDATINGANDDEEPENINGTHEKNOWLEDGEOFBASICCOURSEANDSPECIALIZEDCOURSEWHATIHAVEALREADYLEARNED,INTEGRATESTHEORYWITHPRACTICE,ANDIMPROVETHEABILITYTOSOLVEPROBLEMS,WHATSMORE,STRIKINGTHEBASISFORTHEFUTUREWORKANDTHEFOLLOWINGCOURSESSTUDYING目录序言11零件的分析111零件的作用112零件的工艺分析12零件机械加工工艺规程设计221毛坯的选择222基准的选择223工艺路线的拟定3231零件表面加工方法232加工时段的划分233工序的集中与分散24制订工艺路线及选择加工设备与工艺装备425机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定5251毛坯余量及尺寸的确定252确定机械加工余量和工序尺寸及切削用量及间定额的计算3夹具的设计1131问题的提出1132定位方案的确定1233切削力及夹紧力计算1234定位误差分析1435引导元件的设计1536夹具操作及维护简要说明154体会与张望15参考文献序言机械制造工艺学课程设计,是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程，经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。我希望能通过这次课程设计加深一下对先前学过的专业知识的理解和运用，培养独立的分析和解决工程实践问题的能力和熟悉并运用手册、规程及图表资料编写技术文件的基本技能，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力。1零件的分析11零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，获得所需的速度和扭矩的作用。拨叉头以220280孔套在变速叉轴上，并用花键与变速叉轴连接，拨叉教夹在变换齿轮的槽中，当需要变速时，操纵变速杆，变速操纵机构就通过拨叉头部的操纵槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移，拨叉脚拨动齿轮在化简轴上滑动以变换档位，从而改变主轴转速。该零件的主要工作表面为叉轴孔220280，拨叉脚内表面及操纵槽。拨叉在变换档位时要承受弯曲应力及冲击载荷作用，因此该零件应有足够强度，刚度和韧性，以适应拨叉的工作条件。12零件的工艺分析该拨叉的需要加工部位技术要求通过对拨叉零件图分析，主要加工部位见如下表项目公差等级偏差（MM）粗糙度定位基准25的六齿方花键孔IT120023016花键孔中心线22的花键底孔IT12028063花键孔中心线两端的2150倒角63花键孔中心线尺寸8的槽IT9003016右端面尺寸18的槽IT60012032右端面另外确定该拨叉生产类型根据要求，该零件为中批或大批量生产2零件机械加工工艺规程设计21毛坯的选择零件材料HT200、考虑到此零件的工作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，因为有较高的精度要求所以选用熔模铸造22基准的选择221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为粗基准。并且作为粗基准的表面应平整，无毛刺，飞边或其他表面缺陷。该零件属于一般轴类零件，选用拨叉头左端面及40MM外圆面做粗基准。采用40MM的外圆面定位加工内孔可保证壁厚均匀，采用拨叉头左端面A面做粗基准加工右端面可为后续工序准备好精基准。222精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。根据该拨叉零件图的技术要求及装配要求，选择拨叉头的右端面和叉轴孔220028作为精基准。因为零件上很多表面都可以用它们做基准进行加工，叉轴孔220028的轴线使设计基准，选用其作精基准加工操纵槽上表面及下表面，以及叉脚内表面。拨叉头右端面作精基准遵循了基准重合原则，因为该拨叉在轴向的尺寸多以该端面为设计基准。23工艺路线的拟定231零件表面加工方法选择根据拨叉零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查机械制造技术基础课程设计指导教程确定各表面加工方案，如下表所示。加工表面尺寸精度等级表面粗糙度加工方案40X28表面IT832粗铣半精铣右端面IT832粗车半精车22的花键底孔IT1263钻孔扩孔两端的215倒角63锪倒角25花键孔IT932拉削尺寸8的槽IT916铣削尺寸18的槽IT632粗铣精磨232加工时段的划分在选定拨叉各表面加工方法后，就需进一步确定这些加工方法在工艺路线中的顺序及位置，这就涉及加工阶段划分方面的问题。对于精度要求较高的表面，总是先粗加工后精加工，但工艺过程划分成几个阶段是对整个加工过程而言的，不能拘泥于某一表面的加工。