机械制造工艺课程设计说明书

1机械制造工艺课程设计说明书设计题目：设计拔叉零件的机械加工工艺规程及工艺装备专业：机械工程及自动化指导老师：学生：学号：200706040000成都理工大学2010.12.202机械制造工艺学课程设计任务书题目:设计”CA6140车床拨叉”零件的机械加工工艺规则及工艺装备拨叉零件831008生产纲领30000件/年。内容：1.零件图1张2.毛坯图1张3.机械加工工艺过程综合卡片1张4.结构设计装配图1张5.结构设计零件图1张6.课程设计说明书1份一零件的分析（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φ20021.00孔与操纵机构相连，二下方的Φ54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）零件的工艺分析3零件的材料为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：⒈小头孔Φ20以及与此孔相通的8的锥孔、M6螺纹孔⒉以φ54为中心的加工表面这一组加工表面包括：φ540.460的孔，以及其上下两个端面。这两组表面有一定的位置度要求,即φ540.460的孔上下两个端面与φ20021.00的孔有垂直度要求。⒊由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。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，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。二确定生产类型已知此拨叉零件的生产纲领为30000件/年，零件的质量是1.0Kg/个，查《机械制造工艺及设备设计指导手册》321页表15-2，可确定该拨叉生产类型为大批生产，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。三确定毛坯1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》324页表15-5选用铸件尺寸公差等级CT9级。2确定铸件加工余量及形状：机械制造工艺及设备设计指导手册》325页表15-7，选用加工余量为MA-G级，并查表15-8确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选者及加工余量如下表所示：简图加工面代号基本尺寸加工余量等级加工余量说明D120mmG3.02孔降一级双侧加工4D254mmG3.02孔降一级双侧加工T270mm6.5单侧加工T332mmG2.5单侧加工T470mm6.5单侧加工3绘制铸件零件图（另见图纸）四工艺规程设计(一)选择定位基准1粗基准的选择：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φ20021.00孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个φ32作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。2精基准的选择：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，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两5个小头孔外圆柱表面为辅助的定位精基准。㈡制定工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用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，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。查《机械制造工艺及设备设计指导手册》346页表15-32、15-33、15-34，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工序工序内容定位基准001粗铣两端小头孔上端面T1及小头孔外圆002粗铣中间孔上端面T1及小头孔外圆003粗铣中间孔下端面T3及小头孔外圆004精铣两端小头孔上端面T1及小头孔外圆005精铣中间孔上端面T1及小头孔外圆006精铣中间孔下端面T3及小头孔外圆007扩两端小头孔T1及小头孔外圆008精铰两端小头孔T1及小头孔外圆009扩中间孔半精镗中间孔T1及小头孔外圆010钻2-8锥销T1及小头孔6（三）选择加工设备和工艺设备1机床的选择：工序001～006均为铣平面，可采用X6140卧式铣床工序007～008采用钻床。工序009～010采用镗床。工序011采用钻床。多刀具组合机床。工序012采用铣断机床。2选择夹具：该拨叉的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。3选择刀具：在铣床上加工的各工序，采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。在铰孔Φ54H13，由于精度不高，可采用硬质合金铰刀。4选择量具：两小头孔、中间孔均采用极限量规。5其他：对垂直度误差采用千分表进行检测，对角度尺寸利用专用夹具保证，其他尺寸采用通用量具即可。（四）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定1圆柱表面工序尺寸：前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：加工孔加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度()Ram工序余量最小最大Φ54H13（D2）铸件6CT9492.0扩孔5.8IT12φ536.32.06.25半精镗0.2IT10Φ543.20.050.25Φ20扩孔5.84IT12φ186.32.06.25精铰孔0.06IT7φ20021.001.60.050.25孔、M6螺纹孔、功M6螺纹011铣断T1、D1012去毛刺013检查014若某道工序有误返工72平面工序尺寸：工序号工序内容加工余量基本尺寸经济精度工序尺寸偏差工序余量最小最大铸件2.5CT9001粗铣两端小头孔上端面258.51200.251.603.60002粗铣中间孔上端面6271200.251.656.5003粗铣中间孔下端面6211200.251.756.5004精铣两端小头孔上端面0.5581100.160.351.16005精铣中间孔上端面0.520.5100.060.060.471.12006精铣中间孔下端面0.520100.060.060.471.123确定切削用量及时间定额：工序001至003以T1为粗基准，粗铣Φ20孔上下端面。①加工条件工件材料：HT200,σb=0.16GPaHB=190~241,铸造。加工要求：粗铣Φ20孔上端面。机床：X6140卧式铣床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=10,根据《机械制造工艺设计简明手册》（后简称《简明手册》）取刀具直径do=80mm。选择刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1mm。②切削用量8铣削深度因为切削量较小，故可以选择ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需长度。③计算切削速度按《简明手册》，Vc=vpvvevzvpmvovKZuayfXaTqdC算得Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据XA6140铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度Vc=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为fzc=Vfc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。④校验机床功率查《简明手册》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，Vc=119.3m/min，fz=0.16mm/z。⑤计算基本工时tm＝L/Vf=(32+80)/475=0.09min。工序004到工序006以T1及小头孔外圆为基准精铣Φ54孔上下端面。1.加工条件工件材料：HT200,σb=0.16GPaHB=190~241,铸造。加工要求：精铣Φ54上端面。机床：X6140卧式铣床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=10,故据《简明手册》取刀具直径do=80mm。选择刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1mm。2.切削用量1）铣削深度因为切削量较小，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量机床功率为7.5kw。查《简明手册》f=0.14~0.24mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.14mm/z。3）查后刀面最大磨损及寿命查《简明手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。查《简明手册》表3.8，寿命T=180min4）计算切削速度按《简明手册》，查得Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据XA6132铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度Vc=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为fzc=Vfc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率查《简明手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，Vc=119.3m/min，fz=0.16mm/z。6）计算基本工时tm＝L/Vf=(32+80)/475=0.09min。工序007和008以T1及小头孔外圆为基准，扩、精铰Φ20孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。1.选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=18mm，钻头采用双头刃磨法，后角αo9＝12°，二重刃长度bε=2.5mm,横刀长b=1.5mm,宽l=3mm,棱带长度mml5.111202°100°30°2.选择切削用量（1）决定进给量查《切》rmmf/86.0~70.035.12030dl所以，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max6090FFf校验成功。（2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查《简明手册》）为0.5～０.８mm，寿命min60T．（3）切削速度查《切》rmmvc/18修正系数0.1TVK0.1MVK0.1tvK0.1Kxv0.11vK10apvK故rmmvc/18。min/3.31810000rdvns查《简明手册》机床实际转速为min/272rnc故实际的切削速度rmmndvsc/4.1510000３.计算工时min10.045.12721030nfLtm由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。扩铰和精铰的切削用量如下：扩钻：min/272rnrmmf/48.0min/4.15mvcmmd8.190精铰：min/272rnrmmf/48.0min/4.15mvc7200ITd工序009和010T1及小头孔外圆为基准，扩、半精镗Φ54孔。1.选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=48mm，钻头采用双头刃磨法，后角αo＝11°，二重刃长度bε=11mm,横刀长b=5mm,弧面长l=9mm,棱带10长度mml311202°100°30°2.选择切削用量（1）决定进给量查《简明手册》rmmf/2.1~0.1按钻头强度选择rmmf/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