机械制造工艺学课程设计(CA6140车床拨叉)

例二CA6140车床拨叉机械加工工艺规程及工艺装备设计:序言机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及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，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习大好基础。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，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Φ20孔与操纵机构相连，二下方的Φ50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：1、小头孔Φ20以及与此孔相通的Φ8的锥孔、M6螺纹孔。2、大头半圆孔Φ50。3、拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔端面，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm，小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为0.05mm。由上面分析可知，可以粗加工拨叉下端面，然后以此作为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5000件/年，零件的质量是1.0Kg/个，查《机械制造工艺设计简明手册》第2页表1.1-2，可确定该拨叉生产类型为中批生产，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，生产类型为中批生产，故选择木摸手工砂型铸件毛坯。查《机械制造工艺设计简明手册》第41页表2.2-5,选用铸件尺寸公差等级为CT-12。2、确定铸件加工余量及形状：查《机械制造工艺设计简明手册》第41页表2.2-5，选用加工余量为MA-H级，并查表2.2-4确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，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D120H102孔降一级双侧加工D250H3.52孔降一级双侧加工T230H5单侧加工T312H5单侧加工T412H5单侧加工3、绘制铸件零件图四、工艺规程设计(一)选择定位基准：1粗基准的选择：以零件的小头上端面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。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，以两个小头孔外圆柱表面为辅助的定位精基准。(二)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《机械制造工艺设计简明手册》第20页表1.4-7、1.4-8、1.4-11，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工序01粗铣Φ20、Φ50下端面，以T2为粗基准，采用X51立式铣床加专用夹具；工序02粗铣Φ20上端面，以T1为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；工序03粗铣Φ50上端面，以T4为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；工序04钻、扩Φ20孔，以Φ32外圆和T2为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；工序05粗镗Φ50孔，以D1为定位基准，采用T616卧式镗床加专用夹具；工序06铣斜肩，以D1和T2为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；工序07精铣Φ20下端面，以T2为基准，采用X51立式铣床加专用夹具；工序08精铣Φ20上端面，以T1为基准，采用X51立式铣床加专用夹具；工序09粗铰、精铰Φ20孔，以T2和Φ32外圆为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；工序10精铣Φ50端面，以D1为基准，采用X51立式铣床加专用夹具；工序11半精镗Φ50孔，以D1做定位基准，采用T616卧式镗床加专用夹具；工序12钻、铰Φ8锥孔，以T1和零件中线为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；工序13钻M6底孔，攻螺纹，以T1和零件中线为基准，采用Z525立式钻床并采用专用夹具；工序14铣断，以D1为基准，采用X60卧式铣床加专用夹具；工序15去毛刺；工序16终检。（三）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：加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度工序余量昀小昀大φ50IT12（D2）铸件7.0CT128.243粗镗4.0IT12250.00476.30.956.8半精镗3.0IT10100.00503.22.93.25φ20IT7（D1）钻18IT11110.001817.8918扩1.8IT10084.008.196.31.7161.910粗铰0.14IT8033.0094.193.20.1070.224精铰0.06IT7021.00201.60.0390.0932、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昀小昀大铸件5.0CT125.201粗铣φ20孔下端面4.036.01200.251.57.7502粗铣φ20孔上端面4.032.01200.251.57.7503粗铣φ50孔上端面4.014.0120180.01.86.3807精铣φ20孔下端面1.031.080033.00.751.28308精铣φ20孔上端面1.030.080033.00.751.28310精铣φ50孔端面1.0×212.08016.0016.00.9511.0163、确定切削用量及时间定额：工序01粗铣Φ20、Φ50下端面，以T2为粗基准。