零件的机械加工工艺措施设计.docx
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零件的机械加工工艺措施设计
一．零件的工艺分析：
1.加工表面分析
（1>以花键孔的中心线为基准的加工面
这一组面包括：
mm的六齿方花键孔、
mm花键底孔两端的
倒角和距中心线为27mm的平面。
孔
mm的上下加工表面，孔
mm的内表面，有粗糙度要求为Ra小于等于6.3um，
mm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
mm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
mm,六齿花键孔
mm和扩孔。
（2）以工件右端面为基准的
mm的槽和
mm的槽。
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，加工时以孔22mm，花键孔25mm和上下平面为基准定位加工。
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。
2.毛坯种类
CA6140拨叉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
mm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
mm的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。
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。
经查《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。
毛坯零件图如图1所示：
图１ 毛坯图
二、工艺方案设计
1.基准的选择
（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>精度基准的选择：
为保证定位基准和工序基准重合，以零件的A面为精基准。
2.制定工艺路线
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
mm的槽。
4.铣削
mm的槽。
5.拉花键。
方案二
工序：
1.粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15°倒角。
以
mm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
mm的槽。
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。
5.铣削
mm的槽。
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。
方案比较选择：
工艺方案一把拉花键放在最后一道工序，这使2.3.4工序很难对工件进行定位和加紧；方案二把拉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，所以采用方案二比较合理。
3.机械加工余量和工序尺寸
工序尺寸以毛坯尺寸如下：
（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
，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> B面的加工余量
此工序分2个工步：
1、粗铣B2、面精铣B面。
精加工余量为0.2mm
粗铣加工余量为2.8mm。
（3）确定切削用量和基本工时
Ⅰ、工序1：
车削A面
1．加工条件。
工件材料：
灰口铸铁HT200。
σb=145MPa。
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,
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
Φ=60mm，ƒ=0.6-0.8mm/ｒ，按车床说明书取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=158、xv=0.15、yv=0.4、M=0.2修正系数Ko见《切削手册》表1.28
kmv=1.15、kkv=0.8、kkrv=0.8、ksv=1.04、kBV=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<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=0.33/2=32.5L1=3、L2=0、L3=0
3.精车
已知粗加工余量为0.5mm，进给量f.根据《切削用量简明手册》表1.6，f=0.15－0.25mm/r，按车床说明书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>
确定机床主轴转速.nw=1000vc/
dw=410.8Tm=（L+L1+L2+L3>/nwxf=22.5/400x0.16=0.35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。
4、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，
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>。
<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=0.32，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。
<3）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
按车床说明书取主电机功率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＝61.8N.M，由《切削用量简明手册》表2.32 得功率公式
ＰC＝McVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km
按车床说明书取主电机功率Ｐ＝11，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
Ⅱ、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,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F：
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>
Ⅲ、工序3粗铣，精铣B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.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。
4 决定切削速度Vc
可根据《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=0.0750.1（mm/z>
由公式：
Vc=（Cv×do×qv>/（Tm×ap×Xv×fz×yv×ae×uv×Zpv>
试中：
Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12,
Ksv=0.8,KTv=0.82,
由公式：
Kv=Km×Ksv×KTv=1.12×0.8×0.82=0.79
n=1000V/
d=（1000×23.7>/（3.14×50>=151Vc=3.14nd/1000=（1603.1450>/1000=25.1m/minVf=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=2.8mm,ap=41mm,fz=0.08,Kmpc=1.4kw。
切削功率的修正系数：
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=2.8mm，Vf=80m/minn=160r/min，Vc=25.1m/min，fz=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其中：
L1+△=14mm
2.精铣
1 选择刀具
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×do×qv>/（Tm×ap×Xv×fz×yv×ae×uv×Zpv>=33.1m/min
n=1000V/
d=（1000x33.1>/（3.14x50>=211r/min
根据X62W型铣床说明书选n=210r/min
Vf=n×f=210×0.6=126mm/min
VF=125mm/min
fz=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式中L1+△=14mm。
Ⅳ、工序4：
铣削8+0.030mm槽
加工工件尺寸：
8+0.030mm,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：
X62W
1）选择刀具
由加工尺寸公差0-0.3。
所以铣刀精度为精密级K8
铣刀参数：
L=8mm，D=63，d=22，d1=34，ro=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=8mm，ap=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/r，fz=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，由公式：
Vc=（Cv×do×qv>/（Tm×ap×Xv×fz×yv×ae×uv×Zpv>×Kv
式中：
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,
Kv=Km×Ksv×KTv=1.12×0.8×0.82=0.79
Vc=（Cv×do×qv>/（Tm×ap×Xv×fz×yv×ae×uv×Zpv>×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=
×do×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=（CF×apxf×fzyF×aeVF×Z/doaF×nWF>KFC，KTV=0.90，KMFC=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=（CF×apxf×fzyF×aeVF×Z/doqF×nWF>KFC=30×8×0.018×8/63×375=505.6N
M=FC×do/2×103=15.9N•M
Pc=Fc×Vc/1000=1.18km
根据X62W型铣床说明书，功率足够。
6）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=（40+14>/110=0.49Ⅴ、工序5：
铣宽为180+0.012mm槽
加工要求：
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
铣刀参数：
L=10，D=100mm，d=30mm，ro=15°，ao=12°，an=6°，Z=24。
2）选择铣削用量
由于槽的宽度为18mm,故二次走完，ae=23mm，ap=10mm。
由《切削用量简明手册》表3.3确定f=0.5mm/r，现取f=0.8mm/r，fz=0.5/24=0.02mm/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）确定切削速度Vc和每齿进给量：
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
Vc=（Cv×do×qv>/（Tm×ap×Xv×fz×yv×ae×uv×Zpv>×Kv
式中：
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,
Kv=Km×Ksv×KTv=1.12×0.8×0.82=0.79
Vc=（Cv×do×qv>/（Tm×ap×Xv×fz×yv×ae×uv×Zpv>×Kv=98.6m/min
n=1000×Vc/
do=1000×98.6/3.14×100=314r/min
根据X62W型铣床说明书选nc=300r/min。
实际速度
Vc=
donc/1000=94.2m/min
选Vfc=ncf=300X0.5=150mm/min。
根据X62W型铣床说明书选选Vf=150mm/min
fzc=150/300×24=0.020mm/z
5）基本工时基本工时根据《切削用量简明手册》表3.5
Tm=（L+L1+△>×i/Vf=（40+20>×2/150=0.8。
Ⅵ、工序Ⅵ磨18mm槽
保证尺寸18mm
1）选择砂轮
由《切削手册》中磨料选择各表，结果为：
GZ46KV6P350×40×127其含义为：
磨轮磨料为棕刚玉，为了防止粒度过小而磨轮堵塞，所以选用为粒度为46#，硬度为软2级。
平型砂轮，其尺寸为2）切削用量的选择
砂轮转速n砂=3000r/min，v砂=2.5m/s
进给量f=50mm/min双单行程fr=0.015mm
3）切削工时。
当加工1个表面时
Tm=（L+y+△>×iK/50=3.1min
最后，将以上各个工序切削用、工时定额的计算结果，连同其它加工数据，一起填入机械加工工艺卡片中，见工艺卡表。
6.参考文献
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