[工学]ca6140车床拨叉零件的机械加工工艺规程及夹具设计

济源职业技术学院毕业设计题目CA6140车床拔叉零件的机械加工工艺规程及夹具设计系别机电工程系专业机械设计与制造班级机制1001姓名岳宏观学号10240409指导教师崔沛日期2012年8月设计任务书设计题目“CA6140车床”拨叉零件的机械加工工艺规程及及夹具设计设计要求论理正确、逻辑性强、文理通顺、层次分明、表达确切，把实践结果上升到理论认识或应用理论的高度，最终解决实际问题，并提出自己的见解和观点；设计进度要求1设计的目的2零件的分析3工艺规程设计4确定切削用量及基本工时5夹具设计指导教师（签名）摘要针对现有常规CA6140普遍车床拔插零件的加工工艺，从而提高加工精度和扩大机床使用范围，并提高生产率。本论文说明了普通车床的拔插零件的机械加工的设计过程，较详尽地介绍了CA6140车床拨叉零件的机械加工工艺规程及夹具设计。结合我国实际国情，经济型数控车床是我国从普通车床向数控车床发展的及其重要的台阶。利用现有的普通车床，对其进行机械加工是一条低成本，高效益的途径。机械车床作为机电一体化的典型产品，在机械制造业中发挥着巨大的作用，很好地解决了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题，且能稳定产品的加工质量，大幅度地提高生产效率。我国作为机床大国，机械机床的占有率在国内占有十分重要的地位上，单从数字上来看我过和欧美等发达国家还有相当大的距离。对普通机床的机械加工不失为一种较好的良策。在金属加工行业中车床在所有加工设备中占有最大比重，例如最常见的轴类零件，就是由车床加工而成本论文针对目前国内企业现状，以CA6140普通车床为例提出简易型经济改造思路和设计方法。关键词CA6140，伺服电机，传动系统，控制系统，电气控制线路目录设计任务书23摘要4目录一零件的分析56（1）、零件的作用（2）、零件的工艺分析二、工艺规程设计68（1）确定毛坯的制造形成。（2）基准的选择。（3）制定工艺路线。三机械加工余量。89四确定切削用量及基本工时。920五夹具设计2022（1）问题的提出（2）夹具设计参考文献23致谢2324械加工工序卡片2534一、零件的分析（1）、零件的作用拨叉是一种辅助零件，通过拨叉控制滑套与旋转齿轮的接合。滑套上面有凸块，滑套的凸块插入齿轮的凹位，把滑套与齿轮固连在一起，使齿轮带动滑套，滑套带动输出轴，将动力从输入轴传送至输出轴。摆动拨叉可以控制滑套与不同齿轮的结合与分离，达到换档的目的。分析这种动力联接方式可知，车换档时要减速，这样可以减少滑套与齿轮之间的冲击，延长零件的使用寿命。（2）、零件的工艺分析该拔叉共有三组加工表面，且三者之间和其各内部之间存在有一定的位置关系，现分述如下一A面及22花键底孔这一组加工表面包括A端面和轴线与A端面相垂直的花键底孔。二8MM槽及其外端平面和18MM大槽这一组加工表面包括槽的D端面，槽和1800012的槽。其中从槽指向槽1800012且平行槽，花键，肋板对称线的方向是垂直于花键孔轴线的。且D端面所在平面垂直于A端面所在的平面。三花键孔及两处倒角这一组加工表面包括6MM的六个方齿花键孔，及25MM花键底孔两端的275倒角。根据零件图的尺寸及其精度要求，可以先加工A面及22花键底孔，而后其它表面的加工以这两个表面为精基准进行。二、工艺规程设计（1）确定毛坯的制造形式零件材料HT200、考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击性载荷，因此选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠。由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大，故可采取模锻成型。经查金属机械加工工艺人员手册表55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308MM。毛坯零件图如下图（2）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A面为精基准。（3）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B面。3铣削80030MM的槽。4铣削1800120MM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C31631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80030MM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1800120MM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。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234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345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345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1“机械加工工艺过程综合卡片”三、机械加工余量。CA6140的拨叉材料为HT200。毛坯重量为10KGB160MPAHBS生产类型为由大、中批量生产，采用模锻锻模。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1A面的加工余量A面有308MM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21MM3B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02MM粗铣加工余量为28MM四、确定切削用量及基本工时（机动时间）工序车削A面。