哈工大机械制造技术基础大作业CA6140车床拨叉设计(完美版得分45).pdf

H Ha ar rb bi in n I In ns st ti it tu ut te e o of f T Te ec ch hn no ol lo og gy y机机械械制制造造技技术术基基础础大大作作业业题目：院系：机械制造及其自动化班级：0808103姓名：XXX学号：XX哈尔滨工业大学一、零件的分析（一）（一）零件的作用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，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的22 孔与操纵机构相连，二下方的55 半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。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）（二）零件的工艺分析零件的工艺分析零件的材料为 HT200，灰铸铁生产工艺简单，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.小头孔以及与此孔相通的的锥孔、螺纹孔 2.大头半圆孔 55 3.小头孔端面、大头半圆孔上下 73 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。二、工艺规程设计（一）确定生产类型（一）确定生产类型已知此拨叉零件的生产类型为中批量生产，所以初步确定工艺安排为：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，大量采用专用工装。（二）确定毛坯的制造形式（二）确定毛坯的制造形式确定毛坯种类：零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。查机械制造工艺及设备设计指导手册（后称指导手册）选用铸件尺寸公差等级 CT9级。（三）基面的选择（三）基面的选择（1）粗基准的选择 对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取40 的外表面和底面为粗基准加工22 孔的上表面。（2）精基准的选择 主要应该考虑基准重合的问题。因此选择精加工过的22 孔为精基准。考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的上表面和加工过的孔为主要的定位精基准。三、制定工艺路线工艺路线方案一工艺路线方案一:工序 010 粗铣40 上端面（以22 孔外表面及底面为基准）工序 015 扩、半精铰、精铰22 孔（以40 上端面及22 孔外表面为基准）工序 020 粗铣55 上端面周径至71mm（以22 内孔及底面为基准）工序025 粗铣55下端面周径至71mm（以40上端面及22内孔为基准）工序 030 粗镗55 孔（以40 上端面及22 内孔为基准）工序 035 钻、扩、半精铰、精铰 8 锥孔及钻 M6 底孔，攻M8 螺纹（以40上端面及55 内孔为基准）工序 040 铣断工序 045 半精铣40 上端面工序 050 半精铣55 上端面，周径至73mm工序 055 半精铣55 下端面，周径至73mm工序 060 半精镗55 孔工序 065 去毛刺、检查工艺路线方案二工艺路线方案二:工序 010 粗铣40 上端面（以22 孔外表面及底面为基准）工序 015 粗铣55 上端面周径至71mm（以22 孔外表面及底面为基准）工序 020 粗铣55 下端面周径至71mm（以40 上端面及22 孔外表面为基准）工序 025 粗镗55 孔（以40 上端面及22 孔外表面为基准）工序 030 扩、半精铰、精铰22 孔（以40 上端面及55 内孔为基准）工序 035 钻、扩、半精铰、精铰 8 锥孔及钻 M6 底孔，攻M8 螺纹（以40上端面及55 内孔为基准）工序 040 铣断工序 045 半精铣40 上端面工序 050 半精铣55 上端面周径至73mm工序 055 半精铣55 下端面周径至73mm工序 060 半精镗55 孔工序 065 去毛刺、检查工艺方案比较分析工艺方案比较分析上述两方案:方案一：先加工孔22,再以上端面及22 内孔为基准加工55孔；方案二：先镗孔55，再以55 内孔及上端面加工22 孔。由零件图可知55 孔的设计基为准22 孔的中心线，所以加工55 孔时定位基准最好为22孔的中心线，可保证其加工的位子精度，符合大批生产要求,所以方案一较为合理。四、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定拨叉零件材料为 HT200，硬度 HBS170240，毛坯重量约 1.0Kg 生产大批采用金属型铸造毛坯。依据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：11 由于工件较小，为方便加工节省材料将两件铸在一起，同时加工。22 铸件的圆角半径，查简明设计手册选金属型铸造 R=3-5mm，拔模斜度外表面 0-15，自然失效处理以消除铸造应力。33铣铣4040 上端面加工余量及公差上端面加工余量及公差圆柱40 上端面为自由尺寸公差,表面粗糙度值要求为 Ra3.2,要求粗铣、半精铣。.半精铣的加工余量(单边)Z=0.8mm粗铣加工余量(单边)Z=1.2mm44加工加工2222 孔孔先铸造出20 孔，再扩、半精铰、精铰。内孔精度要求IT7，查工艺手册确定工序尺寸及余量为：扩孔：21.8 2Z=1.8mm半精铰:21.94 2Z=0.14mm精铰:20+0.021055铣铣5555 上端面上端面圆柱55 两端面精度要求 IT11,表面粗糙度值要求为 Ra3.2,要求粗铣,半精铣。半精铣的加工余量(单边)Z=0.8mm粗铣加工余量(单边)Z=4.2mm66铣铣5555 下端面下端面圆柱55 两端面精度要求 IT11,表面粗糙度值要求为 Ra3.2,要求粗铣,半精铣。