重慶理工大學(xué)機(jī)械制造課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、重慶理工大學(xué)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目： 設(shè)計(jì)“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)）班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 設(shè)計(jì)者 指導(dǎo)教師 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 2015年1月10號(hào)目錄一 零件的分析1. 零件的作用42. 零件的工藝分析4二工藝規(guī)程設(shè)計(jì)1. 確定毛坯的制造形成42. 基準(zhǔn)的選擇53. 制定工藝路線54. 機(jī)械加工余量6三確定切削用量及基本工時(shí)工序 精粗車右端面，鉆、擴(kuò)孔 倒角1. 加工條件72. 計(jì)算切削用量1 長(zhǎng)度方向加工余量72 進(jìn)給量73 計(jì)算切削轉(zhuǎn)速84 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速85 計(jì)算切削工時(shí)83. 精車1 加工余量82 進(jìn)給量93 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速

2、94 計(jì)算切削工時(shí)94. 鉆孔、擴(kuò)孔、倒角1 鉆頭選擇92 進(jìn)給量93 壽命計(jì)算104 切削速度計(jì)算105 基本工時(shí)計(jì)算106 擴(kuò)孔107 倒角10工序 拉花鍵孔1. 拉刀選擇112. 拉削速度計(jì)算113. 拉削工時(shí)計(jì)算11四 夾具設(shè)計(jì)1. 加工位置的確定122. 夾具定位基準(zhǔn)的選擇123. 切削力及夾緊力的計(jì)算124. 定位誤差分析13五 總結(jié)15六 參考文獻(xiàn)16機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 題目： 設(shè)計(jì)“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 1 張 2毛坯圖 1 張 3機(jī)械制造加工工藝過(guò)程綜合卡片 1 張4夾具設(shè)計(jì)裝配圖 1張 5夾具設(shè)計(jì)零

3、件圖 1張6課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1份一 零件的分析（一）、零件的作用：題目給定的零件是CA6140撥叉它位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求進(jìn)行工作。寬度為18+0.0120mm的槽尺寸精度要求很高，因?yàn)樵趽懿姘蝿?dòng)使滑移齒輪時(shí)如果槽的尺寸精度不高或間隙很大時(shí)，滑移齒輪得不到很高的位置精度。所以，寬度為18+0.0120mm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Ø25+0.230mm的六齒方花鍵孔、Ø22+0.280花鍵底孔兩端的2X150到角和距中心線

4、為27mm的平面。2. 以工件右端面為基準(zhǔn)的8+0.030 mm的槽和18+0.120mm的槽經(jīng)上述分析可知， 對(duì)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) 確定毛坯的制造形成。 零件材料HT200、考慮到此零件的工作過(guò)程中并有變載荷和沖擊性載荷，單載荷不大，而且為大中批量生產(chǎn)，可采取金屬型鑄造成型。經(jīng)查金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)表5-5取等級(jí)為2級(jí)精度底面及側(cè)面澆注確定待加工表面的加工余量為3±0.8mm。（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

5、保證定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)重合，以零件的右端面A為精基準(zhǔn)。（三）制定工藝路線。 方案一工序：1. 粗、精車端面，鉆、擴(kuò)花鍵底孔、倒兩端15°倒角。2. 粗、精銑削寬度為28mm的頂端面B。3. 銑削8+0.030mm的槽。4. 銑削18+0.0120mm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40mm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+0.030mm的槽。以花鍵的中心線及A面為基準(zhǔn)。選用

6、X62W臥式銑床加專用夾具。5. 銑削18+0.0120mm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。6. 磨削18+0.0120mm的槽。選用M7120A磨床方案分析：上述兩方案中，工藝方案一把拉花鍵放在最后一道工序。但此方案中2、3、4工序很難對(duì)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3、4、5道工序很容易對(duì)工件進(jìn)行定位與加緊即以花鍵中心線和A面作為3、4、5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(jiǎn)單、可靠，所以采用方案二比較合理。以上工藝過(guò)程詳見(jiàn)附表“機(jī)械加工工藝過(guò)程綜合卡片”（四）機(jī)械加工余量。 CA6140的撥叉材料

7、為HT200。毛坯重量為1.0 kgb =160MPa HBS 生產(chǎn)類型為由大、中批量生產(chǎn)，采用金屬型鑄造。根據(jù)上述的原始資料加工工藝，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+0.28，見(jiàn)零件圖，參照金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)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(shí)加工余量參照金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)取 2=1mm3. B面的加工余量。此工序分2個(gè)工步。1、

