机械制造课程设计CA6140车床拨叉零件的机械加工工艺规程.docx

1、机械制造课程设计CA6140车床拨叉零件的机械加工工艺规程湖南工业大学机械制造技术基础课程设计资 料 袋 机 械 工 程 学院（系、部） 2010 2011 学年第 一 学期课程名称 机械制造技术基础 指导教师 夏XX 职称 教授 学生姓名 XXX 专业班级 机械设计083班 学号 08222222111 题 目 CA6140车床“拨叉“零件的机械加工工艺规程（年产量为4000件） 成 绩 起止日期 2011年 01月 10日 2011年 01月 15日目 录 清 单序号材 料 名 称资料数量备 注1课程设计任务书1份2课程设计说明书1份3课程设计图纸1A3张4机械加工工序卡8张5机械加工工艺

2、过程卡1张6机械制造技术基础课程设计设计说明书CA6140车床“拨叉”零件的机械加工工艺规程（年产量为4000件）起止日期： 2011 年 01 月 10 日 至 2011 年 01 月 15 日学生姓名班级学号成绩指导教师(签字)机械工程学院2011年01月15日湖南工业大学课程设计任务书2010 2011学年第一学期 机械工程学院 学院 机械设计制造及其自动化 专业 机设083 班级课程名称： 机械制造技术基础 设计题目： CA6140车床“拨叉”零件的机械加工工艺规程（年产量为4000件）完成期限： 2011年01月10日 至 2011年01月15日 内 容 及 任 务一、设计参数题目所

3、给定的是CA6140车床“拨叉”零件的机械加工工艺规程的设计，其中，拨叉的材料是HT200，总量为1.45kg，年产量为4000件。二、设计任务1、分析零件图纸，绘制零件图。2、根据零件分析结果，设计工艺规程。3、计算切削用量及基本工时。4、编制机械加工工艺过程综合卡片、机械加工工序卡片。三、设计工作量1、产品零件图，一张2、零件的机械加工工艺规程，一本3、课程设计说明书，一本进 度 安 排起 止 日 期工 作 内 容2011.1.10-2011.1.10分析零件图，工艺审查2011.1.11-2011.1.11确定毛坯，拟订机械加工工艺路线，机床，工装2011.1.13-2011.1.13编

4、写设计说明书，确定各工序加工余量，计算工序尺寸2011.1.14-2011.1.15填写工艺文件，确定切削用量参考资料【1】艾兴、肖诗纲主编，切削用量简明手册3版 机械工业出版社，1997.8【2】曾志新、吕明主编，机械制造技术基础 武汉理工出版社，2001.7【3】李益民主编，机械制造工艺设计简明手册 机械工业出版社，1993.4【6】邹青，机械制造技术基础课程设计指导教程 机械工业出版社，2004.8指导老师（签字）： 年 月 日系（教研室）主任（签字）： 年 月 日一、机床设备的选用 15序 言机械制造工艺学课程设计是在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

5、是我们在进行毕业设计之前对所学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，它在我们大学四年生活中占有重要的地位。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给与指教。第一章 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。零件上方的25孔与操纵机构相连，零件下方的60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、以25

6、mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：25H7mm的孔，以及42mm的圆柱两端面，其中主要加工表面为25H7mm通孔。2、以60mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：60H12的孔，以及60H12的两个端面。主要是60H12的孔。3、铣16H11的槽这一组加工表面包括：此槽的端面，16H11mm的槽的底面，16H11mm的槽两侧面。4、M221.5螺纹孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：M221.5的螺纹孔，长32mm的端面。主要加工表面为M221.5螺纹孔。这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：（1）60孔端面与25H7孔垂直度公差为0.1mm.。（2）16H11mm的槽

7、与25H7的孔垂直度公差为0.08mm。由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。三、确定生产类型依据设计题目：Q = 4000台/年，m = 1件/台；结合生产实际，备品率a%和废品率b%分别取3%和0.5%，由参考文献【6】中式（1-1）得：N = Q m（1 + a %）（1 + b %） = 4000台/年 1件/台 （1 + 3 %）（1 + 0.5 %） = 4140 件/年拨叉重量为1.45Kg，由参考文献【6】中表1-3可知，拨叉属于轻型零件；由参考文献【6】中表1-4可知，该拨叉的生产类型为中批量生产。结合以上分析，初步确定工艺安排为：加工

8、过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。第二章 工艺规程设计一、确定毛坯的制造形式零件材料为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，如图所示：二、基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择必须正确与合理，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，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。（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

