方案设计书“CA6140车床”拨叉零件的机械加工

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规程及工艺装备（中批量生产）设计者指导教师机械专业级班机械制造工艺学课程设计说明书题目 设计“ CA6140 车床”拨叉零件的机械加工工艺规程及工艺装 备（中批量生产）内容 1. 零件图一张2 毛坯图一张3机械制造加工工艺过程综合卡片一张4结构设计装配图一张5结构设计零件图一张6课程设计说明书一份通过机床工艺及夹具设计，汇总所学专业知识如一体 （ 如公差于 配合、机械零件设计、金属切削机床、机械制造工艺等 ） 。让 我们对所学的专业课得以巩固、复习及实用，在理论与实践上有机结 合；使我们对各科的作用更加深刻的

2、熟悉与理解，并为以后的实际工 作奠定坚实的基础！在些次设计中我们主要是设计 CA6140拨叉的铣床夹具。在此次课 程设计过程中，我小组成员齐心协力、共同努力完成了此项设计。在 此期间查阅了大量的书籍，并且得到了有关老师的指点。第 6 小组2007年9月15日一 设计的目的：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。同时，也为以后搞好毕业设 计打下良好基础。通过课程设计达到以下目的：1、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论

3、和夹具设计原理的知 识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规 程等问题的方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方 法。通过学生亲手设计夹具（或量具）的训练，提高结构设计的能力。3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查 询相关资料等，增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。二.零件的分析（一）、零件的作用：题目给定的零件是 CA6140拨叉（见附图1）它 位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要 求进行工作。宽度为30+o.o12omm的面 寸精度要求很高，因为在拨叉拔动使滑 移齿

4、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3O+o.o12omm的面的槽和滑 移齿轮的配合精度要求很高。（二）、零件的工艺分析： CA614o拨叉共有两组加工表面。1. 以花键孔的中心线为基准的加工面这一组面包括 ? 26+0.230mm 的六齿方花键孔、 ? 23+0.28 0花键底孔两 端的2X15°到角和距中心线为22mm的平面。2. 以工件右端面为基准的6+0.03 0 mm的花键经上述分析可知，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HT

5、2O0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。由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大， 故可采取模锻成型。经查金属机械加工工艺人员手册表 5-5 取 等级为 2 级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为 3± 0.8mm毛坯零件图如下图：二）基准的选择。1. 粗基准的选择： 因为要保证花键的中心线垂直于右端面， 所以 以40的外圆表面的粗基准。2. 精度基准的选择： 为保证定位基准和工序基准重合， 以零件的A面为精基准。（二） 制定工艺路线。工序：1. 粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端 15

6、76;倒角。以40mn圆柱面为粗基准。选用C3163-1转塔式六角车床及三 爪卡盘夹具。2. 粗、精车 B/C 面3. 拉花键。以 A 面为基准，4. 以花键的中心线及A面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具5. 开档，以花键的中心线为基准。6. 钻配作孔、螺纹孔7. 机械加工余量。CA6140的拨叉材料为 HT200毛坯重量为1.0 kg ° b =160MFa HBS 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：1. A面的加工余量A面有3± 0.8mm的加工余量，足够把铸铁的硬质

7、表面层切除2. 矩形花键底孔。要求以矩形花键的外径定心，故采用拉削加工内孔尺寸为230+0.28 ，见零件图，参照金属机械加工工艺人员手册表 3-59确定孔加工余量的分配。钻孔 20mm扩孔 21mm拉花键 花键孔要求以外径定心： 拉削时加工余量参照 金属机械加工工艺人员手册取2 Z =1mm3. B 面的加工余量。此工序分2个工步1、粗铣B面 2 、精铣B面。精加工余量为 0.2mm粗铣加工余量为 2.8mm2、计算切削用量。（1）已知长度方向的加工余量为 3±0.8mm 。实际端面的最大加工余量为3.8mm。故分二次加工（粗车和半精车）。长度加工公差IT 12 级 取-0.46

