CA6140撥叉831002課程設計說明書

1、序言機械制造工藝學課程設計使我們學完了大學的全部基礎(chǔ)課、 技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的 .這是我們在進行畢業(yè) 設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練 ,因此 ,它在我們四年的大學生活中占有重要 的地位。就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己未來將從 事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問 題的能力， 為今后參加祖國的 “四化”建設打下一個良好的基礎(chǔ)。一、零件的分析（一）零件的作用題目所給的零件是 CA6140 車床的撥叉。它位于車床變速 機構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運動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

2、上方的 25 孔與操 縱機構(gòu)相連，二下方的 60 半孔則是用于與所控制齒輪所在 的軸接觸。通過上方的力撥動下方的齒輪變速。兩件零件鑄 為一體，加工時分開。（二）零件的工藝分析CA6140 車床共有兩處加工表面，其間有一定位置要求。 分述如下：1. 以25mm 孔為中心的加工表面這一組加工表面包括： 25H7mm 的孔，以及 42mm 的 圓柱兩端面，其中主要加工表面為 25H7mm 通孔。2. 以 60mm 孔為中心的加工表面這一組加工表面包括： 60H12的孔，以及 60H12的兩 個端面。主要是 60H12的孔。3. 銑 16H11的槽這一組加工表面包括： 此槽的端面，16H11mm的槽的

3、底面，16H11mm的槽兩側(cè)面。4. 以 M22×1.5 螺紋孔為中心的加工表面。 這一組加工表面包括： M22×1.5 的螺紋孔，長 32mm的端 面。主要加工表面為 M22×1.5 螺紋孔。 這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是：（1） 60 孔端面與 25H7 孔垂直度公差為 0.1mm.。（2） 16H11mm 的槽 與 25H7 的孔 垂 直度公 差 為 0.08mm。由上面分析可知，加工時應先加工一組表面，再以這組加工 后表面為基準加工另外一組。工藝規(guī)程設計（一）確定毛坯的制造形式零件材料為 HT200 ?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不 大

4、，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，故選擇鑄件毛坯。（二）基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。 基面選擇得正 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， 加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批 報廢，是生產(chǎn)無法正常進行。（1）粗基準的選擇。 對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有 若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精 度較高的不加工表面作粗基準。根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選 取 2500.021 孔的不加工外輪廓表面作為粗基準， 利用一組共兩 塊V 形塊支承這兩個 42作主要定位面，限制 5個自由度， 再以一個銷釘限制最后 1 個自由度，

5、達到完全定位 ,然后進行銑 削。2）精基準的選擇主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不 重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不 再重復。（三）制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點 ,應當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 ,可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具 ,并盡量使工序集 中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn) 成本盡量下降。1. 工藝路線方案一工序一 粗、鉆、擴、鉸、精鉸 25、60 孔工序二粗、精銑 60、 25 孔下端面。工序三粗、精銑 25 孔上端面工序四粗、精銑 60 孔上端面

6、工序五切斷。工序六銑螺紋孔端面。工序七鉆 22 孔（裝配時鉆鉸錐孔） 。工序八攻 M22× 1.5 螺紋。工序九粗銑 半精銑 精銑槽所在的端面工序十粗銑 半精銑 精銑 16H11 的槽。工序十一 檢查。 上面的工序加工不太合理，因為由經(jīng)驗告訴我們大多數(shù)都應 該先銑平面再加工孔，那樣會更能容易滿足零件的加工要求，效 率不高，但同時鉆兩個孔， 對設備有一定要求。 且看另一個方案。2. 工藝路線方案二工序一粗、精銑25 孔上端面。工序二粗、精銑25 孔下端面。工序三鉆、擴、鉸、精鉸 25 孔工序四鉆、擴、鉸、精鉸 60 孔工序五粗、精銑60 孔上端面工序六粗、精銑60 孔下端面。工序七切斷

7、。工序八銑螺紋孔端面。工序九鉆 22 孔（裝配時鉆鉸錐孔） 。工序十 攻 M22× 1.5 螺紋。工序十一 粗銑 半精銑 精銑槽所在的端面 工序十二 粗、半精銑 精銑 16H11 的槽。 工序十三 檢查。上面工序可以適合大多數(shù)生產(chǎn)， 但是在全部工序中間的工 序七把兩件銑斷，對以后的各工序的加工定位夾緊不方便，從而 導致效率較低。再看另一方案。3. 工藝路線方案三工序一粗、精銑 25 孔上端面。工序二粗、精銑 25 孔下端面。工序三鉆、擴、鉸、精鉸 25 孔。工序四鉆、擴、鉸、精鉸 60 孔。工序五粗、精銑 60 孔上端面工序六粗、精銑 60 孔下端面。工序七銑螺紋孔端面。工序八鉆 2

