设计“CA6140车床拨叉”零件的机械加工工艺及工艺设备说明书

1、机械制造工艺学课程设计说明书设计题目设计"CA6140车床拨叉”零件的机械加工工艺及工艺设备设计者学号指导教师2006-9-27目录序言一. 零件的分析1（-） 零件的作用1（二）零件的工艺分析2二. 工艺规程的设计3（-）确定毛坯的制造形式3（二）基面的选择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5（五）确立切削用量及基本工时7三. 夹具设计13（-） 问题的提出13（二）夹具设计13四. 参考文献17机械制造工艺学课程设汁使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 设讣之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习

2、，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。曲于能力所限，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LI所给的零件是CA6140车床的拨义。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"25孔与操 纵机构相连，二下方的1）60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

3、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4）25mm孔为中心的加丄表面这一组加工表面包括：”25H7mm的孔，以及!42mm的 圆柱两端面，其中主要加匚表面为（I）25H7mm通孔。2. 以1 60mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：l60H12的孔，以及"60H12的两 个端面。主要是"60H12的孔。3. 铳16HU的槽这一组加工表面包括：此槽的端面，16Hllmm的槽的底面,16Hllmm的槽两侧面。4. 以M22XI. 5螺纹孔为中心的加工表面。这一组加工表

4、面包括：M22X1. 5的螺纹孔，长32mm的端 面。主要加工表面为M22XI. 5螺纹孔。这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：（1）4>60孔端面与"25H7孔垂直度公差为（2）16Hllmm的槽与"25H7的孔垂直度公差为 0.08mm o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, 零件结构乂比较简单，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，

5、生产率得以提高。否则，加工 工艺过程中回问题口岀，更有其者，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"25；如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<1）42作主要定位面，限制5个自由度， 再以一个销钉限制最后1个自山度，达到完全定位，然后进行铳 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

6、计算，此处不 再重复。（三）制定工艺路线制定工艺路线的出发点,应当是使零件的儿何形状、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夹具，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。1 工艺路线方案一工序一粗、钻、扩、狡、精较"25、"60孔工序二 粗、精铳260、"25孔下端面。工序三 粗、精铳"25孔上端面工序四粗、精铳"60孔上端面工序五切断。工序六铳螺纹孔端面。工序七钻"22孔（装配时钻狡锥孔）。工序八攻M22X1.5螺纹。

7、工序九 粗铳半精铳精铳槽所在的端面工序十粗铳半精铳精铳16H11的槽。工序十一检查。上面的工序加工不太合理，因为山经验告诉我们大多数都应 该先铳平面再加工孔，那样会更能容易满足零件的加工要求，效 率不高，但同时钻两个孔，对设备有一定要求。且看另一个方案。工序一粗、工序二粗、工序三钻、工序四钻、工序五粗、工序六粗、2 工艺路线方案二精铳"25孔上端面。 精铳"25孔下端面。扩、狡、精狡225孔。 扩、狡、精较260孔。精铳2 60孔上端面 精铳"60孔下端面。工序七 切断。工序八铳螺纹孔端面。工序九 钻222孔（装配时钻狡锥孔）。工序十 攻M22X1.5螺纹。工序十

8、一 粗铳半精铳精铳槽所在的端面 工序十二 粗、半精铳 精铳16H11的槽。 工序十三检查。上面工序可以适合大多数生产，但是在全部工序中间的工 序七把两件铳断，对以后的各工序的加工定位夹紧不方便，从而导致效率较低。再看另一方案。3.工艺路线方案三工序一粗、精铳"25孔上端面。工序二粗、精铳4>25孔下端面。工序三钻、扩、较、精较2 25孔。工序四钻、扩狡、精狡2 60孔。工序五粗、精铳260孔上端面工序六粗、精铳260孔下端面。工序七铳螺纹孔端面。工序八钻"22孔（装配时钻狡锥孔）。工序九攻M22X1.5螺纹。工序十粗铳半精铳精铳槽所在的端面。工序十一粗、半精铳精铳16

