机械制造工艺学课程设计说明书_CA6140拨叉831003铣18H11键槽解析

1、机械制造工艺学课程设计说明书题目：CA6140车床拨叉831003零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计班级：机自本一姓名：王文凯学 号：08050101039指导教师：连黎明平原大学2011-6-10ii新乡学院机电工程学院机械设计制造及其自动化专业课程设计任务书题目：CA6140车床拨叉831003零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计内容：1、零件图161张1份折合约2张A0号图纸2、毛胚图3、机械加工工艺过程综合卡片4、工艺装备的装配图和零件图5、课程设计说明书1份班级：机自本一姓名：王文凯学 号： 08050101039目录一、序言 4二、零件的分析 42、1零件的作用 42、2零件的工

2、艺分析 42、3零件的特点 5三、工艺规程设计 5（一）确定毛坯的制造形式 5（二）基面的选择 5（三）制定工艺路线 5（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 6（五）确定切削用量及基本工时 6四、夹具的设计 14五、结论 16六、参考文献 16一、序言机械制造工艺学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各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，它在我们四年的大学生活中占有重要的地 位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己末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

3、问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打 下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。二、零件的分析2.1 零件的作用题目给定白零件是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18mm的槽尺寸精度要求很高，因为在b拔 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18mm的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。2.2 零件的工艺分析CA6140拔叉（型号：831003）共有3组加工表面：、零件两端面，可以后端面加工精度高，可以先以后端面为粗基准加工右端面，再以

4、前端面为精基准加工左端面；、以花键中心线为基准的加工面： 这一组面包括？ 25H7的六齿方花键孔、？ 22H12的花键底孔、两端的2X150倒角和距花键中心线为22mm的上顶面；、以工件右端面为基准的18H11mm的槽、上顶面的2-M8通孔和？5锥孔经上述分析可知，对于后两组加工表面，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。2.3 零件的特点拔叉831003的毛坯为铸造件，在零件图上只有 2处位置误差要求，即上顶面与花 键中心线的平行度误差0 0.10, 18H11槽的两侧面与花键中心线的垂直度误差0 0.08三、工艺规程设计（一）、确定毛坯的制造形式零件材料为HT200O考虑

5、到零件在工作过程中有交变载荷和冲击载荷，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。生产纲领定为中批生产且零 件轮廓尺寸并不很大，故可采取模锻成型。这从提高生产率、保证加工精度上考虑也是 应该的。（二）、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，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会 造成零件大批报废，使生产无法正常进行。（1）粗基准的选择。因为要保证花间道中心线垂直于右端面， 所以40的外圆表面为 粗基准。（2）精基准的选择。为保证定位基准和工序基准重合，加工 2M85锥孔、18H11 槽以零

6、件的左端面和花键的中心线为精基准，铳上顶面以花键中心线为精基准。（三）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。在生产纲领已确定为中批生产的条件下，可以考虑采用通用机床除此以外好应当考虑经济效果，以便2、工艺路线方案二工序10:粗、精铳后端面；工序20:钻、扩花键底孔 22H12;工序30:倒角1.5 X 15 0 ;工序40:拉内花键25H7;工序50:粗、精铳18H11底槽；工序60:粗、精铳上顶面；工序70:钻2M8通孔并攻丝，钻5锥孔；工序80:挫圆角；工序90:去毛刺，清洗；工序100:终检。配以专用夹具，并尽量使工序集

7、中来提高生产率。使生产成本尽量下降。1、工艺路线方案一工序10:粗、精铳后端面；工序20:钻、扩花键底孔 22H12;工序30:倒角1.5 X 15 0 ;工序40:粗、精铳上顶面；工序50:粗、精铳18H11底槽；工序60:钻2M8通孔并攻丝，钻5锥孔；工序70:拉内花键25H7;工序80:挫圆角；工序90:去毛刺，清洗；工序100:终检。3、两套工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一把拉内花键 25H7放在粗、精铳18H11底 槽之后，这样后面的工序50、工序60、工序70很难对工件进行定位和夹紧。造成生产率的下降。而工艺路线二把花键底孔 22H12钻削出来并倒角后紧接着就

8、拉内花键 25H7。这样后面的工序就很容易对工件进行定位和夹紧，即以花键中心线进行定位、进 行螺旋夹紧。此方案定位精度高，专用夹具结构简单、可靠。通过以上两种工艺路线的优缺点分析。最后确定工艺路线二为该零件的加工路线，工艺过程详见加工工序卡片。（四）、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“CA6140拨叉（编号831003）”零件材料为HT20Q毛坯重量约为0.84kg。生产类 型为中批量生产。采用铸造毛坯。根据上述原始资料加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量、工序尺寸以 及毛坯尺寸如下：1、后端面加工余量后端面有3± 0.8mm的加工余量，足以把铸铁的硬质表面层切除。后端