8、mm （入 体方向）（2）进给量、根据切削简明手册 （第 3版）表 1.4 当刀杆尺寸为 16mM25mm,a e< 3 mnfl寸，以及工件直径为 60mnfl寸（由于凸台B面 的存在所以直径取60mmr .按C3 16 3 1车床说明书取?=0.6 mm/n 由于存在间歇加工所以进给量乘以 k=0.750.85 所以：实际进给量 f=0.6 x 0.8=0.48 mm/ r按C3 1 6 3 1车床说明书 ？= 0.53 mm/r（3） 计算切削速度。按切削简明手册表1.27 ，切削速度的计算 公式为（寿命选 T=60min）刀具材料 YG6V=C/(T m apXv - f yv)

9、 - kv其中：Cv=158 Xv=0.15 yv=0.4 M=0.2 修正系数Ko见切削手册表1.28kmv=1.15 k kv=0.8 k krv =0.8 k sv=1.04 k bv=0.810 4二 Vc = 158/( 600'2 - 20'15 - 0.53)- 1.15 - 0.8 - 0.8 - 0.81 - 0.97=46.9(m/mi n)(4) 确定机床主轴转速 ns=1000 Vc/ 二 dw=229.8 (r/min )按C3 16 3 1车床说明书200 r /min所以实际切削速度 V=40.8m/min3、钻孔、扩孔、倒角。(1) 、钻孔钻头选

10、择：见切削用量简明手册表 2.2钻头几何形状为(表2.1及表2.2 ):双锥修磨具刃，钻头参数：d =20mm 3 =30° , 2=118° 2=70。，b =3.5mm)a o=12° ,屮=55° ,b=2mm =4mm根据切削用量简明手册表 2-9确定f=0.48按机床进给强度决定进给量：根据表2.9 ,当a b= 210MPad 0 = 20.5mm 可确定 f=0.75。按(31631车床说明书取f=0.62mm/n.b决定钻头磨钝标准及寿命 表2.21 ,当do=20mm钻头最大磨损量取 0.6 寿命 T=45min.c、切削速度 由切削用

11、量简明手册，表2.15得 V =21m/minn=1000V/二D=334.4由机床技术资料得和334.4接近的有280n/m 和 400n/min 取 280n/min取 n=280m/min.实际 V =17 m/mind、基本工时，Tm二L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (mi n)入切量及超切量由表 2.29.查出+ =10mm所以 Tm=L/ nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min)(2) 、扩孔刀具直径do=21mrp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Tm=0.32倒角刀具1

12、5°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 按切削用量简明手册表1.2 4可以查出 当(Tb = 160245HBSa p < 2.8 mm f< 0.6 mm/rV c < 41m/min P c = 3.4kw按C3163 1车床说明书 主电机功率P= 11 kw可见P c比P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切削用量简明手册表 2.21当 d ° = 21 mm f= 0.64 mm查得转矩皿=61.8 N.M切削用量简明手册表由表 2.

13、32 得功率公式P c= MtVC/30d 0=61.8x17/30x2 仁 1.67km按C3 16 3 1车床说明书 主电机功率P= 11 kw可见P c比P小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要 工序H 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 0.06mm,拉削速度v=0.06m/s(3.6m/min)切削工时t=Zbln k/1 000vf zZ式中： Z b单面余量1.5mm（由21mn拉削到25mm）L拉削表面长度， 80mm；n考虑校准部分的长度系数，取 1.2；k考虑机床返回行程系数，取 1.4 ；v拉削速度（ m/min）；f z拉刀单面齿升；

