零件的机械加工工艺方案设计

#零件的工艺分析：.加工表面分析以花键孔的中心线为基准的加工面这一组面包括：①25+0；0mm的六齿方花键孔、①22蚀；0mm花键底孔两端的2义15°倒角和距中心线为27mm的平面。孔①22mm的上下加工表面，孔①22mm的内表面，有粗糙度要求为Ra小于等于6.3um，①25mm的六齿花键孔，有粗糙度要求Ra小于等于3.2um,扩两端面孔，有粗糙度要求Ra=6.3um,加工时以上下端面和外圆①40mm为基准面，有由于上下端面须加工，根据“基准先行”的原则，故应先加工上下端面(采用互为基准的原则)，再力口工孔①22mm,六齿花键孔①25mm和扩孔。―润属钐瘗歌枥庑赖。(2)以工件右端面为基准的8+0o3mm的槽和18+°，2mm的槽。这一组加工表面包括：右侧距离18mm的上下平面，Ra=3.2um,有精铣平面的要求，左侧距离为8mm的上下平面，Ra=1.6um,同样要求精铣，加工时以孔22mm，花键孔25mm和上下平面为基准定位加工。—愉猾.爱根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面尺寸，上述表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证，对于这两组加工表面而言，可以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，并且保证它们的位置精度要求。残骛楼.锩一—(■H^H^H2.毛坯种类CA6140拨叉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18蚀；12mm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18+0o12mm的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。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。经查《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。毛坯零件图如图1所示：酽锕—镇桧猪.锥S32S图1毛坯图、工艺方案设计.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①40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。.制定工艺路线方案一工序：.粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15°倒角。.粗、精铣削B面。.铣削8%\山的槽。.铣削18+0片mm的槽。.拉花键。方案二工序：粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15°倒角。以①40mm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。［罩贸摄.拉花键。以A面为基准，.铣削槽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.铣削8'『mm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。.铣削18+0，2mm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。方案比较选择：工艺方案一把拉花键放在最后一道工序，这使2.3.4工序很难对工件进行定位和加紧；方案二把拉花键放在第一道工序的后边，这样方案二中的3.4.5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3.4.5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。w荞抟箧一怼类蒋氤.机械加工余量和工序尺寸工序尺寸以毛坯尺寸如下：A面的加工余量A面有3±0.8mm的加工余量，足够把铸铁的硬质表面层切除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①22+000，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。厦礴恳蹒骈畤翥继慎骚。钻孔中20mm扩孔①21mm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=1mmB面的加工余量此工序分2个工步：1、粗铣B2、面精铣B面。精加工余量为0.2mm粗铣加工余量为2.8mm。.确定切削用量和基本工时I、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=3.2Mm机床C3163-1。转塔式六角卧式车床。刀具：刀片材料。r=12.ao=6-8b=-10o=0.5 Kr=90 n=15刀具：刀片材料。2、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IT12级取-0.46mm(入体方向)鹅娅尽损鹌惨屣茏^榭(2)进给量根据《切削简明手册》(第3版)表1.4当刀杆尺寸为16mmX25mm,a<3mm时，以及工件直径为督0mm时(由于凸台B面的存在所以直径取.e丛妈—蛏练潘①二60mm,/=0.6-0.8mm/r,按车床说明书取/=0.6mm/n。由于存在间歇加工所以进给量乘以k=0.75—0.85,郝真圣金玄.蕨龈讶骅籴。所以：实际进给量f=0.6X0.8=0.48mm/r,按车床说明书/=0.53mm/ro(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=Cv/(Tm•apxv•fyv)•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、kkv=0.8、kkrv=0.8、ksv=1.04、kBV=0.81。Vc=158/(60。.2•2o.i5•0.530.4)-1.15•0.8•0.8•0.81•0.97=46.9(m/min)渗1111111111111^^^^彭呛俨匀谔鳖调一。