拨叉课程设计说明书new

1、机 械 制 造 工 艺 学课程设计说明书题 目：“CA6140拨叉”零件的机械加工工艺学 院：机电工程学院专业名称：机械设计制造及其自动化班 级：08机制（3）班学 号：0804102094学生姓名：周程指导教师：刘 军河南农业大学二零零一年七月 目 录 1 引言3 2 零件的分析4 2.1 零件的作用4 2.2 零件的材料 42.3 零件的工艺分析 42.3.1 结构分析 42.3.2 加工表面的技术要求分析 52.3.3 表面处理内容及作用 5 3 工艺规程设计 6 3.1 制定零件工艺规程的原则和技术要求 6 3.1.1 工艺要求 6 3.1.2 技术依据 63.2 生产类型的确定 6

2、3.3 制定毛坯的制造形式 73.4 制定工艺路线及方法 73.4.1 加工方法的选择 73.4.2 基准的选择 73.4.3 制定工艺路线 83.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 103.6 确定切削用量及基本公时123.6.1 加工条件 133.6.2 计算切削余量13 4 夹具设计 19 4.1 问题的提出 19 4.2 夹具设计194.2.1 定位基准的选择 194.2.3 定位误差分析 194.2.4 钻床夹具操作的简要说明 19 总 结 20参考文献21 引言机械制造工艺学课程设计是我们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。这是我们在进行毕业

3、设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，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，我希望能够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的训练，希望在设计中能锻炼自己分析问题，解决问题的能力，为自己今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。由于能力所限，设计上有许多不足之处，希望各位老师给予指教。2 零件的分析2.1 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。2.2 零件的材料该零件材料为HT2002.3 零件的工艺分析2.3.1 加工表面的技术要求分析其

4、加工有五组加工：粗精铣A面并倒角；拉花键孔；铣槽B面；铣8+0.03 0mm的槽；铣18+0.012 0mm的槽。1）以40mm圆柱面为粗基准，其粗糙度要求为Ra=6.32）以A面为基准拉花键孔3）以花键的中心线及A面为基准铣槽B面，Ra=3.24）以花键的中心线及A面为基准铣8+0.03 0mm的槽，Ra=1.65）以花键的中心线及A面为基准铣18+0.012 0mm的槽，Ra=3.22.3.2 表面处理内容及作用该零件材料为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。由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大，故

5、可采取模锻成型。3工艺规程设计3.1 制定零件工艺规程的原则和技术要求3.1.1 工艺要求制定零件机械加工工艺过程是生产技术准备工作的一个重要组成部分。一个零件可以采用不同的工艺过程制造出来，但正确与合理的工艺过程应满足以下基本要求：（1）. 保证产品的质量符合图纸和技术要求条件所规定的要求；（2）. 保证提高生产率和改善劳动条件；（3）. 保证经济性的合理。3.1.2 技术依据（1）. 产品零件图和装配图，技术条件； （2）. 毛坯生产和供应条件； （3）. 年生产纲领 （4）. 本车间生产条件（包括设备，工人技术等级，劳动场合条件等）； （5）. 工艺技术条件，手册等。3.2 生产类型的确

6、定计算零件生产纲领的公式： 式中： 件/年（产品的年产量） 件/个（每个机器该零件的数量） （零件的备品率） （零件的废品率）则 （件）根据生产纲领确定该零件为成批生产。3.3确定毛坯的制造形式该零件材料为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。由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大，故可采取模锻成型。由于零件年产量为件，已达大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型。这对提高生产率、保证加工质量也是有利的。模锻毛坯具有以下特点：a. 其轮廓尺寸接近零件的外形尺寸，加工余量及材料消耗均大量减少；

7、b. 其制造周期短，生产率高，保证产品质量3.4制定工艺路线及方法3.4.1加工方法的选择零件各表面加工方法的选择，不但影响加工质量，而且也要影响生产率和成本。同一表面的加工可以有不同的加工方法，这取决于表面形状，尺寸，精度，粗糙度及零件的整体构型等因素。主要加工面的加工方法选择：（1）车A面可选用加工方案如下：粗、半精车A面并保证28mm的工序尺寸，Ra=3.2m，采用床C3163-1。转塔式六角卧式车床。（2）尺寸为的花键孔采用先钻-扩后拉的方案。（3）铣槽B面，Ra=3.2，用标准镶齿圆柱铣刀铣。（4）铣8+0.03 0mm的槽，Ra=1.6，采用高速钢错齿三面刃铣刀即可达到零件图纸的要

