CA车床拨叉机械加工工艺要求

1、CA6140 车床拨叉机械加工工艺规程及工艺装备设计大三下学期我们进行了机械制造基础课的学习，并且也进行 过金工实习。为了巩固所学知识，并且在我们进行毕业设计之前对 所学各课程的进行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,我们进行了本次课程设计。通过这次课程设计对自己未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、解决问题的能力，同时，在课程设计 过程中，我们认真查阅资料，切实地锻炼了我们自我学习的能力。 另外，在设计过程中，经过老师的悉心指导和同学们的热心帮助， 我顺利完成了本次设计任务。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予批评指正。一、零件的

2、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 20 孔与操纵机构相连，二下 方的050 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 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 20 以及与此孔相通的的锥孔、M6 螺纹孔2、大头半圆孔503、拨叉底面、小头孔端面、大头

3、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，可以粗加工拨叉下端面，然后以此作为基准 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、确定毛坯1 、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，故选择木摸手工 砂型铸件毛坯。查机械制造工艺设计简明手册第 41 页表 2.2-5, 选用铸件尺

4、寸公差等级为 CT-12。2、确定铸件加工余量及形状：查机械制造工艺设计简明手册第 41 页表 2.2-5，选用加工余量为 MA-H 级，并查表 2.2-4 确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，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D120H10 x2孔降一级双侧加工D250H3.5x2孔降一级双侧加工1. -T230H5单侧加工T312H5单侧加工T412H5单侧加工3、绘制铸件毛坯图三、工艺规程设计（一）选择定位基准：1 粗基准的选择：以零件的小头上端面为主要的定位粗基准，以两 个小头孔外圆表面为辅助粗基准。2 精基准的选择：考虑要保

5、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 械制造工艺设计简明手册第 20 页表 1.4-7 、1.4-8 、1.4-11 ，选 择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工序I粗铣20、50 下端面，以 T2 为粗基准，采用 X51立

6、式铣床加专用夹具；工序H粗铣20 上端面，以 T1 为定位基准，采用 X51 立式铣床加专用夹具；工序皿 粗铣50 上端面，以 T4 为定位基准，采用 X51 立式铣床加专用夹具；工序W钻、扩20 孔，以32 外圆和 T2 为基准，采用Z525 立式钻床加专用夹具；工序V粗镗50 孔，以 D1 为定位基准，采用 T616 卧式镗床加专用夹具；工序W铣斜肩，以 D1 和 T2 为定位基准，采用 X51 立式铣床加专用夹具；工序 精铣20 下端面，以 T2 为基准，采用 X51 立式铣床加专用夹具；工序忸 精铣20 上端面，以 T1 为基准，采用 X51 立式铣床加专用夹具；工序区 粗铰、精铰 2

7、0 孔，以 T2 和32 外圆为基准，采用Z525 立式钻床加专用夹具；工序X精铣50 端面，以 D1 为基准，采用 X51 立式铣床加专用夹具；工序幻 半精镗50 孔，以 D1 做定位基准，采用 T616 卧式镗 床加专用夹具；工序刈 钻、铰8 锥孔，以 T1 和零件中线为基准，采用 Z525 立式钻床加专用夹具；工序X皿 钻 M6 底孔，攻螺纹，以 T1 和零件中线为基准，采 用 Z525立式钻床并采用专用夹具；工序XW铣断，以 D1 为基准，采用 X60 卧式铣床加专用夹 具；工序XV去毛刺；工序XW终检。（三）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

8、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50IT12(D2)铸件7.0CT1243 2.8粗镗4.0IT1247。七2506.30.956.8:半精镗3.0IT1050器1003.22.93.2520IT7(D1)钻18IT1118評1017.8918扩1.8IT10伯公評846.31.7161.910粗铰0.14IT819.9400.0333.20.1070.224精铰0.06IT7200七0211.60.0390.0932、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

