CA6140拨叉零件的加工工艺规程及拉削Φ6毛坯孔的专用夹具设计.docx
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CA6140拨叉零件的加工工艺规程及拉削Φ6毛坯孔的专用夹具设计
CA6140拨叉零件的加工工艺规程及拉削Φ6毛坯孔的专用夹具设计
一、零件工艺性分析
1.1、零件的作用
题目给定的零件是CA6140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进行工作。
宽度为18+0.0120mm的槽尺寸精度要求很高，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。
所以，宽度为18+0.0120mm的槽和滑
移齿轮的配合精度要求很高。
1.2、零件的工艺分析
该拨叉的全部技术要求列如下表:
项目
公差等级
偏差（mm）
粗糙度
定位基准
Ø25的六齿方花键孔
IT12
+0.20
0
1.6
花键孔中心线
Ø22的花键底孔
IT12
+0.20
0
6.3
花键孔中心线
两端的2*150倒角
6.3
花键孔中心线
尺寸8的槽
IT9
+0.03
0
1.6
花键孔中心线
尺寸18的槽
IT6
+0.012
0
3.2
花键孔中心线
Ø6的花键槽宽
IT6
+0.06
+0.03
3.2
花键孔中心线
二、机械加工工艺规程设计
2.1、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。
2.2基准的选择
2.2.1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。
2.2.2精基准的选择
为保证定位基准和工序基准重合，以零件的下低面为精基准。
2.3、制定工艺路线
制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,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。
2.3.1.工艺路线方案一
工序：
1.粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15°倒角。
2.粗、精铣削B面。
3.铣削8+0.030mm的槽。
4.铣削18+0.0120mm的槽。
5.拉花键。
2.3.2.工艺路线方案二
工序：
1.粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15°倒角。
以Ф40mm圆柱面为粗基准。
选用C3163-1转塔式六角车床及三爪卡盘夹具。
2.拉花键。
以花键中心线及右端面为基准，
3.铣削槽B面。
以花键的中心线及下低面为基准。
选用X62W卧式铣床加专用夹具
4.铣削8+0.030mm的槽。
以花键的中心线及下低面为基准。
选用X62W卧式铣床加专用夹具。
5.铣削18+0.0120mm的槽。
以花键的中心线及下低面为基准。
选用X62W卧式铣床加专用夹具。
方案分析：
上述两方案中，工艺方案一把拉花键放在最后一道工序。
但此方案中2.3.4工序很难对工件进行定位和加紧、方案二中，把花键放在第一道工序的后边，这样，方案二中的3.4.5道工序很容易对工件进行定位与加紧即以花键中心线和下低面作为3.4.5道工序的定位基准。
此方案定位精度高，专用夹具结构简单、可靠，所以采用方案二比较合理。
三、机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定
零件材料为HT200，毛坯重量为1.0kgσb=160MPaHBS。
根据《机械加工工艺师手册》（以下简称《工艺手册》机械工业出版出版社、杨叔子主编）知生产类型为大批生产，采用模锻锻模造毛坯。
根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
3.1.毛坯余量及尺寸的确定
1.下端面的加工余量：
下端面有3±0.8mm的加工余量，足够把铸铁的硬质表面层切除
2.矩形花键底孔。
要求以矩形花键的外径定心，故采用拉削加工内孔尺寸为Φ220+0.28，见零件图，参照《金属机械加工工艺人员手册》表3-59确定孔加工余量的分配。
钻孔Φ20mm，扩孔Φ21mm，拉花键，花键孔要求以外径定心：
拉削时加工余量参照《金属机械加工工艺人员手册》取2Ζ=1mm
3.右端面的加工余量。
此工序分2个工步1、粗铣右端面2、精铣右端面。
精加工余量为0.2mm，粗铣加工余量为2.8mm
3.2、确定工序
工序Ⅰ：
车削下底面。
1．加工条件。
工件材料：
灰口铸铁HT200。
σb=145 MPa。
铸造。
加工要求：
粗、半精车A面并保证28mm的工序尺寸，Ra=3.2µm
机床C3163-1。
转塔式六角卧式车床。
刀具：
刀片材料。
r=12.ao=6-8b=-10o=0.5Kr=90n=15
2、计算切削用量。
（1）已知长度方向的加工余量为3±0.8mm。
实际端面的最大加工余量为3.8mm。
故分二次加工（粗车和半精车）。
长度加工公差IT１２级取-0.46mm（入体方向）
（2）进给量、根据《切削简明手册》（第3版）表1.4当刀杆尺寸为16mm×25mm,ａｅ≤３mm时，以及工件直径为Φ60mm时（由于凸台B面的存在所以直径取Φ60mm）
ƒ=0.6-0.8mm/ｒ.
