CA6140拨叉81005机械制造课程设计报告说明书.pdf

-.华南理工华南理工机械电子工程系机械电子工程系机械制造技术课程设计机械制造技术课程设计课程名称：零件制造工艺与装备机械制造技术设计课题：“CA6140 车床拨叉”零件的机械加工工艺规程专业：机械制造与自动化班级：学号：评分： 指导老师： （签字）-.可修编.-.2013 年12月8日前前言言通过机床工艺设计，汇总所学专业知识如一体。让我们对所学的专业课得以巩固、复习及实用，在理论与实践上有机结合；使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解，并为以后的实际工作奠定坚实的基础！在些次设计中我们主要是设计 CA6140 车床拨叉零件。 在此次课程设计过程中，我小组成员齐心协力、共同努力完成了此项设计。在此期间查阅了大量的书籍，并且得到了有关老师的指点。在此表示感！-.可修编.-.目录目录前言 2一、设计的目的错误错误! !未定义书签。未定义书签。二、零件的分析 5（一） 、零件的作用5（二） 、零件的工艺分析6二、工艺规程设计 6(一)确定毛坯的制造形成6（二）基准的选择7（三）制定工艺路线7(四)机械加工余量8(五)确定切削用量及基本工时9小结 21参考文献错误错误! !未定义书签。未定义书签。机械机械加工工艺卡片错误错误! !未定义书签。未定义书签。机械加工工艺过程卡片错误错误! !未定义书签。未定义书签。机械加工工序卡片错误错误! !未定义书签。未定义书签。-.可修编.-.华南理工大学课 程 设 计 任 务 书机械电子工程 系 机械制造及自动化 专业11年级 机械班学生：*课程设计题目：年产量为5000 件的“CA6140 车床拨叉”零件的机械加工工艺规程课程设计主要容：1.抄绘 CA6140 车床拨叉 零件图；2.绘制 CA6140 车床拨叉 零件的毛坯图；3.设计 CA6140 车床拨叉 零件的机械加工工艺规程，并填写：（1）整个零件的机械加工工艺过程卡；（2）关键工序的机械加工工序卡；4.编写课程设计说明书。-.可修编.-.设计指导教师（签字）：教研室主任（签字）：2013年 12月8日一、课程设计的目的一、课程设计的目的机械制造技术课程设计是在学完了该门课程之后的一个重要的实践教学环节，机械制造技术课程设计是对学生未来从事机械制造工艺工作的一次基本训练。通过课程设计培养制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力，以及设计机床夹具的能力。在设计过程中，应熟悉有关标准和设计资料，学会使用有关手册和数据库。1、能熟练运用机制工艺课程中的基本理论以及在生产实践中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。2、提高结构设计能力。通过夹具设计的训练，应获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理又能保证加工质量的夹具的能力。3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，学会使用手册、图表及数据库资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处， 能够做到熟练运用。一、零件的分析一、零件的分析（一） 、零件的作用：题目给定的零件是 CA6140 拨叉，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，滑移齿轮得不到很高的位置精度。所以，宽-.可修编.-.度为 18+0.0120mm 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 25+0.230mm 的六齿方花键孔、 22+0.280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，因此选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠。由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大，故可采取模锻成型。经查实用机械加工工艺手册取等级为 2 级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为 30.8mm。毛坯零件图如下图：-.可修编.-.(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40 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 A 面为精基准。（三） 、制定工艺路线。方案一工序：1、粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15倒角。2、粗、精铣削 B 面。3、铣削 8+0.030mm 的槽。4、铣削 18+0.0120mm 的槽。5、拉花键。-.可修编.-.方案二工序：1、粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15倒角。以40mm 圆柱面为粗基准。选用 C3163-1 转塔式六角车床及三爪卡盘夹具。2、拉花键。以 A 面为基准，3、铣削槽B 面。以花键的中心线及A 面为基准。选用X62W 卧式铣床加专用夹具4、 铣削8+0.030mm的槽。 以花键的中心线及A面为基准。 选用X62W卧式铣床加专用夹具。5、铣削 18+0.0120mm 的槽。