半精铣的加工余量(单边)Z=0.8mm粗铣加工余量(单边)Z=4.2mm77加工加工5555 孔孔毛坯为铸孔,内孔精度要求 IT13 表面粗糙度为 Ra3.2,要求粗镗、半精镗，查 工艺手册确定工序尺寸及余量为:粗镗53.5，2Z=3.5mm半精镗55+0.4，2Z=1.5mm88钻锥孔钻锥孔7.87.8 及及 M6M6 底孔；半精铰、精铰底孔；半精铰、精铰8 8 锥孔，保证锥孔，保证 R1.6R1.6 的表面粗糙度；的表面粗糙度；攻攻 M8M8 螺纹螺纹半精铰加工余量 2Z=0.14mm精铰加工余量 2Z=0.06mm五、确定切削用量及基本工时工序工序 010010粗铣粗铣4040 上端面。上端面。1.1.刀具选择刀具选择1选择刀具查切削手册选择YG6 硬质合金刀具。铣前深度ap6，铣削宽度ae90，端铣刀直径do=100mm，由于采用标准硬质合金端铣刀,故齿数 Z=10。2铣刀几何形状查表，由于 HBS=200150，=0，oo=8，Kr=45，Kr=30，K,=5，rs=-20，o=8，b=1.2。,2.2.选择切削用量选择切削用量1 决定铣削深度ap一次走刀达到尺寸为 50+0.8（半精铣的加工余量）。2 决定每齿进给量fz当使用X52K 型立式铣床 功率为7.5KW，查表 有fz=0.140.24mm/z，取fz=0.18。3 选择铣刀磨纯标准及刀具寿命查表铣刀刀面粗加工时最大磨损量为 2.0,由于铣刀直径do=100mm，故刀具寿命 T=180min。4查表当do=100mm，Z=10，ap=2，f=0.18，vt=98m/min，nt=322r/min，vft=490mm/min各修正系数为:knv=kmn=kmvf=0.89ksv=ksn=ksvf=0.8故:vc=vt*knv*ksv=980.890.8=70m/minn=nt*kmn*ksn=3220.890.8=230r/minv=v*kfftmvf*ksvf=4900.890.8=350.3mm/min根据 X52K 型立式铣床说明书选择nc=300r/min，vfc=375mm/min因此 实际切削速度和每齿进给量为vc=cdnofcc/1000=3.14100300/1000=94.2 m/minf=v/(ncZ)=375/（30010）=0.125mm/z5根据机床功率:查表当硬度 HBS=170240，ae90mm，ap2.4mm，do=100，Z=10vfc=375mm/min近似Pcc=3.8KW根据 X52K 型立铣说明机床主轴允许功率为Pcm=7.50.75=5.63KW故Pcc计算基本工时tm=L/vfc式 中L=160mm，查表有 对称安装铣刀入切量及超切量 Y+=35，则L=(160+35)=195mm，故tm=195/375=0.52min。六、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。选择粗铣40 上端面工序设计夹具，让它与X52K 型立式铣床配合使用，刀具为硬质合金材料。1.1.定位基准选择定位基准选择由于是第一道工序，所以选择22 孔底面为粗基准，用一个平面支撑；加上两边22 孔外表面，用两个 V 型块夹紧。2.2.切削力及夹紧力计算切削力及夹紧力计算F*cF*axp切削力的计算：FfyFcuF*z*aewFdo其中qF*nc*kvcF=491，xF=1.0，yF=0.75，uF=1.1，wcF=0.2，qF=1.3，kv=1.0，z=10，do=100。nc=300r/min，ap=1.2mm，ae=40mm，f=0.125mm/z，解得：F=57.5N在计算切削力是必须把安全系数考虑在内。安全系数 K=K1*K2*K3*K4其中：K1为基本安全系数 1.5K2为加工性质系数 1.1K3为刀具钝化系数 1.1K4为断续切削系数 1.1所以 K*F=114.8N为克服水平切削力，实际夹紧力 N 应为 N*(其中f1+f2)=K*F,则 N=K*F。ff12f1及f2为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数，f1=f2=0.25。则N=229.6N，该力比较小，而螺旋夹紧装置传力系数大，自锁性能好，完全能满足夹紧力大小的要求。3.3.定位误差分析定位误差分析本道工序由于工序基准与加工基准重合，又采用底面为主要定位基面，故定位误差dw很小可以忽略不计。4 4夹具设计及操作的简要说明夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时应该注意提高劳动生产率避免干涉，应使夹具结构简单、便于操作、降低成本，提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择了结构简单、制造容易、夹紧行程大、传力系数大、自锁性能好的螺旋夹紧装置。由于切削余量较小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。七、课程设计感言机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、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入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教。参考文献参考文献 1 孙已德，机床夹具图册M，北京：机械工业出版社2 贵州工学院机械制造工艺教研室，机床夹具结构图册M，贵阳：贵州任命出版社3 刘友才，机床夹具设计，北京：机械工业出版社4 孟少龙，机械加工工艺手册第 1卷M，北京：机械工业出版社5 金属机械加工工艺人员手册修订组，金属机械加工工艺人员手册M，上海：上海科学技术出版社 6 李洪，机械加工工艺师手册M，北京：机械工业出版社7 上海金属切削技术协会，金属切削手册M，上海：上海科学技术出版社8 薛源顺,机床夹具设计(第二版)M,机械工业出版社9 余光国，马俊，张兴发，机床夹具设计M，重庆：重庆大学出版社10 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学，机床夹具设计手册M，上海：上海科学技术出版社11 廖念钊，莫雨松，李硕根，互换性与技术测量M，中国计量出版社12 东北重型机械学院，机床夹具设计手册M，上海科技大学出版社13 赵家齐，机械制造工艺学课程设计指导书M，机械工业出版社14 赵福如，金属机械加工工艺手册M，上海科技大学出版社15 艾兴，肖诗纲，切削用量简明手册M，机械工业出版社