設計“CA6140車床撥叉”零件的機械加工工藝及工藝設備說明書

1、機械制造工藝學課程設計說明書設計題目設計"CA6140車床撥叉”零件的機械加工工藝及工藝設備設計者學號指導教師2006-9-27目錄序言零件的分析1（-） 零件的作用1（二） 零件的工藝分析2二.工藝規(guī)程的設計3（-）確定毛坯的制造形式3（二）基面的選擇3（3） 制定工藝路線3（4） 機械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的確定5（5） 確立切削用量及基本工時73 .夾具設計13（-）問題的提出13（二）夾具設計134 .參考文獻17FT百機械制造工藝學課程設計使我們學完了大學的全部基礎課、 技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的這是我們在進行畢業(yè) 設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總

2、復習，也是一次 理論聯系實際的訓練，因此，它在我們四年的大學生活中占有重要 的地位。就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己未來將從 事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問 題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設打下一個良好的基礎。由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予 指導。一、零件的分析（一）零件的作用題目所給的零件是CA6140車床的撥義。它位于車床變速 機構中，主要起換檔，使主軸回轉運動按照工作者的要求工 作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的625孔與操 縱機構相連，二下方的660半孔則是用于與所控制齒輪所在 的軸接觸。通過上方的力撥動下方的齒

3、輪變速。兩件零件鑄 為一體，加工時分開。（二）零件的工藝分析CA6140車床共有兩處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下：1 .以1）25mm孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：“25H7mm的孔，以及!42mm的 圓柱兩端面，其中主要加工表面為“25H7mm通孔。2 .以! 60mm孑L為中心的力口二表面這一組加工表面包括：6 60H12的孔，以及“60Hl2的兩 個端面。主要是小60Hl2的孔。3 .銃16HU的槽這一組加工表面包括：此槽的端面，16Hnmm的槽的底面,16Hl. 1mm的槽兩側面。4 .以M22XI. 5螺紋孔為中心的加工表面。這一組加工表面包括：M22X1. 5的螺

4、紋孔，長32mm的端 面。主要加工表面為M22XI. 5螺紋孔。這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是：（1） 660孔端面與625H7孔垂直度公差為0.1mm.。（2） 的槽與小25H7的孔垂直度公差為0.08mm o由上面分析可知，加工時應先加工一組表面，再以這組加工 后表面為基準加工另外一組。二、工藝規(guī)程設計（一）確定毛坯的制造形式零件材料為HT200。考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大, 零件結構乂比較簡單，故選擇鑄件毛坯。（二）基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與 合理可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工 工藝過程中回問題白出，更有

5、甚者，還會造成零件的大批報廢, 是生產無法正常進行。（1）粗基準的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有 若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精 度較高的不加工表面作粗基準。根據這個基準選擇原則，現選 取“25：）以孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一組共兩 塊V形塊支承這兩個642作主要定位面，限制5個自由度， 再以一個銷釘限制最后1個自由度，達到完全定位，然后進行銃 削。（2）精基準的選擇。主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不 重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不 再重復。（三）制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點,應當是使零

6、件的幾何形狀、尺寸精度及位 置精度等技術要求能得到合理的保證，在生產綱領已確定的情況 下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來 提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本 盡量下降。1 .工藝路線方案一工序一粗、鉆、擴、較、精較小25、660孔工序二 粗、精銃小60、小25孔下端面。工序三 粗、精銃小25孔上端面工序四粗、精銃小60孔上端面工序五切斷。工序六銃螺紋孔端面。工序七鉆巾22孔（裝配時鉆較錐孔）。工序八攻M22X1.5螺紋。工序九 粗銃半精銃精銃槽所在的端面工序十粗十半精銃精銃16H11的槽。工序十一檢查。上面的工序加工不太合理，因為由經驗告訴我們大多

7、數都應 該先銃平面再加工孔，那樣會更能容易滿足零件的加工要求，效 率不高，但同時鉆兩個孔，對設備有一定要求。且看另一個方案。2 .工藝路線方案二工序一 粗、工序二 粗、工序三 鉆、工序四 鉆、工序五 粗、工序六 粗、精銃小25孔上端面。精銃小25孔下端面。擴、較、精較小25孔。擴、較、精較小60孔。精銃巾60孔上端面 精銃小60孔下端面。工序七 切斷。工序八銃螺紋孔端面。工序九鉆小22孔（裝配時鉆較錐孔）。工序十攻M22X1.5螺紋。工序十一 粗銃半精銃精銃槽所在的端面工序十二 粗、半精銃 精銃16H11的槽。工序十三檢查。上面工序可以適合大多數生產，但是在全部工序中間的工 序七把兩件銃斷，對