■mmnnni(4)确定机床主轴转速，ns=1000vc/兀dw=229.8(r/min)按车床说明书取n=200r/min,所以实际切削速度V=40.8m/min。铙1朱卧泻.圣骋贶项廉。(5)切削工时，按《工艺手册》表6.2-1，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。―帝凤袜备］一轮烂蔷。Tm=(L+L1+L2+L3)/nwxf=0.33(min) L=(65-0)/2=32.5 L1=3、L2=0、L3=0嬲熟俣阃蕨蜀阊邺镓,IB。3.精车已知粗加工余量为0.5mm,进给量f.根据《切削用量简明手册》表1.6,f=0.15-0.25mm/r,按车床说明书f=0.16mm/r,计算切削速度按《切削用量简明手册》表1.27,切削速度的计算公式为(寿命选T=60min)坛搏乡.忏蒌锲铃能戾。V=Cv/(Tm•apxv•fyv)•kv=158/(600.2•20.15•0.160.4)•1.15•0.8•0.8•0.81•0.97蜡燮修.辍伥铉锚，赘。HH=83.85(m/min)确定机床主轴转速.nw=1000vc/兀dw=410.8(1加皿)按车床说明书取nw=400(r/min),实际切削速度V=57.1m/min,切削工时，查《工艺手册》表6.2-1:Tm=(L+L1+L2+L3)/nwxf=22.5/400x0.16=0.35(min)由于下一道工序是钻孔，所以留下020mm的台阶，所以L=(65-20)/2=22.5mmL1=3、L2=0、L3=00.一制貌鹕踪韦辚谶4、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：d=⑦20mmB=30°,2①=118°,2①=70°,b£=3.5mm,ao=12°,中=55°,b=2mm,—浃绥:夏锦。根据《切削用量简明手册》表2-9确定f=0.48。2、按机床进给强度决定进给量：根据表2.9，当。b=210MPad0=20.5mm可确定f=0.75。按车床说明书取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.猫虿嘱彭会燎舶诛髅.庑。c、切削速度由《切削用量简明手册》，表2.15得V=21m/min,n=1000V/兀D=334.4由机床技术资料得和334.4接近的有280n/m和400n/minW280n/min,取n=280m/min.实际V=17m/min。锹籁饕迳琐肇禊鸥娅嬴d、基本工时，Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32(min)入切量及超切量由表2.29.查出中+△=10mm,所以Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32(min。情氽旗黉硕饨荠龈话骛。(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°锪钻由于两孔直径相差不大，以表面粗度要求不高手动进给。.锄槿簖疖［:.虎泶。(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1.24可以查出当。b=160〜245HBS、apW2.8mm、fW0.6mm/r、VcW41m/min、Pc=3.4kw尧侧―旬-。按车床说明书取主电机功率p=11kw,可见Pc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。=21mm、f=0.64mm,查得转矩M=61.8N.M,由《切削用量简明手册》表2.32得功率公式PC=McVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km按车床说明书取主电机功率P=11,可见PC比P小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要II、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(3.6m/min)，切削工时t=Zblnk/1000vfzZ濂..劳月葭锴痫女帚胫籴。式中：Zb：单面余量1.5mm(由①21mm拉削到①25mm)；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：拉刀单面齿升；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・•・拉刀同时工作齿数z=l/p=80/12\7・,•其本工时Tm=1.5X80X1.2X1.4/1000X3.6X0.06X7=0.13(min)III、工序3 粗铣，精铣B面加工要求：粗铣B面，精铣B面，Ra=3.2um。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：28mm.粗铣选择刀具根据《切削用量简明手册》表3.1铣削宽度aeW5mm时。直径为do=50mm故齿数z=8,由于采用标准镶齿圆柱铣刀，铣刀几何参数(表3.2)rn=10°ao=16°1心一灭萦欢一鹜球.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±0.8mm,由于加工表面精度要求Ra=3.2um.根据表3.5得每转进给量f=0.5〜1mm/r就能满足要求，但考虑到X62W功率为7.5kw,机床为中等系统刚度和X62W铣床说明书所以每转进给量f=0.6mm/r鲨胃—沩瞿一。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。硕痍郭颃诌幡榨..蔹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=2.8±0.8mm,fz=f/z=0.0750.1(mm/z)阌擞.^^迁择横秘称由公式：Vc=(Cvxdoxqv)/(TmXapXXvXfzXyvXaeXuvXQ试中：Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12,.