CA6140车床拨叉《机械制造工艺学》课程设计说明书.docx
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CA6140车床拨叉《机械制造工艺学》课程设计说明书
机电及自动化学院
专业课程综合设计
设计题目：
CA6140车床拨叉零件的机械加工工艺规程及工艺装备
姓名：
学号：
0811113016
专业：
机械电子
届别：
2008
指导老师：
2011年07月
目录
前言……………………………………………………………………2
第1章零件的分析
一、零件的作用………………………………………………3
二、零件的工艺分析…………………………………………3
第2章工艺规程的设计
一、确定毛坯的制造形式……………………………………3
二、基准的选择………………………………………………3
三、工艺路线的拟定及工艺方案的分析……………………4
四、机械加工余量的查取……………………………………6
五、工艺路线分析……………………………………………12
六、切削用量及时间定额的计算……………………………13
总结……………………………………………………………………23
主要参考文献…………………………………………………………24
附件……………………………………………………………………24
第一章零件的分析
一、零件的作用：
零件的功能，材料，加工精度要求键CAD零件图。
零件是CA6140车床拨叉，它的主要功能是换挡，用在车床变速系统中，通过零件上方的φ25孔与操纵机构相连，下方的φ60半孔用于与所控制齿轮所在的轴接触来实现齿轮变速。
二、零件的工艺分析：
从老师所给的零件图和上面标注的尺寸来分析共有几个地方需要加工：
1.铣16H11的底槽，要加工表面包括：
槽的端面，16H11的槽的底面，
16H11的槽两侧面。
精度等级为IT11，但有表面粗糙度要求，故要经过多步加工。
2.加工φ25mm的孔，要加工表面包括：
φ25H7mm的孔，以及φ42mm的圆柱两端面，由于图纸上φ25mm的通孔有IT7的精度要求，所以主要加工表面为φ25H7mm通孔。
要经过粗加工，半精，精加工。
3.加工φ60mm的孔，要加工表面包括：
φ60H12的孔，以及φ60H12的两个端面
由于图纸上φ60mm的孔有IT12的精度要求且有表面粗糙度，故主要加工φ60H12的孔。
4.由图纸可知，有两个位置精度要求，分别为：
1.16H11mm的φ25H7的孔垂直度公差为0.08mm。
2.φ60孔端面与φ25H7孔垂直度公差为0.1mm..这是两个特别需要注意的地方。
5.加工M22×1.5螺纹孔并攻螺纹。
要加工表面包括：
M22×1.5的螺纹孔，长32mm的端面。
由图可知主要加工表面为M22×1.5螺纹孔。
第二章工艺规程的设计
一、确定毛坯的制造形式：
根据对零件的结构，功能等的分析，选择零件的材料为HT200,由于是大批量生产，使用金属型铸造成型，两零件铸造成一体，在加工时分开。
二、加工基准面的选择：
（1）粗基准的选择：
在选择粗基准时一般遵循下列原则：
1保证相互位置要求的原则如果必须保证工件上加工表面与不加工表面的相互位置要求，则应以不加工表面为粗基准。
2保证加工表面加工余量合理分配的原则。
3便于工件装夹的原则。
4粗基准一般不得重复的原则。
由于零件有多个不加工表面所以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，则可知选取φ25孔的不加工外轮廓表面为粗基准。
利用两个V形快对粗基准表面进行定位，再加上一个定位销达成完全定位。
（2）精基准的选择：
1基准重合原则
2统一基准原则
3互为基准原则
4自为基准原则
5便于装夹原则
对零件图进行分析，可知主要考虑基准重合，如果工序基准与设计基准不重合则应进行尺寸的换算。
三、工艺路线的拟定及工艺方案的分析:
工艺路线的制定是工艺规程设计的重要一环，应该在保证几何形状，尺寸精度，位置季度等技术要求的前提下，通过各种方法来提高经济效益。
下面先设计两条工艺路线，经过比较后再选定最后的工艺路线。
方案一：
工序1：
以φ42外圆为粗基准，粗，精铣φ25孔下端面。
工序2：
以φ42外圆为粗基准，粗，精铣φ25孔上端面。
工序3：
以φ25孔上端面为精基准，钻、扩、铰、手铰φ25孔,孔的精度达到IT7，孔的内表面表面粗糙度小于1.6。
工序4：
以φ25孔为精基准，粗铣φ60孔下端面。
工序5：
以φ25孔为精基准，半精铣φ60孔上端面，保证端面相对φ25孔的垂直度误差不超过0.1，且使其精度等级达到11级。
工序6：
以φ25孔为精基准，粗镗，半精镗，精镗φ60孔，保证孔的精度达到IT12，φ60孔内表面表面粗糙度小于3.2。
