ca6140车床拨叉零件的机械加工工艺规程及φ25h7孔加工钻床专用夹具

机械制造工艺学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25H7孔加工钻床专用夹具设计者指导教师2013年9月24日目录序言4一、零件的分析4（1）零件的作用4（2）零件的工艺分析42、工艺规程设计5（1）确定毛坯的制造形式5（2）基面的选择5（3）制定工艺路线5（4）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定7（5）确立切削用量及基本工时83、夹具设计21（1）问题的提出21（2）夹具设计214、设计总结23参考文献23序言机械制造工艺学课程设计是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，它在我们的大学生活总占有重要的地位。我希望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，使自己能更快的适应以后的工作生活。1、零件的分析（1）零件的作用题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。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工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的25孔与操纵机构相连，二下方的60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。（2）零件的工艺分析零件的主要加工表面和主要的技术要求分为两个部分1以25H7MM孔为中心的加工表面这一组加工表面包括25H7MM的孔，以及42MM的圆柱两端面，其中主要加工表面为25H7MM通孔。2以60MM孔为中心的加工表面这一组加工表面包括60H12的孔，以及60H12的两个端面。主要是60H12的孔。3铣16H11的槽这一组加工表面包括此槽的端面，16H11MM的槽的底面，16H11MM的槽两侧面。4以M2215螺纹孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括M2215的螺纹孔，长32MM的端面。主要加工表面为M2215螺纹孔。这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是60孔端面与25H7孔垂直度公差为01MM。16H11MM的槽与25H7的孔垂直度公差为008MM。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。二、工艺规程设计（1）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，生产类型为成批生产，故选择铸件毛坯。（2）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，现选取孔的不加工外轮廓0215表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个42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，此处不再重复。（3）制定工艺路线制定工艺路线的出发点,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夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。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一粗、钻、扩、铰、精铰25、60孔工序二粗、精铣60、25孔下端面。工序三粗、精铣25孔上端面工序四粗、精铣60孔上端面工序五切断。工序六铣螺纹孔端面。工序七钻22孔（装配时钻铰锥孔）。工序八攻M2215螺纹。工序九粗铣半精铣精铣槽所在的端面工序十粗铣半精铣精铣16H11的槽。工序十一检查。上面的工序加工不太合理，因为由经验告诉我们大多数都应该先铣平面再加工孔，那样会更能容易满足零件的加工要求，效率不高，但同时钻两个孔，对设备有一定要求。看另一个方案。2工艺路线方案二工序一粗、精铣25孔上端面。工序二粗、精铣25孔下端面。工序三钻、扩、铰、精铰25孔。工序四钻、扩、铰、精铰60孔。工序五粗、精铣60孔上端面工序六粗、精铣60孔下端面。工序七切断。工序八铣螺纹孔端面。工序九钻22孔（装配时钻铰锥孔）。工序十攻M2215螺纹。工序十一粗铣半精铣精铣槽所在的端面工序十二粗、半精铣精铣16H11的槽。工序十三检查。上面工序可以适合大多数生产，但是在全部工序中间的工序七把两件铣断，对以后的各工序的加工定位夹紧不方便，从而导致效率较低。再看另一方案。3工艺路线方案三工序一粗、精铣25孔上端面。工序二粗、精铣25孔下端面。工序三钻、扩、铰、精铰25孔。工序四钻、扩、铰、精铰60孔。工序五粗、精铣60孔上端面工序六粗、精铣60孔下端面。工序七铣螺纹孔端面。工序八钻22孔（装配时钻铰锥孔）。工序九攻M2215螺纹。工序十粗铣半精铣精铣槽所在的端面。工序十一粗、半精铣精铣16H11的槽。工序十二切断。工序十三检查。此方案仍有先钻孔再铣平面的不足，所以这个方案仍不是最好的工艺路线。再看另一方案。4工艺路线方案四工序一以42外圆为粗基准，粗铣25孔上、下端面。