拔叉制造工艺课程设计全套资料831005Word下载.docx
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八、附录
（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，工作过程：
拨叉零件是在传动系统中拨动滑移齿轮，以实现系统调速，转向。
其花键孔Φ25mm通过与轴的配合来传递凸轮曲线槽传来的运动，零件的两个叉头部位与滑移齿轮相配合。
（二）零件的工艺分析
CA6140车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。
分述如下：
1.零件孔Φ22mm的上下加工表面及花键孔Φ25mm
这一组加工表面包括：
孔Φ22mm的上下加工表面，孔Φ22mm的内表面，有粗糙度要求为Ra小于等于6.3um，Φ25mm的六齿花键孔，有粗糙度要求Ra小于等于3.2um，扩两端面孔，有粗糙度要求Ra=6.3um;
加工时以上下端面和外圆Φ40mm为基准面，有由于上下端面须加工，根据“基准先行”的原则，故应先加工上下端面（采用互为基准的原则），再加工孔Φ22mm,六齿花键孔Φ25mm和扩孔。
2.孔Φ22mm两侧的拨叉端面
⑴这一组加工表面包括：
右侧距离18mm的上下平面，Ra=3.2um，有精铣平面的要求，左侧距离为8mm的上下平面，Ra=1.6um，同样要求精铣。
⑵加工时以孔22mm，花键孔25mm和上下平面为基准定位加工。
⑶根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面尺寸，上述表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们的位置精度要求
（三）零件的尺寸图
1.结合生产实际，备品率a％和废品率b％分别抽取5％和2％。
则
N=Qn（1+α%+β%）
=3800×
1（1＋5%＋2%）
=4066件/年
2.由于拨叉零件的年产量为4066件，现已知该产品属于轻型机械，叉的重量为1.0㎏，根据表可知生产类型为中批生产。
1.零件材料为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，故选择铸件毛坯。
2.已知零件的生产纲领是4066件每年,故查表，可确定其为中批生产，初步确定工艺安排的基本倾向为：
加工过程划分阶段，工序适当集中，加工设备主要以通用设备为主，采用专用夹具，这样投资较少，投产快生产率较高，转产较容易。
3.根据零件的材料确定毛坯为铸件，材料为HT200，毛坯的铸造方法为模锻铸造，铸件尺寸公差等级为CT9级。
4.下图为所制的毛坯尺寸图。
（一）基面的选择
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
基面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。
（1）粗基准的选择。
对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。
而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。
根据这个基准选择原则，现选取φ22
孔的不加工外轮廓底面作为粗基准，利用圆柱来定位，另外四爪握住两边来限制六个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。
（2）精基准的选择。
主要应该考虑基准重合的问题。
当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。
（二）制定工艺路线
在生产纲领确定的情况下,根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求来制定工艺路线。
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。
1..工艺路线方案的对比
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。
方案二
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A面为基准，
3.铣削槽B面。
以花键的中心线及A面为基准。
选用X62W卧式铣床加专用夹具
4.铣削8+0.030mm的槽。
选用X62W卧式铣床加专用夹具。
5.铣削18+0.0120mm的槽。
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A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。
2.补充选定的方案
工序0铸坯。
工序1粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15°
工序2拉花键。
工序3铣削槽B面。
工序4铣削8+00.03mm的槽。
工序5铣削18+0.0120mm的槽。
工序6磨槽。
工序7去毛刺。
工序8检验。
3，选择机床
（1）工序1为车端面和钻孔、扩孔、倒角，可用C3163-1转塔式六角车床。
（2）工序2为拉花键，采用普通拉床。
（3）工序3和4为铣端面，可采用X62W铣床。
（4）工序6磨削采用磨床。
4.选择夹具:
每个工序都可以采用专用的夹具,夹具后面再设计。
5.选择刀具:
在铣床上用高速钢立铣刀，铣上下两槽用三面刃铣刀，在车床上选普通车刀，内拉床选矩形齿花键拉刀
6.选择量具:
精度要求较高的可用内径千分尺量程50～125，其余用游标卡尺分度值为0.02。
