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机械说明书样本
CA6140拨叉设计工艺过程
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制定工艺路线:
由于生产类型为中批生产,故采用组合机床及专用工具,并尽量使工序集中来提高生产率,除此之外,适应降低生产成本
工艺路线方案一:
工序1铸造毛坯
工序2钻扩两孔φ20
工序3半精铣底面
工序4粗镗半精镗孔φ50
工序5粗铣半精铣φ32端面
工序6粗铣半精铣φ50端面
工序7粗铣φ32圆柱侧面
工序8钻锥孔φ8及M6底孔
工序9攻螺纹M6
工序10半精绞精绞两孔φ20
工序11切断
工序12去毛刺清洗
工序13终检入库
工艺路线方案二:
工序1铸造毛坯
工序2半精铣底面
工序3钻扩两孔φ20
工序4粗镗半精镗孔φ50
工序5粗铣半精铣φ50端面
工序6粗铣半精铣φ32端面
工序7粗铣φ32圆柱侧面
工序8钻锥孔φ8及M6底孔
工序9攻螺纹M6
工序10半精绞精绞两孔φ20
工序11切断
工序12去毛刺清洗
工序13终检入库
工艺方案比较分析:
上述两方案:
方案一是先加工内孔φ20,再以φ20孔为基准加工底面,然后加工φ50内孔,而方案二先加工底面,以底面为基准加工各面及φ20内孔.由方案一可见φ20孔为基准加工底面精度易于保证,再以底面为基准加工φ50孔各面基垂直度要求,可保证便于定位加工,符合中批生产要求,方案二较为合理.
方案二:
工序1半精铣底面/以φ32端面为基准,选用X52K立式和专用夹具
工序2钻扩两孔φ30/以φ50内孔为基准选用Z3025摇臂钻床和专用夹具
工序3粗镗,半精镗孔φ50/以两个圆粒φ32外围及底面为粗基准 选用T611卧式铣镗床和专用夹具。
工序4粗铣半精铣φ50孔端面
工序5粗铣,半精铣φ32端面/以底面及φ32外围为基准
工序6粗铣φ32圆柱侧面/以底面为基准,X62卧式铣床和专用夹具
工序7钻锥孔φ8及M6底孔/以φ20端面为基准选用Z3025摇臂钻床及专用夹具
工序8攻螺纹m6
工序9半精绞,精绞两孔φ20/以φ50内孔为基准Z3025摇臂钻床
工序10切断/以φ20端面及底面为基准选用x62卧式铣床床和专用夹具
工序11去毛刺清洗
工序12终检,入库
机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定:
拨叉零件材料为HT200HB170¬—240,毛坯重量约1.0Kg生产中批采用金属型铸造毛坯
依据上述原始资料及加工工艺,分别确定各加工面的机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸如下:
1> 由于工件较小,为方便加工节省材料将两件铸在一起,同时加工
2> 铸件的圆角半径按表2.2.1<<简明设计手册>>选则金属型铸造R=3-5mm
拔模斜度外表面0o30 毛坯热处理方式为自然失效处理以消除铸造应力
3> 两内孔φ20+0.0210,考虑其孔径较小铸造困难,为简化铸造毛坯外型,现直接将φ32圆柱铸成实心的
4> 两内孔精度要求IT7参照《机械制造工艺设计简明手册》（以下简称《工艺手册》）表2.3-8确定工序尺寸及余量为:
钻孔:
φ18
扩孔:
φ19.8 2Z=1.8mm
半精绞:
φ19.94 2Z=0.14mm
精绞:
φ20+0.0210
5> 内孔φ50+0.05+0.25
毛坯为铸孔,内孔精度要求IT12表面粗糙度为Ra3.6,参照《工艺手册》表2.3-10确定工序尺寸及余量为:
一次 粗镗φ45
二次 粗镗φ48 2Z=3
三次 半精镗φ49.7 2Z=1.7
四次 精镗φ50+0.50+0.25 2Z=0.3
6> 内孔φ50端面加工余量（计算长度为12-0.06-0.18）
① 按照《工艺手册》表（2.2-3）（2.2-4）
得孔外端面单边加工余量为1.5,基准为2.0
公差CT=1.1表（2.2-1）
② 铣削余量（2.3-2.1）
精铣削的公称余量（单边）为Z=10
铣削公差:
现规定本工序（粗削）的加工精度为IT11级,因此可知本工序的加工尺寸偏差-0.22mm（入体方向）,由于毛坯及以后各道工序的加工都有加工公差,因此规定的加工余量其实只是名义上的加工余量,实际上,加工余量有最大及最小之分,由于本设计规定的零件为中批生产应该采用调整法加工,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定.