14、Z拉刀同时工作齿数， Z=l/p ；P拉刀齿距。P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm二拉刀同时工作齿数z=l/p=80/12 7其本工时 Tm=1.5 X 80X 1.2 X 1.4/1000 X 3.6 X 0.06 x 7=0.13(min)工序皿粗铣，精铣B面。加工要求：粗铣 B面，精铣B面，=3.2 um。用标准镶齿圆柱铣刀粗铣 加工余量 3mm机床：X 62W加工工件尺寸：宽度：40mm长度：28mm1. 粗铣1) 选择刀具根据切削用量简明手册表 3.1铣削宽度ae< 5mnfl寸。直径为 do=50mm故齿数Z=8，由于采用标准镶齿圆柱铣刀 铣

15、刀几何参数(表 3.2)r n=10°ao=16°2) 切削用量留精铣的加工余量为0.2，所以本道工步切削宽度 ac = 2.8 士 0.8mm,由于加工表面精度要求 Ra=3.2 um.根据表3.5得每转进给 量彳=0.51 mm/r就能满足要求，但考虑到X 62W功率为7.5kw, 机床为中等系统刚度和X 62W铣床说明书 所以每转进给量彳=0.6mm/r3) 选择刀具磨钝标准及刀具寿命。 根据切削用量简明手册 表 3.7、 铣刀刀齿后刀 面的最大磨损量为 0.6 镶齿铣刀 do=50mm， 刀具寿命T=120min (表3.8 )4) 决定切削速度VC、可根据切削用量

16、简明手册表 3.9确定Z=8, ap=40-70mm, ac=2.8 士 0.8 mm , f zVc=(Cvdoqv)/(T mxapxXvxf zxyvxaexuvxZpv)Cv=20,qv=0.7,X v=0.3,y v=0.2,u v=0.5,p v=0.3,m=0.25,K m=1.12,KSv=0.8,KTv=0.82，如KxK/xKT/=1.12x0.8x0.82=0.79VC=(Cvxdoxqv)/(T mxapxXvxf zxyvxaexuvxZpv)=23.7(m/min)n=1000V/二 d=(1000x23.7)/(3.14x50)=151r/min 根据 X62W型

17、铣床说明书选n=160r/minVc=3.14 nd/1000=(160x3.14x50)/1000=25.1m/mi nVf=nf=160x0.6=96mm/mi n选 Vf=80mm/min 实际 f z=V/(nxz)=0.0625mm/z5) 机床功率：根据切削用量简明手册表 3.20当Vc=71m/minae=2.8mmap=41mm f z=0.08 K mpc=1.4kw切削功率的修正系数：故 Pct <0.8,根据X62W型铣床说明书，机床主轴允许的功率为Pcm=7.5 x 0.75=5.63kw故 Pcc < Pcm 因此所决定的切削用量可以采用。ae=2.8mm

18、 V=80m/minn=160r/min V c=25.1m/min f z=0.0625mmm/z6) 基本工时根据切削用量简明手册表3.5Tm=(L+L1+A )/Vf =(28+14)/80=0.525 (mi n)L1+ =14mm2. 精铣1) 选择刀具刀具与上道工步是同一把刀。2) 切削用量精铣的加工余量为0.2，所以本道工步切削宽度ae= 0.2mm f= 0.63) 决定切削速度Vc、可根据切削用量简明手册表 3.9确定ac=0.2mm W=(Cvdoqv)/(T mcapxXvxf zxyvxaexuvxZpv)=33.1m/min n=1000V/ 二 d=(1000x33

19、.1)/(3.14x50)=211r/min根据 X62V型铣床说明书选n=210r/minVf=nf=210x0.6=126mm/min、Vz=125mm/minf z=V/(nxz)=0.074mm/Z4) 基本工时基本工时根据切削用量简明手册表3.5Tm=(L+L1+A )/Vf =(28+14)/125=0.336( min)L1+ =14mm工序W 铣削8+O.O3omm槽o加工工件尺寸：8+O.O3omm ,长度L=40mm加工要求：高速钢错齿三面刃铣刀(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0-0.3 。所以铣刀精度为精密级K8铣刀参数：

