工艺夹具毕业设计3CA6140车床拨叉831008加工设计说明书

1 一、零件分析 （一）、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。 （二）、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。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。 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加工另外一组。 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，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。 （二）基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之 一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。 （ 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 20 孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块 V 形块支承这两个 32 作主要定位面，限制 5 个自由度，再以一个销钉限制最后 1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，这在以后还要专门计算。 （三）制定工艺路线 制定工艺路线得出发点 ,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 ,在生产纲领已确定的情况下 ,可以考虑采用万能性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 2 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 1 铸造毛坯 工序 2 钻扩两孔 20 工序 3 半精铣底面 工序 4 粗镗 半精镗孔 50 工序 5 粗铣 半精铣 32 端面 工序 6 粗铣 半精铣 50 端面 工序 7 粗铣 32 圆柱侧面 工序 8 钻锥孔 8 及 M6底孔 工序 9 攻螺纹 M6 工序 10 半精绞 精绞两孔 20 工序 11 切断 工序 12 去毛刺 清洗 工序 13 终检 2、 工艺路线方案二 : 工序 1 铸造毛坯 工序 2 半精铣底面 工序 3 钻扩两孔 20 工序 4 粗镗 半精镗孔 50 工序 5 粗铣 半精铣 50 端面 工序 6 粗铣 半精铣 32 端面 工序 7 粗铣 32 圆柱侧面 工序 8 钻锥孔 8 及 M6底孔 工序 9 攻螺纹 M6 工序 10 半精绞 精绞两孔 20 工序 11 切断 工序 12 去毛刺 清洗 工序 13 终检 3、 工艺方案比较分析 : 上述两方案 :方案一 是先加工内孔 20, 再以 20 孔为基准加工底面，然后加工 50 内孔 ,而方案二 先加工底面 ,以底面为基准加工各面及 20 内孔 .由方案一可见 20 孔为基准加工底面精度易于保证 ,再以底面为基准加工 50 孔各面基垂直度要求 ,可保证便于定位加工，符合中批生产要求 ,方案二较为合理 。 因此，最后的加工路线确定如下： 工序 1 半精铣底面 /以 32 端面为基准，选用 X52K立式和专用夹具 工序 2 钻扩两孔 30/ 以 50 内孔为基准选用 Z3025摇臂钻床和专用夹具 工序 3 粗镗，半精镗孔 50/ 以两个圆粒 32 外围及底面为粗基准 选用 T611卧式铣镗床和专用夹具。 工序 4 粗铣 半精铣 50 孔端面 工序 5 粗铣，半精铣 32 端面 /以底面及 32 外围为基准 工序 6 粗铣 32 圆柱侧面 /以底面为基准， X62卧式铣床和专用夹具 工序 7 钻锥孔 8 及 M6底孔 /以 20 端面为基准选 用 Z3025摇臂钻床及 3 专用夹具 工序 8 攻螺纹 m6 工序 9 半精绞 ,精绞两孔 20/ 以 50 内孔为基准 Z3025摇臂钻床 工序 10 切断 /以 20 端面及底面为基准选用 x62卧式铣床床和专用夹具 工序 11 去毛刺清洗 工序 12 终检 , （ 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 HB170 240，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 20 +0.021 0,考虑其孔径较小铸造困难，为简化铸造毛坯外型，现直接将 32 