ca6140车床拔叉831006实用工艺加工完整版解析汇报.docx

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ca6140车床拔叉831006实用工艺加工完整版解析汇报

序言

机械制造工艺学课程设计使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，为今后参加祖国的建设打下一个良好的基础。

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。

零件的φ25孔与操纵机构相连，φ55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φ25；

2．大头半圆孔Ф及其端面；

3．16×8槽；

4．φ40外圆斜面；

5．大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.1mm；

槽端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.08m。

该零件两个面都没有尺寸精度的要求，也无粗糙度的要求。

φ25的孔的粗糙度值要求1.6，需要精加工。

因是大批量生产，所以需用钻削。

保证其加工精度。

下面的叉口有3.2的粗糙度的要求，所以采用先粗铣再精铣来满足精度的要求，同时保证φ25的孔和叉口的垂直度。

同时该零件上还需加工16×8的槽，其粗糙度值为6.3，所以一次铣销即可。

但同时要满足该槽与φ25的孔的垂直度。

由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗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、工艺规程设计

（一）确定毛坯的制造形式

根据《机械制造工艺设计简明手册》（机械工业出版出版社、哈尔滨工业大学李益民主编）零件材料为HT200，采用铸造。

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，故选择铸件毛坯。

查《机械制造工艺及设备设计指导手册》（后称《指导手册》）选用铸件尺寸公差等级CT9级。

根据《机械加工工艺师手册》（机械工业出版出版社、杨叔子主编），得知大批量生产的铸造方法有两种金属模机械砂型铸造和压铸，由于压铸的设备太昂贵，根据手册数据采用铸造精度较高的金属型铸造。

（二）基面的选择

基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。

基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。

否则，加工工艺过程中会问题百出，甚至还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。

（1）粗基准的选择。

因本零件毛坯是金属模铸造成型，铸件精度较高，所以选择Φ40mm圆一个端面作为粗基准加工另一个端面。

再加一个钩形压板和一个V形块限制自由度，达到完全定位。

（2）精基准的选择。

主要因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，这在以后还要专门计算，此处不在重复。

（三）制定工艺路线

制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等级等技术要求能得到合理的保证。

在生产纲领已确定为大批生产的情况下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，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．工艺路线方案一：

工序10：

粗铣φ55的叉口上端面。

以Φ40外圆和其端面为基准，选用X5020A立式铣床+专用夹具。

工序20：

粗铣φ40的上端面。

以φ55的叉口上端面和以φ40外圆V型块，选用X5020A立式铣床+专用夹具。

工序30：

钻、扩、粗铰、精铰Φ25孔。

以Φ40外圆和其端面为基准，选用Z5120A立式钻床+专用夹具。

工序40：

粗、精铣φ55的叉口的下端面。

以一面两销定位。

选用X5020A立式铣床+专用夹具。

工序50：

精铣φ55的叉口的上端面。

以一面两销定位，选用X5020A立式铣床+专用夹具。

工序60：

粗、精镗

的叉口的内圆面。

以一面两销定位，选用X5020A立式铣床和专用夹具。

工序70：

切断φ55的叉口，用宽为4的切断刀，选用X5020A立式铣床加专用夹具。

工序:

80：

粗铣16×8的槽的所在面，以Φ25的孔和Φ55的叉口定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。

精铣16×8的槽的所在面，以Φ25的孔，选用X5020A立式铣床加专用夹具。

工序90：

粗铣16×8的槽。

以Φ25的孔，选用X5020A立式铣床加专用夹具。

精铣16×8的槽，以Φ25的孔，选用X5020A立式铣床加专用夹具。

工序100：

粗铣35×3的斜面。

以Φ25的孔和Φ55的叉口定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。

工序110：

检验。

2．工艺路线方案二：

工序10：

钻、扩、粗铰、精铰Φ25孔。

以Φ40外圆和其端面为基准，选用Z5120A立式钻床加专用夹具。

工序20：

铣φ55的叉口及上、下端面。

利用Φ25的孔定位，以两个面作为基准，选用X5020A立式铣床和专用夹具。

工序30：

粗、精铣

的叉口的内圆面。

利用Φ25的孔定位，以两个面作为基准，选用X5020A立式铣床和专用夹具。

工序40：

切断φ55叉口，用宽为4的切断刀，选用X5020A立式铣床加专用夹具。

工序50：

粗铣35×3的上表面。

以Φ25的孔和Φ55的叉口定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。

工序60：

粗铣16×8的槽的所在面，以Φ25的孔和Φ55的叉口定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。

