CA6140車床拔叉831005課程設(shè)計解析

1、機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：設(shè)計“ CA6140車床”撥叉零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備（中批量生產(chǎn)）設(shè)計者指導(dǎo)教師 張永丹劉學(xué)斌天津工程師范學(xué)院機(jī)制0202班2006年1月3日天津工程師范學(xué)院機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計說明書題目 設(shè)計“ CA6140 車床”撥叉零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝 備（中批量生產(chǎn)）內(nèi)容 1. 零件圖一張2 毛坯圖一張3機(jī)械制造加工工藝過程綜合卡片一張4結(jié)構(gòu)設(shè)計裝配圖一張5結(jié)構(gòu)設(shè)計零件圖一張6課程設(shè)計說明書一份通過機(jī)床工藝及夾具設(shè)計，匯總所學(xué)專業(yè)知識如一體 （ 如公差于 配合、機(jī)械零件設(shè)計、金屬切削機(jī)床、機(jī)械制造工藝等 ） 。讓 我們對所學(xué)的專業(yè)課得以鞏固、

2、復(fù)習(xí)及實(shí)用，在理論與實(shí)踐上有機(jī)結(jié) 合；使我們對各科的作用更加深刻的熟悉與理解，并為以后的實(shí)際工 作奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)！在些次設(shè)計中我們主要是設(shè)計 CA6140撥叉的銑床夾具。在此次課 程設(shè)計過程中，我小組成員齊心協(xié)力、共同努力完成了此項(xiàng)設(shè)計。在 此期間查閱了大量的書籍，并且得到了有關(guān)老師的指點(diǎn)，尤其是教務(wù) 處張永丹老師，我系劉學(xué)斌老師的大力幫助，在此表示感謝！機(jī)制0202班第G小組2006 年 1 月 15 日一. 設(shè)計的目的：機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計，是在學(xué)完機(jī)械制造工藝學(xué)及夾具設(shè)計 原理課程，經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)習(xí)取得感性知識后進(jìn)行的一項(xiàng)教學(xué)環(huán)節(jié)；在老 師的指導(dǎo)下，要求在設(shè)計中能初步學(xué)會綜合運(yùn)用以前所學(xué)過

3、的全部課 程，并且獨(dú)立完成的一項(xiàng)工程基本訓(xùn)練。同時，也為以后搞好畢業(yè)設(shè) 計打下良好基礎(chǔ)。通過課程設(shè)計達(dá)到以下目的：1、能熟練的運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)的基本理論和夾具設(shè)計原理的知 識，正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及合理制訂工藝規(guī) 程等問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。2、通過對零件某道工序的夾具設(shè)計，學(xué)會工藝裝備設(shè)計的一般方 法。通過學(xué)生親手設(shè)計夾具（或量具）的訓(xùn)練，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力。3、課程設(shè)計過程也是理論聯(lián)系實(shí)際的過程，并學(xué)會使用手冊、查 詢相關(guān)資料等，增強(qiáng)學(xué)生解決工程實(shí)際問題的獨(dú)立工作能力。二. 零件的分析（一）、零件的作用：題目給定的零件是 CA6140撥叉（見附圖

4、1）它位 于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動按照工作者的要求 進(jìn)行工作。寬度為18+的槽尺 寸精度要求很高，因?yàn)樵趽懿姘蝿邮够?移齒輪時如果槽的尺寸精度不高或間隙 很大時，滑移齒輪得不到很高的位置精 度。所以，寬度為18+的槽和滑 移齒輪的配合精度要求很高。（二）、零件的工藝分析：CA6140撥叉共有兩組加工表面。1. 以花鍵孔的中心線為基準(zhǔn)的加工面這一組面包括 ?25+的六齒方花鍵孔、? 22+花鍵底孔兩端的 2X150至V角和距中心線為27mm的平面。2. 以工件右端面為基準(zhǔn)的8+ mm的槽和18+的槽經(jīng)上述分析可知， 對于兩組加工表面， 可先加工其中一組表面， 然后借助于專用夾