9、H11的槽。工序十二切断。工序十三检查。此方案仍有先钻孔再铳平面的不足，所以这个方案仍不是最好 的工艺路线综合考虑以上各方案的各不足因素，得到以下我的工 艺路线。4.工艺路线方案四工序一以242外圆为粗基准，粗铳225孔下端面。工序二精铳2 25孔上下端面。工序三以少25孔上端面为精基准，钻、扩、狡、精狡225 孔,孔的精度达到IT7。工序四以"25孔为精基准，粗铳"60孔上下端面。工序五 以"25孔为精基准，精铳"60孔上下端面，保证端 面相对孔的垂直度误差不超过O.lo工序六以"25孔为精基准，钻、锂、狡"60孔，保证空的精度达到

10、IT8o工序七以2 25孔为精基准, 工序八以225孔为精基准, 工序九以125孔为精基准,铳螺纹孔端面。钻"20孔（装配时钻较锥孔）。钻一个 4）20 孔 攻 M22X1.5螺纹。工序十以225孔为精基准，铳槽端面。工序十一以1）25孔为精基准，铳16H11的槽保证槽的侧面 相对孔的垂直度误差是0.08o工序十二两件铳断工序十三检查。虽然工序仍然是十三步，但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工艺路线方案二快了一倍（实际铳削只有两次，而且刀 具不用调整）。多次加工"60、225孔是精度要求所致。以上工艺过程详见图3。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定”CA614

11、0车床拨义”；零件材料为HT200,硬度190210HB,毛 坯重量1.45kg,生产类型为中批量，铸造毛坯。据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余 量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 外圆表面（4）42）考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造 毛坯，没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。2外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（225, "60 端面）。查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册） 表3.126,取"25, "60端面长度余量均为2.5 （均为双边 加工）铳削加工余量为：粗铳2mm半精铳0. 7mm3.内孔（4）60已

12、铸成"50的孔）查工艺手册表2.22.5,为了节省材料，取"60孔已铸成孔长度余量为3,即铸成孔半径为50mm。 工序尺寸加工余量：钻孔 5mm扩孑L 0.5mm狡孔0.1mm精较0mm同上，零件"25的孔也已铸出"15的孔。 工序尺寸加工余量：钻孔至"23余量为8mm扩孔钻1. 8 mm粗狡孔 0. 14 mm精狡孔 0. 06 mm4.槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量 铸岀槽端面至中心线47mm的距离，余量为3mm。工序尺寸加工余量：粗铳端面2. 1 mm半精铳0. 7 mm精铳0. 2 mm5. 螺纹孔顶面加工余量铸出螺纹孔顶面至

13、4>25孔轴线且垂直轴线方向40mm的距 离，余量为4 mm工序尺寸加工余量：粗铳顶面3.1mm半精铳0.7mm精铳0.2mm6. 其他尺寸直接铸造得到曲于本设计规定的零件为中批量生产,应该釆用调整加工。 因此在计算最大、最小加丄余量时应按调整法加工方式予以 确认。（五）确立切削用量及基本工时工序一以©42外圆为粗基准，粗铳4>25孔上下端面。1. 加工条件工件材料：HT200, o b=0.16GPa HB=200241,铸造。加工要求：粗铳225孔上下端面。机床：X53立式铳床。刀具:W18Cr4V硬质合金钢端铳刀，牌号YG6o铳削宽度ae<=60, 深度ap&

14、lt;=4,齿数z=10,故据切削用量简明手册（后简 称切削手册）取刀具直径do=80mmo选择刀具前角 Yo=0°后角a 0=15° ,副后角a 010° ,刀齿斜角 Xs=- 15°，主刃 Ki=60°，过渡刃 Kr £ =30°，副刃 Kr，=5° 过渡刃宽 be=1.5mmo2. 切削用量1）铳削深度因为切削量较小，故可以选择aP=1.3mm, 一次走刀即可完成 所需长度。2）每齿进给量机床功率为lOkwo查切削手册f=0.080.15mm/Zo由于 是对称铳，选较小量f=0.15mm/zo3）查后刀面最大

