机械制造工艺课程设计拔叉

1、机械制造技术基础课程设计说明书题目：CA6140车床拨叉831007机械加工工艺规程设计（中批生产）院 系：机械与电子工程系班 级：10机制（1）班姓 名：陈林学 号：51001011011指导教师：刘春景日 期：2013.10.15目录第一章零件分析31.1 零件的作用31.2 零件的工艺性分析和零件图的审查 3第二章工艺规程设计51.1.1 毛坯的制造形式51.1.2 的选择52.3.1 粗基准白选择52.3.2 精基准的选择52.3.3 加工阶段的划分62.3.4 工序的集中和分散62.3.5 加工原则62.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定7第三章制定工艺路线93.1 工艺路线方

2、案一 93.2 工艺路线方案二113.3 工艺方案的比较及分析143.4 确定切削用量及基本工时16设计心得22参考文献23第一章零件分析1.1 零件的作用题目所给白零件是CA6140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，二下方的（|）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轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。1.2 零件的工艺性分析和零件图的审查零件的材料为HT20Q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

3、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2 .大头半圆孔553 .小头孔端面、大头半圆孔上下73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，可以粗加小头孔端面，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，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。求X«林网军天）1：18310071E南I.Wg1H20O也导2013矶月1帆UT第二章工艺规程设计2.1 确定

4、毛坯的制造形式确定毛坯种类：零件材料为 HT20Q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，生产类型为中批生产，故选择铸件毛坯。查机械制造工艺及设备设计指导手册（后称指导手册）选用铸件尺寸公差等级CT9级。2.2 基面的选择定位基准是影响拨叉零件加工精度的关键因素。 基准选择得合理可以使加工质量 得到保证，生产率得以提高。否则，加工过程中将问题百出，更有甚者，造成零 件的大批报废，使生产无法正常进行。2.3.1 粗基准的选择粗基准的选择。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

5、据这个基准选择原则，现选取小22孔的不加工外轮廓表面作为粗基准， 利用一组共两块V形块支承这两个小40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，然后进行铳削。2.3.2 精基准的选择精基准的选择。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，应该进行尺寸互算。2.3.3 加工阶段的划分该拨叉加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个 阶段。2.3.4 工序的集中和分散本拨叉选用工序集中原则安排拨叉的加工工序。该拨叉的生产类型为成批生产， 可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产

6、率；而且运用工序集中原则 使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多 表面，有利于保证加工表面之间的相对位置精度要求。2.3.5 加工原则1）遵循”先基准后其他”原则，首先加工基准一一拨叉下端面2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排加工工序。3）遵循“先主后次”原则.4）遵循“先面后孔”原则.2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“CA614诉床拨叉”零件材料为HT20Q毛坯重量约为1.6 kg,生产类型为中批 生产，采用砂型铸造毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加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（40m很 7

7、3mmz卜表面）考虑到此表面为非加工表面，其精度为铸造精度CT9即可。又因它们是对称的两个零件最后还需铳断，故对 40mmi勺中心轴线的尺寸偏差为120±1.25的范围内。2.两小孔2200.21毛坯为实心，两内孔精度要求界于IT7IT8之间，参照切屑加工简明实用手册表8-21确定工序尺寸及余量：钻孔： 21.8mm2Z=21.8mm、22 0.21钱孔： 0 mm2Z=0.2mm3 .中间孔（55mmi73mm中间孔尺寸相对较大可以铸造，根据机械制造工艺设计手册表1-13得：孔的铸造毛坯为 49.73的孔是在 55孔的基础之上铳削加工得到， 其轴向尺寸上 下表面距离为30mm由于其

8、对轴向的尺寸要求不高，直接铸造得到。参照切 屑加工简明实用手册表8-95确定73mmT序尺寸及余量：粗铳： 71mmZ=4mm精铳： 73mmZ=1mm参照切屑加工简明实用手册表 8-95确定55mmT序尺寸及余量:2Z=4mm粗镇：53mm 半精链：54mm精链：55mm4 .螺纹孔及销孔无可非议此销尺寸铸造为实体。参照切屑加工简明实用手册表 8-70确定钻8螺纹孔和8圆柱销孔及螺纹孔的攻丝。5 .铳断第三章制定工艺路线制定工艺路线得出发点，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