工序二精铣25孔上、下端面。工序三以25孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰25孔,孔的精度达到IT7。工序四以25孔为精基准，粗铣60孔上、下端面。工序五以25孔为精基准，精铣60孔上、下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过01。工序六以25孔为精基准，钻、镗、铰60孔，保证孔的精度达到IT12。工序七以25孔为精基准，铣螺纹孔端面。工序八以25孔为精基准，钻20孔（装配时钻铰锥孔）。工序九以25孔为精基准，攻M2215螺纹。工序十以25孔为精基准，铣槽端面。工序十一以25孔为精基准，铣16H11的槽保证槽的侧面相对孔的垂直度误差是008。工序十二两件铣断工序十三检查。此方案使加工效率大大提高，多次加工60、25孔更加保证孔的加工精度。以上工艺过程详见附表1“机械加工工艺过程综合卡片”。（4）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定“CA6140车床拨叉”零件材料为HT200，硬度190210HB，毛坯重量145KG，生产类型为成批生产，铸造毛坯。跟据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下1外圆表面（42）考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯，没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。2外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（25,60端面）。查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表223225，取25，60端面长度余量均为25（均为双边加工）铣削加工余量为粗铣2MM半精铣07MM3内孔（60已铸成50的孔）查工艺手册表238，为了节省材料，取60孔已铸成孔长度余量为3，即铸成孔半径为54MM。工序尺寸加工余量钻孔4MM扩孔15MM铰孔04MM精铰01MM同上，零件25的孔也已铸出15的孔。工序尺寸加工余量钻孔至23余量为8MM扩孔钻18MM粗铰孔014MM精铰孔006MM4槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量铸出槽端面至中心线47MM的距离，余量为3MM。工序尺寸加工余量粗铣端面21MM半精铣07MM精铣02MM5螺纹孔顶面加工余量铸出螺纹孔顶面至25孔轴线且垂直轴线方向40MM的距离，余量4MM工序尺寸加工余量粗铣顶面31MM半精铣07MM精铣02MM6其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为成批生产，应该采用调整加工。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认。（5）确立切削用量及基本工时工序一以42外圆为粗基准，粗铣25孔上下端面。1）加工条件工件材料HT200,B016GPAHB200241,铸造。加工要求粗铣25孔上下端面。机床X53立式铣床。刀具W18CR4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度AE18MM/R由于所选择的进给量远远小于和，故可以使用。FF2）确定切削速度V、轴向力F、转矩T以及切削功率MP用不同的刀具材料进行钻、扩、铰孔的V、F、T、均可以按照表348以及表3410进行计算。根据所给条件，可以直接在表3415中用插入法计算得17/MIN,4732,5169,125MVFNTPKW由于实际条件与上表所给条件不完全相同，故应该对结果进行修正。由表349可知，切削速度的修正系数088，075，故MVKLVKV17M/MIN0880751122M/MIN0162/INVNRD查Z535型机床说明书，取N195R/MIN，实际切削速度为0N135M/INV实由表3411，切削力以及转矩的修正系数，故106MFKF4732N1065016NT5169NM106548NM3校验机床功率切削功率为MP/105MMVKW实机床有效功率为效率45KG081365KGEP由于故选择的切削用量可以使用，即EMP02,043/,195/MIN,135/INDFRV相应的F5016N,T545NM，PM105KW4）计算工时180298IN315MLTNF3扩孔（1）选用标准高速钢扩孔钻247（2）确定扩孔切削用量1）确定进给量F根据表345，取F（0708）07MM/R049056MM/R。根据Z535型机床说明书，取F057MM/R2确定切削速度V及N根据表3434，取V25M/MIN由于切削条件与上表不同，故应该乘以以下修正系数08,12PMVAVK故25/IN04/MIN所以1/I47R根据Z535型机床说明书，取N275R/MIN。实际扩孔速度02475/MIN213/IN1DNV3计算工时28025IN7MLTNF4铰、精铰孔（1）选用MM标准高速钢铰刀。25（2）确定铰孔切削用量1）确定进给量F，根据表346查出，F1326MM，按该表注4，进给量取较小值。按Z535型机床说明书，取F16MM/R。