方案設(shè)計(jì)書(shū)“CA6140車(chē)床”撥叉零件的機(jī)械加工

1、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)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備（中批量生產(chǎn)）設(shè)計(jì)者指導(dǎo)教師機(jī)械專(zhuān)業(yè)級(jí)班機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(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)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(guò)程綜合卡片一張4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裝配圖一張5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)零件圖一張6課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份通過(guò)機(jī)床工藝及夾具設(shè)計(jì)，匯總所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)如一體 （ 如公差于 配合、機(jī)械零件設(shè)計(jì)、金屬切削機(jī)床、機(jī)械制造工藝等 ） 。讓 我們對(duì)所學(xué)的專(zhuān)業(yè)課得以鞏固、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(duì)各科的作用更加深刻的

2、熟悉與理解，并為以后的實(shí)際工 作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)！在些次設(shè)計(jì)中我們主要是設(shè)計(jì) CA6140撥叉的銑床夾具。在此次課 程設(shè)計(jì)過(guò)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(jì)。在 此期間查閱了大量的書(shū)籍，并且得到了有關(guān)老師的指點(diǎn)。第 6 小組2007年9月15日一 設(shè)計(jì)的目的：機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì) , 是在學(xué)完機(jī)械制造工藝學(xué)及夾具設(shè)計(jì)原理課程，經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)習(xí)取得感性知識(shí)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(jì)中能初步學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用以前所學(xué)過(guò)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(shí)，也為以后搞好畢業(yè)設(shè) 計(jì)打下良好基礎(chǔ)。通過(guò)課程設(shè)計(jì)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

3、和夾具設(shè)計(jì)原理的知 識(shí)，正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位，夾緊以及合理制訂工藝規(guī) 程等問(wèn)題的方法，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。2、通過(guò)對(duì)零件某道工序的夾具設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)工藝裝備設(shè)計(jì)的一般方 法。通過(guò)學(xué)生親手設(shè)計(jì)夾具（或量具）的訓(xùn)練，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。3、課程設(shè)計(jì)過(guò)程也是理論聯(lián)系實(shí)際的過(guò)程，并學(xué)會(huì)使用手冊(cè)、查 詢(xún)相關(guān)資料等，增強(qiáng)學(xué)生解決工程實(shí)際問(wèn)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(jiàn)附圖1）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 求進(jìn)行工作。寬度為30+o.o12omm的面 寸精度要求很高，因?yàn)樵趽懿姘蝿?dòng)使滑 移齒

4、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3O+o.o12omm的面的槽和滑 移齒輪的配合精度要求很高。（二）、零件的工藝分析： CA614o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 ? 26+0.230mm 的六齒方花鍵孔、 ? 23+0.28 0花鍵底孔兩 端的2X15°到角和距中心線為22mm的平面。2. 以工件右端面為基準(zhǔn)的6+0.03 0 mm的花鍵經(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(zhuān)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HT

5、2O0考慮到此零件的工作過(guò)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(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。工序：1. 粗、精車(chē)端面，鉆、擴(kuò)花鍵底孔、倒兩端 15

6、76;倒角。以40mn圓柱面為粗基準(zhǔn)。選用C3163-1轉(zhuǎn)塔式六角車(chē)床及三 爪卡盤(pán)夾具。2. 粗、精車(chē) B/C 面3. 拉花鍵。以 A 面為基準(zhǔn)，4. 以花鍵的中心線及A面為基準(zhǔn)。選用X62W臥式銑床加專(zhuān)用夾具5. 開(kāi)檔，以花鍵的中心線為基準(zhǔn)。6. 鉆配作孔、螺紋孔7. 機(jī)械加工余量。CA6140的撥叉材料為 HT200毛坯重量為1.0 kg ° b =160MFa HBS 生產(chǎn)類(lèi)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(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)

7、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230+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 Z =1mm3. B 面的加工余量。此工序分2個(gè)工步1、粗銑B面 2 、精銑B面。精加工余量為 0.2mm粗銑加工余量為 2.8mm2、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(chē)和半精車(chē)）。長(zhǎng)度加工公差I(lǐng)T 12 級(jí) 取-0.46

8、mm （入 體方向）（2）進(jìn)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 16mM25mm,a e< 3 mnfl寸，以及工件直徑為 60mnfl寸（由于凸臺(tái)B面 的存在所以直徑取60mmr .按C3 16 3 1車(chē)床說(shuō)明書(shū)取?=0.6 mm/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 x 0.8=0.48 mm/ r按C3 1 6 3 1車(chē)床說(shuō)明書(shū) ？= 0.53 mm/r（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 YG6V=C/(T m apXv - f yv)

9、 - kv其中：Cv=158 Xv=0.15 yv=0.4 M=0.2 修正系數(shù)Ko見(jiàn)切削手冊(cè)表1.28kmv=1.15 k kv=0.8 k krv =0.8 k sv=1.04 k bv=0.810 4二 Vc = 158/( 600'2 - 20'15 - 0.53)- 1.15 - 0.8 - 0.8 - 0.81 - 0.97=46.9(m/mi n)(4) 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000 Vc/ 二 dw=229.8 (r/min )按C3 16 3 1車(chē)床說(shuō)明書(shū)200 r /min所以實(shí)際切削速度 V=40.8m/min3、鉆孔、擴(kuò)孔、倒角。(1) 、鉆孔鉆頭選