工序7：
以φ25孔为精基准，铣螺纹孔端面。
工序8：
以φ25孔为精基准，钻φ20孔。
工序9：
以φ25孔为精基准，攻M22×1.5螺纹。
工序10：
铣断两个零件。
工序11：
以φ25孔为精基准，粗铣，半精铣，精铣槽端面，保证表面粗糙度小于3.2；
工序12：
以φ25孔为精基准，铣16H11的槽保证槽的侧面相对孔的垂直度误差是0.08，槽两个侧面的表面粗糙度小于3.2。
工序13：
倒角，检查，入库。
方案二工序1：
以φ42外圆为粗基准，钻、扩、铰、手铰φ25孔,孔的精度达到IT7，孔的内表面表面粗糙度小于1.6。
工序2：
以φ25孔为精基准，粗，精铣φ25孔下端面。
工序3：
以φ25孔为精基准，粗，精铣φ25孔上端面。
工序4：
以φ25孔为精基准，粗镗，半精镗，精镗φ60孔，保证孔的精度达到IT12，φ60孔内表面表面粗糙度小于3.2。
工序5：
以φ25孔为精基准，粗铣φ60孔上下端面。
工序6：
以φ25孔为精基准，半精铣φ60孔上下端面，保证端面相对φ25孔的垂直度误差不超过0.1。
工序7：
切断
工序8：
以φ25孔为精基准，铣螺纹孔端面。
工序9：
以φ25孔为精基准，钻φ20孔。
工序10：
以φ25孔为精基准，攻M22×1.5螺纹。
工序11：
以φ25孔为精基准，粗铣，半精铣，精铣槽端面，保证表面粗糙度小于3.2;粗铣，半精铣槽底面，保证表面粗糙度小于6.3.
工序12：
以φ25孔为精基准，铣16H11的槽保证槽的侧面相对孔的垂直度误差是0.08，槽两个侧面的表面粗糙度小于3.2。
工序13：
倒角，检查，入库。
根据工艺顺序的安排原则：
1.先加工基准面，在加工其他表面2.一般情况下，先加面后加工孔。
3先加工主要表面，后加工次要表面4.先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
比较方案一和方案二，工序都是13步，但是方案一符合先加工平面后加工孔的原则，方案二在第7步把两个铸件铣断了，这将会影响后面工序的加工和定位，也会降低方案二的加工效率，故选择方案一进行加工。
四、机械加工余量的查取:
根据图纸给出的条件，材料为HT200重量为1.45kg，生产类型为大批量生产，铸造成型。
结合加工路线，计算如下：
1.内孔：
φ25H7孔，毛坯铸造成φ18的孔。
查<<机械制造工艺设计简明手册》（下简称《工艺手册》）表8-16可知：
工序尺寸加工余量：
钻孔至φ23余量为5mm
扩孔钻1.8mm
粗铰孔0.14mm
精铰孔0.06mm
φ60H12孔，毛坯已铸成φ55的孔。
查《工艺手册》表2.3-10
粗镗至φ58余量为3mm
半精镗1.5mm
精镗0.5mm
钻绞φ22螺纹孔孔，毛坯已铸成φ18的孔。
查《工艺手册》表2.3-20
钻余量2.5mm
攻螺纹1.5mm
2.外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（φ25，φ60端面）。
查《工艺设计手册》8-25，选择机器造型及壳型，其尺寸公差等级为8-10，加工余量等级为H，取φ25，φ60的端面双边加工余量均为3mm
粗铣加工余均量为2mm
半精铣加工余量为1mm
3.螺纹孔顶面：
铸造出螺纹孔顶面至φ25孔轴线且垂直轴线方向40mm的距离，余量为4mm，由于螺纹孔顶面只有表面粗糙度小于6.3的要求，粗铣就能达到要求查《工艺手册》表2.3-21。
故工序余量尺寸：
粗铣4mm
3.槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量铸出槽端面至中心线48mm的距离，
毛坯槽深度为9mm。
查《工艺手册》表2.3-21，CT=12,MA=F，
单边加工余量为4mm：
粗铣端面3mm
半精铣1mm
查《工艺手册》表2.3-21，CT=11,MA=E，槽双边加工余量为2mm，
粗铣槽2mm
半精铣槽1mm
4.其他尺寸由直接铸造得到。
5.由此得到的毛坯图为：
五、工艺路线分析：
见CAD工艺卡
六、切削用量及时间定额的计算：
一：
以φ42外圆为粗基准，粗铣φ25孔上下端面。
1.加工条件
工件材料：
HT200,σb=0.16GPaHB=200~241,铸造。
2.加工要求：
粗铣φ25孔上下端面，余量为2mm。
3.工件尺寸：
φ25孔上下端面。
4.机床：
根据精度要求，零件外形等条件查《工艺手册》选用X5042A立式铣床。
5.刀具：
根据《切削用量简明手册》（简称《切削手册》）表1.2，选择硬质合金刀具YG6A，根据表3.1，3.16铣削宽度ae<=60,深度ap<=4,齿数z=10,取刀具直径do=80mm。