精铣16×8的槽的所在面，以Φ25的孔和Φ55的叉口定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。

粗铣16×8的上表面。

以Φ25的孔和Φ55的叉口定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。

精铣16×8的槽，以Φ25的孔和Φ55的叉口定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。

工序70　检验。

以上加工方案大致看来是合理的，但通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段之后，就会发现仍有问题，主要表现在φ25的孔及其16×8的槽和φ55的端面加工要求上,以上三者之间具有位置精度要求。

图样规定：

先钻

mm的孔。

由此可以看出：

先钻φ25的孔，再由它定位加工φ55的内圆面及端面，保证φ25的孔与φ55的叉口的端面相垂直。

因此，加工以钻φ25的孔为准。

为了在加工时的装夹方便，因此将切断放在最后比较合适。

为了避免造成一定的加工误差；通过分析可以比较工艺路线方案一最为合理。

因此，最后的加工路线确定如下：

工序10：

粗铣φ55的叉口上端面。

以Φ40外圆和其端面为基准，选用X5020A立式铣床+专用夹具。

工序20：

粗铣φ40的上端面。

以φ55的叉口上端面和以φ40外圆V型块，选用X5020A立式铣床+专用夹具。

工序30：

钻、扩、粗铰、精铰Φ25孔。

以Φ40外圆和其端面为基准，选用Z5120A立式钻床+专用夹具。

工序40：

粗、精铣φ55的叉口的下端面。

以一面两销定位。

选用X5020A立式铣床+专用夹具。

工序50：

精铣φ55的叉口的上端面。

以一面两销定位，选用X5020A立式铣床+专用夹具。

工序60：

粗、精镗的叉口的内圆面。

以一面两销定位，选用X5020A立式铣床和专用夹具。

工序70：

切断φ55的叉口，用宽为4的切断刀，选用X5020A立式铣床加专用夹具。

工序:

80：

粗铣16×8的槽的所在面，以Φ25的孔和Φ55的叉口定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。

精铣16×8的槽的所在面，以Φ25的孔，选用X5020A立式铣床加专用夹具。

工序90：

粗铣16×8的槽。

以Φ25的孔，选用X5020A立式铣床加专用夹具。

精铣16×8的槽，以Φ25的孔，选用X5020A立式铣床加专用夹具。

工序100：

粗铣35×3的斜面。

以Φ25的孔和Φ55的叉口定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。

工序110：

检验。

以上工艺过程详见附表1“机械加工工艺过程综合卡片”。

（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

零件材料为HT200，硬度170~220HBS，毛坯重量约1.12kg。

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，采用金属模铸造毛坯。

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：

1．毛坯余量及尺寸的确定

毛坯余量及尺寸的确定主要是为了设计毛坯图样，从而为工件毛坯的制造作准备，该工序在这里不做详细说明，主要说明一下毛坯尺寸及相应公差的确定，以便毛坯制造者参考。

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），结合加工表面的精度要求和工厂实际，要合理地处理好毛坯余量同机械加工工序余量之间的不足。

粗铣φ55的叉口的上、下端面的加工余量及公差。

该端面的表面粗糙度为3.2，所以先粗铣再精铣。

查《机械加工余量手册》（以下简称《余量手册》机械工业出版社、孙本序主编）中的表4-2成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为7~9级，选用8级。