9、面粗铳一次、 精铳一次。粗铳加工余量2.8mm工序经济精度等级IT11、公差值0.22mm精铳加工余 量0.2mm工序经济精度等级IT7、公差值0.035mm表面粗糙度Ra3.2um工序基本尺 寸 80mm2、矩形花键底孔要求以花键外径定心，故先钻中心孔。再扩最后拉削内孔尺寸为 22H12（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工序经济加工精度等级IT11、公差值0.13mm扩孔22H12mm工序经济加工精度等级IT10、公差值0.084mm粗糙度Ra6.3um；拉内花键，花键孔以外径定心，拉削时加工余量参照金属机械加工工艺人员手册 取 2Z=1m

10、m3、18H11底槽的加工余量槽底面粗铳余量为35mm槽侧面的铳削余量为17.9mm工序经济精度等级为IT12、 公差值0.25mm槽底面表面粗糙度 Ra6.3um精铳的加工余量为侧面余量 0.1mm工序 经济精度等级为IT9、公差值为0.021mm侧面粗糙度为Ra3.2um4、上顶面的加工余量此工序为两个工步：、粗铳上顶面、精铳上顶面粗铳加工余量为2.8mm工序经济加工精度等级为IT11、公差值0.22mm精铳加工余量为0.2mm工序经济加工精度等级为IT7、公差值0.035mm表面粗 糙度 Ra3.2um（五）、确定切削用量及基本工时工序10:以40外圆为基准，粗、精铳后端面。1、加工条件

11、：工件材料：HT20Q 0b =0.16GB HB =190 241HBS,铸造。加工要求：粗、精铳后端面，尺寸保证 80mm机床：X51型立式铳床刀具材料：镶齿铳刀2、计算切削用量：工步1:粗铳背吃刀量为ap = 2.8mm p进给量的确定：机床的功率510Kw工件夹具系统的刚度为中等条件，按切削 用量简明手册中表3.3选取该工序的每齿进给量为fz = 0.2mm/z0铳削速度：参考机械制造技术基础课程设计指导教程得，选用镶齿铳刀，其中在d/z =80/10的条件下选取。铳削速度为v=40m/min。有公式 n= 1000r可以得到:II d1000 40n =159.15(r / mini

12、l 80由于手册中的X51型立式铳床的主轴转速为n=160(r/min),所以，实际铳削速度为:ni I d 160 3.14 80 v =10001000=40.19m/min基本时间t：根据面铳刀平面(对称铳削、主偏角kr =90口)的基本时间计算公式: o 其中，l = 75mm , l2=1 3mm,取 l2=2mm, ae =40mm。则有： fmz1i =0.5(d -Jd2 -ae2) +(1 3) = 0.5(80 -、；802 -402 ) +2 =7.36mm。fmz = f n = fz z n =0.2 10 160 = 320mm/mint J l1 l2 = 75

13、7.36 2 =0.264min ：. 15.82sfmz320工步2:精铳背吃刀量的确定ap = 0.2mm。 p进给量的确定：由切削用量简明手册中表 3.3,按表面粗糙度为Ra=3.2um的条件选取，该工序的每转进给量为 f = 0.8mm/r。铳削速度的计算：根据其他有关资料确定，按镶齿铳刀，%=80/10 , f =0.08mm/z的条件选取，铳削速度v为v=57.6mm/min。由公式n = 1000可以求得铳刀转速“ dn =229.3r/min。参照机械制造技术基础课程设计指导教程中4-15的X51立式铳床的主轴转速，选取转速为n=210r/min。冉将此转速代入上面公式。可以求

14、得：v=n0 10。0 = 52.78mm/min。基本时间的确定：根据机械制造技术基础课程设计指导教程中表 5-43中面铳刀铳平面(对称铳削、主偏角 kr =90*)的基本时间公式t =">1 'l2),可以求得该工 fmz序的基本时间，其中 l=75mm, l2=13mm,取l2=2mm, ae=40mm, 11= 7.36mm, 行：fmz = f n = 0.8mm/r 210r/min = 168mm/minx l 1i I275 2 7.36fmz168t = 0.502 min 之 30.13s。工序20:以40mn#圆为基准钻、扩花键底孔 22H12mm

15、1、加工条件：工件材料：HT20Q 0b =0.16GR HB =190 241HBS,铸造。加工要求：钻花键底孔，尺寸保证 20mm机床：Z 525型立式钻床刀具材料：高速钢直柄麻花钻 20mm扩孔钻22mm3、计算切削用量：工步1:钻20mme键底孔背吃刀量：aD =20mm p进给量的确定：选取该工步的每齿进给量f =0.3mm/r。切削用量的计算：因为该工件的材料为HT200，所以选取切削速度为v = 22m/min由式n =10°可以求得：II d1000 22 n =1120= 350.32r/min参照机械制造技术基础课程设计指导教程中表 4-9所歹J的Z525型立式钻

