CA拨叉零件的加工工艺设计铣叉口两端面的铣床夹具Word下载.docx
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d当全部表面都需要加工时，应选余量最小的表面作为基准，以保证该表面有足够的加工余量。
要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置出发，进而保证拨叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。
从拨叉零件图分析可知，选择平面作为拨叉加工粗基准。
3.3.2精基准的选择
基准重合原则。
即尽可能选择设计基准作为定位基准。
这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。
基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。
基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。
例如：
轴类零件常用顶针孔作为定位基准。
车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。
互为基准的原则。
选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。
例如：
对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。
自为基准原则。
有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。
磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。
此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。
此外，还应选择工件上精度高。
尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。
并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。
从拨叉零件图分析可知，该零件的底平面与小头孔，适于作精基准使用。
但用一个平面和一个孔定位限制工件的自由度是不够的，它只限制了五个自由度，如果采用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。
选择精基准的原则时，重点考虑的是有利于保证工件的加工精度并使装夹更为方便。
3.4工艺路线的拟订
对于批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。
拨叉的加工的第一个工序也是加工统一的基准。
具体工序是先以小头孔左端面为粗基准，粗、精加工小头孔右端面，再以右端面为基准加工小头孔，在后续的工序安排中都是以小头孔为基准定位。
后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。
3.5加工精度的划分
零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段：
（1）粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。
粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切削用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，加工精度低，粗糙度值大。
一般粗加工的公差等级为IT11~IT12。
粗糙度为Ra10~1.25m。
（2）半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。
半精加工的公差等级为IT9~IT10。
表面粗糙度为Ra10~1.25m。
（3）精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。
精加工应采用高精度的机床切削用量小，工序变形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般为IT6~IT7，表面粗糙度为Ra10~1.25m。
此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。
由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。
但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。
在实际生活中，对于刚性好，精度
要求不高或批量小的工件，以及运输装夹费时的重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。
必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表面的加工
或某一工序的性质区分。
例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。
3.6制定工艺路线
制定工艺路线的出发点，应当使零件的几何形状、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具，并尽量使工序集中来提高生产率。
虽然工序增加了工时，但是质量大大提高了。
方案一和方案二相比，方案一工艺路线在工序三就将55孔锯开，在后面的工序铣55孔的两侧面的时候，对于工件的加工面减少不的工设计，但是在后面的工序中进行的加工，特别是定位和孔55的加工就有相当大的难度，如才用方案一进行55孔的加工时，在上面
的工序中已经锯断，只有进行半圆的加工。
这样的加工在一般的机床上是不保证精度的，若想要保证精度只有在数控机床上，那样的话生产成本将提高了很多。
