1 機械制造工藝學 課程設計說明書 題目： CA6140 車床撥叉 831003 零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設計 班 級： 機自本一 姓 名： 王文凱 學 號： 08050101039 指導教師： 連黎明 平原大學 2011-6-10 2 新鄉(xiāng)學院機電工程學院 機械設計制造及其自動化專業(yè)課程設計任務書 題目： CA6140 車床撥叉 831003 零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設計 內(nèi)容： 1、零件圖 1 張 2、毛胚圖 1 張 3、機械加工工藝過程綜合卡片 1 份 4、工藝裝備的裝配圖和零件圖 折合約 2 張 A0 號圖紙 5、課程設計說明書 1 份 班 級： 機自本一 姓 名： 王文凱 學 號： 08050101039 2011-6-10 3 目錄 一、 序言 4 二、 零件的分 析 4 2、 1 零件的作用 4 2、 2 零件的工藝分析 4 2、 3 零件的特點 5 三、工藝規(guī)程設計 5 （一）確定毛坯的制造形式 5 （二）基面的選擇 5 （三）制定工藝路線 5 （四） 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 6 （五）確定切削用量及基本工時 6 四、夾具的設計 14 五、結論 16 六、參考文獻 16 一、序 言 機械制造工藝學設計是在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復習，也是一次理論聯(lián)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末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。 二、零件的分析 2.1 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 18mm 的槽尺寸精度要求很高，因為在 b 拔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 18mm的槽和滑移齒輪的配合精度要求很高 。 2.2 零件的工藝分析 CA6140 拔叉（型號： 831003）共有 3 組加工表面： 、 零件兩端面，可以后端面加工精度高，可以先以后端面為粗基準加工右端面，再以前端面為精基準加工左端面； 、 以花鍵中心線為基準的加工面：這一組面包括 25H7 的六齒方花鍵孔、 22H12 的花鍵底孔、兩端的 2X150倒角和距花鍵中心線為 22mm的上頂面； 4 、 以工件右端面為基準的 18H11mm 的槽、上頂面的 2-M8 通孔和 5 錐孔。 經(jīng)上述分析可知， 對于后兩組加工表面，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。 2.3 零件的特點 拔叉 831003 的毛坯為鑄造件，在零件圖上只有 2 處位置誤差要求，即上頂面與花鍵中心線的平行度誤差 0.10， 18H11 槽的兩側面與花鍵中心線的垂直度誤差 0.08。 三、工藝規(guī)程設計 （一）、確定毛坯的制造形式 零件材料為 HT200?？紤]到零件在工作過程中有交變載荷和沖擊載荷，因此選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件的工作可靠。生產(chǎn)綱領定為中批生產(chǎn)且零件輪廓尺寸并不很大，故可采取模鍛成型。這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮也是應該的。 （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(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 （ 1） 粗基準的選擇。因為要保證花間道中心線垂直于右端面，所以 40的外圓表面為粗基準 。 （ 2） 精基準的選擇。為保證定位基準和工序基準重合，加工 2 M8、 5 錐孔、 18H11槽以零件的左端面和花鍵的中心線為精基準，銑上頂面以花鍵中心線為精基準。 （三）制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、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(chǎn)綱領已確定為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外好應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 1、 工藝路線方案一 工序 10：粗、精銑后端面； 工序 20：鉆、擴花鍵底孔 22H12； 工序 30：倒角 1.5 X 15； 工序 40：粗、精銑上頂面； 工序 50：粗、精銑 18H11 底槽； 工序 60：鉆 2 M8 通孔并攻絲，鉆 5 錐孔； 工序 70：拉內(nèi)花鍵 25H7； 工序 80：挫圓角； 工序 90：去毛刺，清洗； 工序 100：終檢。 2、 工藝路線方案二 工序 10：粗、精銑后端面； 工序 20：鉆、擴花鍵底孔 22H12； 工序 30：倒角 1.5 X 15； 工序 40： 拉內(nèi)花鍵 25H7； 工序 50：粗、精銑 18H11 底槽； 工序 60： 粗、精銑上頂面； 工序 70：鉆 2 M8 通孔并攻絲，鉆 5 錐孔； 工序 80： 挫圓角； 工序 90：去毛刺，清洗； 工序 100：終檢。 3、 兩套工藝方案的比較與分析 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一把拉內(nèi)花鍵 25H7 放在粗、精銑 18H11 底 5 槽之后，這樣后面的工序 50、工序 60、工序 70 很難對工件進行定位和夾緊。造成生產(chǎn)率的下降。而工藝路線二把花鍵底孔 22H12 鉆削出來并倒角后緊接著就拉內(nèi)花鍵25H7。這樣后面的工序就很容易對工件進行定位和夾緊，即以花鍵中心線進行定位、進行螺旋夾緊。此方案定位精度高，專用夾具結構簡單、可靠。 通過以上兩種工藝路線的優(yōu)缺點分析。最后確定工藝路線二為 該零件的加工路線，工藝過程詳見加工工序卡片。 （四）、機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “ CA6140 撥叉（編號 831003）”零件材料為 HT200，毛坯重量約為 0.84kg。生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)。采用 鑄造毛坯 。 根據(jù)上述原始資料加工工藝，分別確定各個加工表面的機械加工余量、工序尺寸以及毛坯尺寸如下： 1、后端面加工余量 后端面有 3 0.8mm 的加工余量，足以把鑄鐵的硬質表面層切除。后端面粗銑一次、精銑一次。粗銑加工余量 2.8mm、工序經(jīng)濟精度等級 IT11、公差值 0.22mm。精銑加工余量 0.2mm、工序經(jīng)濟精度等級 IT7、公差值 0.035mm、表面粗糙度 Ra3.2um、工序基本尺寸 80mm。 2、矩形花鍵底孔 要求以花鍵外徑定心，故先鉆中心孔。再擴最后拉削內(nèi)孔尺寸為 22H12（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。工序經(jīng)濟加工精度等級 IT11、公差值 0.13mm； 擴孔 22H12mm、工序經(jīng)濟加工精度等級 IT10、公差值 0.084mm、粗糙度 Ra6.3um； 拉內(nèi)花鍵，花鍵孔以外徑定心，拉削時加工余量參照金屬機械加工工藝人員手冊取 2Z=1mm。 3、 18H11 底槽的加工余量 槽底面粗銑余量為 35mm。槽側面的銑削余量為 17.9mm、工序經(jīng)濟精度等級為 IT12、公差值 0.25mm、槽底面表面粗糙度 Ra6.3um。精銑的加工余量為側面余量 0.1mm、工序經(jīng)濟精度等級為 IT9、公差值為 0.021mm、側面粗糙度為 Ra3.2um。 4、上頂面的加工余量 此工序為兩個工步：、粗銑上頂面 、精銑上頂面 粗銑加工余量為 2.8mm、工序經(jīng)濟加工精度等級為 IT11、公差值 0.22mm； 精銑加工余量為 0.2mm、工序經(jīng)濟加工精度等級為 IT7、公差值 0.035mm、表面粗糙度 Ra3.2um。 （五）、確定切削用量及基本工時 工序 10:以 40 外圓為基準，粗、精銑后端面。 1、 加工條件： 工件材料： HT200，ab GP16.0 HB SHB 241190 ,鑄造。 加工要求：粗、精銑后端面，尺寸保證 80mm。 機床 : 型立式銑床51X 刀具材料：鑲齒銑刀 2、 計算切削用量： 工步 1：粗銑 背吃刀量為 mmap 8.2 6 進給量的確定：機床的功率 5 10Kw，工 件夾具系統(tǒng)的剛度為中等條件，按切削用量簡明手冊中表 3.3 選取該工序的每齒進給量為 zmmfz /2.0。 銑削速度：參考機械制造技術基礎課程設計指導教程得，選用鑲齒銑刀，其中在 10/80/ zd 的條件下選取。銑削速度為 min/40 mv 。