9、差工序余量最小最大铸件5.0CT122.501粗铣20孔下端面4.036.0120 _0.251.57.7502粗铣20孔上端面4.032.0120_0.251.57.7503粗铣50孔上端面4.014.0120 _0.1801.86.3807精铣20孔下端面1.031.080 _0.0330.751.28308精铣20孔上端面1.030.080_0.0330.751.28310精铣50孔端面1.0送12.08书.016 _0.0160.9511.0163、确定切削用量及时间定额:工序I粗铣 20、50 下端面，以 T2 为粗基准1. 加工条件工件材料：HT200m = 170240MPa,铸

10、造。工件尺寸： aemax=72mm,l=176mm。加工要求：粗铣 20 孔下端面，加工余量 4mm。机床：X51 立式铣床；刀具：YG6 硬质合金端铣刀。铣削宽度 ae 90 深度 ap 6 齿数 z=12,故根据机械制造工艺设计简明手册（后简称简明手 册）表 3.1，取刀具直径 do=125mm。根据切削用量手册（后 简称切削手册）表3.16，选择刀具前角Y= 0后角a= 8 副 后角a=10刃倾角 尼二二一 10,主偏角 Kr=60 ,过渡刃 Kre=30,副偏 角 Kr =52. 切削用量1）确定切削深度 ap因为余量较小，故选择 ap=4m m, 次走刀即可完成2）确定每齿进给量

11、fz由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据切削手册表 3.5,使用 YG6 硬质合金端铣刀加工，机床功率为 4.5kw （据简明手册表 4.2-35，X51 立式铣床）时：1Z=0.090.18mm/z故选择：fz=0.18mm/z。3）确定刀具寿命及磨钝标准根据切削手册表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm;由于铣刀直径 do=125mm，故刀具使用寿命 T=180min （据简明手册表 3.8）。4）计算切削速度 Vc和每分钟进给量 Vf根据切削手册表 3.16,当 d=125mm, Z=12, ap 7.5fzPcc

12、。故校验合格。 最终确定：ap=4.0mm, nc=300r/min, vf=390mm/s, vc=118m/min, fz=0.1mm/z。6) 计算基本工时tm= L/ vf, L=l+ y+, l=176mm.查切削手册表 3. 26，入切量及超切量为：y+ =40mm,则：tm= L/ Vf=(176+40)/390=0.81mi n。工序H粗铣 20 上端面，以 T1 为定位基准，；切削用量和时间定额及其计算过程同工序I。工序皿粗铣 50 上端面，以 T4 为定位基准刀具：YG6 硬质合金端铣刀，d厂40mm “ 6机床：X51 立式铣床根据切削手册查的，fz=0.13mm/z，a

13、p=4mm确定机床主轴转速:_ 1000vc仙 _ 二dw二361r/现采用 X51 立式铣床，根据简明手册4.2-36 查得取n=300r/minw，故实际切削速度血wnw兀汉4沃300v =1 1当=300r/min时，工作台每分钟进给量应为f fz *n= .13 1 3 = 39mm/minmzw查说明书，取f=4mm/minm计算切削工时L = 72 y：- 721 = 82mm工序W钻、扩 20 孔，以32 外圆和 T2 为基准，保证垂直度误差不超过 0.05mm,孔的精度达到 IT10。1.选择钻头根据切削手册表 2.1.2.2,选择咼速钢麻花钻钻头，粗钻时do=18mm,钻头采

14、用双锥后磨横刀，后角a)=12二重刃长度b e=3.5mm 横刀长 b=2mm,宽 l=4mm,棱带长度n=1.5mm,2=1 =3 2.选择切削用量(1)确定进给量 按加工要求确定进给量：查切削手册，f =.43.53mm/r,ld=311.67 Ff,故所选进给量可用。(2) 确定钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度(查简明手册)为 0.6mm,寿命T =45 min.(3) 切削速度查切削手册表 2.30,切削速度计算公式为:其中，cv=9.5,d0=18mm,zv=0.25,m =0.125,ap=9,xv=0,f =0.22，查得修正系数:kw=1.0,二二,klv=0.85,ktv