方案二就解决了上述产生的问题，将55的孔到了最后的时候才将其锯开，这样不仅保证了55孔的精度，而且在后面工序中的加工也可以用55的孔来作为定
位基准。
这样的加工可以在一般的机床上就可以进行加工了，不仅保证了精度，还降低了生产成本。
由以上分析：
方案二为合理、经济的加工工艺路线方案。
具体的加工工艺过程如表3.3。
表3.3最终加工工艺路线
工序号
工序内容
工序一
铸造。
工序二
热处理。
工序三
粗、精铳25孔上端面。
工序四
钻、扩、铰25孔。
工序五
粗、精铳55孔两侧面。
工序六
粗、精镗55孔。
工序七
铳下平面。
工序八
粗、精铳16槽。
工序九
粗铳斜平面。
工序十
切断。
工序十一
检杳。
4工序参数选择、计算
CA6140车床拨叉，零件材料为HT2O0硬度190〜210HB毛皮重量1.0kg,生产类型大批量，铸造毛坯
4.1毛坯的确定
4.1.1毛坯的工艺要求
（1）由于铸造件尺寸精度和表面粗糙度值低，因此零件上有与其它机件配合的表面需要进行机械加工。
（2）为了使金属容易充满膛摸和减少工序，铸造件外形应力求简单、平直，尽量避免铸件截面间差别过大，或具有薄壁、高筋、高台等结构。
（3）铸件的结构中应避免深孔或多孔结构。
（4）铸件的整体结构应力求简单。
4.1.2毛坯形状、尺寸要求
（1）各加工面的几何形状应尽量简单。
（2）工艺基准以设计基准相一致。
（3）便于装夹、加工和检查。
（4）结构要素统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。
在确定毛坯时，要考虑经济性。
虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。
因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。
在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。
据以上原始资料及加工路线，分别确定各加工表面的机械加工余量及毛坯尺寸如图4.1。
图4.1拨叉毛坯
4.2拨叉的偏差计算
4.2.1拨叉平面的偏差及加工余量计算
（1）侧平面加工余量的计算。
根据工序要求，其加工分粗、精铣加工。
各工步余量如下：
粗铣：
由参考文献［4］表6—28。
其余量值规定为1.5~2.0mm，现取2.0mm。
查参考文献［3］可知其粗铣为IT12。
精铣：
由参考文献［3］表2.3—59,其余量值规定为1.0mm。
铸造毛坯的基本尺寸为7821.081mm，又由参考文献⑹表11-19可得铸件尺寸公差为0.6。
毛坯的名义尺寸为：
782.01.081mm
毛坯最小尺寸为：
810.680.4mm
毛坯最大尺寸为：
811.482.4mm
粗铣后最大尺寸为：
781.079mm
精铣后尺寸与零件图尺寸相同，且保证各个尺寸精度。
大头孔两侧面的偏差及加工余量计算
（2）两侧面加工余量的计算。
由参考文献[4]表6—28。
查参考文献[3]可知其粗铣为IT12。
由参考文献[3]表2.3—59，其余量值规定为1.0mm。
铸造毛坯的基本尺寸为1221.015mm，又由参考文献⑹表11-19可得铸件尺寸公差为10..46。
122.01.015mm
150.614.4mm
151.416.4mm粗铣后最大尺寸为：
121.013mm精铣后尺寸与零件图尺寸相同，且保证各个尺寸精度。
4.2.2大小头孔的偏差及加工余量计算
参照参考文献[3]表2.2—2、2.2—25、2.3—13和参考文献[5]表1—8，可以查得：
孔2500.023：
钻孔的精度等级：
IT
12，表面粗糙度
Ra
12.5um，尺寸偏差是0.21mm
扩孔的精度等级：
10，表面粗糙度
3.2um，尺寸偏差是0.084mm
铰孔的精度等级：
8，表面粗糙度
1.6um，尺寸偏差是0.043mm
根据工序要求，小头孔分为钻、扩、铰三个工序，各工序余量如下：
钻2500.023孔
参照参考文献[3]表2.3-47，表2.3-48。
确定工序尺寸及加工余量为：
加工该组孔的工艺是：
钻——扩——铰
钻孔：
22
扩孔：
24.7
2Z2.7mm
（Z为单边余量1.5~2）
铰孔：
25
2Z0.3mm
（Z为单边余量0.15~0.2）
镗孔55加工该组孔的工艺是：
粗镗——精镗
粗镗：
55孔，参照参考文献[3]表2.3-48,其余量值为2.2mm；
精镗：
55孔，参照参考文献[3]表2.3-48,其余量值为0.8mm；
铸件毛坯的基本尺寸分别为：
55孔毛坯基本尺寸为：
552.20.852mm；
根据参考文献[3]表2.2-2可得锻件加工该孔经济精度为IT9。
55孔毛坯名义尺寸为：
粗镗工序尺寸为：
54.2
精镗工序尺寸为：
55从而达到要求。
423粗、精铣16严槽
参照参考文献⑸表21—5,得其槽边双边机加工余量2Z=2.0mm槽深机加工余量为2.0mm再由参照参考文献⑸表21—5的刀具选择可得其极限偏差：
粗加工为00.110，精加工为00.013o
槽的毛坯为一个整体：
粗铣两边工序尺寸为：
14。
0.110
粗铣槽底工序尺寸为：
6
精铣两边工序尺寸为：
16。
0.013，已达到其加工要求：
0.12o
4.3确定切削用量及基本工时（机动时间）
4.3.1工序1:
粗、精铣25孔上平面
（1）粗铣25孔上平面
加工条件
工件材料；
HT200，铸造。
机床：
X52K
查参考文献⑸表30—34
刀具：
硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：
YT15,D100mm,齿数Z8，此为粗齿铣刀。
因其单边余量：
Z=2mm
所以铣削深度ap:
ap2mm
每齿进给量af:
根据参考文献［3］表2.4—75，取af0.12mm/Z铣削速度
V:
参照参考文献⑸表30—34,取V1.33m/s
机床主轴转速n:
n1000V式（4.1）
d
式中V—铣削速度；
d—刀具直径。
代入式（4.1）得
1000V10001.3360…，.