有公式 drn 1000 可以得到： m in/15rn 。 由于手冊中的 X51 型立式銑床的主軸轉速為 min/160 rn ，所以，實際銑削速度為： m in/19.401 0 0 08014.31601 0 0 0 mdnv 。 基本時間 t：根據(jù)面銑刀平面（對稱銑削、主偏角 90rk）的基本時間計算公式：mzflllt 21 。其中， mml 75 ， mml 312 ，取 mml 22 ， mmae 40 。則有 ： mmaddl e 36.72)408080(5.0)31()(5.0 22221 。 m in/320160102.0 mmnzfnff zmz sfllltmz82.15m i n264.0320 236.77521 工步 2：精銑 背吃刀量的確定 mmap 2.0。 進給量的確定：由切削用量簡明手冊中表 3.3，按表面粗糙度為 umRa 2.3的條件選取，該工序的每轉進給量為 rmmf /8.0 。 銑削速度的計算：根據(jù)其他有關資料確定，按鑲齒銑刀， 10/80zd ， zmmf /08.0的條件選取，銑削速度 v 為 min/6.57 mmv 。由公式 drn 1000可以求得銑刀轉速min/3.229 rn 。參照機械制造技術基礎課程設計指導教程中 4-15 的 X51 立式銑床的主軸轉速，選取轉速為 min/210 rn 。再將此轉速代入上面公式?？梢郧蟮茫?m in/78.521000 mmdnv 。 基本時間的確定：根據(jù)機械制造技術基礎課程設計指導教 程中表 5-43 中面銑刀銑平面（對稱銑削、主偏角 90rk ）的基本時間公式 mzflll 21t ，可以求得該工序的基本時間，其中 mml 75 ， mml 312 ，取 mml 22 ， mmae 40， mml 36.71 ，得： m in/168m in/210/8.0 mmrrmmnff mz sfllltmz13.30m i n502.0168 36.727521 。 工序 20：以 40mm 外圓為基準鉆、擴花鍵底孔 22H12mm 1、加工條件： 工件材料： HT200， ab GP16.0 HB SHB 241190 ,鑄造。 7 加工要求：鉆花鍵底孔，尺寸保證 20mm。 機床： 型立式鉆床525Z 刀具材料：高速鋼直柄麻花鉆 20mm、擴孔鉆 22mm 3、 計算切削用量： 工步 1：鉆 20mm 花鍵底孔 背吃刀量： mmap 20 進給量的確定：選取該工步 的每齒進給量 rmmf /3.0 。 切削用量的計算：因為該工件的材料為 HT200，所以選取切削速度為 min/22 mv 。由式 dvn 1000可以求得： m in/32.35020221000 rn 參照機械制造技術基礎課程設計指導教程中表 4-9 所列的 型立式鉆床525Z 的主 軸 轉 速 。 先 取 min/392 rn ， 再 將 n 代入 dvn 1000中， 得到：m i n/6.241000 20392 mv 基本時間 t： 其中 mml 80 ， mmkDlr 66.12166.11021c o t21 ， mml 412 ，取mml 22 。所以基本時間 t 為： snf lllt 48.14m i n24.03923.0 266.128021 工步 2：擴 20mm 花鍵底孔至 22H12mm 背吃刀量確定 mmap 1。 進給量的確定：由切削用量簡明手冊中表 2.10 的資料，選取該工 件的沒轉進給量 rmmf /1.1 。 切削速度的確定：根據(jù)相關資料，確定： m /m in8.8221.04.0 鉆vv 由公式 dvn 1000。可以得到：m in/4.12722 8.81000 rn 按機床選取 min/140 rn ，得到切削速度 m in/67.91 0 0 0 mdnv 基本時間 t： 其中 mml 80 ， m in/66.3166.1121c o t21 mmkDl r ， mml 412 取 mml 22 。所以基本時間 t為： snf lllt 4.33m in56.01401.1 266.38021 工序 30：以 40mm 外圓為基準，倒角 1.5 X 15 8 1、 加工條件 工件材料： HT200, ab GP16.0 HB SHB 241190 ,鑄造。 加工要求：倒角 1.5 15 機床： 車床13163 C 刀具材料：專用刀具。 此工步使用到專用刀具與手動進給。 