CA6140车床拨叉零件的机械加工工艺规则及工艺装备设计(年产量4000件含CAD图纸).doc

目 录设计任务书1设计说明书正文2序言2一、零件分析2二、工艺规程设计2（一）确定毛坯的制造形式2（二）定位基准的选择3（三）制定工艺路线3（四）机械加工余量 ，工序尺寸及毛坯尺寸的确定4（五）确定切削用量及基本工时5三、课程设计心得15四、参考文献15论文附全套CAD图纸，如需联系作者序 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学各课程的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,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能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，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。一、零件的分析（一） 零件的作用题目所给的零件是CA6140车床的拨叉零件（见零件图1）。它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按工作者的要求工作，并获得所需的速度和扭矩的作用。零件下方的22mm孔与操纵机构相连，而上方的55mm半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过下方的力拨动上方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时再铣开。（二） 零件的工艺分析拨叉类零件属于薄壁型零件，形状复杂而不规则。零件的装配基准为滑杆孔，其加工精度要求高，同时与工作面（叉口两侧面）要求有较高的位置精度。该类零件在加工和使用过程中都要重点考虑零件的变形问题。设计人员为了提高零件抗变形的能力，在壁的一侧设计有一定高度的加强筋，从而使该类零件没有一个较为平整的基面可用来做为粗基准，所以给精基准的加工带来了较大困难。另外，拨叉叉口的设计基准往往采用拨叉另一头的滑杆孔，两者距离较远。且在加工定位时往往相互依赖。因此，在加工制造过程中，一方面受薄壁件受力变形的影响，另一方面，又因两者距离较远，定位面又极小，定位精度受到严重影响，定位的准确性很差。再加上设计时为了保证拨叉的准确安装和使用性能可靠，滑杆头与叉口端面的垂直度要求较高，从而使这些关键的质量要求很难保证。CA6140车床拨叉零件主要加工表面为：1.车55mm孔，表面粗糙度Ra值3.2m2.钻扩铰22mm的孔，表面粗糙度Ra值1.6m二、 工艺规程设计（一）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，零件结构又比较复杂且为薄壁零件，且零件年产量为4000件，为大批大量生产，故选择精密铸造毛坯，毛坯精度为级，两件铸为一件。（二）定位基准的选择定位基准是影响拨叉零件加工精度的关键因素。基准选择得合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工过程中将问题百出，更有甚者，造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。（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，现选取下端面不加工表面作为粗基准，限制三个自由度，加工40mm上端面，55mm和22mm的孔。（2）精基准的选择 主要应该考虑基准重合的问题。因此选择精加工过的22mm孔为精基准，限制四个自由度。（三）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大批生产的条件下,可以考虑采用万能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。制定工艺路线：由于生产类型为中批生产，故采用组合机床及专用工具，并尽量使工序集中来提高生产率，除此之外，适应降低生产成本工艺路线方案一:工序1 铸造毛坯工序2钻扩两孔22工序4粗镗 半精镗孔55工序5 粗铣 半精铣40端面工序6 粗铣 半精铣55端面工序7 粗铣40圆柱侧面工序8 钻孔8及M8底孔工序9 攻螺纹M8工序10 半精绞 精绞两孔22工序11 切断工序12 去毛刺 清洗工序13 终检 入库工艺路线方案二:工序1 铸造毛坯工序2粗车40上端面工序3粗车55两端面工序4精车40上端面工序5精车55两端面工序6钻 扩 粗铰 精铰22孔工序7粗镗 精镗55孔工序8钻孔8及M8底孔工序9攻螺纹M8工序10 切断工序11去毛刺 清洗工序12 终检 入库工艺方案比较分析:上述两方案:方案一 是先加工内孔22, 再以22孔为基准加工底面，然后加工55内孔,而方案二以底面为粗基准加工端面再以精加工各面及22内孔.由方案二，粗加工拨叉底面，然后以此作为粗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。工序1 备料工序2 铸造毛坯工序3 清砂工序4 热处理工序5粗车40上端面， 以40底面为基准。X51立式铣床和专用夹具。 精车40上端面 以40底面为基准。X51立式铣床和专用夹具工序6粗车55上端面， 以40底面为基准。C365L立式车床和专用夹具。精车55上端面 以40底面为基准。C365L立式车床和专用夹具工序7粗车55下端面， 以40上端面为基准。