以花键的中心线及 A 面为基准。选用X62W 卧式铣床加专用夹具。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 2.3.4 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3.4.5 道工序很容易对工件进行定位与加紧即以花键中心线和 A 面作为 3.4.5 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。（四）机械加工余量。CA6140 的拨叉材料为 HT200。 毛坯重量为 1.0 kg， b =160MPaHBS生产类型为由大、中批量生产，采用模锻锻模。根据上述的原始资料加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加-.可修编.-.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 30.8mm 的加工余量，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，故采用拉削加工孔尺寸为22+0.280，见零件图，参照实用机械加工工艺手册确定孔加工余量的分配。钻孔20mm扩孔21mm拉花键花键孔要求以外径定心： 拉削时加工余量参照 实用机械加工工艺手册取 2=1mm3、B 面的加工余量。此工序分 2 个工步 1、粗铣 B 面2、精铣 B 面。精加工余量为 0.2mm粗铣加工余量为 2.8mm(五)确定切削用量及基本工时。工序 ：车削 A 面。1、加工条件。工件材料：灰口铸铁 HT200。b=145MPa。铸造。加工要求：粗、半精车 A 面并保证 28mm 的工序尺寸，Ra=3.2 m机床 C3163-1。转塔式六角卧式车床。-.可修编.-.刀具：刀片材料。r =12.ao=6-8b= -10o=0.5Kr=90n=152、计算切削用量。（1）已知长度方向的加工余量为 30.8mm 。实际端面的最大加工余量为 3.8mm 。故分二次加工（粗车和半精车） 。长度加工公差IT 级 取-0.46mm（入体方向）（2） 进给量、 根据 机械制造工艺设计简明手册 当刀杆尺寸为 16mm25mm,mm 时，以及工件直径为60mm 时（由于凸台 B 面的存在所以直径取60mm）=0.6-0.8mm/.按 C 车床说明书取=0. 6 mm/n。由于存在间歇加工所以进给量乘以 k=0.750.85所以：实际进给量f=0.60.8=0.48 mm/按 C 车床说明书0.53（3）计算切削速度。按机械制造工艺设计简明手册 ，切削速度的计算公式为（寿命选 T=60min）刀具材料 YG6XV=CV/(Tmapfy) kvVV其中：CV=158XV=0.15yV=0.4M=0.2 修正系数K0见机械制造技术课程设计指导kmV=1.15kkv=0.8kkrv=0.8ksv=1.04kbv=0.81Vc =158/( 600.220.150.530.4) 1.150.80.80.810.97=46.9(m/min)-.可修编.-.（4）确定机床主轴转速ns=1000vc/dw=229.8（r/min）按 C 车床说明书200 rmin所以实际切削速度 V=40.8m/min（5）切削工时，按实用机械加工工艺手册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+L3)/nwf=0.33 （min） L=(65-0)/2=32.5L1=3、 L2=0、L3=02、精车1) 已知粗加工余量为 0.5mm。2) 进给量 F. 根据 机械制造技术课程设计指导 ，F=0.150.25mm/r按 C 车床说明书F0.16 mm/r计算切削速度 按机械制造技术课程设计指导 ，切削速度的计算公式为（寿命选 T=60min）XV=CV/(Tmapfy) kvVV=158/( 600.220.150.160.4) 1.150.80.80.810.97=83.85(m/min)3) 确定机床主轴转速.nw=1000vc/dw=410.8 （r/min） 按 C3163 车床说明书取nw=400（r/min）实际切削速度 V=57.1m/min4) 切削工时，查实用 机械 加工工艺手册Tm=(L+L1+L2+L3)/nwf=22.5/400 x0.16=0.35（min）-.可修编.-.由于下一道工序是钻孔，所以留下20mm 的台阶，所以L=(65-20)/2=22.5 mmL1=3、L2=0、 L3=03、钻孔、扩孔、倒角。（1） 、钻孔钻头选择：见机械制造技术课程设计指导钻头几何形状为：双锥修磨具刃，钻头参数：20 =30，2=118，2=70，b=3.5mm,ao=12,=55,b=2mm，=4mm。根据机械制造技术课程设计指导确定 f=0.48、按机床进给强度决定进给量：根据f=0.48 ,当b210MPa020.5mm可确定 f=0.75。按 C3163-1 车床说明书取 f=0.62mm/n.、 决定钻头磨钝标准及寿命 表 2.21，当 do=20mm、钻头最大磨损量取 0.6 寿命 T=45min.、切削速度由机械制造技术课程设计指导 ，得 =21m/minn=1000V/D=334.4由机床技术资料得和334.4接近的有280n/m和 400n/min取 280n/min取n=280m/min. 实际=17 m/min、 基本工时，Tm=L/nf=(80+10)/280 x0.62=0.32 (min)入切量及超切量由表 2.29. 