机械制造工艺学课程设计-CA6140车床拨叉零件（831008）的机械加工工艺规程及工艺装备（全套图纸） .doc

计算与说明主要结果1、零件的分析全套cad图纸，联系1538937061.1零件的作用ca6140车床的拨叉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50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。1.2零件的工艺分析ca6140车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：1. 以20为中心的加工表面。这一组加工表面包括：20 的孔，以及其上下端面，上端面与孔有位置要求，孔壁上有一个装配时钻铰的锥孔，一个m6的螺纹孔。下端有一个47的缺口。这三个都没有高的位置度要求。2. 以50为中心的加工表面。这一组加工表面包括：50的孔，以及其上下两个端面。这两组表面有一定的位置度要求,即50的孔上下两个端面与20的孔有垂直度要求，主要是：1) 50mm的孔的上、下表面与20的孔的垂直度误差为0.07mm。2) 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。3) 20mm的孔的内表面的粗糙度误差为1.6um，精度为it7。4) 20mm的孔的上、下表面与20的孔的垂直度误差为0.05mm。由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准采用专用夹具加工另外一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。计算与说明主要结果2、工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式零件材料为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，故选择铸件毛坯。2.2基面的选择（1）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20mm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，达到完全定位,然后进行铣削。（2）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。2.3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。在生产纲领已确定为中批生产的条件下，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、 工艺路线方案一：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的孔的上表面，保证其粗糙度为3.2 um,其上、下表面尺寸为30mm，工序四：以20 mm 的下表面为精基准，钻、扩、铰、精铰20 mm的孔，保证其内表面粗糙度为1.6 um，垂直度误差不超过0.05mm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；以20 mm的下表面为精基准，粗、精铣50 mm的上表面，保证其与孔的垂直度误差不超过0.07mm，计算与说明主要结果其上、下表面尺寸为12mm 工序七：铣断工序八：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 工序九：以20mm的孔为精基准，钻5mm的孔，攻m6的螺纹 工序十：以20 mm的孔为精基准，铣47缺口，保证其粗糙度为12.5um 工序十一：去毛刺，清洗 工序十二：终检。 上面的工序可以是中批生产，但是其效率不高，并且工序三中的钻孔方法在钻孔是可能会偏离中心。经综合考虑，采用下面的方案二。2、 工艺路线方案二：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47缺口，保证其粗糙度为12.5 um工序十：去毛刺，清洗工序十一：终检。计算与说明主要结果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”零件的材料为ht200硬度为190210hb，毛坯重量为2.2kg,生产类型为中批量，铸件毛坯。又由（以下称工艺手册表1.3-1查得毛坯的制造方法采用壳模铸造级，表2.2-4查得加工余量等级为g级，选取尺寸公差等级为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（20mm、50mm端面） 查工艺手册表2.24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）mm2、内孔（50mm已铸成孔）查工艺手册表2.22.5，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 （）mm3、 其他尺寸直接铸造得到。 2.5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。=0.16gpa hbs=190210，铸件机床：xa5032立式铣床刀具；w18cr4v硬质合金端铣刀 w18cr4v硬质合金端铣刀，牌号为yg6，由切削用量简明手册后称切削手册表3.1查得铣削宽度ae60mm,深度ap4,齿数z=10时，取刀具直径do=80mm。又由切削手册表3.2选择刀具的前角ro=+5o;后角ao=8o;副后角ao=,刀齿斜角s=-10o,主刃kr=60o,过渡刃kr=30o,副刃kr=5o,过渡刃宽b=1mm(2) 切削用量2.5.1.1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。 