课程设计说明书设计“CA6140车床拨叉”零件的机械加工工艺规程及工艺装备

1、课程设计说明书6设计题目 设计“ca6140车床拨叉”零件的机械 加工工艺规程及工艺装备（年产量3000件） 班级：热工091班 组员： 指导老师： *大学机械设计课程设计任务书题目：设计“ca6140车床拨叉”零件的机械加工工艺规程及工艺装备（年产量3000件）内容：1、零件图 1张 2、毛坯图 1张 3、机械加工工艺规程过程卡 1张 4、机械加工工艺规程工序卡 1张 5、某道工序夹具体装配图 1张 6、夹具体的立体截图 1张 7、夹具体的主要零件图 1份 8、课程设计说明书 1份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。这可以说是在我们

2、毕业之前对所学习的知识的一次深入的的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，他在我们的大学四年中占有重要的地位。我们这次设计的是ca6140车床拨叉（831008）零件，有零件图、毛坯图、夹具装配图、夹具零件图各一张，机械加工工艺过程卡片和与所设计夹具对应那道工序的工序卡片各一张。首先我们要熟悉零件，题目所给的零件是ca6140车床拨叉（831008）零件。了解了拨叉的作用，接下来根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量。然后我们再根据定位基准先确定精基准，后确定粗基准，最后拟定拨叉的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。通过这次组队合作形式的课

3、程设计，对于个人来说是对自己大学三年所学知识的一次总结和归纳，使我们实现了从课本向社会实践的跨越。同时也是对未来走向社会将从事的工作进行一次适应性“彩排”，从而提高自己分析问题、解决问题的能力，让我们更加明白我们哪方面较弱，而哪方面必须加强自己；了解如何着手一个课题，了解如何才能查到自己需要的资料。总的来说，此次课程设计对个人而言全面地锻炼了个人的完成任务能力。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831008。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，下方的50半孔则是用于与

4、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)零件的工艺分析零件的材料为ht200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求，分析ca6140车床共有两组加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：1.以20mm为中心的加工表面这一组加工表面包括：20mm 的孔，以及尺寸为30的20mm 孔的上下端面，孔壁上有一个装配时钻铰的锥孔，一个m6的螺纹孔，20mm 的孔下端面的斜肩的两个表面。上20mm 孔的上端面要求与孔的轴线相垂直，其余表面没有位置度要求。故这一组表面主要加工

5、20mm孔。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 的孔的轴线有垂直度要求。（1） 50mm的孔的上、下表面与20mm的孔的垂直度误差为0.07mm。（2） 20mm的孔的上、下表面与20mm的孔的垂直度误差为0.05mm。（3） 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。由上面分析可知，可以先粗加工拨叉下端面，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，以保证位置精度要求。因为此拨叉零件没有复杂的加工曲面，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，

6、按照上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。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，；零件的年生产量是3000件/年，生产类型为中批生产，故选择铸件毛坯。查机械制造工艺设计简明手册第41页表2.2-5,选用铸件尺寸公差等级为ct9。（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，使生产无法正常进行。（1） 粗基准的选择。由于零件不是轴类零件，故在这里选择使用端面作为粗基准。要是选

7、择零件的上端面作为粗基准，加工完粗基准以后加工下端面以后，再精加工下端面，以下端面做精基准会使加工出来的很难保证同时满足20mm和50mm端面与孔20的垂直度。所以悬着上端面作为粗基准，在粗加工完上端面以后再加工粗下端面，然后再精加工上端面，让后再加工孔20mm。这样可以保证上端面与20mm孔的垂直度，在精加工下端面和50mm的上端面，可以满足两个面的垂直度。（2） 精基准的选择。通过上面粗基准的讨论，现在我们知道悬着20mm孔上端面作为精基准。（三）、制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应该是使零件的几何，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证，在生产纲领已经确定为大批量生产的条件下，可

8、以考虑采用常用机床个专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。初次之外，还应当考虑经济效果，一边生产成本尽量降低。1.工艺路线方案一工序一.粗铣20，50孔下端面。工序二.粗铣，半精铣20孔上端面工序三.半精铣20、50孔下端面。工序四.粗铣，半精铣50孔上端面。工序五. 镗50孔。工序六.钻扩20孔。工序七. 铣斜肩。工序八. 粗铰，精铰20孔。工序九.钻8锥孔。工序十.钻m6底孔，攻螺纹。工序十一.铣断。工序十二.去毛刺。工序十三.终检。 2.工艺路线方案二 工序一.粗铣20，50孔下端面 工序二.粗铣20，50孔上端面，半精铣20孔上端面 工序三.钻扩铰20孔 工序四.半精铣20下端面，5