再由表3.2选择刀具前角γo＝0°后角αo＝15°，副后角αo’=10°，刀齿斜角λs=－15°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1.5mm。
6选择切削用量：
铣削深度：
由于余量为2mm，故可一次走刀切完ap=2mm.。
每齿进给量：
机床功率为7.5Kw。
查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。
采用对称铣，选较进给量f=0.18mm/z。
查后刀面最大磨损及寿命：
查《切削手册》表3.8，寿命T=180min
计算切削速度Vo和每分钟进给量Vf：
由《切削手册》表3.16
查得：
Vt=86m/min，Nt=350r/min，Vft=500mm/min，且各个修
正系数为：
受铸铁硬度影响：
K1v=K1n=K1f=0.89
受合金牌号影响：
K2v=K2n=K2f=1
受铣削宽度与刀具直径比影响：
K3v=K3n=K3f=1
所以Vc=86x0.89=76.54m/min，No=350x0.89=311.5r/min，Vfo=500x0.89=445mm/min。
根据XA5032的说明书选择No=300r/min，Vfo=475mm/min。
则：
Vo=πdon/1000=75.4m/min。
7.计算铣削基本时间：
根据T=L/Vfo
L=l+y+△,查《切削手册》表3.26查的对称安装时入切量和超切量y+△=12mm。
T=l+y+△/Vfo=42+12/475=6.8S.
T总=2T=13.6S
二．以φ42外圆为粗基准，精铣φ25孔上下端面：
1.加工条件：
工件材料：
HT200,σb=0.16GPaHB=200~241,铸造。
2.加工要求：
精铣φ25孔上下端面，余量为1mm。
3.工件尺寸：
φ25孔上下端面。
4.机床：
根据精度要求，零件外形等条件查《工艺手册》选用X5042A立式铣床。
5.刀具：
根据《切削用量简明手册》（简称《切削手册》）表1.2，选择硬质合金刀具YG6A，根据表3.1，3.16铣削宽度ae<=60,深度ap<=4,齿数z=10,取刀具直径do=80mm。
再由表3.2选择刀具前角γo＝0°后角αo＝15°，副后角αo’=10°，刀齿斜角λs=－15°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1.5mm。
6选择切削用量：
铣削深度：
由于余量为1mm，故可一次走刀切完ap=1mm.。
每齿进给量：
机床功率为7.5Kw。
查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。
采用对称铣，选较进给量f=0.14mm/z。
查后刀面最大磨损及寿命：
查《切削手册》表3.8，寿命T=180min
计算切削速度Vo和每分钟进给量Vf：
由《切削手册》表3.16
查得：
Vt=110m/min，Nt=439r/min，Vft=492mm/min，且各个修
正系数为：
受铸铁硬度影响：
K1v=K1n=K1f=0.89
受合金牌号影响：
K2v=K2n=K2f=1
受铣削宽度与刀具直径比影响：
K3v=K3n=K3f=1
所以Vc=110x0.89=97.9m/min，No=439x0.89=390.7r/min，Vfo=492x0.89=437.88mm/min。
根据XA5032的说明书选择No=375r/min，Vfo=475mm/min。
则：
Vo=πdon/1000=94.2m/min。
7.计算铣削基本时间：
根据T=L/Vfo
L=l+y+△,查《切削手册》表3.26查的对称安装时入切量和超切量y+△=40mm。
T=l+y+△/Vfo=42+40/475=10.4S
T总=2T=20.8S
三：
以φ25孔为精基准，粗铣φ60孔上下端面，由于要加工的端面与φ25孔的上下端面精度要求相似，为使加工效率提高且充分利用机床可用相同的机床与刀具进行加工。
由于φ60孔上下端面铣削宽度为82，则要选用d0=100mm的铣刀才能一次走完，考虑到φ60旁边两个零件的加强筋距离D=102.11mm，用100mm的铣刀操作要求很高，故选用d0=80mm的铣刀，分两次走刀第一次铣削宽度为75mm，第二次铣削宽度为7mm。
1.加工条件
工件材料：
HT200,σb=0.16GPaHB=200~241,铸造。
2.加工要求：
粗铣φ60孔上下端面，余量为2mm。
3.工件尺寸：
φ60孔上下端面。
4.机床：
选用X5042A立式铣床。
5.刀具：
根据《切削用量简明手册》（简称《切削手册》）表1.2，选择硬质合金刀具YG6A，根据表3.1，3.16铣削宽度ae<=90,深度ap<=4,齿数z=10,取刀具直径do=80mm。