1.加工条件工件材料：HT200,σb=170~240MPa，铸造;工件尺寸：aemax=72mm，l=176mm;加工要求：粗铣Φ20孔下端面，加工余量4mm;机床：X51立式铣床；刀具：YG6硬质合金端铣刀。铣削宽度ae≤90,深度ap≤6,齿数z=12,故根据《机械制造工艺设计简明手册》（后简称《简明手册》）表3.1，取刀具直径d0=125mm。根据《切削用量手册》（后简称《切削手册》）表3.16，选择刀具前角γ0＝0°后角α0＝8°，副后角α0’=10°，刃倾角：λs=－10°,主偏角Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副偏角Kr’=5°。2.切削用量1）确定切削深度ap因为余量较小，故选择ap=4mm，一次走刀即可完成。2）确定每齿进给量fz由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据《切削手册》表3.5，使用YG6硬质合金端铣刀加工，机床功率为4.5kw（据《简明手册》表4.2-35，X51立式铣床）时：fz=0.09~0.18mm/z故选择：fz=0.18mm/z。3）确定刀具寿命及磨钝标准根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面昀大磨损量为1.5mm；由于铣刀直径d0=125mm，故刀具使用寿命T=180min（据《简明手册》表3.8）。4）计算切削速度vc和每分钟进给量vf根据《切削手册》表3.16，当d0=125mm，Z=12，ap≤7.5，fz≤0.18mm/z时，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系数为：kMV=1.0，kSV=0.8。切削速度计算公式为：vpvevzvpTvvckzuayfxaqdcvvm0其中mmae72，mmap4，245vC，2.0qv，15.0xv，35.0yv，8.08.00.1kkkSvMvv，2.0uv，0pv，32.0m，min180T，zmmfz/18.0，12Z，将以上数据代入公式：min/1428.0122.07235.008.015.041802.012524532.0mvc确定机床主轴转速：min/3611000rdvnwcs。根据《简明手册》表4.2-36，选择nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，实际进给量和每分钟进给量为：vc=10000nd=100030012514.3m/min=118m/minfzc=vfc/ncz=390/300×12mm/z=0.1mm/z5)校验机床功率根据《切削手册》表3.24，近似为Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率Pcm=4.5×0.75kw=3.375kwPcc。故校验合格。昀终确定:ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。6）计算基本工时tm＝L/vf，L=l+y+Δ，l=176mm.查《切削手册》表3.26，入切量及超切量为：y+Δ=40mm，则：tm＝L/Vf=(176+40)/390=0.81min。工序02粗铣Φ20上端面，以T1为定位基准。切削用量和时间定额及其计算过程同工序01。工序03粗铣Φ50上端面，以T4为定位基准刀具：YG6硬质合金端铣刀，10,400Zmmd机床：X51立式铣床根据《切削手册》查得，mmazmmfpz4,/13.0。根据《简明手册》表4.2-36查得，取：min/300rnw，故实际切削速度：min/7.371000300401000mndvww当min/300rnw时，工作台每分钟进给量应为：min/3903001013.0mmnZffwzm查说明书，取min/400mmfm计算切削基本工时：mmyL82107272因此，min205.039082fLtmm工序04钻、扩Φ20孔，以Φ32外圆和T2为基准，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT10。1.选择钻头根据《切削手册》表2.1.2.2，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=18mm，钻头采用双锥后磨横刀，后角αo＝12°，二重刃长度bε=3.5mm,横刀长b=2mm,宽l=4mm,棱带长度mml5.11，1002°，30°2.选择切削用量（1）确定进给量按加工要求确定进给量：查《切削手册》，rmmf/53.0~43.0，367.11830dl，由《切削手册》表2.7,系数为0.5,则：rmmf/)265.0~215.0(5.0)53.0~43.0(按钻头强度选择:查《切削手册》表2.8,钻头允许进给量为：rmmf/0.2；按机床进给机构强度选择：查《切削手册》表2.9，机床进给机构允许轴向力为8330N时，进给量为rmmf/93.0。以上三个进给量比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其值为：0.215~0.265mm/r。根据《简明手册》表4.2-16,昀终选择进给量rmmf/22.0。由于是通孔加工，为避免即将钻穿时钻头折断，故应在即将钻穿时停止自动进给而改为手动进给。根据《切削手册》表2.19查出,钻孔时轴向力Ff=2500N，轴向力修正系数为1.0，故Ff=2500N。根据Z525立式钻床使用说明书，机床进给机构允许的昀大轴向力为8830N﹥Ff