5、具加工另一組表面。二、工藝規(guī)程設(shè)計（ 一 ） 確定毛坯的制造形成。零件材料HT2O0考慮到此零件的工作過程中并有變載荷和沖擊性載荷，因此選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件 的工作可靠。由于生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批生產(chǎn)而且零件的尺寸并不很大， 故可采取模鍛成型。經(jīng)查金屬機(jī)械加工工藝人員手冊表 5-5 取 等級為 2級精度底面及側(cè)面澆注確定待加工表面的加工余量為 3。 毛坯零件圖如下圖：（二）基準(zhǔn)的選擇。1. 粗基準(zhǔn)的選擇： 因?yàn)橐ＷC花鍵的中心線垂直于右端面， 所以 以40的外圓表面的粗基準(zhǔn)。2. 精度基準(zhǔn)的選擇： 為保證定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)重合， 以零件的A面為精基準(zhǔn)。（二） 制定工藝路線。方案

6、一工序：1. 粗、精車端面，鉆、擴(kuò)花鍵底孔、倒兩端 15倒角。2. 粗、精銑削 B 面。3. 銑削 8+的槽。4. 銑削 18+的槽。5. 拉花鍵。方案二工序：1. 粗、精車端面，鉆、擴(kuò)花鍵底孔、倒兩端 15倒角。以40mn圓柱面為粗基準(zhǔn)。選用C3163-1轉(zhuǎn)塔式六角車床及三 爪卡盤夾具。2. 拉花鍵。以 A 面為基準(zhǔn)，3. 銑削槽B面。以花鍵的中心線及 A面為基準(zhǔn)。選用X62W臥 式銑床加專用夾具4. 銑削8+的槽。以花鍵的中心線及 A面為基準(zhǔn)。選用X62W臥 式銑床加專用夾具。5. 銑削18+的槽。以花鍵的中心線及 A面為基準(zhǔn)。選用X62W臥 式銑床加專用夾具。方案分析：上述兩方案中，工藝

7、方案一把拉花鍵放在最后一道工序。但此方案 中工序很難對工件進(jìn)行定位和加緊、方案二中，把花鍵放在第一道工序的后邊，這樣，方案二中的道工序很容易對工件進(jìn)行定位與加緊即 以花鍵中心線和 A 面作為道工序的定位基準(zhǔn)。此方案定位精度高，專 用夾具結(jié)構(gòu)簡單、可靠，所以采用方案二比較合理。以上工藝過程詳見附表 1“機(jī)械加工工藝過程綜合卡片”（三）機(jī)械加工余量。CA6140的撥叉材料為 HT2O0毛坯重量為kg b =160MFa HBS生產(chǎn)類型為由大、中批量生產(chǎn)，采用模鍛鍛模。根據(jù)上述的原始資料加工工藝，分別確定各個加工表面的機(jī)械加 工余量，工序尺寸以毛坯尺寸如下：1. A 面的加工余量A面有3士的加工余量

8、，足夠把鑄鐵的硬質(zhì)表面層切除2. 矩形花鍵底孔。要求以矩形花鍵的外徑定心，故采用拉削加工內(nèi)孔尺寸為 22 0+，見零件圖，參照金屬機(jī)械加工工藝人員手冊表 3-59確定孔加工余量的分配。鉆孔 20mm擴(kuò)孔 21mm拉花鍵花鍵孔要求以外徑定心： 拉削時加工余量參照 金屬機(jī)械加工工藝人員手冊取2 Z =1mm3. B面的加工余量。此工序分2個工步1粗銑B面 2 、精銑B面 精加工余量為粗銑加工余量為（ 五） 確定切削用量及基本工時。工序I :車削A面。1加工條件。工件材料：灰口鑄鐵 HT2O0（T b=145 MP。鑄造。加工要求：粗、半精車 A面并保證28mm勺工序尺寸，R=m 機(jī)床C3163-1