16、床的主轴转速。先取n=392r/min ,再将 n代入n = 1 0 0 % ,得到： II d392 J 20 v24.6m/ m i n1000基本时间t:l2 =1 4mm ,取其中 l =80mm , 11 =Dcotkr +(1 2 )= 10父 1.66+ 1 = 12.66mm , 2l2 =2mm。所以基本时间t为：= 0.24min 14.48 sl 11 l280 12.66 2f n -0.3 392工步2:扩20mme键底孔至 22H12mm背吃刀量确定 aD =1mm。 p进给量的确定：由切削用量简明手册中表 2.10的资料，选取该工件的没转进 给量 f =1.1mm

17、/r。切削速度的确定：根据相关资料，确定：v = 0.4v=0.1M22 = 8.8m/min由公式 n 二100。可以得到：n=100088 =127.4r/minII d22 I按机床选取n=140r/min ,得到切削速度v =咀。=9.67m/min 1000基本时间t:其中 l =80mm , l1 =Dcotkr +(1 2 ) = 1 父1.66+ 1 = 3.66mm/min , 2l2 =1 4mm 取l2 =2mm。所以基本时间t为:= 0.56min ： 33.4sll2 _ 80 3.66 2f n 1.1 140工序30:以40mn#圆为基准，倒角1.5 X 151、

18、加工条件工件材料：HT200, 0b =0.16GPa HB = 190 241HBS,铸造。加工要求：倒角1.5 15°机床：C31631车床刀具材料：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1.24可以查出 当b = 160241HBSaD _ 2.8mm f < 0,6mm/ r pvc <41m/minPc =3.4kw按C31631车床说明书 主电机功率P=11Kw可见Pc比P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 2.21当 do =21mm f 0.64mm查得转矩M =61,8n *m

19、切削用量简明手册表由表 2,32 得功率公式P _MVc 一30d061.8 1730 21= 1.67Kw按C3163-1车床说明书 主电机功率P=11Kw可见Pc比P小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要求工序40:拉内花键25H71、加工条件：工件材料：HT200,铸件；加工要求：花键底孔粗糙度 Ra6.3p m,键槽侧面粗糙度Ra3.2 m,键槽底面粗糙 度Ra1.6 m,键槽尺寸6mm,偏差代号H9;刀具：高速钢拉刀；切削液：乳化液；机床：拉床。确定齿升量：根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿升量为0.06mm；切削速度：查有切削简明手册有切削速度为 0.06m/s (

20、3.6m/min)；切削工时：t=Zblqk/1000vfzZ式中：Zb单面余量1.5mm(由22mmi削至I25mm)l拉削表面长度，80mm”考虑校准部分的长度系数，取1.2;k考虑机床返回彳T程系数，取1.4 ;v拉削速度（m/min）；fz拉刀单面齿开；Z拉刀同时工作齿数，Z=l/p ;P拉刀齿距。P =(1.251.9居 所以 P = (1.25 1.9)780 =12mm因为拉刀同时工作齿数 z=l/p=80/12比7所以其本工时Tm=1.5X80X 1.2 X 1.4/1000 X 3.6 X 0.06 x 7=0.13min=7.8s。工序50:粗、精铳18H11底槽1、加工条

21、件工件材料：HT200, % =0.16GPa HB =190 241HBS,铸造。加工要求：以花键中心线为基准粗、精铳18H11底槽、底面表面粗糙度Ra =6.3um、侧面表面粗糙度Ra=3.2um。机床：立式升降台铳床（X52K刀具材料：根据实用机械加工工艺师手册表21-5选用高速钢镶齿三面刃铳刀。外径160mm内径40mm刀宽粗铳16mm精铳18mm齿数为24齿。工步1、粗铳16槽铳削深度ap : ap =33mm p p每齿进给量af :查机械加工工艺手册表 2.4-75 ,得af = 0.2 0.3mm/z ,取 af =0.2mm/z。铳削速度V :查机械加工工艺师手册表 30-3

22、3,得V =14 mmin 机床主轴转速n:1000V1000 14n = = 27.9r / min二 D3.14 160查机械加工工艺手册表 3.1-74取n=30r/min实际切削速度v：潦3.14 160 301000 60:0.25m/s进给量 Vf: Vf=afZn=0.2 24 30/ 60 = 2.4mm/s工作台每分进给量 fm :fm =Vf =2.4mm/s =144mm/min被切削层长度l :由毛坯尺寸可知l =40mm刀具切入长度1i ：l1 =0.5D (1 2) =81mm刀具切出长度l2 ：取l2=2mm走刀次数1次l li “240 81 2机动时可 t :

