CA6140车床拨叉机械加工工艺.pdf

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1、 CA6140 车床拨叉机械加工工艺 序言 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、技术基础课与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习惯性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。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，要紧

2、起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度与扭矩的作用。零件的25 孔与操纵机构相连，55 半孔则是用于与所操纵齿轮所在的轴接触。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 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，为此下列是拨叉需要加工的表面与加工表面之间的位置要求：1小头孔25023.00；2大头半圆孔4.0055及其端面；3168 槽；440 外圆斜面；5大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.1mm；6.槽端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.08mm。由上面分析可知，能

3、够粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准使用专用夹具进行加工，同时保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，同时此拨叉零件没有复杂的加工曲面，因此根据上述技术要求使用常规的加工工艺均可保证 二、工艺规程设计 (一)确定毛坯的制造形式 已知此拨叉零件的生产类型为中批量生产，因此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，大量使用专用工装。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。（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。基面选择的正确与合理，能够使加

4、工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成大批报废，使生产无法正常进行。1）粗基准的选择：按有关基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准。对本零件而言，则应以零件的底面为要紧的定位粗基准。2）精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度与装夹准确方便，根据“基准重合”原则与“基准统一”原则。对本零件而言，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.1mm，槽端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.08mm，则应以25 小头孔为精基准。（三）制定工艺

5、路线 制订工艺路线的出发点，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达到合理的保证。在生产纲领已确定为大批量生产的情况下,能够考虑使用万能性机床配以专用工夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。1工艺路线方案一 工序 车55 圆与两端面 工序 铣断，使之为两个零件 工序 铣 168 槽 工序 铣40 外圆斜面 工序 加工25 小头孔 2工艺路线方案二 工序 铣断，使之为两个零件 工序 加工25 小头孔 工序 铣 168 槽 工序 车55 半圆与两端面 工序 铣40 外圆斜面 3工艺方案的比较与分析 上述两个方案的特点在于：方案一是

6、先加工55 圆与两端面，以便于后续加工，并利用了两件合铸的优势，提高了工作效率，然后在铣床上把所有铣的工序全部弄完，省去了在各机床间切换的烦恼，最后加工孔；方案二是先切开工件，分别加工，然后加工小头孔，再铣、再车、再铣显然，工序上不如方案一效率高。但由于圆与槽都与小头孔有垂直度要求，能够先加工小头孔，后加工槽；圆应该利用两件合铸的优势，因此还是先加工55 大圆。故能够将工序定为：工序 粗，精车55 圆与两端面 工序 铣断，使之为两个零件 工序 加工25 小头孔 工序 铣 168 槽 工序 铣40 外圆斜面 这样，看起来工序简洁且保证了垂直度的要求，还能充分利用两件合铸的优势。以上工艺过程详见附

7、表 1“机械加工工艺过程综合卡片”。（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 190210HB，毛坯重量约为 1.5kg，生产类型为大批量生产，铸造毛坯。根据以上原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差（25，55 端面）。查机械制造工艺设计简明手册（下列称工艺手册）表 2.22.5，取25，55 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 1mm 精铣 0mm 2.内孔（55 已铸成孔）查工艺手册表 2.22.5，取55 已铸成孔长度余

8、量为 3，即铸成孔直径为 49mm。工序尺寸加工余量：钻孔 2mm 扩孔 0.125mm 铰孔 0.035mm 精铰 0mm 3.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，应该使用调整加工。因此在计算最大、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 粗，精车55 圆与两端面 1.加工条件 工件材料：HT200,b=0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：粗，精铣55 圆与上下端面。机床：卧式车床 CA6140 刀具：YW2 内圆车刀 YW3 端面车刀 2.计算切削用量 1）铣削深度 由于切削量较小，故能够选择 ap=1.5mm，一次

9、走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量 机床功率为 7.5kw。查 切削手册 f=0.140.24mm/z。由因此对称铣，选较小量 f=0.14 mm/z。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=180min 4）计算切削速度 按切削手册，V c=vpvvevzvpmvovKZuayfXaTqdC 算得 Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s 据卧式车床 CA6140 铣床参数，选择 nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切 削 速 度 V c=3.14*80*475/1000=1

10、19.3m/min,实 际 进 给 量 为 f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时 tmL/Vf=(32+80)/475=0.09min。工序二 铣断，使之为两个零件 1.加工条件 工件材料：HT200,b=0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：铣断，使之为两个零件 机床：X60 铣床。刀具：高速钢镶齿三面刃

