ca6140车床拨叉(零件号831005)”零件的机械加工工艺规程及机床夹具

机械制造技术基础课程设计说明书设计题目设计“CA6140车床拨叉（零件号831005）”零件的机械加工工艺规程及机床夹具（2000件/年）开始日期完成日期学生姓名班级学号指导教师学校名称重庆理工大学机械制造技术基础课程设计任务书设计题目设计“CA6140车床拨叉（零件号831005）”零件的机械加工工艺规程的编制及机床夹具（2000件/年）生产纲领2000件/年内容1、零件图1张2、毛坯图1张3、机械加工工艺过程卡1张4、机械加工工序卡1套5、机床夹具装配图1张6、机床夹具专用零件图1张7、设计说明书1份班级学号学生指导教师目录序言4一、零件的分析4（一）零件的作用4（二）零件的工艺分析4二、工艺规程设计5（一）确定毛坯的制造形式5（二）基准的选择5（三）制定工艺路线5（四）机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定6（五）确定切削用量及基本工时8三、夹具设计22（一）任务的提出22（二）夹具的设计22第一节定位方案的确定22第二节切削力及夹紧力计算23第三节定位误差分析25第四节夹具操作及维护简要说明25参考文献26序言机械制造工艺学课程设计,是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程，经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。我希望能通过这次课程设计加深一下对先前学过的专业知识的理解和运用，培养独立的分析和解决工程实践问题的能力和熟悉并运用手册、规程及图表资料编写技术文件的基本技能，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力。一、零件的分析（一）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，获得所需的速度和扭矩的作用。拨叉头以220280孔套在变速叉轴上，并用花键与变速叉轴连接，拨叉教夹在变换齿轮的槽中，当需要变速时，操纵变速杆，变速操纵机构就通过拨叉头部的操纵槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移，拨叉脚拨动齿轮在化简轴上滑动以变换档位，从而改变主轴转速。该拨叉在变换档位时要承受弯曲应力及冲击载荷作用，因此该零件应有足够强度，刚度和韧性，以适应拨叉的工作条件。该零件的主要工作表面为叉轴孔220280，拨叉脚内表面及操纵槽。宽度为1800120MM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1800120MM的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。（二）零件的工艺分析CA6140拨叉共有两组加工表面21以花键孔的中心线为基准的加工面这一组面包括2500230MM的六齿矩形花键孔220280花键底孔两端的2X150倒角和距中心线为27MM的平面。22以工件右端面为基准的80030MM的槽和1800120MM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。二、工艺规程设计（一）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。由于生产纲领为小批生产而且零件的尺寸并不很大，零件简单，故可采取铸模成型。（二）基准的选择（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为粗基准。并且作为粗基准的表面应平整，无毛刺，飞边或其他表面缺陷。该零件属于一般轴类零件，选用拨叉头左端面及40MM外圆面做粗基准。采用40MM的外圆面定位加工内孔可保证壁厚均匀，采用拨叉头左端面A面做粗基准加工右端面可为后续工序准备好精基准。（2）精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。根据该拨叉零件图的技术要求及装配要求，选择拨叉头的右端面和叉轴孔220028作为精基准。因为零件上很多表面都可以用它们做基准进行加工，叉轴孔220028的轴线使设计基准，选用其作精基准加工操纵槽上表面及下表面，以及叉脚内表面。拨叉头右端面作精基准遵循了基准重合原则，因为该拨叉在轴向的尺寸多以该端面为设计基准。（三）制订工艺路线方案一铸坯工序一粗车和半精车A端面，钻和扩花键底孔，两端倒角150工序二粗铣、精铣槽B面工序三铣削槽80003工序四铣削、磨槽1800012工序五拉花键工序六钳工工序七终检方案二工序一以40外圆定位，粗车、半精车端面A，钻、扩花键底孔220028，两端倒角150工序二拉花键，以A面为定位基准。