檢驗機床功率 按切削用量簡明手冊表 1.24 可以查出 當 160 241HBS mma p 8.2 rmmf /6.0 min/41 mvc kwPc 4.3 按 13163C 車床說明書 主電機功率 KwP 11 可見cP比 P 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 mmdo 21 mmf 64.0 查得轉矩 mnM 8.61 切削用量簡明手冊表由表 2.32 得功率公式 KwdVMP ccc 67.12130 178.61300 按 13163C 車床說明書 主電機功率 KwP 11 可見cP比 P 小得多，所以機床功率足夠，所用切削用量符合要求。 工序 40：拉內(nèi)花鍵 25H7 1、加工條件： 工件材料： HT200，鑄件； 加工要求：花鍵底孔粗糙度 Ra6.3 m，鍵槽側面粗糙度 Ra3.2 m，鍵槽底面粗糙度 Ra1.6 m，鍵槽尺寸 6mm，偏差代號 H9； 刀具：高速鋼拉刀；切削液：乳化液； 機床：拉床。 確定齒升量：根據(jù)有關手冊，確定拉花鍵孔時花鍵拉刀的單面齒升量為 0.06mm； 切削速度：查有切削簡明手冊有切削速度為 0.06m/s（ 3.6m/min）； 切削工時： t=Zbl k/1000vfzZ 式中： bZ 單面余量 1.5mm(由 22mm拉削到 25mm)； l 拉削表面長度， 80mm； 9 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。 lP )9.125.1( 所以 mmP 1280)9.125.1( 因為拉刀同時工作齒數(shù) z=l/p=80/12 7 所以其本工時 Tm=1.5 80 1.2 1.4/1000 3.6 0.06 7=0.13min=7.8s 。 工序 50： 粗、精銑 18H11 底槽 1、 加工條件 工件材料： HT200, ab GP16.0 HB SHB 241190 ,鑄造。 加工要求：以花鍵中心線為基準 粗、精銑 18H11 底槽 、底面表面粗糙度 umRa 3.6、側面表面粗糙度 umRa 2.3。 機床：立式升降臺銑床（ 52XK） 刀具材料：根據(jù)實用機械加工工藝師手冊表 21-5 選用高速鋼鑲齒三面刃銑刀。外徑 160mm，內(nèi)徑 40mm，刀寬粗銑 16mm，精銑 18mm，齒數(shù)為 24 齒。 工步 1、粗銑 16 槽 銑削深度pa： 33pa mm 每齒進給量fa：查機械加工工藝手冊表 2.4-75，得 0 . 2 0 . 3 /fa m m z，取0 .2 /fa m m z 。 銑削速度 V ：查機械加工工藝師手冊表 30-33，得 14 m inmV 機床主軸轉速 n ： 1 0 0 0 1 0 0 0 1 4 2 7 . 9 / m i n3 . 1 4 1 6 0VnrD 查機械加工工藝手冊表 3.1-74 取 30 / m innr 實際切削速度 v ： 3 . 1 4 1 6 0 3 0 0 . 2 5 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0Dnv m s 進給量fV： 0 . 2 2 4 3 0 / 6 0 2 . 4 /ffV a Z n m m s 工作臺每分進給量mf： 2 . 4 / 1 4 4 / m i nmff V m m s m m 被切削層長度 l ：由毛坯尺寸可知 40l mm 刀具切入長度 1l ： 1 0 .5 (1 2 )lD =81mm 刀具切出長度2l：取 mml 22 10 走刀次數(shù) 1 次 機動時間1jt：121 4 0 8 1 2 0 . 8 5 m i n144jml l ltf 工步 2、精銑 18 槽 切削深度pa： 35pa mm 根據(jù)機械加工工藝手冊表 2.4 76 查得：進給量 0 .0 5 /fa m m z,查機械加工工藝手冊表 2.4-82得切削速度 2 3 / m inVm ， 機床主軸轉速 n ： 1 0 0 0 1 0 0 0 2 3 4 5 . 8 / m i n3 . 1 4 1 6 0Vnrd ， 查機械加工工藝手冊表 3.1-74 取 4 7 .5 / m innr 實際切削速度 v ： 3 . 1 4 1 6 0 4 7 . 5 0 . 4 0 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0Dnv m s 進給量fV： 0 . 0 5 2 4 4 7 . 5 / 6 0 0 . 9 5 /ffV a Z n m m s 工作臺每分進給量mf： 0 . 1 8 / 5 7 / m i nmff V m m s m m 被切削層長度 l ：由毛坯尺寸可知 40l mm ， 刀具切入長度 1l ： 1 0 .5 (1 2 )lD =81mm 刀具切出長度2l：取 mml 22 走刀次數(shù)為 1 機動時間1jt：121 4 0 8 1 2 1 . 5 2 m i n57jml l ltf 本工序機動時間12 0 . 8 5 1 . 