工藝課程設(shè)計CA6140車床主軸撥叉

1、一 序言本次設(shè)計是我們對所學(xué)各課程的深入綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練，它在我們的大學(xué)生活中占有重要的地位。另外在做完這次課程設(shè)計之后，我在想我能在下面幾方面得到鍛煉：（1）運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。（2）學(xué)會使用手冊以及圖表資料。掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種資料的名稱，出處，能夠做到熟練的運(yùn)用。 就我個人而言，通過這次課程設(shè)計我從中鍛煉了自己發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，并為以后參加相關(guān)工作時打下了堅實的基礎(chǔ)。由于個人能力有限，設(shè)計尚有許多不足之

2、處，懇請老師給予指教，本人將表示真誠的感謝！ 二 零件分析1 零件功用分析題目所給零件是CA6140車床主軸撥叉。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。零件上方的25孔與操縱機(jī)構(gòu)相連，下方的50三分之一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。2 零件的工藝分析零件為HT200鑄鋼件，無熱處理要求。 從結(jié)構(gòu)上看，下部呈圓筒狀上部為厚12mm的三分之一圓叉爪。兩部分上下都不在同一平面上，工件安裝有一定困難。 零件的主要加工表面和主要的技術(shù)要求也分兩個部分（1）以25H7孔為中心的加

3、工表面，這一組加工表面包括：25H7mm的孔，以及40mm的圓柱兩端面，其中主要加工表面為25H7mm通孔。一個是以三分之一圓叉爪為中心的加工表面,即以50mm孔為中心的加工表面。這一組加工表面包括：50H12的孔，以及50H12的兩個端面。主要是50H12的孔。（2）以M8×1.5螺紋孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：M8×1.5的螺紋孔，長40mm的端面。主要加工表面為M8×1.5螺紋孔。這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是：50孔端面與25H7孔垂直度公差為0.1mm.。50孔與25H7孔軸的平行度誤差為0.08mm。由上面分析可知，加工時應(yīng)先加

4、工一組表面，再以這組加工后表面為基準(zhǔn)加工另外一組。這些加工表面和技術(shù)要求，用一般的工藝方法都能做到，唯有叉爪的內(nèi)三分之一圓面較難車和鏜。 結(jié)論是，擬定本零件工藝必須解決好安裝和叉爪內(nèi)三分之一圓面的加工兩個主要問題。三 機(jī)械加工工藝規(guī)程制定 1、確定生產(chǎn)類型所生產(chǎn)的車床為中型機(jī)械，年產(chǎn)800臺屬于大批生產(chǎn)的類型。 2、確定毛坯鑄造形式圖紙規(guī)定零件材料是HT200，顯然毛坯只能是鑄鋼件。針對零件的兩個主要問題，采取將毛坯兩件合一鑄出的辦法。兩件叉爪為半圓合鑄后的毛坯，左右等高，便于安裝。同時叉爪合成了整圓，內(nèi)半圓及其兩端面就容易加工了。待完成各面加工后，再分切成兩件，并將半圓切成三分之一圓。具體事

5、項考慮如下： 本零件形狀不復(fù)雜，可大批生產(chǎn)。若選砂型手工造型，生產(chǎn)效率低、鑄件質(zhì)量差。也不宜采用費(fèi)用高、生產(chǎn)周期長的鑄造復(fù)雜形狀毛坯的熔模鑄造。最后確定采用砂型機(jī)器造型，它有較高的生產(chǎn)效率，也能滿足毛坯質(zhì)量要求。 查機(jī)械設(shè)計手冊，按二級精度鑄鋼件查得毛坯余量如下：頂面7mm；側(cè)面、底面5mm；孔取頂面余量7mm。3、選擇定位基準(zhǔn) 精基準(zhǔn)選擇：按照一般規(guī)則，定位精基準(zhǔn)應(yīng)是精度較高、粗糙度較小的表面。即應(yīng)選擇25H7孔及其一端面為基準(zhǔn)。但用25H7孔作精基準(zhǔn)，兩零件分切開后可能不對稱，而且225H7孔的端面橫向尺寸小，定位穩(wěn)定性也差。若選叉爪的及其一端面為精基準(zhǔn)，又因50H12孔精度太低，用一般圓