9、25孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个42作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。（2）精基准的选择选择精基准的原则：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。根据该拨叉零件的技术要求和装配要求，选择拨叉头左端面和叉轴孔25H7作为粗基准，零件上的很多表面都可以采用它们作为基准进行加工，即遵循了“基准统一”的原则。叉轴孔25H7的轴线是设计基准，选用其作为精基准定位加工槽16H11，实现了设计基准与工艺基准重合，保证了被加工表面的垂直度要求。选用拨叉头左端面作为精基准同

10、样遵循了“基准重合”的原则，因为该拨叉在轴向方向上的尺寸多以该端面作设计基准，另外由于拨叉件刚性差，受力易产生弯曲变形，为了避免在机械加工中产生夹紧变形，根据夹紧力应垂直于主要定位基面，并应作用在刚度较大部位的原则，夹紧力作用点不能作用在叉杆上。选用拨叉头左端面作精基准，夹紧可作用在拨叉头的右端面，夹紧稳定可靠。三、加工阶段的划分该拨叉加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工，半精加工和精加工几个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准准备好，使后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求，然后粗铣拨叉头右端面，拨叉脚内表面、拨叉脚两端面的粗铣、操纵槽内侧面和底面。在半精加工阶段，完

11、成拨叉脚两端面的精铣加工和16H11槽的铣加工，在精加工阶段，进行拨叉脚两端面的磨削加工。四、工序的集中与分散本设计选用工序集中原则安排拨叉的加工工序。该拨叉的生产类型为中批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。五、工序的安排1、机械加工工序（1）遵循“先基准后其他”的原则，首先加工精基准42mm的圆柱左端面和孔25mm。（2）遵循“先粗后精”的原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先主后次”的原则，先加工主要表面25m

12、m孔为中心的加工表面以及42mm的圆柱两端面，后加工次要表面操纵槽底面和内侧面。（4）遵循“先面后孔”的原则，先加工拨叉头端面，再加工孔25H7mm；先铣操纵槽，再钻螺栓孔M221.5mm。2、热处理工序模锻成型后切边，进行调质，调质硬度为241285HBS，进行酸铣、喷丸处理。喷丸可以提高表面硬度，增加耐酸性，消除毛坯表面因脱碳而对机械加工带来的不利影响，叉脚两端面在精加工之前进行局部高频淬火，提高其耐磨性和在工作中承受冲击载荷的能力。3、辅助工序粗加工拨叉脚两端面和热处理后，安排校直工序；半精加工后安排去毛刺和中间检验工序；精加工后，安排去毛刺、精铣和终检工序。综上所述，拨叉的工序的安排顺

13、序为：基准加工主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工主要表面半精加工和次要表面加工热处理主要表面精加工。六、确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、加工工艺路线方案在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下，中批量生产可以考虑采用专用机床，以便提高生产率。但同时考虑到经济效果，降低生产成本，拟订四个加工工艺路线方案。见下表：加工工艺路线 方案一工序一粗、钻、扩、铰、精铰25

14、、60孔工序二粗、精铣60、25孔下端面工序三粗、精铣25孔上端面工序四粗、精铣60孔上端面工序五切断工序六铣螺纹孔端面工序七钻22孔（装配时钻铰锥孔）工序八攻M221.5螺纹工序九粗铣、半精铣精铣槽所在的端面工序十粗铣、半精铣、精铣16H11的槽工序十一检查上面的工序加工不太合理，因为由经验告诉我们大多数都应该先铣平面再加工孔，那样会更能容易满足零件的加工要求，效率不高，但同时钻两个孔，对设备有一定要求。且看另一个方案。加工工艺路线 方案二工序一粗、精铣25孔上端面工序二粗、精铣25孔下端面工序三钻、扩、铰、精铰25孔工序四钻、扩、铰、精铰60孔工序五粗、精铣60孔上端面工序六粗、精铣60孔

15、下端面工序七切断工序八铣螺纹孔端面工序九钻22孔（装配时钻铰锥孔）工序十攻M221.5螺纹工序十一粗铣、半精铣、精铣槽所在的端面工序十二粗、半精铣、精铣16H11的槽工序十三检查。上面工序可以适合大多数生产，但是在全部工序中间的工序七把两件铣断，对以后的各工序的加工定位夹紧不方便，从而导致效率较低。再看另一方案。加工工艺路线 方案三工序一粗、精铣25孔上端面工序二粗、精铣25孔下端面工序三钻、扩、铰、精铰25孔工序四钻、扩、铰、精铰60孔工序五粗、精铣60孔上端面工序六粗、精铣60孔下端面工序七铣螺纹孔端面工序八钻22孔（装配时钻铰锥孔）工序九攻M221.5螺纹工序十粗铣、半精铣、精铣槽所在的

