机械制造工艺过程设计

..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》、《机械原理》、《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！在这次设计中，我们主要设计C6140拨叉的夹具。在设计中阅读大量的参考资料并且得到老师的指导由于能力有限在设计中难免有不足之处，恳请各位老师、同学批评指正。..一．设计的目的：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学环节；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、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。2、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。3、学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称和出处，能够做到熟练运用。4、通过课程设计也提高了自己的编写文件的能力二．零件的分析（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。通过拨叉的拨动使车床滑移齿轮与不同的齿轮啮合从而达到要求的主轴转速。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。这样滑移齿轮就不能很好的与其他齿轮进行正确有效的啮合。从而影响整个传动系统的工作。所以，宽度为30+0.0120mm的面和槽之间滑移齿轮的配合精度要求很高。（二）、零件的工艺分析：CA6140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Ø26+0.230mm的六齿方花键孔、Ø23+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Ø26+0.230mm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3±0.8mm。毛坯零件图见附图：（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Φ40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，以零件的A面为精基准。（三）制定工艺路线工艺路线方案一：工序一：铸造毛坯；工序二：粗、半精铣左端面C面，工序三：终检，入库。工序四：拉花键Φ25H7工序五：粗铣底面D面及18H11槽；工序六：半精铣底面D面及18H11槽；工序七：钻配作孔、螺纹孔；工序八：去毛刺；工序九：钻孔并扩花键底孔Φ22并锪2×75°倒角工艺路线方案二：工序一：铸造毛坯；工序二：粗、半精铣左端面C面，工序三：钻孔并扩花键底孔Φ22并锪2×75°倒角；工序四：拉花键工序五：粗、半精铣底面D面；工序六：钻配作孔、螺纹孔；工序七：粗、半精铣槽；工序八：去毛刺；工序九：终检，入库。..比较两种工序加工方案，考虑到加工过程中粗精铣同一面可用同一夹具和刀具，为了减少换夹具及刀具的时间，缩短加工工时提高加工效率，故采用第二种加工方案。（四）、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定：CA6140的拨叉材料为HT200。毛坯重量为1.0kgσb=160MPaHBS生产类型为由大、中批量生产，采用模锻锻模。根据上述原始资料和加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以及毛坯尺寸。根据零件图计算轮廓尺寸，长40mm，宽为80mm，高为75mm，故零件最大轮廓尺寸为80mm。选取公差等级CT由《机械制造技术基础课程设计指南》中表5-1可查得毛坯件的公差等级为8~10级，，取为10级。求铸件尺寸公差根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级CT，由《机械制造技术基础课程设计指南》中表5-3可查得尺寸公差为CT=3.2mm求机械加工余量由《机械制造技术基础课程设计指南》表5-5查得机械加工余量等级范围为D~F，取为E级求RAM（要求的机械加工余量）对所有的加工表面取同一数值，由《机械制造技术基础课程设计指南》表5-4查得最大轮廓尺寸为80mm、机械加工余量为E级，得RAM数值为0.7mm。求毛坯尺寸2-M8通孔和Φ5锥孔较小铸成实心；C、Ｄ面单侧加工，应由《机械制造技术基础课程设计指南》式5-2求出，即：R=F+RAM+CT/2=80+0.7+3.2/2=82.3mmD面为单侧加工，毛坯尺寸由机械制造技术基础课程设计指南》式5-1求出，即：R=F+RAM+CT/2=72+0.7+3.2/2=74.3mm为了简化铸件的形状取R＝75mm..铸件毛坯尺寸公差与加工余量见下表：项目C面D面公差等级CT1010加工面基本尺寸8072铸件尺寸公差3.23.2机械加工余量等级EERAM0.70.7毛坯基本尺寸82.3751、C面的单边总加工余量为Z＝2.3mm。查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-49精加工余量故粗加工余量为Z＝1.3m2、D面精加工余量同C面Z＝1mm故D面粗加工余量Z＝2mm3、花键孔要求以花键外径定心，故采用拉削加工内空尺寸为1222H。