6、柱心軸作定位元件，定位誤差太大。最后考慮仍用50H12孔為縱向定位基準(zhǔn)，目的是希望工件分切開后左右兩件較為對稱。垂直方向則選叉爪上端面為精基準(zhǔn)，從尺寸關(guān)系看，以它作定位精基準(zhǔn)便于加工其余各平面。 粗基準(zhǔn)選擇：對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對有若干個不加工表面的工件，則應(yīng)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(zhǔn)。根據(jù)這個基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取25H7孔的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，利用一組共兩塊V形塊支承這兩個40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，達(dá)到完全定位,然后進(jìn)行銑削。既能加工出已選各精基準(zhǔn)面，又能保證加工面對不加工毛面的位置和尺寸。4

7、、工藝路線的制定制定藝路線的出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)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(jī)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(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 工序1 以40外圓為粗基準(zhǔn)，粗銑25孔上、下端面 工序2 精銑25孔上、下端面 工序3 以25孔上端面為精基準(zhǔn)，粗、鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸25孔，孔的精度達(dá)到IT7 工序4 以25孔為精基準(zhǔn)，粗銑50孔上、下端面工序5 以25孔為精基準(zhǔn)，精銑50孔上、下端面，保證端面相對孔的垂直度誤差不超過0.1。工序6 以25孔為精基準(zhǔn)，鉆、鏜、鉸50孔，保證空的

8、精度達(dá)到IT8。 工序7 以25孔為精基準(zhǔn)，銑螺紋孔端面 工序8 以25孔為精基準(zhǔn)，鉆8孔（裝配時鉆鉸錐孔） 工序9 以25孔為精基準(zhǔn)，攻M8×1.5螺紋 工序10 切斷，并將半圓主體切成三分之一圓柱體 工序11 檢查該方案各工序使加工效率大大提高，多次加工25、50孔，更能保證孔的加工精度。5、機(jī)械加工余量、毛皮尺寸的確定零件材料為HT200，硬度190HBW,，生產(chǎn)類型為大批量，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(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 外圓表面（40）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

9、成。2. 外圓表面沿軸線方向長度方向的加工余量及公差（25，50端面）。查機(jī)械工藝設(shè)計手冊表，取25（L1=45mm），50（L2=17）端面長度余量均為2.5（均為雙邊加工）：粗銑 2mm精銑 0.5mm3. 內(nèi)孔（50已鑄成40的孔） 查工藝手冊表2.22.5，為了節(jié)省材料，取50孔已鑄成孔加工余量為3，即鑄成孔直徑為44mm。 工序尺寸加工余量：鉆孔 4mm 擴(kuò)孔 1.5mm鉸孔 0.4mm 精鉸 0.1mm 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(kuò)孔鉆 1.8 mm 粗鉸孔 0.14 mm 精鉸孔 0.06 mm4. 螺紋孔頂面加工余量鑄出

10、螺紋孔頂面至25孔軸線且垂直軸線方向29mm的距離，余量為4 mm工序尺寸加工余量： 粗銑 3.1 mm 半精銑 0.7 mm 精銑 0.2 mm 5. 其他尺寸直接鑄造得到由于本設(shè)計規(guī)定的零件為中批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認(rèn)。6、工序設(shè)計及切削用量和基本時間的確定工序一 以40外圓為粗基準(zhǔn)，粗銑25孔上下端面。（1）. 加工條件工件材料：HT200, b =750MPa 190HBW, ,鑄造。加工要求：粗銑25孔上下端面。機(jī)床： X53立式銑床。刀具： W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號YG6。銑削寬度ae<=60,深度ap&

11、lt;=4,齒數(shù)z=10,故據(jù)課程設(shè)計指導(dǎo)書，取刀具直徑=63mm。選擇刀具前角o0°后角o15°，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=1.0mm，兩次走刀即可完成所需長度。2）每齒進(jìn)給量 機(jī)床功率為10kw。查指導(dǎo)書f=0.080.15mm/z。由于是對稱銑，選較小量=0.08 mm/z。3）計算切削速度 按指導(dǎo)書，確定v=0.45m/s，即27m/min。所以：根據(jù)（指導(dǎo)書表5-1

12、3）取=150（r/min）所以，實際切削速度為：所以，工作臺每分鐘進(jìn)給量應(yīng)該為：=0.08*10*150=120m/min 4）計算切削工時：查表5-34得工序二 精銑25孔上下端面。1. 加工條件工件材料：HT200,b =750MPa 190HBW,鑄造。加工要求：精銑25上下端面。機(jī)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<=4,齒數(shù)z=10,故據(jù)指導(dǎo)書，取刀具直徑do=63mm。選擇刀具前角o5°后角o8°，副后角o=8°，刀齒斜角s=10°,主刃Kr=60