8、粗銑B面 2、精銑B面。精加工余量為0.2mm。粗銑加工余量為2.8mm。三確定切削用量及基本工時(shí)。工序 ：車削A面。 1加工條件。工件材料：灰口鑄鐵HT200。 b=145MPa。鑄造。加工要求：粗、半精車A面并保證28mm的工序尺寸，Ra=3.2µm。機(jī)床C3163-1。轉(zhuǎn)塔式六角臥式車床。刀具：刀片材料。 r =12. ao=6-8 b= -10 o=0.5 Kr=90 n=15 2、計(jì)算切削用量。（1）已知長(zhǎng)度方向的加工余量為3±0.8mm。實(shí)際端面的最大加工余量為3.8mm。故分二次加工（粗車和半精車）。長(zhǎng)度加工公差I(lǐng)T12級(jí)取-0.46mm（入體方向） （2）進(jìn)

9、給量、根據(jù)切削簡(jiǎn)明手冊(cè)（第3版）表1.4 當(dāng)?shù)稐U尺寸為16mm×25mm,mm時(shí)，以及工件直徑為60mm時(shí)（由于凸臺(tái)B面的存在所以直徑取60mm），=0.6-0.8mm/.按C車床說(shuō)明書取=0.6mm/n。由于存在間歇加工所以進(jìn)給量乘以k=0.750.85所以：實(shí)際進(jìn)給量f=0.6×0.8=0.48 mm/。按C車床說(shuō)明書0.53。（3）計(jì)算切削速度。按切削簡(jiǎn)明手冊(cè)表1.27 ，切削速度的計(jì)算公式為（壽命選T=60min）。刀具材料YG6 V=Cv/(Tm·ap xv·f yv) ·kv其中：Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 M=0.

10、2修正系數(shù)Ko見(jiàn)切削手冊(cè)表1.28kmv=1.15 kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.04 kBV=0.81Vc =158/( 600.2·20.15·0.53 0.4) ·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97 =46.9(m/min)（4）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速。 ns=1000vc/dw=229.8（r/min）按C車床說(shuō)明書200 rmin，所以實(shí)際切削速度V=40.8m/min （5）切削工時(shí)。按工藝手冊(cè)表6.2-1 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=

11、(L+L1+L2+L3)/nw x f=0.33（min） L=(65-0)/2=32.5 L1=3、L2=0、L3=03、精車1) 已知粗加工余量為0.5mm。2) 進(jìn)給量f.根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表1.6，f=0.150.25mm/r按C車床說(shuō)明書，f0.16 mm/r。計(jì)算切削速度，按切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表1.27，切削速度的計(jì)算公式為（壽命選T=60min）。V=Cv/(Tm·ap xv·f yv) ·kv=158/( 600.2·20.15·0.16 0.4) ·1.15·0.8·0.8·0.81&#

12、183;0.97 =83.85(m/min)3) 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速。 nw=1000vc/ dw =410.8（r/min）按C3163-車床說(shuō)明書，取nw=400（r/min）。實(shí)際切削速度V=57.1m/min。4) 切削工時(shí)。查工藝手冊(cè)表6.2-1 Tm=(L+L1+L2+L3)/nwxf=22.5/400x0.16=0.35（min） 由于下一道工序是鉆孔，所以留下Ø20mm的臺(tái)階，所以L=(65-20)/2=22.5 mm L1=3.L2=0. L3=0 4、鉆孔、擴(kuò)孔、倒角。 （1）、鉆孔鉆頭選擇：見(jiàn)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表2.2鉆頭幾何形狀為（表2.1及表2.2）：雙錐修磨具

13、刃，鉆頭參數(shù)：20 =30°，2=118°，2=70°，b=3.5mm ,ao=12°,=55°,b=2mm，=4mm。根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表2-9確定f=0.48。、按機(jī)床進(jìn)給強(qiáng)度決定進(jìn)給量：根據(jù)表2.9 ,當(dāng)b210MPa 020.5mm 可確定f=0.75。 按C3163-1車床說(shuō)明書，取 f=0.62mm/n.、決定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命。表2.21，當(dāng)do=20mm、鉆頭最大磨損量取0.6 壽命T=45min。、切削速度。由切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)，表2.15得 =21m/minn=1000V/D=334.4。由機(jī)床技術(shù)資料得和334.4接近的有

