設(shè)計(jì)“CA6140車(chē)床撥叉”零件的機(jī)械加工工藝及工藝設(shè)備

1、 制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)“CA6140車(chē)床撥叉”零件的機(jī)械加工工藝及工藝設(shè)備設(shè)計(jì)者 指導(dǎo)教師 2003.122004.1哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題目: 設(shè)計(jì)”CA6140車(chē)床撥叉”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)則及工藝裝備內(nèi)容：1.零件圖 1張 2.毛坯圖 1張 3. 機(jī)械加工工藝過(guò)程綜合卡片 1張 4. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裝配圖 1張 5. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)零件圖 1張 6. 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1張班級(jí)學(xué)生 指導(dǎo)教師 教研室主任2004年1月序言機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)使我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專(zhuān)業(yè)課之后進(jìn)行的.這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)

2、各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練,因此,它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。就我個(gè)人而言，我希望能通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為今后參加祖國(guó)的“四化”建設(shè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指導(dǎo)。一、零件的分析（一） 零件的作用題目所給的零件是CA6140車(chē)床的撥叉。它位于車(chē)床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的20孔與操縱機(jī)構(gòu)相連，二下方的50半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過(guò)上方的力撥動(dòng)

3、下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時(shí)分開(kāi)。（二） 零件的工藝分析CA6140車(chē)床共有兩處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下：1.以20為中心的加工表面這一組加工表面包括：20的孔，以及其上下端面，上端面與孔有位置要求，孔壁上有一個(gè)裝配時(shí)鉆鉸的錐孔，一個(gè)M8的螺紋孔。下端有一個(gè)47的斜凸臺(tái)。這三個(gè)都沒(méi)有高的位置度要求。2.以50為中心的加工表面這一組加工表面包括：50的孔，以及其上下兩個(gè)端面。這兩組表面有一定的位置度要求,即50的孔上下兩個(gè)端面與20的孔有垂直度要求。由上面分析可知，加工時(shí)應(yīng)先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準(zhǔn)加工另外一組。二、 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)(一)確定毛坯的制造形式零

4、件材料為HT200?？紤]零件在機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡(jiǎn)單，故選擇鑄件毛坯。（二）基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過(guò)程中回問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢，是生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。（1）粗基準(zhǔn)的選擇。對(duì)于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對(duì)有若干個(gè)不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。根據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取20孔的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，利用一組共兩塊V形塊支承這兩個(gè)32作主要定位面，限制5個(gè)自由度，再以一個(gè)銷(xiāo)釘限制最后1個(gè)

5、自由度，達(dá)到完全定位,然后進(jìn)行銑削。（2）精基準(zhǔn)的選擇。主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問(wèn)題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專(zhuān)門(mén)計(jì)算，此處不再重復(fù)。（三）制定工藝路線制定工藝路線得出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專(zhuān)用工卡具,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。1.工藝路線方案一工序一 粗、精銑20孔上端面。工序二 鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸20、50孔。工序三 粗、精銑50孔上端面工序四 粗、精銑50、20孔下端面。工序五 切斷。工序六 鉆

6、4孔（裝配時(shí)鉆鉸錐孔）。工序七 鉆一個(gè)4孔，攻M6螺紋。工序八 銑47凸臺(tái)。工序九 檢查。上面工序加工效率較高，但同時(shí)鉆三個(gè)孔，對(duì)設(shè)備有一定要求。且看另一個(gè)方案。2.工藝路線方案二工序一 粗、精銑20孔上端面。工序二 粗、精銑20孔下端面。工序三 鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸20孔。工序四 鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸50孔。工序五 粗、精銑50孔上端面工序六 粗、精銑50孔下端面。工序七 切斷。工序八 鉆4孔（裝配時(shí)鉆鉸錐孔）。工序九 鉆一個(gè)4孔，攻M6螺紋。工序十 銑47凸臺(tái)。工序十一 檢查。上面工序可以適合大多數(shù)生產(chǎn)，但效率較低。綜合考慮以上步驟，得到我的工藝路線。3.工藝路線方案三工序一 以32外圓為粗基準(zhǔn)，