10、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 ):雙錐修磨具刃，鉆頭參數(shù)：d =20mm 3 =30° , 2=118° 2=70。，b =3.5mm)a o=12° ,屮=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)a b= 210MPad 0 = 20.5mm 可確定 f=0.75。按(31631車(chē)床說(shuō)明書(shū)取f=0.62mm/n.b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.c、切削速度 由切削用

11、量簡(jiǎn)明手冊(cè)，表2.15得 V =21m/minn=1000V/二D=334.4由機(jī)床技術(shù)資料得和334.4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(shí)，Tm二L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (mi n)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=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(chē)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1

12、5°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(zhuān)用刀具。此工步使用到專(zhuān)用刀具與手動(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 4可以查出 當(dāng)(Tb = 160245HBSa p < 2.8 mm f< 0.6 mm/rV c < 41m/min P c = 3.4kw按C3163 1車(chē)床說(shuō)明書(shū) 主電機(jī)功率P= 11 kw可見(jiàn)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(jiǎn)明手冊(cè)表 2.21當(dāng) d ° = 21 mm f= 0.64 mm查得轉(zhuǎn)矩皿=61.8 N.M切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表由表 2.

13、32 得功率公式P c= MtVC/30d 0=61.8x17/30x2 仁 1.67km按C3 16 3 1車(chē)床說(shuō)明書(shū) 主電機(jī)功率P= 11 kw可見(jiàn)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H 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)切削工時(shí)t=Zbln k/1 000vf zZ式中： Z b單面余量1.5mm（由21mn拉削到25mm）L拉削表面長(zhǎng)度， 80mm；n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）；f z拉刀單面齒升；

14、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二拉刀同時(shí)工作齒數(shù)z=l/p=80/12 7其本工時(shí) Tm=1.5 X 80X 1.2 X 1.4/1000 X 3.6 X 0.06 x 7=0.13(min)工序皿粗銑，精銑B面。加工要求：粗銑 B面，精銑B面，=3.2 um。用標(biāo)準(zhǔn)鑲齒圓柱銑刀粗銑 加工余量 3mm機(jī)床：X 62W加工工件尺寸：寬度：40mm長(zhǎng)度：28mm1. 粗銑1) 選擇刀具根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 3.1銑削寬度ae< 5mnfl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

15、刀幾何參數(shù)(表 3.2)r n=10°ao=16°2) 切削用量留精銑的加工余量為0.2，所以本道工步切削寬度 ac = 2.8 士 0.8mm,由于加工表面精度要求 Ra=3.2 um.根據(jù)表3.5得每轉(zhuǎn)進(jìn)給 量彳=0.51 mm/r就能滿(mǎn)足要求，但考慮到X 62W功率為7.5kw, 機(jī)床為中等系統(tǒng)剛度和X 62W銑床說(shuō)明書(shū) 所以每轉(zhuǎn)進(jìn)給量彳=0.6mm/r3) 選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命。 根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè) 表 3.7、 銑刀刀齒后刀 面的最大磨損量為 0.6 鑲齒銑刀 do=50mm， 刀具壽命T=120min (表3.8 )4) 決定切削速度VC、可根據(jù)切削用量

16、簡(jiǎn)明手冊(cè)表 3.9確定Z=8, ap=40-70mm, ac=2.8 士 0.8 mm , f zVc=(Cvdoqv)/(T mxapxXvxf zxyvxaexuvxZpv)Cv=20,qv=0.7,X v=0.3,y v=0.2,u v=0.5,p v=0.3,m=0.25,K m=1.12,KSv=0.8,KTv=0.82，如KxK/xKT/=1.12x0.8x0.82=0.79VC=(Cvxdoxqv)/(T mxapxXvxf zxyvxaexuvxZpv)=23.7(m/min)n=1000V/二 d=(1000x23.7)/(3.14x50)=151r/min 根據(jù) X62W型

17、銑床說(shuō)明書(shū)選n=160r/minVc=3.14 nd/1000=(160x3.14x50)/1000=25.1m/mi nVf=nf=160x0.6=96mm/mi n選 Vf=80mm/min 實(shí)際 f z=V/(nxz)=0.0625mm/z5) 機(jī)床功率：根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 3.20當(dāng)Vc=71m/minae=2.8mmap=41mm f z=0.08 K mpc=1.4kw切削功率的修正系數(shù)：故 Pct <0.8,根據(jù)X62W型銑床說(shuō)明書(shū)，機(jī)床主軸允許的功率為Pcm=7.5 x 0.75=5.63kw故 Pcc < Pcm 因此所決定的切削用量可以采用。ae=2.8mm

