CA6140车床拨叉零件

1、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工艺装备（中批量生产）设 计 者 姚 芝 远指导教师 耿 爱五邑大学2010年2月21日五邑大学机械制造工艺学课程设计任务书题目：设计设计“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.机械加工工艺过程综合卡 6张 4.结构设计装配图 1张 5.结构设计零件图 1张 6.课程设计说明书 1份 班级AP学生 姚 芝 远指导教师 耿 爱教研室主任 2010年2月21日序言机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大

2、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有课程的一次深入的综合复习，也是一次理论联系实际的训练，因此它在我们四年的大学生活中占有重要地位。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。现分述如下：1. 以花键孔的中心线为基准

3、的加工面这一组面包括25+0.230mm的六齿花键孔、22+0.280花键底孔两端的2150倒角和距中心线为27mm的平面。2. 以工件右端面为基准的8+0.030 mm的槽和18+0.0120mm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) 确定毛坯的制造形式零件材料为HT200，抗拉强度和塑性低，但铸造性能和减震性能好，主要用来铸造汽车发动机汽缸、汽缸套、车床床身等承受压力及振动部件。所以这里采取铸造成型。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20.8mm。毛坯

4、零件图如下图：(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A面为精基准。(三) 制定工艺路线1.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8+0.030mm的槽。4. 铣削18+0.0120mm的槽。5. 拉花键。6. 去毛刺。7. 终检。2.工艺路线方案二工序：1. 粗、精铣端面，钻、扩花键底孔、倒两端15倒角。 以40mm圆柱面为粗基准。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

5、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. 去毛刺。7. 终检。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2.3.4.5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“机械加工工

6、艺过程综合卡片”(四) 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定CA6140的拨叉材料为HT200。毛坯重量为1.0 kg b =160MPa HBS 生产类型为由大、中批量生产，采用铸造。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2mm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22mm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

7、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1.8mm(五) 确定切削用量及基本工时工序I 粗铣端面A 、精铣端面A加工要求：粗铣端面A，端面A，Ra=3.2。用硬质合金钢端铣刀粗铣 加工余量2mm机床 ：A5032立式铣床 工作台最大纵向行程680mm 面积;长*宽（1250*320mm）1. 粗铣1) 选择刀具 根据切削用量简明手册表3.1 铣削宽度ae40mm时。铣刀直径为do=80mm，故齿数10，由于采用硬质合金钢端铣刀粗铣。铣刀几何参数（表3.2）rn=5ao=162) 切削用量 留精铣的加工余量为0.7

8、，所以本道工步切削厚度ac1.3，由于加工表面精度要求Ra=3.2 um.根据表3.5得每转进给量0.140.24mm/r就能满足要求，铣床的功率为7.5KW 所以每转进给量0.14mm/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3.7、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为1.01.5mm,铣刀do=80mm，刀具寿命 T=180min（表3.8）4) 决定切削速度Vc、可根据切削用量简明手册表3.9确定Vc=60(m/min) n=1000V/d=(100060)/(3.1480)=238.85r/min 根据XA5032型铣床说明书选n=235r/minVc=3.14nd/1000

9、=(2353.1480)/1000=59.032m/min Vf=nfZ=2350.14=32.9mm/min 选Vf=37.5mm/min 实际fz=Vf/(nz)=0.0159mm/z5) 机床功率：根据切削用量简明手册表3.20 当 Vc=60m/min ae=1.3mm fz=0.0159 Kmpc=1.4kw 查得PCC=1.1KW切削功率的修正系数：故Pct0.8,根据XA5032型铣床说明书，机床主轴允许的功率为Pcm=7.50.75=5.63kw 故PccPcm 因此所决定的切削用量可以采用。 ae=1.3mm Vf=37.5mm/min Vc=59.032m/min fz=0

10、.0159mmm/z6) 基本工时根据 切削用量简明手册表3.5: L1+=12mmTm=(L+L1+)/Vf=(40+12)/37.5=1.36（min） 2. 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0.7mm，所以本道工步切削厚度 aP0.7mm，0.6mm/r3）决定切削速度Vc、可根据切削用量简明手册表3.9确定Vc=68.53mm/min n=1000V/d=(100068.53)/(3.1480)=272.8r/min根据XA5032型铣床说明书选n=300r/minVf=nfZ=3000.6=180mm/min 取VF=190mm/min ，