20、L=8mm D=63 d=22 d1=34。=15°ao=i2° an=6° Z=162) 选择切削量由于槽的深度为8mm,故一次走完，ae=8mmap=8mm由切削用量简明手册表 3.3 确定现取 f=0.3mm/r f z=0.3/16=0.018mm/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3.7,得最大磨损量为0.5由表3.8确定刀具寿命：T=100min其4) 决定切削速度VC和每齿进给量Vf、由切削用量简明手册3.27 的公式VC=(Cvxdoxqv)/(T nxapxXvXf zxyvxaeXUvxZpv) KvCV=25,qv=0

21、.2,Xv=0.1,y v=0.2,u v=0.5,p v=0.1,m=0.25,K m=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv二KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79Vc=(Cvxdoxqv)/(T mcapxXxf zxyvxaexuvxZpv) Kv =82.86m/minn=1OOOX VC/ 二 do=1OOOX 82.86/3.14 x 63=418.87r/min根据X62W型铣床说明书选nc=375r/min实际速度 VC=：donc/1000=74.2m/min选Vc= ncf=375X0.3=112.5mm/min根据 X62W型铣床说明书选选

22、Vf = 110mm/minf zc=110/375 x 16=0.018mm/z5) 机床功率：根据切削用量简明手册表 3.28公式圆周力 f c=( CFapxff zyFaeVFZ/ doaFnWF) Kfc KTv=0.90Kmf=0.94由表 28 得 Cf=30, Xf=1.0 , yF=0.65 , UF=0.83 , WF=0, q=0.83 , KFc=1.28F c=( CFapxff zyFaeVFZ/ doqFnWF) KFC=30 X 8 X 0. 018 X 8/ 63 X 375 =505. 6 NM=FCdo/2 x 103=15.9N?MPc=FcVc/100

23、0=1.18km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3.5Tm=(L+L1+A)/V f =(40+14)/110=0.49(min)L1+ =14mm工序V铣宽为180+0.12mm槽加工要求：用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽18o+o.12mm长L=40mm 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，ae=23, ap=iomm1) 选择刀具铣刀参数：L=10 D=100mm d=30mm ro=l5ao=12° an=6° Z=2

24、42) 选择铣削用量由于槽的宽度为18mm,故二次走完，ae=23mmap=10mm由切削用量简明手册表3.3 确定f=0.5mm/r 现取f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/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3.7,得最大磨损量为0.5由表3.8确定刀具寿命：T=100min其中4) 确定切削速度Vc和每齿进给量：决定切削速度 W和每齿进给量V、由切削用量简明手册3.27的公式W=(Cvxdoxqv)/(T mxapxX/xf zxyvxaexuvxZpv) 旳G=25,qv=0.2,X v=0.1,y v=0.2,u v=0.5,p v=0.1,m

25、=0.25,K m=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,K/=KxKsvxKT/=1.12x0.8x0.82=0.79V=(Cvxdoxqv)/(T mxapxX/xf zxyvxaexuvxZpv) K/ =98.6m/minn=1000x Vc/ 二 do=1000x 98.6/3.14 x 100=314r/min根据X62W型铣床说明书选nc=300r/min实际速度 Vc=：donc/1000=94.2m/min选 Vc= ncf=300X0.5=150mm/min 根据 X62W型铣床说明书选选Vf=150mm/minf zc=150/300 x 24=0.020mm/z5）基本工时基本工时根据切削用量简明手册表3.5Tm=（L+L1 + ） ?i/V f=（40+20）X2/150=0.8（ min）L1+ =20mmi=2（走两次）夹具设计（一）问题的提出为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具经过与指导老师协商，决定设计第 4道工序一一开档夹具。（二）夹具设计1 .定位基准的选择 由零件图可知，其设计基准为花键孔中心线和工件的右加工表面（ A） 为定位基准。因此选用工件以加工右端面（A）和花键心轴的中心线为 主定位基准。2.定位误差分析由于槽的轴向尺寸的设计基准与定