CA6140车床拨叉零件

1、机械制造工艺学课程设计说明书设计题目：设计“ CA6140车床”拨叉零件的机械加工工艺规程及工艺装备 中批量生产）五邑大学机械制造工艺学课程设计任务书题目：设计设计“ CA6140车床”拨叉零件的机械加工工艺规程及工 艺装备 中批量生产）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6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份班级 AP0808331学生姚芝远指导教师耿爱 教研室主任2018年2月21日序言机械制造工艺学课程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 计之前对所有课程的一次深入

2、的综合复习，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地位。一、零件的分析零件的作用（一） 题目给定的零件是 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18+o.o12omm的槽尺寸精度要求很高，因为在拨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18+o.o12omm的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。零件的工艺分析（二） CA614o拨叉共有两组加工表面。现分述如下：以花键孔的中心线为基准的加工面.1这一组面包括？ 25+o.23omm的六齿花键孔、？ 22+

3、o.28o花键底孔两 端的2X 15o倒角和距中心线为27mm的平面。2. 以工件右端面为基准的8+o.o3o mm的槽和18+o.oi2°mm的槽经上述分析可知， 对于两组加工表面，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。二、工艺规程设计确定毛坯的制造形式 ）一（ 零件材料为 HT200,抗拉强度和塑性低，但铸造性能和减震性能 好，主要用来铸造汽车发动机汽缸、汽缸套、车床床身等承受压力 及振动部件。所以这里采取铸造成型。经查金属机械加工工艺人 员手册表5-5取等级为2级精度底面及侧面浇注确定待加工表面 的加工余量为2±0.8mm毛坯零件图如下图：基准的选

4、择 ）二（1. 粗基准的选择：因为要保证花键的中心线垂直于右端面，所以以40的外圆表面的粗基准。2. 精度基准的选择：为保证定位基准和工序基准重合，以零件的 A 面为精基准。制定工艺路线 ）三（1. 工艺路线方案一工序：1. 粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端 15°倒角。2. 粗、精铣削 B 面。3. 铣削 8+0.03omnm勺槽。4. 铣削 18+0.012omnm勺槽。5. 拉花键。6. 去毛刺。7. 终检。2. 工艺路线方案二工序：1. 粗、精铣端面，钻、扩花键底孔、倒两端15 °倒角。以40mrr圆柱面为粗基准。2. 拉花键。以 A 面为基准。3. 铣削槽B面

5、。以花键的中心线及 A面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具4. 铣削8+0.03omm的槽。以花键的中心线及 A面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具。5. 铣削18+0.012omm的槽。以花键的中心线及 A面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具。6. 去毛刺。7. 终检。方案分析：上述两方案中，工艺方案一把拉花键放在最后一道工序。但此方案中 2.3.4 工序很难对工件进行定位和加紧、方案二中，把花键放 在第一道工序的后边，这样，方案二中的 2.3.4.5 道工序很容易对 工件进行定位与加紧即以花键中心线和A面作为345道工序的定位基准。此方案定位精度高，专用夹具结构简单、可靠，所以

6、采用 方案二比较合理。以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”（四） 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定CA6140的拨叉材料为 HT2O0毛坯重量为 1.0 kg ° b =160MPa HBS 生产类型为由大、中批量生产，采用铸造。根据上述的原始资料加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工 余量，工序尺寸以毛坯尺寸如下：1. A面的加工余量A面有2mnt勺加工余量，足够把铸铁的硬质表面层切除2. 矩形花键底孔要求以矩形花键的外径定心，故采用拉削加工内孔尺寸为22 0+0.28 ，见零件图，参照金属机械加工工艺人员手册表3-59 确定孔加工余量的分配。钻孔 20mm扩孔 2