15、磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min4）计算切削速度按2表14,V=1.84n=7.32=6.445）计算基本工时tm=L/Vf=（90+36）/6.44=6.99min。工序二精铳4）25孔上下端面。1. 加工条件工件材料：HT200, o b=0.16GPa HB=200241,铸造。加工要求：精铳彷25上下端面。机床：X6140卧式铳床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铳刀，牌号YG6o铳削宽度 av：60,深度ap<=4,齿数z=10,故据切削用量简明手册（后简称切削手册）取刀具直径do=80mm0选择刀 具前角Yo=+5°后角a o=8°

16、,副后角a 0，=8° ,刀 齿斜角入s二一 10°，主刃Kr=60°，过渡刃Kr £ =30°，副 刃Kr，二5°过渡刃宽b e =lmmo2. 切削用量1）铳削深度因为切削量较小，故可以选择ap= 1.0mm, 一次走刀即可 完成所需长度。2）每齿进给量机床功率为7.5kw。查切削手册表5 f=0.140.24mm/z。 由于是对称铳，选较小量f=0.14mm/zo3）查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表8,寿命T=180min4）计算切削速度按切削手册表14,查得Vf=6.44mm/s,5）计算基本工时tm = L+18 x 2/

17、V（=（2+18 x 2）/6.44=5.9min。工序三以4）25孔上端面为精基准，钻、扩、较、精较4）25孔,孔的精度达到IT7。1. 选择钻床及钻头选择Z5125A钻床，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=23mm, 钻头釆用双头刃磨法，2. 选择切削用量（1）决定进给量由do=23mm,查2表5按钻头 / = 0.47 0.57”/ r按机床强度查1表10. 1-2选择/ =0.056r最终决定选择机床已有的进给量f =0A8mm/r（2）耐用度查表9T二4500s二75min（3）切削速度查表10. 1-2 n=50-2000r/min 取 n=1000r/min.3计算工时= = 0

18、.19 nin” nf 0.48x1000由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量-致,以减少辅助时间。扩狡和精狡的切削用量如下：扩钻：选高 速 钢扩孔钻n = lOOOr/min f = 0.7 0.8mm/ r £ = 24.8“J12L80 + 12 0 19 川 n0.75 x 10002狡孔选高速钢刀n = lOOO/Vminf = 1.3 2.6mm! rd（）= 24.94/wntL _80 + 12=0.07 niinlm3 一1.3x1000精狡选高速钢狡刀n = 1000r/min/ = 1.3 2.6mm! r= 25H7tL80 + 12=0.07 nin1

19、.3x1000Tm = hnl + fm2 + tni3 + Cn4 = °45 门血】工序四以©25孔为精基准，钻、粗锤、精镇4)60孔,保证孔的精度达到IT7。1. 选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=55mm,钻头釆用双头刃磨 法。选择 Z5163A 钻床 n=22.4 1000r/min,f=0.063-1.2mm/r.2. 选择切削用量(1) 决定进给量查2表5钻头进给量/ = 1.0 按钻头强度选择f = 1.0mm/ r按机床强度选择/ = 0.9mm/ r最终决定选择Z5163A机床已有的进给量/ =0.8w/h/r(2) 计算工时选择 n=600r/

20、min 所以 tm = (12 + 23)/600 x0.8 = 0.07 niii3. 选择镇刀选择高速钢僮刀，粗僮时do=59.9mm 选择卧式僮床T6&粗镇时 v二20-35m/min, f二0. 3-1. Omm/r精镇时 v=15-30m/min, f二0. 15-0. 5mm/r工序五粗铳半精铳精铳槽16H11的端而1. 选择机床刀具选择立式铳床X53K硬质合金钢Yab端铳刀ap = 602. 切削用量查 2 表 5f=0.140.24mm/rT=180min 取 f=0.15mm/r v=1.84m/minn=7.32r/min V , =6.44/z?/nin3. 计算