16、端面工序十一粗、半精铣、精铣16H11的槽工序十二切断工序十三检查此方案仍有先钻孔再铣平面的不足，所以这个方案仍不是最好的工艺路线。综合考虑以上各方案的各不足因素，得到以下我的工艺路线。加工工艺路线 方案四工序一以42外圆为粗基准，粗铣25孔下端面工序二精铣25孔上下端面工序三以25孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰25孔，孔的精度达到IT7工序四以25孔为精基准，粗铣60孔上下端面工序五以25孔为精基准，精铣60孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.1工序六以25孔为精基准，钻、镗、铰60孔，保证空的精度达到IT8工序七以25孔为精基准，铣螺纹孔端面工序八以25孔为精基准，钻20孔

17、（装配时钻铰锥孔）工序九以25孔为精基准，钻一个20孔，攻M221.5螺纹工序十以25孔为精基准，铣槽端面工序十一以25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工序十二两件铣断工序十三检查虽然工序仍然是十三步，但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工艺路线方案二快了一倍（实际铣削只有两次，而且刀具不用调整）。多次加工60、25孔是精度要求所致。七、机械加工余量、工序尺寸及毛坯的确定采用加工方法一般所能达到的公差等级和表面粗糙度以及需留的加工余量参考参数加 工表 面加 工方 法表面粗糙度Ra表面光洁度公差等级公差等级加工余量说 明外圆粗 车半精车精 车细 车粗 磨精

18、磨研 磨12.56.31.60.81.00.40.11345677867891014IT12IT11IT10IT9IT8IT7IT6IT5IT8IT7IT6IT5IT6IT5111010887767645150.501.600.20.50.10.250.250.850.060.100.03指尺寸在直径180以下,长度在500以下,铸件的直径余量内孔钻 孔扩 孔粗 镗半精镗精 镗细 镗粗 铰精 铰粗 磨精 磨研 磨256.36.31.60.80.23.21.61.60.20.113452456679105667679101014IT13IT11IT10IT9IT10IT9IT9IT8IT8IT7

19、IT7IT6IT8IT7IT8IT7IT6IT7IT610898876877676540.30.51.81.01.80.50.80.10.30.10.550.40.20.20.30.20.50.10.20.010.02指孔径在180以下，铸件直径的余量。L/d2L/d=210时,加工误差增加1.22倍平面粗刨,粗铣精刨,精铣细刨,细铣粗 磨半精磨精 磨研 磨12.56.30.81.60.80.80.11346786779791014IT14IT11IT10IT9IT6IT9IT7IT6IT7IT6IT511910986867575520.92.30.20.30.160.050.030.030.

20、010.03指平面最大尺寸500以下的铸件的平面余量“CA6140车床拨叉”：零件材料为HT200，硬度190210HB，毛坯重量1.45kg，生产类型为中批量生产，铸造毛坯。根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、外圆表面（42）考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯，没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。2、外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（25，60端面）查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表3.126，取25，60端面长度余量均为2.5（均为双边加工）铣削加工余量为：粗铣 2mm半精铣 0.7mm3、内孔（

21、60已铸成50的孔）查工艺手册表2.22.5，为了节省材料，取60孔已铸成孔长度余量为3，即铸成孔半径为50mm。工序尺寸加工余量：钻孔 5mm扩孔 0.5mm铰孔 0.1mm精铰 0mm同上，零件25的孔也已铸出15的孔。工序尺寸加工余量：钻孔至23 余量为8mm扩孔钻 1.8 mm粗铰孔 0.14 mm精铰孔 0.06 mm4、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47mm的距离，余量为3mm。工序尺寸加工余量：粗铣端面 2.1 mm半精铣 0.7 mm精 铣 0.2 mm5、螺纹孔顶面加工余量铸出螺纹孔顶面至25孔轴线且垂直轴线方向40mm的距离，余量为4 mm。工序

