機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)“CA6140車床拔叉”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備（大批生產(chǎn)）

1、機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目: 設(shè)計(jì)“ca6140車床拔叉”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備（大批生產(chǎn)）工序卡及cad圖紙聯(lián)系qq153893706設(shè) 計(jì) 者 指導(dǎo)教師 合肥學(xué)院 2008.7.1前 言 通過所學(xué)的專業(yè)課知識(shí)（公差與配合、工程材料、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)制造、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)等）和金工實(shí)習(xí)使我們對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造有了一定的感性和理性認(rèn)識(shí)。這次機(jī)床工藝及夾具設(shè)計(jì)讓我們對(duì)所學(xué)的專業(yè)課得以復(fù)習(xí)、鞏固和應(yīng)用。是理論和實(shí)踐相結(jié)合的有效手段。不僅為大四的畢業(yè)設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備，而且為以后的工作打下一定的基礎(chǔ)。 在這次設(shè)計(jì)中，我們主要設(shè)計(jì)c6140撥叉的夾具。在設(shè)計(jì)中閱讀大量的參考資料并且得到老師的

2、指導(dǎo)由于能力有限在設(shè)計(jì)中難免有不足之處，懇請(qǐng)各位老師、同學(xué)批評(píng)指正。一、零件的分析（一）零件的作用 題目給定的零件是c6140撥叉（見附圖1）它位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要其換擋作用。通過撥叉的撥動(dòng)使車床滑移齒輪與不同的齒輪嚙合從而達(dá)到要求的主軸轉(zhuǎn)速。寬度為30mm的面的尺寸精度要求很高，在撥叉工作工程中，和如果撥叉和槽的配合尺寸精度不高或者它們之間的空隙很大時(shí)。滑移齒輪就達(dá)不到很高的定位精度，這樣滑移齒輪就不能很好的與其他齒輪進(jìn)行正確有效的嚙合。從而影響整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的工作。所以撥叉寬度為30mm的面和槽之間要達(dá)到很高的配合精度。 （二）零件的工藝分析 ca6140撥叉共有兩組加工表面： 1、這一

3、組加工表面包括:a端面和軸線與a端面相垂直的 花鍵底孔 2、這一組加工表面包括: 六個(gè)方齒花鍵孔，及25mm花鍵底孔兩端的275倒角。對(duì)于兩組加工表面可先加工一組表面，再用專用夾具加工另一組表面。二、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)（一）確定毛坯的制造形式此次所設(shè)計(jì)的撥叉材料為ht200，根據(jù)材料成型工藝可知用金屬型鑄造。該零件能夠承受較大載荷和沖擊載荷，能夠滿足使用要求。因?yàn)樯a(chǎn)綱領(lǐng)為大批量生產(chǎn)。因?yàn)榱慵螤詈唵喂拭餍螤钚枧c零件的形狀盡量接近，又因內(nèi)孔很小，可不鑄出。毛坯零件圖見附圖2。 （二）基準(zhǔn)面的選擇1、粗基準(zhǔn)的選擇：因?yàn)橐ＷC花鍵的中心線垂直于撥動(dòng)滑移齒輪的右端面。所以以40的外圓表面為粗基準(zhǔn)。2、精

4、基準(zhǔn)的選擇：為了保證定位基準(zhǔn)和加工工藝基準(zhǔn)重合，所以選擇零件的左端面為精基準(zhǔn)。（三）制定工藝路線 工藝路線方案一：工序一：鑄造毛坯；工序二：粗、半精銑左端面c面，工序三：鉆孔并擴(kuò)花鍵底孔22并锪275倒角；工序四：拉花鍵25h7工序五：粗、半精銑底面d面；工序六：鉆配作孔、螺紋孔；工序七：粗、半精銑槽；工序八：去毛刺；工序九：終檢，入庫。工藝路線方案二：工序一：鑄造毛坯；工序二：粗、半精銑左端面c面，工序三：終檢，入庫。工序四：拉花鍵25h7工序五：粗銑底面d面及18h11槽；工序六：半精銑底面d面及18h11槽；工序七：鉆配作孔、螺紋孔；工序八：去毛刺；工序九：鉆孔并擴(kuò)花鍵底孔22并锪275