ap=1.5mm 计算与说明主要结果b)每齿进给量：由切削手册表3.30可知机床的功为7.5kw，查切削手册表3.5可得f=0.140.24mm/z,由于是对称铣，选较小量f=0.14mm/zc)查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为（1.01.5）mm 查切削手册表3.8, 寿命t=180mind)计算切削速度 按切削手册表3.27中的公式： 也可以由表3.16查得=98mm/s n=439r/min vf =490mm/s 又根据xa5032铣床参数，选 n=475r/min vf =600mm/s，则实际的切削速度为：即=119.3m/min,实际进给量为：即=0.13mm/ze)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1.7kw，所以pcm pcc,故校验合格。最终确定ap=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/min vc=119.3m/min fz=0.13mm/zf)计算基本工时公式中： l=l+y+；根据切削手册表3.26，可得 l+=12mm,所以l=l+y+=32+12=44mm 故 =44/600=0.073min2.5.1.2粗铣50mm的下表面n=475r/min=0.13mm/z=0.073min计算与说明主要结果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。即 ap=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/s vc=119.3m/min fz=0.13mm/zb)计算基本工时公式中： l=l+y+；根据切削手册表3.26，可得 l+=0所以l=l+y+=72mm 故 =72/600=0.12min2.5.1.3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)每齿进给量：由切削手册表3.30可知机床的功为7.5kw，查切削手册表3.5可得f=0.50.7mm/r，由于是对称铣，选较小量f=0.7mm/r c)查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为（1.01.5）mm 查切削手册表3.8, 寿命t=180mind)计算切削速度 按切削手册表3.27中的公式：也可以由表3.16查得=124mm/s vf =395mm/min n=494r/min,根据xa5032铣床参数，选 n=475r/min vf =375mm/min , 则实际的切削速度为所以=119.3m/min,实际进给量所以=0.08mm/ze)校验机床功率 查切削手册表3.24，pcc=1.1kw,而机床所提供ap=1.5mmnc=475r/minvfc=600mm/svc=119.3m/minfz=0.13mm/z=0.12minap=1.0mmf=0.7mm/rn=475r/minvc=119.3m/min=0.08mm/z计算与说明主要结果的功率pcm为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/minf)计算基本工时公式中： l=l+y+；根据切削手册表3.26，可得 l+=80mm, 所以l=l+y+=32+80=112mm 故 =112/375=0.3min2.5.1.4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。即 ap=1.0mm nc=475r/min vfc=375mm/min vc=119.3mm/mb)计算基本工时公式中： l=l+y+；根据切削手册表3.26，可得 l+=80mm所以l=l+y+=72+80=152mm故 =152/375=0.405min2.5.2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2.5.3.1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,钻头几何形状为：由切削手册表2.1及表2.2 选修磨横刃，=28o o=10o 2=118o 21=70o b=3.5mm b=2mm l=4mm(2) 切削用量=0.3min=0.405min计算与说明主要结果1) 决定进给量fa)、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200hbs do=18mm时，f=0.700.86mm/r 由于l/d=30/18=1.673,故取修正系数k=1所以 f=(0.700.86)1=(0.700.86)mm/rb) 按钻头强度决定进给量 根据表2.8，当=190mpa,do=18mm,钻头强度允许的进给量f=1.6mm/rc)按机床进给机构强度决定进给量 根据表2.9，当210mpa, do20.5mm,机床进给机构允许的轴向力为11760n（z535钻床允许的轴向力为15696n（见工艺设计手册表4.2-14）时，进给量为1.5mm/r。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=0.700.86mm/r，根据z535钻床说明书，选f=0.80mm/r（见工艺设计手册表4.2-16），又由切削手册表2.19可以查出钻孔时的轴向力，当f=0.80mm/r do21mm时，轴向力ff=7260n 轴向力的修正系数为1.0，故ff=7260n 根据z535钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为fmax=15696n，由于ff mc 又根据切削手册表2.23，当b=(170213)mpa do=20mm f=0.9mm/r vc17.4m/min时 pc=1.7kw根据z535钻床说明书, pcpe所以有mc mm pcpe 故选择的切削用量可用。