φ50基准端面毛坯尺寸加工余量 Zmax=2.0+1.1=3.1
Zmin=2.0-1.1=0.9
φ50半精铣的加工余量（单边）Z=0.8
粗铣加工余量（单边）Z=1.2
毛坯名义尺寸:
12+2×2=16
毛坯最大尺寸:
16+1.1×2=18.2
毛坯最小尺寸:
16-0=16
粗镗后最大尺寸:
12+0.8=12.8
粗镗后最小尺寸:
12.8-0.22=12.58
半精镗后与零件图尺寸相同即12-0.06-0.18
7> 两φ32圆柱端面加工余量及公差,圆柱φ32圆柱端面为自由尺寸公差,表面粗糙度值要求为Ra3.2,要求粗铣,半精铣比对单边余量Z=1.5mm公差CT=1.3
φ32半精铣的加工余量（单边）Z=0.8
粗铣加工余量（单边）Z=1.2
毛坯名义尺寸:
30+2×2=34
毛坯最大尺寸:
34+1.1×2=36.4
毛坯最小尺寸:
34-0=34
粗镗后最大尺寸:
30+0.8=30.8
粗镗后最小尺寸:
30.8-0.22=30.58
半精镗后与零件图尺寸相同即30-0.06-0.18
加工基本工时
工序1粗铣半精铣底面
1.选择工具 《切削手册》
１>根据表1.２选择YG6硬质合金刀具
根据表3.1铣前深度ap≤4铣削宽度ae≤90端铣刀直径D0=100mm
由于采用标准硬质合金端铣刀,故齿数Z=10
2>铣刀几何形状查表（3.2）由于HBS=200>150,r0=0° α0=8°Kr=45°Kre=30°
Kr′=5°λs=-20°α0′=8°bq=1.2
2选择切削用量
1> 决定铣削深度ap（由于加工余量不大,铸体为金属型,铸造表面粗糙度为12.5~6.3因此能够在一次走刀内切完）
ap=h=2mm
2> 决定每齿进给量fz当使用YG6铣床功率为7.5KW
查表3.5时fz=0.14~0.24mm/z取fz=0.18
3> 选择铣刀磨纯标准及刀具寿命
根据表3.7铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时2.0,精加工时0.5
由于铣刀直径d0=100mm故刀具寿命T=180min（查表3.8）
4> 根据（表3.16）当d0=100mmZ=10ap=2fz=0.18Vi=98m/minnt=32r/minVft=490mm/min
各修正系数为:
kmv=kmn=kmvf=0.89
Ksv=ksn=ksvf=0.8
故:
Vc=Vtkv=98×0.89×0.8=70m/min
n=ntkn=322×0.89×0.8=230r/min
Vf=Vftkvt=490×0.89×0.8=350.3mm/min
根据X52K型立铣说明书（《设计手册》表4.2-35）选择
n=300r/min Vfc=375mm/min
因此实际切削速度和每齿进给量为
VC=πd0n/1000=3.14×100×300/1000=94.2m/min
Fzc=vfc/（nc×Z）=375/300×10=0.125mm/z
5> 根据机床功率:
根据表3.24当HBS=170~240ae≤9mmap≤2d=100Z=10Vf=375mm/min
近似Pcc=3.8KW
根据X52K型立铣说明机床主轴允许功率为Pcm=7.5×0.75=5.63KW
故Pccap=2Vf=375mm/minn=300r/minVc=94.2m/minfz=0.125mm/z
6> 计算基本工时tm=L/vf
式中L=176mm根据表3.26,对称安装铣刀,入切量及超切量Y+Δ=35则L=（176+35）=221mm故tm=221/375=0.56min
工序2钻扩两孔φ20
1选择钻头
选择锥柄麻花钻（GB1438-85）查表d0=18
钻头几何形状（表2.1及表2.2）
双锥,修磨横刃β=30°2φ=100°bξ=3.5α0=11°b=2mmL=4mm
2.选择切削刀具
①进给量f
1>按加工要求决定进给量:
根据表2.7当加工要求为H12~HB精度
铸铁HBS>200d0=18mmf=0.43~0.53mm/r
由于L/d=30/18=1.67故应乘以孔深修正系数kcf=1
f=0.43~0.53mm/r
2>按钻头强度决定进给量