MA为F。

再查表4-2查得加工余量为2.0mm。

由《工艺手册》表2.2-1至表2.2-4和《机械制造工艺与机床夹具》（机械工业出版出版社、刘守勇主编）中表1-15及工厂实际可得：

Z=2.0mm，公差值为T=1.6mm。

2．各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坏尺寸的确定

（1）φ25的孔加工余量及公差。

毛坯为实心，不冲出孔。

该孔的精度要求在IT7~IT9之间，参照《工艺手册》表2.3-9~表2.3-12确定工序尺寸及余量为：

查《工艺手册》表2.2-5，成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为7~9级，选用8级。

MA为F。

公差值T=0.12mm，

钻孔φ23mm

扩孔φ24.8mm2Z=1.8mm

铰孔φ25mm2Z=0.2mm

由于本设计规定的零件为大批量生产，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。

φ25mm的孔的加工余量和工序间余量及公差分布图见图1。

由图可知：

φ25mm的孔加工余量图标

加工尺寸公差

铸件毛坯

钻孔

扩孔

粗铰

精铰

加工前尺寸

最大

φ23

φ24.8

φ24.94

最小

φ22.5

φ24.45

φ24.79

加工后尺寸

最大

φ23

φ24.8

φ24.94

φ25

最小

φ22.5

φ24.45

φ24.79

φ24.95

加工余量

23

24.8

24.94

25

由图可知：

毛坯名义尺寸：

40（mm）

钻孔时的最大尺寸：

23（mm）

钻孔时的最小尺寸：

22.5（mm）

扩孔时的最大尺寸：

23+1.8=24.8（mm）

扩孔时的最小尺寸：

24.8-0.35=24.45（mm）

粗铰孔时的最大尺寸：

24.8+0.14=24.94（mm）

粗铰孔时的最小尺寸：

24.94-0.15=24.79（mm）

精铰孔时的最大尺寸：

24.94+0.06=25（mm）

精铰孔时的最小尺寸：

25-0.05=24.95（mm）

（2）铣φ55的叉口及上、下端面

因为叉口的粗糙度为3.2，所以粗铣再精铣。

参照《工艺手册》表2.3-9~表2.3-12确定工序尺寸及余量为：

查《工艺手册》表2.2-5，成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为7~9级，选用8级。

MA为F。

公差值T=1.4mm

粗铣φ55的叉口及上、下端面余量1.0mm。

2Z=2.0

精铣φ55的叉口及上、下端面。

2Z=2.0

（3）粗铣35×3的上端面

因为该面的粗糙度为6.3，所以粗铣一次即可。

参照《工艺手册》表2.3-9~表2.3-12确定工序尺寸及余量为：

查《工艺手册》表2.2-5，成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为7~9级，选用8级。

MA为F。

公差值T=1.3mm

粗铣35×3的斜面z=3.0

（4）铣16×8的所在表面

此面的粗糙度要求为3.2，所以分粗精加工即可。

参照《工艺手册》表2.3-9~表2.3-12确定工序尺寸及余量为：

查《工艺手册》表2.2-5，成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为7~9级，选用8级。

MA为F。

公差值T=1.6mm，其偏差±0.7

粗铣16×8的上表面Z=2.0

精铣16×8的上表面Z=1.0

（5）铣16×8的槽

此面的粗糙度要求为3.2，所以粗铣再精铣。

参照《工艺手册》表2.3-9~表2.3-12确定工序尺寸及余量为：

查《工艺手册》表2.2-5，成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为7~9级，选用8级。

MA为F。

公差值T=1.6mm。

精铣16×8的槽Z=1.0

（6）铣φ40的下端面

此面无粗糙度要求，所以可以直接粗铣。

粗铣φ40的下端面工序尺寸83Z=2.0

（7）切断φ55叉口。

（五）确定切削用量及基本工时

工序10：

粗铣φ55的叉口上端面。

①进给量

采用端铣刀，齿数4，每齿进给量

=0.15mm/z（《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》（吴拓、方琼珊主编）。

故进给量f=0.6mm

②铣削速度：

（m/min）

