1、1机械制造工艺学制造工艺学课程设计课程设计说明书全套设计，联系 153893706指导教师： 设 计 者： 成都理工大学2机械制造工艺学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则及工艺装备内容： 1.零件图 1 张2.毛坯图 1 张3.机械加工工艺过程综合卡片 1 张4.结构设计装配图 1张5.结构设计零件图 1 张6.课程设计说明书 1 份原始资料：拨叉零件图 831008 生产纲领 10000 件/年。3一 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。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
2、的速度和扭矩的作用。零件上方的 20孔与操纵机构相连，二下方的 54 半孔则是用于与所021.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：小头孔 20 以及与此孔相通的 的锥孔、M6 螺纹孔8以 54 为中心的加工表面这一组加工表面包括：54 的孔，以及其上下两个端0.46面。这两组表面有一定的位置度要求,即 54 的孔上下两0.46个端面与 20 的孔有垂直度要求。021.由上面分析可
3、知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。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，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。二 确定生产类型已知此拨叉零件的生产纲领为 10000 件/年，零件的质量是 1.0Kg/个，查机械制造工艺及设备设计指导手册321页表 15-2，可确定该拨叉生产类型为大批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。三 确定毛坯1 确定毛坯种类：零件材料为 HT200。考虑零件在机床4运行过程中所受冲击不大，零件结构
4、又比较简单，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。查机械制造工艺及设备设计指导手册324 页表 15-5 选用铸件尺寸公差等级 CT9 级。2 确定铸件加工余量及形状：机械制造工艺及设备设计指导手册325 页表 15-7，选用加工余量为 MA-G 级，并查表 15-8 确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选者及加工余量如下表所示：简图加工面代号基本尺寸 加工余量等级加工余量说明D1 20mm G 3.0 2孔降一级双侧加工D2 54mm G 3.0 2 孔降一级双侧加工T2 70mm 6.5 单侧加工T3 32mm G 2.5 单侧加工T4 70mm 6.5 单侧加工3 绘制铸件零件
5、图四 工艺规程设计(一) 选择定位基准1 粗基准的选择：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 20 孔的不加工外轮廓表面021.作为粗基准，利用一组共两块 V 形块支承这两个 32 作主要定位面，限制 5 个自由度，再以一个销钉限制最后 1 个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。2 精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方5便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔外圆柱表面为辅助的定位精基准。 制
6、定工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，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工卡具,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。查机械制造工艺及设备设计指导手册346 页表 15-32、15-33 、15-34 ，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工序 工序内容定位基准001 粗铣两端小头孔上端面T1 及小头孔外圆002 粗铣中间孔上端面T1 及小头孔外圆003 粗铣中间孔下端面T3 及小头孔外圆004 精铣两端小头孔上端面T1 及小头孔外圆005 精铣中间孔上端面T1 及小头孔
7、外圆006 精铣中间孔下端面T3 及小头孔外圆007 扩两端小头孔T1 及小头孔外圆008 精铰两端小头孔T1 及小头孔外圆009 扩中间孔半精T1 及小头孔外圆6（三）选择加工设备和工艺设备1 机床的选择：工序 001006 均为铣平面，可采用 X6140 卧式铣床工序 007008 采用钻床。工序 009010 采用镗床。工序 011 采用钻床。多刀具组合机床。工序 012 采用铣断机床。2 选择夹具：该拨叉的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。3 选择刀具：在铣床上加工的各工序，采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。在铰孔 54H13，由于精度不高，可采用硬质合金铰刀。4 选择量具：两小头
8、孔、中间孔均采用极限量规。5 其他：对垂直度误差采用千分表进行检测，对角度尺寸利用专用夹具保证，其他尺寸采用通用量具即可。（四）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定1 圆柱表面工序尺寸：前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：工序余量加工孔 加工内加工余精度等级工序尺寸 表面粗糙度 最小最大镗中间孔010 钻 2-锥8销孔、M6 螺纹孔、功 M6螺纹T1 及小头孔011 铣断 T1、D1012 去毛刺013 检查014 若某道工序有误返工7容 量 ()Ram铸件6 CT9 492.0扩孔5.8 IT12 53 6.3 2.0 6.2554H13（D
9、2） 半精镗0.2 IT10 54 3.2 0.05 0.25扩孔5.84 IT12 18 6.3 2.0 6.2520精铰孔0.06 IT720021.1.6 0.05 0.252 平面工序尺寸：工序余量工序号工序内容加工余量基本尺寸经济精度工序尺寸偏差最小 最大铸件 2.5 CT9001 粗铣两端小头孔上端面2 58.5 12 0.251.60 3.60002 粗铣中间孔上端面6 27 12 0.251.65 6.5003 粗铣中间孔下端面6 21 12 0.251.75 6.5004 精铣两端小头孔上端面0.5 58 11 0.160. 35 1.16005 精铣中间0.5 20.5 1