该拨叉的加工质量要求较高，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工和精加工阶段。在粗加工阶段，以40的外圆表面为粗基准将精基准右端面（A面）准备好，使后续都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；粗铣拨叉B面（28X40平面）粗铣尺寸18的槽。半精加工阶段，半精铣40X28表面,粗车右端面和完成拨叉22孔的钻、扩加工并进行花键槽的拉削加工；精加工阶段进行拨叉18的磨削加工；进行B面的精铣；铣B面尺寸为8的槽233工序的集中与分散工序的集中与分散是确定工序内容多与少的依据，它直接影响整个工艺路线的工序数目及设备、工装的选用等。由于本次加工的拨叉的生产类型为大批量生产，确定选用工序集中的原则组织工序内容，一方面可以采用万能、通用机床配以专用夹具加工，以提高生产效率；另一方面也可以减少工件的装夹次数，有利于保证各加工表面之间的相互位置精度，并可以缩短辅助时间24制订工艺路线及选择加工设备与工艺装备通过对拨叉工艺路线的分析，参照有关文件确定各工序的加工设备及工艺装备，见如下图工序号工序名称机床设备刀具及量具1粗车右端面转塔式六角车床90度车刀、游标卡尺2精车右端面转塔式六角车床90度车刀、游标卡尺3钻花键孔立式钻床20中心钻、游标卡尺4扩花键孔立式扩床21扩孔钻、游标卡尺5倒角2X15转塔式六角车床45度偏刀、游标卡尺6拉六齿方型花键立式拉床高速钢拉刀、游标卡尺7铣800。03MM的槽X62W铣床高速钢直齿精密级三面刃铣刀、量块8铣1800。12MM槽X62W铣床高速钢直齿精密级三面刃铣刀、量块9磨宽为1800。12MM的槽磨床砂轮、量块10去毛刺钳工台平锉11清洗清洗机12终检塞规、卡尺等25机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定251毛坯余量及尺寸的确定1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220028，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，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21MM2右端面的加工余量。此工序分2个工步1、粗铣右端面2、精铣右端面。精加工余量为02MM，粗铣加工余量为28MM252确定机械加工余量和工序尺寸及切削用量及间定额的计算工序1车拨叉右端面加工条件工件材料灰口铸铁HT200。B145MPA。铸造。加工要求粗、半精车A面并保证28MM的工序尺寸，RA32M机床车床CA6140刀具硬质合金刀具（YG6）。参数为R12AO68B10O05KR90N15计算切削用量（1）已知长度方向的加工余量为308MM。实际端面的最大加工余量为38MM。故分二次加工（粗车和半精车）。长度加工公差IT级取046MM（方向入体方向）（2）进给量、根据切削用量简明手册（第3版）表14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）0608MM/按CA6140车床说明书取061MM/N。由于存在间歇加工所以进给量乘以K075085所以实际进给量F061080488MM/按CA6140车床说明书048（3）计算切削速度。按切削简明手册表127，切削速度的计算公式为（寿命选T60MIN）VCV/TMAPXVFYVKV其中CV158XV015YV04M02修正系数KO见切削手册表128KMV115KKV08KKRV08KSV104KBV081所以VC158/60022015053041150808081097469M/MIN（4）确定机床主轴转速NS1000VC/DW2298（R/MIN）按CA6140车床说明书200RMIN所以实际切削速度V408M/MIN（5）切削工时，按工艺手册表621TMLL1L2L3/NWXF033（MIN）（其中L650/2325L13、L20、L30）辅助时间033X01500495（MIN）其他时间（03300495）X00900342（MIN）总工时033004950034204137（MIN）工序2精车右端面（1）已知粗加工余量为03MM。（2）进给量F根据切削用量简明手册表16，F015025MM/R按CA6140车床说明书，016MM/R计算切削速度按切削用量简明手册表127，切削速度的计算公式为（寿命选T60MIN）VCV/TMAPXVFYVKV158/600220150160411508080810978385M/MIN（3）确定机床主轴转速NW1000VC/DW4108（R/MIN）按CA6140车床说明书，取NW400（R/MIN）实际切削速度V571M/MIN（4）切削加工时，查工艺手册表621TMLL1L2L3/NWXF225/400X016035（MIN）由于下一道工序是钻孔，所以留下22MM台阶，所以L6520/2225MML13L20L30辅助时间015X03500525（MIN）其他时间009X（03500525）00362（MIN）总时间035005250036204387（MIN）工序3钻花键孔钻头选择见切削用量简明手册表22钻头几何形状为（表21及表22）双锥修磨具刃，钻头参数2030，2118，270，B35MM,AO1255,B2MM，4MM。