21、工时L3 + 24fm = 7 = 吋半精铳=4.19s6.44Lfm2 = Z 吋2 + 24=4.04s6.44Tm =tmi + tm2= 8.23s工序六精铳槽16H11本道工序精铳槽之前已进行了粗铳和半精铳工步，此工序精铳槽 须满足各技术要求包括：槽宽16H11，槽深8H12,槽两侧面 粗糙度为3.2,槽底面粗糙度为6.3。1. 选择机床及刀具机床x61W型万能铳床刀具错齿三面刃铳刀铳槽do=16mm查1表8国家标准 GB1118 D= 160mm d=40mmL= 16mm 齿数 z=242. 计算切削用量（1）由1表9.41和3查得 走刀量f=0.67 mm/r（2）铳刀磨钝标准

22、和耐用度由1表9.46查得 磨钝标准为0.203表9.4一7查得 耐用度为T=150min（3）切削速度1±11式 3.2查表9.48得其中:修正系数kv = 1.0Cv = 40 %. = 0.2 X、=0.1Yy = 0.4 uv = 0.5 pv = 0m=0.5"殳罟"02站叫=6 "8代入上式，可得 v=49.5m/min=0.82m/s（4）确定机床主轴速度lOOOv-thJw=6.5r/ s = 390.5/7 minIII3按机床选取主轴转速为6.33 r/s 所以实际切削速度为1000=3.21m/ s = 196.2m/min3计算切

23、削工时= 32. T!s工序七铳螺纹孔顶而1. 选择机床及刀具机床：X53K立式铳床。刀具：硬质合金钢端铳刀，牌号YG6。2. 切削用量1）铳削深度因为切削量较小，故可以选择ap=l5mm, 次走刀即可 完成所需长度。2）刀具耐用度查2表寿命T=180mino3）计算切削速度查2得 Vc=0.38mm/s, n= 1 53r/min,V（= 1.42mm/s1.5 + 828.20= I.16s工序八两件铳断三、夹具设计设计工序精铳槽16H11的夹具。（一）问题的提出本夹具要用于精铳槽16H11,对槽16H11的要求有：槽宽 16H11精度等级为IT12级，槽深8H12精度等级为IT12级，槽

24、 两侧面粗糙度为3.2,槽底面粗糙度为6.3。本道丄序只精铳一下 槽即达到各要求，因此，在本道工序加工时，我们应首先考虑保 证槽的各加工精度，如何提高生产效率，降低劳动强度。（二）夹具设计1. 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准 的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工 艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会 增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设讣更加困 难禳至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。 因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加 工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较 高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求

25、，所 以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高 加工精度。25的孔和其两端面都已加工好，为了使定 位误差减小，选择已加工好的1）25孔和其端面作为定位 精基准，来设计本道工序的夹具，以两销和两已加工好 的"25孔的端面作为定位夹具。为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺母作 为夹紧机构。2. 切削力和夹紧力计算（1）刀具： 高速钢错齿三面刃铳刀160mm z=24机床： x61W型万能铳床由所列公式得F_Cf 咱 n dvn'F查表9.48得其中：修正系数人=1.0C忙=30=0.83 X卞=1.0yF = 0.65 uh = 0.83 aP = 8 z=24 wF = 0代入上式，可得F=889.4N因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数K二KKKK其中：K为基本安全系数1.5心为加工性质系数1.1©为刀具钝化系数1.1K4为断续切削系数1.1所以 F' = KF = 1775.7N（2）夹紧力的计算选用夹紧螺钉夹紧机曲Nd + f2）= KF'其中f为夹紧面上的摩擦系数，取/! = /2 = 0.25F= P. +G G为工件自重4. N = 一 = 3551 AN夹紧螺钉：公称直径d=20mm,材料45钢 性能级数为6.8=6x100MPg 6 =8x10=480MPa螺钉