8、2 孔（裝配時鉆鉸錐孔） 。工序九攻 M22× 1.5 螺紋。工序十粗銑 半精銑 精銑槽所在的端面。工序十一粗、半精銑 精銑 16H11 的槽。工序十二切斷。工序十三檢查。此方案仍有先鉆孔再銑平面的不足， 所以這個方案仍不是最好的工藝路線綜合考慮以上各方案的各不足因素，得到以下我的工藝路線。4. 工藝路線方案四工序一以 42 外圓為粗基準，粗銑 25 孔下端面。工序二精銑 25 孔上下端面。工序三以 25 孔上端面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸25 孔,孔的精度達到 IT7。工序四以 25 孔為精基準，粗銑 60 孔上下端面。工序五以 25 孔為精基準，精銑 60 孔上下端面，保證端面相

9、對孔的垂直度誤差不超過 0.1。工序六以 25 孔為精基準，鉆、鏜、鉸 60 孔，保證空的精度達到 IT8 。工序七以 25 孔為精基準，銑螺紋孔端面。工序八以 25 孔為精基準，鉆 20 孔（裝配時鉆鉸錐孔）。工序九以 25 孔為精基準，鉆一個 20 孔，攻 M22×1.5 螺紋。工序十以 25 孔為精基準，銑槽端面。工序十一 以 25 孔為精基準，銑 16H11 的槽保證槽的側(cè) 面相對孔的垂直度誤差是 0.08。工序十二 兩件銑斷 工序十三 檢查。雖然工序仍然是十三步，但是效率大大提高了。工序一和工 序二比起工藝路線方案二快了一倍（實際銑削只有兩次，而且刀 具不用調(diào)整）。多次加工

10、 60、 25孔是精度要求所致。 以上工藝過程詳見圖 3。（四）機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定”CA6140 車床撥叉 ”；零件材料為 HT200，硬度 190 210HB， 毛坯重量 1.45kg，生產(chǎn)類型為中批量，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械加工余 量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 外圓表面（ 42） 考慮其零件外圓表面為非加工表面， 所以外圓表面為鑄造 毛坯， 沒有粗糙度要求，因此直接鑄造而成。2. 外圓表面沿軸線方向長度方向的加工余量及公差（ 25， 60 端面）。查機械制造工藝設計簡明手冊 （以下稱工藝手冊 ） 表 3.1 26，取 25，

11、60 端面長度余量均為 2.5 （均為雙邊 加工）銑削加工余量為：粗銑 2mm半精銑 0.7mm3. 內(nèi)孔（ 60已鑄成 50的孔）查工藝手冊表 2.2 2.5 ，為了節(jié)省材料，取 60 孔已鑄成孔長度余量為 3，即鑄成孔半徑為 50mm。工序尺寸加工余量：鉆孔5mm擴孔0.5mm鉸孔0.1mm精鉸0mm同上，零件 25 的孔也已鑄出 15 的孔。 工序尺寸加工余量：鉆孔至23 余量為 8mm擴孔鉆1.8 mm粗鉸孔0.14 mm精鉸孔0.06 mm4. 槽端面至中心線垂直中心線方向長度加工余量 鑄出槽端面至中心線 47mm的距離，余量為 3mm。 工序尺寸加工余量：粗銑端面 2.1 mm半精

12、銑 0.7 mm精銑 0.2 mm5. 螺紋孔頂面加工余量 鑄出螺紋孔頂面至 25 孔軸線且垂直軸線方向 40mm的距 離，余量為 4 mm工序尺寸加工余量： 粗銑頂面 3.1 mm 半精銑 0.7 mm精銑 0.2 mm6. 其他尺寸直接鑄造得到 由于本設計規(guī)定的零件為中批量生產(chǎn)， 應該采用調(diào)整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應按調(diào)整法加工方式予以 確認。五）確立切削用量及基本工時工序一 以 42 外圓為粗基準，粗銑 25 孔上下端面1. 加工條件工件材料： HT200,b =0.16GPa HB=200241,鑄造。 加工要求：粗銑 25 孔上下端面。機床： X53 立式銑床。刀具：

13、W18Cr4V 硬質(zhì)合金鋼端銑刀 ,牌號 YG6 。銑削寬度 ae<=60,深度 ap<=4,齒數(shù) z=10,故據(jù)切削用量簡明手冊 （后簡稱切削手冊 ）取刀具直徑 do=80mm。選擇刀 具前角 o0°后角 o 15°，副后角 o'=10°，刀 齒斜角 s=15°,主刃 Kr=60°,過渡刃 Kr =30°, 副 刃 Kr '=5°過渡刃寬 b =1.5mm。2. 切削用量1）銑削深度因為切削量較小， 故可以選擇 ap=1.3mm，一次走刀即可完成 所需長度。2）每齒進給量機床功率為 10kw。查