13、6;,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=0.5mm，一次走刀即可完成所需長度。2）每齒進(jìn)給量 機(jī)床功率為10kw。指導(dǎo)書f=0.140.24mm/z。由于是對稱銑，選較小量=0.14 mm/z。3）切削速度 按指導(dǎo)書，確定v=0.6m/s，即36m/min。所以：根據(jù)（指導(dǎo)書表5-13）取=190（r/min）所以，實際切削速度為：所以，工作臺每分鐘進(jìn)給量應(yīng)該為：=0.14*10*190=266m/min 4）計算切削工時工序三 以25孔上端面為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸25孔，孔的精度達(dá)到IT

14、7。 1. 選擇鉆床及鉆頭 選擇z3025搖臂鉆床，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）確定背吃刀量 （2）決定進(jìn)給量f 根據(jù)表5-50可以查出f=0.78-0.96mm/r，再乘以系數(shù)0.75得mm/r。查表5-51得z3025搖臂鉆床，取=0.63mm/r。（3）確定切削速度v公式其中查表的5-52的3)校驗機(jī)床功率 切削功率由表5-4知，z3025機(jī)床主軸最大轉(zhuǎn)矩為196.2主軸電動機(jī)功率為2.2kw由于，故選擇的切削用量可用。（4）計算工時：n=250為工件切削部分長度， 為切入量，為超出量一般取2-4mm2擴(kuò)孔（1）選用標(biāo)準(zhǔn)高速鋼擴(kuò)

15、孔鉆（2）確定擴(kuò)孔切削用量1）確定背吃刀量2）確定進(jìn)給量f根據(jù)表5-50可以查出f=0.78-0.96mm/r，再乘以系數(shù)0.75得mm/r查表5-51得z3025搖臂鉆床，取=0.63mm/r。3)確定切削速度v及n根據(jù)表5-52，取根據(jù)z3025型搖臂機(jī)床，取n=250r/min。 4)計算工時:3鉸、精鉸孔（1）選用mm標(biāo)準(zhǔn)高速鋼鉸刀。（2）確定鉸孔切削用量1）確定進(jìn)給量f，根據(jù)表3.4-6查出，f=0.91.1mm，按z3025型搖臂機(jī)床說明書，取f=1.0mm/r。2）切削速度v及n 根據(jù)z3025型機(jī)床說明書，取n=100r/min3)計算工時：同理，精鉸同上所以，工序四： 以25

16、孔為精基準(zhǔn)，粗銑50孔上下端面。1. 加工條件工件材料：HT200, b =750MPa 190HBW,鑄造。加工要求：粗銑50上下端面。取=0.08mm/z （參考切削手冊表3-3）切削速度：參考有關(guān)手冊，確定v=0.45m/s，即27m/min機(jī)床： X63臥式銑床。刀具： 采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀,銑削寬度ae<=60,深度ap<=4,齒數(shù)z=20,故據(jù)切削用量簡明手冊取=100mm。則： 根據(jù)（工藝手冊表4.2-39）取=95（r/min）所以，實際切削速度為：所以，工作臺每分鐘進(jìn)給量應(yīng)該為：=0.08*20*95=152m/min4）計算切削工時由表查得：mm=（min）

17、 工序五 以25孔為精基準(zhǔn)，精銑50孔上下端面。1. 加工條件工件材料：HT200, b =750MPa 190HBW,鑄造。加工要求：精銑50上下端面。取=0.14mm/z （參考切削手冊表3-3）切削速度：參考有關(guān)手冊，確定v=0.6m/s，即36m/min機(jī)床： X63臥式銑床。刀具： 采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀,銑削寬度ae<=60,深度ap<=4,齒數(shù)z=20,故據(jù)切削用量簡明手冊取=100mm。則： 根據(jù)（工藝手冊表4.2-39）取=118（r/min）所以，實際切削速度為：所以，工作臺每分鐘進(jìn)給量應(yīng)該為：=0.14*20*118=330.4m/min4）計算切削工時 查

18、表得（min）工序六 以25孔為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)50孔。 由給的表面粗糙度為3.2，取精度IT10，只要鉆和擴(kuò)就可以達(dá)到。 1. 選擇鉆床及鉆頭 選擇Z35搖臂鉆床，選擇莫氏圓錐號為2號作為刀具，粗鉆時do=45mm。 2.選擇切削用量查表5-51搖臂鉆床標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)給量，取=1.2mm/r（2）確定被吃刀量（3）確定切削速度v根據(jù)刀具耐用度T=140min，得修正系數(shù)=1.0；根據(jù)工件材料硬度190，可得=1.0，鑄件未經(jīng)過酸蝕=0.75，鉆頭為標(biāo)準(zhǔn)刃磨形狀，得修正系數(shù)=0.84 ；12<3,故修正系數(shù)=1.0 ；刀具材料為高速鋼，得修正系數(shù)=1.0根據(jù)Z35搖臂鉆床標(biāo)準(zhǔn)主軸轉(zhuǎn)速，由表5-54