10、0 0.60.47 1.128孔上端面006 精铣中间孔下端面0.5 20 10 0.60.47 1.123 确定切削用量及时间定额：工序 001 至 003 以 T1 为粗基准，粗铣 20 孔上下端面。加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：粗铣 20 孔上端面。机床：X6140 卧式铣床。刀具：W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀,牌号 YG6。铣削宽度aePcc。故校验合格。最终确定 ap=1.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s ，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。计算基本工时tmL/ Vf=(32+8
11、0)/475=0.09min。工序 004 到工序 006 以 T1 及小头孔外圆为基准精铣 54 孔上下端面。1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：精铣 54 上端面。机床：X6140 卧式铣床。刀具：W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀,牌号 YG6。铣削宽度9aePcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s ，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tmL/ Vf=(32+80)/475=0.09min。工序 007 和 008 以 T1 及小头孔外圆为基
12、准，扩、精铰 20 孔，保证垂直度误差不超过 0.05mm,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=18mm，钻头采用双头刃磨法，后角 o12，二重刃长度 b=2.5mm,横刀长 b=1.5mm,宽 l=3mm,棱带长度 ml5.1120302.选择切削用量（1）决定进给量查切 rf/86.07. 5.203dl所以， m/按钻头强度选择 按机床强度选择rf/5.1rf/53.010最终决定选择机床已有的进给量 经校验rmf/48.0校验成功。max609Ff（2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查简明手册 ）为 0.5.mm，寿命 inT（3）切削速
13、度查切 修正系数 rvc/180.1TVK0.1MV0.tvK故 。.1x.v0apvKrmc/8in/3.80rdns查简明手册机床实际转速为 in/27rnc故实际的切削速度mdvsc/4.150.计算工时 in.45.1273nfLtm由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。扩铰和精铰的切削用量如下：扩钻： in/27rrmf/48.0min/4.15vcmd8.190精铰： i/rrf/. i/.vc720IT工序 009 和 010 T1 及小头孔外圆为基准，扩、半精镗 54 孔。1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时 do=48mm，钻头采用双头刃磨法
14、，后角 o11，二重刃长度 b=11mm,横11刀长 b=5mm,弧面长 l=9mm,棱带长度 ml31120 1032.选择切削用量（1）决定进给量查简明手册 rmf/2.10按钻头强度选择 按机床强度选择/rmf/53.0最终决定选择 Z550 机床已有的进给量 经校rmf/40.验 校验成功。max24016FFf （2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查简明手册 ）为 0.81.2mm，寿命 inT扩孔后刀面最大磨损限度（查简明手册 ）为0.9.mm，寿命 in60T铰和精铰孔后刀面最大磨损限度（查简明手册 ）为.mm，寿命 m12（3）切削速度查切 修正系数 rvc/00.1
15、TVK.MV0.1tvK故 。.x.v1apvKrmc/20in/6.1320rdns查简明手册机床实际转速为 in/125rnc故实际的切削速度mdvsc/8.10扩铰和半精铰的切削用量同理如下：扩钻： in/25rrf/4. min/5.19vc12md75.490半精铰： in/12rrmf/40.min/6.19vc0IT.计算工时 in52.03.1287nfLtm所有工步工时相同。五 夹具设计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。并设计工序 011钻 2- 锥销孔。本夹具将8用于组合机床，刀具为两根麻花钻，对两个孔同时加工。(一) 问题的提出本夹具是用来
16、钻两个 20mm 的小头孔,零件图中大小孔的中心距有公差要求,因此这两个小头孔的中心距也有一定的公差要求.另外,此中心线为三个侧平面的设计基准,有一定的垂直公差要求.但此工序只是粗加工,因此本工序加工时主要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度,而精度则不是主要问题.(二 )夹具设计1 定位基准选择底面对孔的中心线有一定的垂直度公差要求,因此应以地面为主要定位基准由于铸件的公差要求较大,利用小头孔的外圆表面作为辅助定位基准时,只有采用自动对中夹具才能同时保证对称的两个零件的大小孔的中心距的公差要求.为了提高加工效率,现决定采用两把麻花钻同时加工出两个 8mm 的通孔.2 切削力及夹紧力计算由于实
17、际加工的经验可知,钻削时的主要切削力为钻头的切削方向,即垂直于第一定位基准面,在两侧只需要采用两个 V 型块适当夹紧后本夹具即可安全工作.因此,无须再对切削力进行计算.本步加工可按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。轴向力 NkfdCFFyMi 52.01.06.428.10 扭矩 13MNkfdCMMyzc 68.0.20 104.7160.由于扭矩很小，计算时可忽略。卡紧力为NFf04.52取系数 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1 则实际卡紧力为 F=S1*S2*S3*S4*F=10.06N 使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。3 定位误差分析零件图规定大孔与小孔的中心距为 68mm.采用自动对中具后,定位误差取决于对中块螺杆以及滑块的制造误差. 本工序采用一定位销，一挡销定位，工件始终靠近定位销的一面，而挡销的偏角会使工件自重带来一定的平行于卡具体底版的水平力，因此，工件不在在定位销正上方，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。4 钻床夹具的装配图见附图
