机械制造工艺学课程设计CA6140车床拨叉(831007)工艺规程及钻φ22的钻床夹具(全套图纸)

1、目 录一、序言-1二、设计目的-1三、零件的分析-2四、确定生产类型-2五、确定毛坯-2六、工艺规程设计-3(一)、选择定位基准-3(二)、制定工艺路线-3(三)、选择加工设备和工艺路线-4(四)、机械加工余量、工序尺寸及公差的确定-4(五)、确定切削用量，切削速度和时间定额-4七、夹具设计-6八、小结-7九、参考文献-8一、零件的分析（一） 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22孔与操纵机构相连，下方的55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

2、轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。（二） 零件的工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1. 小头孔以及与此孔相通的的锥孔、螺纹孔2. 大头半圆孔3. 拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔端面，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm，小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为0.05mm。由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，

3、所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。二 确定生产类型 已知此拨叉零件的生产纲领为Q=5000件/年，零件的质量m=1.0件/台，结合生产实际,备品率a%和废品率b%分别取3%和0.5%.代入公式(1-1)得N=5000件/年1件/台(1+3%)(1+0.5%)=5152.5件/年拔叉重量为1.0kg,由机械制造技术基础课程设计指导教程(本说明书中除特殊说明外,其余查表均由此指导教程查得)表1-3知,拔叉属轻型零件;由表1-4知,该拔叉的生产类型为大批生产.所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。三 确定毛坯1 确定毛坯种类：

4、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，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。由表2-1选用铸件尺寸公差等级CT12级。2 确定铸件加工余量及形状：由表2-5，选用加工余量为MA-G级，并查24页表2-4确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选者及加工余量如下表所示：3绘制铸件零件图(见附图)四 工艺规程设计(一)选择定位基准：1 粗基准的选择：以零件的两个小头孔外圆表面为主要的定位粗基准，以小头孔的底面为辅助粗基准。 2 精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以两个小头孔外圆柱表面为主要的

5、定位精基准，以加工后的小头孔的上端面为辅助的定位精基准。（二）制定工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，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工卡具,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。查机械制造工艺及设备设计指导手册346页表15-32、15-33、15-34，选择零件的加工方法及工艺路线方案如机械加工工艺过程卡片。（三）选择加工设备和工艺设备1 机床的选择： 工序010060均为铣平面，可采用X51立式铣床。 工序070110采用摇臂钻床。 工序120采用钻床。多刀具组合机

6、床。 工序130采用铣断机床。2 选择夹具：该拨叉的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。3 选择刀具：在铣床上加工的各工序，采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。在铰孔，由于精度不高，可采用硬质合金铰刀。4选择量具：两小头孔、中间孔均采用极限量规。5其他：对垂直度误差采用千分表进行检测，对角度尺寸利用专用夹具保证，其他尺寸采用通用量具即可。（四）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定1圆柱表面工序尺寸： 前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定7 、8加工工序钻-扩-粗铰-精铰22加工余量工序尺寸及公差如下：由2-28可查得精铰余量Z精铰=0.06mm 粗铰余量Z粗铰=0.14mm 扩孔

7、余量Z扩孔=1.8mm 钻孔余量Z钻=20mm查表1-20可依次确定各工序的加工精度等级为,精铰:IT7; 粗铰:IT10; 扩孔:IT11; 钻孔:IT12. 根据上述结果,再查标准公差数值表可确定各工步公差值分别为,精铰:0.021mm; 粗铰:0.058mm; 扩孔:0.075mm; 钻孔:0.15mm综上所述,该工序各工步的工序尺寸及公差分别为,精铰: 2200.021mm; 粗铰21.9400.058mm; 扩孔:21.800.075mm; 钻孔: 2000.15mm.2 平面工序尺寸：1.1粗铣两小头孔上端面，加工余量为1.2mm，基本尺寸为，经济精度为CT12级。1.2粗铣中间孔

8、上端面，加工余量为4mm，基本尺寸为 mm，经济精度为CT12级。1.3粗铣中间孔下端面，加工余量为4mm，基本尺寸为 mm，经济精度为CT12级。1.4精铣小头孔上端面，加工余量为0.5mm，基本尺寸为50mm，经济精度为CT11级。1.5精铣中间孔上端面，加工余量为1mm，基本尺寸为 mm，经济精度为CT10级。1.6精铣中间孔下端面，加工余量为1mm，基本尺寸为 mm，经济精度为CT10级。（五）确定切削用量，切削速度和时间定额：1工序1以小头孔外圆表面为粗基准，粗铣22孔上端面。 1.1 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：粗铣22孔

9、上端面。机床：X51立式铣床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度apPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.2mm，n=160r/min, V c=40.2m/min，f z=0.2mm/z。1.5计算基本工时根据教程表5-43查得对称铣tjl+l1+l2/fmz ，由于kr,L2=2mm,解得tj=0.15min辅助时间：ta=(0.150.2)tj=0.3min2工序2 以小头孔外圆表面为基准粗铣55孔上下端面。2.1 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：粗铣55上端面。机床：X51立式铣床。刀具：

10、直柄立式铣刀，按教程62页表3-15查得，取d=71mm,d1=63mm,中齿z=8。2.2 切削用量2.2.1 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=4mm，一次走刀即可完成所需长度。2.2.2每齿进给量 机床功率为7.5kw。查简明手册f=0.2mm/z。2.3查后刀面寿命 查简明手册表3.8，寿命T=180min2.4计算切削速度 按教程表5-9选取Vc=40m/min，根据公式，算得n=181.98r/min,查教程表4-15取n=210r/min,在由公式算得实际切削速度Vc46.8m/min2.5计算基本工时根据教程表5-43查得对称铣tjl+l1+l2/fmz ，由于krPc