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： 18 扩孔： 19.8 2Z=1.8mm 半精绞 ： 19.94 2Z=0.14mm 精绞 ： 20+0.0210 (5)、 内孔 50+0.05+0.25 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 45 二次 粗镗 48 2Z=3 三次 半精镗 49.7 2Z=1.7 四次 精镗 5 0+0.50+0.25 2Z=0.3 (6)、 内孔 50 端面加工余量 (计算长度为 12-0.06-0.18)： 按照工艺手册表 (2.2-3) (2.2-4) 得孔外端面单边加工余量为 1.5,基准为 2.0 公差 CT=1.1 表 (2.2-1) 铣削余量 (2.3-2.1) 精铣削的公称余量 (单边 )为 Z=10 铣削公差：现规定本工序（粗削）的加工精度为 IT11级 ,因此可知本工序的加工尺寸偏差 -0.22mm(入体方向 ),由于毛坯及以后各道工序的加工都有加工公差 ,因此规定的加工余量其实只是名义上的加工余量 ,实际上 ,加工余量有最大及最小之分 ,由于本设计规定的零件为中批生产应该采用调整法加工 ,因此在计算最大最小加工余量时应按调整法加工方式予以确定 . 50 基准端面毛坯尺寸加工余量 Zmax=2.0+1.1=3.1 4 Zmin=2.0-1.1=0.9 50 半精铣的加工余量 (单边 )Z=0.8 粗铣加工余量 (单边 )Z=1.2 毛坯名义尺寸 :12+22=16 毛坯最大尺寸 :16+1.12=1 8.2 毛坯最小尺寸 :16-0=16 粗镗后最大尺寸 :12+0.8=12.8 粗镗后最小尺寸 :12.8-0.22=12.58 半精镗后与零件图尺寸相同即 12-0.06-0.18 (7)、 两 32 圆柱端面加工余量及公差 圆柱 32 圆柱端面为自由尺寸公差 ,表面粗糙度值要求为 Ra3.2,要求粗铣 、半精铣比对单边余量 Z=1.5mm， 公差 CT=1.3。 32 半精铣的加工余量 (单边 )Z=0.8 粗铣加工余量 (单边 )Z=1.2 毛坯名义尺寸 :30+22=34 毛坯最大尺寸 :34+1.12=36.4 毛坯最小尺寸 :34-0=34 粗镗后最大尺寸 :30+0.8=30.8 粗镗后最小尺寸 :30.8-0.22=30.58 半精镗后与零件图尺寸相同即 30-0.06-0.18 （ 五 ） 加工基本工时 工序 1 粗铣 、 半精铣底面 1.选择工具 据 切削手册 (1)根据表 1.2选择 YG6硬质合金刀具 根据表 3.1 铣前深度 ap4 铣削宽度 ae90 端铣刀直径 D0=100mm 由于采用标准硬质 合金端铣刀 ,故齿数 Z=10 (2)铣刀几何形状查表 (3.2) 由于 HBS=200150,r0=0 0=8Kr=45Kre=30 Kr=5 s= -20 0=8 bq=1.2 2.选择切削用量 (1)决定铣削深度 ap (由于加工余量不大 ,铸体为金属型 ,铸造表面粗糙度为12.56.3 所以可以在一次走刀内切完 ) ap=h=2mm (2)决定每齿进给量 fz 当使用 YG6铣床功率为 7.5KW 查表 3.5时 fz=0.140.24mm/z 取 fz=0.18 (3)选择铣刀磨纯标准及刀具寿命 根据表 3.7 铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时 2.0,精加工时 0.5,由于铣刀直径 d0=100mm 故刀具寿命 T=180min (查表 3.8) (4)根据 (表 3.16)当 d0=100mm Z=10 ap=2 fz=0.18 i=98m/min nt =32r/min ft=490mm/min 各修正系数为 : km=kmn=kmf=0.89 Ks=ksn=ksf=0.8 故 :c=t k=980.890.8=70m/min 5 n=nt kn=3220.890.8=230r/min f=ft kt=4900.890.8=350.3mm/min 根据 X52K型立铣说明书 (设计手册表 4.2-35)选择 n =300r/min fc=375mm/min 因此 实际切削速度和每齿进给量为 C=d0n /1000 =3.14100300 / 1000 =94.2 m/min Fzc=fc / (ncZ) =375 / 30010=0.125mm /z (5)根据机床功率 : 根据表 3.24 当 HBS= 170240 ae9mm ap2 d=100 Z=10 f=375mm/min 近似 Pcc=3.8KW 根据 X52K型立铣说明机床主轴允许功率为 Pcm=7.50.75=5.63KW ,故Pcc200 d0=18mm f=0.430.53mm/r 由于 L/d=30/18=1.67 故应乘以孔深修正系数 kcf=1 