重慶理工大學機械制造課程設計說明書

1、重慶理工大學機械制造技術基礎課程設計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規(guī)程及工藝裝備（中批量生產(chǎn)）班 級 學 號 設計者 指導教師 應用技術學院 2015年1月10號目錄一 零件的分析1. 零件的作用42. 零件的工藝分析4二工藝規(guī)程設計1. 確定毛坯的制造形成42. 基準的選擇53. 制定工藝路線54. 機械加工余量6三確定切削用量及基本工時工序 精粗車右端面，鉆、擴孔 倒角1. 加工條件72. 計算切削用量1 長度方向加工余量72 進給量73 計算切削轉速84 確定機床主軸轉速85 計算切削工時83. 精車1 加工余量82 進給量93 確定機床主軸轉速

2、94 計算切削工時94. 鉆孔、擴孔、倒角1 鉆頭選擇92 進給量93 壽命計算104 切削速度計算105 基本工時計算106 擴孔107 倒角10工序 拉花鍵孔1. 拉刀選擇112. 拉削速度計算113. 拉削工時計算11四 夾具設計1. 加工位置的確定122. 夾具定位基準的選擇123. 切削力及夾緊力的計算124. 定位誤差分析13五 總結15六 參考文獻16機械制造工藝學課程設計任務書 題目： 設計“CA6140車床”撥叉零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備（中批量生產(chǎn)）內容： 1.零件圖 1 張 2毛坯圖 1 張 3機械制造加工工藝過程綜合卡片 1 張4夾具設計裝配圖 1張 5夾具設計零

3、件圖 1張6課程設計說明書 1份一 零件的分析（一）、零件的作用：題目給定的零件是CA6140撥叉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進行工作。寬度為18+0.0120mm的槽尺寸精度要求很高，因為在撥叉拔動使滑移齒輪時如果槽的尺寸精度不高或間隙很大時，滑移齒輪得不到很高的位置精度。所以，寬度為18+0.0120mm的槽和滑移齒輪的配合精度要求很高。（二）、零件的工藝分析：CA6140撥叉共有兩組加工表面。1. 以花鍵孔的中心線為基準的加工面這一組面包括Ø25+0.230mm的六齒方花鍵孔、Ø22+0.280花鍵底孔兩端的2X150到角和距中心線

4、為27mm的平面。2. 以工件右端面為基準的8+0.030 mm的槽和18+0.120mm的槽經(jīng)上述分析可知， 對于兩組加工表面，可先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面。二、工藝規(guī)程設計(一) 確定毛坯的制造形成。 零件材料HT200、考慮到此零件的工作過程中并有變載荷和沖擊性載荷，單載荷不大，而且為大中批量生產(chǎn)，可采取金屬型鑄造成型。經(jīng)查金屬機械加工工藝人員手冊表5-5取等級為2級精度底面及側面澆注確定待加工表面的加工余量為3±0.8mm。（二）基準的選擇。1. 粗基準的選擇：因為要保證花鍵的中心線垂直于右端面，所以以40的外圓表面的粗基準。2. 精度基準的選擇：為

5、保證定位基準和工序基準重合，以零件的右端面A為精基準。（三）制定工藝路線。 方案一工序：1. 粗、精車端面，鉆、擴花鍵底孔、倒兩端15°倒角。2. 粗、精銑削寬度為28mm的頂端面B。3. 銑削8+0.030mm的槽。4. 銑削18+0.0120mm的槽。5. 拉花鍵。方案二工序：1. 粗、精車端面，鉆、擴花鍵底孔、倒兩端15°倒角，以40mm圓柱面為粗基準。選用C3163-1轉塔式六角車床及三爪卡盤夾具。2. 拉花鍵。以A面為基準，3. 銑削槽B面。以花鍵的中心線及A面為基準。選用X62W臥式銑床加專用夾具4. 銑削8+0.030mm的槽。以花鍵的中心線及A面為基準。選用

6、X62W臥式銑床加專用夾具。5. 銑削18+0.0120mm的槽。以花鍵的中心線及A面為基準。選用X62W臥式銑床加專用夾具。6. 磨削18+0.0120mm的槽。選用M7120A磨床方案分析：上述兩方案中，工藝方案一把拉花鍵放在最后一道工序。但此方案中2、3、4工序很難對工件進行定位和加緊、方案二中，把花鍵放在第一道工序的后邊，這樣，方案二中的3、4、5道工序很容易對工件進行定位與加緊即以花鍵中心線和A面作為3、4、5道工序的定位基準。此方案定位精度高，專用夾具結構簡單、可靠，所以采用方案二比較合理。以上工藝過程詳見附表“機械加工工藝過程綜合卡片”（四）機械加工余量。 CA6140的撥叉材料

