2022年例二CA车床拨叉机械加工工艺规程及工艺装备设计方案.docx

精品学习资源例二 CA6140 车床拨叉机械加工工艺规程及工艺装备设计:序言机械制造工艺学课程设计是我们学完了高校的全部基础课、技术 基础课以及大部分专业课之后进行的 .这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深化的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的高校生活中占有重要的位置；就我个人而言，我期望能通过这次课程设计，明白并熟悉一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的学问，理论联系实际，对自己将来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锤炼自己分析问题、解决问题的才能，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习大好基础；由于才能所限，设计尚有很多不足之处，恳请各位老师赐予指导；一、零件的分析一>零件的作用题目所给的零件是 CA6140 车床的拨叉；它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动依据工作者的要求工作，获得所 需的速度和扭矩的作用；零件上方的20 孔与操纵机构相连，二下方的 50 半孔就是用于与所掌握齿轮所在的轴接触；通过上方的力拨动下方的齿轮变速；两件零件铸为一体，加工时分开；二>零件的工艺分析欢迎下载精品学习资源零件的材料为 HT200，灰铸铁生产工艺简洁，铸造性能优良， 但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1、小头孔 20 以及与此孔相通的 8 的锥孔、 M6 螺纹孔；2、大头半圆孔 50；3、拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔端面，大头半圆孔两端 面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm，小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为 0.05mm；由上面分析可知，可以粗加工拨叉下端面，然后以此作为基准采纳专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求；再依据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以依据上述技术要求采纳常规的加工工艺均可保证；二、确定生产类型已知此拨叉零件的生产纲领为 5000 件/年，零件的质量是 1.0Kg/ 个，查机械制造工艺设计简明手册第2 页表 1.1-2，可确定该拨叉生产类型为中批生产，所以初步确定工艺支配为：加工过程划分 阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采纳专用工 装；三、确定毛坯1、确定毛坯种类：欢迎下载精品学习资源零件材料为 HT200；考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简洁，生产类型为中批生产，故挑选木摸手工砂型铸件毛坯；查机械制造工艺设计简明手册第41 页表 2.2-5,选用铸件尺寸公差等级为 CT-12；2、确定铸件加工余量及外形：简图加工面代号基本尺寸加工余量等级H加工余量说明D12010 2D250H3.5 2T230H5孔降一级双侧加工 孔降一级双侧加工 单侧加工T312H5单侧加工T412H5单侧加工查机械制造工艺设计简明手册第41 页表 2.2-5，选用加工余量为 MA-H 级，并查表 2.2-4 确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，如下表所示：欢迎下载精品学习资源3、绘制铸件零件图四、工艺规程设计 一>挑选定位基准：1 粗基准的挑选：以零件的小头上端面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为帮助粗基准；2 精基准的挑选：考虑要保证零件的加工精度和装夹精确便利， 依据“基准重合 ”原就和 “基准统一 ”原就，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔外圆柱表面为帮助的定位精基准； 二>制定工艺路线 :依据零件的几何外形、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情形下,可以考虑采纳万能性机床配以专用工卡具 ,并尽量使工序集中来提高生产率；除此之外，仍应当考虑经济成效，以便使生产成本尽量下降；查机械制造工艺设计简明手册第20 页表 1.4-7、1.4-8、1.4-11，挑选零件的加工方法及工艺路线方案如下：工序 01 粗铣 20、50 下端面，以 