8、求（5）铣18+0.012 0mm的槽，Ra=3.2，采用铣刀即可达到零件图纸的要求3.4.2 基准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，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。3.4.2.1 粗基准的选择对于一般的平板类零件选用一个底面和侧面作为粗基准是合理的。按照零件有关粗基准的选择原则（当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面为粗基准）。从零件的分析得知，该拨叉选用40的外圆表面为粗基准。3.4.2.2 精基准的选择精基准的选择主要考虑基准重合的问题。选择加工表面的设计基准为

9、定位基准，称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。为使基准统一，选择以零件的A面为精基准。3.4.3. 制定工艺路线零件各表面的加工方法和方案选择，首先要保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，另外还要考虑生产率和经济方面的要求，在选择时，应根据各种加工方法的特点及其经济加工精度和表面粗糙度，结合零件的特点和技术要求，慎重决定。工艺路线如下：工序1：粗、精车端面，钻、扩花键孔、倒两端15倒角,以40mm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。工序2：拉花键。以A面为基准。工序

10、3：铣槽B面。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工序4：铣8+0.03 0mm的槽。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。工序5：铣18+0.012 0mm的槽。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。工序6：终检。3.5机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸的确定CA6140的拨叉材料为HT200。毛坯重量为1.0 kg,b =160MPa HBS=157 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30.8mm的加工余

11、量，足够把铸铁的硬质表面层切除2.矩形花键孔。要求以矩形花键的外径定心，故采用拉削加工内孔尺寸为22 0+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 2Z=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2.8mm最后将算出的各项数据分别填入下表。同时，按照机械制造工艺设计手册第四页上所规定的步骤，计算各表面的各道工序的极限尺寸，也一并填入表内。表1 工序尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸的确定工序名称

12、工序间余量/mm加工经济度/mm表面粗糙度/um工序基本尺寸/mm标注工序基本尺寸公差/mm铣A面3Ra74038铣B面2.8Ra428毛胚1033.6确定切削用量及基本工时工序 1 ：车削A面。 1加工条件。工件材料：灰口铸铁HT200。 b=145MPa。铸造。加工要求：粗、半精车A面并保证28mm的工序尺寸，Ra=3.2m机床C3163-1。转塔式六角卧式车床。参考文献机械制造工艺设计手册 单行本表2-51刀具：刀片材料。 r =12. ao=6-8 b= -10 o=0.5 Kr=90 n=15 2、计算切削用量。（1）已知长度方向的加工余量为30.8mm 。实际端面的最大加工余量为3

13、.8mm 。故分二次加工（粗车和半精车）。长度加工公差IT级 取-0.46 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,mm时，以及工件直径为60mm时（由于凸台B面的存在所以直径取60mm）=0.6-0.8mm/.按C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=0.60.8=0.48 mm/按C车床说明书0.53（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YG6 其中：Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 M=0.2

14、修正系数Ko见切削手册表1.28kmv=1.15 kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.04 kBV=0.81（4）确定机床主轴转速 按C车床说明书200 rmin所以实际切削速度V=40.8m/min （5）切削工时，按工艺手册表6.2-1 被削层长度：由毛坯尺寸可知，l=30刀具切入长度：刀具切出长度：取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 2.精车1）已知粗加工余量为0.5mm。2）进给量f.根据切削用量简明手册表1.6 ，f=0.150.25mm/r按C车床说明书0.16 mm/r计算切削速度 按切削用量简明手册表1.27，切削速度的计

15、算公式为（寿命选T=60min）3）确定机床主轴转速. 按C3163车床说明书取nw=400（r/min）实际切削速度V=57.1m/min4）切削工时，查工艺手册表6.2-1 由于下一道工序是钻孔，所以留下20mm的台阶 3.钻孔、扩孔、倒角。 （1）钻孔钻头选择：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：20 =30，2=118，2=70，b=3.5mm ,ao=12=55,b=2mm，c=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b210MPa 020.5mm 可确定f=0.75。 按C

16、3163-1车床说明书取 f=0.62mm/n.、 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.、切削速度由切削用量简明手册，表2.15得 =21m/min 由机床技术资料得和334.4接近的280n/min和400n/min 取280n/min取n=280m/min. 实际=17 m/min 、 基本工时， 入切量及超切量由表2.29. 查出为10mm 所以 （2）扩孔刀具直径do=21mm；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15锪钻由于两孔直径

17、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可以查出当160245HBS2.80.641min3.4kw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切削用量简明手册表 2.21当21 0.64 查得转矩61.8N.M切削用量简明手册表由表2.32得功率公式 按C车床说明书主电机功率11可见C比小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要求。工序2：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(

18、3.6m/min)切削工时 式中： Zb 单面余量1.5mm(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1.2； k 考虑机床返回行程系数，取1.4 ； v 拉削速度（m/min）； fz 拉刀单面齿升； Z 拉刀同时工作齿数,； P 拉刀齿距。 拉刀同时工作齿数其本工时工序3：粗铣，精铣B面。加工要求：粗铣B面，精铣B面，Ra=3.2。用标准镶齿圆柱铣刀粗铣 加工余量3mm机床 ：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ae5mm时。直径为do=50mm故齿数，由于采用标准镶齿