7、為HT200。毛坯重量為1.0 kgb =160MPa HBS 生產(chǎn)類型為由大、中批量生產(chǎn)，采用金屬型鑄造。根據(jù)上述的原始資料加工工藝，分別確定各個加工表面的機械加工余量，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，足夠把鑄鐵的硬質表面層切除2. 矩形花鍵底孔。要求以矩形花鍵的外徑定心，故采用拉削加工內孔尺寸為22 0+0.28，見零件圖，參照金屬機械加工工藝人員手冊表3-59確定孔加工余量的分配。鉆孔20mm擴孔21mm拉花鍵 花鍵孔要求以外徑定心：拉削時加工余量參照金屬機械加工工藝人員手冊取 2=1mm3. B面的加工余量。此工序分2個工步。1、

8、粗銑B面 2、精銑B面。精加工余量為0.2mm。粗銑加工余量為2.8mm。三確定切削用量及基本工時。工序 ：車削A面。 1加工條件。工件材料：灰口鑄鐵HT200。 b=145MPa。鑄造。加工要求：粗、半精車A面并保證28mm的工序尺寸，Ra=3.2µm。機床C3163-1。轉塔式六角臥式車床。刀具：刀片材料。 r =12. ao=6-8 b= -10 o=0.5 Kr=90 n=15 2、計算切削用量。（1）已知長度方向的加工余量為3±0.8mm。實際端面的最大加工余量為3.8mm。故分二次加工（粗車和半精車）。長度加工公差IT12級取-0.46mm（入體方向） （2）進

9、給量、根據(jù)切削簡明手冊（第3版）表1.4 當?shù)稐U尺寸為16mm×25mm,mm時，以及工件直徑為60mm時（由于凸臺B面的存在所以直徑取60mm），=0.6-0.8mm/.按C車床說明書取=0.6mm/n。由于存在間歇加工所以進給量乘以k=0.750.85所以：實際進給量f=0.6×0.8=0.48 mm/。按C車床說明書0.53。（3）計算切削速度。按切削簡明手冊表1.27 ，切削速度的計算公式為（壽命選T=60min）。刀具材料YG6 V=Cv/(Tm·ap xv·f yv) ·kv其中：Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 M=0.

10、2修正系數(shù)Ko見切削手冊表1.28kmv=1.15 kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.04 kBV=0.81Vc =158/( 600.2·20.15·0.53 0.4) ·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97 =46.9(m/min)（4）確定機床主軸轉速。 ns=1000vc/dw=229.8（r/min）按C車床說明書200 rmin，所以實際切削速度V=40.8m/min （5）切削工時。按工藝手冊表6.2-1 由于鑄造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮，為了切除硬皮表層以及為下一道工步做好準備。Tm=

11、(L+L1+L2+L3)/nw x f=0.33（min） L=(65-0)/2=32.5 L1=3、L2=0、L3=03、精車1) 已知粗加工余量為0.5mm。2) 進給量f.根據(jù)切削用量簡明手冊表1.6，f=0.150.25mm/r按C車床說明書，f0.16 mm/r。計算切削速度，按切削用量簡明手冊表1.27，切削速度的計算公式為（壽命選T=60min）。V=Cv/(Tm·ap xv·f yv) ·kv=158/( 600.2·20.15·0.16 0.4) ·1.15·0.8·0.8·0.81&#

12、183;0.97 =83.85(m/min)3) 確定機床主軸轉速。 nw=1000vc/ dw =410.8（r/min）按C3163-車床說明書，取nw=400（r/min）。實際切削速度V=57.1m/min。4) 切削工時。查工藝手冊表6.2-1 Tm=(L+L1+L2+L3)/nwxf=22.5/400x0.16=0.35（min） 由于下一道工序是鉆孔，所以留下Ø20mm的臺階，所以L=(65-20)/2=22.5 mm L1=3.L2=0. L3=0 4、鉆孔、擴孔、倒角。 （1）、鉆孔鉆頭選擇：見切削用量簡明手冊表2.2鉆頭幾何形狀為（表2.1及表2.2）：雙錐修磨具

13、刃，鉆頭參數(shù)：20 =30°，2=118°，2=70°，b=3.5mm ,ao=12°,=55°,b=2mm，=4mm。根據(jù)切削用量簡明手冊表2-9確定f=0.48。、按機床進給強度決定進給量：根據(jù)表2.9 ,當b210MPa 020.5mm 可確定f=0.75。 按C3163-1車床說明書，取 f=0.62mm/n.、決定鉆頭磨鈍標準及壽命。表2.21，當do=20mm、鉆頭最大磨損量取0.6 壽命T=45min。、切削速度。由切削用量簡明手冊，表2.15得 =21m/minn=1000V/D=334.4。由機床技術資料得和334.4接近的有