2）切削速度V及N根据表3440，去V82M/MIN切削速度的修正系数由表349查出08,9PMVAVK故2/IN08714/MIN01714/I9/I5VNRRD根据Z535型机床说明书，取N100R/MIN，实际铰孔速度02510/MIN785/IN1DNV3计算工时280251IN16MLTNF同理，精铰同上所以，123425MINMMTTT工序四以25孔为精基准，粗铣60孔上下端面。1加工条件工件材料HT200,B016GPAHB200241,铸造。加工要求粗铣60上下端面。取008MM/Z参考切削手册表33）ZF切削速度参考有关手册，确定V045M/S，即27M/MIN机床X63卧式铣床。刀具采用高速钢镶齿三面刃铣刀,铣削宽度AE24MM/R由于所选择的进给量远远小于和，故可以使用。FF2）确定切削速度V、轴向力F、转矩T以及切削功率MP用不同的刀具材料进行钻、扩、铰孔的V、F、T、均可以按照表348以及表3410进行计算。根据所给条件，可以直接在表3415中用插入法计算得12/MIN,27860,70,521MVFNTPKW由于实际条件与上表所给条件不完全相同，故应该对结果进行修正。由表349可知，切削速度的修正系数088，075，故MVKLVKV12M/MIN088075792M/MIN01458/INVNRD查Z535型机床说明书，取N60R/MIN，实际切削速度为0DN136M/INV实由表3411，切削力以及转矩的修正系数，故106MFKF27860N106295316NT6867NM1067279NM3校验机床功率切削功率为MP/72MMPVKW实机床有效功率为效率12KG081972KGEP由于故选择的切削用量可以使用，即EMP05,07/,60/MIN,1036/INDFRV相应的F295316N,T7279NM，722KWP4）计算工时1203MIN76MLTNF2扩孔（1）选用标准高速钢扩孔钻56（2）确定扩孔切削用量1）确定进给量F根据表345，取F（1315）07MM/R091105MM/R。根据Z535型机床说明书，取F095MM/R2确定切削速度V及N根据表3434，取V203M/MIN由于切削条件与上表不同，故应该乘以以下修正系数08,12PMVAVK故3/IN0812/MIN所以12/I036/I56RR根据Z535型机床说明书，取N120R/MIN。实际扩孔速度012/MIN1/IN1DNV3计算工时2201IN95MLTNF3铰、精铰孔（1）选用MM标准高速钢铰刀。60（2）确定铰孔切削用量1）确定进给量F，根据表346查出，F12518/MM，按该表注4，进给量取较小值。按Z535型机床说明书，取F16MM/R。2）切削速度V及N根据表3440，去V85M/MIN切削速度的修正系数由表349查出08,9PMVAVK故5/IN0874/MIN0174/I2/I6VNRRD根据Z535型机床说明书，取N60R/MIN，实际铰孔速度0560/MIN15/IN1DNV3计算工时212046INMLTNF同理，精铰同上所以，123407MINMMTTT工序七以25孔为精基准，铣螺纹孔端面。1加工条件工件材料；HT200，铸造。机床X52K。查参考文献工艺师手册表30342刀具硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料，15YT，齿数，此为粗齿铣刀。10DM8Z因其单边余量Z2MM所以铣削深度PA2M每齿进给量根据参考文献工艺手册表2475，取F铣削速度参照参考文献工艺师手册表3034，取012/FAZV3VMS机床主轴转速N10D式中V铣削速度；D刀具直径。代入上式得，101360254/MIN4VNRD按照参考文献工艺手册表317430/INR实际铣削速度V314157/06DNS进给量FV280/8/FFAZM工作台每分进给量MF4/2/INFVS根据参考文献工艺手册表281,A0A3切削工时被切削层长度由毛坯尺寸可知，L3LM刀具切入长度1L21053LDA217M刀具切出长度取2L走刀次数为1机动时间1JT1237014MIN8JMLF工序八以25孔为精基准，钻20孔（装配时钻铰锥孔）。1选择钻床及钻头选择Z535型立式钻床，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时DO20MM，钻头采用双头刃磨法，2选择切削用量1）决定进给量F根据表341可以查出F043053MM/R由于孔深和孔径之比/18，所以10，L0DLFK故（043053）10043053MM/RF查Z535型立式钻床说明书，取043MM/RF根据表343，钻头强度所允许的进给量16MM/R。机床进给机构允F许的轴向力5880N（由机床说明书查出），根据表344，允许的进MAXF给量10MM/RF由于所选择的进给量远远小于和，故可以使用。FF2）确定切削速度V、轴向力F、转矩T以及切削功率MP用不同的刀具材料进行钻、扩、铰孔的V、F、T、均可以按照表348以及表3410进行计算。根据所给条件，可以直接在表3415中用插入法计算得V176M/MIN,F4340N,T4253NM,1184KWMP由于实际条件与上表所给条件不完全相同，故应该对结果进行修正。由表349可知，切削速度的修正系数088，075，故MVKLVK176M/MIN0880751162M/MINV0185/MINNRD查Z535型机床说明书，取N180R/MIN，实际切削速度为0DN13M/INV实由表3411，切削力以及转矩的修正系数，故106MFKF4340N1064600NT4253NM106451NM3校验机床功率切削功率为MP/08MMVKW实机床有效功率为45KG081365KGEP由于故选择的切削用量可以使用，即EMP02,043/,180/MIN,13/INDFRV相应的F4600N,T451NM，08KWP4）计算工时1362049MIN18MLTNF工序九以25孔为精基准，车床攻M2215螺纹。