14、切削手冊 f=0.080.15mm/z。由于 是對稱銑，選較小量 f=0.15 mm/z。3）查后刀面最大磨損及壽命 查機械切削用量手冊表 8，壽命 T=180min4）計算切削速度 按 2表 14，V=1.84n=7.32Vf =6.445）計算基本工時tm L/ V f=（90+36）/6.44=6.99min。工序二 精銑 25 孔上下端面 。1. 加工條件工件材料： HT200,b =0.16GPa HB=200241,鑄造。 加工要求：精銑 25 上下端面。機床： X6140 臥式銑床。刀具： W18Cr4V 硬質(zhì)合金鋼端銑刀 ,牌號 YG6。銑削寬度 ae<=60,深度 ap

15、<=4,齒數(shù) z=10,故據(jù)切削用量簡明手冊 (后簡稱切削手冊 )取刀具直徑 do=80mm。選擇刀 具前角 o 5°后角 o8°，副后角 o'=8°，刀 齒斜角 s=10°,主刃 Kr=60°,過渡刃 Kr =30°, 副 刃 Kr '=5°過渡刃寬 b =1mm。2. 切削用量1) 銑削深度因為切削量較小，故可以選擇 ap=1.0mm，一次走刀即可 完成所需長度。2) 每齒進給量機床功率為 7.5kw。查切削手冊表 5 f=0.140.24mm/z。 由于是對稱銑，選較小量 f=0.14 mm/z。

16、3) 查后刀面最大磨損及壽命 查切削手冊表 8，壽命 T=180min4) 計算切削速度 按切削手冊 表 14，查得 Vf6.44mm/s，5) 計算基本工時tmL+18 2/ Vf=(2+18 2)/6.44=5.9min。工序三 以 25 孔上端面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸 25 孔，孔的精度達到 IT7。1. 選擇鉆床及鉆頭選擇 Z5125A 鉆床，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時 do=23mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，2. 選擇切削用量(1) 決定進給量由 do=23mm, 查 2表 5按鉆頭 f 0.47 0.57 mm/ r按機床強度查 1 表 10.1-2 選擇 f 0.056 1.8

17、mm / r最終決定選擇機床已有的進給量 f 0.48mm / r(2) 耐用度查 2 表 9T=4500s=75min（3）切削速度查 1表 10.1-2 n=50-2000r/min 取 n=1000r/min. . 計算工時tm1Lnf80 120.48 10000.19 min由于所有工步所用工時很短， 少輔助時間。擴鉸和精鉸的切削用量如下：所以使得切削用量一致，以減0.7 0.8mm/rd0 24.8mmtm2L80120.12 minnf0.751000鉸孔：選高速鋼鉸刀n 1000r / minf 1.3 2.6mm/r擴鉆：選高速鋼擴孔鉆 n 1000r /mind0 24.9

18、4mmtm3Lnf80 121.3 10000.07 min精鉸：選高速鋼鉸刀n 1000r /min1.3 2.6mm/r歡迎下載23d0 25H7m4Lnf80 121.3 10000.07 minTmtm1 tm2 tm3tm40. 45 min工序四 以25孔為精基準，鉆、粗鏜、 精鏜 60孔，保證孔的精度達到 IT71. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時 do=55mm，鉆頭采用雙頭 刃磨法。選擇 Z5163A 鉆床 n=22.41000r/min, f=0.0631.2mm/r. 2. 選擇切削用量（1）決定進給量查2表 5鉆頭進給量 f 1.0 1.2mm/r按 鉆 頭 強

19、 度 選 擇 f 1.0mm/r 按 機 床 強 度 選 擇 f 0.9mm/r最終決定選擇 Z5163A機床已有的進給量 f 0.8mm/r（2）計算工時選擇 n=600r/min 所以 tm （12 23） /600 0.8 0.07 min . 選擇鏜刀選擇高速鋼鏜刀， 粗鏜時 do=59.9mm 選擇臥式鏜床 T68,粗鏜時 v=20-35 m/min,f=0.3-1.0 mm/r 精鏜時 v=15-30 m/min,f=0.15-0.5 mm/r工序五 粗銑 半精銑 精銑槽 16H11 的端面1. 選擇機床刀具選擇立式銑床 X53K 硬質(zhì)合金鋼 Yab端銑刀 ap 60 2. 切削用

