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 3.1.2 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 52.1 确定毛坯的制造形式 5.2.2 基面的选择 5.2.3.1 粗基准的选择 5.2.3.2 精基准的选择 5.2.3.3 加工阶段的划分 6.2.3.4 工序的集中和分散 6.2.3.5 加工原则 6.2.4 机械加工余量、工序尺寸及

2、毛坯尺寸的确定 7.第三章 制定工艺路线 93.1 工艺路线方案一 9.3.2 工艺路线方案二 1.1.3.3 工艺方案的比较及分析 1.43.4 确定切削用量及基本工时 1.6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，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H

3、T20Q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。!OOI£8（迫古

4、Otl艸） 丫 J第二章工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式确定毛坯种类：零件材料为 HT2O0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

5、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© 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© 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，然后进行铣削。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

6、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“CA6140车床拨叉”零件材料为HT2O0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

7、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（40mn及 73mn外表面）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 个零件最后还需铣断，故对 40mm勺中心轴线的尺寸偏差为120土 1.25的范围内。2. 两小孔220.210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=21.8mm22 0.21铰孔： 220 mm2Z=0.2mm3. 中间孔（55mn及73mr）i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

8、毛坯为 49.73的孔是在 55孔的基础之上铣削加工得到， 其轴向尺寸上 下表面距离为30mm由于其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73mm工序尺寸及余量：粗铣： 71mmZ=4mmZ=1mm精铣：73mm 参照切屑加工简明实用手册表 8-95确定55mm工序尺寸及余量:2Z=4mm粗镗：53mm 半精镗：54mm精镗：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. 铣断第三章 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

9、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。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下表面粗铣上表面。工序3 :铣© 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 :粗镗55的孔。工序7 :半精镗55的孔，保证表面粗糙度3.2。工序8 :粗镗55孔的上端面。工序9 :半精镗 55孔上端面，保证表面粗糙度 3.2。工序10:粗镗55孔的下端面。工序

10、11:半精镗 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40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：500-0.1减环：-25 0.084 0-20 0.210.07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

11、丝精绞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(查机械制造工艺设计简明手册P27页 表1.4(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：200-0.52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 f200-C.521F1r工序14：切断。工序15： 检验3.2工艺路线方案二工序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。

12、工序4 :以40下表面粗铣下表面。工序5 :铣© 40上平面，保证表面粗糙度 3.2工序6:粗镗55的孔。工序7:半精镗55的孔，保证表面粗糙度3.2工序8 :粗镗55孔的上端面,73。工序9:半精镗 55孔上端面，保证表面粗糙度 3.2。工序10:粗镗55孔的下端面,73。工序11:半精镗 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：500-0.1减环：-25 0.084 0-20 0.210.07

13、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：200-0.52只有A的基本尺寸为30, 上偏差为-0.36，下偏差为-0.

14、52是才的保证M8螺纹 的位置。100-C.36A kF200-0.521F1r工序14：切断。工序15： 检验。3.3 工艺方案的比较及分析上述两方案：方案一：是先加工内孔© 22,再以© 22孔为基准加工© 55内孔，而 方案二：先镗孔© 55,以底面及© 22外圆面为基准，再以© 55内孔及上平面加 工© 22孑L。由零件图可知© 22孔的设计基为准© 55孔的中心线，所以加工© 22孔时定位基准最好为© 55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

15、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下表面粗铣下表面。工序5 :铣© 40上平面，保证表面粗糙度 3.2工序6:粗镗55的孔。工序7:半精镗55的孔，保证表面粗糙度3.2。工序8 :粗镗55孔的上端面，73。工序9:半精镗 55孔上端面，保证表面粗糙度 3.2。工序10:粗镗55孔的下端面，73。工序11:半精镗 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© 40上平面及© 22的内孔为基准）工序13:攻丝精绞8孔，保证粗糙度1.6。

16、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糙度工序余量最小最大© 55IT12铸件7.0CT12 C 0.45048。粗镗4.0IT12UC 0.2505206.30.956.8半精镗3.0IT105500.43.22.93.25© 20IT7钻20IT1120。.1117.8918扩1.8IT1021.8000846.31.7161.910粗铰0.14IT821.9400033

17、3.20.1070.224精铰0.06IT72200.0211.60.0390.0932、平面工序尺寸工序号工序内容加工余量基本尺寸经济精度工序尺寸偏差工序余量最小最大铸件5.0CT122.501粗铣© 40 孔下端面4.0581200.301.57.7502粗铣© 40 孔上端面4.0541200.301.57.7503精铣© 40 孔上端面4.050800.2501.86.3804粗镗© 55 孔的上下端 面4.0261200.2900.751.28305精镗© 55孔的上下端面1.0X22080.070.2100.751.2833.4确定

18、切削用量及基本工时工序I粗铣40mnfL的两头的端面。a. 加工条件工件材料：HT20Q硬度190260HBS c b =0.16Gpa，铸造加工要求：粗铣两头端面至 51mm粗铣大孔端面至30mm机床：X5032立式铣床参数 刀具：涂层硬质合金盘铣刀 45mm选择刀具前角丫 o= + 5°后角a o二8°, 副后角a o' =8°,刀齿斜角 入s= 10° ,主刃Kr=60° ,过渡刃Kr £ =30° ,畐寸刃Kr' =5°过渡刃宽b £ =1mmb. 计算切削用量1）铣削深度 因为切

19、削量较小，故可以选择 ap=2mm次走刀即可完成所需长 度。Cvd°qvpvKv2）计算切削速度按指导教程V c= Tma p X v f z yvaeu vZ算得 Vc = 98mm/s n=439r/min,Vf=490mm/s据X52K立式铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.14 X 80X 475/1000=1.06m/s,实际进给量为f zc=V fc/n cz=475/（300 X 10）=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>Pc。 故校验合格。最终确定 ap