C365L立式车床和专用夹具 精车55下端面 以40上端面为基准。C365L立式车床和专用夹具工序8钻 扩 22孔 以40上端面和40外圆为基准，选用Z525摇臂钻床和专用夹具粗铰 精铰22孔 以40上端面和40外圆为基准，选用Z525摇臂钻床和专用夹具工序9粗镗 精镗55孔 以22孔基准 选用T60卧式镗床和专用夹具。工序10钻孔8及M8底孔 以22端面和零件中线为基准选用Z525摇臂钻床及专用夹工序11攻螺纹M8 以22端面和零件中线为基准选用Z525摇臂钻床及专用夹工序12 切断 以22端面及底面为基准选用x61卧式铣床床和专用夹具工序13去毛刺 清洗工序14终检 入库(四)、机械加工余量 ，工序尺寸及毛坯尺寸的确定：拨叉零件材料为HT200 HB170240，毛坯重量约1.0Kg生产中批采用金属型铸造毛坯依据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：1 由于工件较小，为方便加工节省材料将两件铸在一起，同时加工2 铸件的圆角半径 按表2.2.1 选则金属型铸造 R=3-5mm 拔模斜度外表面0o30 毛坯热处理方式为自然失效处理以消除铸造应力3 两内孔22,考虑其孔径较小铸造困难，为简化铸造毛坯外型，现直接将40圆柱铸成实心的4 两内孔精度要求IT7参照机械制造工艺设计简明手册（以下简称工艺手册）表2.3-8确定工序尺寸及余量为：钻孔 ： 20扩孔 ： 21.8 2Z=1.8mm半精绞: 21.94 2Z=0.14mm精绞: 22 2Z=0.06mm5 内孔55毛坯为铸孔,内孔精度要求IT12表面粗糙度为Ra3.6,参照工艺手册表2.3-10确定工序尺寸及余量为:一次 粗镗51 2Z=3二次 精镗55 2Z=11、圆柱表面工序尺寸： 前面根据资料已初步确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55IT12铸件4CT12粗镗3IT126.32.755.8精镗1IT103.21.91.2522IT7钻20IT1119.8920扩1.8IT106.31.7161.910粗铰0.14IT83.20.1070.224精铰0.06IT71.60.0390.0932、平面工序尺寸： 工序 名 称 加工余量 基本尺寸 经济精度 工序余量 最小 最大2 粗 车40上端面 4 50.5 12 1.60 6.8 精 车40上端面 0.5 50 11 0. 35 1.16 3 粗 车55孔上端面 2 23 12 1.65 6.5 精 车55孔上端面 0.5 20.5 10 0.47 1.124 粗 车55孔下端面 2 21 12 1.75 6.5 精 车55孔下端面 0.5 20 10 0.47 1.12 (五)：确定切削用量及基本工时工序6粗精车40上端面， 以40底面为基准。粗车40上端面， 以40底面为基准。1）加工机床：C365L；刀具：刀片材料为YT15.刀杆尺寸16mm*25mm.选择刀具前角015 后角08，主偏角Kr=90，副后角0=10，2）确定进给量：根据切削手册表2.23，当刀杆尺寸16mm*25mm.，ap=4mm,ap3mm-5 mm，以及工件直径为40mm时 f=0.3-0.4mm/r按C365L使用说明书f=0.4mm/r.3) 计算切削速度：根据切削手册表1.27，切削速度的计算公式（寿命选T=60min). 式中C=242，所以100m/min4） 确定机床主轴转速： 按机床说明书，与796r/min相近的机床转速为745r/min及1000r/min，现取745r/min.实际切削速度v=100 r/min.5) 计算切削工时： 精车40上端面，以40底面为基准。1）加工机床：C365L；刀具：刀片材料为YT15.刀杆尺寸16mm*25mm.选择刀具前角015 后角08，主偏角Kr=90，副后角0=10，2）确定进给量：根据切削手册表2.23，当刀杆尺寸16mm*25mm.，ap=0.5mm,ap=3mm，以及工件直径为40mm时 f=0.180.25mm/r按C365L使用说明书f=0.2mm/r.4) 计算切削速度：根据切削手册表1.27，切削速度的计算公式（寿命选T=60min). 式中C=242，所以196m/min5） 确定机床主轴转速： 按机床说明书，现取1000r/min.实际切削速度v=196 r/min.6）计算切削工时： 此工序的切削时间为t=t粗+t精=0.54+0.8min=1.34min工序6粗精车55上端面， 以40底面为基准。粗车55上端面， 以40底面为基准。1）加工机床：C365L；刀具：刀片材料为YT15.刀杆尺寸16mm*25mm.选择刀具前角015 后角08，主偏角Kr=90，副后角0=10，2）确定进给量：根据切削手册表2.23，当刀杆尺寸16mm*25mm.，ap=2.0mm,ap=3mm，以及工件直径为55mm时 f=0.50.7mm/r按C365L使用说明书f=0.6mm/r.5) 计算切削速度：根据切削手册表1.27，切削速度的计算公式（寿命选T=60min). 式中C=242，所以109m/min6） 确定机床主轴转速： 按机床说明书，与631r/min相近的机床转速为550r/min及745r/min，现取550r/min.实际切削速度v=109r/min.5) 计算切削工时： l=,精车55上端面，以40底面为基准。1）加工机床：C365L；刀具：刀片材料为YT15.刀杆尺寸16mm*25mm.选择刀具前角015 后角08，主偏角Kr=90，副后角0=10，2）确定进给量：根据切削手册表2.23，当刀杆尺寸16mm*25mm.