由《数控加工工艺》（田春霞主编）中第五章表5-6得切削速度为9~18m/min

根据实际情况查表得V=15m/min

切削工时：

引入l=2mm，引出l1=2mm，l3=75mm。

查《工艺手册》P9-143表9.4-31，切削工时计算公式：

工序20：

铣φ40的下端面

①进给量

采用端铣刀，齿数4，每齿进给量

=0.15mm/z（《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》（吴拓、方琼珊主编）。

故进给量f=0.6mm

②铣削速度：

（m/min）（表9.4-8）

由《数控加工工艺》（田春霞主编）中第五章表5-6得切削速度为9~18m/min

根据实际情况查表得V=15m/min

③切削工时：

引入l=2mm，引出l1=2mm，l3=75mm。

查《工艺手册》P9-143表9.4-31，切削工时计算公式：

总时间：

工序30：

钻、扩、粗铰、精铰Φ25孔。

1．加工条件

工件材料：

灰铸铁HT200

加工要求：

钻Φ25的孔，其表面粗糙度值为Rz=1.6μm；先钻Φ23的孔在扩Φ24.8的孔，再粗铰Φ24.94孔，再精铰Φ25孔。

机床：

Z5125A立式钻床。

刀具：

Φ23麻花钻，Φ24.8的扩刀，铰刀。

2．计算切削用量

（1）钻Φ23的孔。

①进给量

查《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》P47表2-23钻孔进给量f为0.39～0.47mm/r，由于零件在加工

23mm孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则f=（0.39～0.47）×0.75=0.29～0.35mm/r，查表得出，现取f=0.25mm/r。

此工序采用Φ23的麻花钻。

所以进给量f=0.25mm/z

②钻削速度

切削速度：

根据手册表2.13及表2.14，查得切削速度V=18m/min。

根据手册nw=300r/min,故切削速度为

③切削工时

l=23mm，l1=13.2mm.

查《工艺手册》P9-143表9.4-31，切削工时计算公式：

①扩孔的进给量　

查《切削用量手册》表2.10规定,查得扩孔钻扩Φ24.8的孔时的进给量,并根据机床规格选取

F=0.3mm/z

②切削速度

扩孔钻扩孔的切削速度,根据《工艺手册》表28-2确定为

V=0.4V钻

其中V钻为用钻头钻同样尺寸的实心孔时的切削速度.故

V=0.4×21.67=8.668m/min

按机床选取nw=195r/min.

③切削工时

切削工时时切入L1=1.8mm,切出L2=1.5mm

粗铰孔时：

①进给量

根据有关资料介绍,铰孔时的进给量和切削速度约为钻孔时的1/2~1/3,故

F=1/3f钻=1/3×0.3=0.1mm/r

V=1/3V钻=1/3×21.67=7.22m/min

②切削速度

按机床选取nw=195r/min,所以实际切削速度

③切削工时

切削工时,切入l2=0.14mm,切出l1=1.5mm.

精铰孔时的：

①进给量

根据有关资料介绍,铰孔时的进给量和切削速度约为钻孔时的1/2~1/3,故

F=1/3f钻=1/3×0.3=0.1mm/r

V=1/3V钻=1/3×21.67=7.22m/min

②切削速度

按机床选取nw=195r/min,所以实际切削速度

③切削工时

切削工时,切入l2=0.06mm,切出l1=0mm.

工序40：

粗、精铣φ55的叉口的下端面。

1．粗铣φ55的叉口的下端面

工件材料：

HT200，铸造。

机床：

X5020A立式铣床。

查参考文献[7]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=1.9mm

所以铣削深度ap：

ap1.9mm

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[7]表30—34，取V1.33m/s。

机床主轴转速n：

式中V—铣削速度；

d—刀具直径。

由式2.1机床主轴转速n；

按照参考文献[3]表3.1-74n300r/min

实际铣削速度v：

进给量

工作台每分进给量

：

：

根据参考文献[7]表2.4-81,

=40mm

2、精铣φ55的叉口的下端面。

工件材料：

HT200，铸造。

机床：

X5020A立式铣床。

参考文献[7]表30—31

刀具：

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=0.1mm

铣削深度ap:

apmm

每齿进给量

：

根据参考文献[7]表30—31，取

0.08mm/Z

铣削速度V：

参照参考文献[7]表30—31，取V0.32m/s

机床主轴转速n：

按照参考文献[7]表3.1-31n75r/min

实际铣削速度v：

进给量

由式（1.3）有：

工作台每分进给量

：

工序50：

精铣φ55的叉口的上端面。

工件材料：

HT200，铸造。

机床：

X5020A立式铣床。

参考文献[7]表30—31

刀具：

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=0.1mm

铣削深度ap:

apmm

每齿进给量

：

根据参考文献[7]表30—31，取

0.08mm/Z

铣削速度V：

参照参考文献[7]表30—31，取V0.32m/s

机床主轴转速n：

按照参考文献[7]表3.1-31n75r/min

实际铣削速度v：

进给量

由式（1.3）有：

工作台每分进给量

：

工序60：

粗、精镗

的叉口的内圆面

工序70：

铣35×3的斜面。

①进给量

采用端铣刀，齿数4，每齿进给量

=0.15mm/z（《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》，吴拓、方琼珊主编）。

故进给量f=0.6mm

②铣削速度：

（m/min）（表9.4-8）

由《数控加工工艺》（田春霞主编）中第五章表5-6得切削速度为9~18m/min

根据实际情况查表得V=15m/min

③切削工时

切入L=3mm,行程L1=35。

查《工艺手册》P9-143表9.4-31，切削工时计算公式：

工序80：

铣16×8槽所在表面。

1．粗铣16×8的槽的所在面

①进给量

该槽面可用高速钢三面刃铣刀加工，由前定余量为2mm故可一次铣出，铣刀规格为φ32，齿数为8。

由《工艺手册》表2.4-73，取每齿进给量为0.15mm/z,ap=2mm故总的进给量为f=0.15×8=1.2mm/z。

②切削速度

由《工艺手册》表3.1-74,取主轴转速为190r/min。

则相应的切削速度为：

③切削工时

切入l=2mm切出

1=2mm,行程量

3=40mm。

查《工艺手册》P9-143表9.4-31，切削工时计算公式：

2．精铣16×8的槽的所在面

工件材料：

HT200，铸造。

机床：

X5020A立式铣床。

参考文献[7]表30—31

刀具：

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=0.1mm

铣削深度ap:

apmm

每齿进给量

：

根据参考文献[7]表30—31，取

0.08mm/Z

铣削速度V：

参照参考文献[7]表30—31，取V0.32m/s

机床主轴转速n：

按照参考文献[7]表3.1-31n75r/min

实际铣削速度v：

进给量

由式（1.3）有：

工作台每分进给量

：

工序80：

粗、精铣16×8的槽。

1．粗铣16×8的槽

①进给量

的槽可用高速钢三面刃铣刀加工，铣刀规格为φ16，齿数为10。

由《机械加工工艺师手册》表21-5，取每齿进给量为0.15mm/z,ap=2mm，故总的进给量为f=0.15×10=1.5mm/z。

②切削速度

由《工艺手册》表3.1-74,取主轴转速为190r/min。

则相应的切削速度为：

③切削工时

切入l=2mm，切出l1=2mm行程量l2=40mm。

查《工艺手册》P9-143表9.4-31，切削工时计算公式：

2．精铣16×8的槽

工件材料：

HT200，铸造。

机床：

X5020A立式铣床。

参考文献[7]表30—31

刀具：

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=0.1mm

铣削深度ap:

apmm

每齿进给量

：

根据参考文献[7]表30—31，取

0.08mm/Z

铣削速度V：

参照参考文献[7]表30—31，取V0.32m/s

机床主轴转速n：

按照参考文献[7]表3.1-31n75r/min

实际铣削速度v：

进给量

由式（1.3）有：

工作台每分进给量

：

工序90：

切断φ55叉口。

①进给量

采用切断刀，齿数4，每齿进给量

=0.15mm/z（《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》（吴拓、方琼珊主编）。

故进给量f=0.6mm

②铣削速度：

（m/min）（表9.4-8）

由《数控加工工艺》（田春霞主编）中第五章表5-6得切削速度为9~18m/min

根据实际情况查表得V=15m/min

③切削工时

切出l=2mm，切出l1=2mm,行程量=75mm。

查《工艺手册》P9-143表9.