2022年CA车床拨叉加工艺及夹具设计方案.docx

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1、精品学习资源序言机械制造工艺学课程设计使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，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础；由于才能所限，设计尚有许多不足之处，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

2、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 半孔就是用于与所把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CA6140 车床共有两处加工表面，其间有确定位置要求；分述如下：1. 以 20 为中心的加工表面0这一组加工表面包括： 20 0.021 的孔，以及其上下端面，上端面与孔有位置要求，孔壁上有一个装配时钻铰的锥孔，一个M8 的螺纹孔；下端有一个47的斜凸台；这三个都没有高的位置度要求；2. 以 50 为中心的加工表面欢迎下载精品学习资源0.25这一组加工表面包括：500.50

3、的孔，以及其上下两个端面；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源0.25这两组表面有确定的位置度要求, 即 500.50 的孔上下两个端面与 200.021 的孔有垂直度欢迎下载精品学习资源0要求；由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组；二、工艺规程设计一确定毛坯的制造形式零件材料为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，故选择铸件毛坯；（二）基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一；基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高；否就，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，仍会造成零件的大批报废，是生产

4、无法正常进行；（ 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；而对有如干个不加工表面的工件，就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欢迎下载精品学习资源0准；依据这个基准选择原就，现选取200.021 孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一欢迎下载精品学习资源组共两块 V 形块支承这两个 32 作主要定位面，限制5 个自由度，再以一个销钉限制最欢迎下载精品学习资源后 1 个自由度，达到完全定位,然后进行铣削；（ 2）精基准的选择；主要应当考虑基准重合的问题；当设计基准与工序基准不重合时，应当进行尺寸换算，这在以后仍要特地运算，此处不再重复；（三）制定工艺路线制定

5、工艺路线得动身点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证 ,在生产纲领已确定的情形下,可以考虑接受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；1. 工艺路线方案一工序一 粗、精铣 20 孔上端面；工序二 钻、扩、铰、精铰20、 50 孔；工序三 粗、精铣 50 孔上端面工序四 粗、精铣 50、 20 孔下端面；工序五 切断；工序六 钻 4 孔（装配时钻铰锥孔）；工序七 钻一个 4 孔，攻 M6 螺纹；工序八 铣 47凸台；工序九 检查；上面工序加工效率较高，但同时钻三个孔，对设备有确定要求；且看另一

6、个方案；2. 工艺路线方案二工序一 粗、精铣 20 孔上端面；工序二 粗、精铣 20 孔下端面；工序三 钻、扩、铰、精铰20 孔；工序四 钻、扩、铰、精铰50 孔；工序五 粗、精铣 50 孔上端面工序六 粗、精铣 50 孔下端面；工序七 切断；工序八 钻 4 孔（装配时钻铰锥孔）；工序九 钻一个 4 孔，攻 M6 螺纹；工序十 铣 47凸台；工序十一 检查；上面工序可以适合大多数生产，但效率较低；综合考虑以上步骤，得到我的工艺路线；3. 工艺路线方案三工序一 以 32 外圆为粗基准，粗铣 20 孔下端面；工序二 精铣 20 孔上下端面；工序三 以 20 孔上端面和 32 外圆为精基准，扩、铰、

7、精铰20 孔，保证垂直度误差不超过 0.05mm, 孔的精度达到IT7 ；工序四 以 20 孔为精基准，扩、铰、精铰 50 孔，保证空的精度达到IT11 ；工序五 切断；工序六 以 20 孔为精基准，粗铣 50 孔上下端面；工序七 以 20 孔为精基准，精铣 50 孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.07；工序八 以 20 孔为精基准，钻 4 孔（装配时钻铰锥孔）；欢迎下载精品学习资源工序九 以 20 孔为精基准，钻 4 孔，攻 M6 螺纹；工序十 以 20 孔为精基准，铣 47凸台；工序十一 去毛刺，检查；虽然工序仍然是十一步，但是效率大大提高了；工序一和工序二比起工艺路线方案二

8、快了一倍（实际铣削只有两次，而且刀具不用调整）；多次加工 50、20 孔是精度要求所致；以上工艺过程详见图3；（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定”CA6140 车床拨叉 ”；零件材料为HT200 ，硬度 190 241HB ，毛皮重量 2.2kg ，生产类型中批量，铸造毛坯；按以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1、由于工件较小，为便利加工节省材料将两件铸在一起，同时加工；2、铸件的圆角半径 按表 2.2.1 选就金属型铸造 R=3-5mm，拔模斜度外表面 =0O30 ；毛坯热处理方式为自然失效处理以排除铸造应力；3、两内孔 20 +0.