22、尺寸加工余量：粗铣顶面 3.1 mm半精铣 0.7 mm精 铣 0.2 mm6、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，应该采用调整加工。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。八、确立切削用量及基本工时工序一 以42外圆为粗基准，粗铣25孔上下端面。1、加工条件工件材料：HT200，b =0.16GPa， HB=200241，铸造。加工要求：粗铣25孔上下端面。机 床：X53立式铣床。刀 具：W18Cr4V，硬质合金钢端铣刀，牌号YG6。铣削宽度ae60，深度ap4，齿数z=10，故据切削用量简明手册（后简称切削手册）取刀具直径do=80mm，选择刀具前角o0

23、，后角o15，副后角o=10，刀齿斜角s=15，主刃Kr=60，过渡刃Kr=30，副刃Kr=5，过渡刃宽b=1.5mm。2、计算切削用量1）铣削深度因为切削量较小，故可以选择ap=1.3mm，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量 机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.15mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.15 mm/z。3）查后刀面最大磨损及寿命 查机械切削用量手册表8，寿命T=180min4）计算切削速度 按切削手册表14，V=1.84n=7.32=6.445）计算基本工时tmL/ Vf=(90+36)/6.44=6.99min。工序二 精铣25孔上下端面。1. 加工条件工

24、件材料：HT200，b =0.16GPa ，HB=200241，铸造。加工要求：精铣25上下端面。机 床：X6140卧式铣床。刀 具：W18Cr4V，硬质合金钢端铣刀，牌号YG6。铣削宽度ae60，深度ap4，齿数z=10，故据切削用量简明手册（后简称切削手册）取刀具直径do=80mm。选择刀具前角o5，后角o8，副后角o=8，刀齿斜角s=10，主刃Kr=60，过渡刃Kr=30，副刃Kr=5，过渡刃宽b=1mm。2. 切削用量1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量 机床功率为7.5kw。查切削手册表5 f=0.140.24mm/z。由

25、于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。3）查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表8，寿命T=180min4）计算切削速度 按切削手册表14，查得 Vf6.44mm/s， 5）计算基本工时tmL+182/ Vf=(2+182)/6.44=5.9min。工序三 以25孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰25孔，孔的精度达到IT7。1. 选择钻床及钻头选择Z5125A钻床，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=23mm，钻头采用双头刃磨法。2.选择切削用量（1）决定进给量由do=23mm,查切削手册表5 按钻头按机床强度查参考文献【1】表10.1-2选择。最终决定选择机床已有的进给量。（2）耐用度查参

26、考文献【2】表9：T=4500s=75min（3）切削速度查参考文献【1】表10.1-2n=50-2000r/min 取n=1000r/min. 3.计算工时由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。扩铰和精铰的切削用量如下：扩钻：选高速钢扩孔钻 铰孔：选高速钢铰刀 精铰：选高速钢铰刀 工序四以25孔为精基准，钻、粗镗、 精镗60孔，保证孔的精度达到IT7。1.选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=55mm，钻头采用双头刃磨法。选择Z5163A钻床 n=22.41000r/min，f =0.0631.2mm/r。2.选择切削用量（1）决定进给量查参考文献【2】表5：钻

27、头进给量。按钻头强度选择，按机床强度选择。最终决定选择Z5163A机床已有的进给量。（2）计算工时选择n=600r/min，所以3.选择镗刀选择高速钢镗刀， 粗镗时do=59.9mm选择卧式镗床T68。粗镗时 v=20-35 m/min ， f=0.3-1.0 mm/r精镗时 v=15-30 m/min ， f=0.15-0.5 mm/r工序五 粗铣 半精铣 精铣槽16H11的端面1. 选择机床刀具选择立式铣床X53K，硬质合金钢Yab端铣刀。2. 切削用量查参考文献【2】表5：f=0.140.24mm/rT=180min 取 f=0.15mm/r v=1.84m/min n=7.32r/min 3. 计算工时 半精铣：工序六 精铣槽16H11本道工序精铣槽之前已进行了粗铣和半精铣工步，此工序精铣槽须满足各技术要求包括：槽宽16H11，槽深8H12，槽两侧面粗糙度为3.2，槽底面粗糙度为6.3。1. 选择机床及刀具机 床 x61W型万能铣床刀 具 错齿三面刃铣刀铣槽do=16mm查参考文献【1】表8国家标准 GB1118 D=160mm d=40mm L=16mm 齿数z=242. 计算切削用量（1） 由参考文献【1】表9.41和3查得：走刀量 f =0.67 mm/r（2） 铣刀磨钝标准和耐用度由参考文献【1】表9.46查得 磨钝标准为 0.20.3由参考文献【1】