CA6140车床拨叉课程设计说明书.doc

郑州航空工业管理学院 机械制造技术课程设计 2012 级 机械设计制造及其自动化 s 专业 1206961 班级 题 目 CA6140 拨叉 831008 姓 名 王江辉 学号 120696126 指导教师 刘元朋 职称 副 教 授 二 一 三 年 六 月 十五 日 1 机械制造技术课程设计成绩评 定 评分类别评分类别所占分值所占分值评定成绩评定成绩 工艺设计总体方案20 课程设计说明书格式规范20 零件图纸绘制40 工艺过程卡片格式规范10 工序卡片图形规范10 总体成绩 2 教 师 评 语 指导教师： 年 月 日 目录目录 序序 言言 .4 1 1 零件分析零件分析 5 1.1 零件的作用5 1.2 零件的工艺性分析5 2 2 工艺规程的制定工艺规程的制定 5 2.1 毛坯的选择5 22 基准面的选择5 2.3 制定工艺路线6 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定6 3 2.5 确定切削用量及基本工时7 3.3. 致致 谢谢 .18 4.4.参考文献参考文献 .18 4 5 序序 言言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备 成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它 行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们 的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或 地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡 量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。 车床的拨叉位于车床变速机构中，主要起换挡，使主轴回转运动按照操作 者的要求工作，获得所需要的速度和扭矩的作用。零件下方的孔与操作机构相 连，而上方的半孔则是用于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。 拨叉是机车变速箱中一个重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状 较复杂，但其加工孔与侧面有精度要求，此外还有小头孔上的槽要求精加工， 对精度有一定的要求，所以都要求精加工。其大头孔与侧面有垂直度的公差要 求，所要加工的槽，在其槽两侧面有平行度公差和对称度公差要求等。因为零 件的尺寸精度，几何形状尺寸精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均 影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此他们的加工必 须保证精度。 6 1 1 零件分析零件分析 1.11.1 零件的作用零件的作用 题目所给的是 CA6140 车床上的拨叉，它位于车床变速机构中，主要起换挡作用，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。零件上方的 20mm 的 孔与操作机构相连，下方的 50mm 的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，两零件铸造为一体，加工时分开。 1.21.2 零件的工艺性分析零件的工艺性分析 以 20mm 为中心的加工表面，这一组加工表面包括：20mm 的孔，以及其上下表 面，孔壁上有一个装配时要钻铰的 8mm 的锥孔，一个 M6 的螺纹孔，和一个缺口。 以 50mm 为中心的加工表面，这一组加工表面包括：50mm 的孔，以及其上、下 端面；这两组表面有一定的位置要求； （1） 50mm 的孔的上、下表面与 20 的孔的垂直度误差为 0.07mm。 （2） 20mm 的孔的上、下表面与 20 的孔的垂直度误差为 0.05mm。 （3） 50mm、20mm 的孔的上、下表面以及 50mm 的孔的内表面的粗糙度误 差为 3.2um。 （4） 20mm 的孔的内表面的粗糙度误差为 1.6um，精度为 IT7。 2 2 工艺规程的制定工艺规程的制定 2.12.1 毛坯的选择毛坯的选择 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 2 22 2 基准面的选择基准面的选择 2.2.1 粗基准的选择 对零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准，而对若干个 7 不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准， 根据这个基准原则，现取 20mm 的孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共 两个短 V 形块支承两个 20mm 孔的外轮廓作主要定位面，以消除 3 个自由度，再用 一个支承板支撑在 72mm 的上表面，以消除 3 个自由度。 2.2.2 精基准的选择 主要应考虑基准重合问题。当设计基准不重合时，应该进 行尺寸换算。 2.32.3 制定工艺路线制定工艺路线 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。