9、0210, 考虑其孔径较小铸造困难，为简化铸造毛坯外型，现直接将 32 圆柱铸成实心的；4 外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（20，50 端面）；查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表2.2.4 2.2.5 ，取 20， 50 端面长度余量均为 2.5 （均为双边加工） 铣削加工余量为：粗铣 2.0mm精铣 0.5mm5 、两内孔精度要求 IT7 参照机械制造工艺设计简明手册（以下简称工艺 手 册 ） 表2.3-8确定 工序 尺 寸及 余量 为 ： 钻孔：18 扩 孔 ：19.82Z=1.8mm 半 精 绞 ：19.942Z=0.14mm 精绞： 20+0.02106、内孔5

10、0+0.05+0.25毛坯为铸孔, 内孔精度要求IT12 表面粗糙度为Ra3.6, 参照工艺手册表 2.3-10确定工序尺寸及余量为:一次钻48二次扩孔49.752Z=1.75三次铰空 49.932Z=0.18 四次精镗 50+0.50+0.257.其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为大批量生产，应当接受调整加工；因此在运算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认；（五）确立切削用量及基本工时工序一 以 32 外圆为粗基准，粗铣 20 孔上下端面；1.加工条件工件材料： HT200, b=0.16GPa HB=190241, 铸造；机床： X62 万能铣床；刀具： W18Cr4V硬

11、质合金钢端铣刀,牌号 YG6 ；铣削宽度 ae=60,深度 ap=4, 齿数 z=10,故依据切削用量简明手册（后简称切削）取刀具直径do=80mm，依据切屑选择欢迎下载精品学习资源刀具前角 o 5后角 o 8，副后角 o=8，刀齿斜角 s=10 ,主刃 Kr=60 ,过渡刃 Kr =30 , 副刃 Kr =5过渡刃宽 b=1mm ； 2.切削用量1） 铣削深度 由于切削量较小，故可以选择ap=2mm ，一次走刀即可完成所需长度；2） 每齿进给量依据 X62 万能铣床说明书，机床功率为7.5KW ；查切削表3.5， f=0.140.24mm/z ；由于是对称铣，选较小量f=0.14mm/z ；

12、3） 查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm ；查切削手册表3.8，寿命 T=180min4） 运算切削速度和每分钟进给量V fo查 切 屑 表 3.16 ，当 d=80mm ， z=10 ， ap=2mm ， fzPcc，所选用切屑用量可用；最终确定 ap=2mm ， n=375r/min,V f=375mm/s， V c=94.2m/min ，f z=0.1mm/z ；6）运算基本工时tm L/V f=32+80/375=0.297min ；欢迎下载精品学习资源因铣上下端面，故该工序工时为t2tm0.594min欢迎下载精品学习资源工序二 精铣 20 孔

13、上下端面；1. 加工条件工件材料： HT200, b=0.16GPa HB=190241, 铸造；加工要求：精铣 20 上下端面；机床： X62 万能铣床；刀具： W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号 YG6 ；铣削宽度 ae=60,深度 apPcc，故已选切削用量可用；最终确定 ap=0.5mm ，n=475r/min,V f=375mm/min ， V c=119.3m/min ， f z=0.08mm/z ；6）运算基本工时tm L/V f=32+80/375=0.297min ；欢迎下载精品学习资源因精铣上下端面，故该工序工时t2tm0.594min欢迎下载精品学习资源工序三 以 20

14、 孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰 20 孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到 IT7 ；一钻头1. 选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=18mm ，钻头接受双头刃磨法，查切削表2.1，2.2 ，后角 o 12，二重刃长度b =2.5mm, 横刀长b=1.5mm, 宽 l=3mm, 棱带长度欢迎下载精品学习资源l 11.5mm30 2120 50 欢迎下载精品学习资源2. 选择机床， Z525 机床3. 选择切削用量（ 1）准备进给量欢迎下载精品学习资源查切f0.70 0.86mm / rld301.5320欢迎下载精品学习资源所以， f0.70mm / r欢迎下载精品学

15、习资源按钻头强度选择f1.75mm / r按机床强度选择f0.53mm / r欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源最终准备选择机床已有的进给量f0.48mm / r经校验 Ff6090Fmax校验成功；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源（ 2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切）为0.5 . mm，寿命 T（ 3）切削速度60 min 欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源查切vc18mm/ r修正系数KTV1.0K MV1.0Ktv1.0欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源Kxv1.0K 1v1.0K apv10 故 vc18mm/ r ；欢迎下载精品学习资源n100