1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C31631。转塔式六角卧式车床。刀具刀片材料。R12AO68B10O05KR90N152、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（入体方向）（2）进给量、根据切削简明手册（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C车床说明书取06MM/N。由于存在间歇加工所以进给量乘以K075085所以实际进给量F0608048MM/按C车床说明书053（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）刀具材料YG6VCV/TMAPXVFYVKV其中CV158XV015YV04M02修正系数KO见切削手册表128KMV115KKV08KKRV08KSV104KBV081VC158/60022015053041150808081097469M/MIN（4）确定机床主轴转速NS1000VC/DW2298（R/MIN）按C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621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TMLL1L2L3/NWXF033（MIN）L650/2325L13、L20、L302、精车1已知粗加工余量为05MM。2进给量F根据切削用量简明手册表16，F015025MM/R按C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/MIN3确定机床主轴转速NW1000VC/DW4108（R/MIN）按C3163车床说明书取NW400（R/MIN）实际切削速度V571M/MIN4切削工时，查工艺手册表621TMLL1L2L3/NWXF225/400X016035（MIN）由于下一道工序是钻孔，所以留下20MM的台阶，所以L6520/2225MML13L20L303、钻孔、扩孔、倒角。（1）、钻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,AO12,55,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（2）、扩孔刀具直径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。（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工序粗铣，精铣B面。加工要求粗铣B面，精铣B面，RA32。用标准镶齿圆柱铣刀粗铣加工余量3MM机床62W加工工件尺寸宽度40MM长度28MM1粗铣1选择刀具根据切削用量简明手册表31铣削宽度AE5MM时。直径为DO50MM故齿数，由于采用标准镶齿圆柱铣刀铣刀几何参数（表32）RN10AO162切削用量留精铣的加工余量为02，所以本道工步切削宽度AC2808，由于加工表面精度要求RA32UM根据表35得每转进给量05MM/R就能满足要求，但考虑到62W功率为75KW，机床为中等系统刚度和62W铣床说明书所以每转进给量06MM/R3选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据切削用量简明手册表37、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为06镶齿铣刀DO50MM，刀具寿命T120MIN（表38）4决定切削速度VC、可根据切削用量简明手册表39确定Z8,AP4070MM,AC2808,FZF/Z007501MM/ZVCCVDOQV/TMXAPXXVXFZXYVXAEXUVXZPVCV20,QV07,XV03,YV02,UV05,PV03,M025,KM112,KSV08,KTV082,KVKMXKSVXKTV112X08X082079VCCVXDOXQV/TMXAPXXVXFZXYVXAEXUVXZPV237M/MINN1000V/D1000X237/314X50151R/MIN根据X62W型铣床说明书选N160R/MINVC314ND/1000160X314X50/1000251M/MINVFNF160X0696MM/MIN选VF80MM/MIN实际FZVF/NXZ00625MM/Z5机床功率根据切削用量简明手册表320当VC71M/MINAE28MMAP41MMFZ008KMPC14KW切削功率的修正系数故PCT08,根据X62W型铣床说明书，机床主轴允许的功率为PCM75075563KW故PCCPCM因此所决定的切削用量可以采用。AE28MMVF80M/MINN160R/MINVC251M/MINFZ00625MMM/Z6基本工时根据切削用量简明手册表35TMLL1/VF2814/800525（MIN）L114MM2精铣1）选择刀具刀具与上道工步是同一把刀。2）切削用量精铣的加工余量为02，所以本道工步切削宽度AE02MM，063）决定切削速度VC、可根据切削用量简明手册表39确定AC02MM,VCCVDOQV/TMXAPXXVXFZXYVXAEXUVXZPV331M/MINN1000V/D1000X331/314X50211R/MIN根据X62W型铣床说明书选N210R/MINVFNF210X06126MM/MIN、VF125MM/MINFZVF/NXZ0074MM/Z4）基本工时基本工时根据切削用量简明手册表35TMLL1/VF2814/1250336（MIN）L114MM工序铣削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T100MIN其中4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/Z5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最后，将以上各个工序切削用、工时定额的计算结果，连同其它加工数据，一起填入机械加工工艺卡片中，见附后表。