f= 0.430.53 mm/r (2)按钻头强度决定进给量 根据表 2-8 当 HBS=200 d=18mm 钻头强度允许的进给量 f=1.6mm/r (3)按机床进给机构强度决定进给量 根据表 2.9 当 HBS210 d0=20.5 机床进给机构允许的轴 向力为 6960N (Z3025钻床允许的轴向力为 7848N 见设计手册表 4.2-11)进给量为 0.6mm/r 从以上三个进给量比较可看出 ,受限制的进给量是工艺要求 ,其值为 f=0.430.53mm/r 根据 Z3025钻床 ,选择 f=0.5 mm/r 决定钻头磨纯标准及寿命 由表 2.12 当 d0=18 时 ,钻头后刀面最大磨损量取为 0.6mm,寿命 T=60min 切削进度 由表 2.15 HBS 170240, f=0.5mm/r d20 c=16m/min n =1000/d0=100016/(3.1420)=254.7r/min 检验机床扭矩及功率 根据表 2.20 当 f=0.5mm/r d0150,r0=0 0=8Kr =45Kre=30 Kr=5 s= -20 0=8 bq=1.2 2选择切削用量 (1)决定铣削深度 ap (由于加工余量不大 ,铸体为金属型 ,铸造表面粗糙度为12.56.3 所以可以在一次走刀内切完 ) ap=h=2mm (2)决定每齿进给量 fz 当使用 YG6铣床功率为 7.5KW 查表 3.5时 fz=0.140.24mm/z 取 fz=0.18 (3)选择铣刀磨纯标准及刀具寿命 根据表 3.7 铣刀刀 齿刀面最大磨损量为粗加工时 2.0,精加工时 0.5 由于铣刀直径 d0=100mm 故刀具寿命 T=180min (查表 3.8) (4)根据 (表 3.16)当 d0=100mm Z=10 ap=2 fz=0.18 i=98m/min nt =32r/min ft=490mm/min 各修正系数为 : km=kmn=kmf=0.89 Ks=ksn=ksf=0.8 故 :c=t k=980.890.8=70m/min n=nt kn=3220.890.8=230r/min f=ft kt=4900.890.8=350.3mm/min 根据 X52K型立铣说明书 (设计手册表 4.2-35)选择 n =300r/min fc=375mm/min 因此 实际切削速度和每齿进给量为 C=d0n /1000 =3.14100300 / 1000 =94.2 m/min Fzc=fc / (ncZ) =375 / 30010=0.125mm/z (5)根据机床功率 : 根据 表 3.24 当 HBS= 170240 ae9mm ap2 d=100 Z=10 f=375mm/min 近似 Pcc=3.8KW 根据 X52K型立铣说明机床主轴允许功率为 Pcm=7.50.75=5.63KW 故 Pcc150,r0=0 0=8Kr=45Kre=30 Kr=5 s= -20 0=8 bq=1.2 2选择切削用量 (1)决定铣削深度 ap (由于加工余量不大 ,铸体为金属型 ,铸造表面粗糙度为12.56.3 所以可以在一次走刀内切完 ) ap=h=2mm (2)决定每齿进给量 fz 当使用 YG6铣床功率为 7.5KW 查表 3.5时 fz=0.140.24mm/z 取 fz=0.18 (3)选择铣刀磨纯标准及刀具寿命 根据表 3.7 铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时 2.0,精加工 时 0.5 由于铣刀直径 d0=100mm 故刀具寿命 T=180min (查表 3.8) (4)根据 (表 3.16)当 d0=100mm Z=10 ap=2 fz=0.18 i=98m/min nt =32r/min ft=490mm/min 各修正系数为 : km=kmn=kmf=0.89 Ks=ksn=ksf=0.8 故 :c=t k=980.890.8=70m/min n=nt kn=3220.890.8=230r/min f=ft kt=4900.890.8=350.3mm/min 根据 X52K型立铣说明书 (设计手册表 4.2-35)选择 n =300r/min fc=375mm/min 因此 实际切削速度和每齿进给量为 C=d0n /1000 =3.14100300 / 1000 =94.2 m/min Fzc=fc / (ncZ) =375 / 30010=0.125mm /z (5)根据机床功率 : 根据表 3.24 当 HBS= 170240 ae9mm ap2 d=100 Z=10 f=375mm/min 近似 Pcc=3.8KW 根据 X52K型立铣说明机床主轴允许功率为 Pcm=7.50.75=5.63KW 故 Pcc150,r0=0 0=8Kr=45Kre=30 Kr=5 s= -20 