16、0vsd 0318.3r /min欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源查切机床实际转速为nc272r/ min欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源故实际的切削速度 vcd 0ns100015.4 mm/ r欢迎下载精品学习资源（ 4）校验扭矩功率欢迎下载精品学习资源M c60Nm M m144.2Nm所以 McM m欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源Pc1.7 2.0 kwPE 故中意条件，校验成立；欢迎下载精品学习资源. 运算工时欢迎下载精品学习资源tL30mnf272101.450.10 min欢迎下载精品学习资源由于全部工步所用工时很短，所以使得切削用量一样，以削减帮忙时间

17、；扩铰和精铰的切削用量如下：n272r / minf0.48mm / rvc15.4m/ mind 019.8mmn272r / minf0.48mm / rvc15.4m/ mind 019.94mmn272r / minf0.48mm / rvc15.4m/ mind 020IT 7扩钻： 铰孔：精铰：工序四 以 20 孔为精基准，钻、扩、铰、精铰50 孔，保证空的精度达到IT7；1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=48mm ，钻头接受双头刃磨法，后角 o11 ， 二 重 刃 长 度b =11mm, 横 刀 长 b=5mm, 弧 面 长 l=9mm,棱 带 长 度欢迎下载精品

18、学习资源l13mm 2120 01030 欢迎下载精品学习资源2. 选择切削用量（1） 准备进给量查切f1.0 1.2mm / r欢迎下载精品学习资源按钻头强度选择f2mm / r按机床强度选择f0.53mm / r欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源最 终 决 定 选 择Z550机 床 已 有 的 进 给 量 f0.40mm / r经 校 验欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源Ff1226024520Fma校验成功；欢迎下载精品学习资源（2） 钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切）为0.8 1.2mm，寿命 T140 min欢迎下载精品学习资源扩孔后刀面最大磨损限度（查切）为0

19、.9 . mm，寿命 T60 min铰和精铰孔后刀面最大磨损限度（查切）为. . mm，寿命 T120 min欢迎下载精品学习资源（3） 切削速度欢迎下载精品学习资源查切vc20mm/ r修正系数KTV1.0K MV1.0K tv1.0欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源Kxv1.0K 1v1.0K apv10 故 vc20mm/ r ；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源n1000vsd 0132.6 r /min欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源查切机床实际转速为nc125r / min欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源故实际的切削速度 vc（4） 校验扭矩功率d 0n

20、s100018.8m m/ r欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源M c362Nm M m814.2Nm所以 M cM m欢迎下载精品学习资源Pc4kwPE5.95kw 故中意条件，校验成立；n125 r / minf0.40mm / rvc19.5m / mind 049.75mmn125 r / minf0.40mm / rvc19.6m/ mind 049.93mmn125 r / minf0.40mm / rvc19.6m/ mind 050IT 7扩铰和精铰的切削用量同理如下： 扩钻：铰孔：精铰：. 运算工时欢迎下载精品学习资源tL17mnf125180.530.52 min欢迎

21、下载精品学习资源全部工步工时相同；工序五 切断；1. 选择工具据切削手册(1) 根 据表1.2选 择YG6硬 质 合 金 刀具依据表 3.1铣前深度 ap4 铣削宽度 ae90 端铣刀直径 D0=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 3.2由 于HBS=200150,r0=0 0=8 Kr=45Kre=30 Kr=5 s=- 20 0=8 bq=1.22. 选择切削用量(1) 准备铣削深度 ap 由于加工余量不大 , 铸体为金属型 , 铸造表面粗糙度为12.56.3所以可以在一次走刀内切完 ap=h=2mm2 决 定 每 齿 进给 量 fz当

22、使 用 YG6 铣 床 功 率 为 7.5KW 查表3.5时fz=0.140.24mm/z取fz=0.183选择铣刀磨纯标准及刀具寿命欢迎下载精品学习资源依据表 3.7铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时2.0, 精加工时 0.5, 由于铣刀直 径d0=100mm故 刀 具 寿 命T=180min查 表3.8 4根 据 表 3.16当 d0=100mm Z=10 ap=2fz=0.18i=98m/minnt=32r/minft=490mm/min各修正系数为:km=kmn=kmf=0.89Ks=ksn=ksf=0.8故:c=tk=980.89 0.8=70m/min工序六 以 20 孔为精基准，粗

23、铣 50 孔上下端面；1. 加工条件工件材料： HT200, b=0.16GPa HB=190241, 铸造；机床： XA5032 卧式铣床；刀具： W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀,牌号 YG6 ；铣削宽度 ae60,深度 apPcc=2.7kw ；故校验合格；6）运算基本工时tm L/V f=72+9/375=0.216min.工序七 以 20 孔为精基准，精铣 50 孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.07；1. 加工条件工件材料： HT200, b=0.16GPa HB=190241, 铸造；机床： XA5032 卧式铣床；刀具： W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀,牌号 Y