工序三以花键孔中心线及A面为定位基准，粗铣、精铣槽B面工序四以花键孔中心线及A面为定位基准，铣削槽80003工序五以花键孔中心线及A面为定位基准，铣削、磨槽1800012工序六钳工工序七终检方案分析上述两方案中，工艺方案一把拉花键放在最后一道工序。但此方案中第二、三、四道工序很难对工件进行定位和夹紧、方案二中，把花键放在第一道工序的后边，这样，方案二中的第三、四、五道工序很容易对工件进行定位与加紧即以花键中心线和A面作为三、四、五道工序的定位基准。此方案定位精度高，专用夹具结构简单、可靠，所以采用方案二比较合理。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定CA6140的拨叉材料为HT200。毛坯重量为10KGB160MPAHBS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工序一加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗车半精车粗车半精车粗车半精车A面2511918RA63RA32工序二加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗车半精车粗车半精车粗车半精车220280孔31210330220280RA125RA63工序三加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗铣半精铣粗铣半精铣粗铣半精铣槽B面312827RA63RA32工序四加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度铣削铣削铣削槽80003宽8深8宽10深19宽RA16深RA63工序五工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度加工表面铣磨铣磨铣磨宽深宽深宽深宽深宽深宽深槽1800120182303177005205018001206332（五）确定切削用量及基本工时工序一车削A面、钻扩孔、倒端面A倒角1加工条件工件材料灰口铸铁HT200，B145MPA，铸造。加工要求粗、半精车A面并保证18MM的工序尺寸，RA32M。机床砖塔式六角卧式车床C316312计算切削用量粗车（1）已知长度方向的加工余量为4土23MM。实际最大加工余量为63MM，故分二次加工（粗车和半精车），长度加工公差IT14级，取为043MM（入体方向）（2）进给量的确定，根据机械加工工艺是手册，当刀杆尺寸为16MMX25MM，车削深度AP3时，以及工件的尺寸为60MM（由于凸台B面的存在所以取直为60MM），得F0507MM/，按C车床说明书,取F06MM/由于存在间歇加工所以进给量乘以K075085，所以实际进给量F06X08048MM/R按C车床说明书F053（3）计算切削速度切削速度的计算公式为（寿命选T60MIN，刀具材料为YG6）VCV/TMAPXVFYVKV其中根据机械加工工艺师手册表2712加工外形外圆纵车（KR00）、刀具材料YG6、进给量F040可得CV158XV015YV04M02修正系数KVKMV115KKV208KKRV08KSV097KBV081VC158/60022015053041150808081097469M/MIN（4）确定机床主轴转速NS1000VC/DW2298（R/MIN）按C车床说明书200RMIN所以实际切削速度V408M/MIN（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TMLL1L2L3/NWXF033（MIN）L650/2325L13、L20、L30精车（1）已知粗加工余量为1MM（2）进给量F根据机械制造技术基础表5116表面粗糙度RA32、切削速度范围不限、刀尖圆弧半径RE05MM,可得F015025按C车床说明书016MM/R计算切削速度切削速度的计算公式（寿命选为T60MIN）为VCV/TMAPXVFYVKVV158/600220150160411508080810978385M/MIN（3）确定机床主轴转速NW1000VC/DW4108（R/MIN）、按C3163车床说明书取NW400（R/MIN）实际切削速度V571M/MIN（4）切削工时TMLL1L2L3/NWXF225/400X016035（MIN）由于下一道工序是钻孔，所以留下20MM的台阶，所以L6520/2225MML13L20L30钻孔、扩孔、倒端面A倒角（1）钻孔钻头选择钻头几何形状为双锥修磨具刃，刀具材料YG8,钻头参数2030，2118，270，B35MM,AO12,55,B2MM，4MM。根据机械加工工艺师手册表281确定F0408MM、按机床进给强度决定进给量,当B210MPA0205MM可确定F075。