14、280n/m和400n/min取280n/min。取n=280m/min.實(shí)際=17 m/min。 、基本工時(shí)。Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min) 入切量及超切量由表2.29. 查出+=10mm 。 所以Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min)。 （2）、擴(kuò)孔刀具直徑do=21mm；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(shí)間，n和f都不變，所以Tm同上 Tm=0.32 。倒角刀具15°锪鉆由于兩孔直徑相差不大，以表面粗度要求不高手動(dòng)進(jìn)給。（3）、倒角 刀具：專用刀具。此工步使用到專用刀具

15、與手動(dòng)進(jìn)給。檢驗(yàn)機(jī)床功率按切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 1.2可以查出，當(dāng)160245HBS2.80.641min3.4kw按C車床說(shuō)明書主電機(jī)功率11可見(jiàn)比小得多所以機(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(jiǎn)明手冊(cè)表 2.21。當(dāng)21 0.64 ，查得轉(zhuǎn)矩61.8N.M切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表由表2.32得功率公式CMcVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km按C車床說(shuō)明書，主電機(jī)功率11可見(jiàn)C比小得多，所以機(jī)床功率足夠，所用切削用量符合要求。工序 拉花鍵孔單面齒升：根據(jù)有關(guān)手冊(cè)，確定拉花鍵孔時(shí)花鍵拉刀的單面齒為0.06mm。拉削速度 v=0.06m/s(3.6m/min)切削

16、工時(shí) t=Zblk/1000vfzZ式中： Zb 單面余量1.5mm(由21mm拉削到25mm)； L 拉削表面長(zhǎng)度，80mm； 考慮校準(zhǔn)部分的長(zhǎng)度系數(shù)，取1.2； k 考慮機(jī)床返回行程系數(shù)，取1.4 ； v 拉削速度（m/min）； fz 拉刀單面齒升； Z 拉刀同時(shí)工作齒數(shù)，Z=l/p； P 拉刀齒距。 P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm拉刀同時(shí)工作齒數(shù)z=l/p=80/127其本工時(shí) Tm=1.5×80×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×7=0.13(min)最終數(shù)據(jù)整理結(jié)果，見(jiàn)工藝過(guò)

17、程卡、工藝工序卡夾具設(shè)計(jì)（一）為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具，經(jīng)過(guò)與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)銑寬為180+0。012mm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(lái)對(duì)工件進(jìn)行加工。 本夾具主要用來(lái)銑寬為180+0。012mm的槽，由于采用寬為180+0。012mm的精密級(jí)高速鋼直齒三面刃銑刀，分二次銑削，所以主要應(yīng)該考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度 本夾具主要用來(lái)銑、磨寬為180+0。012mm的槽，而加工本道工序?qū)τ叶嗣鍭以及花鍵孔都有一定的技術(shù)要求。但是在加工本道工序時(shí)，右端面A以及花鍵孔都經(jīng)過(guò)加工，故本道工序的定位基準(zhǔn)已經(jīng)得

18、到了良好的保障，所以加工本道工序主要應(yīng)該考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。（二）夾具設(shè)計(jì) 1定位基準(zhǔn)的選擇由零件圖可知，寬為180+0。012mm的槽，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切削力及夾緊力的計(jì)算刀具：高速鋼直齒三面刃銑刀，Ø100mm, Z=24Fz=CP·t0.83·Sz0.65·D-O.83·B·Z·kP (見(jiàn)切削手冊(cè)3-56表)解得 Fz =200 (N)其中CP=52， t=8mm, Sz=0.08mm/s,

19、B=8mm, D=100mm, Z=24, kP=(HB/198)0.55在計(jì)算切削力時(shí)，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=1.1 Fz =220 (N)垂直切削分力Fv=0.3 Fz=60 (N)其中： k1為基本安全系數(shù)1.5 K2為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 K3為刀具鈍化系數(shù)1.1 K4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1F,=KFH =1.5 x 1.1 x1.1 x 1.1 x 200=400 (N)實(shí)際加緊力為WK= KFH/U1U2=400/0.5=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=0.025螺母選用M20X1.5細(xì)牙三角螺

20、紋，產(chǎn)生的加緊力為W=2M/D2tg(a+655)+0.66(D3- d3/ D2- d2)解得： W=1O403 (N)其中： M=19000 N.M D2=14.8mm a=2029, D=23mm d=20mm此時(shí)螺母的加緊力W大于所需的800(N)的加緊力，故本夾具可安全工作。3.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(wú)基準(zhǔn)不重合度誤差。徑向尺寸無(wú)極限偏差、形狀和位置公差，故徑向尺寸無(wú)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。4夾具設(shè)計(jì)及操作說(shuō)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