8、以后的各工序的加工定位夾緊不方便，從而 導致效率較低。再看另一方案。3 .工藝路線方案三工序一 工序二 工序三 工序四 工序五 工序六 工序七 工序八粗、 粗、 鉆、 鉆、 粗、 粗、精銃小25孔上端面。精銃小25孔下端面。銃螺紋孔端面。鉆小22孔（裝配時鉆較錐孔）。擴、較、精較625孔、 擴、較、精較660孔、 精銃“60孑L上端面 精銃660孔下端面。工序九 攻M22X1.5螺紋。工序十 粗銃半精銃精銃槽所在的端面。工序十一 粗、半精銃 精銃16H11的槽。工序十二切斷。工序十三檢查。此方案仍有先鉆孔再銃平面的不足，所以這個方案仍不是最好 的工藝路線綜合考慮以上各方案的各不足因素，得到以下

9、我的工 藝路線。4 .工藝路線方案四工序一以“42外圓為粗基準，粗銃小25孔下端面。工序二精銃小25孔上下端面。工序三以625孔上端面為精基準，鉆、擴、較、精較“25 孔,孔的精度達到口7。工序四以625孔為精基準，粗銃小60孔上下端面。工序五 以625孔為精基準，精銃小60孔上下端面，保證端 面相對孔的垂直度誤差不超過O.lo工序六以625孔為精基準，鉆、鍵、較小60孔，保證空的 精度達到IT8。工序七以625孔為精基準，銃螺紋孔端面。工序八以625孔為精基準,鉆小20孔（裝配時鉆較錐孔）。工序九以625孔為精基準，鉆一個620孔，攻M22X1.5 螺紋°工序十以“25孔為精基準，

10、銃槽端面。工序十一以<1）25孔為精基準，銃16H11的槽保證槽的側面 相對孔的垂直度誤差是0.08。工序十二兩件銃斷工序十三檢查。雖然工序仍然是十三步，但是效率大大提高了。工序一和工 序二比起工藝路線方案二快了一倍（實際銃削只有兩次，而且刀 具不用調整）。多次加工小60、小25孔是精度要求所致。以上工藝過程詳見圖3。（四）機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定“CA6140車床撥叉”;零件材料為HT200,硬度190210HB,毛 坯重量1.45kg,生產類型為中批量，鑄造毛坯。據以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機械加工余 量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.外圓表面（642）

11、考慮其零件外圓表面為非加工表面，所以外圓表面為鑄造 毛坯，沒有粗糙度要求，因此直接鑄造而成。2 .外圓表面沿軸線方向長度方向的加工余量及公差（625, <1）60 端面）。查機械制造工藝設計簡明手冊（以下稱工藝手冊） 表3.126,取巾25,“60端面長度余量均為2.5 （均為雙邊 加工）銃削加工余量為：粗銃2mm半精銃0. 7mm3 .內孔（“60已鑄成巾50的孔）查工藝手冊表2.22.5,為了節(jié)省材料，取6 60孔已鑄成孔長度余量為3,即鑄成孔半徑為50mm。 工序尺寸加工余量：鉆孔 5mm擴孔0.5mm?？?.1 mm精較0mm同上，零件625的孔也已鑄出“15的孔。工序尺寸加工余

12、量：鉆孔至少23余量為8mm擴孔鉆 1. 8 mm粗較孔 0. 14 mm精較孔 0. 06 mm4 .槽端面至中心線垂直中心線方向長度加工余量鑄出槽端面至中心線47mm的距離，余量為3mm。工序尺寸加工余量：粗銃端面2. 1 mm半精銃0. 7 mm精銃0. 2 mm5 .螺紋孔頂面加工余量鑄出螺紋孔頂面至625孔軸線且垂直軸線方向40mm的距離，余量為4 mm工序尺寸加工余量：粗銃頂面 3. 1 mm半精銃 0. 7 mm精銃 0. 2 mm6 .其他尺寸直接鑄造得到由于本設計規(guī)定的零件為中批量生產,應該采用調整加工。 因此在計算最大、最小加余量時應按調整法加工方式予以 確認。（五）確立切

13、削用量及基本工時工序一以642外圓為粗基準，粗銃625孔上下端面。1 .加工條件工件材料：HT200,。b=0.16GPa HB=200241,鑄造。加工要求：粗銃巾25孔上下端面。機床：X53立式銃床。刀具:W18Cr4V硬質合金鋼端銃刀，牌號YG6。銃削寬度aeV=60, 深度ap<=4,齒數z=10,故據切削用量簡明手冊（后簡 稱切削手冊）取刀具直徑do=80mmo選擇刀具前角 Yo=0°后角,副后角a o=10。，刀齒斜角 入s二一 15° ,主刃Kr=60° ,過渡刃Kr£=30° ,副刃 Kr=5° 過渡刃寬 b&#