T2 为粗基准，采纳 X51 立式铣床加专用夹具；工序 02 粗铣 20 上端面，以 T1 为定位基准，采纳 X51 立式铣床加专用夹具；工序 03 粗铣 50 上端面，以 T4 为定位基准，采纳 X51 立式铣床加专用夹具；欢迎下载精品学习资源工序 04 钻、扩 20 孔，以 32 外圆和 T2 为基准，采纳 Z525立式钻床加专用夹具；工序 05 粗镗 50 孔，以 D1 为定位基准，采纳 T616 卧式镗床加专用夹具；工序 06 铣斜肩，以 D1 和 T2 为定位基准，采纳 X51 立式铣床加专用夹具；工序 07 精铣 20 下端面，以 T2 为基准，采纳 X51 立式铣床加专用夹具；工序 08 精铣 20 上端面，以 T1 为基准，采纳 X51 立式铣床加专用夹具；工序 09 粗铰、精铰 20 孔，以 T2 和 32 外圆为基准，采纳Z525 立式钻床加专用夹具；工序 10 精铣 50 端面，以 D1 为基准，采纳 X51 立式铣床加专用夹具；工序 11 半精镗 50 孔，以 D1 做定位基准，采纳 T616 卧式镗床加专用夹具；工序 12 钻、铰 8 锥孔，以 T1 和零件中线为基准，采纳 Z525立式钻床加专用夹具；工序 13 钻 M6 底孔，攻螺纹，以 T1 和零件中线为基准，采纳Z525 立式钻床并采纳专用夹具；工序 14 铣断，以 D1 为基准，采纳 X60 卧式铣床加专用夹具； 工序 15 去毛刺；欢迎下载精品学习资源工序 16 终检；<三）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定:1、圆柱表面工序尺寸：前面依据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：欢迎下载精品学习资源加工加工加精工序表面工序余量欢迎下载精品学习资源表面内容工度尺寸粗最最余等糙度小大量级铸件7.0CT1 50I2T12<D2粗镗4.0IT126.30.956.8）半精3.0IT13.22.93.25镗0钻18IT117.81819 20I扩1.8IT16.31.711.91T7060<D1粗铰0.14IT83.20.100.22）74精铰0.06IT71.60.030.09932、平面工序尺寸：工工序加工基本经济工序尺工序余量欢迎下载精品学习资源铸件5.0粗铣4.036.0CT12121.57.75 20孔下端面粗铣4.0 20孔32.0121.57.75上端面粗铣4.014.0121.86.38 50孔上端面序内容余量尺寸精度寸偏差最小最号大0102031.031.080.751.2831.030.080.751.2831.0 ×212.080.9511.01607 精铣 20孔下端面08 精铣 20孔上端面10精铣 50孔端面3、确定切削用量准时间定额：工序 01 粗铣 20、50 下端 面，以 T2 为粗基准；1. 加工条件欢迎下载精品学习资源工件材料： HT200,b =170240MPa，铸造；工件尺寸： aemax=72mm，l=176mm；加工要求：粗铣 20孔下端面，加工余量4mm；欢迎下载精品学习资源机床： X51 立式铣床；刀具： YG6 硬质合金端铣刀；铣削宽度 ae 90深,度 ap 6齿, 数欢迎下载精品学习资源z=12,故依据机械制造工艺设计简明手册 <后简称简明手册）表 3.1，取刀具直径 d0=125mm；依据切削用量手册 <后简称切削手册）表 3.16，挑选刀具前角 00°后角 08°，副后角 0 =10，°刃倾角：s=10°,主偏角 Kr=60 °,过渡刃 Kr =30°,副偏角 Kr =5；°2. 切削用量1）确定切削深度 ap由于余量较小，故挑选 ap=4mm，一次走刀即可完成；2）确定每齿进给量 fz由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采纳不对称端铣，以提高进给量提高加工效率；依据切削手册表 3.5，使用 YG6 硬质合金端铣刀加工，机床功率为4.5kw<据简明手册表 4.2-35， X51 立式铣床）时：fz=0.090.18mm/z 故挑选： f z=0.18mm/z；3）确定刀具寿命及磨钝标准欢迎下载精品学习资源依据切削手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于铣刀直径 d0=125mm，故刀具使用寿命 T=180min<据简明手册表 3.8）；4）运算切削速度 vc 和每分钟进给量 vf依据切削手册表 3.16，当 d0=125mm，Z=12， ap 7.