再由表3.2选择刀具前角γo＝0°后角αo＝15°，副后角αo’=10°，刀齿斜角λs=－15°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1.5mm。
6选择切削用量：
铣削深度：
由于余量为2mm，故可一次走刀切完ap=2mm.。
每齿进给量：
机床功率为7.5Kw。
查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。
采用对称铣，选较进给量f=0.14mm/z。
查后刀面最大磨损及寿命：
查《切削手册》表3.8，寿命T=180min
计算切削速度Vo和每分钟进给量Vf：
由《切削手册》表3.16
查得：
Vt=86m/min，Nt=275r/min，Vft=432mm/min，且各个修
正系数为：
受铸铁硬度影响：
K1v=K1n=K1f=0.89
受合金牌号影响：
K2v=K2n=K2f=1
第一次走刀：
受铣削宽度与刀具直径比影响：
K3v1=K3n1=K3f1=0.88
第二次走刀：
受铣削宽度与刀具直径比影响：
K3v2=K3n2=K3f2=1.13
所以Vc1=86x0.89x0.88=67.34m/min，No1=275x0.89x0.88=215.38r/min，Vfo1=432x0.89x0.88=338.34mm/min。
Vc2=86x0.89x1.13=86.49m/min，No2=275x0.89x1.13=276.57r/min，Vfo2=432x0.89x1.13=434.46mm/min。
根据XA5032的说明书选择No1=235r/min，Vfo1=375mm/min。
则：
Vo1=πdon/1000=59.03m/min。
No2=300r/min，Vfo2=475mm/min。
则：
Vo2=πdon/1000=75.36m/min。
7.计算铣削基本时间：
根据T=L/Vfo
L=l+y+△,查《切削手册》表3.26查的对称安装时入切量和超切量y+△=20mm。
T1=l+y+△/Vfo1=82+20/375=16.32S
T2=l+y+△/Vfo2=82+20/475=12.88S
T总=2x（T1+T2）=2X（16.32+12.88）=58.4S
四：
以φ25孔为精基准，半精铣φ60孔上下端面，保证端面相对φ25孔的垂直度误差不超过0.1。
使用同精加工相同的走刀方法。
1.加工条件
工件材料：
HT200,σb=0.16GPaHB=200~241,铸造。
2.加工要求：
半精铣φ60孔上下端面，余量为1mm。
3.工件尺寸：
φ60孔上下端面。
4.机床：
选用X5042A立式铣床。
5.刀具：
根据《切削用量简明手册》（简称《切削手册》）表1.2，选择硬质合金刀具YG6A，根据表3.1，3.16铣削宽度ae<=90,深度ap<=4,齿数z=10,取刀具直径do=80mm。
再由表3.2选择刀具前角γo＝0°后角αo＝15°，副后角αo’=10°，刀齿斜角λs=－15°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1.5mm。
6选择切削用量：
铣削深度：
由于余量为1mm，故可一次走刀切完ap=1mm.。
每齿进给量：
机床功率为7.5Kw。
查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。
采用对称铣，选较进给量f=0.14mm/z。
查后刀面最大磨损及寿命：
查《切削手册》表3.8，寿命T=180min
计算切削速度Vo和每分钟进给量Vf：
由《切削手册》表3.16
查得：
Vt=110m/min，Nt=439r/min，Vft=492mm/min，且各个修
正系数为：
受铸铁硬度影响：
K1v=K1n=K1f=0.89
受合金牌号影响：
K2v=K2n=K2f=1
第一次走刀：
受铣削宽度与刀具直径比影响：
K3v1=K3n1=K3f1=0.88
第二次走刀：
受铣削宽度与刀具直径比影响：
K3v2=K3n2=K3f2=1.13
所以Vc1=110x0.89x0.88=86.15m/min，No1=439x0.89x0.88=343.82r/min，Vfo1=492x0.89x0.88=385.33mm/min。
Vc2=110x0.89x1.13=110.63m/min，No2=439x0.89x1.13=441.5r/min，Vfo2=492x0.89x1.13=489.24mm/min。
根据XA5032的说明书选择No1=375r/min，Vfo1=375mm/min。
则：
Vo1=πdon/1000=94.2m/min。
No2=475r/min，Vfo2=475mm/min。
