设计CA6140车床拨叉零件的机械加工工艺规程及其机床夹具

设计CA6140车床拨叉零件的机械加工工艺规程工艺规程及工艺装备（单批量生产）目录序言…………………………………………………………………………………1工艺规程………………………………………………………………………………2一、设计题目,计算生产纲领及生产型……………………………………………2二、零件的分析………………………………………………………………………21．零件的作用………………………………………………………………………22．零件的工艺分析…………………………………………………………………2三、确定毛坯的制造方法,初步确定毛坯的形状……………………………………3四、工艺规程设计……………………………………………………………………31．定位基准的选择…………………………………………………………………32．零件表面加工方法的选择………………………………………………………43．制订工艺路线……………………………………………………………………54．确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸………………………………………65．确定切削用量及基本工时………………………………………………………105、1工序Ⅰ端面A铣削用量及基本时间的确定…………………………………105、2工序Ⅱ钻——扩孔Ф22mm……………………………………………………135、3工序Ⅲ端面D铣削用量及基本时间的确定…………………………………155、4工序Ⅳ槽8mm的铣削用量及基本时间的确定………………………………175、5工序Ⅴ槽18mm的铣削用量及基本时间的确定……………………………195、6工序Ⅶ锪2X15°的倒角切削用量及基本时间的确定………………………215、7工序Ⅶ拉花键孔切削用量及基本时间的确定………………………………22五、参考资料………………………………………………………………………23序言一、设计目的：现代机械制造工艺设计是宽口径机械类专业学生在学完了《机械制造技术基础》等技术基础和专业课理论之后进行的一个实践教学环节。其目的是巩固和加深理论教学内容，培养学生综合运用所学理论，解决现代实际工艺设计问题的能力。通过工艺规程及工艺装备设计，学生应达到：1、掌握零件机械加工工艺规程设计的能力；2、掌握加工方法及其机床、刀具及切削用量等的选择应用能力；3、掌握机床专用夹具等工艺装备的设计能力；4、学会使用、查阅各种设计资料、手册和国家标准等，以及学会绘制工序图、夹具总装图，标注必要的技术条件等。工艺规程设计题目：设计CA6140车床拨叉（0405）零件的机械加工工艺规程及其机床夹具。一、计算生产纲领，确定生产类型：该零件是CA6140车床上的拨叉，按照指导老师的要求，设计此零件为中批量生产。二、零件分析：1、零件的作用：拨叉是一种辅助零件，通过拨叉控制滑套与旋转齿轮的接合。滑套上面有凸块，滑套的凸块插入齿轮的凹位，把滑套与齿轮固连在一起，使齿轮带动滑套，滑套带动输出轴，将动力从输入轴传送至输出轴。摆动拨叉可以控制滑套与不同齿轮的结合与分离，达到换档的目的。分析这种动力联接方式可知，车换档时要减速，这样可以减少滑套与齿轮之间的冲击，延长零件的使用寿命。2、零件的工艺分析：该拔叉共有三组加工表面，且三者之间和其各内部之间存在有一定的位置关系，现分述如下:(1)A面及Ф22花键底孔这一组加工表面包括:A端面和轴线与A端面相垂直的花键底孔。(2)8mm槽及其外端平面和18mm大槽这一组加工表面包括:槽的D端面，槽和180+0.012的槽。其中从槽指向槽180+0.012且平行槽，花键，肋板对称线的方向是垂直于花键孔轴线的。且D端面所在平面垂直于A端面所在的平面。(3)花键孔及两处倒角这一组加工表面包括:6－mm××的六个方齿花键孔，及Ф25mm花键底孔两端的2×75°倒角。根据零件图的尺寸及其精度要求，可以先加工A面及Ф22花键底孔，而后其它表面的加工以这两个表面为精基准进行。