根据表2-8当HBS=200d=18mm钻头强度允许的进给量f=1.6mm/r
3>按机床进给机构强度决定进给量
根据表2.9当HBS>210d0=≤20.5机床进给机构允许的轴向力为6960N
（Z3025钻床允许的轴向力为7848N见《设计手册》表4.2-11）进给量为0.6mm/r
从以上三个进给量比较可看出,受限制的进给量是工艺要求,其值为f=0.43~0.53mm/r
根据Z3025钻床,选择f=0.5mm/r
②决定钻头磨纯标准及寿命
由表2.12当d0=18时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm,寿命T=60min
③切削进度
由表2.15HBS170~240,f=0.5mm/rd>20Vc=16m/min
n=1000V/πd0=1000×16/（3.14×20）=254.7r/min
④检验机床扭矩及功率
根据表2.20当f=0.5mm/rd0<19时mt=64.45N*M
根据Z3025钻床说明书当nc=250r/min时Mm=80N*M
根据表2.23当HBS200d0=20f=0.53mm/rVc=16m/min时Pc=1.1KW
查《设计手册》表4.2-11PE=2.2KW
由于MCf =0.5min/rnc=250r/min Vc=16m/min
⒊计算基本工时
tm=L/nf
L=L+Y+Δ,L=30mm入切量及超切量由表2.29查出Y+Δ=10mm
tm=L/nf=（30+10）/（250×0.5）=0.32min
两孔tm=0.32×0.2=0.64min
二扩孔
1>选择扩刀
选择硬质合金扩孔钻d0=19.8mm
钻头几何形状为r0=5°α0=8°kr=30°krζ=30°β=10°bα1=1mm
2>选择进给量及切削进度
查《简明机械加工工艺手册》表11-15
V=（1/2-1/3）V钻
=（1/2-1/3）×16
=8～5.3m/min 取V=6m/min
n=1000V/πd0=1000×6/3.14×20=95.5r/min
查表2.10d0=20HB=200时,f=0.9～1.1
根据Z3025钻床说明书选择f=1.0mm/r
3>钻头磨纯标准及寿命
由表2.12当d0=20mm时,扩孔钻后刀面最大磨损限度为0.6mm寿命T=30min
tm=L/nf=L+Y+Δ/nf=（30+10）/（125×1）=0.23min
两孔tm=2×0.32=0.64min
工序3粗镗半精镗φ50孔
1>选择刀具:
查表《机械加工工艺手册》表11.2-10
选择莫式锥柄3刀杆直径D=30高速钢刀头
2>选择切削用量
有《工艺手册》表2.3-10得
粗镗φ49.72Z=4.8
半精镗φ50+0.50+0.25 2Z=0.2
粗镗孔至φ48,单边余量Z=2.4/mm
一次镗去全部余量ap=2.4mm
进给量f=0.52mm/r
根据有关手册确定卧式镗床的切削速度为v=3.5m/min
nw=1000r/Πd=1000×35/3.14×50=223r/min
查表4.2-20T611卧式镗床主轴转速n=250r/min
切削工时L=12L2=3L3=4mm则
t1=（L1+L2+L3）/nf=（12+3+4）/250×0.52=0.15min
③半精镗孔φ50+0.50+0.25
１> 切削用量
单边余量Z=0.1mm一次公差去全部余量ap＝0.1mm
进给量f=0.2mm/r
根据有关手册,确定卧式镗床切割进度v=50m/min
查表4.2-20 T611卧式镗主轴转速
n=315r/min
切削工时L=12L2=3L3=4则
t2=（L+L2+L3）/nf=（12+3+4）/3.5×0.2=0.3min
工序4粗铣半精铣端面φ50
1.选择工具 《切削手册》
１>根据表1.２选择YG6硬质合金刀具
根据表3.1铣前深度ap≤4铣削宽度ae≤90端铣刀直径D0=100mm
由于采用标准硬质合金端铣刀,故齿数Z=10
2>铣刀几何形状查表（3.2）由于HBS=200>150,r0=0° α0=8°Kr=45°Kre=30°
Kr′=5°λs=-20°α0′=8°bq=1.2
2选择切削用量