18、 V=80m/minn=160r/min V c=25.1m/min f z=0.0625mmm/z6) 基本工時(shí)根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表3.5Tm=(L+L1+A )/Vf =(28+14)/80=0.525 (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0.2，所以本道工步切削寬度ae= 0.2mm f= 0.63) 決定切削速度Vc、可根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 3.9確定ac=0.2mm W=(Cvdoqv)/(T mcapxXvxf zxyvxaexuvxZpv)=33.1m/min n=1000V/ 二 d=(1000x33

19、.1)/(3.14x50)=211r/min根據(jù) X62V型銑床說(shuō)明書(shū)選n=210r/minVf=nf=210x0.6=126mm/min、Vz=125mm/minf z=V/(nxz)=0.074mm/Z4) 基本工時(shí)基本工時(shí)根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表3.5Tm=(L+L1+A )/Vf =(28+14)/125=0.336( min)L1+ =14mm工序W 銑削8+O.O3omm槽o加工工件尺寸：8+O.O3omm ,長(zhǎng)度L=40mm加工要求：高速鋼錯(cuò)齒三面刃銑刀(精密級(jí)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0-0.3 。所以銑刀精度為精密級(jí)K8銑刀參數(shù)：

20、L=8mm D=63 d=22 d1=34。=15°ao=i2° an=6° Z=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(jiǎn)明手冊(cè)表 3.3 確定現(xiàn)取 f=0.3mm/r f z=0.3/16=0.018mm/z3) 選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命：根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表3.7,得最大磨損量為0.5由表3.8確定刀具壽命：T=100min其4) 決定切削速度VC和每齒進(jìn)給量Vf、由切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)3.27 的公式VC=(Cvxdoxqv)/(T nxapxXvXf zxyvxaeXUvxZpv) KvCV=25,qv=0

21、.2,Xv=0.1,y v=0.2,u v=0.5,p v=0.1,m=0.25,K m=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv二KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79Vc=(Cvxdoxqv)/(T mcapxXxf zxyvxaexuvxZpv) Kv =82.86m/minn=1OOOX VC/ 二 do=1OOOX 82.86/3.14 x 63=418.87r/min根據(jù)X62W型銑床說(shuō)明書(shū)選nc=375r/min實(shí)際速度 VC=：donc/1000=74.2m/min選Vc= ncf=375X0.3=112.5mm/min根據(jù) X62W型銑床說(shuō)明書(shū)選選

22、Vf = 110mm/minf zc=110/375 x 16=0.018mm/z5) 機(jī)床功率：根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 3.28公式圓周力 f c=( CFapxff zyFaeVFZ/ doaFnWF) Kfc KTv=0.90Kmf=0.94由表 28 得 Cf=30, Xf=1.0 , yF=0.65 , UF=0.83 , WF=0, q=0.83 , KFc=1.28F c=( CFapxff zyFaeVFZ/ doqFnWF) KFC=30 X 8 X 0. 018 X 8/ 63 X 375 =505. 6 NM=FCdo/2 x 103=15.9N?MPc=FcVc/100

23、0=1.18km根據(jù)X62W型銑床說(shuō)明書(shū)，功率足夠。6) 基本工時(shí)基本工時(shí)根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表3.5Tm=(L+L1+A)/V f =(40+14)/110=0.49(min)L1+ =14mm工序V銑寬為180+0.12mm槽加工要求：用乳化液冷卻，加工工件尺寸，寬18o+o.12mm長(zhǎng)L=40mm 加工余量23mm由于此工步的設(shè)計(jì)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=iomm1) 選擇刀具銑刀參數(shù)：L=10 D=100mm d=30mm ro=l5ao=12° an=6° Z=2

24、42) 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(jiǎn)明手冊(cè)表3.3 確定f=0.5mm/r 現(xiàn)取f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z3) 選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命：根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表3.7,得最大磨損量為0.5由表3.8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V、由切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)3.27的公式W=(Cvxdoxqv)/(T mxapxX/xf zxyvxaexuvxZpv) 旳G=25,qv=0.2,X v=0.1,y v=0.2,u v=0.5,p v=0.1,m

25、=0.25,K m=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,K/=KxKsvxKT/=1.12x0.8x0.82=0.79V=(Cvxdoxqv)/(T mxapxX/xf zxyvxaexuvxZpv) K/ =98.6m/minn=1000x Vc/ 二 do=1000x 98.6/3.14 x 100=314r/min根據(jù)X62W型銑床說(shuō)明書(shū)選nc=300r/min實(shí)際速度 Vc=：donc/1000=94.2m/min選 Vc= ncf=300X0.5=150mm/min 根據(jù) X62W型銑床說(shuō)明書(shū)選選Vf=150mm/minf zc=150/300 x 24=0.020mm/z5）基本工時(shí)基本工時(shí)根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表3.5Tm=（L+L1 + ） ?i/V f=（40+20）X2/150=0.8（ min）L1+ =20mmi=2（走兩次）夾具設(shè)計(jì)（一）問(wèn)題的提出為了提高勞動(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(zhuān)用夾具經(jīng)過(guò)與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)第 4道工序一一開(kāi)檔夾具。（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