查出+=10mm所以 Tm=L/nf=(80+10)/280 x0.62=0.32 (min)（2） 、扩孔-.可修编.-.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=0.32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） 、倒角刀具：专用刀具。此工步使用到专用刀具与手动进给。检验机床功率按机械制造技术课程设计指导可以查出当160245HBS2.80.641min3.4kw按 C 车床说明书主电机功率11可见比小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求钻削功率检验按机械制造技术课程设计指导当21 0.64 查得转矩61.8N.M机械制造技术课程设计指导得功率公式CMcVc/30do=61.8x17/30 x21=1.67km按 C 车床说明书主电机功率11可见C比小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要工序拉花键孔单面齿升：根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿-.可修编.-.为 0.06mm,拉削速度v=0.06m/s(3.6m/min)切削工时t=Zblk/1000vfzZ式中：Zb单面余量 1.5mm(由21mm 拉削到25mm)；L拉削表面长度，80mm；考虑校准部分的长度系数，取 1.2；k考虑机床返回行程系数，取 1.4 ；v拉削速度（m/min） ；fz拉刀单面齿升；Z拉刀同时工作齿数，Z=l/p；P拉刀齿距。P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm拉刀同时工作齿数 z=l/p=80/127其本工时 Tm=1.5801.21.4/10003.60.067=0.13(min)工序粗铣，精铣 B 面。加工要求：粗铣 B 面，精铣 B 面，Ra=3.2。用标准镶齿圆柱铣刀粗铣加工余量 3mm机床 ：62W加工工件尺寸：宽度：40mm 长度：28mm1.粗铣1) 选择刀具根据机械制造技术课程设计指导铣削宽度ae5mm 时。直径-.可修编.-.为 do=50mm故齿数，由于采用标准镶齿圆柱铣刀铣刀几何参数（表 3.2）rn=10ao=162)切削用量留精铣的加工余量为 0.2，所以本道工步切削宽度ac2.80.8， 由于加工表面精度要求 Ra=3.2 um.根据表 3.5 得每转进给量0.5mm/r 就能满足要求，但考虑到62W 功率为 7.5kw，机床为中等系统刚度和 62W 铣床说明书所以每转进给量0.6mm/r3) 选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据机械制造技术课程设计指导铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.6 镶齿铣刀 do=50mm，刀具寿命 T=120min4) 决定切削速度 Vc、可根据机械制造技术课程设计指导确定Z=8,aP=40-70mm,ac=2.80.8, fz=f/z=0.0750.1mm/zVc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=23.7(m/min)n=1000V/ d=(1000 x23.7)/(3.14x50)=151r/min 根据 X62W 型铣床说明书选 n=160r/minVc=3.14nd/1000=(160 x3.14x50)/1000=25.1m/minVf=nf=160 x0.6=96mm/min选 Vf=80mm/min 实际 fz=Vf/(nxz)=0.0625mm/z-.可修编.-.5) 机床功率：根据机械制造技术课程设计指导当Vc=71m/minae=2.8mmap=41mmfz=0.08Kmpc=1.4kw切削功率的修正系数：故 Pct0.8,根据 X62W 型铣床说明书，机床主轴允许的功率为Pcm=7.50.75=5.63kw故 PccPcm因此所决定的切削用量可 以 采 用 。fz=0.0625mmm/z6) 基本工时根据机械制造技术课程设计指导Tm=(L+L1+)/Vf=(28+14)/80=0.525（min）L1+=14mm2.精铣1）选择刀具刀具与上道工步是同一把刀。2）切削用量精铣的加工余量为 0.2，所以本道工步切削宽度ae=2.8mmVf=80m/minn=160r/min Vc=25.1m/minae0.2mm，0.63）决定切削速度Vc、可根据机械制造技术课程设计指导确定ac=0.2mm,Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=33.1m/minn=1000V/ d=(1000 x33.1)/(3.14x50)=211r/min 根据 X62W 型铣床说明书选 n=210r/minVf=nf=210 x0.6=126mm/min、VF=125mm/min fz=Vf/(nxz)=0.074mm/Z4）基本工时基本工时根据机械制造技术课程设计指导-.可修编.-.Tm=(L+L1+)/Vf=(28+14)/125=0.336（min）L1+=14mm工序铣削 8+0.030mm 槽。加工工件尺寸：8+0.030mm , 长度 L=40mm加工要求：高速钢错齿三面刃铣刀（精密级 K8）加工余量 8 用乳化液冷却机床：X62W1) 选择刀具：由加工尺寸公差 0-0.3 。