7> 决定铣削深度ap（由于加工余量不大,铸体为金属型,铸造表面粗糙度为12.5~6.3因此能够在一次走刀内切完）
ap=h=2mm
8> 决定每齿进给量fz当使用YG6铣床功率为7.5KW
查表3.5时fz=0.14~0.24mm/z取fz=0.18
9> 选择铣刀磨纯标准及刀具寿命
根据表3.7铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时2.0,精加工时0.5
由于铣刀直径d0=100mm故刀具寿命T=180min（查表3.8）
10> 根据（表3.16）当d0=100mmZ=10ap=2fz=0.18Vi=98m/minnt=32r/minVft=490mm/min
各修正系数为:
kmv=kmn=kmvf=0.89
Ksv=ksn=ksvf=0.8
故:
Vc=Vtkv=98×0.89×0.8=70m/min
n=ntkn=322×0.89×0.8=230r/min
Vf=Vftkvt=490×0.89×0.8=350.3mm/min
根据X52K型立铣说明书（《设计手册》表4.2-35）选择
n=300r/min Vfc=375mm/min
因此实际切削速度和每齿进给量为
VC=πd0n/1000=3.14×100×300/1000=94.2m/min
Fzc=vfc/（nc×Z）=375/300×10=0.125mm/z
11> 根据机床功率:
根据表3.24当HBS=170~240ae≤9mmap≤2d=100Z=10Vf=375mm/min
近似Pcc=3.8KW
根据X52K型立铣说明机床主轴允许功率为Pcm=7.5×0.75=5.63KW
故Pccap=2Vf=375mm/minn=300r/minVc=94.2m/minfz=0.125mm/z
12> 计算基本工时tm=L/vf
式中L=72mm根据表3.26,对称安装铣刀,入切量及超切量Y+Δ=35则
工时为tm=L/nf=（72+3+4）/375=0.21min
工序5粗铣半精铣两孔φ20端面
1.选择工具 《切削手册》
１>根据表1.２选择YG6硬质合金刀具
根据表3.1铣前深度ap≤4铣削宽度ae≤90端铣刀直径D0=100mm
由于采用标准硬质合金端铣刀,故齿数Z=10
2>铣刀几何形状查表（3.2）由于HBS=200>150,r0=0° α0=8°Kr=45°Kre=30°
Kr′=5°λs=-20°α0′=8°bq=1.2
2选择切削用量
13> 决定铣削深度ap（由于加工余量不大,铸体为金属型,铸造表面粗糙度为12.5~6.3因此能够在一次走刀内切完）
ap=h=2mm
14> 决定每齿进给量fz当使用YG6铣床功率为7.5KW
查表3.5时fz=0.14~0.24mm/z取fz=0.18
15> 选择铣刀磨纯标准及刀具寿命
根据表3.7铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时2.0,精加工时0.5
由于铣刀直径d0=100mm故刀具寿命T=180min（查表3.8）
16> 根据（表3.16）当d0=100mmZ=10ap=2fz=0.18Vi=98m/minnt=32r/minVft=490mm/min
各修正系数为:
kmv=kmn=kmvf=0.89
Ksv=ksn=ksvf=0.8
故:
Vc=Vtkv=98×0.89×0.8=70m/min
n=ntkn=322×0.89×0.8=230r/min
Vf=Vftkvt=490×0.89×0.8=350.3mm/min
根据X52K型立铣说明书（《设计手册》表4.2-35）选择
n=300r/min Vfc=375mm/min
因此实际切削速度和每齿进给量为
VC=πd0n/1000=3.14×100×300/1000=94.2m/min
Fzc=vfc/（nc×Z）=375/300×10=0.125mm/z
17> 根据机床功率:
根据表3.24当HBS=170~240ae≤9mmap≤2d=100Z=10Vf=375mm/min
近似Pcc=3.8KW
根据X52K型立铣说明机床主轴允许功率为Pcm=7.5×0.75=5.63KW