23、 tj1 =&0.85minj jfm144工步2、精铳18槽切削深度ap : ap =35mm根据机械加工工艺手册表2.476查得：进给量af = 0.05mm/z,查机械加工工艺手册表2.4-82得切削速度V =23m/min , 机床主轴转速n:1000V1000 23n =之 45.8r / min ,二 d 3.14 160查机械加工工艺手册表 3.1-74取n=47.5r/min实际切削速度v： v=：0D03.14 160 47.51000 60:0.40m/ s进给量 Vf： Vf =afZn=0.05 24 47.5/60 = 0.95mm/s工作台每分进给量 fm

24、: fm =Vf = 0.18mm/s= 57mm/min被切削层长度l :由毛坯尺寸可知l = 40mm , 刀具切入长度1i :l1 =0.5D (1 2)=81mm刀具切出长度l2 ：取l2=2mm走刀次数为1l 1i l240 81 2机动时间tj1 : % =定1.52minfm57本工序机动时间 tj =tj1 -tj2 =0.85 - 1.52 = 2.37min工序60:粗、精铳上顶面机床：立式升降台铳床X5012刀具：根据实用机械加工工艺手册表10-231 ,选用高速钢错齿三面刃铳刀，规 格为：D =160mm,d =40mm, L =32mm ,齿数为 12 齿。工步1、粗

25、铳上端面铳削深度ap : ap =2mm pp每齿进给量af :查机械加工工艺手册表 2.4-75 , af =0.150.25m% ,取af =0.20m已铳削速度V :查实用机械加工工艺师手册表 11-94,得V =15 20mmin =0.25 0.33嗯，取 V=0.3ms机床主轴转速n:1000V1000 0.3 60n = = 35.83r / min二 D 3.14 160查机械加工工艺手册表 3.1-74取n=37.5r/minDn 3.14 160 37.5 ，10001000 60头际切削速度 v : v =% 0.31m/ s进给量 Vf: Vf=afZn=0.2 12

26、37.5/ 60 = 1.5mm/s工作台每分进给量 fm ：fm =Vf =1.5mm/s =90mm/min被切削层长度l :由毛坯尺寸可知l =80mm刀具切入长度li :l1 =0.5D (1 2) =82mm刀具切出长度l2 ：取l2=2mm走刀次数为1机动时间tji：心上&80+82 + 2 _1.小 j jfm90工步2、精铳上端面切削深度a : a =1mm p p根据实用机械加工工艺师册表 11-91查得：每齿进给量af =0.01 0.02mm/z, 取af = 0.02mm/z,根据实用机械加工工艺师册表 11-94 查得切削速度 V = 18m/min机床主轴转

27、速n:1000V1000 18n =之 33.1r / min ,二 d3.14 160按照机械加工工艺手册表 3.1-74取n=37.5r/minDn 3.14 160 37.5 , 头际切削速度 v : v =定0.31m/ s10001000 60进给量 Vf： Vf=afZn=0.02 12 37.5/ 60 =1.5mm/s工作台每分进给量 fm ：fm =Vf =1.39mm/s =83.6mm/min被切削层长度l :由毛坯尺寸可知l = 20mm, 刀具切入长度l1 :l1 =0.5D (1 2)=81mm取 l2 = 2mm刀具切出长度l2 : 走刀次数为1l l1 l220

28、 81 283.6fm=1.23min本工序机动时间tj =力1tj2 =1.82 1.23 = 3.05min工序70:钻M 8孔并攻丝机床：摇臂钻床Z3025刀具：根据参照机械加工工艺手册表 4.3-9硬质合金锥柄麻花钻头。工序1、钻孔67钻孔前铸件为实心，根据上文所的加工余量先钻孔到©6.7mm再攻丝，所以D =6.7mm。钻肖U深度 ap : aP = 9.5mm p p进给量f :根据机械加工工艺手册表 2.4-38，取f = 0.33mm/ r切削速度V :参照机械加工工艺手册表 2.4-41 ,取V = 0.41m/s 机床主轴转速n,有：1000v 1000 0.41 603.14 6.7：1169.31r/min按照机械加工工艺手册表 3.1-31取n=1600r/mindn 3.14 6.7 1600 ,所以头际切削速度 v: v= 球0.56m/s10001000 60切削工时被切削层长度l : l =42mm刀具切入长度11 :D6.711ctgkr (12) ctg120 1 = 2.89mm ： 3mm22刀具切出长度l2 ： l2=1 4mm取l2=2mm