机械制造工艺课程设计说明书

1、机械制造工艺课程设计说明书设计题目： 设计拔叉零件的机械加工工艺规程及工艺装备专 业：机械工程及自动化指导老师：学 生：学号： 200706040000成都理工大学2010.12.20机械制造工艺学课程设计任务书题目:设计” CA6140 车床拨叉”零件的机械加工工艺规则及工艺装备拨叉零件 831008 生产纲领 30000件/年。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片1 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

2、作，获得所需的速度和扭矩的0.021作用。零件上方的© 200 孔与操纵机构相连，二下方的 54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。二） 零件的工艺分析零件的材料为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，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的 位置要求：1小头孔20以及与此孔相通的 8的锥孔、M6螺纹孔2以© 54为中心的加工表面0.46这一组加工表面包括：© 540的孔，以及其上下两个端面。这两组表面0.460.021有一定的位置度要求,即©

3、 540的孔上下两个端面与© 200的孔有垂直度要求。3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，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 30000件/年，零件的质量是I.OKg/个，查 机械制造工艺及设备设计指导手册321页表15-2，可确定该拨叉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

4、类：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。查 机械制造工艺及设备设计指导手册324页表15-5选用铸件尺寸公差等级 CT9 级。2确定铸件加工余量及形状：机械制造工艺及设备设计指导手册 325页表15-7，选用加工余量为MA-G 级，并查表15-8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：简图加工 面 代 号基本尺寸加工 余量 等级加工 余量说明=1D120mmG3.0 2孔降一 级双侧 加工D254mmG3.0 2孔降一 级双侧加工T270mm6.5单侧加工T332mmG2.5单

5、侧加工T470mm6.5单侧加工3绘制铸件零件图（另见图纸）四工艺规程设计（一）选择定位基准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0.021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© 200 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© 32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，以粗

6、加工后的底面为主要的定位精基准，以两 个小头孔外圆柱表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下：工序工序内容定位基准001粗铣两 端小头 孔上端 面T1及小头孔外圆002粗铣中 间孔上 端面T1及小头孔外圆003粗铣中 间孔下 端面T3及小头孔外圆0

7、04精铣两 端小头 孔上端 面T1及小头孔外圆005精铣中 间孔上 端面T1及小头孔外圆006精铣中 间孔下 端面T3及小头孔外圆007扩两端 小头孔T1及小头孔外圆008精铰两 端小头 孔T1及小头孔外圆009扩中间 孔半精 镗中间 孔T1及小头孔外圆010钻2- 8锥销孑L、M6T1及小头孔螺纹 孔、功M6螺纹011铣断T1、D1012去毛刺013检杳014若某道 工序有 误返工（三）选择加工设备和工艺设备1机床的选择：工序001006均为铣平面，可采用X6140卧式铣床 工序007008采用钻床。工序009010采用镗床。工序011采用钻床。多刀具组合机床。 工序012采用铣断机床。2选

8、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54H13,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，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下:加工孔加 工 内 容加 工 余 量精度 等级工序尺寸表面粗 糙度Ra（ m）工序余量最 小最 大 54H13 (D2)铸 件6CT949

9、2.0扩 孔5.8IT12© 536.32.06.25半 精 镗0.2IT10543.20.050.2520扩 孔5.84IT12© 186.32.06.25精 铰 孔0.06IT70.021© 2001.60.050.252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2.5CT9001粗铣 两端 小头 孔上 端面258.51200.251.603.60002粗铣 中间 孔上 端面6271200.251.656.5003粗铣 中间 孔下 端面6211200.251.756.5004精铣 两端 小头 孔上 端面0.55

10、81100.160. 351.16005精铣 中间 孔上 端面0.520.5100.060.060.471.12006精铣 中间 孔下 端面0.520100.060.060.471.123确定切削用量及时间定额：工序001至003以T1为粗基准，粗铣 20孔上下端面。 加工条件工件材料：HT200,（T b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：粗铣 20孔上端面。机床：X6140卧式铣床。刀具：W18Cr4VM质合金钢端铣刀,牌号YG6铣削宽度ae<=60,深度ap<=4, 齿数z=10,根据机械制造工艺设计简明手册（后简称简明手册）取刀具直 径do=80mm选择

11、刀具前角丫 o= + 5°后角a o= 8°,副后角a o' =8°,刀齿 斜角 入s= 10° ,主刃Kr=60° ,过渡刃 Kr £ =30° ,副刃Kr' =5°过渡刃宽 b £ =1mm 切削用量铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.5mm 次走刀即可完成所需 长度。KvCvd°qv计算切削速度按简明手册，V c=TmapXvfzyvaeUvZP算得 Vc = 98mm/s n=439r/min,Vf=490mm/s据 XA6140铣 床参数，选择 nc=475r

12、/min,Vfc=475mm/s,则实际 切削速 度 V c=3.14*80*475/1000=119.3m/mi n, 实 际 进给 量 为 f zc=V fc/n cz=475/(300*10)=0.16mm/z。 校验机床功率 查简明手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>PcG 故校验合格。最终确定 ap=1.5mm, nc=475r/min,Vfc=475mm/s , V c=119.3m/min ,f z=0.16mm/z。 计算基本工时tm = L/ Vf=(32+80)/475=0.09mi n 。工序004到工序006以T1及小头孔外圆为基准精铣 54孔上下