按C31631车床说明书取F062MM/N、决定钻头磨钝标准及寿命，当DO20MM、钻头最大磨损量取06寿命T45MIN、切削速度根据机械加工工艺师手册表282切削速度公式VCVD0ZV/TMAPXVFYVKVCV222ZV045XV0YV03M02确定修正系数KTV10KMV10KWV08KTV10KOV12KLV10KAPV1021M/MINN1000V/D3344N/MIN由机床技术资料得和3344接近的有280N/MIN和400N/MIN取280N/MIN取N280M/MIN实际17M/MIN、基本工时，TML/NF8010/280X062032MIN入切量及超切量查出10MM所以TML/NF8010/280X062032MIN（2）、扩孔刀具直径DO21MM；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TM032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）、倒端面A倒角刀具专用刀具。此工步使用到专用刀具与手动进给。检验机床功率可以查出当160245HBS280641MIN34KW按C车床说明书主电机功率11可见比小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求钻削功率检验按有关手册当21064查得转矩618NM功率公式CMCVC/30DO618X17/30X21167KM按C车床说明书主电机功率11KM可见C比小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要工序二倒C面倒角（1）选择刀具选用90焊接式直头外圆车刀，刀片厚度为5MM，刀具材料为YG6硬质合金，前刀面带倒棱形，前角为10，后角为6，主偏角为90，副偏角为8（2）确定切削用量背吃刀量，手动进给，一次走刀。，N4777R/MIN，MAP2MIN/30VC按CA6140车床的转速列表N450R/MIN，V283M/MIN工序三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006MM拉削速度根据机械加工工艺师手册表321灰铸铁硬度大于180HBS，拉刀速度分组二，花键孔表面粗糙度为16，拉削速度范围4535V006M/S36M/MIN拉削进给量根据机械加工工艺师手册表323，拉刀型式矩形齿花键拉刀，灰铸铁F00401切削工时未知拉刀长度公式TZBLK/1000VFZZ式中ZB单面余量15MM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12；K考虑机床返回行程系数，取14；V拉削速度（M/MIN）；FZ拉刀单面齿升；Z拉刀同时工作齿数，ZL/P；P拉刀齿距。P12515SQRT80135SQRT8012MM拉刀同时工作齿数ZL/P80/127其本工时TM15801214/1000360067013MIN工序四粗铣B面加工要求粗铣B面，RA32。用标准镶齿圆柱铣刀粗铣加工余量3MM机床X62W加工工件尺寸宽度40MM长度28MM1粗铣1选择刀具根据机械加工工艺师手册铣削宽度AE5MM时。直径为DO50MM故齿数，由于采用标准镶齿圆柱铣刀铣刀几何参数RN10AO162切削用量本道工步切削宽度AC308，根据机械加工工艺师手册表3013，铣床功率510KW，工艺系统刚度为中，镶齿铣刀，加工材料为灰铸铁，可选择粗铣时每齿进给量AF0203MM/Z3选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据切削用量简明手册表37、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为06镶齿铣刀DO50MM，刀具寿命T120MIN4确定切削速度VCZ8,AP4070MM,AC308,FZF/Z007501MM/ZVCCVDOQV/TMXAPXXVXFZXYVXAEXUVXZPVCV20,QV07,XV03,YV02,UV05,PV03,M025,KM112KSV08,KTV082,KVKMXKSVXKTV112X08X082079VCCVXDOXQV/TMXAPXXVXFZXYVXAEXUVXZPV237M/MINN1000V/D1000X237/314X50151R/MIN根据X62W型铣床说明书选N160R/MINVC314ND/1000160X314X50/1000251M/MINVFNF160X0696MM/MIN选VF80MM/MIN实际FZVF/NXZ00625MM/Z5机床功率当VC71M/MINAE3MMAP41MMFZ008KMPC14KW切削功率的修正系数故PCT08,根据X62W型铣床说明书，机床主轴允许的功率为PCM75075563KW故PCCPCM因此所决定的切削用量可以采用。AE3MMVF80M/MIN160R/MINVC251M/MINFZ00625MM/Z6基本工时TMLL1/VF2814/800525（MIN）L114MM工序五粗铣削80030MM槽加工工件尺寸80030MM,长度L40MM加工要求高速钢直齿三面刃铣刀（精密级K8）加工余量8用乳化液冷却机床X62W1选择刀具由加工尺寸公差003。