19、圆柱铣刀铣刀几何参数（表3.2）rn=10ao=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ac2.80.8，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0.5mm/r就能满足要求，但考虑到62W功率为7.5kw，机床为中等系统刚度和62W铣床说明书 所以每转进给量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、可根据切削用量简明手册表3.9确定Z=8, aP=40-70mm, ac=2.80.8, fz=

20、f/z=0.07501mm/z Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmKsvKTv=1.120.80.82=0.79n=1000V/ 根据X62W型铣床说明书选n=160r/min选Vf=80mm/min 实际5) 机床功率：根据切削用量简明手册表3.20 当 Vc=71m/min ae=2.8mm ap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw 切削功率的修正系数：故Pct0.8,根据X62W型铣床说明书，机床主轴允许的功率为Pcm=7.50.75=5.63kw 故Pc

21、cPcm 因此所决定的切削用量可以采用。 ae=2.8mm Vf=80m/min=160r/min Vc=25.1m/min fz=0.0625mmm/z6) 基本工时根据 切削用量简明手册表3.5被切削层长度：由毛坯尺寸可知，=28mm刀具切入长度：刀具切出长度：取2. 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 ae0.2mm，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,根据X62W型铣床说明书选n=210r/minVF=125mm/min 4）基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表3.5

22、工序4：铣8+0.03 0mm的槽加工工件尺寸：8+0.03 0mm , 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 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：L=8mm D=63 d=22 d1=34 ro=15ao=12an=6Z=162)选择切削量由于槽的深度为8mm, 故一次走完，ae=8mm ap=8mm由切削用量简明手册表3.3 确定f=0.15-0.3mm/r 现取f=0.3mm/r fz=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.

23、5 由表3.8确定刀具寿命：T=100min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3.27的公式 Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,根据X62W型铣床说明书选nc=375r/min实际速度 选 根据X62W型铣床说明书选选Vf=110mm/min5)机床功率：根据切削用量简明手册表3.28 公式 圆周力 KTV=0.90 KMFC=0.94 由表28 得 CF=30，XF=1.0，yF=0.65，VF=0.83，WF=0，qF=0.83，KFC=1.28 根据

24、X62W型铣床说明书，功率足够。工序5：铣宽为180+0.12mm槽加工要求：加工工件尺寸，宽180+0.12mm，长L=40mm，加工余量23mm1)选择刀具铣刀参数：L=10 D=100mm d=30mm ro=15ao=12an=6Z=242)选择铣削用量由于槽的宽度为18mm, 故二次走完，ae=23mm ap=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=100min4）确定切削速度Vc和每齿进给量：

25、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 Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82, 根据X62W型铣床说明书选nc=300r/min实际速度 选 根据X62W型铣床说明书选选Vf=150mm/min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，见附后表。4夹具设计夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加

26、工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。4.1 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,决定设计第4道工序铣宽为80+0。03mm槽的铣床夹具。本夹具将用与X63卧式铣床。刀具为高速钢直齿三面刃铣刀，来对工件进行加工。本夹具主要用来铣宽为80+0。03mm的槽，由于采用宽为80+0。022mm的精密级高速钢直齿三面刃铣刀，一次铣削，所以主要应该考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度4.2夹具设计4.2.1定

27、位基准的选择据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。宽为6+0.06 +0.03mm的槽，其设计基准为花键孔中心线和工件的右加工表面为定位基准。因此选用工件以加工右端面和花键心轴的中心线为主定位基准。4.2.2 切削力及夹紧力的计算刀具：高速钢直齿三面刃铣刀，63mm, Z=1(见切削手册3-56表)解得 Fz =200 (N)其中CP=52， t=8mm, Sz=0.08mm/s, B=8mm, D=63mm, Z=14, kP=(HB/198)0.55在计算切削力时，必须考虑安全系数。安全系数水平切削分力FH=1.1 Fz =220 (N)垂直切削分力Fv=0.3 Fz=60 (N)其中： k1为基本安全系数1.5 K2为加工性质系数1.1 K3为刀具钝化系数1.1 K4为断续切削系数1.1实际加紧力为其中U1和U2为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数，U1=U2=0.025螺母选用M161.5细牙三角螺纹，产生的加紧力为 解得： W=1O405 (N)其中： M=19000 N.M D2=14.8mm a=2029 D=23mm d=16mm此时螺母的加紧力W已大于所需的800(N)的加紧力，故本夹具可安全工作。4.2.3 定位误差分析定位元件尺寸及公差的确定。