，5f z 0.18mm/z时， vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min；各修正系数为： kMV = 1.0， kSV= 0.8；切削速度运算公式为：其中，将以上数据代入公式：确定机床主轴转速：；依据简明手册表4.2-36，挑选 nc=300r/min,vfc =390mm/min,因此，实际进给量和每分钟进给量为：vc=m/min=118m/min f zc=v fc /ncz=390/300 ×12 mm/z=0.1mm/z5>校验机床功率依据切削手册表3.24，近似为 Pcc=3.3kw,依据机床使用说明书，主轴答应功率 Pcm=4.5×0.75kw=3.375kw>Pcc；故校验合格；欢迎下载精品学习资源最终确定 :ap=4.0mm， nc=300r/min， vf=390mm/s，vc=118m/min， f z=0.1mm/z；6）运算基本工时tm L/ vf ，L=l+ y+ ， l=176mm.查切削手册表 3. 26，入切量及超切量为： y+=40mm，就：tmL/ V f=176+40>/390=0.81min；工序 02 粗铣 20 上端面，以 T1 为定位基准；切削用量和时间定额及其运算过程同工序01；工序 03 粗铣 50 上端面，以 T4 为定位基准刀具： YG6 硬质合金端铣刀， 机床： X51 立式铣床依据切削手册查得，；依据简明手册表 4.2-36 查得，取：，故实际切削速度：当时，工作台每分钟进给量应为：查说明书，取运算切削基本工时：因此，欢迎下载精品学习资源工序 04 钻、扩 20 孔，以 32 外圆和 T2 为基准，保证垂直度误差不超过 0.05mm,孔的精度达到 IT10 ；1. 挑选钻头依据切削手册表2.1.2.2，挑选高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=18mm，钻头采纳双锥后磨横刀，后角o12°，二重刃长度 b=3.5mm,横刀长 b=2mm,宽 l=4mm,棱带长度，°，°2. 挑选切削用量<1）确定进给量按加工要求确定进给量：查切削手册，由切削手册表 2.7,系数为 0.5,就：按钻头强度挑选 :查切削手册表 2.8,钻头答应进给量为：；按机床进给机构强度挑选：查切削手册表2.9，机床进给机构答应轴向力为 8330N 时，进给量为；以上三个进给量比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其值为： 0.2150.265mm/r；依据简明手册表4.2-16,最终挑选进给量；由于是通孔加工，为防止即将钻穿时钻头折断，故应在即将钻穿时停止自动进给而改为手动进给；欢迎下载精品学习资源依据切削手册表 2.19 查出,钻孔时轴向力 Ff=2500N，轴向力修正系数为 1.0，故 Ff=2500N；依据 Z525 立式钻床使用说明书，机床进给机构答应的最大轴向力为8830N Ff，故所选进给量可用；<2）确定钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度 <查简明手册）为 0.6mm，寿命<3）切削速度查切削手册表 2.30，切削速度运算公式为：<m/min）其中，查得修正系数：， 故实际的切削速度：<4）检验机床扭矩及功率查切削手册表 2.20，当 f 0.26, od 19mm时， Mt=31.78N.m，修正系数均为 1.0，故 MC=31.78 N.m；查机床使用说明书： M m =144.2 N.m；查切削手册表 2.23,钻头消耗功率： Pc=1.3kw；查机床使用说明书，；由于，故切削用量可用，即：，欢迎下载精品学习资源3、运算工时4、扩孔至 19.8查切削手册表 2.10，扩孔进给量为：，并由机床使用说明书最终选定进给量为：；依据资料，切削速度，其中为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度，故：，依据机床使用说明书选取：；基本工时：工序 05 粗镗 50 孔，以 D1 为定位基准；机床： T60 卧式镗床单边余量可一次切除，就；依据简明手册4.2-20 查得，取；依据简明手册 4.2-21 查得， 取：；运算切削基本工时：工序 06 铣斜肩，以 D1 和 T2 为定位基准；刀具：硬质合金三面刃铣刀机床： X51 立式铣床欢迎下载精品学习资源依据简明手册查得：；依据切削手册查得：因此：现采纳 X51 立式铣床，取：，故实际切削速度为：当时，工作台每分钟进给量应为：依据切削手册表 4.2-37 查得,取：；运算切削基本工时：因此：工序 07 精铣 20 下端面，以 T2 为基准；刀具： YG6 硬质合金端铣刀；机床： X51 立式铣床；查切削手册表 3.5，进给量为：，取为0.5mm/r参考有关手册，确定，采纳 YG6 硬质合金端铣刀，就：欢迎下载精品学习资源现采纳 X51 立式铣床，依据简明手册表4.2-36，取，故实际切削速度：当时，工作台每分钟进给量：，取为 980mm/min本工序切削时间为：min工序 08 精铣 20 上端面，以 T1 为基准；切削用量同工序 07精铣时基本工时：工序 09 粗铰、精铰 20 孔，以 T2 和 32 外圆为基准；<1）粗铰至刀具：专用铰刀机床： Z525 立式钻床依据有关手册的规定，铰刀的进给量为 0.81.2mm/z,进给量取 0.81mm/r，机床主轴转速取为 =140r/min，就其切削速度为：；机动时切削工时， =38mm，欢迎下载精品学习资源2> 精铰至刀具：机床： Z525 