9、。轉(zhuǎn)塔式六角臥式車床。刀具：刀片材料。 r =12.ao=6-8 b= -10 o= Kr =90 n=152、計算切削用量。（1 ）已知長度方向勺加工余量為 3 。實(shí)際端面勺最大加工余量為 。故分二次加工（粗車和半精車）。長度加工公差I(lǐng)T 12級取mm （入 體方向）（2）進(jìn)給量、根據(jù)切削簡明手冊 （第 3版）表 當(dāng)?shù)稐U尺寸為 16mm x25mm,a e 3 mm時，以及工件直徑為60mmi時（由于凸臺B面的存 在所以直徑取60mm?=按 C3 16 3 1車床說明書 ?。慷m/n 由于存在間歇加工所以進(jìn)給量乘以 k= 所以：實(shí)際進(jìn)給量 f=x= mm/r按C3 1 6 3 1車床說明書

10、 ？=mm/r（3） 計算切削速度。按切削簡明手冊表，切削速度的計算公式為（壽命選 T=60min） 刀具材料 YG6V=C/（T m apXv - f yv）- kv其中：CV=158 Xv= yv= M=修正系數(shù)Ko見切削手冊表 kmv= k kv= k krv= k sv= k BV= Vc =158/（=（m/min）（4） 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000 vc/ dw=（r/min ）按C3 16 3 1車床說明書200 r /min所以實(shí)際切削速度 V=min（5）切削工時，按工藝手冊表由于鑄造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮，為了切除硬皮表層以 及為下一道工步做好準(zhǔn)備Tm=（L+L

11、 1+L2+L3）/ nw x f= （min） L=（65-0）/2= L 1=3、L2=0、L3=0 2、精車1）已知粗加工余量為。2）進(jìn)給量f.根據(jù)切削用量簡明手冊表，f= r 按C3 16 3 1車床說明書f= mm/r計算切削速度 按切削用量簡明手冊表，切削速度的計算公式 為（壽命選 T=60min）mxvy vV=Cv/（T - ap v - f v） - kv=158/(=(m/min)3) 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速.nw=l000Vc/ dw = (r/min )按C3163-1車床說明書取 nw=400( r/min )實(shí)際切削速度 V=min4) 切削工時 ， 查工藝手冊表Tm=(

12、L+L1+L2+L3)/ nwxf= ( min)由于下一道工序是鉆孔，所以留下？20mm的臺階，所以L=(65-20)/2= mm L1=0. L3=03、鉆孔、擴(kuò)孔、倒角。(1)、鉆孔鉆頭選擇：見切削用量簡明手冊表鉆頭幾何形狀為(表及表) ：雙錐修磨具刃，鉆頭參數(shù)：d= 20mm B =30 2=118, 2=70, L 二，a。=12 , y=55 ,b=2mm =4mm根據(jù)切削用量簡明手冊表 2-9 確定 f=a、按機(jī)床進(jìn)給強(qiáng)度決定進(jìn)給量：根據(jù)表 ，當(dāng)a b = 210MPad 0 = 可確定f=。按 C3163- 1 車床說明書取 f=n.b決定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命 表，當(dāng)do=20m

13、m鉆頭最大磨損量取 壽命 T=45min.c、切削速度由切削用量簡明手冊，表得V =21m/minn=1000V/ D= 由機(jī)床技術(shù)資料得和接近的有 280n/m 和400n/min 取 280n/min取 n=280m/min.實(shí)際 V =17 m/mind、基本工時，Tm二L/nf=(80+10)/= (mi n)入切量及超切量由表.查出+=10mm所以 Tm=L/nf=(80+10)/= (min)2) 、擴(kuò)孔刀具直徑do=21mrp刀具幾何參數(shù)同上。由于兩孔直徑相差不大，為了節(jié)省停車和調(diào)換走刀量等輔助時間，n和f都不變，所以Tm同上Tm=倒角刀具 15锪鉆由于兩孔直徑相差不大， 以表面