20、=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U 钻、铰两端 22mn孔之图样尺寸。a.加工条件工件材料：HT20Q硬度190260HBS c b =0.16Gpa，铸造。加工要求：钻孔至 21.8mm精铰至 22mn,保证孔壁粗糙度 Ra=1.6卩 机床：Z353台式钻床。刀具：YG8硬质合金麻花钻 21.8mm钻头采用双头刃磨法，后角 a = 12二重刃长度b=2.5mm横刀长b=1.5mm宽l=3mm棱带长度111.5mm、2 120。 0 10。、30 °

21、;。YG8硬质合金铰刀22mmb.计算切削用量1）查指导教程1.1mm/ r。按钻头强度选择f 1.75mm/r按机床强度选择0.53mm/ r1.1mm/r。ns1000vd。465r /min最终决定选择机床已有的进给量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 c=3.14 X 80X 750/1000=1.78m/s,实际进给量为c 12mm/r修正系数KTV ° KMV JO Ktv JOKxv 1.0 K1v 1.0 Kapv 10 故Vc 12mm/r 。查指导教程机床实际转速为nc 46

22、0r/min故实际的切削速度10000.52m/s。4）计算基本工时tmLnf30 10272 1.457s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。钻和精铰的切削用量如下：钻孔：n 460r/min f 1.1mm/r vc 0.52m/s do 21.8mm精铰：n 850r / min1mm/ r vc 0.98m/ s d0 22mm0工序川-工序W 粗铣中间孔上端面至25mm周径至71mm粗铣中间孔下端面 至22mm周径至 71mm精铣两头孔的端面至 50mm精铣中间孔上端面至 25mm 周径至 73mm精铣中间孔下端面至 20mm周径至 73mma.加工条件工

23、件材料：HT20Q硬度190260HBS c b =0.16Gpa，铸造加工要求：粗铣中间孔上端面至25mm周径至 71mm粗铣中间孔下端面至22mn， 周径至 71mm精铣两头孔的端面至 50mm保证粗糙度Ra=3.2卩m精铣中间 孔上端面至25mm周径至73mm精铣中间孔下端面至保证 20mm周径至73mn, 保证端面粗糙度Ra=3.2 ii m,保证孔壁粗糙度 Ra=6.3卩m 机床：X63卧式铣床。刀具：涂层硬质合金盘铣刀 45mm选择刀具前角丫 o= + 5°后角a o二8°, 副后角a o' =8°,刀齿斜角 入s= 10° ,主刃K

24、r=60° ,过渡刃Kr £ =30° ,副刃 Kr' =5°过渡刃宽b £ =1mmb.计算切削用量1 ）铣削深度因为切削量较小，故可以选择ap=4mm次走刀即可完成所需长 度。2）计算切削速度 按简明手册Cvd oqvV c= TmapV * * * * Xv fz yvaeUvZpvKv算得 Vc = 98mm/s n=780r/min,Vf=490mm/s据X5032立式铣床参数，选择nc=750r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 工序V 粗镗、半精镗、精镗55mn孔至图样尺寸。a. 加工条件工件材料：HT20Q

25、硬度190260HBS c b =0.16Gpa，铸造。加工要求：粗镗中间孔至 53mm半精镗中间孔至 54mm精镗中间孔至 55mm 机床：T616卧式镗床。刀具：YG8硬质合金镗刀。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：tm12 2 1200 0.5230s0.3mm/r 和根据切削手册查得，进给量为v=5m/m in，贝U：0.18 0.33mm/z,现取 f=0.3mm/z，同理，当第二次ap 0.6mm，第三次ap 0.4m

26、m时，进给量f 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。 工序切 钻8mm的锥销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻 M8x1mr的螺纹 孔，攻M8x1m的螺纹。a. 加工条件工件材料：HT20Q硬度190260HBS c b =0.16Gpa，铸造。加工要求：先钻8mnt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10mm再钻M8x1mr的螺纹孔，攻 M8x1mr1的螺纹。机床：组合机床。刀具：8mn麻花钻、7.5mm麻花钻、8mm的丝锥。b. 计算切削用量1）钻8mm的锥销孔ns

27、199r / mindw8查指导教程表4.2-15，取nw195r/min。所以实际切削速度为:dw n wv10008 19510000.1m/ s计算切削基本工时:tmI yfm6 4195 0.2232s2）钻M8的螺纹孔刀具：7.5mm麻花钻。根据切削手册查得，进给量为0.18 0.33mm/z,现取 f=0.3mm/z ,v=5m/mi n,贝U：1000vnsd w1000 57.5212r / min查指导教程表4.2-15，取nw195r/min。所以实际切削速度为:dw n wv10007.5 19510000.1m/stm计算切削基本工时：fm3）攻M8x1mr的螺纹刀具：丝锥 M6 P=1mm64195 0.332s切削用量选为：V 0.1m/s，机床主轴转速为：ns 219r/min，按机床使用说明书选取:nw 195r / min，贝y v 0.1m/s ；机动时,l6 410m m，计算切tm削基本工时：l yfm64195 0.332s工序 铣断保证图样尺寸a.加工条件工件材料：HT20Q硬度190260HBS c b =0.16Gpa，铸造加工要求：铣断后保证两边对称相等。刀具：YG硬质合金圆盘铣刀，厚度为 4mm 机床：组合机床。b.计算切削用量查切削手册，选择进给量为：f 0.3mm/r ,切削速度为：v 1m/s，则:1000Vns