5、倒角；比較兩種工序加工方案，考慮到加工過程中粗精銑同一面可用同一夾具和刀具，為了減少換夾具及刀具的時(shí)間，縮短加工工時(shí)提高加工效率，故采用第一種加工方案。（四）、機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定： c6140撥叉材料為ht200毛坯質(zhì)量為0.84kg，b=220mpa，hbs=157。 根據(jù)上述原始資料和加工工藝，分別確定各個(gè)加工表面的機(jī)械加工余量，工序尺寸以及毛坯尺寸。 根據(jù)零件圖計(jì)算輪廓尺寸，長40mm，寬為80mm，高為75mm，故零件最大輪廓尺寸為80mm。 選取公差等級(jí)ct由機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南中表5-1可查得毛坯件的公差等級(jí)為810級(jí)，取為10級(jí)。 求鑄件尺寸公差 根據(jù)

6、加工面的基本尺寸和鑄件公差等級(jí)ct，由機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南中表5-3可查得尺寸公差為ct=3.2mm 求機(jī)械加工余量由機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南表5-5查得機(jī)械加工余量等級(jí)范圍為df，取為e級(jí) 求ram（要求的機(jī)械加工余量）對(duì)所有的加工表面取同一數(shù)值，由機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南表5-4查得最大輪廓尺寸為80mm、機(jī)械加工余量為e級(jí)，得ram數(shù)值為0.7mm。 求毛坯尺寸 2-m8通孔和5錐孔較小鑄成實(shí)心；c、面單側(cè)加工，應(yīng)由機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南式5-2求出，即： r=f+ram+ct/2=80+0.7+3.2/2=82.3mm d面為單側(cè)加工，毛坯尺寸由機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課

7、程設(shè)計(jì)指南式5-1求出，即： r=f+ram+ct/2=72+0.7+3.2/2=74.3mm為了簡化鑄件的形狀取r75mm 鑄件毛坯尺寸公差與加工余量見下表：項(xiàng)目c面d面公差等級(jí)ct1010加工面基本尺寸8072鑄件尺寸公差3.23.2機(jī)械加工余量等級(jí)eeram0.70.7毛坯基本尺寸82.3751、c面的單邊總加工余量為z2.3mm。查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南表5-49精加工余量故粗加工余量為z1.3m2、d面精加工余量同c面z1mm故d面粗加工余量z2mm3、花鍵孔要求以花鍵外徑定心，故采用拉削加工內(nèi)空尺寸為。由機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南表5-42卻定孔的加工余量分配：鉆孔：20m

8、m擴(kuò)孔：22mm拉花鍵孔(6-25h7*6h9)4、銑18h11槽由機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南表5-41查得粗銑后半精銑寬度余量z3mm粗銑后公差為+0.18+0.27半精銑后公差為+0.11（it11）（五）確定切削用量及基本工時(shí) 工序一：鑄造毛坯工序二：粗、半精銑左端面7540面即c面。一、 粗銑面7540面1、 背吃刀量的確定因?yàn)榍邢饔嗔枯^小故一次切削就可切除所有余量故a10=z=1.3mm。2、 進(jìn)給量的確定。選用硬質(zhì)合金端銑刀刀具材料為yg6銑刀直徑為8mm齒數(shù)為10，選用x5032，立式升降臺(tái)銑床，功率為7.5kw。由實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊表1192可查得每齒進(jìn)給量fz0.140.