14、163;=1.5mm.2 .切削用量1）銃削深度因為切削量較小，故可以選擇ap=L3mm, 一次走刀即可完成 所需長度。2）每齒進給量機床功率為10kw。查切削手冊f=0.08-0.15mm/zo由于 是對稱銃，選較小量f=0.15mm/z。3）查后刀面最大磨損及壽命查機械切削用量手冊表8,壽命T=180min4）計算切削速度按2表14,V=1.84n=7.32Vf =6.445）計算基本工時tm = L/Vf=（90+36）/6.44=6.99min。工序二精銃625孔上下端面。1 .加工條件工件材料：HT200, o b=0.16GPa HB=200241,鑄造。加工要求：精銃“25上下端

15、面。機床：X6140臥式銃床。刀具：W18Cr4V硬質合金鋼端銃刀，牌號YG6。銃削寬度 如<=60,深度apV=4,齒數z=10,故據切削用量簡明手冊（后簡稱切削手冊）取刀具直徑do=80mm0選擇刀 具前角丫。=+5°后角a 0=8° ,副后角a 0，=8° ,刀 齒斜角入s=-10° ,主刃Kr=60° ,過渡刃Kr£=30° ,副 刃Kr=50過渡刃寬b £ =lmmo2 .切削用量1）銃削深度因為切削量較小，故可以選擇ap=1.0mm, 一次走刀即可 完成所需長度。2）每齒進給量機床功率為7.5kw

16、。查切削手冊表5 f=0.14-0.24mm/zo 由于是對稱銃，選較小量f=0.14mm/zo3）查后刀面最大磨損及壽命查切削手冊表8,壽命T=180min4）計算切削速度按切削手冊表14,查得Vf=6.44mm/s, 5）計算基本工時tm = L+18 X 2/V（2+18 X 2）/6.44=5.9min。工序三以625孔上端面為精基準，鉆、擴、較、精較625孔，孔的精度達到IT7。1 .選擇鉆床及鉆頭選擇Z5125A鉆床，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=23mm, 鉆頭采用雙頭刃磨法，2 .選擇切削用量（1）決定進給量由do=23mm,查2表5按鉆頭 / = 0.47 0.57?&q

17、uot; r按機床強度查1表10. 1-2選擇/ =0.056最終決定選擇機床已有的進給量f =0A8mm/r（2）耐用度查表9T=4500s=75min（3）切削速度查1表10. 1-2n=50-2000r/min 取 n=lOOOr/min.L 80 + 12八.1 = = 0.19 nun加 nf 0.48x1000以減由于所有工步所用工時很短，所以使得切削用量一致, 少輔助時間。擴校和精較的切削用量如下：選 高 速 鋼 擴n = 1000r/min f = 0.7 0.8/ d。= 24.8?m2 /用80 + 12=0.12nin0.75 x100022 / 19高 速 鋼n = 1

18、000r/min=1.3 2.6mm/ r"o = 24.94nuni380 + 12 八2.=0.07 minnf 1.3x1000較 :選 高 速 鋼n = 1000r/min/ = L32.6/，.=25/77L 80 + 12.4 = = 0.07 min陽 4nf 1.3x1000工八=/加 + fm2 +=。45 1而1工序四以625孔為精基準，鉆、粗鏈、精鍵660孔,保證孔的精度達到IT7o1 .選擇鉆頭選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時，d°=55mm,鉆頭采用雙頭刃磨 法。選擇 Z5163A 鉆床 n=22.4- 1000r/min,f=0.063-1.2mm/

19、r.2 .選擇切削用量(1)決定進給量查2表5鉆頭進給量/ = 1.0 - 1.2"?按鉆頭強度選擇f = 1.0mm/ r按機床強度選擇/ = 0.9mm/ r最終決定選擇Z5163A機床已有的進給量/ =0.8"(2)計算工時選擇 n=600r/min 所以 tm = (12 + 23)/600 x0.8 = 0.07 nin3 .選擇神刀選擇高速鋼僮刀，粗鍵時d°=59.9mm選擇臥式鑲床T68,粗鎮(zhèn)時 v=20-35m/niin, f=0. 3-1. Omm/r精神時 v=15-30m/min, f=0. 150. 5mm/r工序五粗銃半精銃精銃槽16H1