，ap=0.5mm,ap=3mm，以及工件直径为55mm时 f=0.25-0.3mm/r按C365L使用说明书f=0.3mm/r.6) 计算切削速度：根据切削手册表1.27，切削速度的计算公式（寿命选T=60min). 式中C=242，所以170m/min7） 确定机床主轴转速： 按机床说明书，现取1000r/min.实际切削速度v=170 r/min.6）计算切削工时： l=, 此工序的切削时间为t=t粗+t精=0.006+0.007min=0.013min工序7 粗精车55下端面 以40上端面为基准。 切削用量和时间定额及其计算过程同工序3.工序8 钻、扩22孔，以40外圆和上端面为基准，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，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=20mm，钻头采用双锥后磨横刀，后角o12，二重刃长度b=3.5mm,横刀长b=2mm,宽l=4mm,棱带长度， 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，由切削手册表2.7,系数为0.5,则： 按钻头强度选择:查切削手册表2.8,钻头允许进给量为：；按机床进给机构强度选择：查切削手册表2.9，机床进给机构允许轴向力为8330N时，进给量为。以上三个进给量比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其值为：0.2150.265mm/r。根据简明手册表4.2-16,最终选择进给量。由于是通孔加工，为避免即将钻穿时钻头折断，故应在即将钻穿时停止自动进给而改为手动进给。根据切削手册表2.19查出,钻孔时轴向力Ff=2500N，轴向力修正系数为1.0，故Ff=2500N。根据Z525立式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为8830NFf，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（3）切削速度查切削手册表2.30，切削速度计算公式为： （m/min）其中，查得修正系数：，故实际的切削速度： （4）检验机床扭矩及功率查切削手册表2.20，当f0.26,时，Mt=31.78Nm，修正系数均为1.0，故MC=31.78 Nm。查机床使用说明书：Mm =144.2 Nm。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，。由于，故切削用量可用，即：，3、计算工时4、扩孔至21.8查切削手册表2.10，扩孔进给量为：，并由机床使用说明书最终选定进给量为：。根据资料，切削速度 ，其中为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度，故：，根据机床使用说明书选取： 。基本工时： 粗铰、精铰22孔，以40上端面和40外圆为基准。（1）粗铰至刀具：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0.81.2mm/z,进给量取0.81mm/r，机床主轴转速取为=140r/min，则其切削速度为：。机动时切削工时，=58mm，(2) 精铰至刀具：机床：Z525立式钻床根据有关手册的规定，铰刀的进给量取0.48mm/r，机床主轴转速取为：=140r/min，则其切削速度为：机动时切削工时，=58mm此工序切削时间：t=t钻+t扩+t粗铰+t精铰=1.94+1.48+1.02+1.72=6.16min工序9 粗精镗55孔，以22孔中线基准为定位基准。粗镗55孔，以22孔中线基准为定位基准。机床：T60卧式镗床单边余量 可一次切除，则 。根据简明手册4.2-20查得，取 。根据简明手册4.2-21查得，取：。计算切削基本工时：精镗55孔，以22中线孔基准做定位基准。单边余量,可一次切除，则 。由切削手册表1.6查得，进给量取为0.27mm/r。由切削手册表1.1查得，则：查简明手册表4.2-20，取为630r/min。加工基本工时：此工序所用时间：t=t精+t粗=0.07+0.21=0.28min工序10 钻、铰8锥孔和M8 底孔，以22孔上端面和零件中心基准。（1）刀具：专用刀具机床：Z525立式钻床确定进给量：根据切削手册表2.7查得，查Z525机床使用说明书，现取。查切削手册表2.15，计算机床主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度为：计算切削基本工时：（2）钻螺纹底孔mm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0.180.22mm/z,现取f=0.22mm/z，v=17m/min，则：查简明手册表4.2-15，取。所以实际切削速度为：计算切削基本工时：此工序切削时间t=1.18+0.124=1.304min工序11 攻螺纹，以22孔上端面和零件中线为基准攻螺纹M8机床：Z525立式钻床刀具：丝锥M8，P=1mm切削用量选为：，机床主轴转速为：，按机床使用说明书选取：，则 ；机动时，计算切削基本工时：工序12 铣断，以22孔中线为基准。选择锯片铣刀，d=160mm，l=4mm，中齿，Z=40采用X61卧式铣床查切削手册，选择进给量为：,切削速度为：，则：根据简明手册表4.2-39，取，故实际切削速度为：此时工作台每分钟进给量应为：查切削手册表4.2-40，刚好有。计