14、粗度要求不高 手動進(jìn)給。3) 、倒角 刀具：專用刀具。此工步使用到專用刀具與手動進(jìn)給。檢驗(yàn)機(jī)床功率 按切削用量簡明手冊表 4可以查出 當(dāng)(T b = 160245HBSa pmm fWmm/rV c 41m/min P c =按C31631車床說明書 主電機(jī)功率P= 11 kw可見P c比P小得多所以機(jī)床功率足夠所用切削用量符合要求 鉆削功率檢驗(yàn)按切削用量簡明手冊表當(dāng)d o= 21 mm f= mm切削用量簡明手冊表由表 得功率公式P C= MCV6/30d 0=30x2 仁按C3 16 3 1車床說明書 主電機(jī)功率P= 11 kw可見P c比P小得多，所以機(jī)床功率足夠，所用切削用量符合要工序

15、H 拉花鍵孔單面齒升：根據(jù)有關(guān)手冊，確定拉花鍵孔時花鍵拉刀的單面齒 為,拉削速度v=smin)切削工時t=Zbl n k/1000vf zZ式中：Z b單面余量（由21mn拉削到25mm）L拉削表面長度， 80mm；n考慮校準(zhǔn)部分的長度系數(shù)，??；k考慮機(jī)床返回行程系數(shù)，取 ；v拉削速度（ m/min）；fz拉刀單面齒升；Z拉刀同時工作齒數(shù)， Z=l/p ；P拉刀齒距。p=拉刀同時工作齒數(shù)z=l/p=80/12 7.其本工時 T m=x 80xx 1000XXX 7=(min)工序皿 粗銑，精銑B面。加工要求：粗銑B面，精銑B面，Ri=um用標(biāo)準(zhǔn)鑲齒圓柱銑刀粗銑 加工余量 3mm機(jī)床：X 62W

16、加工工件尺寸：寬度：40mm長度：28mm1. 粗銑1) 選擇刀具根據(jù)切削用量簡明手冊表銑削寬度ae 5mm寸。直徑為do=50mm故齒數(shù)Z=8，由于采用標(biāo)準(zhǔn)鑲齒圓柱銑刀銑刀幾何參數(shù)(表) r n=10ao=162) 切削用量留精銑的加工余量為，所以本道工步切削寬度ac=mm，由于加工表面精度要求 Ra= um.根據(jù)表得每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=l mm/r就 能滿足要求，但考慮到X 62W功率為，機(jī)床為中等系統(tǒng)剛度和X 62W銑床說明書 所以每轉(zhuǎn)進(jìn)給量彳=r3) 選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命。根據(jù)切削用量簡明手冊表、銑刀 刀 齒后刀 面的 最大磨損量為鑲齒銑刀 do=50mm，刀具壽命T=120min (

17、表)4) 決定切削速度VC、可根據(jù)切削用量簡明手冊表確定Z=8, aP=40-70mm, ac=mm , f z=f/z=Cv=20,qv=,Xv=,y v=,u v=,p v=,m=,Km=,Ksv=,KTv=,Kv=KmxKsvxKTv= n=1000V/d=/=151r/min 根據(jù) X62W型銑床說明書選 n=160r/minVc=1000=/1000=min V f=nf=96mm/min選 Vf=80mm/min 實(shí)際 f z=Vf/(nxz)=z5) 機(jī)床功率：根據(jù)切削用量簡明手冊表 當(dāng) V c=71m/minae=ap=41mm f z= K mpc= 切削功率的修正系數(shù)：故