11、则fz=Vf/(nz)=0.063mm/Z4）基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表3.5 L1+=12mmTm=(L+L1+)/Vf=(40+12)/190=0.273（min） 工序 钻孔、扩孔1、 选择钻头 选择高速钢麻花钻头，直径d=20mm。2、 选择切削用量 决定进给量f 按加工要求决定进给量：根据切削用量手册表2.7，当加工要求为H12-H13精度，铸铁的强度小于200Mpa,d=20mm,f=0.70-0.86mm/r. 按钻头强度决定进给量：根据表2.8，当b=200Mpa,d=20mm,钻头强度允许的进给量f=0.93mm/r. 按机床进给机构强度决定进给量：根据表2.9

12、，当b210mpa,d20.5mm，机床进给机构允许的轴向力为8330N时，进给量为0.41mm/r.从以上三个进给量比较可以看出，f=0.41mm/r,根据Z525钻床说明书，选择f=0.36mm/r.由表2.19可查出钻孔时的轴向力，当f=0.36mm/r,d21mm时，轴向力Ff=6090N.轴向力的修正系数都是1.0，所以Ff=6090N.60908830，所以f=0.36mm/r 可用。 决定钻头磨钝标准及寿命 由表2.12，当d=20mm,钻头后刀面最刀面磨损量取为0.6mm,寿命T=60min. 决定切削速度 由表2.15,b=200Mpa,f=0.36mm/r,切削速度为V=1

13、9m/min.切削速度修正系数为：kTv=1.0,Kcv=1.0,klv=0.85,ktv=1.0,所以 V=191.01.01.00.85=16.15m/min. n=1000v/d=100016.15/3.1420=263.52r/min. 根据Z525钻床说明书，可选择272r/min.因所选转数比计算值高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一及，即取f=0.28mm/r,也可选择低级转速n=195r/min,仍用f=0.36r/min,比较两种方案：一 . f=0.28mm/r,n=272r/min,nf=2720.28=76.16mm/min二 f=0.36mm/r,n=195r/m

14、in,nf=1950.36=70.2mm/min.第一方案nf值比较大，基本工时少，因此选第一方案。这时v=17m/min,f=0.28mm/r 计算基本工时 Tm=L/nf 式中L=l+Y+,l=80mm,入切量和超切量由表2.29查出y+=6mm,所以 Tm=80+10/2720.28=1.18min.2、扩孔刀具直径do=22mm；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。按Z525钻床说明书说明书主电机功率11可见比小得多所以机床功率足够所用

15、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=61.817/3021=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 P=(1.25-1.5) =1.35=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)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=Zbl

16、k/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=(1.25-1.5) =1.35=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) 工序 粗铣、精铣B面加工要求：粗铣B面，精铣B面，Ra=3.2。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

17、：40mm 长度：28mm1. 粗铣5) 选择刀具 根据切削用量简明手册表3.1 铣削宽度ae5mm时。直径为do=50mm故齿数，由于采用标准镶齿圆柱铣刀铣刀几何参数（表3.2）rn=10ao=16 6) 切削用量 留精铣的加工余量为0.2，所以本道工步切削宽度ac2.80.8，由于加工表面精度要求Ra=3.2 um.根据表3.5得每转进给量0.5mm/r就能满足要求，但考虑到62W功率为7.5kw，机床为中等系统刚度和62W铣床说明书 所以每转进给量0.6mm/r7) 选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据切削用量简明手册表3.7、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.6镶齿铣刀do=50mm， 刀具

18、寿命 T=120min（表3.8）8) 决定切削速度Vc、可根据切削用量简明手册表3.9确定Z=8, aP=40-70mm, ac=2.80.8, fz=f/z=0.0750.1mm/zCv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmKsvKTv=1.120.80.82=0.79Vc=23.7(m/min) n=1000V/d=(100023.7)/(3.1450)=151r/min 根据X62W型铣床说明书选n=160r/minVc=3.14nd/1000=(1603.1450)/100

19、0=25.1m/min Vf=nf=1600.6=96mm/min 选Vf=80mm/min 实际fz=Vf/(nz)=0.0625mm/z5) 机床功率：根据切削用量简明手册表3.20 当 Vc=71m/min ae=2.8mm ap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw 切削功率的修正系数：故Pct0.8,根据X62W型铣床说明书，机床主轴允许的功率为Pcm=7.50.75=5.63kw 故PccPcm 因此所决定的切削用量可以采用。 ae=2.8mm Vf=80m/minn=160r/min Vc=25.1m/min fz=0.0625mmm/z6) 基本工时根据 切削用量简明