9、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。3.1工艺路线方案一工序1 :以40的上平面为基准加工下表面。工序2 :以40下表面粗铳上表面。工序3 :铳小40上平面，保证表面粗糙度 3.2工序4 :钻22的孔。工序5:绞22的孔，保证表面粗糙度1.6。工序6 :粗链55的孑I。工序7 :半精链55的孔，保证表面粗糙度3.2。工序8 :粗链55孔的上端面。工序9:半精链 55孔上端面，保证表面粗糙度 3.2。工序10:粗链55孔的下端面。工序11：半精链 55孔下端面，保证表面粗糙度 3.2。为保证设计尺寸20在工序6至工序9应该进行尺寸链换算，由于零件的定位基 准是4

10、0的上表面，进行尺寸链换算如下：(1)确定自由公差等级(查机械制造工艺设计简明手册P27页 表1.4 24)(2)确定封闭环，工序尺寸，尺寸链图列竖式：计算工序尺寸A:增环：50 0-0.1减环：-25 0.084 0-20 0.21 0.07封闭环：50.294 -0.03由计算可得A的基本尺寸为5,上偏差.为0.294,下偏差为0.03时，才能保证 设计尺寸。250-0.08420-0.07-0.02500-0.01工序12 :钻锥孔8及M8底孔。工序13:攻丝精绞中8孔，保证粗糙度1.6。在加工M8螺纹时，为保证工序基准和定位基准重合，需要进行尺寸链换算(1)确定自由公差等级(查机械制造

11、工艺设计简明手册P27页 表1.424)(2)确定封闭环，工序尺寸，尺寸链图列竖式：计算工序尺寸A:增环：30 -0.36 -0.52减环：10 +0.36 0封闭环：20 0-0.52只有A的基本尺寸为30,上偏差为-0.36 ,下偏差为-0.52是才的保证M8螺纹 的位置。100-C.36A 200-0.52工序14：切断。工序15: 检验3.2工艺路线方案二工序1:钻中22的孔。工序2:绞中22的孔，保证表面粗糙度1.6。工序3 :以40的上平面为基准加工下表面。工序4 :以40下表面粗铳下表面。工序5 :铳小40上平面，保证表面粗糙度 3.2工序6:粗链中55的孔。工序7：半精链中55

12、的孔，保证表面粗糙度3.2 工序8 :粗链中55孔的上端面,73。工序9:半精链 中55孔上端面，保证表面粗糙度 3.2。工序10:粗链中55孔的下端面,73。工序11：半精链 中55孔下端面，保证表面粗糙度 3.2。为保证设计尺寸在工序6 -工序9应进行尺寸链换算.(1)确定自由公差等级(查机械制造工艺设计简明手册P27页 表1.4 24)(2)确定封闭环，工序尺寸，尺寸链图 列竖式：计算工序尺寸A:增环：50 0-0.1减环：-25 0.084 0-20 0.21 0.07封闭环：50.294 -0.03由计算可得A的基本尺寸为5,上偏差.为0.294,下偏差为0.03时，才能保证 设计尺

13、寸。250-0.0841 r20-0.07-0.02500-0.01工序12 :钻锥孔8及M8底孔。工序13:攻丝精绞中8孔，保证粗糙度1.6为保证加工M8螺纹时，工序基准与定位基准重合，进行尺寸链换算.(1)确定自由公差等级(查机械制造工艺设计简明手册P27页 表1.4 24)(2)确定封闭环，工序尺寸，尺寸链图。列竖式：计算工序尺寸A:增环：30 -0.36 -0.52减环：10 +0.36 0封闭环：20 0-0.52只有A的基本尺寸为30,上偏差为-0.36 ,下偏差为-0.52是才的保证M8螺纹 的位置。100-C.36A 200-0.52工序14：切断。工序15: 检验。3.3工艺

14、方案的比较及分析上述两方案：方案一：是先加工内孔小22,再以622孔为基准加工小55内孔，而 方案二：先链孔小55,以底面及小22外圆面为基准，再以小55内孔及上平面加工 小22孔。由零件图可知小22孔的设计基为准小55孔的中心线，所以加工622 孔时定位基准最好为655孔的中心线，可保证其加工的位子精度，符合中批生 产要求，方案二较为合理。最终工艺路线工序1:钻22的孔。工序2:绞22的孔，保证表面粗糙度1.6。工序3 :以40的上平面为基准加工下表面。工序4 :以40下表面粗铳下表面。工序5 :铳小40上平面，保证表面粗糙度 3.2工序6:粗链55的孔。工序7：半精链55的孔，保证表面粗糙