9、0孔上下端面 工序五. 扩镗50孔。 工序六.铣斜肩 工序七.钻4孔 工序八.钻m6的底孔，攻螺纹 工序九.铣断 工序十.去毛刺 工序十一.终检 3.工艺方案的比较与分析上述两个加工方案的特点在于：方案一是先加工完平面在加工孔，这样加工起来很是方便，也可以使加工的时候工时较少；方案二加工时先以下端面为粗基准，然后再以精加工以后的上端面作为精基准，可以上各个加工要求得到保证。但是方案一加工的时候没有考虑到设计基准和加工基准的重合，故直接选用方案二。综合考虑以上步骤，得到比较详细的工艺路线如下：工序一.粗铣20，50孔下端面，粗铣下端面作为粗基准工序二.以上端面为粗基准粗铣20，50孔上端面，半精

10、铣20孔上端面工序三.以20孔的上端面为基准钻扩铰20孔，并保证20孔与上端面的0.05mm的垂直度误差；工序四.半精铣20下端面，半精铣50孔上下端面并保证其与20孔的0.07mm的垂直度误差；工序五.扩镗50孔。工序六.以20孔孔的上端面为基准铣斜肩工序七.钻4孔工序八.钻m6的底孔，攻螺纹工序九.铣断工序十.去毛刺工序十一.终检（四）机械加工余、工序尺寸及毛坯尺寸的确定拨叉零件材料为ht200，硬度为190hbs，毛坯重量约为1.2kg，生产为大批量生产，采用铸造制造毛坯。根据上述原始资料机加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.（5） 确定切屑用量及基本

11、工时工序一、粗铣，半精铣20孔、50孔的上端面， （一）粗铣20孔、50孔的上端面1.加工条件工件材料：ht200,b =170220mpa，铸造成型，两件铸造在一起;毛坯尺寸：amax=72mm，l=176mm。加工要求：粗铣20、50孔的上端面，加工余量2.5mm;机床：xa5032立式铣床；刀具：yg6硬质合金端铣刀。铣削宽度ae90,深度ap6,齿数z=12,故根据简明手册表3.1，取刀具直径d0=100mm。根据切削手册表3.26，选择刀具前角00后角08，副后角0 =10，刃倾角s=20,主偏角kr=60,过渡刃kr=30,副偏角kr=5。 2.切削用量（1）确定切削深度ap因为余

12、量较小，故选择ap=2.5mm，一次走刀即可完成所需要的深度。（2）确定每齿进给量fz查切削手册表3.29得机床x5032功率为7.5kw。，使用yg6硬质合金端铣刀加工，跟据切削手册表3.5得fz=0.140.24mm/z故选择：fz=0.18mm/z。3.确定刀具寿命及磨钝标准 根据切削手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；根据切削手册表3.8,由于铣刀直径d0=100mm，故刀具使用寿命t=180min。4.计算切削速度vc和每分钟进给量vf根据切削手册表3.16，当d0=100mm，z=10，ap6，fz0.18mm/z时，vc=98m/min,nt=322r/min,v

13、ft=490mm/min。各修正系数为：kmv= 1.0，ksv=0.85。切削速度计算公式为：其中 ，kv=kmvksv=1.00.85=0.85，将以上数据代入公式：确定机床主轴转速：。根据切削手册表3.30，选取，实际切削速度=1.55m/s工作台每分钟进给量由切削手册表3.30得，则实际每转进给量5.校验机床功率 由切削手册表3.28得：cf=54.5,xf=0.9,yf=0.74,uf=1.0,wf=0,qf=1.0,取kf=1.0；代入公式：则由xa5032铣床说明书得，主电动机的最大功率为：故选取的切削量可用，即确定的切削用量为：vc=94.25m/min,nz=300/min,