所以铣刀精度为精密级K8铣刀参数L8MMD63D22D134RO15AO12AN6Z162选择切削量由于槽的深度为8MM,分两次走完，一次走7MM，一次走1MM，AE7MMAP7MM由切削用量简明手册表33确定F01503MM/R现取F03MM/RFZ03/160018MM/Z3选择铣刀磨钝标准及刀具寿命根据切削用量简明手册表37,得最大磨损量为05由表38确定刀具寿命T100MIN其中4决定切削速度VC和每齿进给量VF、由切削用量简明手册327的公式VCCVXDOXQV/TMXAPXXVXFZXYVXAEXUVXZPVKVCV25,QV02,XV01,YV02,UV05,PV01,M025,KM112,KSV08,KTV082,KVKMXKSVXKTV112X08X082079VCCVXDOXQV/TMXAPXXVXFZXYVXAEXUVXZPVKV8286M/MINN1000VC/DO10008286/3146341887R/MIN根据X62W型铣床说明书选NC375R/MIN实际速度VCDONC/1000742M/MIN选VFCNCF375X031125MM/MIN根据X62W型铣床说明书选选VF110MM/MINFZC110/375160018MM/Z5机床功率根据切削用量简明手册表328公式圆周力FCCFAPXFFZYFAEVFZ/DOAFNWFKFCKTV090KMFC094由表28得CF30，XF10，YF065，UF083，WF0，QF083，KFC128FCCFAPXFFZYFAEVFZ/DOQFNWFKFC30X8X0018X8/63X3755056NMFCDO/2103159NMPCFCVC/1000118KM根据X62W型铣床说明书，功率足够。6基本工时基本工时根据切削用量简明手册表35TMLL1/VF4014/110049（MIN）L114MM工序六粗铣宽为180012MM槽加工要求用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽180012MM，长L40MM，加工余量23MM由于此工步的设计尺寸精度要求很高，用铣削加工很难达到尺寸精度的要求，所以为了留给下一道公序磨削的加工余量，所以分两步走，AE23，AP10MM，1选择刀具铣刀参数L10D100MMD30MMRO15AO12AN6Z242选择铣削用量由于槽的宽度为18MM,故二次走完，AE23MMAP10MM由切削用量简明手册表33确定F05MM/R现取F08MM/RFZ05/24002MM/Z3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命根据切削用量简明手册表37,得最大磨损量为05由表38确定刀具寿命T100MIN其中4）确定切削速度VC和每齿进给量决定切削速度VC和每齿进给量VF、由切削用量简明手册327的公式VCCVXDOXQV/TMXAPXXVXFZXYVXAEXUVXZPVKVCV25,QV02,XV01,YV02,UV05,PV01,M025,KM112,KSV08,KTV082,KVKMXKSVXKTV112X08X082079VCCVXDOXQV/TMXAPXXVXFZXYVXAEXUVXZPVKV986M/MINN1000VC/DO1000986/314100314R/MIN根据X62W型铣床说明书选NC300R/MIN实际速度VCDONC/1000942M/MIN选VFCNCF300X05150MM/MIN根据X62W型铣床说明书选选VF150MM/MINFZC150/300240020MM/Z5）基本工时基本工时根据切削用量简明手册表35TMLL1/VF4020/15004（MIN）L120MMI1工序七精铣B面1）选择刀具刀具与上道工步是同一把刀。2）切削用量留半精铣的加工余量为1，所以本道工步切削宽度AE1MM，由于加工表面精度要求RA32UM根据机械加工工艺师手册表3013得每转进给量0512MM/R就能满足要求，但考虑到X62W功率为75KW，机床为中等系统刚度和X62W铣床说明书所以每转进给量06MM/R3）决定切削速度VC、可根据切削用量简明手册表39确定AC02MM,VCCVDOQV/TMXAPXXVXFZXYVXAEXUVXZPV331M/MINN1000V/D1000X331/314X50211R/MIN根据X62W型铣床说明书选N210R/MINVFNF210X06126MM/MIN、VF125MM/MINFZVF/NXZ0074MM/Z4）基本工时基本工时根据切削用量简明手册表35TMLL1/VF2814/1250336（MIN）L114MM工序八精铣削80030MM槽加工工件尺寸80030MM,长度L40MM加工要求高速钢直齿三面刃铣刀（精密级K8）加工余量8用乳化液冷却机床X62W3选择刀具由加工尺寸公差003。