9、24mm取fz0.2mm/z3、 銑削速度的確定。由實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊表11-94可查得灰鑄鐵的硬度為150225hbs，查得vc=6010m/min。則主軸轉(zhuǎn)速為n1000vc/d238.8437.9r/min 。vffzzn477.6875.6r/mm。故取n300r/min ，vf480mm/min。切削工時(shí)：由切削用量簡明手冊表3.26可查得入切量及超切量y+=12mm。故 t 0.18mim。二、 精銑7540面1、 背吃刀量的確定由實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊表6-30查得半精銑的銑削用量為1mm ，即ap1mm。2、 進(jìn)給量的確定選用與粗銑刀同樣的刀具與機(jī)床，由實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊表1

10、1-92要求表面粗糙度為3.2查得每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為0.51.0故取0.5mm/r3、 銑削速度的確定由實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊查得銑削速度為60110m/min則機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n1000vc/d=238.8437.9r/mim取n300r/min，則vf150mm/min。4、 計(jì)算切削工時(shí)由切削用量簡明手冊表3.26查得入切量和超切量y+12mm。則 t 0.61mim 工序三 鉆22花鍵底孔，擴(kuò)花鍵底孔22倒275o倒角1、 鉆20的孔。1） 決定進(jìn)給量由切削用量簡明手冊表2.7選擇高速鋼麻花鉆頭其直徑do20mm。鑄鐵的硬度大于200hbs查得進(jìn)給量f=0.430.53mm/r由于yd80/204

11、查得修正系數(shù)ktf0.95則f0.410.50mm/r。由切削用量簡明手冊表2.8可查得鉆頭強(qiáng)度允許的進(jìn)給量為f1.75mm/r。由切削用量簡明手冊表2.9可知機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度所允許的鉆削進(jìn)給量。選用z525鉆床由表2.35查得進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的最大抗力fmax8830n，do20.5，查f0.93mm/s，故取f0.48由切削用量簡明手冊表2.19查得高速鋼鉆頭鉆孔的軸向力f5510n小于fmax，故可用。2） 確定鉆頭的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命。由切削用量簡明手冊表2.12查的鉆頭后刀面最大磨損量取0.6mm，壽命為t=15mim。 3） 確定切削速度 286.6r/min 由切削用量簡明手冊表2.35

12、取n272r/min則實(shí)際切削速度vc17.1 m/min。4）檢驗(yàn)機(jī)床扭矩及功率 由切削用量簡明手冊表2.20可查得f0.5 mm/r時(shí)，mc76.81nm。當(dāng)nc272r/min時(shí)由切削用量簡明手冊表2.35可查得mm144.2nm。 由切削用量簡明手冊表2.23查得pc1.1 kw。pe2.60.817.76 kw。 因?yàn)閙cmm，pcpe，故所選切削用量可用。 f0.48mm/r ，nnc272r/min。vc17m/min。計(jì)算基本工時(shí)： tm由切削用量簡明手冊表2.29查得入切量與超切量分別為10mm和10mm。故： tm0.69 mim。二、擴(kuò)20孔。1、確定背吃刀量由切削用量簡

13、明手冊查得背吃刀量為2mm。2、確定進(jìn)給量由切削用量簡明手冊查的f0.60.7mm/r。根據(jù)機(jī)床說明書取f0.62mm/r3、計(jì)算切削速度 5.78.5 m/min由此可知主軸的的轉(zhuǎn)速為： n82.5r/min根據(jù)機(jī)床說明書取n140r/min，則實(shí)際切削速度v9.67 m/min 4、計(jì)算切削工時(shí) 由切削用量簡明手冊表2.5可查得kv3060，取kv45。 由機(jī)械加工工藝手冊表3.5.1查得tm，式中各參數(shù)：l=80mm，l11.7072.107，取l12mm。故tm0.8min工序四 拉花鍵孔由機(jī)械加工工藝手冊表4.1-42拉刀的齒開量查得矩形花鍵拉刀，工件材料鑄鐵的齒開量為0.040.1

14、mm，取齒開量為0.06mm。拉削速度由機(jī)械加工工藝手冊表4.165查得表面粗糙度要切ra1.252.5，拉削速度為級(jí)的花鍵拉削速度為 vc4.53.5 m/min 取vc3 m/min拉削級(jí)別由機(jī)械加工工藝手冊表4.166查得。拉削加工工時(shí) t式中zb為單面余量zb 1.5 mml為拉削表明長度 l80 mm為拉削系數(shù)，取1.2k 考慮機(jī)床返回行程系數(shù)取 k1.4v為拉削速度fz為拉刀單面齒開量z為拉刀同時(shí)工作齒數(shù)zl/pp為拉刀齒距 p（1.251.5）1.35 12 mm所以拉刀同時(shí)工作齒數(shù)為 zl/p=80/127所以 t 0.16 min工序五 粗、精銑8030面 一、粗銑8030面