15、=1.0，故实际的切削速度:_ cvd0Zvm xvjT apfyv(m/min)yv=0.55,(4)检验机床扭矩及功率9.5 180256001251 0.220.550.85二查切削手册表 2.20,当 f 0.26, de 19mnS寸，Mt=31.78N?m,修正系数均为 1.0,故 Mc=31.78 N?m 查机床使用说明书：Mm=144.2 N?mi查切削手册表 2.23,钻头消耗功率：Pc=1.3kw。 查机床使用说明书，PE=2.8 0.81 =2.26kw。由于McMm，PCPE，故切削用量可用，即：f =0.22mm/r，n =nc=272r/min，v 15.4m/mi

16、n3、计算工时4、扩孔至19.8查切削手册表 2.10，扩孔进给量为：f =0.70.8mm/r，并由机床使用说明书最终选定进给量为：f =0.81mm/r根据资料，切削速度v=0.4v钻，其中v钻为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度，故v =0.4 9.5 =3.8m/min根据机床使用说明书选取nw= 97r / min基本工时t辽旦=0.48min97汉0.81 97汉0.81工序V粗镗 50 孔，以 D1 为定位基准 机床：T68 卧式镗床单边余量z=2.5mm,a= 2.5mmp由简明手册4.2-20 查得取tmL 30 8nf - 272 0.22二0.641000 3.819.8

17、二= 61.1r /minf二0.52mm/ r由简明手册4.2-21 查得取n = 200r/ min计算切削工时工序W铣斜肩，以 D1 和 T2 为定位基准刀具：硬质合金三面刃铣刀机床：X51 立式铣床根据简明手册查得：dw=63mm,Z =16。根据切削手册查得：fz=0.10mm/乙 因此：1000v1000 27ns136r /mi nndwn x63现米用 X51 立式铣床，取：nw=100r/min，故实际切削速度为:当nw=300r/min时，工作台每分钟进给量应为:fm二fzZnw= 0.10 16 100 = 160mm/ min根据切削手册表 4.2-37 查得，取：fm

18、=165mm/min计算切削基本工时：L =1 y订=12.525 =37.5mm因此：tm= L二亜=0.0.227min fm165工序精铣 20 下端面，以 T2 为基准刀具：YG6 硬质合金端铣刀；12 2 1200 0.52=0.13min-dwnwv 10007：63 100一1000= 19.8m/ min机床：X51 立式铣床；查切削手册表 3.5,进给量fz=0.51.0mm/min，取为0.5mm/r参考有关手册，确定v=124m/min，采用 YG6 硬质合金端铣刀，dw= 125mm, z =12，贝 U：1000v1000 124ns316r / minndwn x1

19、25现米用 X51 立式铣床，根据简明手册表 4.2-36,取nw=300r/min故实际切削速度：ndwnw兀25=300.v117.75m/ min1000 1000当nw=300r/min时，工作台每分钟进给量：fm= fzz nw=0.5 12 300 =1800mm/min，取为 980mm/min本工序切削时间为：t=2tm=2l=2176T25=0.62mi nfm980工序忸精铣 20 上端面，以 T1 为基准切削用量同工序精铣时旳 =d=125mm基本工时：们二丄二空竺=0.31fm980工序区粗铰、精铰 20 孔，以 T2 和32 外圆为基准，(1)粗铰至19.94mm刀具

20、：专用铰刀机床：Z525 立式钻床根据有关手册的规定，铰刀的进给量为fzn0.81.2m m 亿进给量取fz=0.81mm/r,机床主轴转速取为nw=140r/min，则其切削速度为：v =n=8.77m/min。机动时切削工时，30 8=38mm,3838 c ctm0.34 minnwf 140 0.81精铰至:，20mm刀具：dw=20mm机床：Z525 立式钻床工序X精铣 50 端面，以 D1 为基准机床：X51 立式铣床刀具：硬质合金立铣刀（镶螺旋形刀片），由切削手册表3.6 查得：d =40,z =6, fz=0.08mm/min,v=0.45m/s即 27m/min，因此，ns二

21、迴乞 J0007=214r/min。现采用 X51 立式铣床，取dwnw=210r/min，工作台每分钟进给量fm应为:fm= fzz nw=0.08 6 210 =100.8mm/min查机床使用说明书，取fm=100mm/min。铣削基本工时：tm二72 12二0.84 minf=0.48mm/r，机床主轴转速取为：nw=140r/min，则其切削速度为：V=n7：d =8.8m/ mintm0.57 min140 0.48根据有关手册的规定，铰刀的进给量取机动时切削工时，30 8=38mm38根据有关手册的规定，铰刀的进给量为fzn0.81.2m m 亿进给1002tm= 0.84 2