15、度3.2。工序8 :粗链55孔的上端面，73。工序9:半精链 55孔上端面，保证表面粗糙度 3.2。工序10:粗链55孔的下端面，73。工序11：半精链 55孔下端面，保证表面粗糙度 3.2。工序12 :钻锥孔8及M8底孔。（以640上平面及小22的内孔为基准）工序13:攻丝精绞8孔，保证粗糙度1.6。工序14：切断。工序15: 检验。（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 确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗 髓度工序余量最小最大小55IT12铸件7.0CT12480

16、0.450粗链4.0IT125200.2506.30.956.8锋3.0IT10550043.22.93.25小20IT7钻20IT112000.1117.8918扩1.8IT1021.800。846.31.7161.910粗较0.14IT821.94 00 0333.20.1070.224精钱0.06IT7” 0.0212201.60.0390.0932、平面工序尺寸工序内容加工余量基本尺寸经济精度工序尺寸记工序余量最小最大铸件5.0CT122.501粗铳小40 孔下端面4.0581200.301.57.7502粗铳小40 孔上端面4.0541200.301.57.7503精铳小40 孔上端

17、面4.050800.2501.86.3804粗镇小55孔的上下端面4.0261200.2900.751.28305精链小55孔的上下端面1.0X22080.070.2100.751.2833.4确定切削用量及基本工时工序I粗铳40mmi的两头的端面。a.加工条件工件材料：HT200硬度190260HBs6b =0.16Gpa,铸造加工要求：粗铳两头端面至 51mm粗铳大孔端面至30mm机床：X5032立式铳床参数。丫 0= + 5° 后角 a 0= 8刀具：涂层硬质合金盘铳刀45mm选择刀具前角 副后角a o' =8° ,刀齿斜角 入s=10° ,主刃Kr

18、=60° ,过渡刃Kr ”30° ,副刃Kr' =5过渡刃宽b £ =1mmb.计算切削用量1）铳削深度 因为切削量较小，故可以选择 ap=2mm一次走刀即可完成所需长 度。2）计算切削速度按指导教程KvV c=TmapXvfzyvaeUvZ pvCvdoqv算得 Vc = 98mm/§ n=439r/min,Vf=490mm/s据X52K立式铳床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.14 X80X 475/1000=1.06m/s,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/（300 义 10）

19、=0.16mm/z。3）校验机床功率查指导教程Pcc=1.5kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc 故校验合格。最终确定 ap=2mm nc=475r/min,Vfc=475mm/s , V c=1.06m/s , f z=0.15mm/z 。 4）计算基本工时tm=L/ Vf=9.4s 。工序II钻、较两端 22mnml之图样尺寸。a.加工条件工件材料：HT200硬度190260HBS6b =0.16Gpa,铸造。加工要求：钻孔至 21.8mm精较至 22mm保证孔壁粗糙度 Ra=1.6pmb机床：Z353台式钻床。刀具：YG则质合金麻花钻 中21.8mm钻头采用双头刃磨法，后角 口

20、。=12二重刃长度b，=2.5mm横刀长b=1.5mm宽l=3mm棱带长度l1 1.5mm、2120。 o 10。30 0 。 YG8硬质合金钱刀22mmb.计算切削用量1）查指导教程f 1.1mm/r。按钻头强度选择f 1.75mm/r按机床强度选择f 0.53mm/r,最终决定选择机床已有的进给量f 1.1mm/r。2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查指导教程）为 0.50 . 8 mm寿命T 60min .3）切削速度查指导教程vc 12mm/r修正系数Ktv 1.0 Kmv1.0 Ktv 1.0 Kxv 1.0 Kiv 1.0 Kapv 10 故 vc 12mm/r Ons10

21、00Vd0465r / min查指导教程机床实际转速为nc 460r/min ovc故实际的切削速度d0ns10000.52m / so4）计算基本工时7sL 30 10 tm _ _nf272 1.45由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。钻和精钱的切削用量如下:钻孔.n 460r/min f 1.1mm/r vc 0.52m/sd021.8mm。精较：n 850r/min f 1mm/rv。0.98m/s d0 22mm 。工序m-工序IV粗铳中间孔上端面至25mm周径至 71mm粗铳中间孔下端面至 22mm周径至 71mm精铳两头孔的端面至 50mm精铳中间孔上