19、選取n=53r/min，則實際轉(zhuǎn)速為4) 校驗機(jī)床功率 5) 由表5-55，查得轉(zhuǎn)矩T和切削功率Pm計算公式如下式中，=0.206，=0.8，=2.0，。由表5-56與加工材料有關(guān)的修正系數(shù)，與刃磨有關(guān)的修正系數(shù)，與刀具磨損有關(guān)的修正系數(shù)。因此總修正系數(shù)為 kT=1.0×1.0×0.87=0.87所以鉆孔時轉(zhuǎn)矩為切削功率為由表5-14知，z35機(jī)床主軸最大轉(zhuǎn)矩Tm=735.75，主電動機(jī)功率=4.5kw由于T<Tm,Pm<，故選擇的切削用量可用。最后所確定的切削用量為；=1.2mm/r；4）計算工時：為切入量，取2mm。工件切削部分長度為122擴(kuò)孔（1）選用的高

20、速鋼擴(kuò)孔鉆（2）確定擴(kuò)孔切削用量1）確定進(jìn)給量f 根據(jù)z35的主軸進(jìn)給量f=（0.031.2），可取f=1.0mm/r2)確定切削速度v及n切削速度的確定，取同樣的刀具轉(zhuǎn)速 v=7.49m/min由公式n=1000v/d。可以得到：n=1000×7.49/50=47.7r/min按機(jī)床選取n=53r/min，得切削速度v=基本時間t: 其中=12mm, =25×0.66+1=16mm/min, 取=2mm。所以基本時間t為：所以，工序七 銑螺紋孔頂面加工條件 工件材料； HT200，鑄造。 機(jī)床：XA5032型立式銑床。刀具：高速鋼三面刃盤銑刀（面銑刀），材料：，齒數(shù)，此為

21、粗齒銑刀。因其單邊余量：Z=4mm所以銑削深度每齒進(jìn)給量：由表5-27，取銑削速度：由表5-30取機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 式（4.1）式中 V銑削速度； d刀具直徑。代入式（4.1）得，根據(jù)表5-13 實際銑削速度：進(jìn)給量：工作臺每分進(jìn)給量： ,切削工時被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度： 式（7-23）刀具切出長度：取走刀次數(shù)為2機(jī)動時間：工序八： 以25孔為精基準(zhǔn)，鉆8孔（裝配時鉆鉸錐孔）。 1. 選擇鉆床及鉆頭 選擇z3025型立式搖臂鉆床，根據(jù)表5-19選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=6mm，l=138mm，莫氏圓錐號為2號高速鋼麻花鉆鉆頭。 2.選擇切削用量 （1）（2）決定進(jìn)給

22、量f 根據(jù)表5-50可以查出f=1.01.2mm/r，鉆孔后要用絲錐攻螺紋，f需乘上系數(shù)0.5。查z3025型主軸進(jìn)給量，取=0.5mm/r（3）確定切削速度v、轉(zhuǎn)矩T以及切削功率根據(jù)刀具耐用度T=35min，得修正系數(shù)=1.0；根據(jù)工件材料硬度190，可得=1.0，鑄件未經(jīng)過酸蝕=0.75，鉆頭為標(biāo)準(zhǔn)刃磨形狀，得修正系數(shù)=0.84 ；12.5<3,故修正系數(shù)=1.0 ；刀具材料為高速鋼，得修正系數(shù)=1.0 根據(jù)Z35搖臂鉆床標(biāo)準(zhǔn)主軸轉(zhuǎn)速，由表5-54選取n=400r/min，則實際轉(zhuǎn)速為4) 校驗機(jī)床功率 5) 由表5-55，查得轉(zhuǎn)矩T和切削功率Pm計算公式如下式中，=0.206，=0.8，=2.0，。由表5-56與加工材料有關(guān)的修正系數(shù)，與刃磨有關(guān)的修正系數(shù)，與刀具磨損有關(guān)的修正系數(shù)。因此總修正系數(shù)為 kT=1.0×1.0×0.87=0.87所以鉆孔時轉(zhuǎn)矩為切削功率為由表5-14知，z3025機(jī)床主軸最大轉(zhuǎn)矩Tm=196.2，主電動機(jī)功率=2.2w由于T<T