11、c。故校验合格。最终确定n=210r/min, V c=46.8m/min，f z=0.12mm/z。4.5计算基本工时tmL+l1/ fn=(4+1)/0.12*210=0.20min。辅助时间：ta=(0.150.2)tj=0.4min5.工序070和080以T1及小头孔外圆为基准，钻、扩、粗铰、精铰22孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。.采用立式钻床525型号5.1钻孔工步(1)刀具:采用莫氏锥柄麻花钻(20GB/T1438.1-1996)(2)背吃刀量的确定 取a p=20mm(3)进给量的确定 由表5-22,选取该工步的每转进给量f=0.25mm/r(4)切削

12、速度的计算 由表5-22,按工件材料为铸铁的条件选取,切削速度v取18m/min. 由公式(5-1)n=1000v/d=100018/(3.1422)=286.6r/min,参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速,取转速n=272r/min.代入(5-1),求出实际钻削速度v=nd/1000=2723.1420/1000=17m/min(5)时间定额计算 根据表5-41,钻孔的基本时间可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得.式中l=50mm, l2=1mm;l1=Dcotkr/2+(12)=20mm/2cot54.0+1mm=11.7mm,f=0.25mm/r,n=272r

13、/min.将以上结果代入公式,得该工序基本时间tj=(50mm+11.7mm+1mm)/(0.25mm/r272r/min=0.92min=55.3s(6)辅助时间tf的计算 由辅助时间与基本时间的关系为ta=(0.150.2) tj得钻孔工步的辅助时间 tf=0.1555.3=8.30s5.2扩孔工步(1)刀具:采用莫氏锥柄扩孔钻(B/T1141-1984)(2)背吃刀量的确定 取ap=1.8mm(3)进给量的确定 由表4-10,选取f=1.1mm/r.(4)切削速度的计算由表5-22,按工件材料为铸铁的条件选取,切削速度v取4m/min. 由公式(5-1)n=1000v/d=10004/(

14、3.1421.8)=58.43r/min,参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速,取转速n=97r/min.代入(5-1),求出实际钻削速度v=nd/1000=2723.1421.8/1000=6.64m/min(5)时间定额计算由D=21.8mm l=50mm l2=3mm得l1=(D-d)cotkr+(12)=(21.8-20)/2cot54.0+1=1.6mm=30.7s(6)辅助时间tf的计算 由辅助时间与基本时间的关系为ta=(0.150.2) tj得钻孔工步的辅助时间 tf=0.1530.7=4.6s5.3粗铰工步(1)刀具:采用锥柄机用铰刀(GB/T1133-1984)(2

15、)背吃刀量的确定 取a p0.14mm(3)进给量的确定 由表5-31,选取f=1.0mm/r.(4)切削速度的计算由表5-31,取v=4m/min. 由公式(5-1) n=1000v/d=10004/(3.1420)=63.7r/min,参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速,取转速n=97r/min.代入(5-1),求出实际切削速度v= nd/1000=973.1420/1000=6.1m/min(5)时间定额计算 根据表5-41,钻孔的基本时间可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn,式中l1 l2由表5-42按kr=15.0 ap=(D-d)/2=(21.94mm-21.

16、8mm)/2=0.08mm的条件查得l1=0.37mm l2=15mm;而l=50mm f=1.0mm/r n=97r/min将以上结果代入公式,得该工序的基本时间tj=(50mm+0.37mm+15mm)/(1.0mm/r97r/min)=0.67min=40.4s(5)辅助时间tf的计算 由辅助时间与基本时间的关系为ta=(0.150.2) tj得钻孔工步的辅助时间 tf=0.1540.4=6.06s5.4精铰工步(1)刀具:采用锥柄机用铰刀(GB/T1133-1984)(2)背吃刀量的确定 取ap=0.06mm(3)进给量的确定 由表5-31,选取f=0.8mm/r.(4)切削速度的计算

17、 由表5-31,取v=6m/min.由公式(5-1) n=1000v/d=10006/(3.1420=95.5r/min, 参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速,取转速n=97r/min.代入(5-1),求出实际切削速度v= nd/1000=973.1420/1000=6.1m/min(5)时间定额计算 根据表5-42,钻孔的基本时间可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn,式中l1 l2由表5-42按kr=15.0 ap=(D-d)/2=(22mm-21.96mm)/2=0.02mm的条件查得l1=0.19mm l2=13mm;而l=50mm f=0.8mm/r n=97r/

18、min,将以上结果代入公式,得该工序的基本时间tj=(50mm+0.19mm+13mm)/(0.8mm/r97r/min)=0.81min=48.8s(6)辅助时间tf的计算 由辅助时间与基本时间的关系为ta=(0.150.2) tj得钻孔工步的辅助时间 tf=0.1548.8=7.32s五.夹具设计1 夹具设计任务为提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动,需设计转专用夹具,并设计工序070 、080钻小头孔22.本夹具将用于组合机床,刀具为麻花钻.2 确定夹具的结构方案(1)确定定位元件 底面对孔的中心线有一定的垂直度公差要求,因此应以底面为主要定位基准,利用小头孔的外圆表面为辅助定位基准.(2)确定导向装置本工序要求对被加工孔依次进行钻、扩、铰等三个工步加工,最终达到工序简图上规定的加工要求,故选用快换钻套作为刀具的导向元件.快换钻套查表9-10,得2200.024,钻套用衬套查表9-11,得34,钻套螺钉查表9-12,得43,查表9-13,确定钻套高度H=2.05D=2.0522=45mm,排屑空间h=0.5D=0.522=11mm 3切削力及夹紧力计算 由于实际加工的经验可知,钻削时的主要切削力为钻头