五、夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动成本，需要设计专用夹具。按指导老师的布置，设计第道工序铣28MM40MM端面D及槽的铣床夹具。本夹具将用于X51立式铣床，刀具为YG6硬质合金端铣刀，对工件28MM40MM端面D及槽进行加工。（1）问题的提出本夹具主要用于第道工序铣28MM40MM端面D及槽，由于该端面和槽精度要求高，所以，在本道工序加工时，应该考虑其精度要求，同时也要考虑如何提高劳动生产率。本夹具主要用来铣宽为800。03MM的槽，由于采用宽为800。022MM的精密级高速钢直齿三面刃铣刀，一次铣削，所以主要应该考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度（2）夹具设计有关计算1定位基准的选择由零件图可知，28MM40MM端面D和槽应对花键孔中心线有平行度要求，与A端面有垂直度要求。为了使定位误差为零，应该选择以花键底孔定位的定心夹具。但这种定心夹具在结构上将过于复杂，因此这里只选用以花键底孔和A端面为主要定位基面。2切削力及夹紧力的计算刀具YG6硬质合金端铣刀见切削手册表328其中CF545，AP45，XF09，FZ018，YF074，AE28，UF10，D0100，QF10，N255，WF0，Z10F54545090180742810/10025501661N水平分力FH11F实1827N垂直分力FV03F实498N在计算切削力时，必须安全系数考虑在内。安全系数KK1K2K3K4。其中K115K211K311K411FKFH（15111111）18273648N实际加紧力为F加KFH/（U1U2）3648/057296N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/D2TGA6055066D3D3/（D2D2其中M19000NMD2148MMA2029，D23MMD16MM解得W1O405N此时螺母的加紧力W已大于所需的7296的加紧力F加，故本夹具可安全工作。心轴取材料为Q235查表得Q235的许用弯曲应力为158MPA弯曲应力M/WZ32FL/314D3994X32X0028/314X00222267许用弯曲应力158MPA3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。且工件是以内孔在心轴上定位，A端面靠在定位块上，该定位心轴的尺寸及公差一现规定为与零件内孔有公差相同，就是220028MM。因为夹紧与原定位达到了重合，能较好地保证了铣28MM40MM端面D所得到的尺寸和花键孔中心线的尺寸和公差要求。4夹具机构设计及操作简要说明如前所述,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。结果，本夹具总体的感觉还比较紧凑。夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺配合使用）；同时，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一正确的安装位置，以有利于铣削加工。铣床夹具的装配图及夹具体零件图分别见附图3附图4。参考文献书名出处作者机床夹具图册机械工业出版社孙巳德机械制造工艺学课程设计指导书哈尔滨工业大学赵家齐切削用量简明手册机械工业出版社艾兴肖诗纲机械制造工艺设计简明手册哈尔滨工业大学李益民机械制造工艺学清华大学王先逵致谢光阴荏苒，几个月的毕业设计转瞬即逝。在本篇论文完成之际，回想过去的点点滴滴，我深深的感到毕业设计不仅仅是增长了我的学识，提高我们的能力，更多的是对我从事学习研究的一种责任心的培养，是对我细心和耐心的考验。在这个过程中，指导老师和同学们教会了我很多东西，在这里要向他们表示衷心的感谢。本论文是在指导老师的悉心指导下完成的，从指导老师那里，我不仅学到了许多书本上的知识，同时也学会了许多做人的道理。师恩厚重，学生将永远铭记在心。在课题的研究期间和论文的撰写过程中，指导老师倾注了大量的心血，才使得我能够顺利地完成各项工作，从最初论文的选题到最终斟字酌句的审阅，论文进行过程中的每一个环节，都倾注着辛劳的汗水，凝结着老师智慧的结晶。恩师严谨的治学态度、一丝不苟的工作作风、孜孜不倦的学习精神无不给我留下了深刻的印象，对我在学业上的严格要求和教诲的确使我受益非浅。而且，指导老师以他渊博的学识和前瞻的眼光，为学生开阔了研究视野，丰富了专业知识。他严谨的治学态度和谦逊无私的高尚品质，一丝不苟的敬业精神，鞭策着学生不断进取、前进。我坚信，这一切一切必将对我以后的学习、工作和生活产生深远的影响。在此，学生向恩师谨致我最崇高的敬意和最诚挚的谢意。再一次对所有给予过我关心和帮助的老师、同学、和朋友们致以深深的谢意我相信，我将会以更大的热情和信心投入到今后的学习中去，为了所有曾经帮助过我的人们，我将永远努力，不断进取械加工工序卡片济源职业技术学院机电工程系机械设计与制造专业械加工工序卡片生产类型中批生产工序号1零件名称拨叉零件号零件重量10KG同时加工零件数1材料毛坯牌号硬度型式重量HT200HB170240铸件设备夹具和辅助工具名称型号15153263QA转塔式六角车床C31631通用夹具工序工步工步说明刀具量具走刀长度（MM）走刀次数切削深度MM进给量MM/N主轴转速（R/MIN）切削速度M/MIN基本工时MIN112345粗车端面A精车端面A钻花键底孔扩花键底孔倒角2X1590度车刀90度车刀20中心钻21扩孔钻45度偏刀游标卡尺游标卡尺游标卡尺游标卡尺303080801511112280520120530160620622004002802804085711717033035032032济源职业技术学院机电工程系机械设计与制造专业械加工工序卡片生产类型中批生产工序号2零件名称拨叉零件号零件重量10KG同时加工零件数1材料毛坯牌号硬度