20、量查 2 表 5 f=0.140.24mm/rT=180min 取 f=0.15mm/r v=1.84m/minn=7.32r/minVf 6.44m / min3. 計算工時tm1m1 nf3 246.444.19s半精銑tm2nfTmt m12 246.444.04st m2 8.23s工序六 精銑槽 16H11本道工序精銑槽之前已進行了粗銑和半精銑工步， 此工序精 銑槽須滿足各技術(shù)要求包括： 槽寬 16H11，槽深 8H12，槽兩 側(cè)面粗糙度為 3.2，槽底面粗糙度為 6.3。1. 選擇機床及刀具機床 x61W 型萬能銑床刀具 錯齒三面刃銑刀銑槽 do=16mm 查1表 8國家標準 GB

21、1118 D=160mm d=40mmL=16mm 齒數(shù) z=242. 計算切削用量（1） 由1表 9.41 和3查得 走刀量 f=0.67 mm/r（2） 銑刀磨鈍標準和耐用度由1表 9.46 查得 磨鈍標準為 0.20.3表 9.47 查得 耐用度為 T=150min（3）切削速度由1 式 3.2kvCV d0 vmXVYVuV PVapafaw z查表 9.48 得其中：修正系數(shù) kv 1.0CV40qv 0.2 X v 0.1Yv0.4 uv0.5pv0.1m=0.5f 0.67 aff z 240.028mmaw6ap8代入上式，可得 v=49.5m/min=0.82m/s4) 確定

22、機床主軸速度1000vdw6.5r /s 390.5r /min由 3 按機床選取主軸轉(zhuǎn)速為 所以 實際切削速度為6.33 r/snw dw10003.27m/s 196.2m / min3. 計算切削工時TmLvflyaf zn32.77s工序七 銑螺紋孔頂面1. 選擇機床及刀具 機床： X53K 立式銑床。 刀具：硬質(zhì)合金鋼端銑刀 ,牌號 YG6。2. 切削用量1) 銑削深度因為切削量較小， 故可以選擇 ap=1.5mm，一次走刀即可 完成所需長度。2) 刀具耐用度 查 2表 壽命 T=180min。3) 計算切削速度查2 得 Vc0.38mm/s，n=1.53r/min,Vf=1.42m

23、m/stmLnf1.5 828.201.16s工序八 兩件銑斷三、 夾具設計設計工序精銑槽 16H11 的夾具。（一） 問題的提出本夾具要用于精銑槽 16H11，對槽 16H11 的要求有：槽寬 16H11 精度等級為 IT12 級，槽深 8H12 精度等級為 IT12 級，槽 兩側(cè)面粗糙度為 3.2，槽底面粗糙度為 6.3。本道工序只精銑一下 槽即達到各要求，因此，在本道工序加工時，我們應首先考慮保 證槽的各加工精度，如何提高生產(chǎn)效率，降低勞動強度。二） 夾具設計 1定位基準的選擇擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準 的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工 藝規(guī)程和最終加工

24、出的零件質(zhì)量。基準選擇不當往往會 增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困 難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。 因此我們應該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加 工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。此零件圖沒有較 高的技術(shù)要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所 以我們應考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高 加工精度。 25 的孔和其兩端面都已加工好，為了使定 位誤差減小， 選擇已加工好的 25 孔和其端面作為定位 精基準，來設計本道工序的夾具，以兩銷和兩已加工好 的 25 孔的端面作為定位夾具。為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的螺 母作為夾緊機構(gòu)。2切削力

25、和夾緊力計算1）刀具：高速鋼錯齒三面刃銑刀 160mm z=24機床：x61W 型萬能銑床由3所列公式 得X F yz uFF CF ap f z ae z qV wF d0 V n F查表 9.48 得其中： 修正系數(shù) kv 1.0CF30qF0.83 X F 1.0yF 0.65uF0.83aP8z=24wF 0代入上式，可得 F=889.4N因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)安全系數(shù) K= K1K 2K3K4其中： K1 為基本安全系數(shù) 1.5K 2 為加工性質(zhì)系數(shù) 1.1K 3 為刀具鈍化系數(shù) 1.1K 4 為斷續(xù)切削系數(shù) 1.1所以 F KF 1775.7N2）夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 N f1 f2 KF其中 f 為夾緊面上的摩擦系數(shù)， 取 f1 f2 0.25F=Pz +GG 為工件自重3551.4N夾緊螺釘： 公稱直徑 d=20mm，材料 45 鋼 級性能級數(shù)為 6.86 100MPas 8 10B480MPa螺釘疲勞極限：0.32 B0.32 600192MPa極限應