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 1、 工艺路线方案： 工序一；退火 工序二：粗、精铣 20 mm、50 mm 的下表面，保证其粗糙度为 3.2 um 工序三：以 20 mm 的下表面为精基准，粗、精铣 20 mm、50 mm 的孔 的上表面，保证其粗糙度为 3.2 um，20 mm 的上、下表面尺寸为 30mm，50 mm 的上、下表面尺寸为 12mm 工序四：以 20 mm 的下表面为精基准，钻、扩、铰、精铰 2 0 mm 的孔， 保证其内表面粗糙度为 1.6 um，垂直度误差不超过 0.05 mm 工序五：以 20 mm 的下表面为精基准，粗、半精镗 50 mm 的孔，保证 其内表面粗糙度为 3.2 um 工序六：铣断 工序七：以 20 mm 的孔为精基准，钻 8 mm 的锥孔的一半 4 mm，装配 时钻铰 工序八：以 20 mm 的孔为精基准，钻 5 mm 的孔，攻 M6 的螺纹 工序九：以 20 mm 的孔为精基准，铣缺口，保证其粗糙度为 12.5 um 工序十：检查 2.42.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “CA6140 车床拨叉”零件的材料为 HT200 硬度为 190210HB，毛坯重量为 1.0Kg,生产类型为中批量，铸件毛坯，加工余量等级为 G 级，选取尺寸公差等级为 8 CT10。 根据以上资料及路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯如 下： 1、延轴线方向长度方向的加工余量及公差取 20mm、50mm 端面长度余量为 2.5mm(均为双边加工)。 铣削加工余量为：a)粗铣：1.5mm b)精铣：1mm 毛坯尺寸及公差为：（35 土 0.3）mm （ 17 土 0.25）mm 2、内孔（50mm 已铸成孔）取 50mm 已铸成长度余量为 3mm，即已铸成孔 44mm。 镗削加工余量为：a)粗镗：2mm b)半精镗：1mm 毛坯尺寸及公差为：（48 土 0.3）mm （）mm 0.50 0.25 50 3、其他尺寸直接铸造得到。 2.52.5 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 2.5.1 工序二：粗、精铣孔 20mm、50mm 的下表面 （1） 加工条件 工件材料：HT200。b=0.16GPa HBS=190210，铸件 机床：XA5032 立式铣床 刀具；W18Cr4V 硬质合金端铣刀 (2) 切削用量 1）粗铣 20mm 的下表面 a)切削深度 因切削用量较小，故可以选择 ap=1.5mm,一次走刀即可完成所需尺寸。 b)每齿进给量：已知机床的功为 7.5KW，得 f=0.140.24mm/z,由于是对称铣，选较小 量 f=0.14mm/z c)计算切削速度 按切削手册表 3.27 中的公式： vov cv mpr pvzvve c d q vk T a x f y u a z 也可以由表 3.16 查得=98mm/s n=439r/min vf =490mm/s 又根据 XA5032 铣床 c v 9 参数，选 n=475r/min vf =600mm/s，则实际的切削速度为： 1000 oc c d n v 即=119.3m/min,实际进给量为： c v 3.14 80 475 1000 f c zv c v f n z 即=0.13mm/z zv f 600 475 10 饿)计算基本工时 m f L t V 公式中： L=l+y+；又 l+=12mm,所以 L=l+y+=32+12=44mm 故 =44/600=0.073min m t 2)粗铣 50mm 的下表面 a)铣削 50mm 的下表面与铣削 20mm 的下表面的相关参数及其用量等相同。 b)计算基本工时 l+=0 所以 L=l+y+=72mm 故 =72/600=0.12min m f L t V m t 3)精铣孔 20mm 的下表面 a) 切削深度 因切削用量较小，故可以选择 ap=1.0mm, 一次走刀即可完成所需尺寸 b)计算切削速度 vov cv mpr pvzvve c d q vk T a x f y u a z 也可以由表 3.16 查得=124mm/s vf =395mm/min n=494r/min,根据 XA5032 铣床参 c v 数，选 n=475r/min vf =375mm/min , 则实际的切削速度为 1000 oc c d n v 所以=119.3m/min,实际进给量 c v 3.14 80 475 1000 f c zv c v f n z 所以=0.08mm/z zv f 375 475 10 e)校验机床功率 查切削手册表 3.24，Pcc=1.1KW,而机床所提供的功率 Pcm 为 10 1.7KW，所以 Pcm Pcc,故校验合格。 最终确定 ap=1.0mm nc=475r/min vfc=375mm/min vc=119.3mm/min f)计算基本工时 l+=80mm, 所以 L=l+y+=32+80=112mm 故 =112/375=0.3min m f L t V m t 2)精铣 50mm 的下表面 a)铣削 50mm 的下表面与铣削 20mm 的下表面的相关参数及其用量等都相同. b)计算基本工时 可得 l+=80mm 所以 L=l+y+=72+80=152mm m f L t V 故 =152/375=0.405min m f L t V 2.5.2 工序三：粗、精铣孔 20mm、50mm 的上表面 本工序的切削用量及基本工时与工序一中的粗、精铣孔 20mm、50mm 的下表面 相同。 