根据切削用量简明手册表29确定F048、按机床进给强度决定进给量根据表29,当B210MPA0205MM可确定F075。按C31631车床说明书取F062MM/N、决定钻头磨钝标准及寿命表221，当DO20MM、钻头最大磨损量取06寿命T45MIN、切削速度由切削用量简明手册，表215得21M/MINN1000V/D3344由机床技术资料得和3344接近的有280N/M和400N/MIN取280N/MIN取N280M/MIN实际17M/MIN、基本工时，TML/NF8010/280X062032MIN入切量及超切量由表229查出10MM所以TML/NF8010/280X062032MIN工序4扩花键孔刀具直径DO21MM；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TM032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。工序5车倒角刀具专用刀具。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12可以查出当160245HBS280641MIN34KW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221当21064查得转矩618NM切削用量简明手册表由表232得功率公式CMCVC/30DO618X17/30X21167KM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工序6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006MM,拉削速度V006M/S36M/MIN切削工时TZBLK/1000VFZZ式中ZB单面余量15MM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12；K考虑机床返回行程系数，取14；V拉削速度（M/MIN）；FZ拉刀单面齿升；Z拉刀同时工作齿数，ZL/P；P拉刀齿距。P12515SQRT80135SQRT8012MM拉刀同时工作齿数ZL/P80/127其本工时TM15801214/1000360067013MIN工序7铣削80030MM槽。加工工件尺寸80030MM,长度L40MM加工要求高速钢错齿三面刃铣刀（精密级K8）加工余量8用乳化液冷却机床X62W1选择刀具由加工尺寸公差003。所以铣刀精度为精密级K8铣刀参数L8MMD63D22D134RO15AO12AN6Z162选择切削量由于槽的深度为8MM,故一次走完，AE8MMAP8MM由切削用量简明手册表33确定F01503MM/R现取F03MM/RFZ03/160018MM/Z3选择铣刀磨钝标准及刀具寿命根据切削用量简明手册表37,得最大磨损量为05由表38确定刀具寿命T100MIN4决定切削速度VC和每齿进给量VF、由切削用量简明手册327的公式VCCVXDOXQV/TMXAPXXVXFZXYVXAEXUVXZPVKVCV25,QV02,XV01,YV02,UV05,PV01,M025,KM112,KSV08,KTV082,KVKMXKSVXKTV112X08X082079VCCVXDOXQV/TMXAPXXVXFZXYVXAEXUVXZPVKV8286M/MINN1000VC/DO10008286/3146341887R/MIN根据X62W型铣床说明书选NC375R/MIN实际速度VCDONC/1000742M/MIN选VFCNCF375X031125MM/MIN根据X62W型铣床说明书选选VF110MM/MINFZC110/375160018MM/Z1机床功率根据切削用量简明手册表328公式圆周力FCCFAPXFFZYFAEVFZ/DOAFNWFKFCKTV090KMFC094由表28得CF30，XF10，YF065，UF083，WF0，QF083，KFC128FCCFAPXFFZYFAEVFZ/DOQFNWFKFC30X8X0018X8/63X3755056NMFCDO/2103159NMPCFCVC/1000118KM根据X62W型铣床说明书，功率足够。