故Pccap=2Vf=375mm/minn=300r/minVc=94.2m/minfz=0.125mm/z
18> 计算基本工时tm=L/vf
式中L=176mm根据表3.26,对称安装铣刀,入切量及超切量Y+Δ=35则L=（176+35）=221mm故tm=221/375=0.56min
工序6粗铣φ32圆柱侧面
1.选择工具 《切削手册》
１>根据表1.２选择YG6硬质合金刀具
根据表3.1铣前深度ap≤6铣削宽度ae≤90端铣刀直径D0=100mm
由于采用标准硬质合金端铣刀,故齿数Z=10
2>铣刀几何形状查表（3.2）由于HBS=200>150,r0=0° α0=8°Kr=45°Kre=30°
Kr′=5°λs=-20°α0′=8°bq=1.2
2选择切削用量
19> 决定铣削深度ap（由于加工余量不大,能够在一次走刀内切完）
ap=h=6mm
20> 决定每齿进给量fz当使用YG6铣床功率为7.5KW
查表3.5时fz=0.14~0.24mm/z取fz=0.18
21> 选择铣刀磨纯标准及刀具寿命
根据表3.7铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时2.0,精加工时0.5
由于铣刀直径d0=100mm故刀具寿命T=180min（查表3.8）
22> 根据（表3.16）当d0=100mmZ=10ap=2fz=0.18Vi=98m/minnt=32r/minVft=490mm/min
各修正系数为:
kmv=kmn=kmvf=0.89
Ksv=ksn=ksvf=0.8
故:
Vc=Vtkv=98×0.89×0.8=70m/min
n=ntkn=322×0.89×0.8=230r/min
Vf=Vftkvt=490×0.89×0.8=350.3mm/min
根据X62型卧式铣说明书（《设计手册》表4.2-35）选择
n=300r/min Vfc=375mm/min
因此实际切削速度和每齿进给量为
VC=πd0n/1000=3.14×100×300/1000=94.2m/min
Fzc=vfc/（nc×Z）=375/300×10=0.125mm/z
23> 根据机床功率:
根据表3.24当HBS=170~240ae≤9mmap≤2d=100Z=10Vf=375mm/min
近似Pcc=3.8KW
根据X62型卧式铣说明机床主轴允许功率为Pcm=7.5×0.75=5.63KW
故Pccap=2Vf=375mm/minn=300r/minVc=94.2m/minfz=0.125mm/z
24> 计算基本工时tm=L/vf
式中L=20mm根据表3.26,对称安装铣刀,入切量及超切量Y+Δ=35则
故tm=L/nf=（20+3+4）/375=0.07min
工序7钻锥孔φ8及M6底孔
一.钻锥孔φ8
1.锥柄麻花钻（GB1436-85）d=7.8mm
钻头几何形状为（表2.1及表2.2）双锥修磨横刃β=30°
2φ=118° be=3.5mmα0=12°ψ=55°
2.选择切削用量
1>按加工要求决定进给量
根据表2.7当加工要求为H12~HB精度铸铁硬度HBS200
d0=7.8mm时f=0.36~0.44mm/r
由于L/d=32/7.8=4因此应乘以修正孔系数kcf=0.95则
f=（0.36~0.44）×0.95=0.34～0.42mm/r由钻床Z3025手册取f=0.4mm/r
2>决定钻头磨纯标准及寿命
由表2.12,当d0=8时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm寿命T=35min
3>决定切削速度
由表2.15硬度HBS200～219f=0.9mm/rd0<20mmVc=22m/min
n=1000V/πd0=1000×22/（3.14×20）=350r/min
由钻床说明手册选取n=400r/min
3.计算工时
tm=L/nf=L+Y+Δ/nf=（32+10）/400×0.4=0.26min
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