立式钻床依据有关手册的规定，铰刀的进给量取0.48mm/r，机床主轴转速取为：=140r/min，就其切削速度为：机动时切削工时，=38mm工序 10 精铣 50 端面，以 D1 为基准；机床： X51 立式铣床刀具：硬质合金立铣刀 <镶齿螺旋形刀片），由切削手册表3.6 查得：，,即 27m/min，因此，；现采纳 X51 立式铣床，取，工作台每分钟进给量应为：，查机床使用说明书，取；铣削基本工时：工序 11 半精镗 50 孔，以 D1 做定位基准；单边余量,可一次切除，就；欢迎下载精品学习资源由切削手册表 1.6 查得，进给量取为0.27mm/r；由切削手册表 1.1 查得，就：查简明手册表 4.2-20，取为 630r/min；加工基本工时：工序 12 钻、铰 8 锥孔，以 T1 和零件中线为基准；刀具：专用刀具机床： Z525 立式钻床确定进给量：依据切削手册表 2.7 查得，查 Z525 机床使用说明书，现取；查切削手册表 2.15，运算机床主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度为：运算切削基本工时：工序 13 钻 M6 底孔，攻螺纹，以 T1 和零件中线为基准<1）钻螺纹底孔mm机床： Z525 立式钻床刀具：高速钢麻花钻欢迎下载精品学习资源依据切削手册查得，进给量为0.180.22mm/z,现取f=0.22mm/z，v=17m/min，就：查简明手册表 4.2-15，取；所以实际切削速度为：运算切削基本工时：<2）攻螺纹 M6机床： Z525 立式钻床刀具：丝锥 M6 ，P=1mm切削用量选为：，机床主轴转速为：，按机床使用说明书选取：，就；机动时，运算切削基本工时：工序 14 铣断，以 D1 为基准；挑选锯片铣刀， d=160mm， l=4mm，中齿， Z=40采纳 X61 卧式铣床查切削手册，挑选进给量为：,切削速度为：，就：欢迎下载精品学习资源依据简明手册表 4.2-39，取，故实际切削速度为：此时工作台每分钟进给量应为：查切削手册表 4.2-40，刚好有；运算切削基本工时：五、夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设 计专用夹具；并设计工序 13 钻 M6 螺纹底孔的夹具；本夹具将用于 Z525 立式钻床，刀具为高速钢麻花钻；一>问题的提出本夹具主要用来钻 M6 螺纹底孔，该孔为斜孔，跟拨叉的中线有肯定的角度要求，在加工时应保证孔的角度要求；此外，在本工序 加工时仍应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而其位置尺 寸为自由公差，精度不是主要问题；二>夹具设计1、定位基准挑选欢迎下载精品学习资源由零件图可知， M6 螺纹孔为斜孔，相对于拨叉中线有的要求，为使定位误差为零，应当挑选拨叉中线为定位基准保证该角 度；此外，仍应以 20 孔端面为基准，从而保证螺纹孔在拨叉体上的位置；为了提高加工效率，现打算采纳手动夹紧工件快换装置，并采纳快换钻套以利于在钻底孔后攻螺纹；2、切削力及夹紧力运算刀具：硬质合金麻花钻，；由实际加工的体会可知 ,钻削时的主要切削力为钻头的切削方向 ,即垂直于工作台 ,查切削手册表 2.3，切削力运算公式为：其中：，与加工材料有关 ,取 0.94；与刀具刃磨外形有关,取 1.33；与刀具磨钝标准有关 ,取 1.0，就：在 20 孔两个端面只需要采纳开口垫圈和六角螺母适当夹紧后本夹具即可安全工作 .3、定位误差分析<1）定位元件尺寸及公差的确定；夹具的主要定位元件为两个 定位销，这两个定位销的尺寸与公差规定为与本零件在工作时与其 相匹配轴的尺寸与公差相同，即；此外，这两定位销共同保证加工孔偏斜的角度，其中心连线与工作台面成10°角；欢迎下载精品学习资源<2）运算钻套中心线与工作台的垂直度误差； 钻套外径与衬套孔的最大间隙为：衬套外径与钻模板孔的最大间隙为：就钻套中心与工作台平面的垂直度误差为：0.026-0.005=0.021；<3）运算定位销轴与工作台的平行度误差；定位销轴与夹详细孔的最大间隙为：夹详细孔的长度为 14mm，就上述间隙引起的最大平行度误差为： 0.034/14，即 0.24/100；4、夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应当考虑提高劳动生产率；为此，设计采纳了快换装置；拆卸时，松开夹紧螺母12 扣，拔下开口垫圈，实现工件的快换；攻螺纹时，松开压紧螺母即可替换可换钻 套，进行攻螺纹加工；5、钻床夹具的装配图见附图欢迎下载精品学习资源参考文献1、赵家奇 ,机械制造工艺学课程设计指导书2 版>,机械工业出版社,2006 年.2、曾志新 ,吕明主编 ,机械制造技术基础 ,:武汉理工高校出版社 ,2001年.3、李益明主编 ,机械制造工艺设计简明手册 ,机械工业出版社 ,1993 年.4、肖诗纲主编 ,切削用量手册 ,机械工业出版社 ,1993 年.5、金属切削机床夹具设计手册 .上海柴油机厂工艺设备讨论所编 ,机械工业出版社， 1987 年.CA6140 车床拨叉零件图 :欢迎下载精品学习资源欢迎下载