机械制造技术课程设计-CA6140车床拨叉[831005]机械加工工艺及铣8槽夹具设计【全套图纸】.pdf

0辽宁工程技术大学课程设计目录目录1零件的分析.11.1零件的作用.11.2零件的工艺分析：.12。工艺规程设计.22.1确定毛坯的制造形成.22.2基准的选择.23制定工艺路线.24机械加工余量.35确定切削用量及基本工时.35.1基本工序.35.1.1车削A面.35.1.2精车.45.2拉花键孔.65.3粗铣精铣B面.65.3.1粗铣选择刀具.65.3.2精铣.75.4铣削8+0.030mm槽.86夹具设计.86.1定位基准的选择.96.2切削力及夹紧力的计算.96.3定位误差分析.106.4夹具设计及操作说明.101辽宁工程技术大学课程设计1零件的分析零件的分析1.1零件的作用零件的作用题目给定的零件是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+0.0120mm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+0.0120mm的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。全套图纸，加全套图纸，加1538937061.2零件的工艺分析：零件的工艺分析：CA6140拨叉共有两组加工表面。1.以花键孔的中心线为基准的加工面这一组面包括25+0.230mm的六齿方花键孔、22+0.280花键底孔两端的2X150到角和距中心线为27mm的平面。2.以工件右端面为基准的8+0.030mm的槽和18+0.120mm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。2辽宁工程技术大学课程设计2。工艺规程设计。工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形成确定毛坯的制造形成零件材料HT200、考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击性载荷，因此选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠。由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大，故可采取模锻成型。经查金属机械加工工艺表取等级为2级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为30.8mm。毛坯零件图如下图：(002)2.2基准的选择基准的选择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。3制定工艺路线制定工艺路线工序：1.粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15倒角。以40mm圆柱面为粗基准。选用C3163-1转塔式六角车床及三爪卡盘夹具。2.拉花键。以A面为基准，3.铣削槽B面。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+0.030mm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+0.0120mm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。方案分析：方案中，把花键放在第一道工序的后边，这样，方案中的3.4.5道工3辽宁工程技术大学课程设计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3.4.5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，所以采用方案比较合理。4机械加工余量机械加工余量CA6140的拨叉材料为HT200。毛坯重量为1.0kgb=160MPaHBS生产类型为由大、中批量生产，采用模锻锻模。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30.8mm的加工余量，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220+0.28，见零件图，参照金属机械加工工艺表确定孔加工余量的分配。钻孔20mm扩孔21mm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取2=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2.8mm5确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时5.1基本工序基本工序5.1.1车削车削A面面1加工条件工件材料：灰口铸铁HT200。b=145MPa。铸造。加工要求：粗、半精车A面并保证28mm的工序尺寸，Ra=3.2m4辽宁工程技术大学课程设计机床C3163-1。转塔式六角卧式车床。刀具：刀片材料。r=12.ao=6-8b=-10o=0.5Kr=90n=152、计算切削用量（1）已知长度方向的加工余量为30.8mm。实际端面的最大加工余量为3.8mm。故分二次加工（粗车和半精车）。长度加工公差IT级取-0.46mm（2）进给量、查表，当刀杆尺寸为16mm25mmmm时，以及工件直径为60mm时（由于凸台B面的存在所以直径取60mm）=0.6-0.8mm.（3）计算切削速度。按表，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）刀具材料YG6V=Cv(Tmapxvfyv)kv其中：Cv=158xv=0.15yv=0.4M=0.2修正系数Kokmv=1.15kkv=0.8kkrv=0.8ksv=1.04kBV=0.81Vc=158(600.220.150.530.4)1.150.80.80.810.97=46.9(mmin)（4）确定机床主轴转速ns=1000vcpdw=229.8（rmin）所以实际切削速度V=40.8mmin（5）切削工时，由于铸造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮，为了切除硬皮表层以及为下一道工步做好准备Tm=(L+L1+L2+L3)nwxf=0.33（min）L=(65-0)2=32.5L1=3、L2=0、L3=05.1.2精车精车已知粗加工余量为0.5mm。进给量f.根据表，f=0.150.25mmr计算切削速度按表，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）V=Cv(Tmapxvfyv)kv=158(600.220.150.160.4)1.150.80.80.810.97=83.85(mmin)1.确定机床主轴转速.nw=1000vcpdw=410.8（rmin）取5辽宁工程技术大学课程设计nw=400（rmin）实际切削速度V=57.1mmin2.切削工时，查表Tm=(L+L1+L2+L3)nwxf=22.5400 x0.16=0.35（min）由于下一道工序是钻孔，所以留下20mm的台阶，所以L=(65-20)2=22.5mmL1=3.L2=0.L3=05.1.3钻孔、扩孔、倒角钻孔、扩孔、倒角。（1）、钻孔钻头选择：钻头几何形状为：双锥修磨具刃，钻头参数：20=30，2=118，2=70，b=3.5mmao=12=55b=2mm，=4mm。根据表确定f=0.48、按机床进给强度决定进给量：根据表2.9当b210MPa020.5mm可确定f=0.75。、决定钻头磨钝标准及寿命表2.21，当do=20mm、钻头最大磨损量取0.6寿命T=45min.、切削速度由表得=21mminn=1000VpD=334.4实际=17mmin、基本工时，Tm=Lnf=(80+10)280 x0.62=0.32(min)入切量及超切量由表2.29.查出+=10mm所以Tm=Lnf=(80+10)280 x0.62=0.32(min)（2）、扩孔刀具直径do=21mm；刀具几何参数同上。