14、fz=118mm/min。(6)计算基本工时：tm=l/vf式中l=l+y+，l=176mm,查切削手册3.26得：入切量及超切量y+=17mm,则l=176+17=193mm,故:tm=193/475=0.41min（二）半精铣20孔的下端面1.加工条件机床：xa5032立式铣床；刀具：yg6硬质合金端铣刀。铣削宽度ae90,深度ap6,齿数z=12,故根据简明手册表3.1，取刀具直径d0=100mm。根据切削手册表3.26，选择刀具前角00后角08，副后角0 =10，刃倾角s=20,主偏角kr=60,过渡刃kr=30,副偏角kr=5。 2.切削用量（1）确定切削深度ap因为余量较小，故选择

15、ap=1mm，一次走刀即可完成所需要的深度。（2）确定每齿进给量fz查切削手册表3.29得机床x5032功率为7.5kw。，使用yg6硬质合金端铣刀加工，跟据切削手册表3.5得fr=0.51.0mm/r故选择：fr=0.8mm/r。3.确定刀具寿命及磨钝标准 根据切削手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；根据切削手册表3.8,由于铣刀直径d0=100mm，故刀具使用寿命t=180min。4.计算切削速度vc和每分钟进给量vf根据切削手册表3.16，当d0=100mm，z=10，ap6，fz0.1mm/z时，vc=124m/min,nt=395r/min,vft=315mm/min

16、。各修正系数为：kmv= 1.0，ksv=0.85。切削速度计算公式为：其中 ，kv=kmvksv=1.00.85=0.85，将以上数据代入公式：确定机床主轴转速：。根据切削手册表3.30，选取，实际切削速度=2.49m/s工作台每分钟进给量由切削手册表3.30得，则实际每转进给量故选取的切削量可用，即确定的切削用量为：vc=149.15m/min,nz=475r/min,fz=47.5mm/min6.计算基本工时：tm=l/vf式中l=l+y+，l=176mm,查切削手册3.26得：入切量及超切量y+=17mm,则l=40+17+17=74mm,故:tm=74/375=0.2min （三）

17、半精铣50孔的上端面1.加工条件机床：xa5032立式铣床；刀具：yg6硬质合金端铣刀。铣削宽度ae90,深度ap6,齿数z=12,故根据简明手册表3.1，取刀具直径d0=100mm。根据切削手册表3.26，选择刀具前角00后角08，副后角0 =10，刃倾角s=20,主偏角kr=60,过渡刃kr=30,副偏角kr=5。2.切削用量（1）确定切削深度ap因为余量较小，故选择ap=1mm，一次走刀即可完成所需要的深度。（2）确定每齿进给量fz查切削手册表3.29得机床x5032功率为7.5kw。，使用yg6硬质合金端铣刀加工，跟据切削手册表3.5得fr=0.51.0mm/r故选择：fr=0.8mm

18、/r。3.确定刀具寿命及磨钝标准 根据切削手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；根据切削手册表3.8,由于铣刀直径d0=100mm，故刀具使用寿命t=180min。4.计算切削速度vc和每分钟进给量vf根据切削手册表3.16，当d0=100mm，z=10，ap6，fz0.1mm/z时，vc=124m/min,nt=395r/min,vft=315mm/min。各修正系数为：kmv= 1.0，ksv=0.85。切削速度计算公式为：其中 ，kv=kmvksv=1.00.85=0.85，将以上数据代入公式：确定机床主轴转速：。根据切削手册表3.30，选取，实际切削速度=2.49m/s工

19、作台每分钟进给量5由切削手册表3.30得，则实际每转进给量故选取的切削量可用，即确定的切削用量为：vc=149.15m/min,nz=475r/min,fz=47.5mm/min5.计算基本工时：tm=l/vf式中l=l+y+，l=176mm,查切削手册3.26得：入切量及超切量y+=17mm,则l=72+17=99mm,故:tm=99/375=0.264min所以所用的时间为t=264*2=0.528min工序二、钻扩铰20孔（1） 钻18孔工件材料ht200 根据gb/t94391988中灰铸铁的硬度与抗拉强度的表中查得ht200硬度值为200hbs左右且偏向于小于200hbs。1、选择机