7、2mm拉花键花键孔要求以外径定心：拉削时加工余量参照金属机械加 工工艺人员手册取2 Z =1mm3. B 面的加工余量。此工序分 2 个工步1、粗铣 B 面2、精铣 B 面。精加工余量为 0.2mm粗铣加工余量为 1.8mm（ 五） 确定切削用量及基本工时工序 I 粗铣端面 A 、精铣端面 A加工要求：粗铣端面 A,端面A Ra=3.2um。 用硬质合金钢端铣刀粗铣 加工余量 2mm 机床：X A5032立式铣床工作台最大纵向行程 680mm面积。长 *宽 <1250*320mm1. 粗铣1）选择刀具根据切削用量简明手册表 3.1铣削宽度ae<40mm时。铣刀直径为do=80mm故

8、齿数Z= 10，因为采用硬质合金钢端铣 刀粗铣。铣刀几何参数 <表3.2)rn=5 ° ao=16°2) 切削用量留精铣的加工余量为 0.7，所以本道工步切削厚度ac= 1.3 mm,因为加工表面精度要求 Ra=3.2 um.根据表3.5得每转进给 量彳=0.140.24mm/r就能满足要求，铣床的功率为 7.5KW所 以每转进给量f= 0.14mm/r3) 选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据切削用量简明手册表3.7、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为1.0 1.5mm,铣刀 do=80mm 刀具寿命 T=180min<表 3.8 )4) 决定切削速度Vc、可根据切削用

9、量简明手册表 3.9确定Vc=60(m/m in>n=1000V/ d=(1000 x 60>/(3.14 x 80>=238.85r/min根据XA5032型铣床说明书选n=235r/minVc=3.14 nd/1000=(235x 3.14 x 80>/1000=59.032m/minVf=nfZ=235 x 0.14=32.9mm/min选 Vf=37.5mm/min 实际 fz=Vf/(n x z>=0.0159mm/z5>机床功率：根据切削用量简明手册表 3.20当Vc=60m/minae=1.3mm fz=0.0159 Kmpc=1.4kw 查得

10、 PCC=1.1KW切削功率的修正系数：故 Pct v 0.8,根据XA5032型铣床说明书，机床主轴允许的功率为Pcm=7.5X 0.75=5.63kw故Pccv Pcm 因此所决定的切削用量可以采用。ae=1.3mm Vf=37.5mm/min Vc=59.032m/mi nfz=0.0159mmm/z6>基本工时根据切削用量简明手册表 3.5: L1+ =12mmTm=(L+L1+ >/Vf=(40+12>/37.5=1.36<min )2. 精铣1) 选择刀具刀具与上道工步是同一把刀。2) 切削用量精铣的加工余量为0.7mm所以本道工步切削厚度aP= 0.7mm

11、 f = 0.6mm/r3) 决定切削速度 Vc、可根据切削用量简明手册表 3.9确 疋Vc=68.53mm/mi nn=1000V/d=(1000 x 68.53>/(3.14 x 80>=272.8r/min 根据XA5032型铣床说明书选n=300r/minVf=nfZ=300 x 0.6=180mm/min取 VF=190mm/min ,贝U fz=Vf/(n x z>=0.063mm/Z4) 基本工时基本工时根据切削用量简明手册表 3.5 L1 + =12mmTm=(L+L1+ >/Vf=(40+12>/190=0.273<min )工序H 钻孔、

12、扩孔1 、 选择钻头选择高速钢麻花钻头，直径 d=20mm。2、选择切削用量决定进给量 f 按加工要求决定进给量：根据切削用量手册表 2.7，当加工要求 为 H12-H13 精 度， 铸铁的强 度小于 200Mpa,d=20mm,f=0.70- 0.86mm/r. 按钻头强度决定进给量：根据表 2.8，当(T b=200Mpa,d=20mn钻 头强度允许的进给量 f=0.93mm/r. 按机床进给机构强度决定进给量：根据表2.9 ,当。b < 210mpa,d< 20.5mm机床进给机构允许的轴向力为 8330N时，进 给量为 0.41mm/r.从以上三个进给量比较可以看出，f=0