18、Pct V ,根據(jù)X62W型銑床說明書，機(jī)床主軸允許的功率為Pcm=x =故 Pcc V Pcm 因此所決定的切削用量可以采用。ae=Vf=80m/minn=160r/min V c=min f z=z6) 基本工時根據(jù) 切削用量簡明手冊表T=(L+L1+A )/Vf =(28+14)/80= ( mi n)L1+ = 14mm2. 精銑1 )選擇刀具 刀具與上道工步是同一把刀。2) 切削用量 精銑的加工余量為，所以本道工步切削寬度ae=,f =3) 決定切削速度Vc、可根據(jù)切削用量簡明手冊表確定 ac=, Vc=(Cvdoqv)/(T mxapxXvxf zxyvxaexuvxZpv)=mi

19、nn=1000V/ d=/=211r/min 根據(jù) X62W型銑床說明書選 n=210r/min Vf=nf=126mm/min、VF=125mm/min fz=Vf/(nxz)=Z4) 基本工時基本工時根據(jù)切削用量簡明手冊表Tm=(L+L1+ )/Vf =(28+14)/125= (mi n)L1+ =14mm工序W 銑削8+槽。加工工件尺寸： 8+ , 長度 L=40mm加工要求：高速鋼錯齒三面刃銑刀(精密級K8)加工余量8用乳 化液冷卻機(jī)床： X62W1) 選擇刀具：由加工尺寸公差 。所以銑刀精度為精密級 K8 銑刀參數(shù)： L=8mm D=63 d=22 d1=34 r o=15 ao=

20、12an=6Z=162) 選擇切削量由于槽的深度為 8mm, 故一次走完， ae=8mmap=8mm 由切削用量簡明手冊表 確定 f= 現(xiàn)取 f=r f z=16=z3) 選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命：根據(jù)切削用量簡明手冊表 , 得最大磨損量為 由表確定刀具壽命：T=100min其中4) 決定切削速度Vc和每齒進(jìn)給量V、由切削用量簡明手冊的 公式W=(Cvxdoxqv)/(T nXapXXvXf zxyvXaeXUvXZpv) K/Cv=25,qv=,Xv=,y v=,u v=,pv=,m=,Km=,Ksv=,KTv=,Kv=KmXKsvXKTv=VC=(Cvxdoxqv)/(T nXapXXv

21、Xf zXyvXaeXUvXZpv) K/ 二minn=1000x V do=1000xx 63二min根據(jù)X62W型銑床說明書選nc=375r/min實(shí)際速度 Vc= donc/1000=min選Vfc= ncf=min 根據(jù)X62W型銑床說明書選選 Vf=110mm/minfzc=110/375 X 16=z5) 機(jī)床功率：根據(jù)切削用量簡明手冊表 公式 圓周力f c=( CFapxff zyFaeVFZ/ doaFnWF) KFC KTV=KMFC=由表 28 得 C F=30， XF=，yF=，UF=，WF=0，qF=，KFC=Fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doqFnWF)KF

22、C=30 X8 X X8/ 63 X375 = N3M=FCdo/2X 103=?MPc=FcVC/1000=根據(jù)X62W型銑床說明書，功率足夠。6) 基本工時基本工時根據(jù) 切削用量簡明手冊表Tn=(L+L1+A)/V f =(40+14)/110二(min)L1+ =14mm工序V銑寬為18。+槽加工要求：用乳化液冷卻，加工工件尺寸，寬180+，長 L=40mm，加工余量 23mm由于此工步的設(shè)計尺寸精度要求很高，用銑削加工很難達(dá)到尺寸 精度的要求，所以為了留給下一道公序磨削的加工余量，所以分兩步 走， ae=23， ap=10mm，1) 選擇刀具銑刀參數(shù)： L=10 D=100mm d=3

23、0mm ro=15 ao=12an=6Z=242) 選擇銑削用量由于槽的寬度為 18mm, 故二次走完， ae=23mmap=10mm由切削用量簡明手冊表 確定 f=r 現(xiàn)取 f=r fz=24=z3) 選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命：根據(jù)切削用量簡明手冊表,得最大磨損量為 由表確定刀具壽命： T=100min 其中4) 確定切削速度Vc和每齒進(jìn)給量：決定切削速度 W和每齒進(jìn)給量Vf、由切削用量簡明手冊的公式V：=(Cvxdoxqv)/(T mxapxX/xf zxyvxaexuvxZpv) Kv Cv=25,qv=,Xv=,y v=,uv=,p v=,m=,Km=,Ksv=,KTv=,Kv =