13、端面。1. 加工条件工件材料：HT200,(T b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：精铣 54上端面。机床：X6140卧式铣床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀，牌号YG6铣削宽度ae<=60,深度ap<=4,齿数 z=10,故据简明手册取刀具直径do=80mm选择刀具前角丫 o= + 5°后角a o =8°,副后角a o' =8°,刀齿斜角入s= 10° ,主刃Kr=60° ,过渡刃Kr £ =30° , 副刃Kr' =5°过渡刃宽b £ =1mm2

14、. 切削用量1) 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.0mm 一次走刀即可完成所需 长度。2) 每齿进给量 机床功率为7.5kw。查简明手册f=0.140.24mm/z。由于是 对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。3) 查后刀面最大磨损及寿命查简明手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mmo查简明手册表3.8，寿命T=180min4) 计算切削速度 按简明手册，查得Vc = 98mm/s n=439r/min,Vf=490mm/s据 XA6132铣 床参数，选择 nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际 切削速 度 V c=3.14*80*475/1000=11

15、9.3m/mi n, 实 际 进给 量 为 f zc=V fc/n cz=475/(300*10)=0.16mm/z。5) 校验机床功率 查简明手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为 Pcm>Pcc 故校验合格。最终确定 ap=1.0mm, nc=475r/min,Vfc=475mm/s , V c=119.3m/min ,f z=0.16mm/z。6) 计算基本工时tm = L/ Vf=(32+80)/475=0.09mi n 。工序007和008以T1及小头孔外圆为基准，扩、精铰20孔，保证垂直度误差 不超过0.05mm孔的精度达到IT7。1. 选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗

16、钻时do=18mm钻头采用双头刃磨法，后角a o=12°,二重刃长度 b£ =2.5mm横刀长b=1.5mm宽l=3mm,棱带长度ll 1.5mm2120 ° o 10 °30 °2. 选择切削用量(1) 决定进给量所以,0.70mm/ rld 30 201-53按钻头强度选择f 1.75mm /r按机床强度选择0.53mm/ r最终决定选择机床已有的进给量 验成功。(2) 钻头磨钝标准及寿命0.48mm/r 经校验 Ff 6090 Fmax 校杳切 f 0.70 0.86mm/r后刀面最大磨损限度(查简明手册)为0.50 . 8 mm寿命T

17、60min .(3) 切削速度查切% 18mm/r修正系数K TV 1 .0 K MV 1.0 K tv 1.0Kxv 1.0 K1v 1.0 Kapv 10 故Vc 18mm/rns1000vd。318.3r/ min查简明手册机床实际转速为nc 272r/min一、vc故实际的切削速度d°ns100015.4mm/ r3 .计算工时tmLnf30 10272 1.450.10 min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。 扩铰和精铰的切削用量如下：扩钻：n 272r/min精铰：n 272r/min0.48mm/r vc 15.4m/ min d019.

18、8mm0.48mm/r v 15.4m/ min d° 20IT 7工序009和010 T1及小头孔外圆为基准，扩、半精镗 54孔。1. 选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=48mm钻头采用双头刃磨 法，后角a o= 11°，二重刃长度b £ =11mm横刀长b=5mm弧面长l=9mm,棱带长0 10度 l1 3mm 2120 °2. 选择切削用量（1）决定进给量查简明手册f 1-01-2mm/r按钻头强度选择f 2mm/r按机床强度选择0.53mm/r最终决定选择Z550机床已有的进给量O/Omm/r经校验Ff 1226024520卩讪校验成功。

19、（2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查简明手册）为0.81.2mm寿命T 140min 扩孔后刀面最大磨损限度（查简明手册 ）为0.91 . 4 mm寿命T 60mi n铰和精铰孔后刀面最大磨损限度（查简明手册）为0 . 60 . 9 mm寿命 T 120mi n（3）切削速度查切Vc 20mm/r 修正系数 K“ 1.0 gv 1.0 心 1.0Kxv 1.0 K1v 1.0 Kapv 10 故 Vc 20mm/r 。ns1000Vdo132.6r/min查简明手册机床实际转速为nc 125r/minvc -d起 18.8mm/r故实际的切削速度 1000扩铰和半精铰的切削用量同理如

20、下:扩钻：n 125r/minf 0.40mm/r J 19.5m/min d° 49.75mm半精铰：n 125r/min f 0.40mm/ rvc 19.6m/ min d0 50 IT 73 .计算工时L 17 18tm0.52 minnf125 0.53所有工步工时相同五夹具设计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。并设计工序011钻2-8锥销孔。本夹具将用于组合机床，刀具为两根麻花钻，对两个孔同时加工。（一）问题的提出本夹具是用来钻两个 20mm勺小头孔，零件图中大小孔的中心距有公差要求 因此这两个小头孔的中心距也有一定的公差要求 .另外，此中心线为三个侧平面 的设计基准，有一定的垂直公差要求.但此工序只是粗加工，因此本工序加工时主 要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而精度则不是主要问题（二）夹具设计1定位基