13、.41mm/r,根据Z525钻床说 明书，选择 f=0.36mm/r.由表2.19可查出钻孔时的轴向力，当f=0.36mm/r,d < 21mn时， 轴向力 Ff=6090N.轴向力的修正系数都是 1.0，所以Ff=6090N.6090V8830,所以 f=0.36mm/r 可用。决定钻头磨钝标准及寿命由表2.12，当d=20mm钻头后刀面最刀面磨损量取为0.6mm,寿命T=60min.决定切削速度由表2.15,(T b=200Mpa,f=0.36mm/r,切削速度为V=19m/min.切削速度修正系数为： kTv=1.0,Kcv=1.0,klv=0.85,ktv=1.0, 所 以V=1

14、9x 1.0 X 1.0 X 1.0 x 0.85=16.15m/min.n=1000v/ n d=1000X 16.15/3.14 x 20=263.52r/min.根据 Z525 钻床说明书，可选择 272r/min. 因所选转数比计算值 高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一及，即取 f=0.28mm/r, 也可选择低级转速 n=195r/min, 仍用 f=0.36r/min, 比较两种方案： 一 . f=0.28mm/r,n=272r/min,n Xf=272X0.28=76.16mm/min二 f=0.36mm/r,n=195r/min,n Xf=195X 0.36=70.2mm

15、/min. 第一方案 nf 值比较大，基本工时少，因此选第一方案。这时 v=17m/min,f=0.28mm/r3. 计算基本工时Tm=L/nf式中L=l+Y+ ,l=80mm,入切量和超切量由表 2.29查出+ =6mm, 所以Tm=80+10/272X0.28=1.18min.2、扩孔刀具直径do=22mm刀具几何参数同上。因为两孔直径相差不大，为了节省停车和调换走刀量等辅助时间，n和f都不变，所以Tm同上Tm=0.32倒角刀具15°锪钻因为两孔直径相差不大，以表面粗度要求 不高手动进给。按Z525钻床说明书说明书主电机功率P= 11 kw可见Pc比P小得多所以机床功率足够所用切

16、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= 21 mm f= 0.64 mm查得转矩皿=61.8 N.M切削用量简明手册表由表 2.32 得功率公式P C= McVc/30do=61.8 x 17/30 x 21 = 1.67km按C3163-1 车床说明书主电机功率P= 11 kw可见P C比P小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合 要P=(1.25-1.5> x =1.35 x =12mm二拉刀同时工作齿数 z=l/p=80/127其本工时 Tm=1.5 x 80 x 1.2 x 1.4/1000 x 3.6 x 0.06 x 7=0.13(m in>

17、;工序皿拉花键孔单面齿升：根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面 齿为 0.06mm,拉削速度 v=0.06m/s(3.6m/mi n>式中:单面余量 1.5mm（由22mm拉削到 25mm>L拉削表面长度，80mmT考虑校准部分的长度系数，取1.2 ;k考虑机床返回行程系数，取1.4 ；v拉削速度<m/min）;fz拉刀单面齿升；Z拉刀同时工作齿数，Z=l/p ；P拉刀齿距。P=(1.25-1.5> X 刮=1.35 X 创=12mm拉刀同时工作齿数 z=l/p=80/127其本工时 Tm=1.5 X 80 X 1.2 X 1.4/1000 X 3.6 X 0.0

18、6 X7=0.13（mi n>工序W粗铣、精铣B面加工要求：粗铣 B面，精铣B面，Ra=3.2um。用标准镶齿圆柱铣刀粗铣加工余量3mm机床：X 62W加工工件尺寸：宽度：40mm长度：28mm1. 粗铣5）选择刀具根据切削用量简明手册表 3.1铣削宽度ae< 5mm时。直径为do=50mm故齿数Z=8，因为采用标准镶齿圆柱铣刀铣刀几何参数 <表3.2 ) rn=10 ° ao=16°6) 切削用量留精铣的加工余量为0.2，所以本道工步切削宽度 ac= 2.8 士0.8 mm,因为加工表面精度要求Ra=3.2 um.根据表3.5得每转进给量彳=0.51 m