1）切削速度的计算见切削用量手册表21，刀具寿命T60MIN，采用高速钢螺纹车刀，规定粗车螺纹时105，走到次数I3，PA半精车螺纹时01703817521/MIN62CV02，走刀次数I3PA精车螺纹时01703817521/MIN6CV01，走刀次数I2PA其中，螺距118,0,7,03VVVCMXY1T175063,5MKK所以，粗车螺纹时010738107521/MIN65CV半精车螺纹时0170381756/IN62CV精车螺纹时017038175368/MIN6CV2）确定主轴转速粗车螺纹时1021574/IN60CVNRD按照机床说明书，取N96R/MIN实际切削速度18M/MINCV半精车螺纹时210653/MIN0CVNRD按照机床说明书，取N30R/MIN实际切削速度565M/MINCV精车螺纹时310368195/MIN0CVNRD按照机床说明书，取N180R/MIN实际切削速度34M/MINCV3）切削工时取切入长度为13LM粗车螺纹时15307IN96LTINF半精车螺纹时1253208MIN4LTINF精车螺纹时13534018IN9LTINF所以车螺纹的总工时为12376MINTT工序十以25孔为精基准，铣槽端面1选择机床刀具选择立式铣床X53K硬质合金钢YAB端铣刀60PA2切削用量查2表5F014024MM/RT180MIN取F015MM/RV184M/MINN732R/MINMIN/46VF3计算工时S1946231NFLTM半精铣04S622NFLTM3S8TT21工序十一以25孔为精基准，铣16H11的槽保证槽的侧面相对孔的垂直度误差是008。本道工序精铣槽之前已进行了粗铣和半精铣工步，此工序精铣槽须满足各技术要求包括槽宽16H11，槽深8H12，槽两侧面粗糙度为32，槽底面粗糙度为63。1、选择机床及刀具机床X61W型万能铣床刀具错齿三面刃铣刀铣槽DO16MM查1表8国家标准GB1118D160MMD40MML16MM齿数Z242、计算切削用量由工艺手册表941和（切削用量手册）查得走刀量F067MM/R铣刀磨钝标准和耐用度由工艺手册表946查得磨钝标准为0203表947查得耐用度为T150MIN1）切削速度由工艺手册式32VPUWYFXPMQVKZATDCVV0V查表948得其中修正系数01VK4V20VQ1VX40VY5VU8,6,867,5,PWFVAMZAMP代入上式，可得V495M/MIN082M/S2）确定机床主轴速度MIN/5390/610RSRDWVNS由工艺手册按机床选取主轴转速为633R/S所以实际切削速度为MIN/2196/27310SDNVW3）计算切削工时SZNAYLVLTFFM732工序十二两件铣断加工机动时间JT028MINJ辅助时间参照参考文献工艺手册表2545，取工步辅助时间为FT。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为MIN410。则IMIN410FT根据参考文献工艺手册表2548，K13K单间时间定额，有DT102814319MIN28IDJFTTK因此，达到生产要求。三、夹具设计设计工序钻25H7孔夹具（1）问题的提出本夹具要用于钻25孔，钻25孔之前我们其他孔系都还没有加工，所以定位比较困难，又因为我们的孔和其他面没有位置度要求，因此我们采用已经加工好的底面和侧面定位即可满足要求，在本道工序加工时，我们应首先考虑保证各面的各加工精度，提高生产效率，降低劳动强度。（2）夹具设计1定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图有较高的孔径精度要求和很高的表面粗糙度要求，为了使定位误差减小，选择以孔42外圆及端面和叉臂外侧为定位基准，用V形块、浮动支撑和挡销实现完全定位。为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的钩型压板作为夹紧机构。2切削力和夹紧力计算切削刀具高速钢麻花钻头，则PCPKVFAF15072943式中15MM，50M/MIN，F05MM/R，PC12RPPPRKMPPKKKAA计算结果1459699N选用压板压紧，实际加紧力N应为FN1460501式中，和是夹具定位面及加紧面上的摩擦系数，05。1212压板用螺母拧紧，由机床夹具设计手册表1223得螺母拧紧力N40拧根据杠杆原理压板实际加紧力为N21054压此时已大于所需的1460N的夹紧力，故本夹具可安全工作。压N3定位误差分析定位元件尺寸及公差确定。（1）夹具的主要定位元件为一平面和两V形块，面与面配合。（2）工件的工序基准为端面和圆柱面，故端面的平面度和圆柱面的援助度对定位误差影响最大则其定位误差为TDDMAXDMIN本工序采用一平面，两V形块，工件始终平面，而定位块的偏角会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力，因此，工件在定位块正上方呦倾斜，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。四、设计总结本次课程设计是对我们大学三年课程学习的一个总结，这次设