20、床与钻头： 选择z525立式钻床，高速钢麻花钻头，直径d=18mm，钻头几何形状为（表2.1及2.2）双锥、修磨横刀、棱带。z=1200,z1=700,=300,=3.5mm,a0=110,=500,b=2mm,l=4mm,l1=1.5mm2、选择切削用量： 1决定进给量f:（1）按加工要求决定进给量 根据表2.7，当加工要求为it12it13精度，灰铸铁的硬度为小于或等于200hbs，d=18mm时，f=0.700.86mm/r.（2）按钻头强度决定进给量 根据表2.8，当灰铸铁硬度为168218hbs，d=18mm,钻头强度允许的进给量f=1.6mm/r.（3）按机床进给机构决定进给量 根

21、据表2.9，当灰铸铁硬度为小于或等于200hbs时，d小于或等于20.5mm时,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，见表2.35）时，f=0.93mm/r。以上三个进给量的比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=0.700.86mm/r，根据z525钻床说明书，选择f=0.81mm/r。由表2.1可查出钻孔时的轴向力，当f=1.0mm/r，d=21mm时，轴向力ff=8630n,灰铸铁硬度为164220hbs轴向力修正系数均为1.0，故ff=8630nfmax=8830n,由于选择的进给量f=0.81mm/r1.0mm/r,所以轴向力必小于

22、8830n，选择的f=0.81mm/r可用。3.决定钻头磨钝标准及寿命由表2.12 当d=18mm时，钻头厚刀面的最大磨损量取0.6mm，寿命t=60min.4.决定切削速度由表2.15灰铸铁硬度为190hbs，d=18mm,进给量f=0.81mm/r时，取切削速度vc=13.12m/min,由表2.31查得切削速度修正系数均为1.0，所以切削速度为v=13.12m/min.根据z525钻床说明书，可考虑选择nc=272r/min,但因所选转数计算转数较高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一级，即取f=0.62mm/r,也可以选择低一级转数nc=195r/min,仍用f=0.81mm/r,比

23、较两种方案：（1）第一种方案：f=0.62mm/r, nc=272r/min （2）第二种方案：f=0.81mm/r, nc=195r/min 以为第一种方案ncf的乘积较大，基本工时较小，故第一种方案较好，这时f=0.62mm/r, vc=14.9m/min5.检验机床的扭矩及功率 根据表2.21，当f =0.64mm/r, d=21mm时，mc=61.8(n.m) 扭矩的修正系数1.0，故mc=61.8(n.m)。根据表2.23当d=20mm, f=0.63mm/r,hbs 为170213，vc=17.4m/min时，pc=1.1kw,根据z525钻床说明书，pe=2.8*0.81=2.2

24、6kw.由于mcmm, pc3,故取修正系数k=0.8，所以，。（b）按钻头强度决定进给量根据表2.8，当，钻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, ,机床进给机构允许的轴向力为8330n时（查简明手册可知，z535钻床允许的轴向力为8830n），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，根据z535钻床说明书，根据简明手册，选f=0.17mm/r，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，时，轴向力。又因为轴向力的修正系数为1.0，所以。根据z535钻床说明书，机床

25、进给机构强度允许的最大轴向力为，经检验，所以f=0.17mm/r,符合条件。（2）决定钻头的磨钝标准及寿命由切削手册表2.12，当,钻头后刀面最大磨钝量取为（）mm,寿命t=20min。3）决定切削速度由切削手册表2.15可知f=0.20mm/r时，标准钻头，时，。切削速度的修正系数由切削手册表2.31可知，。所以，根据z535钻床说明书，查看简明手册表4.2-15，可以考虑选择。切削速度4）检验机床扭转及功率根据切削手册表2.21，当f=0.17mm/r, 时,mc=6.18nm。扭转的修正系数均为1.0，故mc=125.6nm。根据z535钻床说明书，pcpe。所以，有mcmm，pcpe，

26、进而检验了选择的切削用量可用。故选取f=0.17mm/r,n=1100r/min, 。（3） 计算基本工时公式中：l=l+y+由切削手册表2.29查得y+=2.5mm,所以，工序七.钻m6底孔，攻螺纹切削用量及基本工时的确定；钻m6内螺纹；攻m6内螺纹。1.加工条件工艺要求：孔径=4.8mm，孔深l=6mm，通孔。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,由切削手册表2.7可知铸铁的强度。由切削手册表2.1及表2.2，可知钻头几何形状为：选，。（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, 时，f=（）mm/r。由于l/d=6/5=1.2mc。又根据切削手册表2