20、1的端面1 .選擇機床刀具選擇立式銃床X53K硬質合金鋼Yab端銃刀ap = 602 .切削用量查 2 表 5f=0.14-0.24mm/rT=180min 取 f=0.15mm/r v=1.84m/minn=7.32r/min V =6.44/?/nin3 .計算工時L _3 + 24n/7- 6.44= 4.19s半精銃L _ 2 + 24nf 6.44=4.04sTm =tml + tm2=8.23s工序六精銃槽16Hli本道工序精銃槽之前已進行了粗銃和半精銃工步，此工序精銃槽 須滿足各技術要求包括：槽寬16Hli，槽深8H12,槽兩側面 粗糙度為3.2,槽底面粗糙度為6.3。1 .選擇

21、機床及刀具機床x61W型萬能銃床刀具錯齒三面刃銃刀銃槽d0=16mm查1表8國家標準 GB1118 D= 160mmd=40mmL= 16mm 齒數 z=242 .計算切削用量（1）由川表9.41和查得 走刀量f=0.67 mm/r（2）銃刀磨鈍標準和耐用度由1表9.46查得 磨鈍標準為0.20.3表9.4-7查得 耐用度為T=150min（3）切削速度1±11式 3.2查表9.48得其中:修正系數1 =1.。Cv = 40 %, = 0.2 X、=0.1Yv = 0.4 uy = 0.5 pv = 0.1 m=0.5a = = C = 0.028 aw = 6 aD = 8/ Z

22、24p代入上式，可得 v=49.5m/niin=0.82m/s（4）確定機床主軸速度凡 =6.5r/ s = 390.577 mintqJwlll3按機床選取主軸轉速為6.33 r/s 所以實際切削速度為v = 3.27m/ s = 196.2/w/min10003 .計算切削工時L / +), + A 1 m = = 32.7/5v f a f zn工序七銃螺紋孔頂面1 .選擇機床及刀具機床：X53K立式銃床。刀具：硬質合金鋼端銃刀，牌號YG6。2 .切削用量1）銃削深度因為切削量較小，故可以選擇ap=L5mm, 一次走刀即可 完成所需長度。2）刀具耐用度查2表壽命T=180min。3）計算

23、切削速度查得 Vc=0.38mm/s， n= 1.53r/min5Vf=l.42mm/s1.5 + 828.20= I.16s工序八兩件銃斷三、夾具設計設計工序精銃槽16H11的夾具。（一）問題的提出本夾具要用于精銃槽16H11,對槽16H11的要求有：槽寬 16H11精度等級為IT12級，槽深8H12精度等級為IT12級，槽 兩側面粗糙度為32 槽底面粗糙度為6.3。本道工序只精銃一下 槽即達到各要求，因此，在本道工序加工時，我們應首先考慮保 證槽的各加工精度，如何提高生產效率，降低勞動強度。（二）夾具設計1 .定位基準的選擇擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準 的選擇必須合理，否則

24、將直接影響所制定的零件加工工 藝規(guī)程和最終加工出的零件質量?；鶞蔬x擇不當往往會 增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困 難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。 因此我們應該根據零件圖的技術要求，從保證零件的加 工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。此零件圖沒有較 高的技術要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所 以我們應考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高 加工精度。25的孔和其兩端面都已加工好，為了使定 位誤差減小，選擇已加工好的625孔和其端面作為定位 精基準，來設計本道工序的夾具，以兩銷和兩已加工好 的“25孔的端面作為定位夾具。為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定

25、用簡單的螺母作 為夾緊機構。2 .切削力和夾緊力計算（1）刀具： 高速鋼錯齒三面刃銃刀“160mm z=24 機床：x61W型萬能銃床由3所列公式得dvn'F查表9.48得其中：修正系數（=1.0Cf = 30 /=0.83 Xf = 1.0yF = 0.65 uh = 0.83 aP = 8 z=24 wF = 0代入上式，可得F=889.4N因在計算切削力時，須把安全系數考慮在內。安全系數K=KK2K3K4其中：A為基本安全系數1.5勺為加工性質系數11鳥為刀具鈍化系數1.1K4為斷續(xù)切削系數1.1所以 F' = KF = VH5nN（2）夾緊力的計算選用夾緊螺釘夾緊機由+ f2）= KF'其中f為夾緊面上的摩擦系數，取fi=f2= 0.25F= P. +G G為工件自重.N = 一 = 3551.4N力+%夾緊螺釘：公稱直徑d=20mm,材料45鋼 性能級數為6.8(yB =6xl00MR“ q =8x%10=480MP。螺釘疲勞極限：b_1 =0.32b« =0.32 x 600 =