6基本工时基本工时根据切削用量简明手册表35TMLL1/VF4014/110049（MIN）L114MM工序8铣宽为180012MM槽加工要求用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽180012MM，长L40MM，加工余量23MM由于此工步的设计尺寸精度要求很高，用铣削加工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，所以分两步走，AE23，AP10MM，1选择刀具铣刀参数L10D100MMD30MMRO15AO12AN6Z242选择铣削用量由于槽的宽度为18MM,故二次走完，AE23MMAP10MM由切削用量简明手册表33确定F05MM/R现取F08MM/RFZ05/24002MM/Z3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命根据切削用量简明手册表37,得最大磨损量为05由表38确定刀具寿命T100MIN其中4）确定切削速度VC和每齿进给量决定切削速度VC和每齿进给量VF、由切削用量简明手册327的公式VCCVXDOXQV/TMXAPXXVXFZXYVXAEXUVXZPVKVCV25,QV02,XV01,YV02,UV05,PV01,M025,KM112,KSV08,KTV082,KVKMXKSVXKTV112X08X082079VCCVXDOXQV/TMXAPXXVXFZXYVXAEXUVXZPVKV986M/MINN1000VC/DO1000986/314100314R/MIN根据X62W型铣床说明书选NC300R/MIN实际速度VCDONC/1000942M/MIN选VFCNCF300X05150MM/MIN根据X62W型铣床说明书选选VF150MM/MINFZC150/300240020MM/Z5）基本工时基本工时根据切削用量简明手册表35TMLL1I/VF4020X2/15008（MIN）L120MMI2走两次工序9磨18MM槽，保证尺寸18MM1选择砂轮。见切削手册第三章中磨料选择各表，结果为GZ46KV6P35040127其含义为磨轮磨料为棕刚玉，为了防止粒度过小而磨轮堵塞，所以选用为粒度为46，硬度为软2级。平型砂轮，其尺寸为16640（DDH）。2切削用量的选择。砂轮转速N砂3000R/MIN见机床说明书，V砂25M/S进给量F50MM/MIN双单行程FR0015MM3切削工时。当加工1个表面时TMLYIK/5031MIN三、夹具设计经过仔细分析决定设计铣右端面铣床床卡具。在确定夹具设计方案时应当遵循的原则是确保工件的加工质量；工艺性好，结构尽量简单；使用性好，操作省力高效；定位、夹紧快速、准确，能提高生产率；经济性好，制造成本低廉。确定最合理的设计方案。确定定位方案，设计定位装置。定位应符合“六点定位原则”。定位元件尽可能选用标准件。确定夹紧方案，设计夹紧机构。夹紧可以用手动、气动、液压或其它动力源。重点应考虑夹紧力的大小、方向、作用点，以及作用力的传递方式，保证不破坏定位，不造成工件过量变形，不会有活动度为零的“机构”，并且应满足生产率的要求。确定夹具整体结构方案。定位、夹紧确定之后，还要确定其它机构，如对刀装置、导引元件、分度机构、顶出装置等。最后设计夹具体，将各种元件、机构有机地连接在一起。夹具精度分析。在绘制的夹具结构草图上，标注出初步确定的定位元件的公差配合关系及相互位置精度，然后计算定位误差，根据误差不等式关系检验所规定的精度是否满足本工序加工技术要求，是否合理。否则应采取措施（如重新确定公差、更换定位元件、改变定位基准，必要时甚至改变原设计方案），然后重新分析计算。夹具夹紧力分析。首先应计算切削力大小，它是计算夹紧力的主要依据。通常确定切削力有以下三种方法由经验公式算出；由单位切削力算出；由手册上提供的诺模图（如MPN图）查出。根据切削力、夹紧力的方向、大小，按静力平衡条件求得理论夹紧力。为了保证工件装夹的安全可靠，夹紧机构（或元件）产生的实际夹紧力，一般应为理论夹紧力的1525倍。（一）问题的提出在给定的零件中，对本步加工的定位提出具体的要求是一定的公差，定位要求较高。因此，本步的重点应在保证工件的定位，来保证右端面的尺寸。具体要求1、保证右端面的尺寸。2、保证图中其它的标尺寸。（二）夹具设计1定位基准的选择由零件图可知，宽为800。03MM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，63MM,Z14FZCPT083SZ065DO83BZKP见切削手册356表解得FZ200N其中CP52，T8MM,SZ008MM/S,B8MM,D63MM,Z14,KPHB/198055在计算切削力时，必须考虑安全系数。安全系数KK1K2K3K4水平切削分力FH11FZ220N垂直切削分力FV03FZ60N其中K1为基本安全系数15K1为加工性质系数11K1为刀具钝化系数11K1为断续切削系数11F,KFH15X11X11X11X200400N实际加紧力为WKKFH/U1U2400/05800N其中U1和U2为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数，U1U20025螺母选用M16X15细牙三角螺纹，产生的加紧力为W2M/D2TGA655066D3D3/D2D2解得W1O405N其中M19000NMD2148MMA2029,D23MMD16MM此时螺母的加紧力W已大于所需的800N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