22、端面至 25mm周径至 73mm精铳中间孔下端面至 20mm周径至 73mm a.加工条件工件材料：HT200硬度190260HBS6b =0.16Gpa,铸造。加工要求：粗铳中间孔上端面至25mm周径至 71mm粗铳中间孔下端面至22mm 周径至 71mm精铳两头孔的端面至 50mm保证粗糙度Ra=3.2仙m；精铳中间 孔上端面至25mm周径至73mm精铳中间孔下端面至保证 20mm周径至73mm 保证端面粗糙度Ra=3.2pm,保证孔壁粗糙度 Ra=6.3p m 机床：X63卧式铳床。刀具：涂层硬质合金盘铳刀 45mm选择刀具前角丫。= + 5°后角ao=8° , 副后

23、角a o' =8° ,刀齿斜角 入s=10° ,主刃Kr=60° ,过渡刃Kr e =30° ,副刃 Kr' =5过渡刃宽b £ =1mmb.计算切削用量1 ）铳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）计算切削速度 按简明手册KvV c=TmapXvfzyvaeUvZ pvCvdoqv算得 Vc = 98mm/§ n=780r/min,Vf=490mm/s据X5032立式铳床参数，选择nc=750r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.14 X80X 750/

24、1000=1.78m/s,实际进给量为f zc=V fc/ncz=750/（300x 10）=0.25mm/z。3）校验机床功率 查指导教程Pcc=2kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc故 校验合格。最终确定 ap=1mmnc=750r/min,Vfc=475mm/s , V c=1.78m/s, fz=0.15mm/z。4）计算基本工时粗铳中间孔上端面至 25 mm 周径至 71mm tm1=L/ Vf=13s粗铳中间孔下端面至22mm周径至 71mm tm2=L/ Vf=13s精铳小孔上端面至50mm tm3=L/ Vf=8s ;精铳中间孔上端面至周径至 73mm tm4= L/

25、 Vf=10s ;精铳中间孔下端面至周径至 73mm tm5= L/ Vf=10s。工序V粗链、半精链、精链55mmi至图样尺寸。a.加工条件工件材料：HT200硬度190260HBs6b =0.16Gpa,铸造。加工要求：粗链中间孔至 53mm半精链中间孔至 54mm精链中间孔至 55mm 机床：T616卧式链床。刀具：YG8®质合金链刀。b.计算切削用量单边余量Z 3mm，分三次切除，则第一次ap 2mm。根据指导教程4.2-20 查得，取f 1mm/r。根据指导教程4.2-21查得，取：n 245r/min。c.计算切削基本工时：tmfm12 2 1200 0.5230s0.3

26、mm/r 和根据切削手册查得，进给量为v=5m/min,贝0.18 0.33mm/z,现取 f=0.3mm/z ,同理，当第二次ap 0.6mm,第三次ap 0.4mm时，进给量ff 0.12mm/r ,机床主轴转速都取64r/min ,切削基本工时分别为100s和80s。 工序VI钻中8mmi勺锥销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻M8x1mrmJ螺纹孔， 攻M8x1mmJ螺纹。a.加工条件工件材料：HT20Q硬度190260HBs6b =0.16Gpa,铸造。加工要求：先钻8mm勺锥销孔，钻到一半后将与该孔配合的轴安装进去，把两者配做加工，为的使保证孔与轴的同轴度，同时在尺寸上保证距上端面

27、10mm再钻M8x1mrmJ螺纹孔，攻 M8x1mmJ螺纹。机床：组合机床。刀具：8mms花钻、7.5mm麻花钻、8mm勺丝锥。b.计算切削用量1）钻8mml勺锥销孔ns1000v1000 5199r / min查指导教程表4.2-15 ,取nw195r/min o所以实际切削速度为:dw nw v10008 195 ，0.1m/ s1000计算切削基本工时:l y6 4tm - 32 sfm195 0.222）钻M8的螺纹孔根据切削手册查得，进给量为f 0.18 0.33mm/z,现取 f=0.3mm/z ,v=5m/min,则:1000vns dw1000 5 212r / min 7.5查指导教程表4.2-15 ,取nw195r / min所以实际切削速度为:dw nw v10007.5 19510000.1m/stm计算切削基本工时：l y fm6 4195 0.332s刀具：7.