所以铣刀精度为精密级K8铣刀参数L8MMD63D22D134RO15AO12AN6Z164选择切削量由于槽的深度为8MM,分两次走完，一次走7MM，一次走1MM，AE7MMAP7MM由切削用量简明手册表33确定F01503MM/R现取F03MM/RFZ03/160018MM/Z3选择铣刀磨钝标准及刀具寿命根据切削用量简明手册表37,得最大磨损量为05由表38确定刀具寿命T100MIN其中4决定切削速度VC和每齿进给量VF、由切削用量简明手册327的公式VCCVXDOXQV/TMXAPXXVXFZXYVXAEXUVXZPVKVCV25,QV02,XV01,YV02,UV05,PV01,M025,KM112,KSV08,KTV082,KVKMXKSVXKTV112X08X082079VCCVXDOXQV/TMXAPXXVXFZXYVXAEXUVXZPVKV8286M/MINN1000VC/DO10008286/3146341887R/MIN根据X62W型铣床说明书选NC375R/MIN实际速度VCDONC/1000742M/MIN选VFCNCF375X031125MM/MIN根据X62W型铣床说明书选选VF110MM/MINFZC110/375160018MM/Z6机床功率根据切削用量简明手册表328公式圆周力FCCFAPXFFZYFAEVFZ/DOAFNWFKFCKTV090KMFC094由表28得CF30，XF10，YF065，UF083，WF0，QF083，KFC128FCCFAPXFFZYFAEVFZ/DOQFNWFKFC30X8X0018X8/63X3755056NMFCDO/2103159NMPCFCVC/1000118KM根据X62W型铣床说明书，功率足够。6基本工时基本工时根据切削用量简明手册表35TMLL1/VF404/11004（MIN）L14MM工序九精铣宽为180012MM槽加工要求用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽180012MM，长L40MM，加工余量23MM由于此工步的设计尺寸精度要求很高，用铣削加工很难达到尺寸精度的要求，所以为了留给下一道公序磨削的加工余量，所以分两步走，AE23，AP10MM，3选择刀具铣刀参数L10D100MMD30MMRO15AO12AN6Z244选择铣削用量由于槽的宽度为18MM,故二次走完，AE23MMAP10MM，现在精铣。由切削用量简明手册表33确定F05MM/R现取F08MM/RFZ05/24002MM/Z3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命根据切削用量简明手册表37,得最大磨损量为05由表38确定刀具寿命T100MIN其中4）确定切削速度VC和每齿进给量决定切削速度VC和每齿进给量VF、由切削用量简明手册327的公式VCCVXDOXQV/TMXAPXXVXFZXYVXAEXUVXZPVKVCV25,QV02,XV01,YV02,UV05,PV01,M025,KM112,KSV08,KTV082,KVKMXKSVXKTV112X08X082079VCCVXDOXQV/TMXAPXXVXFZXYVXAEXUVXZPVKV986M/MINN1000VC/DO1000986/314100314R/MIN根据X62W型铣床说明书选NC300R/MIN实际速度VCDONC/1000942M/MIN选VFCNCF300X05150MM/MIN根据X62W型铣床说明书选VF150MM/MINFZC150/300240020MM/Z5）基本工时基本工时根据切削用量简明手册表35TMLL1/VF4020/15004（MIN）L120MMI1工序十磨18MM槽保证尺寸18MM1选择砂轮。见切削手册第三章中磨料选择各表，结果为GZ46KV6P35040127其含义为磨轮磨料为棕刚玉，为了防止粒度过小而磨轮堵塞，所以选用为粒度为46，硬度为软2级。平型砂轮，其尺寸为16640（DDH）。2切削用量的选择。砂轮转速N砂3000R/MIN见机床说明书，V砂25M/S进给量F50MM/MIN双单行程FR0015MM3切削工时。当加工1个表面时TMLYIK/5031MIN最后，将以上各个工序切削用、工时定额的计算结果，连同其它加工数据，一起填入机械加工工艺卡片中。三、夹具设计（一）任务的提出为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动成本，需要设计专用夹具。本报告设计的是第一道工序钻扩220280孔的夹具，本夹具将用于Z535立式钻床，刀具为锥柄麻花钻和锥柄扩孔钻。（二）夹具的设计加工表面为220280孔，在给定的零件中，对本步加工的位置公差并未提出具体的要求，但也要保证一定的同轴度误差使壁厚均匀。因此，本步的重点应在卡紧的方便与快速性上。未标注公差认为IT12精度，