2022年方案设计书“CA6140车床”拨叉零件的机械加工 .pdf

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1、机械制造工艺学课程设计说明书设计题目：设计“ CA6140车床”拨叉零件的机械加工工艺规程及工艺装备（中批量生产）设 计 者指导教师机械专业级班精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 19 页机械制造工艺学课程设计说明书题目设计“ CA6140车床”拨叉零件的机械加工工艺规程及工艺装备（中批量生产）内容 1. 零件图一张 2 毛坯图一张3机械制造加工工艺过程综合卡片一张4结构设计装配图一张5结构设计零件图一张6课程设计说明书一份精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，

2、共 19 页前言通过机床工艺及夹具设计，汇总所学专业知识如一体( 如公差于配合、机械零件设计、金属切削机床、机械制造工艺等) 。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拨叉的铣床夹具。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。第6小组2007 年 9 月 15 日精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 19 页一设计的

3、目的：机械制造工艺学课程设计, 是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程，经过生产实习取得感性知识后进行的一项教案环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。同时，也为以后搞好毕业设计打下良好基础。通过课程设计达到以下目的：1、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。通过学生亲手设计夹具（或量具）的训练，提高结构设计的能力。3、课程设计过程也是理论联

4、系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。二零件的分析（一）、零件的作用：题目给定的零件是CA6140 拨叉（见附图1）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30+0.0120mm的面寸精度要求很高，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，宽度为30+0.0120mm的面的槽和滑精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 19 页移齿轮的配合精度要求很高。（二）、零件的工艺分析：CA6140

5、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? 26+0.230mm的六齿方花键孔、 ? 23+0.280花键底孔两端的 2X150到角和距中心线为22mm的平面。2. 以工件右端面为基准的6+0.030mm 的花键经上述分析可知，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( 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。经查金属机械加工工艺人员手册表

6、5-5 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：（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，以零件精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 19 页的 A面为精基准。( 二)制定工艺路线。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.粗、精车 B/C 面3.拉花键。以 A面为基

7、准，4.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.开档，以花键的中心线为基准。6.钻配作孔、螺纹孔7.机械加工余量。CA6140的拨叉材料为 HT200 。毛坯重量为 1.0kgb =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，故采用拉削加工内孔尺寸为精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第

8、6 页，共 19 页230+0.28，见零件图，参照金属机械加工工艺人员手册表3-59 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金属机械加工工艺人员手册取 2 =1mm 3. 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 2、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-0.46 mm （入体方向）（2）进给量、根据切削简明手册（第3 版）表 1.4 当

9、刀杆尺寸为 16mm 25mm, 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=0.75 0.85 所以：实际进给量f=0.6 0.8=0.48 mm/ 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 19 页按 C 车床说明书?0.53（3）计算切削速度。按切削简明手册表1.27 ，切削速度的计算公式为（寿命选 T=60min）刀具材料 YG6 V=Cv/(Tmapxvf yv) kv 其

10、中： Cv=158xv=0.15 yv=0.4 M=0.2修正系数 Ko见切削手册表 1.28 kmv=1.15 kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.04 kBV=0.81 Vc =158/( 600.220.150.530.4) 1.150.8 0.80.810.97 =46.9(m/min) （4）确定机床主轴转速 ns=1000vc/dw=229.8（r/min ）按 C 车床说明书200rmin所以实际切削速度V=40.8m/min 3、钻孔、扩孔、倒角。（1）、钻孔钻头选择：见切削用量简明手册表2.2 钻头几何形状为（表2.1及表2.2 ）：双锥修磨具刃，钻头参数：20 =

11、30，2=118，2=70，b=3.5mm,ao=12, =55,b=2mm ，=4mm 。根据切削用量简明手册表2-9 确定 f=0.48 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 19 页、按机床进给强度决定进给量：根据表2.9 , 当b210MPa 020.5mm 可确定 f=0.75 。按 C 31 63-1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. 、切削速度由切削用量简明手册，表2.15 得 =21m/min n

12、=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

13、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。检验机床功率按切削用量简明手册表 1.2 可以查出当160245HBS 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 19 页2.8 0.6 41min 3.4kw 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切削用量简明手册表 2.21 当210.64查得转矩 61.8 N.M 切削用量简明手册表由表2.32 得功率公式CMcVc/30do=61.8x17/30 x21=1.67km按 C 车床说明书

14、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；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 19 页Z 拉刀同

15、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=80/12 7 其本工时 Tm=1.5801.2 1.4/1000 3.60.067=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： 28mm 1. 粗铣1) 选择刀具根据切削用量简明手册表3.1 铣削宽度ae5mm时。直径为 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)

16、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ac2.8 0.8，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 0.5 mm/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/r 3) 选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据切削用量简明手册表精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 19 页3.7 、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=120min（表 3.8 ）4) 决定切削速度 Vc、可根据切削

17、用量简明手册表3.9 确定Z=8, aP=40-70mm, ac=2.80.8 , fz=f/z=0.0750.1mm/z Vc=(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=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=23.7(m/min) n=1000V/ d=(1000 x23.7)/(3.14x50)=151r/

