“ca6140车床”拨叉零件的机械加工工艺规程及工艺装备

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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（大批量生产）设计者韦xx指导教师李xxxx大学机制02班2012年3月1日 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 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，滑移齿轮得到很高的位置精度。所以，宽度为18+0.0120 mm的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。（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+0.0230mm的六齿方花键孔、Ø22+0.200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。由于零件的尺寸并不很大，零件结构比较简单，生产类型为大批量生产，故选择铸件毛坯。（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，以零件的右端面为精基准。(二)制定工艺路线。 制定工艺路线的出发点，应该是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证，在生产纲领确定的情况下，尽量是工序集中来提高生产率。还应该考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。方案一工序：1.粗、精车端面。2.钻、扩花键底孔,倒角2X1503.粗、精铣削上顶面。4.铣削8+0.030mm的槽。5.铣削18+0.0120mm的槽。6.拉花键。7.去毛刺，清洗。8.检查。方案二工序：1.以Ф40mm圆柱面为粗基准，粗车、半精车右端面。2.钻,扩Ф22mm孔,倒角2X1503.拉花键，以花键中心线及右端面为基准。4.铣削上顶面。以花键的中心线及右端面为基准。5.铣削8+0.030mm的槽。以花键的中心线及右端面为基准。6.铣削18+0.0120mm的槽。以花键的中心线及右端面为基准。7.去毛刺，清洗。 1.检查。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。但此方案中4.5.6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5.6.7道工序很容易对工件进行定位与加紧即以花键中心线和右端面作为5.6.7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。(一)机械加工余量。CA6140的拨叉材料为HT200。毛坯重量为1.0kgσb=160MPaHB=200根据《机械加工工艺手册》和《机械加工工艺实用手册》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.右端面的加工余量右端面有1.5±1.0mm的加工余量，由《机械加工工艺手册》表3.2-21和3.2-23粗车余量：1.0—1.5取1.5mm半精车余量：1.0mm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《机械加工工艺手册》表3.2-19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：取2Ζ=0.8mm1.上端面的加工余量。根据《机械加工工艺手册》表3.2-23和3.2-25此工序分2个工步1、粗铣上端面2、精铣上端面。半精加工余量为0.7mm粗铣加工余量为1.5mm(四)确定切削用量及基本工时。工序Ⅰ：车削右端面。1．加工条件。工件材料：灰口铸铁HT200。σb=145　MPa。铸造。加工要求：粗、半精车A面并保证28mm的工序尺寸，Ra=3.2µm刀具：90°车刀，45°车刀。2、计算切削用量。（1）已知长度方向的加工余量为1.5±1.0mm。实际端面的最大加工余量为2.5mm。故分二次加工（粗车和半精车）。（2）进给量、根据《机械加工工艺手册》表8.4-1粗车:0.4-0.8mm/r取f=0.5mm/r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=0.5×0.8=0.4mm/ｒ（3）计算切削速度。按《常用金属材料切削数据手册》表2-6，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min） V=Cv/(Tm·apc·fb)·HBd其中：Cv=35074.6m=0.16b=0.28C=0.13,d=1.08，ap=1.5∴Vc=35074.6/(600.16·1.50.15·0.40.28)·305.6=73.74(m/min)（4）确定机床主轴转速ns=1000vc/dw=434.9（r/min）（5）切削工时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)/nwxf=0.20（min）L=27，L1=3,L2=52、半精车右端面1)已知半精加工余量为1.0mm。2)进给量f.根据《机械加工工艺手册》表8.2-4，f=0.15－0.25mm/r　　　取　ｆ＝0.2mm/r计算切削速度按《常用金属材料切削数据手册》表2-6，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）V=Cv/(Tm·apc·fb)·HBd其中：Cv=35074.6m=0.16b=0.28C=0.13,d=1.08，ap=1.0∴Vc=35074.6/(600.16·1.50.15·0.20.28)·305.6=92.9(m/min)3)确定机床主轴转速.nw=1000vc/dw=548.1（r/min） 实际切削速度V=74.3m/min1)切削工时，查《工艺手册》表6.2-1Tm=(L+L1+L2)/nwxf=35/548.1x0.2=0.32（min）由于下一道工序是钻孔，所以留下Ø20mm的台阶，所以L=27，L1=3，L2=5工序Ⅱ钻花键孔（1）、钻孔钻头选择：见《金属切削手册》第三版表4-6钻头几何形状为，双锥修磨具刃，钻头参数：ｄ＝Ф20ｍｍβ=30°，2Φ=110°，2Φ=70°，bε=3.5mm,ao=12°,Ψ=80°,b=0.36mm。根据《常用金属材料切削数据手册》表3-1确定f=0.32a、切削速度　《常用金属材料切削数据手册》表3-1得V=CvDd/(Tm·fb)·HBc其中：Cv=2052.13m=0.3b=0.82C=1.1,d=0.49，D=20，T=60min∴Vc=2052.13*4.3/(600.3·0.320.82·339.7）=19.3(m/min)Ｖ=19.3m/minn=1000V/D=307.3n/min实际Ｖ=15.4m/minb、基本工时，Tm=（L+L1+L2）/nf=(80+6+3)/307.3x0.32=0.9(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=0.9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）、倒角为缩短辅助时间取倒角时的主轴转速与钻削时相同，手动进给。工序Ⅲ拉花键孔根据《机械加工工艺手册二》12.5-3拉削速度v=3.5-4.5m/min取v=3.5m/min根据《机械加工工艺实用手册》12-119拉削工件长度：l=80拉刀长度l1=990拉刀切出长度l2=5-10mm，取l2=10mm走刀一次T=（l+l1+l2）/1000v=0.3min工序Ⅳ粗铣上顶面。加工要求：粗铣上顶面，半精铣上顶面，Ra=3.2ｕｍ。卧式铣床：Ｘ6025加工工件尺寸：宽度：40mm长度：28mm1.粗铣 1)选择刀具根据《机械加工工艺手册》表9.2-11，由于采用标准镶齿圆柱铣刀；D=80d=32l=802)切削用量留半精铣的加工余量为0.7，由于加工表面精度要求Ra=3.2um.根据《机械加工工艺手册》表15-52得进给量ｆ＝0.1～0.16mm/z，取进给量ｆ＝0.15mm/z3)选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据《常用金属材料切削数据手册》表4-3刀具寿命T=60min4)决定切削速度Vc、可根据《常用金属材料切削数据手册》表4-2确定Z=12,V=Cv·De/（Tm·apc·fb·HBg·Bd其中；Cv=21800.579m=0.247b=0.212c=0.065d=0.21g=0.89D=80e=0.21V=120.89m/minn=1000V/d=(1000x120.89)/(3.14x80)=480.1r/min实际V=96.7m/min5)机床功率：根据《常用金属材料切削数据手册》表4-4Ps=Ks*ap*B*V/60*10^6(HB/190^0.55)其中；B=40Ks=1382N/mm^2Ps=0.02kw