19、m/r就能满足要求，但考虑到X 62W功率 为7.5kw，机床为中等系统刚度和X 62WB床说明书 所以每转 进给量f= 0.6mm/r7) 选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据切削用量简明手册表3.7、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为 0.6镶齿铣刀do=50mm 刀具寿命T=120min<表3.8 )8) 决定切削速度Vc、可根据切削用量简明手册表 3.9确定Z=8, aP=40-70mm, ac=2.8 士 0.8 mm , Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv二Kmx KsvX

20、 KTv=1.12X 0.8 x 0.82=0.79Vc=23.7(m/mi n>n=1000V/ d=(1000 x 23.7>/(3.14 x 50>=151r/min根据X62W型铣床说明书选n=160r/minVc=3.14nd/1000=(160 x 3.14 x 50>/1000=25.1m/minVf=nf=160 x 0.6=96mm/min选 Vf=80mm/min 实际 fz=Vf/(n x z>=0.0625mm/zae=2.8mm ap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw切削功率的修正系数:故 Pct v 0.8,根据X62W型

21、铣床说明书，机床主轴允许的功率为Pcm=7.5X 0.75=5.63kw 故Pccv Pcm 因此所决定的切削用 量可以采用。ae=2.8mm Vf=80m/minn=160r/minVc=25.1m/min fz=0.0625mmm/z6>基本工时根据切削用量简明手册表3.5Tm=(L+L1+ >/Vf=(28+14>/80=0.525<min )L1+ =14mm2. 精铣1) 选择刀具刀具与上道工步是同一把刀。2) 切削用量精铣的加工余量为0.2，所以本道工步切削宽度ae=0.2mm f = 0.63) 决定切削速度 Vc、可根据切削用量简明手册表 3.9确 疋a

22、c=0.2mm, Vc=33.1m/mi nn=1000V/ d=(1000 x 33.1>/(3.14 x 50>=211r/min 根据 X62W 型铣床说明书选n=210r/minVf=n f=210x0.6=126mm/mi nVF=125mm/min fz=Vf/(n x z>=0.074mm/ZTm=(L+L1+ >/Vf=(28+14>/125=0.336<min )L1+ =14mm工序V铣削8+o'O3ommf加工工件尺寸：8+O.O3omm ,长度L=40mm加工要求：高速钢错齿三面刃铣刀 <精密级K8)加工余量8机床：X6

23、1W1) 选择刀具：由加工尺寸公差 0-0.03 。所以铣刀精度为精密级K8铣刀参数：L=8mm D=22 d=63 ro=15° ao=12° an=6° Z=162) 选择切削量因为槽的深度为8mm,故一次走完，ae=8mm ap=8mm由切削用量简明手册表 3.3 确定现取f=0.3mm/r ,fz=0.3/16=0.018mm/z3>选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据切削用量简明手册表3.7,得最大磨损量为0.5由表3.8确定刀具寿命：T=100min 其中4>决定切削速度Vc和每齿进给量V、由切削用量简明手册3.27的公式Cv=25,qv=0.

24、2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.15,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=Km< KsvX KTv=1.12X 0.8 x 0.82=0.79Vc=82.04m/minn=1000x Vc/ do=1000x 82.04/3.14 x 63=414.72r/min根据X61W妙铣床说明书选nc=380r/min实际速度 Vc二 donc/1000=75.2m/min选 Vfc=nc x f=380 x 0.3=114mm/min根据X61W型铣床说明书选选 Vf=115mm/minfzc=115/(380 x 16>=0.01

25、9mm/z9) 机床功率：根据切削用量简明手册表 3.28公式圆周力_ 一 由表3.28 得E1 =30，XF=1.0 ，yF=0.65，UF=0.83 ， WF=0，qF=0.83 ，KFC=1.28,KTV=0.90 ,严I =1I x I =0.9=47. 32 NM=FCdo/(2X>=1.49N?mPc二FcVc/1000=3.2kw根据X61W型铣床说明书，功率足够。6>基本工时基本工时根据切削用量简明手册表 3.5Tm=(L+L1+ >/Vf=(40+25>/115=0.57<min )L1+ =25m工序W铣宽为1&+0.012mm槽加工要