由于两孔直径相差不大，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锪钻由于两孔直径相差不大，以表面粗度要求不高手动进给。（3）、倒角刀具：专用刀具。此工步使用到专用刀具与手动进给。检验机床功率按表可以查出当160245HBS2.80.641min3.4kw主电机功率11钻削功率检验按表当210.646辽宁工程技术大学课程设计查得转矩61.8N.M得功率公式CMcVc30do=61.8x1730 x21=1.67km5.2拉花键孔拉花键孔单面齿升：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=0.06ms(3.6mmin)切削工t=Zblk1000vfzZ式中：Zb单面余量1.5mm(由21mm拉削到25mm)；L拉削表面长度，80mm；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1.4v拉削速度（mmin）；fz拉刀单面齿升；Z拉刀同时工作齿数，Z=lp；P拉刀齿距。P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm拉刀同时工作齿数z=lp=80127其本工时Tm=1.5801.21.410003.60.067=0.13(min)5.3粗铣粗铣精铣精铣B面面加工要求：粗铣B面，精铣B面，Ra=3.2。用标准镶齿圆柱铣刀粗铣加工余量3mm机床：62W加工工件尺寸：宽度：40mm长度：28mm5.3.1粗铣粗铣选择刀具选择刀具铣削宽度ae5mm时。直径为do=50mm故齿数，由于采用标准镶齿圆柱铣刀铣刀几何参数rn=10ao=16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ac2.80.8，由于加工表面精度要求Ra=3.2um.根据表3.5得每转进给量7辽宁工程技术大学课程设计0.5mmr就能满足要求选择刀具磨钝标准及刀具寿命。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决定切削速度Vc、Z=8aP=40-70mmac=2.80.8fz=fz=0.0750.1mmzVc=(Cvdoqv)(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Cv=20qv=0.7Xv=0.3yv=0.2uv=0.5pv=0.3m=0.25Km=1.12Ksv=0.8KTv=0.82Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79Vc=(Cvxdoxqv)(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=23.7(mmin)n=1000Vpd=(1000 x23.7)(3.14x50)=151rminVc=3.14nd1000=(160 x3.14x50)1000=25.1mminVf=nf=160 x0.6=96mmmin选Vf=80mmmin实际fz=Vf(nxz)=0.0625mmz5)机床功率：当Vc=71mminae=2.8mmap=41mmfz=0.08Kmpc=1.4kw切削功率的修正系数：故Pct0.8Pcm=7.50.75=5.63kw故PccPcm因此所决定的切削用量可以采用。ae=2.8mmVf=80mminn=160rminVc=25.1mminfz=0.0625mmmz6)基本工时3.5Tm=(L+L1+)Vf=(28+14)80=0.525（min）L1+=14mm5.3.2精铣精铣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ae0.2mm，0.63）决定切削速度Vc、ac=0.2mmVc=(Cvdoqv)(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=33.1mminn=1000Vpd=(1000 x33.1)(3.14x50)=211rmin根据X62W型铣床说明书选n=210rminVf=nf=210 x0.6=126mmmin、VF=125mmmin8辽宁工程技术大学课程设计fz=Vf(nxz)=0.074mmZ4）基本工时基本工时根据Tm=(L+L1+)Vf=(28+14)125=0.336（min）L1+=14mm5.4铣削铣削8+0.030mm槽槽加工工件尺寸：8+0.030mm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用乳化液冷却机床：X62W选择刀具：由加工尺寸公差0-0.3。所以铣刀精度为精密级K8铣刀参数：L=8mmD=63d=22d1=34ro=15ao=12an=6Z=162）选择切削量由于槽的深度为8mm故一次走完，ae=8mmap=8mm确定f=0.15-0.3mmr现取f=0.3mmrfz=0.316=0.018mmz3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：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VfVc=(Cvxdoxqv)(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)KvCv=25qv=0.2Xv=0.1yv=0.2uv=0.5pv=0.1m=0.25Km=1.12Ksv=0.8KTv=0.82Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79Vc=(Cvxdoxqv)(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv=82.86mminn=1000Vcpdo=100082.863.1463=418.87rmin选nc=375rmin实际速度Vc=pdonc1000=74.2mmin选Vfc=ncf=375X0.3=112.5mmminVf=110mmminfzc=11037516=0.018mm6夹具设计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9辽宁工程技术大学课程设计专用夹具。经过指导老师，决定设计第4道工序铣宽为80+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80+0。03mm的槽，由于采用宽为80+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6.1定位基准的选择定位基准的选择由零件图可知，宽为80+0。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。6.2切削力及夹紧力的计算切削力及夹紧力的计算刀具：高速钢直齿三面刃铣刀，63mmZ=14Fz=CPt0.83Sz0.65D-O.83BZkP解得Fz=200(N)其中CP=52，t=8mmSz=0.08mmsB=8mmD=63mmZ=14kP=(HB198)0.55在计算切削力时，必须考虑安全系数。安全系数K=k1k2k3k4水平切削分力FH=1.1Fz=220(N)垂直切削分力Fv=0.3Fz=60(N)其中：k1为基本安全系数1.5k1为加工性质系数1.1k1为刀具钝化系数1.1k1为断续切削系数1.1F=KFH=1.5X1.1X1.1X1.1X200=400(N)实际加紧力为WK=KFHU1U2=4000.5=800(N)其中U1和U2为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数，U1=U2=0.025螺母选用M16X1.5细牙三角螺纹，产生的加紧力为W=2MD2tg(a+655)+0.66(D3-d3D2-d2)解得：W=1O405(N)其中：M=19000N.MD2=14.8mma=2029D=23mmd=16mm此时螺母的加紧力W已大于所需的800(N)的加紧力，故本夹具可安全10辽宁工程技术大学课程设计工作。6.3定位误差分析定位误差分析由于槽的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合，故轴向尺寸无基准不重合度误