噜―富贸恳弓戟一颔果。Ksv=0.8,KTv=0.82,由公式：Kv=KmXKsvXKTv=1.12X0.8X0.82=0.79C义d义qVc= vov =23.7(m/mm)T义X义f义y义a义u义Zmapvzvevpvn=1000V/兀d=(1000X23.7)/(3.14X50)=151(r/min)根据X62W型铣床说明书选n=160r/min金土鹆一隼赘Vc=3.14nd/1000=(1603.1450)/1000=25.1m/minVf=nf=160x0.6=96mm/min怂阐^.迳醇啸一晨凉选Vf=80mm/min实际fz=Vf/(nXz)=0.0625mm/z机床功率：根据《切削用量简明手册》表3.20当Vc=71m/minae=2.8mm,ap=41mm,fz=0.08,Kmpc=1.4kw。谚辞^担^谄动律泻类百。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=7.5X0.75=5.63kw故Pcc<Pcm因此所决定的切削用量可以采用。ae=2.8mm,Vf=80m/minn=160r/min,Vc=25.1m/min,fz=0.0625mmm/z。啜觐珪缧铴嗫俱区屯铪锩。基本工时根据《切削用量简明手册》表3.5Tm=(L+L1+4)/Vf=(28+14)/80=0.525(min)其中：L1+4=14mm2.精铣选择刀具刀具与上道工步是同一把刀。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,Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=33.1m/minn=1000V/兀d=(1000x33.1)/(3.14x50)=211r/min根据X62W型铣床说明书选n=210r/minVf=nxf=210x0.6=126mm/minVF=125mm/minfz=Vf/(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+4)/Vf=(28+14)/125=0.336(min)式中L1+△=14mmoIV、工序4：铣削8+0.030mm槽加工工件尺寸：8+0.030mm,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：X62W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=15°,ao=12°,an=6°,Z=16樊绐^钲—鹰辎檄库。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/z■.渍蟆俾阅♦鲰胃暹.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。纣忧藕氤元直莶^―悯骛4)决定切削速度Vc和每齿进给量Vf,由公式：Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)xKv式中：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,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79Vc=(Cvxd°xQv)/(TmxapxXvXfzxyvXaexuvXZpv)xKv=82-86m/minBBB^iB^^^lsffi^^won=1000xVc/兀do=1000x82.86/3.14x63=418.87r/min根据X62W型铳床说明书选nc=375r/min实际速度：Vc=兀xdoxnc/1000=74.2m/min选Vfc=ncxf=375x0.3=112.5mm/min。根据X62W型铳床说明书选选Vf=110mm/minfzc=110/375x16=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：fc=(CFxapxfxfzyFxaeVFxZ/doaFxnwF)KFC,Ktv=0.90,Kmfc=0.94♦■鳗鸿锓^^淙。由表28得Cf=30,Xf=1.0,yF=0.65,Uf=0.83,Wf=0,qF=0.83,Kfc=1.28挤一电爰结.^哓类。Fc=(CFxapxfxfzyFxaevFxZ/doqFxnwF)KFC=30x8x0.018x8/63x375=505.6N谘命骤辽辈袜一。M=FCxdo/2x103=15.9N・MPc=FcxVc/1000=1.18km根据X62W型铳床说明书，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)/Vf=(40+14)/110=0.49(min)L1+A=14mmV、工序5：铳宽为180+0.012mm槽加工要求：用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽180+0.12mm,长L=40mm。加工余量：23mm由于此工步的设计尺寸精度要求很高，用铳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=10mm。.碉麓馐决穗赛•册摩。|1)选择刀具铳刀参数：L=10,D=100mm,d=30mm,ro=15°,ao=12°,an=6°,Z=24。2）选择铳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/rfz=0.5/24=0.02mmBJ祕一颤谚鲫芈蔺。3)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：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)/(TmXapXXvXfzXyvXaeXuvXZpv)XKv式中：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,仓嫄黑一嘱珑.古^膂鹫。Kv=KmXKsvXKTv=1.12X0.8X0.82=0.79Vc=(CvXdoXqv)/(TmXapXXvXfz