则：
Vo2=πdon/1000=119.32m/min。
7.计算铣削基本时间：
根据T=L/Vfo
L=l+y+△,查《切削手册》表3.26查的对称安装时入切量和超切量y+△=50mm。
T1=l+y+△/Vfo1=82+50/375=21.12S
T2=l+y+△/Vfo2=82+50/475=16.67S
T总=2x（T1+T2）=75.58S
五：
以φ25孔为精基准，铣螺纹孔32x32端面。
由于端面表面粗糙度要求Ra小于6.3，故只需粗铣即可。
为节省时间与提高效率继续用上述型号机床与刀具。
1.加工条件
工件材料：
HT200,σb=0.16GPaHB=200~241,铸造。
2.加工要求：
粗铣螺纹孔端面，余量为4mm。
3.工件尺寸：
32x32螺纹孔端面。
4.机床：
选用XA6040A卧式铣床。
5.刀具：
根据《切削用量简明手册》（简称《切削手册》）表1.2，选择硬质合金刀具YG6A，根据表3.1，3.16铣削宽度ae<=60,深度ap<=4,齿数z=10,取刀具直径do=80mm。
再由表3.2选择刀具前角γo＝0°后角αo＝15°，副后角αo’=10°，刀齿斜角λs=－15°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1.5mm。
6选择切削用量：
铣削深度：
由于余量为4mm，故可一次走刀切完ap=4mm.。
每齿进给量：
机床功率为7.5Kw。
查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。
采用对称铣，选较进给量f=0.14mm/z。
查后刀面最大磨损及寿命：
查《切削手册》表3.8，寿命T=180min
计算切削速度Vo和每分钟进给量Vf：
由《切削手册》表3.16
查得：
Vt=87m/min，Nt=345r/min，Vft=386mm/min，且各个修
正系数为：
受铸铁硬度影响：
K1v=K1n=K1f=0.89
受合金牌号影响：
K2v=K2n=K2f=1
受铣削宽度与刀具直径比影响：
K3v=K3n=K3f=1.13
所以Vc=87x0.89x1.13=87.5m/min，No=345x0.89x1.13=346.97r/min，Vfo=386x0.89x1.13=388.2mm/min。
根据XA5032的说明书选择No=375r/min，Vfo=375mm/min。
则：
Vo=πdon/1000=94.2m/min。
7.计算铣削基本时间：
根据T=L/Vfo
L=l+y+△,查《切削手册》表3.26查的对称安装时入切量和超切量y+△=8mm。
T=l+y+△/Vfo=32+8/375=6.4S
T总=T
六：
以φ25孔为精基准，粗铣，精铣槽端面，保证表面粗糙度小于3.2
机床刀具同上
选择切削用量：
铣削深度：
由于粗加工余量为3mm，故可一次走刀切完ap=3mm.。
精加工余量为1mm，也可一次走刀切完ap=1mm.
每齿进给量：
机床功率为7.5Kw。
查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。
采用对称铣，选较进给量f=0.14mm/z。
查后刀面最大磨损及寿命：
查《切削手册》表3.8，寿命T=180min
计算切削速度Vo和每分钟进给量Vf：
由《切削手册》表3.16
查得：
Vt粗=97m/min，Nt粗=387r/min，Vft粗=433mm/min，Vt精=110m/min，Nt精=439r/min，Vft精=492mm/min且各个修正系数为：
受铸铁硬度影响：
K1v=K1n=K1f=0.89
受合金牌号影响：
K2v=K2n=K2f=1
受铣削宽度与刀具直径比影响：
K3v=K3n=K3f=1.13
所以Vc1=97x0.89x1.13=86.33m/min，No1=387x0.89x1.13=389.2r/min，Vfo1=433x0.89x1.13=435.5mm/min。
Vc2=110x0.89x1.13=110.63m/min，No2=439x0.89x1.13=441.5r/min，Vfo2=492x0.89x1.13=494.8mm/min。
根据XA5032的说明书选择No1=375r/min，Vfo1=475mm/min。
则：
Vo1=πdon/1000=94.2m/min。
No2=475r/min，Vf2=475mm/min。
则：
Vo2=πdon/1000=119.32m/min。
根据T=L/Vfo
L=l+y+△,查《切削手册》表3.26查的对称安装
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