18、min 根据 X62W 型铣床说明书选 n=160r/min Vc=3.14nd/1000=(160 x3.14x50)/1000=25.1m/min Vf=nf=160 x0.6=96mm/min 选 Vf=80mm/min 实际 fz=Vf/(nxz)=0.0625mm/z 5) 机床功率：根据切削用量简明手册表3.20 当 Vc=71m/min ae=2.8mmap=41mmfz=0.08 Kmpc=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=7.5 0.75=5.63kw 故Pcc Pcm 因 此 所 决 定 的 切 削

19、 用 量 可 以 采 用 。ae=2.8mmVf=80m/minn=160r/min Vc=25.1m/min fz=0.0625mmm/z 6) 基本工时根据切削用量简明手册表3.5 Tm=(L+L1+)/Vf=(28+14)/80=0.525 （min） L1+ =14mm 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 19 页2. 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ae0.2mm ， 0.6 3）决定切削速度 Vc、可根据切削用量简明手册表3.9 确定ac=0.

20、2mm, Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=33.1m/min n=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/minfz=Vf/(nxz)=0.074mm/Z 4）基本工时基本工时根据切削用量简明手册表3.5 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

21、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： X62W 1) 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=8mm D=63 d=22 d1=34 ro=15ao=12an=6Z=16 2) 选择切削量精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 19 页由于槽的深度为 8mm, 故一次走完，ae=8mmap=8mm 由切削用量简明手册表3.3确定f=0.15-0.3mm/r 现取f=0.3mm/r fz=0.3/16=0.018mm/z 3) 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命

22、：根据切削用量简明手册表3.7, 得最大磨损量为0.5 由表 3.8 确定刀具寿命： T=100min其中4) 决定切削速度Vc和每齿进给量Vf、由切削用量简明手册3.27 的公式Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv) Kv Cv=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=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv) Kv =82.86m/min n=1

23、000Vc/do=100082.86/3.14 63=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/min fzc=110/37516=0.018mm/z 5) 机床功率：根据切削用量简明手册表3.28 公式圆周力fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doaFnW F)KFCKTV=0.90 KMFC=0.94由表 28 得 CF=30，XF=1.0 ，yF=0.65 ，UF=0.83

24、 ，WF=0，qF=0.83 ，KFC=1.28 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 19 页Fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doqFnW F)KFC=30 X 8 X 0. 018 X 8/63 X 375 =505. 6 N M=FCdo/2 103=15.9N?MPc=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切削用量简明手册表3.5 Tm=(L+L1+)/Vf=(40+14)/110=0.49 （min） L1+ =14mm 工序铣宽为 180+0.

25、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=10 D=100mm d=30mm ro=15 ao=12an=6Z=24 2) 选择铣削用量由于槽的宽度为18mm, 故二次走完，ae=23mmap=10mm 由 切 削 用 量 简 明 手 册 表3.3 确 定f=0.5mm/r 现 取f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z 3）选择

26、铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据切削用量简明手册表3.7, 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和每齿进给量精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 19 页Vf、由切削用量简明手册3.27 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=KmxKs

27、vxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv) Kv =98.6m/min n=1000Vc/do=1000 98.6/3.14 100=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/min fzc=150/30024=0.020mm/z5）基本工时基本工时根据切削用量简明手册表3.5 Tm=(L+L1+) ?i/Vf=(40+

28、20)X2/150=0.8 （min） L1+=20mm i=2( 走两次) 夹具设计（一）问题的提出为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具经过与指导老师协商，决定设计第4 道工序开档夹具。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 19 页（二）夹具设计 1定位基准的选择由零件图可知，其设计基准为花键孔中心线和工件的右加工表面（A）为定位基准。因此选用工件以加工右端面（A）和花键心轴的中心线为主定位基准。2. 定位误差分析由于槽的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合，故轴向尺寸无基准不重合度误差。径向尺寸无

29、极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。即不必考虑定位误差，只需保证夹具的花键心轴的制造精度和安装精度。3夹具设计及操作说明如前所述 , 在设计夹具时 , 应该注意提高劳动率 . 为此,在螺母夹紧时采用开口垫圈 , 以便装卸 , 夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置, 以利于铣削加工。结果，本夹具总体的感觉还比较紧凑。夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺配合使用）；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以有利于铣削加工。铣床夹具的装配图及夹具体零件图分别见附图3 附图 4。参考文

30、献精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 19 页书名出处作者机床夹具图册机械工业出版社孙巳德机械制造工艺学课程设计指导书哈尔滨工业大学赵家齐切削用量简明手册机械工业出版社艾兴肖诗纲机械制造工艺设计简明手册哈尔滨工业大学李益民机械制造工艺学清华大学王先逵小结为期 3 周的夹具课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，我组4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工艺学、机床夹具设计课程的重要环节，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两个阶段：第一阶段是机械

31、加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。第一阶段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；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。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、专用夹具设计的方法和步骤等。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、解决问精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 19 页题创新设计的能力，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！精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 19 页