14、280n/m和400n/min取280n/min。取n=280m/min.實際=17 m/min。 、基本工時。Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min) 入切量及超切量由表2.29. 查出+=10mm 。 所以Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min)。 （2）、擴孔刀具直徑do=21mm；刀具幾何參數(shù)同上。由于兩孔直徑相差不大，為了節(jié)省停車和調換走刀量等輔助時間，n和f都不變，所以Tm同上 Tm=0.32 。倒角刀具15°锪鉆由于兩孔直徑相差不大，以表面粗度要求不高手動進給。（3）、倒角 刀具：專用刀具。此工步使用到專用刀具

15、與手動進給。檢驗機床功率按切削用量簡明手冊表 1.2可以查出，當160245HBS2.80.641min3.4kw按C車床說明書主電機功率11可見比小得多所以機床功率足夠所用切削用量符合要求鉆削功率檢驗按切削用量簡明手冊表 2.21。當21 0.64 ，查得轉矩61.8N.M切削用量簡明手冊表由表2.32得功率公式CMcVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km按C車床說明書，主電機功率11可見C比小得多，所以機床功率足夠，所用切削用量符合要求。工序 拉花鍵孔單面齒升：根據(jù)有關手冊，確定拉花鍵孔時花鍵拉刀的單面齒為0.06mm。拉削速度 v=0.06m/s(3.6m/min)切削

16、工時 t=Zblk/1000vfzZ式中： Zb 單面余量1.5mm(由21mm拉削到25mm)； L 拉削表面長度，80mm； 考慮校準部分的長度系數(shù)，取1.2； k 考慮機床返回行程系數(shù)，取1.4 ； v 拉削速度（m/min）； fz 拉刀單面齒升； Z 拉刀同時工作齒數(shù)，Z=l/p； P 拉刀齒距。 P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm拉刀同時工作齒數(shù)z=l/p=80/127其本工時 Tm=1.5×80×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×7=0.13(min)最終數(shù)據(jù)整理結果，見工藝過

17、程卡、工藝工序卡夾具設計（一）為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具，經(jīng)過與指導老師協(xié)商，決定設計銑寬為180+0。012mm槽的銑床夾具。本夾具將用與X63臥式銑床。刀具為高速鋼直齒三面刃銑刀，來對工件進行加工。 本夾具主要用來銑寬為180+0。012mm的槽，由于采用寬為180+0。012mm的精密級高速鋼直齒三面刃銑刀，分二次銑削，所以主要應該考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度 本夾具主要用來銑、磨寬為180+0。012mm的槽，而加工本道工序對右端面A以及花鍵孔都有一定的技術要求。但是在加工本道工序時，右端面A以及花鍵孔都經(jīng)過加工，故本道工序的定位基準已經(jīng)得

18、到了良好的保障，所以加工本道工序主要應該考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。（二）夾具設計 1定位基準的選擇由零件圖可知，寬為180+0。012mm的槽，其設計基準為花鍵孔中心線和工件的右加工表面（A）為定位基準。因此選用工件以加工右端面（A）和花鍵心軸的中心線為主定位基準。 2切削力及夾緊力的計算刀具：高速鋼直齒三面刃銑刀，Ø100mm, Z=24Fz=CP·t0.83·Sz0.65·D-O.83·B·Z·kP (見切削手冊3-56表)解得 Fz =200 (N)其中CP=52， t=8mm, Sz=0.08mm/s,

19、B=8mm, D=100mm, Z=24, kP=(HB/198)0.55在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)。安全系數(shù)K= k1 k2 k3 k4水平切削分力FH=1.1 Fz =220 (N)垂直切削分力Fv=0.3 Fz=60 (N)其中： k1為基本安全系數(shù)1.5 K2為加工性質系數(shù)1.1 K3為刀具鈍化系數(shù)1.1 K4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1F,=KFH =1.5 x 1.1 x1.1 x 1.1 x 200=400 (N)實際加緊力為WK= KFH/U1U2=400/0.5=800 (N)其中U1和U2為夾具定位面及加緊面上的磨擦系數(shù)，U1=U2=0.025螺母選用M20X1.5細牙三角螺

20、紋，產(chǎn)生的加緊力為W=2M/D2tg(a+655)+0.66(D3- d3/ D2- d2)解得： W=1O403 (N)其中： M=19000 N.M D2=14.8mm a=2029, D=23mm d=20mm此時螺母的加緊力W大于所需的800(N)的加緊力，故本夾具可安全工作。3.定位誤差分析由于槽的軸向尺寸的設計基準與定位基準重合，故軸向尺寸無基準不重合度誤差。徑向尺寸無極限偏差、形狀和位置公差，故徑向尺寸無基準不重合度誤差。即不必考慮定位誤差，只需保證夾具的花鍵心軸的制造精度和安裝精度。4夾具設計及操作說明如前所述,在設計夾具時,應該注意提高勞動率.為此,在螺母夾緊時采用開口墊圈,以便裝卸,夾具體底面上的一對定位鍵可使整