所以铣刀精度为精密级 K8铣刀参数：L=8mmD=63 d=22 d1=34ro=15ao=12an=6Z=162) 选择切削量由于槽的深度为 8mm, 故一次走完，ae=8mmap=8mm由机械制造技术课程设计指导确定f=0.15-0.3mm/r现取f=0.3mm/r fz=0.3/16=0.018mm/z3)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据机械制造技术课程设计指导,得最大磨损量为 0.5 。确定刀具寿命：T=100min4)决定切削速度 Vc和每齿进给量 Vf、由机械制造技术课程设计指导的公式Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)KvCv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv =82.86m/min-.可修编.-.n=1000Vc/do=100082.86/3.1463=418.87r/min根据 X62W 型铣床说明书选nc=375r/min实际速度 Vc=donc/1000=74.2m/min选Vfc=ncf=375X0.3=112.5mm/min根据 X62W 型铣床说明书选选Vf=110mm/minfzc=110/37516=0.018mm/z5) 机床功率：根据机械制造技术课程设计指导 公式圆周力fc=(CFapxffzyFaeVFZ/donWF)KFCKTV=0.90KMFC=0.94aF由表 28 得 CF=30， XF=1.0，yF=0.65， UF=0.83， WF=0，qF=0.83， KFC=1.28Fc=(CFapxffzyFaeVFZ/donWF)KFC=30 X 8 X 0.018 X 8/ 63 X 375 =505.6 NqFM=FCdo/2103=15.9NMPc=FcVc/1000=1.18km 根据 X62W 型铣床说明书，功率足够。6)基本工时基本工时根据 机械制造技术课程设计指导Tm=(L+L1+)/Vf=(40+14)/110=0.49（min）L1+=14mm工序铣宽为 180+0.12mm 槽加工要求： 用乳化液冷却， 加工工件尺寸， 宽180+0.12mm， 长L=40mm，加工余量 23mm由于此工步的设计尺寸精度要求很高，用铣削加工很难达到尺寸精度的要求，所以为了留给下一道公序磨削的加工余量，所以分两步走，ae=23，ap=10mm，1) 选择刀具铣刀参数：L=10D=100mm d=30mmr0=15-.可修编.-.a0=12an=6Z=242) 选择铣削用量由于槽的宽度为 18mm, 故二次走完，ae=23mmap=10mm由机械制造技术课程设计指导确定f=0.5mm/r现取 f=0.8mm/rfz=0.5/24=0.02mm/z3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据机械制造技术课程设计指导得最大磨损量为 0.5 由表 3.8 确定刀具寿命：T=100min 其中4） 确定切削速度 Vc和每齿进给量： 决定切削速度 Vc和每齿进给量 Vf、由机械制造技术课程设计指导中的公式Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)KvCv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv =98.6m/minn=1000Vc/do=100098.6/3.14100=314r/min根据 X62W 型铣床说明书选 nc=300r/min实际速度 Vc=donc/1000=94.2m/min选 Vfc=ncf=300X0.5=150mm/min 根据 X62W 型铣床说明书选选Vf=150mm/minfzc=150/30024=0.020mm/z5）基本工时基本工时根据机械制造技术课程设计指导Tm=(L+L1+)i/Vf=(40+20)X2/150=0.8（min）L1+=20mm i=2(走-.可修编.-.两次)工序磨 18mm 槽，保证尺寸 18mm1) 选择砂轮。见机械制造技术课程设计指导 第二章中磨料选择各表，结果为GZ46KV6P35040127 其含义为：磨轮磨料为棕刚玉，为了防止粒度过小而磨轮堵塞，所以选用为粒度为 46#，硬度为软 2 级。 平型砂轮，其尺寸为 16640（DdH） 。2) 切削用量的选择。砂轮转速n砂=3000r/min(见机床说明书)，v砂=2.5m/s进给量 f=50mm/min 双单行程 fr=0.015mm3) 切削工时。当加工 1 个表面时Tm=(L+y+)i K/50=3.1min最后，将以上各个工序切削用、工时定额的计算结果，连同其它加工数据，一起填入机械加工工艺卡片中，见附后表。-.可修编.-.小小结结为期一周的夹具课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，我组三名同学在老师的指导下，取得了可喜的成绩，课程设计作为机械制造技术课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。本次课程设计主要经历了机械加工工艺规程设计，我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识。通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正！参考文献参考文献机 械制造 技术课 程设 计指导宁传华主编，理工大学机械 制造工 艺设计简明手 册益明主编，机械工业实用 机械加 工工艺手册 宏钧主编，机械工业-.可修编.