三、确定毛坯的制造方法，初步确定毛坯形状：零件材料为HT200灰铸铁，考虑到零件需加工表面少，精度要求不高，有强肋，且工作条件不差，既无交变载荷，又属于间歇工作，故选用金属型铸件，以满足不加工表面的粗糙度要求及生产纲量要求。零件形状简单，因此毛坯形状需与零件的形状尽量接近，又因内孔很小，不可铸出。四、工艺规程设计：1、定位基准的选择：定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，定位基准选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高，否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。⑴、粗基准的选择：该零件属于一般轴类零件，以外圆为粗基准就已经合理了（夹持长四点定位），为保证A面与花键孔轴线垂直，以便于保证以该两面为定位精基准时其它表面的尺寸精度加工要求，可以把A面与花键底孔放在一个工序中加工，因而该工序总共要消除X，Y，Z，X，Y五个自由度（建立空间坐标系为：以花键孔轴线方向为Z轴，垂直花键孔轴线，平行槽、花键、肋板对称线并且从槽180+0.012指向80+0.03的方向为X轴，同时垂直于X轴、Z轴的方向为Y轴，取坐标原点为花键孔轴线与A面的交点为原点），用三爪卡盘卡夹持外圆柱面。消除X，Y，X，Y四个自由度，再用一个浮动支承顶住B面，消除Z自由度，达到定位要求。⑵、精基准的选择：主要考虑基准重合问题。2、零件表面加工方法的选择：本零件的加工面有端面、内孔、花键、槽等，材料为HT200灰铸铁，参考《机械制造工艺设计简明手册》（以下简称《工艺手册》）表1.4-7、表1.4-8及表1.4-17其加工方法选择如下：⑴、A端面：根据GB1800-79规定毛坯的公差等级为IT13，表面粗糙度为Ra12.5μm，要达到零件的技术要求，公差等级为IT9，表面粗糙度为Ra3.2μm，需要经过粗铣⑵、Ф花键底孔：公差等级为IT12，表面粗糙度为Ra6.3μm，毛坯为实心，未冲出孔，故采用粗铣⑶、槽的D端面：零件技术要求表面粗糙度达到Ra3.2，而毛坯的公差等级为IT13，表面粗糙度为Ra12.5，故需要采用粗铣——半精铣。⑷、槽：零件技术要求槽的两侧端面表面粗糙度为Ra1.6μm，槽的底端面为Ra6。3μm，需要采用粗铣——精铣，就可以达到公差等级为IT8表面粗糙度Ra1。6μm。⑸、mm槽：零件技术要求槽的各端面要达到的表面粗糙度为Ra3.2μm，需要采用粗铣——半精铣⑹、花键孔（6－mm××）：要求花键孔为外径定心，两侧面表面粗糙度为Ra3.2μm底面表面粗糙度为Ra1.6μm，故采用拉削加工⑺、两处倒角：Ф25mm花键底孔两端处的2×75°倒角，表面粗糙度为Ra6.3μm，为了使工序集中，所以花键底孔的两端面的2×75°倒角在Z525立式钻床上采用锪钻的方法即可。3、制定工艺路线：制定工艺路线的出发点，应当是使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批量生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。⑴、工艺路线方案一：工序Ⅰ：粗铣Ф40mm右端面A面工序Ⅱ：钻孔并扩钻花键底孔Ф22mm工序Ⅲ：铣28mm×40mm端面D工序Ⅳ：铣宽为mm槽工序Ⅴ：铣宽为mm的槽工序Ⅵ：锪两端面15°倒角工序Ⅶ：拉花键孔Ø250+0.023mm工序Ⅷ：去毛刺工序Ⅸ：终检⑵、工艺路线方案二：工序Ⅰ：粗车Ф40mm右端面A面工序Ⅱ：钻孔并扩钻花键底孔Ф22mm工序Ⅲ：拉花键孔Ø250+0.023mm工序Ⅳ：铣28mm×40mm的端面D工序Ⅴ：铣mm槽工序Ⅵ：铣mm槽工序Ⅶ：车Ф40mm左端面B倒角2×75°工序Ⅷ：车Ф40mm右端面A倒角2×75°，半精车Ф40mm右端面A工序Ⅸ：去毛刺工序X：终检⑶、工艺方案的比较与分析：上述两工艺方案的特点在于：方案一工序Ⅰ、Ⅱ是以Ф40mm左端面B为粗基准，用铣床粗铣A端面，然后再以A端面为基准钻花键底孔。