7、粗銑20孔下端面。工序二 精銑20孔上下端面。工序三 以20孔上端面為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸20孔，保證垂直度誤差不超過(guò)0.05mm,孔的精度達(dá)到IT7。工序四 以20孔為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸50孔，保證空的精度達(dá)到IT7。工序五 切斷。工序六 以20孔為精基準(zhǔn)，粗銑50孔上下端面。工序七 以20孔為精基準(zhǔn)，精銑50孔上下端面，保證端面相對(duì)孔的垂直度誤差不超過(guò)0.07。工序八 以20孔為精基準(zhǔn)，鉆4孔（裝配時(shí)鉆鉸錐孔）。工序九 以20孔為精基準(zhǔn)，鉆一個(gè)4孔，攻M6螺紋。工序十 以20孔為精基準(zhǔn)，銑47凸臺(tái)。工序十一 檢查。雖然工序仍然是十一步，但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工藝路

8、線方案二快了一倍（實(shí)際銑削只有兩次，而且刀具不用調(diào)整）。多次加工50、20孔是精度要求所致。以上工藝過(guò)程詳見(jiàn)圖3。（四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定”CA6140車(chē)床撥叉”；零件材料為HT200，硬度190210HB，毛皮重量2.2kg，生產(chǎn)類(lèi)型大批量，鑄造毛坯。據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 外圓表面延軸線方向長(zhǎng)度方向的加工余量及公差（20，50端面）。查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)（以下稱(chēng)工藝手冊(cè)）表2.22.5，取20，50端面長(zhǎng)度余量均為2.5（均為雙邊加工）銑削加工余量為：粗銑 1mm精銑 0mm2. 內(nèi)孔（50已鑄成孔

9、）查工藝手冊(cè)表2.22.5，取50已鑄成孔長(zhǎng)度余量為3，即鑄成孔半徑為44mm。工序尺寸加工余量：鉆孔 2mm擴(kuò)孔 0.125mm鉸孔 0.035mm精鉸 0mm3. 其他尺寸直接鑄造得到由于本設(shè)計(jì)規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計(jì)算最大、最小加工余量時(shí)應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認(rèn)。（五）確立切削用量及基本工時(shí)工序一 以32外圓為粗基準(zhǔn)，粗銑20孔上下端面。1. 加工條件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,鑄造。加工要求：粗銑20孔上下端面。機(jī)床：X6140臥式銑床。刀具：W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6。銑削寬度ae=60,深度apPcc。

10、故校驗(yàn)合格。最終確定 ap=1.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）計(jì)算基本工時(shí)tmL/ Vf=(32+80)/475=0.09min。工序二 精銑20孔上下端面。1. 加工條件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,鑄造。加工要求：精銑20上下端面。機(jī)床：X6140臥式銑床。刀具：W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6。銑削寬度ae=60,深度apPcc。故校驗(yàn)合格。最終確定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.1

11、6mm/z。6）計(jì)算基本工時(shí)tmL/ Vf=(32+80)/475=0.09min。工序三 以20孔上端面為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸20孔，保證垂直度誤差不超過(guò)0.05mm,孔的精度達(dá)到IT7。1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)do=18mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角o12，二重刃長(zhǎng)度b=2.5mm,橫刀長(zhǎng)b=1.5mm,寬l=3mm,棱帶長(zhǎng)度 2.選擇切削用量 （1）決定進(jìn)給量查切 所以， 按鉆頭強(qiáng)度選擇 按機(jī)床強(qiáng)度選擇最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量 經(jīng)校驗(yàn) 校驗(yàn)成功。 （2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命后刀面最大磨損限度（查切）為0.5.mm，壽命（3）切削速度查切 修正系數(shù) 故。查切機(jī)床實(shí)

12、際轉(zhuǎn)速為故實(shí)際的切削速度（4）校驗(yàn)扭矩功率 所以 故滿(mǎn)足條件，校驗(yàn)成立。.計(jì)算工時(shí)由于所有工步所用工時(shí)很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時(shí)間。擴(kuò)鉸和精鉸的切削用量如下：擴(kuò)鉆： 鉸孔： 精鉸： 工序四 以20孔為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸50孔，保證空的精度達(dá)到IT7。1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)do=48mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角o11，二重刃長(zhǎng)度b=11mm,橫刀長(zhǎng)b=5mm,弧面長(zhǎng)l=9mm,棱帶長(zhǎng)度 2.選擇切削用量（1）決定進(jìn)給量查切 按鉆頭強(qiáng)度選擇 按機(jī)床強(qiáng)度選擇最終決定選擇Z550機(jī)床已有的進(jìn)給量 經(jīng)校驗(yàn) 校驗(yàn)成功。（2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命后刀面最大磨損限度（