11、铣刀 工序三 加工25 小头孔 1.加工条件 工件材料：HT200,b=0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：加工25 小头孔 机床：立式钻床 Z535 选择钻头：选择高速钢麻花钻头25mm，钻孔至23mm，扩孔至24.8mm，铰孔至24.94mm，精铰孔至25mm 2.选择切削用量 （1）决定进给量 查切削手册 rmmf/86.070.0 35.12030dl 因此，rmmf/70.0 按 钻 头 强 度 选 择rmmf/75.1 按 机 床 强 度 选 择rmmf/53.0 最 终 决 定 选 择 机 床 已 有 的 进 给 量rmmf/48.0 经 校 验max6090FF

12、f 校验成功。（2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查切削手册）为 0.50.8mm，寿命min60T （3）切削速度 查切削手册 rmmvc/18 修正系数 0.1TVK 0.1MVK 0.1tvK 0.1Kxv 0.11vK 10apvK 故rmmvc/18。min/3.31810000rdvns 查切削手册机床实际转速为min/272rnc 故实际的切削速度rmmndvsc/4.1510000（4）校验扭矩功率 NmMc60 NmMm2.144 因此mcMM EcPkwP0.27.1故满足条件，校验成立。.计算工时 min10.045.12721030nfLtm 由于所有工步所用

13、工时很短，因此使得切削用量一致，以减少辅助时间。扩铰与精铰的切削用量如下：扩 钻：min/272rn rmmf/48.0 min/4.15mvc mmd8.190 铰 孔：min/272rn rmmf/48.0 min/4.15mvc mmd94.190 精 铰：min/272rn rmmf/48.0 min/4.15mvc 7200ITd 工序四 铣 168 槽 1.加工条件 工件材料：HT200,b=0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：铣 168 槽 机床：X60 铣床 选择钻头：高速钢镶齿三面刃铣刀（1）决定进给量 查切削手册 rmmf/2.10.1 按钻头强度选择rmm

14、f/2 按机床强度选择rmmf/53.0 最终决定选择 Z550 机床已有的进给量rmmf/40.0 经校验max2452012260FFf 校验成功。（2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查切削手册）为 0.81.2mm，寿命min140T 扩孔后刀面最大磨损限度（查切削手册）为 0.91.4mm，寿命min60T 铰与精铰孔后刀面最大磨损限度（查切削手册）为 0.60.9mm，寿命min120T（3）切削速度 查切削手册 rmmvc/20 修正系数 0.1TVK 0.1MVK 0.1tvK 0.1Kxv 0.11vK 10apvK 故rmmvc/20。min/6.13210000r

15、dvns 查切削手册机床实际转速为min/125rnc 故实际的切削速度rmmndvsc/8.1810000.计算工时 min52.053.01251817nfLtm 所有工步工时相同。工序五 铣40 外圆斜面 1.加工条件 工件材料：HT200,b=0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：铣 168 槽 机床：X60 铣床 选择钻头：高速钢镶齿三面刃铣刀。三、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。通过与指导老师协商，决定设计加工孔25023.00工序的夹具。本夹具将用于立式钻床 Z535，刀具为麻花钻头25mm，对工件25023.00孔进行钻

16、加工。（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，本步的重点应在夹紧的方便与快速性上。（二）夹具设计 1 定位基准的选择 出于定位简单与快速的考虑，工件以40 外圆、平面与侧面为定位基准，在 V 形块、支承板与挡销上实现完全定位。使用手动螺旋快速夹紧机构夹紧工件。2 切削力与卡紧力计算 本步加工可按钻削估算卡紧力。实际效果能够保证可靠的夹紧。轴向力NkfdCFFyMMfFi52.20.10.1006.04208.00.10 扭矩 MNkfdCMMyMzMMc68.00.2010416.70.10.1006.0206.0 由于扭矩很小，计

17、算时可忽略。夹紧力为NFFf04.52 取系数 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1 则实际夹紧力为 F=S1*S2*S3*S4*F=10.06N 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力。3.定位误差分析 本工序使用一定位销，一挡销定位，工件始终靠近定位销的一面，而挡销的偏角会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力，因此，工件不在在定位销正上方，继而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。4.夹具设计及操作的简要说明 夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。夹具上设置有钻套，用于确定的钻头位置。25023.00孔加工钻床夹具的装配图（见附图）四、参考文献 1赵家奇，机械制造工艺学课程设计指导书2 版，北京:机械工业出版社,2000.10.2李旦.邵东向.王杰，机床专用夹具图册，哈尔滨工业大学出版社，2000.10 3孟少农,机械加工工艺手册，北京:机械工业出版社,1991.9.4徐圣群，简明加工工艺手册，上海:科学技术出版社，1991.2