2.5.3 工序四：钻、扩、铰、精铰 20mm 的孔 （一）（一） 钻 18mm 的孔 （1）加工条件 工艺要求：孔径 d=18mm, 孔深 l=30mm,通孔 ，用乳化液冷却 机床 ：Z535 型立式钻床 刀具 ：高速钢麻花钻头 选择高速钢麻花钻头，其直径 do=18mm, (2) 切削用量 1) 决定进给量 f a)、按加工要求决定进给量 根据切削手册表 2.7，当铸铁的强度 b200HBS do=18mm 时，f=0.700.86mm/r Mc 又根据切削手册表 2.23，当 b=(170213)MPa do Mc 又根据切削手册表 2.23，当 b=(170213)MPa do Mc 当 b=(170213)MPa do3,故取修正系数 K=0.8 所以 f=(0.180.22)x0.8=(0.1440.176) mm/r b) 按钻头强度决定进给量 当 b=190MPa,do=4.3mm,钻头强度允许的进给量 f=0.5mm/r c)按机床进给机构强度决定进给量 当 b210MPa,do10.2mm,机床进给机构允 许的轴向力为 8330N 从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为 f=(0.1440.176) mm/r，根据 Z525 钻床说明书，选 f=0.17mm/r，钻孔时的轴向力，当 f=0.17mm/r do=12mm 时，轴向力 Ff=1230N 轴向力的修正系数为 1.0，故 Ff=1230N 2)决定切削速度 由切削手册表 2.15 可知 f=0.20mm/r 时，标准钻头，do=4 mm 时，Vt=20m/min 切削速度的修正系数为 Ktv=1.0 Kmv=1.0 KTv=1.0 Klv=0.85 所以 V=VtxKv=20x1.0x1.0x1.0x0.85=17m/min 所以=1354r/min 1000 o V n d n 1000 17 3.14 4 4）检验机床扭转及功率 根据切削手册表 2.21，当 f=0.17mm/r，do=11.1 mm 时 Mc=6.18N.m, 根据 Z525 钻床说明书,当 nc=13 18 (3)计算基本工时 L=l+y+ 得 y+=2.5mm m L t nf 故 =0.15min 322.5 1360 0.17 m t 2.5.7 工序八：钻 5mm 的孔，攻螺纹 M6 （1）加工条件 工艺要求；孔径 do=5mm ,孔深 l=6mm, 通孔 机床；Z525 立式钻床刀具： 高速钢麻花钻 （2）切削用量 1) 决定进给量 f a)、按加工要求决定进给量 当铸铁的强度 b200HBS do=5mm 时，f=0.270.33mm/r 由于 L/d=6/5=1.23,故取修正系数 K=1 所以 f=(0.270.33)x1=(0.270.33) mm/r b) 按钻头强度决定进给量 当 b=190MPa,do=5.4mm,钻头强度允许的进给量 f=0.6mm/r c)按机床进给机构强度决 定进给量。当 b210MPa,do10.2mm,机床进给机构允许的轴向力为 8330n 从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为 f=(0.270.33) mm/r，根据 Z525 钻床说明书，选 f=0.28mm/r,轴向力的修正系数为 1.0，故 Ff=2110N 2)决定切削速度 由切削手册表 2.15 可知 f=0.30mm/r 时，标准钻头，do=5 mm 时，Vt=16m/min 切削速度的修正系数为 Ktv=1.0 Kmv=1.0 KTv=1.0 Klv=0.85 所以 V=VtxKv=16x1.0x1.0x1.0x0.85=13.6m/min 所以=866r/min 1000 o V n d n 1000 13.6 3.14 5 (3)计算基本工时 L=l+y+ y+=2.5mm m L t nf 故 =0.03min 62.5 960 0.28 m t （2）攻 M6 的螺纹 其中：l1=(13)p l2=(23)p 1212 m o LllLll ti fnfn 19 公式中的 no为丝锥或工件回程的每分钟转数（r/min）; i 为使用丝锥的数量；n 为丝 锥或工件每分钟转数（r/min） ；d 为螺纹大径；f 为工件每转进给量 等于工件螺纹的螺 距 p 由上述条件及相关资料有； f=p=1mm/r d=6mm n=680r/min no=680r/min i=1 所以 (1)切削速度 所以 =10.7m/min 1000 o d n v v 3.14 6 680 1000 (2)基本工时=0.03min 2 622.5622.5 1 680 1680 1 m t 2.5.8 工序九：铣缺口 （1）加工条件 工件尺寸：长为 25mm, 宽为 10mm 机床：XA5032 立式铣床 刀具；W18Cr4V 硬质合金端铣刀 (2)切削用量 a)切削深度 因切削用量较小，故可以选择 ap=6mm,一次走刀即可完成所需尺寸。 b)每齿进给量：因 f=0.140.24mm/z,由于是对称铣，选较小量 f=0.14mm/z c)计算切削速度 按切削手册表 3.27