CA6140车床拔叉831005课程设计解析

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）设计者指导教师张永丹刘学斌天津工程师范学院机制0202班2006年1月3日2天津工程师范学院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3前言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，尤其是教务处张永丹老师，我系刘学斌老师的大力帮助，在此表示感谢！机制0202班第G小组2006年1月15日4一．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18+0.0120mm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+0.0120mm的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。5（二）、零件的工艺分析：CA6140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Ø25+0.230mm的六齿方花键孔、Ø22+0.280花键底孔两端的2X150到角和距中心线为27mm的平面。2.以工件右端面为基准的8+0.030mm的槽和18+0.120mm的槽经上述分析可知，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。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Φ40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。6(二)制定工艺路线。方案一工序：1.粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15°倒角。2.粗、精铣削B面。3.铣削8+0.030mm的槽。4.铣削18+0.0120mm的槽。5.拉花键。方案二工序：1.粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15°倒角。以Ф40mm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.拉花键。以A面为基准，3.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4.铣削8+0.030mm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。5.铣削18+0.0120mm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。方案分析：上述两方案中，工艺方案一把拉花键放在最后一道工序。但此方案7中2.3.4工序很难对工件进行定位和加紧、方案二中，把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。以上工艺过程详见附表1“机械加工工艺过程综合卡片”(三)机械加工余量。CA6140的拨叉材料为HT200。毛坯重量为1.0kgσb=160MPaHBS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Φ220+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Φ20mm扩孔Φ21mm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2Ζ=1mm83.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(五)确定切削用量及基本工时。工序Ⅰ：车削A面。1．加工条件。工件材料：灰口铸铁HT200。σb=145MPa。铸造。加工要求：粗、半精车A面并保证28mm的工序尺寸，Ra=3.2µm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=0.5Kr=90n=152、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）（2）进给量、根据《切削简明手册》（第3版）表1.4当刀杆尺寸为16mm×25mm,ａｅ≤３mm时，以及工件直径为Φ60mm时（由于凸台B面的存在所以直径取Φ60mm）ƒ=0.6-0.8mm/ｒ.按C３１６３－１车床说明书取ƒ=0.6mm/n。由于存在间歇加工所以进给量乘以k=0.75—0.85所以：实际进给量f=0.6×0.8=0.48mm/ｒ9按C３１６３－１车床说明书ƒ＝0.53ｍｍ／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=Cv/(Tm·apxv·fyv)·kv其中：Cv=158xv=0.15yv=0.4M=0.2修正系数Ko见《切削手册》表1.28kmv=1.15kkv=0.8kkrv=0.8ksv=1.04kBV=0.81∴Vc=158/(600.2·20.15·0.530.4)·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97=46.9(m/min)（4）确定机床主轴转速ns=1000vc/dw=229.8（r/min）按C３１６３－１车床说明书ｎ＝200r／min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Tm=(L+L1+L2+L3)/nwxf=0.33（min）L=(65-0)/2=32.5L1=3、L2=0、L3=02、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=0.15－0.25mm/r按C３１６３－１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10公式为（寿命选T=60min）V=Cv/(Tm·apxv·fyv)·kv=158/(600.2·20.15·0.160.4)·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97=83.85(m/min)3)确定机床主轴转速.nw=1000vc/dw=410.8（r/min）按C3163－１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6.2-1Tm=(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Ø20mm的台阶，所以L=(65-20)/2=22.5mmL1=3.L2=0.L3=03、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＝Ф20ｍｍβ=30°，2Φ=118°，2Φ=70°，bε=3.5mm,ao=12°,Ψ=55°,b=2mm，=4mm。根据《切削用量简明手册》表2-9确定f=0.48ａ、按机床进给强度决定进给量：根据表2.9,当σb＝210MPaｄ0＝20.5mm可确定f=0.75。按C3163-1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11取0.6寿命T=45min.ｃ、切削速度由《切削用量简明手册》，表2.15得Ｖ=21m/minn=1000V/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=17m/minｄ、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Ψ+△=10mm所以Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32(min)（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。（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σｂ＝160～245HBSａｐ≤2.8ｍｍｆ≤0.6ｍｍ／ｒＶｃ≤41ｍ／minＰｃ＝3.4kw按C３１６３－１车床说明书主电机功率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12钻削功率检验按《切削用量简明手册》表2.21当ｄｏ＝21ｍｍｆ＝0.64ｍｍ查得转矩Ｍ＝61.8N.M《切削用量简明手册》表由表2.32得功率公式ＰC＝McVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km按C３１６３－１车床说明书主电机功率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工序Ⅱ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=Zblηk/1000vfzZ式中：Zb单面余量1.5mm(由Φ21mm拉削到Φ25mm)；L拉削表面长度，80mm；η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，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≈713∴其本工时Tm=1.5×80×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×7=0.13(min)工序Ⅲ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：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≤5mm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=1