即 f=0.80mm/r n=nc=275r/min vc=14.4m/min(3)计算基本工时 l=l+y+ 由切削手册表2.29查得y+=9mm故 =0.18min2.5.3.2扩19.8mm的孔（1） 加工条件 工艺要求：孔径d=19.8mm, 孔深l=30mm,通孔 ，用乳化液冷却 机床 ：z535型立式钻床 刀具 ：高速钢扩孔钻头 选择高速钢扩孔钻头，其直径do=19.8mm,钻头几何形状为：由切削手册表2.5 ro=18o ao=10o kr=60o kr=30o =15o ba1=1mm(2) 切削用量 1) 决定进给量fa)、按加工要求决定进给量 根据切削手册表2.10，当铸铁的强度 200hbs do=19.8mm时，f=(0.91.1)mm/r 由于l/d=30/19.8=1.52 因扩孔之后还须铰孔 ，故取修正系数k=0.7所以 f=(0.91.1)0.7=(0.630.77)mm/rb) 按钻头强度决定进给量 根据表2.8，当=190mpa,do=19.8mm,钻头强度允许的进给量f=1.75mm/rc)按机床进给机构强度决定进给量 根据表2.9，当210mpa,do 20.5mm,机床进给机构允许的轴向力为11760n（z535钻床允许的轴向力为15696n（见工艺设计手册表4.2-14）时，进给量为1.5mm/r。vc=14.4m/min=0.18min计算与说明主要结果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=（0.630.77）mm/r，根据z535钻床说明书，选f=0.64mm/r（见工艺设计手册表4.2-16），又由切削手册表2.19可以查出钻孔时的轴向力，当f=0.64mm/r do21mm时，轴向力ff=6080n，轴向力的修正系数为1.0，故ff=6080n 根据z535钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为fmax=15696n，由于fffmax,故f=0.64mm/r可以用。2）决定钻头的磨钝标准及寿命 由切削手册表2.12，当do mc 又根据切削手册表2.23，当=(170213)mpa do=20mm f=0.75mm/r vc=20m/min时 pc=1.7kw根据z535钻床说明书, pcpe所以有mc mm pcpe 故选择的切削用量可用。即 f=0.64mm/r n=nc=375r/min vc=23m/minnc =375r/minvc=23m/minf=0.64mm/r计算与说明主要结果(3)计算基本工时 l=l+y+ 由切削手册表2.29查得y+=10mm故 =0.13min2.5.3.3 粗铰19.94mm的孔（1） 加工条件 工艺要求：孔径d=19.94mm, 孔深l=30mm,通孔 机床 ：z535型立式钻床 刀具 ：高速钢铰刀 选择高速钢铰刀，其直径do=19.94mm,钻头几何形状为：由切削手册表2.6 ro=18o ao=10o kr=60o kr=30o =15o ba1=1mm(2) 切削用量 1) 决定进给量f 根据切削手册表2.11，当铸铁的强度 170hbs do=19.94mm时，f=(1.02.0)mm/r，又由于粗铰之后还要精铰，所以应该选最大的进给量 即 f=2.0m2）决定钻头的磨钝标准及寿命 由切削手册表2.12，当do mc 又根据切削手册表2.23，当=(170213)mpa do=20mm f=2.0mm/r vc=10m/min时，pc=1.7kw根据z535钻床说明书, pcpe所以有mc mm pcpe 故选择的切削用量可用。即 f=2.0mm/r n=nc=140r/min vc=6.55m/min(3)计算基本工时 l=l+y+ 由切削手册表2.29查得y+=10mm故 =0.14min2.5.3.4精铰20mm的孔（1） 加工条件 工艺要求：孔径d=19.94mm, 孔深l=30mm,通孔，精度等级为it7 机床 ：z535型立式钻床 刀具 ：高速钢铰刀 选择高速钢铰刀，其直径do=20mm：钻头几何形状为：由切削手册表2.6 ro=0 ao=7o a1=18o（2）切削用量1) 决定进给量f 根据切削手册表2.11，当铸铁的强度 170hbs do=20mm,加工精度要求为h7精度时，f=(1.02.0)mm/r，由于这是粗铰之后的精铰，所以应该选中等的进给量 即 f=1.5mm/r2）决定钻头的磨钝标准及寿命 =140r/minf=2.0mm/rvc=6.55m/min=0.14min计算与说明主要结果由切削手册表2.12，当do=20 mm时，铰刀后刀面最大磨钝量取为（0.40.6）mm,寿命t=60min3)决定切削速度 由切削手册表2.30中的公式可知，vc=9.64m/min切削速度的修正系数由切削手册表2.31可知 ktv=1.0 kmv=1.0 ktv=1.0 klv=0.85所以 v=vtkv=9.641.01.00.851.0=8.2m/min所以=131r/min根据z535钻床说明书,可考虑选择nc=140r/min(见工艺设计手册表4.2-15)4）检验机床扭转及功率 根据切削手册表2.21，当f=1.6m do=21 mm 时 mt=125.6nm扭矩的修正系数均为1.0，故mc=125.6 nm 又根据切削手册表2.23，当=(170213)mpa do=20mm f=1.5mm/r vc=10m/min时 pc=1.5kw根据z535钻床说明书, pcpe所以有mc mm pcpe 故选择的切削用量可用。