13、查切）為0.81.2mm，壽命擴(kuò)孔后刀面最大磨損限度（查切）為0.9.mm，壽命鉸和精鉸孔后刀面最大磨損限度（查切）為.mm，壽命（3）切削速度查切 修正系數(shù) 故。查切機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為故實(shí)際的切削速度（4）校驗(yàn)扭矩功率 所以 故滿(mǎn)足條件，校驗(yàn)成立。擴(kuò)鉸和精鉸的切削用量同理如下：擴(kuò)鉆： 鉸孔： 精鉸： .計(jì)算工時(shí)所有工步工時(shí)相同。工序五 切斷。工序六 以20孔為精基準(zhǔn)，粗銑50孔上下端面。1. 加工條件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,鑄造。機(jī)床：XA5032臥式銑床。刀具：W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6。銑削寬度ae60,深度apPcc=2.7kw。故校

14、驗(yàn)合格。6）計(jì)算基本工時(shí)tmL/ Vf=(72+9)/375=0.216min.工序七 以20孔為精基準(zhǔn)，精銑50孔上下端面，保證端面相對(duì)孔的垂直度誤差不超過(guò)0.07。1. 加工條件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,鑄造。機(jī)床：XA5032臥式銑床。刀具：W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6。銑削寬度ae60,深度apPcc=2.7kw。故校驗(yàn)合格。6）計(jì)算基本工時(shí)tmL/ Vf=(72+9)/375=0.216min.結(jié)果ap=1.0mm, f=0.21 mm/z, nc=235r/min,Vfc=600.4mm/s.工序八 以20孔為精基準(zhǔn)，鉆4孔（裝配

15、時(shí)鉆鉸錐孔）。1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)do=4mm，后角o16，二重刃長(zhǎng)度 2.選擇切削用量 （1）決定進(jìn)給量查切 按鉆頭強(qiáng)度選擇 按機(jī)床強(qiáng)度選擇最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量 經(jīng)校驗(yàn)校驗(yàn)成功。 （2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命后刀面最大磨損限度（查切）為0.50.8mm，壽命（3）切削速度查切 修正系數(shù) 故。查切機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為故實(shí)際的切削速度（4）校驗(yàn)扭矩功率 故滿(mǎn)足條件，校驗(yàn)成立。.計(jì)算工時(shí)工序九 以20孔為精基準(zhǔn)，鉆一個(gè)4孔，攻M6螺紋。1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)do=4mm，后角o16，二重刃長(zhǎng)度 2.選擇切削用量 （1）決定進(jìn)給量查切 按鉆頭強(qiáng)度選擇 按機(jī)

16、床強(qiáng)度選擇最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量 經(jīng)校驗(yàn)校驗(yàn)成功。 （2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命后刀面最大磨損限度（查切）為0.50.8mm，壽命（3）切削速度查切 修正系數(shù) 故。查切機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為故實(shí)際的切削速度（4）校驗(yàn)扭矩功率 故滿(mǎn)足條件，校驗(yàn)成立。.計(jì)算工時(shí)螺紋鉆削由于沒(méi)有手冊(cè)可查，故以鉆削切削用量及其他鉆螺紋工序估算。祥見(jiàn)工藝卡片。工序十 以20孔為精基準(zhǔn)，銑47凸臺(tái)。工序十一 檢查。其余幾步數(shù)據(jù)見(jiàn)工藝卡片。三、 卡具設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)與老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)第IX道工序鉆M6孔的鉆床卡具。本卡具將用于Z525立式鉆床。刀具為M6絲錐，以及4的高速鋼麻花鉆。（一） 問(wèn)題的提出在給定的零件中，對(duì)本步加工的定位并未提出具體的要求，是自由公差，定位要求較低。因此，本步的重點(diǎn)應(yīng)在卡緊的方便與快速性上。（二） 卡具設(shè)計(jì)1 定位基準(zhǔn)的選擇出于定位簡(jiǎn)單和快速的考慮，選擇20孔為基準(zhǔn)，即以一面上一長(zhǎng)銷(xiāo)（自由度限制數(shù)：5）配合以一擋銷(xiāo)（自由度限制數(shù)：1）使工件完全定位。再使用快速螺旋卡緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行卡緊。2 切削力和卡緊力計(jì)算本步加工可按鉆削估算卡緊力。實(shí)際效果可以保證可靠的卡緊。軸向力 扭矩 由于扭矩很小，計(jì)算時(shí)可忽略?？ňo力為取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4