（三）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定
CA6140的拨叉材料为HT200。
毛坯重量为1.0kg，σb=160MPaHB170~240生产类型为由大、中批量生产，采用模锻锻模。
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、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1.A面的加工余量
A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Φ22+00.28，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2Z=1mm
3.B面的加工余量。
此工序分2个工步1、粗铣B面2、精铣B面。
精加工余量为0.2mm
粗铣加工余量为2.8mm
4．上凹槽:
对于上凹槽的加工，由于事先未被铸出，要满足其槽的深度先需要粗铣，现确定其加工余量取8mm。
为了保证槽两边的表面粗糙度和槽的水平尺寸8+00.03的精度要求，需要进行精铣槽的两侧面,加工余量取0.5mm。
5.下凹槽:
由于此平面没有加工，只加工平面的凹槽，其基本尺寸为槽宽18+0.0120（精度较高，IT6级），槽的深度为15，可事先铸出该凹槽，该槽的三个表面的粗糙度都为
，在粗铣后
精铣能达到粗糙度要求。
6.孔：
钻孔其尺寸为20mm，加工余量取2mm,扩孔钻，保留0.5mm的拉刀加工余量。
孔里的花键槽用组合装配式拉刀成型式的加工方式一次拉出。
7．其他尺寸直接铸造得到
由于本设计规定的零件为中批量生产，采用调整加工。
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认。
（四）确立切削用量及基本工时
工序0毛坯工序。
铸造尺寸如毛坯图
工序1：
车削A面。
加工条件
工件材料：
灰口铸铁HT200,铸造。
加工要求：
粗、半精车A面并保证28mm的工序尺寸，Ra=3.2µ
m
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
工序图：
1.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。
（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）
f=0.6-0.8mm/r.
按C3163-1 车床说明书 取f=0.6mm/r。
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 f＝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·
0.81·
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。
2、精车
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
3）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）
=158/（600.2·
0.160.4）·
0.97
=83.85（m/min）
4）确定机床主轴转速
nw=1000vc/
=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
5）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Ø
20mm的台阶，所以L=（65-20）/2=22.5mmL1=3.L2=0.L3=0。
3、钻孔、扩孔、倒角。
（1）、钻孔
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
do＝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/n·
f=（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）
（2）、扩孔
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=0.32min
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。
（3）、倒角
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求。
工序2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。
1）拉削速度v=0.06m/s（3.6m/min）
2）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3粗铣，精铣B面。
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.粗铣
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
留精铣的加工余量为0.2，所以本道工步切削宽度ac＝2.8±
0.8ｍｍ，由于加工表面精度要求Ra=3.2um.根据表3.5得每转进给量f＝0.5～１mm/r就能满足要求，但考虑到X62W功率为7.5kw，机床为中等系统刚度和Ｘ62W铣床说明书所以每转进给量f＝0.6mm/r
3）选择刀具磨钝标准及刀具寿命。