24、Kmx Ksv x KTv =V=(Cvxdoxqv)/(T mxapxX/xf zxyvxaexuvxZpv) K/ =minn=1000x Vc/ do=1000xx 100=314r/min根據(jù)X62W型銑床說明書選nc=300r/min實(shí)際速度 Vc= donc/1000=min選 Vfc=ncf =150mm/min根據(jù) X62W型銑 床說明 書選選Vf=150mm/minf zc=150/300x 24=z5) 基本工時基本工時根據(jù)切削用量簡明手冊表Tm=(L+L1+A)?i/V f =(40+20)X2/150= (min)L1+ =20mnii=2(走兩次)工序W 磨18mm槽

25、,保證尺寸 18mm1) 選擇砂輪。見切削手冊第三章中磨料選擇各表，結(jié)果為GZ46KV6P35x040x 127 其含義為：磨輪磨料為棕剛玉，為了防止粒度過小而磨輪堵塞， 所以選用為粒度為 46#，硬度為軟 2 級。 平型砂輪，其尺寸為16X 6X 40 （ DX dx H）o2）切削用量的選擇。砂輪轉(zhuǎn)速 n砂=3000r/min（見機(jī)床說明書），v 砂 =s進(jìn)給量 f=50mm/min 雙單行程 f r=3）切削工時。當(dāng)加工 1 個表面時Tm=（L+y+ ）?i K/50=最后，將以上各個工序切削用、工時定額的計算結(jié)果，連同其它加工數(shù)據(jù)，一起填入機(jī)械加工工藝卡片中，見附后表。夾具設(shè)計（一）問

26、題的提出 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計 專用夾具經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計第 4道工序銑寬為8o+ 03mnf槽的銑床夾具。本夾具將用與 X63 臥式銑床。刀具為高速鋼直齒三面刃銑 刀，來對工件進(jìn)行加工。本夾具主要用來銑寬為 &+ 3mm勺槽，由于采用寬為8+ 22mnm勺 精密級高速鋼直齒三面刃銑刀，一次銑削，所以主要應(yīng)該考慮如何提 高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強(qiáng)度（二）夾具設(shè)計1 定位基準(zhǔn)的選擇由零件圖可知，寬為8o+0。03mm的槽，其設(shè)計基準(zhǔn)為花鍵孔中心線和工 件的右加工表面(A)為定位基準(zhǔn)。因此選用工件以加工右端面(A)和花鍵心軸的中心線為主定位基準(zhǔn)。2 切削

27、力及夾緊力的計算 刀具：高速鋼直齒三面刃銑刀， ?63mm, Z=14Fz=CP B - Z kp(見切削手冊3-56表)解得 Fz =200 (N)其 中 Cp=52 ， t=8mm,Sz=s,B=8mm, D=63mm, Z=14,kp=(HB/198)在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)。安全系數(shù) K= k1 k2 k3 k4 水平切削分力 FH= Fz =220 (N)垂直切削分力 Fv= Fz=60 (N)其中： k 1為基本安全系數(shù)k1為加工性質(zhì)系數(shù)k1為刀具鈍化系數(shù)k1為斷續(xù)切削系數(shù)F,=KFH = X X X X 200=400 (N)實(shí)際加緊力為 WK= KFH/U1U2=400/=800 (N)其中U1和U2為夾具定位面及加緊面上的磨擦系數(shù)，U1=U2= 螺母選用細(xì)牙三角螺紋，產(chǎn)生的加緊力為3322W=2M/2Dtg(a+655)+(D3- d 3/ D2- d 2)解得： W=1O405 (N)其中： M=19000 D 2= a=2029, D=23mm d=16mm此時螺母的加緊力W已