0=8 bq=1.2 2选择切削用量 (1)决定铣削深度 ap (由于加工余量不大 ,可以在一次走刀内切完 ) ap=h=6mm (2)决定每齿进给量 fz 当使用 YG6铣床功率为 7.5KW 查表 3.5时 fz=0.140.24mm/z 取 fz=0.18 (3)选择铣刀磨纯标准及刀具寿命 根据表 3.7 铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时 2.0,精加工时 0.5 由于铣刀直径 d0=100mm 故刀具寿命 T=180min (查表 3.8) (4)根据 (表 3.16)当 d0=100mm Z=10 ap=2 fz=0.18 i=98m/min nt =32r/min ft=490mm/min 各修正系数为 : km=kmn=kmf=0.89 Ks=ksn=ksf=0.8 故 :c=t k=980.890.8=70m/min n=nt kn=3220.890.8=230r/min f=ft kt=4900.890.8=350.3mm/min 根据 X62型卧式铣说明书 (设计手册表 4.2-35)选择 n =300r/min fc=375mm/min 因此 实际切削速度和每齿进给量为 C=d0n /1000 =3.14100300 / 1000 =94.2 m/min Fzc=fc / (ncZ) =375 / 30010=0.125mm /z (5)根据机床功率 : 根据表 3.24 当 HBS= 170240 ae9mm ap2 d=100 Z=10 f=375mm/min 近似 Pcc=3.8KW 根据 X62型卧式铣说明机床主轴允许功率为 Pcm=7.50.75=5.63KW 故 PccPcm 因此所选择的切削用量可以采用即 ap=2 f=375mm/min n=300r/min c=94.2m/min fz=0.125mm/z 3.计算基本工时 tm = L / f 式 中 L=20mm 根据表 3.26,对称安装铣刀 ,入切量及超切量 Y+=35 则 故 tm= L / nf=(20+3+4)/375=0.07 min 工序 7 钻锥孔 8 及 M6 底孔 一 .钻锥孔 8 1.锥柄麻花钻 (GB1436-85) d=7.8 mm 钻 头几何形状为 (表 2.1及表 2.2)双锥修磨横刃 =30 2=118 be=3.5mm 0=12 =55 2.选择切削用量 (1)按加工要求决定进给量 根据表 2.7 当加工要求为 H12HB精度铸铁硬度 HBS200 d0=7.8mm 时 f=0.360.44 mm/r 由于 L/d=32/7.8=4 所以应乘以修正孔系数 kcf=0.95 则 10 f =(0.360.44) 0.95=0.34 0.42 mm/r 由钻床 Z3025手册取 f=0.4mm/r (2)决定钻头磨纯标准及寿命 由表 2.12 ,当 d0=8时 ,钻头后刀面最大磨损量取为 0.6mm 寿命 T=35min (3)决定切削速度 由表 2.15 硬度 HBS200 219 f=0.9mm/r d020mm c=22 m/min n =1000/d0=100022/(3.1420)=350 r/min 由钻床说明手册选取 n=400 r/min 3.计 算工时 tm =L / nf= L+Y+/ nf=(32+10)/4000.4=0.26min 二 .钻 M6底孔 1.锥柄麻花钻 (GB1436-85) d=5.2mm 钻头几何形状为 (表 2.1及表 2.2)双锥修磨横刃 =30 2=118 be=3.5mm 0=12 =55 2.选择切削用量 (1)按加工要求决定进给量 根据表 2.7 当加工要求为 H12HB精度铸铁硬度 HBS200 d0=7.8mm 时 f=0.360.44 mm/r 由于 L/d=32/7.8=4 所以应乘以修正孔系数 kcf=0.95 则 f =(0.360.44) 0.95=0.34 0.42 mm/r 由钻床 Z3025手册取 f=0.4mm/r (2)决定钻头磨纯标准及寿命 由表 2.12 ,当 d0=8时 ,钻头后刀面最大磨损量取为 0.6mm 寿命 T=35min (3)决定切削速度 由表 2.15 硬度 HBS200 219 f=0.9mm/r d020mm c=22 m/min n =1000/d0=100022/(3.1420)=350 r/min 由钻床说明手册选取 n=400 r/min 3.计算工时 tm =L / nf= L+Y+/ nf=(6+10)/4000.4=0.1 min 工序 8 攻螺纹 M6 切削速度 =0.1m/s=6 m/min 则 ns =238 r/min 按机床选取 nw=19.5r/min 则 =4.9 m/min 基本工时 :L=6mm L1=3mm L2=3mm 攻 M6孔