5 2 2 . 3 7 m i nj j jt t t 工序 60：粗、精銑上頂面 機床：立式升降臺銑床 5012X 刀具：根據(jù)實用機械加工工藝手冊表 10-231，選用高速鋼錯齒三面刃銑刀，規(guī)格為： 1 6 0 , 4 0 , 3 2D m m d m m L m m ，齒數(shù)為 12 齒。 工步 1、粗銑上端面 銑削深度pa： mmap 2 每齒進給量fa：查機械加工工藝手冊表 2.4-75， 0 . 1 5 0 . 2 5f mma z，取0 .2 0f mma z 。 銑削速度 V ：查實用機械加工工藝師手冊表 11-94，得1 5 2 0 0 . 2 5 0 . 3 3m i nmmV s，取 0.3mV s 機床主軸轉速 n ： 1 0 0 0 1 0 0 0 0 . 3 6 0 3 5 . 8 3 / m i n3 . 1 4 1 6 0VnrD 查機械加工工藝手冊表 3.1-74 取 3 7 .5 / m innr 實際切削速度 v ： 3 . 1 4 1 6 0 3 7 . 5 0 . 3 1 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0Dnv m s 11 進給量fV： 0 . 2 1 2 3 7 . 5 / 6 0 1 . 5 /ffV a Z n m m s 工作臺每分進給量mf： 1 . 5 / 9 0 / m i nmff V m m s m m 被切削層長度 l ：由毛坯尺寸可知 80l mm 刀具切入長度1l： 1 0 .5 (1 2 )lD =82mm 刀具切出長度2l：取 mml 22 走刀次數(shù)為 1 機動時間1jt：121 8 0 8 2 2 1 . 8 2 m i n90jml l ltf 工步 2、精銑上端面 切削深度pa： 1pa mm 根據(jù)實用機械加工工藝師冊表 11-91查得：每齒進給量 0 . 0 1 0 . 0 2 /fa m m z,取 0 .0 2 /fa m m z，根據(jù)實用機械加工工藝師冊表 11-94 查得切削速度 1 8 / m inVm 機床主軸轉速 n ： 1 0 0 0 1 0 0 0 1 8 3 3 . 1 / m i n3 . 1 4 1 6 0Vnrd ， 按照機械加工工藝手冊表 3.1-74 取 3 7 .5 / m innr 實際切削 速度 v ： 3 . 1 4 1 6 0 3 7 . 5 0 . 3 1 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0Dnv m s 進給量fV： 0 . 0 2 1 2 3 7 . 5 / 6 0 1 . 5 /ffV a Z n m m s 工作臺每分進給量mf： 1 . 3 9 / 8 3 . 6 / m i nmff V m m s m m 被切削層長度 l ：由毛坯尺寸可知 20l mm ， 刀具切入長度 1l ： 1 0 .5 (1 2 )lD =81mm 刀具切出長度2l：取 mml 22 走刀次數(shù)為 1 機動時間1jt：121 2 0 8 1 2 1 . 2 3 m i n8 3 . 6jml l ltf 本工序機動時間12 1 . 8 2 1 . 2 3 3 . 0 5 m i nj j jt t t 工序 70： 鉆 8M 孔并攻絲 機床：搖臂鉆床 3025Z 刀具：根據(jù)參照機械加工工藝手冊表 4.3-9硬質合金錐柄麻花鉆頭。 工序 1、鉆孔 6.7 鉆孔前鑄件為實心，根據(jù)上文所的加工余量先鉆孔到 6.7mm 再攻絲，所以6.7D mm 。 鉆削深度pa： 9.5pa mm 進給量 f ：根據(jù)機械加工工藝手冊表 2.4-38，取 rmmf /33.0 12 切削速度 V ：參照機械加工工藝手冊表 2.4-41，取 0.41 /V m s 機床主軸轉速 n ，有： 1 0 0 0 1 0 0 0 0 . 4 1 6 0 1 1 6 9 . 3 1 / m i n3 . 1 4 6 . 7vnrd ， 按照機械加工工藝手冊表 3.1-31 取 1 6 0 0 / m innr 所以實際切削速度 v ： 3 . 1 4 6 . 7 1 6 0 0 0 . 5 6 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0dnv m s 切削工時 被切削層長度 l ： 42l mm 刀具切入長度1l： 1 6 . 7(1 2 ) 1 2 0 1 2 . 8 9 322rDl c t g k c t g m m m m 刀具切出長度 2l ： mml 412 取2 2l mm 走刀次數(shù)為 1，鉆孔數(shù)為 2 個 機動時間