15、 1、加工余量的確定 由前面可知粗加工加工余量為2 mm，加工余量較小故采用一次切削故ap2 mm。 2、切削用量的確定 由機(jī)械加工工藝手冊表2.120選擇高速鋼立銑刀，銑刀直徑為16 mm齒數(shù)為3。 由機(jī)械加工工藝手冊表2.196查得加工材料為灰鑄鐵，銑削寬度為awdo/4，銑刀的銑削速度為v18.29m/min，每齒進(jìn)給量為0.0630.102 mm/z則主軸轉(zhuǎn)速為 n=358.3577.2 r/min 取n460r/min，由此可得vf0.093460 124.2 mm/min 3、銑削加工工時(shí)的計(jì)算 由機(jī)械加工工藝手冊表2.194可查得 t 式中i為次給次數(shù)i 8 0.5do+（0.5

16、1.0）9 mm 12 mm取2 mm則 t5.86 min精銑 8030面 1、加工背吃刀量ap的確定由前面可知道精銑的加工余量為1 mm，故ap1 mm 2、進(jìn)給量的確定由精銑加工工藝手冊表2.172查得高速鋼立銑刀直徑為16 mm，選用與粗銑時(shí)同一銑刀和機(jī)床。銑削寬度為aw3 mm是的每齒進(jìn)給量為0.080.05 mm/z，因?yàn)楸砭纫筝^高故fz0.06 mm/z 3、切削用量的確定由機(jī)械加工工藝手冊表2.175查得銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)查得后刀面最大磨損限度為0.20.25 mm。由機(jī)械加工工藝手冊表2.176限度壽命查得限度壽命t=60min。由機(jī)械加工工藝手冊表2.1-92查得vc22 m

17、/min，則銑床的主軸轉(zhuǎn)速： n437.9 r/min取n460 r/min。 則vffz*z*n0.06*3*460 =82.8 mm/min 4、計(jì)算銑削加工工時(shí)由上面可知 t式中 、與上述所相同。 30/310將各參數(shù)代入上式可得： t10 11 min工序六 鉆兩m8底孔及攻螺紋 1、選擇切削用量 選擇高速鋼直柄麻花鉆直徑為7，鉆頭形狀為雙錐修磨橫刃。由切削用量簡明手冊表2.7查得進(jìn)給量f0.360.44mm/r，由切削用量簡明手冊表2.83和鉆頭允許的進(jìn)給量確定進(jìn)給量f0.86mm/r。由切削用量簡明手冊表2.9機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)所允許的鉆削進(jìn)給量查得f1.6mm/r。故由z525型立式鉆

18、創(chuàng)說明書取f0.36mm/r。 2、確定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命由切削用量簡明手冊表2.12查得磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為0.50.8壽命為t35min。 3、確定切削速度由切削用量簡明手冊表2.15查得切削速度為v18m/min。則主軸轉(zhuǎn)速為 n818.9 r/min。由z525鉆床說明書由就近原則取n680 r/min。故實(shí)際切削速度為v14.9 m/min 4、校核機(jī)床扭矩及功率由切削用量簡明手冊表2.20查得 =420, =1 0.8，=0.206, 2.0, =0.8 420720.360.81 1298.3 n mc0.206720.360.814.5 nm pc0.32 kw根據(jù)z525機(jī)床說明書可知