根据《切削用量简明手册》表3.7、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.6镶齿铣刀do=50mm，刀具寿命T=120min（表3.8）
4）决定切削速度Vc
根据《切削用量简明手册》表3.9确定
Z=8,ap=40-70mm,ac=2.8±
0.8mm,fz=f/z=0.075mm/z
Vc=（Cv·
do·
qo）/（Tm·
ao·
Xv·
fz·
yv·
ae·
uv·
Zpv）
Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12Ksv=0.8,KTv=0.82
Kv=Km·
Ksv·
KTv=1.12x0.8x0.82=0.79
Zpv）
=23.7（m/min）
n=1000V/
d
=（1000x23.7）/（3.14x50）
=151r/min
根据X62W型铣床说明书选n=160r/min
Vc=3.14
d/1000
=（160x3.14x50）/1000
=25.1m/min
Vf=nf=160x0.6=96mm/min
选Vf=80mm/min,实际fz=Vf/（n·
z）=0.0625mm/z
5）机床功率
根据《切削用量简明手册》表3.20当Vc=71m/minae=2.8mmap=41mmfz=0.08Kmpc=1.4kw
故Pct＜0.8,
根据X62W型铣床说明书，机床主轴允许的功率为
Pcm=7.5×
0.75=5.63kw
故Pcc＜Pcm因此所决定的切削用量可以采用:
ae=2.8mmVf=80m/minn=160r/minVc=25.1m/minfz=0.0625mmm/z
6）基本工时
根据《切削用量简明手册》表3.5
Tm=（L+L1+△）/Vf=（28+14）/80=0.525（min）
L1+△=14mm
2.精铣
刀具与上道工步是同一把刀。
2）切削用量
精铣的加工余量为0.2，所以本道工步切削宽度:
ae＝0.2mm，f＝0.6
3）决定切削速度Vc
可根据《切削用量简明手册》表3.9确定ac=0.2mm,
Vc=（Cv·
=33.1m/min
=（1000x33.1）/（3.14x50）=211r/min
根据X62W型铣床说明书选n=210r/min
Vf=nf=210x0.6=126mm/minVF=125mm/minfz=Vf/（n·
z）=0.074mm/Z
4）基本工时
基本工时根据《切削用量简明手册》表3.5
Tm=（L+L1+△）/Vf=（28+14）/125=0.336（min）L1+△=14mm
工序4铣削8+0.030mm槽。
加工工件尺寸：
8+00.03mm,长度L=40mm。
加工要求：
高速钢错齿三面刃铣刀（精密级K8）加工余量8用乳化液冷却
机床：
1）选择刀具：
由加工尺寸公差0-0.3得铣刀精度为精密级K8
铣刀参数：
L=8mmD=63d=22d1=34ro=15°
ao=12°
an=6°
Z=16
2）选择切削量
由于槽的深度为8mm,故一次走完，ae=8mmap=8mm
由《切削用量简明手册》表3.3确定f=0.15-0.3mm/r现取f=0.3mm/rfz=0.3/16=0.018mm/z
3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命
根据《切削用量简明手册》表3.7,得最大磨损量为0.5由表3.8确定刀具寿命：
T=100min。
4）决定切削速度Vc和每齿进给量Vf
由《切削用量简明手册》3.27的公式：
Zpv）·
Kv
Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,
KTv=1.12x0.8x0.82=0.79
Kv=82.86m/min
n=1000×
Vc/
do=1000×
82.86/3.14×
63=418.87r/min
根据X62W型铣床说明书选nc=375r/min
实际速度Vc=
nc/1000=74.2m/min
选Vfc=nc·
f=375×
0.3=112.5mm/min根据X62W型铣床说明书选Vf=110mm/min
fzc=110/375×
16=0.018mm/z
5）机床功率：
根据《切削用量简明手册》表3.28公式：
圆周力fc=（CFapxffzyFaeVFZ/doaFnWF）KFCKTV=0.90KMFC=0.94
由表28得CF=30，XF=1.0，yF=0.65，UF=0.83，WF=0，qF=0.83，KFC=1.28
Fc=（CFapxffzyFaeVFZ/doqFnWF）KFC=30X8X0.018X8/63X375=505.6N
M=FCdo/2×
103=15.9N•M
Pc=FcVc/1000=1.18km根据X62W型铣床说明书，功率足够。
Tm=（L+L1+△）/Vf=（40+14）/110=0.49（min）L1+△=14mm
工序5铣宽为180+0.12mm槽
用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽180+0.12mm，长L=40mm，加工余量：
23mm
由于此工步的设计尺寸精度要求很高，用铣削加工很难达到尺寸精度的要求，所以为了留给下一道公序磨削的加工余量，所以分两步走，ae=23，ap=10mm。
1）选择刀具
L=10D=100mmd=30mmro=15°
Z=24
2）选择铣削用量
由于槽的宽度为18mm,故二次走完，ae=23mmap=10mm
由《切削用量简明手册》表3.3确定f=0.5mm/r现取f=0.8mm/rfz=0.5/24=0.02mm/z
T=100min其中
4）确定切削速度Vc和每齿进给量Vf
由《切削用量简明手册》3.
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