即 f=1.5mm/r n=nc=140r/min vc=8.2m/min(3)计算基本工时 l=l+y+ 由切削手册表2.29查得y+=10mm故 =0.19min2.5.4 工序五：粗、精镗50 mm的孔2.5.4.1粗镗48mm孔1） 加工条件nc=140r/minf=1.5mm/rvc=8.2m/min vc=8.2m/min=0.19min计算与说明主要结果工艺要求：孔径d=44mm的孔加工成d=48mm,通孔机床 ：t616镗床刀具 ：yg6的硬质合金刀刀具为yg6的硬质合金刀，且直径为20mm的圆形镗刀2）切削用量a) 确定切削深度ap ap=2mmb) 确定进给量f根据切削手册表1.5 当粗镗铸铁，镗刀直径为20mm, ap=2mm, 孔径d=50mm,镗刀伸长长度l=100mm时 f=0.400.60mm/r 按t616机床进给量（工艺设计手册表4.2-21）选f=0.58mm/rc) 确定切削速度 v按 切削手册表1.27和表1.28其中：cv=158 xv=0.15 yv=0.40 m=0.20 t=60minktv=1.0 kmv=1.0 ksv=0.8 ktv=1.0k= ktv kmv ksv ktv=1.01.00.81.0=0.8所以 =62.4m/min =414r/min又按t616机床上的转速 选n=370r/mind) 确定粗镗48mm孔的基本时间选镗刀的主偏角xr=45o 则 l1=3.5mm l2=4mm l=12mm l3=0 又f=0.58mm/r n=370r/min i=1所以=0.09minap=2mmf=0.58mm/rv=62.4m/minn=370r/min=0.09min计算与说明主要结果2.5.4.2半精镗50mm的孔1） 加工条件工艺要求：孔径d=48mm的孔加工成d=50mm,通孔 机床 ：t616镗床 刀具：yg6的硬质合金刀 刀具为yg6的硬质合金刀，且直径为20mm的圆形镗刀2）切削用量a) 确定切削深度ap ap=1mmb) 确定进给量f根据切削手册表1.5 当粗镗铸铁，镗刀直径为20mm, ap=2mm, 孔径d=50mm,镗刀伸长长度l3,故取修正系数k=0.8所以 f=(0.180.22)0.8=(0.1440.176) mm/r b) 按钻头强度决定进给量 根据表2.8，当=190mpa,do=4.3mm,钻=0.12min计算与说明主要结果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 根据表2.9，当=210mpa,do=10.2mm,机床进给机构允许的轴向力为8330n，z525钻床允许的轴向力为8830n（见工艺设计手册表4.2-14）时，进给量为1.63mm/r。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（见工艺设计手册表4.2-16），又由切削手册表2.19可以查出钻孔时的轴向力，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 根据z525钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为fmax=8330n，由于ff mc 又根据切削手册表2.23，当=(170213)mpa do=10mm f=0.53mm/r vc=17.4m/min时 pc=0.8kw根据z525钻床说明书, pcpe所以有mc mm pcpe 故选择的切削用量可用。计算与说明主要结果即 f=0.17mm/r n=nc=1360r/min vc=17m/min(3)计算基本工时 l=l+y+ 由切削手册表2.29查得y+=2.5mm故 =0.15min2.5.7 工序八：钻5mm的孔，攻螺纹m62.5.7.1 钻5mm的孔（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：高速钢麻花钻选择的高速钢麻花钻的直径为do=5mm钻头的几何形状为（由切削手册表2.7可知铸铁的强度头几何形状为：由切削手册表2.1及表2.2 选=30o o=16o 2=118o 21=70o （2）切削用量1) 决定进给量fa)、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 200hbs 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)1=(0.270.33) mm/r b) 按钻头强度决定进给量 根据表2.8，当=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 根据表2.9，当210mpa, do10.2mm,机床进给机构允许的轴向力为8330n，z525钻床允许的轴向力为8830n（见工艺设计手册表4.2-14）时，进给量为1.63mm/r。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（见工艺设计手册表4.2-16），又由切削手册表2.19可以查出钻孔时的轴向力，当f=0.33mm/r do=12mm时，轴向力ff=2110n 计算与说明主要结果轴向力的修正系数为1.0，故ff=2110n根据z525钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为fmax=8330n，由于ff mc 又根据切削手册表2.23，当=(170213)mpa do=10mm f=0.53mm/r vc=15.1m/min时 pc=1.0kw根据z525钻床说明书, pcpe所以有mc mm pcpe 故选择的切削用量可用。即 f=0.28mm/r n=nc=960r/min vc=13.6m/min(3)计算基本工时 l=l+y+ 由切削手册表2.29查得y+=2.5mm故 =0.03min2.5.7.2 攻m6的螺纹 由工艺设计手册表6.2-14可知计算与说明主要结果 其中：l1=(13)p l2=(23)p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/minno=680r/min i=1 所以(1) 切削速度 所以=10.7m