19、mm=42.2 nm, pe=2.8*0.81=2.26 kw, fmax=8830 n 由于上面所算出的的數(shù)據(jù)都小于機(jī)床的各個(gè)相應(yīng)的參數(shù)，故機(jī)床符合要求。5、計(jì)算鉆削加工工時(shí) 由切削用量簡明手冊表2.29查得入切量和超切量y的值為6 mm。故 t 0.07 min 因?yàn)楸砻娲嬖趥z加工孔故加工工時(shí)為t=2t0.14 min。二、攻m8螺紋 由機(jī)械加工工藝手冊表7.2-4選用m8細(xì)柄機(jī)用絲錐，在普通鉆床上攻絲。 由機(jī)械加工工藝手冊表7.2-13在普通鉆床上攻絲切削速度表查得vc1112 m/min。故鉆床主軸的轉(zhuǎn)速為： 我n437.9 477.7 r/min 由z525的說明書的參數(shù)可取n392

20、 r/min。故實(shí)際切削速度為 vc9.8 mm/min攻螺紋機(jī)動(dòng)實(shí)際的計(jì)算 我tm 其中：工件螺紋的長度10 mm。 ：絲錐切削長度22 mm。 ：攻螺紋是的超切量（23）p取3。 ：攻螺紋是的轉(zhuǎn)速392 r/min。 ：絲錐退出時(shí)的轉(zhuǎn)速680 r/min。 p:螺距。工序七 銑18h11的槽 一、粗銑18h11槽1、選擇與加工8030平面同一規(guī)格的銑刀，同一銑床。 因?yàn)椴凵顬?5 mm 故銑18h11槽時(shí)底邊留有5 mm的加工余量，精銑以達(dá)到圖紙所規(guī)定的表面粗糙度的要求故ap30 mm 2、切削用量的確定 由機(jī)械加工工藝手冊表2.1-96查得切削速度為 v1829 m/min 每齒進(jìn)給量為

21、fz0.0630.102 mm/z取fz0.09 mm/z。則銑床主軸轉(zhuǎn)速為 n=358.3577.2 r/min根據(jù)機(jī)床說明書可取n460 r/min。則實(shí)際轉(zhuǎn)速為 vffznz0.093460 124.2 mm/min 3、切削加工工時(shí) 由機(jī)械加工工藝手冊表2.1-99查得 0.82 min二、半精銑18h11槽 1、選取與粗銑18h11槽同一規(guī)格的銑刀，背吃刀量ap5 mm。 2、確定進(jìn)給量由機(jī)械加工工藝手冊表2.1-72查得每齒進(jìn)給量為fz0.050.08 mm/z取fz0.06 mm/z。由機(jī)械加工工藝手冊表2.1-75查得后刀面最大磨損限度為0.220.25 mm。由表2.1-76

22、查得銑刀壽命為t60 min 3、切削用量的確定由機(jī)械加工工藝手冊表2.1-92查得v22 m/min，則主軸轉(zhuǎn)速 n=437.9 r/min根據(jù)機(jī)床的說明書確定主軸轉(zhuǎn)速為n460 r/min。則vffznz82.8 mm/min 4、計(jì)算切削工時(shí)由機(jī)械加工工藝手冊表2.1-99查得 1.2 min（二）夾具設(shè)計(jì) 1定位基準(zhǔn)的選擇由零件圖可知，其設(shè)計(jì)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.定位誤差分析由于槽的軸向尺寸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，故軸向尺寸無基準(zhǔn)不重合度誤差。徑向尺寸無極限偏差、形狀和位置公差，故徑向尺寸無基準(zhǔn)不重合度誤差。即不必考慮定位誤差，只需保證夾具的花鍵心軸的制造精度和安裝精度。3夾具設(shè)計(jì)及操作說明如前所述,在設(shè)計(jì)夾具時(shí),應(yīng)該注意提高勞動(dòng)率.為此,在螺母夾緊時(shí)采用開口墊圈,以便裝卸,夾具體底面上的一對(duì)定位鍵可使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上有正確的安裝位置,以利于銑削加工。結(jié)果，本夾具總體的感覺還比較緊湊。夾具上裝有對(duì)刀塊裝置，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對(duì)刀（與塞尺配合使用）；同時(shí)，夾具體底面上的一對(duì)定位鍵可使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上有一正確的安裝位置，以有利于銑削加工。銑床夾具的裝配圖及夾具體零件圖分別見附圖3附圖4。三、夾具設(shè)計(jì)為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加