方案二在该两工序中的定位加工方法也是相同的，只是在加工A端面时将铣床改用车床来加工，两个方案的定位方法都可以达到加工要求，但是从零件结构可知用车床来加工在装夹时较困难，而用铣床来加工在装夹时较方便。另外，工艺路线一中是在完成前面5道工序后，才以花键底孔及Ф40mm右端面A上一点，及28mm×40mm端面D上两点为定位基准加工花键孔，能较好的保证花键孔的位置尺寸精度，而在工艺路线方案二中，在工序Ⅰ、Ⅱ完成后就开始以花键底孔、A端面一点及28mm×40mm端面D两点为定位基准拉花键孔，这样就是重复采用粗基准定位，就不保证花键孔与宽为mm、mm槽的槽的位置精度，最终达不到零件技术要求，甚至会造成偏差过大而报废，这是重复利用粗基准而造成的后果。通过以上的两工艺路线的优、缺点分析，最后确定工艺路线方案一为该零件的加工路线。该工艺过程详见表2和表3，机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。4、确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸，设计、绘制毛坯图⑴、确定毛坯余量（机械加工总余量），毛坯尺寸及其公差、设计、绘制毛坯图：铸铁模铸造的机械加工余量按GB/T11351-89确定。确定时根据零件重量来初步估算零件毛坯铸件的重量，加工表面的加工精度，形状复杂系数，由《工艺手册》表2.2-3，表2.2-4，表2.2-5查得，除孔以外各内外表面的加工总余量（毛坯余量），孔的加工总余量由表2.3-9查得，表2.3-9中的余量值为双边余量。本零件“CA6140车床拨叉”材料为HT200，毛坯重量估算约为1.3kg，生产类型为中批量生产，采用金属型铸造毛坯。①、A端面毛坯余量：加工表面形状简单，由铸件重量为1.3kg，加工精度R3.2，保证长度尺寸为80mm，查《工艺手册》表2.2-4得加工单边余量为5.5mm，另查表1.4-24得长度尺寸公差范围为±0.27，即长度方向毛坯尺寸为85.5±0.27mm。②、宽为80+0.03槽的端面毛坯余量：由毛坯重1.3kg，加工精度为3.2，加工表面形状简单，从孔的中心线到端面的长度尺寸为27mm，查《工艺手册》表2.2-4得单边余量为Z=5.5，另查表1.4-24得长度方向尺寸公差为±0.195，即长度方向毛坯尺寸为32.5±0.195mm。③、孔Ф22mm、槽80+0.03mm和槽mm均为实心，未铸造出来。⑵、确定工序余量，工序尺寸及其公差：确定工序（或工步）尺寸的一般方法是：由加工表面的最后工序（或工步）往前推算，最后工序（或工步）的工序（或工步）尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。前面已经根据有关资料查出零件各加工表面的加工总余量（即毛坯余量），将加工总余量分配给各工序（或工步）加工余量，然后由后往前计算工序（或工步）尺寸。本零件各加工表面的加工方法（即加工工艺路线）已经在前面根据有关资料确定，本零件的各加工表面的各工序（或工步）的加工余量除粗加工工序（或工步）加工余量之外，其余工序（或工步）加工余量可以根据《现代制造工艺设计方法》以后简称为《现代工艺》中精、半精加工余量建议值来确定，粗加工工序（或工步）加工余量不是由表中查出确定，而是通过计算的方法得到的：本零件各加工表面的工序（或工步）的经济精度，表面粗糙度的确定，除最后工序（或工步）是按零件图样要求确定外，其余工序（或工步）主要是根据《工艺手册》表1.4-7、表1.4-8及参考表1.4-17定公差等级（即IT）和表面粗糙度。公差等级确定后，查《工艺手册》表1.4-24得出公差值，然后按“入体”原则标注上下偏差。本零件的各加工表面的工艺路线，工序（或工步）余量，工序（或工步）尺寸及其公差，表面粗糙度如表：表1各加工表面的工艺路线、工序（或工步）、工序（或工步）尺寸及其公差、表面粗糙度（未注单位：mm）加工表面工序（或工步）名称工序（或工步）余量工序（或工步）基本尺寸工序（或工步）经济精度工序（或工步）尺寸及其偏差表面粗糙度（μm）工序基本尺寸公差等级公差值A面半精铣Z=0.5mm80IT90.074Ra3.2