由《机械制造技术基础课程设计指南》表5-42却定孔的加工余量分配：钻孔：20mm扩孔：22mm拉花键孔(6-25H7*1222H*6H9)4、铣18H11槽由《机械制造技术基础课程设计指南》表5-41查得粗铣后半精铣宽度余量Z＝3mm粗铣后公差为+0.18～+0.27半精铣后公差为+0.11（IT11）（五）确定切削用量及基本工时..工序一：铸造毛坯工序二：粗、半精铣左端面75×40面即C面。一、粗铣面75×40面1、背吃刀量的确定因为切削余量较小故一次切削就可切除所有余量故a10=z=1.3mm。2、进给量的确定。选用硬质合金端铣刀刀具材料为YG6铣刀直径为8mm齿数为10，选用X5032，立式升降台铣床，功率为7.5KW。由《实用机械加工工艺手册》表11－92可查得每齿进给量fz＝0.14～0.24mm取fz＝0.2mm/z3、铣削速度的确定。由《实用机械加工工艺手册》表11-94可查得灰铸铁的硬度为150～225HBS，查得Vc=60~10m/min。则主轴转速为n＝1000Vc/D＝238.8～437.9r/min。Vf＝fzZn＝477.6～875.6r/mm。故取n＝300r/min，Vf＝480mm/min。切削工时：由《切削用量简明手册》表3.26可查得入切量及超切量Y+=12mm。故t＝fVYL＝4801275＝0.18mim。二、精铣75×40面1、背吃刀量的确定由《实用机械加工工艺手册》表6-30查得半精铣的铣削用量为1mm，即ap＝1mm。2、进给量的确定选用与粗铣刀同样的刀具与机床，由《实用机械加工工艺手册》表11-92要求表面粗糙度为3.2查得每转进给量为0.5～1.0故取0.5mm/r3、铣削速度的确定由《实用机械加工工艺手册》查得铣削速度为60～110m/min则机床主轴转速n＝1000Vc/D=238.8~437.9r/mim取n＝300r/min，则Vf＝150mm/min。4、计算切削工时由《切削用量简明手册》表3.26查得入切量和超切量Y+＝12mm。则t＝fVYL＝1501280..＝0.61mim工序三钻Φ22花键底孔，扩花键底孔Φ22倒2×75o倒角一、钻Φ20的孔1）决定进给量由《切削用量简明手册》表2.7选择高速钢麻花钻头其直径do＝20mm。铸铁的硬度大于200HBS查得进给量f=0.43~0.53mm/r由于Yd＝80/20＝4查得修正系数Ktf＝0.95则f＝0.41～0.50mm/r。由《切削用量简明手册》表2.8可查得钻头强度允许的进给量为f＝1.75mm/r。由《切削用量简明手册》表2.9可知机床进给机构强度所允许的钻削进给量。选用Z525钻床由表2.35查得进给机构允许的最大抗力Fmax＝8830N，do20.5，查f＝0.93mm/s，故取f＝0.48由《切削用量简明手册》表2.19查得高速钢钻头钻孔的轴向力F＝5510N小于Fmax，故可用。2）确定钻头的磨钝标准及寿命。由《切削用量简明手册》表2.12查的钻头后刀面最大磨损量取0.6mm，寿命为T=15mim。3）确定切削速度odvn100020*14.318*1000＝286.6r/min由《切削用量简明手册》表2.35取n＝272r/min则实际切削速度Vc＝1000Dn＝100014.3*20*272＝17.1m/min。4）检验机床扭矩及功率由《切削用量简明手册》表2.20可查得f0.5mm/r时，Mc＝76.81Nm。当nc＝272r/min时由《切削用量简明手册》表2.35可查得Mm＝144.2Nm。由《切削用量简明手册》表2.23查得Pc＝1.1kw。Pe＝2.6×0.81＝7.76kw。因为McMm，PcPe，故所选切削用量可用。f＝0.48mm/r，n＝nc＝272r/min。Vc＝17m/min。计算基本工时：tm＝nfL由《切削用量简明手册》表2.29查得入切量与超切量分别为10mm和10mm。故：tm＝nfL＝48.0*2721080＝0.69mim。..二、扩20孔。1、确定背吃刀量由《切削用量简明手册》查得背吃刀量为2mm。2、确定进给量由《切削用量简明手册》查的f＝0.6～0.7mm/r。根据机床说明书取f＝0.62mm/r3、计算切削速度1.17*31~2131~21VnV＝5.7～8.5m/min由此可知主轴的的转速为：n＝82.5r/min根据机床说明书取n＝140r/min，则实际切削速度v＝1000140V＝9.67m/min4、计算切削工时由《切削用量简明手册》表2.5可查得Kv＝30～60，取Kv＝45。由《机械加工工艺手册》表3.5.1查得tm＝fnLLL21，式中各参数：L=80mm，L1＝1.707～2.107，取L1＝2mm。故tm＝0.8min工序四拉花键孔由《机械加工工艺手册》表4.1-42拉刀的齿开量查得矩形花键拉刀，工件材料铸铁的齿开量为0.04～0.1mm，取齿开量为0.06mm。拉削速度由《机械加工工艺手册》表4.1－65查得表面粗糙度要切Ra＝1.25～2.5，拉削速度为级的花键拉削速度为Vc＝4.5～3.5m/min取Vc＝3m/min拉削级别由《机械加工工艺手册》表4.1－66查得。拉削加工工时t＝zvfkLZzb1000式中Zb为单面余量Zb＝22225＝1.5mmL为拉削表明长度L＝80mm为拉削系数，取＝1.2K考虑机床返回行程系数取k＝1.4v为拉削速度..fz为拉刀单面齿开量z为拉刀同时工作齿数z＝L/PP为拉刀齿距P＝（1.25~1.5）80＝1.3580＝12mm所以拉刀同时工作齿数为z＝L/P=80/127所以t＝7*06.0*3*10004.1*2.1*80*5.1＝0.16min工序五粗、精铣80×30面一、粗铣80×30面1、加工余量的确定由前面可知粗加工加工余量为2mm，加工余量较小故采用一次切削故ap＝2mm。2、切削用量的确定由《机械加工工艺手册》表2.1－20选择高速钢立铣刀，铣刀直径为16mm齿数为3。由《机械加工工艺手册》表2.1－96查得