24、G6 ；铣削宽度 ae60,深度 apPcc=2.7kw ；故校验合格；6）运算基本工时tm L/V f=72+9/375=0.216min.结果 ap=1.0mm,f=0.21mm/z,n c=235r/min,V fc=600.4mm/s.工序八 以 20 孔为精基准，钻 4 孔（装配时钻铰锥孔）；1. 选择钻头选 择 高 速 钢 麻 花 钻 钻 头 ， 粗 钻 时do=4mm ， 后 角 o 16 ， 二 重 刃 长 度2120 04530 2. 选择切削用量（ 1）准备进给量欢迎下载精品学习资源查切f0.18 022mm / r欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源按钻头强度选择f0

25、.50mm / r按机床强度选择f0.53mm / r欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源最终准备选择机床已有的进给量f0.22mm / r经校验校验成功；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源（ 2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切）为0.5 0.8mm，寿命 T（ 3）切削速度20 min 欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源查切vc18mm/ r修正系数KTV1.0K MV1.0Ktv1.0欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源Kxv1.0K 1v1.0K apv10 故 vc18mm/ r ；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源1000vnsd 01432r/

26、 min欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源查切机床实际转速为nc1360r/ min欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源故实际的切削速度 vcd 0ns100017.1m m/ r欢迎下载精品学习资源（ 4）校验扭矩功率M cM m PcPE 故中意条件，校验成立；. 运算工时欢迎下载精品学习资源tL4mnf136020.220.02 min欢迎下载精品学习资源工序九 以 20 孔为精基准，钻一个 4 孔，攻 M6 螺纹；1. 选择钻头选 择 高 速 钢 麻 花 钻 钻 头 ， 粗 钻 时 do=4mm ， 后 角 o 16 ， 二 重 刃 长 度欢迎下载精品学习资源2120 045

27、30 2. 选择切削用量（ 1）准备进给量欢迎下载精品学习资源查切f0.18 022mm / r欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源按钻头强度选择f0.50mm / r按机床强度选择f0.53mm / r欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源最终准备选择机床已有的进给量f0.22mm / r经校验校验成功；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源（ 2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切）为0.5 0.8mm，寿命 T（ 3）切削速度20 min 欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源查切vc18mm/ r修正系数KTV1.0K MV1.0Ktv1.0欢迎下载精品学习资源欢迎下

28、载精品学习资源Kxv1.0K 1v1.0K apv10 故 vc18mm/ r ；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源n1000vsd 01432r/ min欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源查切机床实际转速为nc1360r/ min欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源故实际的切削速度 vcd 0ns100017.1m m/ r欢迎下载精品学习资源（ 4）校验扭矩功率M cM m PcPE 故中意条件，校验成立；. 运算工时欢迎下载精品学习资源tL4mnf136020.220.02 min欢迎下载精品学习资源螺纹钻削由于没有手册可查，故以钻削切削用量及其他钻螺纹工序估算；祥见工艺

29、卡片；工序十 以 20 孔为精基准，铣 47凸台；工序十一 检查；其余几步数据见工艺卡片；三、 卡具设计3.1 钻 M6 孔的钻床卡具经过与老师协商，准备设计第IX 道工序钻 M6 孔的钻床卡具；本卡具将用于Z525 立式钻床；刀具为 M6 丝锥，以及 4 的高速钢麻花钻；（一） 问题的提出在给定的零件中，对本步加工的定位并未提出具体的要求，是自由公差，定位要求较低；因此，本步的重点应在卡紧的便利与快速性上；欢迎下载精品学习资源（二） 卡具设计1. 定位基准的选择出于定位简洁和快速的考虑，选择 20 孔为基准，即以一面上一长销（自由度限制数： 5）协作以一挡销（自由度限制数： 1）使工件完全定位；再使用快速螺旋卡紧机构进行卡紧；2. 切削力和卡紧力运算本步加工可按钻削估算卡紧力；实际成效可以保证牢靠的卡紧；欢迎下载精品学习资源轴向力 FiMfyMdCfkF0F4200.0061.01.00.81.02.52N欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源扭矩M czMyMdCfkM0M0.2060.0062.01.00.81.07.41610 6 NM欢迎下载精品学习资源由于扭矩很小，运算时可忽视；欢迎下载精品学习资源2卡紧力为 FF f5.04N欢迎下载精品学习资源取系数 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1就实际卡紧力为 F=S