按C３１６３－１ 车床说明书 取ƒ=0.6mm/n。
由于存在间歇加工所以进给量乘以k=0.75—0.85所以：
实际进给量f=0.6×0.8=0.48mm/ｒ
按C３１６３－１ 车床说明书 ƒ＝0.53ｍｍ／ｒ
（3）计算切削速度。
按《切削简明手册》表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）
刀具材料YG6
V=Cv/（Tm·apxv·fyv）·kv
其中：
Cv=158xv=0.15yv=0.4M=0.2修正系数Ko见《切削手册》表1.28
kmv=1.15kkv=0.8kkrv=0.8ksv=1.04kBV=0.81
∴Vc=158/（600.2·20.15·0.530.4）·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97
=46.9（m/min）
（4）确定机床主轴转速ns=1000vc/dw=229.8（r/min）
按C３１６３－１ 车床说明书 ｎ＝200r／min
所以实际切削速度V=40.8m/min
（5）切削工时，按《工艺手册》表6.2-1
由于铸造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮，为了切除硬皮表层以及为下一道工步做好准备
Tm=（L+L1+L2+L3）/nwxf=0.33（min）L=（65-0）/2=32.5L1=3、L2=0、L3=0
工序II精车下底面
1）已知粗加工余量为0.5mm。
2）进给量f.根据《切削用量简明手册》表1.6，f=0.15－0.25mm/r 按C３１６３－１ 车床说明书 ｆ＝0.16mm/r
计算切削速度按《切削用量简明手册》表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）
V=Cv/（Tm·apxv·fyv）·kv
=158/（600.2·20.15·0.160.4）·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97
=83.85（m/min）
3）确定机床主轴转速.nw=1000vc/dw=410.8（r/min）按C3163－１ 车床说明书 取nw=400（r/min）
实际切削速度V=57.1m/min
4）切削工时，查《工艺手册》表6.2-1
Tm=（L+L1+L2+L3）/nwxf=22.5/400x0.16=0.35（min）
由于下一道工序是钻孔，所以留下Ø20mm的台阶，所以L=（65-20）/2=22.5mmL1=3.L2=0.L3=0
工序III钻花键孔
钻头选择：
见《切削用量简明手册》表2.2
钻头几何形状为（表2.1及表2.2）：
双锥修磨具刃，钻头参数：
ｄ＝Ф20ｍｍβ=30°，2Φ=118°，2Φ=70°，bε=3.5mm,ao=12°,
Ψ=55°,b=2mm，=4mm。
根据《切削用量简明手册》表2-9确定f=0.48
ａ、按机床进给强度决定进给量：
根据表2.9,当σb＝210MPa
ｄ0＝20.5mm可确定f=0.75。
按C3163-1 车床说明书 取f=0.62mm/n.
ｂ、决定钻头磨钝标准及寿命表2.21，当do=20mm、钻头最大磨损量取0.6寿命T=45min.
ｃ、切削速度 由《切削用量简明手册》，表2.15得Ｖ=21m/min
n=1000V/D=334.4由机床技术资料得和334.4接近的有280n/m和400n/min取280n/min
取n=280m/min.实际Ｖ=17m/min
ｄ、基本工时，Tm=L/nf=（80+10）/280x0.62=0.32（min）
入切量及超切量由表2.29.查出Ψ+△=10mm
所以Tm=L/nf=（80+10）/280x0.62=0.32（min）
工序IV扩花键孔
刀具直径do=21mm；刀具几何参数同上。
由于两孔直径相差不大，为了节省停车和调换走刀量等辅助时间，n和f都不变，所以Tm同上Tm=0.32
倒角刀具15°锪钻由于两孔直径相差不大，以表面粗度要求不高手动进给。
工序V车倒角
刀具：
专用刀具。
此工步使用到专用刀具与手动进给。
检验机床功率按《切削用量简明手册》表1.2４
可以查出 当σｂ＝160～245HBS
ａｐ≤2.8ｍｍ ｆ≤0.6ｍｍ／ｒ
Ｖｃ≤41ｍ／min Ｐｃ＝3.4kw
按C３１６３－１ 车床说明书 主电机功率Ｐ＝11ｋｗ
可见Ｐｃ比Ｐ小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求
钻削功率检验按《切削用量简明手册》表2.21
当ｄｏ＝21ｍｍ ｆ＝0.64ｍｍ
查得转矩Ｍ＝61.8 N.M
《切削用量简明手册》表由表2.32 得功率公式
ＰC＝McVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km
按C３１６３－１ 车床说明书 主电机功率Ｐ＝11ｋｗ
可见ＰC比Ｐ小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要
工序VI拉花键孔
单面齿升：
根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿
为0.06mm,
拉削速度v=0.06m/s（3.6m/min）
切削工时t=Zblηk/1000vfzZ
式中：
Zb单面余量1.5mm（由Φ21mm拉削到Φ25mm）；
L拉削表面长度，80mm；
η考虑校准部分的长度系数，取1.2；
k考虑机床返回行程系数，取1.4；
v拉削速度（m/min）；
fz拉刀单面齿升；
Z拉刀同时工作齿数，Z=l/p；
P拉刀齿距。
P=（1.25-1.5）sqrt80=1.35sqrt80=12mm
∴拉刀同时工作齿数z=l/p=80/12≈7
∴其本工时Tm=1.5×80×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×7=0.13（min）
工序VII粗铣右端面
加工要求：
粗铣B面，精铣B面，Ra=3.2ｕｍ。
用标准镶齿圆柱铣刀粗铣加工余量3mm
机床：
Ｘ62W
加工工件尺寸：
宽度：
40mm长度：
28mm
1）选择刀具
根据《切削用量简明手册》表3.1铣削宽度ae≤5mm时。
直径为do=50mm 故齿数Ｚ＝８，由于采用标准镶齿圆柱铣刀
铣刀几何参数（表3.2）rn=10°ao=16°
2）切削用量
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