22、=1.68min工序幻半精镗 50 孔，以 D1 做定位基准。单边余量z=1.0mm,可一次切除，贝 Sap=1.0mm。由切削手册表 1.6 查得，进给量fz=0.25 0.40mm/r,取为0.27mm/r。由切削手册表 1.1 查得，v=100m/min，则:1000v1000 100nw637r/min兀dwJTX50查简明手册表 4.2-20,nw取为 630r/min。加工基本工时：t =120.038minnw f 630 x 0.5工序 12 钻、铰8 锥孔，以 T1 和零件中线为基准。刀具：专用刀具机床：Z525 立式钻床确定进给量f:根据切削手册表 2.7 查得，f = 0

23、.22 0.26mm/r,查 Z525 机床使用说明书，现取f = 0.22mm/r。查切削手册表2.15,v = 17m/min，计算机床主轴转速：1000v1000 17.ns694r/mi n兀dw兀汇7.8按机床选取nw=680/min，所以实际切削速度为:计算切削基本工时：如y6 4=0.066minfm680 0.22工序皿钻 M6 底孔，攻螺纹，以 T1 和零件中线为基准(1)钻螺纹底孔4.8mmv =dwnw1000二7.8680=16.66m/min1000机床：Z525 立式钻床刀具：高速钢麻花钻根据切削手册查得，进给量为f=0.22mm/z, v=17m/min，则:10

24、00v1000 17ns1128r /min兀dw兀x4.8查简明手册表 4.2-15,取nw=960r/min。所以实际切削速度为:(2)攻螺纹 M6机床：Z525 立式钻床刀具：丝锥 M6 , P=1mm切削用量选为：v = 0.1m/s = 6m/min，机床主轴转速为:ns=318r/min，按机床使用说明书选取：nw=272r/min， 贝卩v =5.1m/min;机动时，l=6 4=10mm，计算切削基本工时:l10tm0.04minf n 1X272工序XW铣断，以 D1 为基准。选择锯片铣刀，d=160mm, l=4mm，中齿，Z=40采用 X61 卧式铣床，查简明手册，选择进

25、给量为：f -0.10mm/z,切肖U速度为：v =27m/ min，贝卩：1000v1000 27- , ns54r/minf=0.180.22mm/z,现取-dwnwv =1000二4.8 9601000= 14.48m/min计算切削基本工时:tm0.047 min960 0.22二160根据简明手册表 4.2-39，取nw=100r/min，故实际切削速度为:此时工作台每分钟进给量fm应为:fm= fzZ nw=0.1 40 100 =400mm/min查简明手册表 4.2-40，刚好有fm=400mm/min计算切削基本工时：l y.：tm一fm四、夹具设计为了提高劳动生产率，保证加

26、工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过与老师协商，决定设计第 14 道工序一一铣断的铣床夹 具。本夹具将用于 X61 卧式铣床，刀具为锯片铣刀。（一） 问题的提出本夹具主要用来铣断工件，使之分离成为两个零件，由于本道工序已经是加工的最后阶段， 而且是中批量生产， 因此要保证加工的 精度，所以，本道工序加工时，主要应该考虑如何提高精度，在此 基础上在一定程度上提高劳动生产率，降低劳动强度。（二）夹具设计1 定位基准选择考虑工件的加工结构，可以采用“一面两销”的定位方式。如果以二dwnw二2m/min1000v =100072 30400= 0.255min20孔的下端面作为定位基准，由于距加工表面较远，易引起较大的误差，因此采用两个20mm 的孔作为两销的位置，而以72的端面作为主要定位面。同时考虑到生产率要求不是很高，故可以采用手动夹紧2、切削力及夹紧力计算刀具：锯片铣刀，160mm，B=3，中齿，Z=40qFWFd0nCF=30,XF= 1.0,yF= .65，UF= .83,WF= ，其中，q，=0.83,z