20、手册表3.5Tm=(L+L1+)/Vf=(28+14)/80=0.525（min） L1+=14mm2. 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0.2，所以本道工步切削宽度 ae0.2mm，0.63）决定切削速度Vc、可根据切削用量简明手册表3.9确定ac=0.2mm, Vc=33.1m/min n=1000V/d=(100033.1)/(3.1450)=211r/min根据X62W型铣床说明书选n=210r/minVf=nf=210x0.6=126mm/minVF=125mm/min fz=Vf/(nz)=0.074mm/Z4）基本工时基本工时根据 切削

21、用量简明手册表3.5Tm=(L+L1+)/Vf=(28+14)/125=0.336（min） L1+=14mm工序 铣削8+0.030mm槽 加工工件尺寸：8+0.030mm , 长度L=40mm 加工要求：高速钢错齿三面刃铣刀（精密级K8）加工余量8 机床：X61W1) 选择刀具：由加工尺寸公差0-0.03 。所以铣刀精度为精密级K8铣刀参数：L=8mm D=22 d=63 ro=15ao=12an=6Z=162) 选择切削量由于槽的深度为8mm, 故一次走完，ae=8mm ap=8mm由切削用量简明手册表3.3 确定f=0.15-0.3mm/r 现取f=0.3mm/r ,fz=0.3/16

22、=0.018mm/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3.7,得最大磨损量为0.5 由表3.8确定刀具寿命：T=100min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3.27的公式 Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.15,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmKsvKTv =1.120.80.82=0.79 Vc=82.04m/minn=1000Vc/do=100082.04/3.1463=414.72r/min根据X61W型铣床说明书选nc=380r/min实际速度Vc=d

23、onc/1000=75.2m/min 选Vfc=ncf=3800.3=114mm/min 根据X61W型铣床说明书选选Vf=115mm/minfzc=115/(38016)=0.019mm/z9) 机床功率：根据切削用量简明手册表3.28 公式 圆周力 由表3.28 得 =30，XF=1.0，yF=0.65，UF=0.83，WF=0，qF=0.83，KFC=1.28, KTV=0.90 , =1 =0.9 =47.32 N M=FCdo/(2 )=1.49Nm Pc=FcVc/1000=3.2kw 根据X61W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3.5Tm=(

24、L+L1+)/Vf=(40+25)/115=0.57（min） L1+=25m工序 铣宽为180+0.012mm槽加工要求：用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽180+0.012mm，长L=40mm，加工余量23mm1) 选择刀具铣刀参数：L=18 d=100mm D=32mm ro=15ao=12an=6Z=202) 选择铣削用量由于槽的宽度为18mm, 故二次走完，ae=23mm ap=18mm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/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3.7,得最大磨损量为0.5 由表3.

25、8确定刀具寿命：T=100min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3.27的公式 Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8, =0.82, =1.120.80.82=0.79 Vc =72.34m/minn=1000Vc/do=100072.34/（3.14100）=230.4r/min根据X61W型铣床说明书选nc=210r/min实际速度Vc=donc/1000=65.94m/min 选Vfc=ncf=2100.5=105mm/min 根据X61W型

26、铣床说明书选选Vf=95mm/minfzc=95/（21020）=0.022mm/z机床功率：根据切削用量简明手册表3.28 公式 圆周力 由表3.28 得 =30，XF=1.0，yF=0.65，UF=0.83，WF=0，qF=0.83，KFC=1.28, KTV=0.90 , =1 =0.9 =44.3.2 N M=FCdo/(2 )=2.22Nm Pc=FcVc/1000=2.9 kw 根据X61W型铣床说明书，功率足够。5）基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表3.5Tm=(L+L1+)i/Vf=(40+46) 2/95=1.81（min） L1+=46mm i=2(走两次)工序 磨1

27、8mm槽1) 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=2.5m/s进给量f=50mm/min 双单行程 fr=0.015mm3) 切削工时。当加工1个表面时 Tm=(L+y+)i K/50=3.1min 夹具设计（一）问题的提出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，决定设计第4道工序铣宽为80+0。

28、03mm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80+0。03mm的槽，由于采用宽为80+0。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（二）夹具设计 1定位基准的选择由零件图可知，宽为80+0。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, Z=14Fz=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=63mm, Z=14, 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,=KFz =1.5 1.1 1.1 1.1 200=40