n254r/min，
d3.14100
按照参考文献［3］表3.1—74n300r/min
实际铣削速度v:
v』3.141003001.57m/s
1000100060
进给量Vf:
VfafZn0.128300/604.8mm/s
工作台每分进给量fm:
fmV4.8mm/s288mm/mina:
根据参考文献［3］表2—81,a40mm
切削工时
式（4.2）
被切削层长度I:
由毛坯尺寸可知I40mm,刀具切入长度h:
li0.5（D,D2a2）（1~3）
0.5（100.1002402）（1~3）7mm
刀具切出长度l2:
取l22mm
走刀次数为1
（2）精铣25孔上平面
X52K。
根据参考文献⑸表30—31
高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：
YT15，D100mm，齿数12,此为细齿铣刀。
精铣该平面的单边余量：
Z=1.0mm
铣削深度ap:
ap1.0mm
根据参考文献⑸表30—31，取af0.08mm/Z
铣削速度V:
参照参考文献⑸表30—31,取V2.8m/s
机床主轴转速n：
由式（4.1）得
1000V10000.3260
n535r/min，
v
dn
1000
3.14100600
100060
3.14m/s
按照参考文献［3］表3.1—31n600r/min
VfafZn0.0812600/609.6mm/s
fmVf9.6mm/s576mm/min
被切削层长度l:
由毛坯尺寸可知l40mm
刀具切入长度l1:
精铣时l1D100mm
机动时间tj2:
“-2
fm
401002
576
0.25min
4.3.2工序2:
加工孔25到要求尺寸
工件材料为HT200铁，硬度200HBS孔的直径为25mm公差为H7,表面粗糙度Ra1.6m。
加工机床为Z535立式钻床，加工工序为钻、扩、铰，加工刀具分别为：
钻孔一一22mm标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；
扩孔一一
24.7mn标准高速钢扩孔钻；
铰孔——25mn标准高速铰刀。
选择各工序切削用量。
（1）确定钻削用量
1）确定进给量f根据参考文献⑸表28-10可查出
f表0.47~0.57mm/r，由于孔深度比丨/d。
30/221.36，&
0.9，故
f表（0.47~0.57）0.90.42~0.51mm/r。
查Z535立式钻床说明书，取
f0.43mm/r。
根据表28-8，钻头强度所允许是进给量f'
1.75mm/r。
由于机床进给机构
允许的轴向力Fmax15690N（由机床说明书查出），根据参考文献⑸表28-9，允许的进给量f"
1.8mm/r。
由于所选进给量f远小于f'
及f"
，故所选f可用。
2）确定切削速度v、轴向力F、转矩T及切削功率Pm根据表28-15，由插入法得
v表17m/min，F表4732N
T表51.69NM，Pm表1.25kW
由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。
由参考文献⑸表28—3，kMv0.88，klv0.75，故
v表17m/min0.880.7511.22（m/min）
1000v表100011.22mm/min
n162r/min
d°
22mm
查Z535机床说明书，取n195r/min。
实际切削速度为
d0n22mm195r/min’.
v14m/min
10001000
由表28-5，kMFkMT1.06，故
F4732N1.065016（N）
T51.69Nm1.0654.8Nm
3）校验机床功率切削功率Pm为
1.25kW（195/246）1.061.05kW
机床有效功率
P；
Pe4.5kW0.813.65kWPm
故选择的钻削用量可用。
即
d022mm,f0.43mm/r,n195r/min,v14m/min
相应地
F5016N,T54.8Nm,Pm1.05kW
I78mm
l1Dctgk,（1~2）竺ctg12017.4mm
22
刀具切出长度l2:
l21~4mm取l23mm
tj2
L
nf
787.43
0.43195
1.08min
（2）确定扩孔切削用量
1）确定进给量f根据参考文献⑸表28—31，
f表（0.7:
0.8）mm/r0.7=0.49:
0.56mm/r。
根据Z535机床说明书，取f=0.57mm/r。
2）确定切削速度v及n根据参考文献⑸表28—33,取v表25m/min修正系数：
a24722
kmv0.88，kav1.02根据上/1.50.9）
pap2
故v表25m/min0.881.0211.22m/min
n1000v表/（d0）
100011.22mm/min/（24.7mm）
286r/min
查机床说明书，取n275r/min。
d0n103
24.7mm275r/min10
21.3m/min
刀具切入长度li，有：
l1
Dd。
2
ctgkr
（1~2）
（4.3）
故v表8.2m/min0.880.997.14m/min
n1000v表/（d°
）
由式（4.3）得
2524.7
ctg120
22.09mm
l21~4mm取l23mm走刀次数为1
机动时间S:
tj3—782.093o.52min
jnf1.6100
该工序的加工机动时间的总和是tj:
tj1.080.540.522.14min
4）各工序实际切削用量根据以上计算，各工序切削用量如下:
d022mm，f0.43mm/r，n195r/min，v14m/min扩孔：
d024.7mm，f0.57mm/r，n275r/min，v21.3m/min
25mm，f1.6mm/r，n100r/min，v7.8m/min
4.3.3工序3粗、精铣两侧面
（1）粗铣两侧面
组合铣床
硬质合金可转位端铣刀（面铣刀），材料：
YT15，D100mm，齿数Z5，此为粗齿铣刀。
根据
升级会员 