26、求：用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽180+0.012mm长L=40mm加工余量23mm1) 选择刀具铣刀参数：L=18 d=100mm D=32mm ro=15 ao=12° an=6° Z=202) 选择铣削用量因为槽的宽度为18mm,故二次走完，ae=23mm ap=18mm由切削用量简明手册表3.3 确定f=0.5mm/r 现取f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z3) 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据切削用量简明手册表3.7,得最大磨损量为 0.5由表3.8确定刀具寿命：T=100min 其中4) 确定切削速度 Vc和每齿进给量：决定切削速度 Vc

27、和每齿进给 量Vf、由切削用量简明手册3.27的公式Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8, E =0.82,1 II =1.12 X 0.8 X 0.82=0.79Vc =72.34m/mi nn=1000X Vc/ do=1000X 72.34/<3.14 X 100) =230.4r/min根据X61W型铣床说明书选nc=210r/min实际速度 Vc二 donc/1000=65.94m/min选 Vfc二ncf=210 X 0.5=105mm/min 根据 X61W型铣床说明书 选选 Vf=9

28、5mm/minfzc=95/<210 X 20) =0.022mm/z机床功率：根据切削用量简明手册表 3.28公式圆周力由表3.28 得 =30 ,XF=1.0 ,yF=0.65,UF=0.83 , WF=0 ,qF=0.83 ,KFC=1.28,KTV=0.90 , =1=0.9=44. 3. 2 NPc二FcVc/1000=2.9 kw根据X61W型铣床说明书，功率足够。5）基本工时基本工时根据切削用量简明手册表 3.5Tm=（L+L1+ >?/Vf=（40+46> X 2/95=1.81<min）L1+ =46mmi=2（走两次>工序磨18mm槽1）选择砂

29、轮。见切削手册第三章中磨料选择各表，结果为GZ46KV6P35X40X 127其含义为：磨轮磨料为棕刚玉，为了防止粒度过小而磨轮堵塞，所以选用为粒度为46#，硬度为软2级。平型砂轮，其尺寸为16X 6X 40<DXdx H）。2）切削用量的选择。砂轮转速 n砂=3000r/min（见机床说明书>,v 砂=2.5m/s进给量f=50mm/min双单行程f r=0.015mm3）切削工时。当加工1个表面时Tm=（L+y+ >?i K/50=3.1mi n夹具设计<一）问题的提出为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具经过与指导老师协商，决定设计第4道

30、工序铣宽为&+0。03mm槽的铣床夹具。本夹具将用与 X63 卧式铣床。刀具为高速钢直齿三面 刃铣刀，来对工件进行加工。本夹具主要用来铣宽为 &+0° 03mm的槽，因为采用宽为 &+0 022mm的精 密级高速钢直齿三面刃铣刀，一次铣削，所以主要应该考虑如何提 高劳动生产率，降低劳动强度<二)夹具设计1 定位基准的选择由零件图可知，宽为 8o+o。03mm的槽，其设计基准为花键孔中心线和 工件的右加工表面 <A)为定位基准。因此选用工件以加工右端面 <A)和花键心轴的中心线为主定位基准。2 切削力及夹紧力的计算刀具：高速钢直齿三面刃铣刀，

31、?63mm, Z=14Fz二G t0.83 Sz0.65 D-O.83 B Z kp(见切削手册3-56 表>解得 Fz =200 (N>其中 CP=52， t=8mm, Sz=0.08mm/s, B=8mm, D=63mm, Z=14,0.55kP=(HB/198>0.55在计算切削力时，必须考虑安全系数。安全系数K= k1 k2 k3 k4水平切削分力 FH=1.1 Fz =220 (N>垂直切削分力 Fv=0.3 Fz=60 (N>其中： k 1为基本安全系数 1.5K2为加工性质系数1.1K3为刀具钝化系数1.1K4 为断续切削系数 1.1F=KFz =1.5 x 1.1 x 1.1 x 1.1 x 200=40