CA6140車床撥叉數(shù)控加工工藝及程序設(shè)計

1、摘要CA6140車床撥叉它位于車床變速機構(gòu)中主要起換檔，和其他零件配合，在改變轉(zhuǎn)速的時候承受輕微的載荷，所以加工時應(yīng)該保證本零件的重要工作表面符合技術(shù)要求。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面作為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應(yīng)以加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。因此小60孔端面與小25H7孔垂直度公差為0.1mm所以先把加工小25孔的表面和孔精加工出來，再以它為精基準加工別的面，例如銃660孔和端面、銑槽等。同時，在設(shè)計夾具時候要考慮定位基準和加緊機構(gòu)。在設(shè)計中長銷限制4個自由度、支撐釘限制1個和側(cè)板限制1個；螺母和心軸配合用來加緊零件，開口墊片可以實現(xiàn)大批量和中批量

2、的生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：定位元件加緊機構(gòu)定為基準自由度一、前言二、設(shè)計的目的三、零件的分析3.1 零件的作用3.2 零件的工藝分析四、工藝規(guī)程設(shè)計4.1 確定毛坯的制式4.2 基準的選擇4.3 制造工藝路線參考文獻附件一車床撥叉零件圖附件二車床撥叉毛坯圖附件三車床撥叉機械加工工藝規(guī)程卡片附件四車床撥叉機械加工工序卡片/、乙1前言通過機床工藝及程序設(shè)計，匯總所學(xué)專業(yè)知識如一體（如公差于配合、機械零件設(shè)計、金屬切削機床、機械制造工藝、機械制造基礎(chǔ)、數(shù)控加工工藝、機械制圖等）。讓我們對所學(xué)的專業(yè)課得以鞏固、復(fù)習及實用，在理論與實踐上有機結(jié)合；使我們對各科的作用更加深刻的熟悉與理解，并為以后的實際工作奠定堅實

3、的基礎(chǔ)！我希望能夠通過這次畢業(yè)設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力。在此次課程設(shè)計過程中,查閱了大量的書籍，并且得到了有關(guān)老師的指點。2設(shè)計的目的機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計,是在學(xué)完機械制造工藝學(xué)及夾具設(shè)計原理課程，經(jīng)過生產(chǎn)實習取得感性知識后進行的一項教學(xué)環(huán)節(jié)；在老師的指導(dǎo)下，要求在設(shè)計中能初步學(xué)會綜合運用以前所學(xué)過的全部課程，并且獨立完成的一項工程基本訓(xùn)練。同時，也為以后搞好畢業(yè)設(shè)計打下良好基礎(chǔ)。通過課程設(shè)計達到以下目的：(1) 能熟練的運用機械制造工藝學(xué)的基本理論和夾具設(shè)計原理的知識，正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及合理制訂工藝規(guī)程等問題

4、的方法，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。(2) 通過對零件某道工序的夾具設(shè)計，學(xué)會工藝裝備設(shè)計的一般方法。通過學(xué)生親手設(shè)計夾具(或量具)的訓(xùn)練，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力。(3) 課程設(shè)計過程也是理論聯(lián)系實際的過程，并學(xué)會使用手冊、查詢相關(guān)資料等，增強學(xué)生解決工程實際問題的獨立工作能力。3零件的分析3.1 零件的作用零件是CA6140撥叉(見附圖1)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進行工作。寬度為30+0.0121mm的面寸精度要求很高，因為在撥叉拔動使滑移齒輪時如果槽的尺寸精度不高或間隙很大時，滑移齒輪得不到很高的位置精度。所以，寬度為30+0.010mm的面的槽和

5、滑移齒輪的配合精度要求很高。3.2 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的加工面這一組面包括？260.23)mm的六齒方花鍵孔、？22+0.28)花鍵底孔兩端的2X150到角和距中心線為22mm的平面。(2)以工件右端面為基準的6+0.03)mm的花鍵經(jīng)上述分析可知，對于兩組加工表面，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。(4) 藝規(guī)程設(shè)計4.1 確定毛坯的制造形成。零件材料HT200考慮到此零件的工作過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

6、大，故可采取模鍛成型。經(jīng)查金屬機械加工工藝人員手冊表5-5取等級為2級精度底面及側(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：4.1.1 鑄鐵灰鑄鐵灰鑄鐵中的碳大部分以片狀石墨的形式存在,斷口呈暗灰色，常用來制造機器的底座、支架、工作臺、減速箱箱體、閥體等?；诣T鐵的牌號由“HT+數(shù)字”組成。其中“HT”表示“灰鐵”，數(shù)字表示其最低抗拉強度的值。如HT200表示最低抗拉強度為200MPa的灰鑄鐵?；诣T鐵的牌號、鑄件壁厚、力學(xué)性能及用途如表：牌號鑄件厚壁/mm力學(xué)性能用途舉例:Zb/M彥HBS2"10130110s166適用于載荷小、對摩擦和磨損無特10s2

7、010093s140殊要求的不重要的零件。HT10020s309087s13130s508082s1222.5s10175137s205承受中等載荷的零件如機座、支架、,HT15010s20145119s179箱體、床身、軸承座、工作臺等。20s30130110s16630s50120105s1572.5s10220157s236承受較大載荷并要求一定氣密性或HT20010s20195148s222耐腐蝕性等較重要的零件如汽缸、20s30170134s200,30s50160129s192機座、飛輪、床身、汽缸體、活塞4.0s10270175s262齒輪箱、剎車輪、聯(lián)軸氣座、泵體、10s202

8、40164s247HT25020s30220157s236液壓、閥體等。30s50200150s22510s20290182s272承受高載荷、耐磨和高氣密性的重要HT30020s30250168s251零件如重型機床、壓力機、自動機30s50230161s241,10s20340199s298床的床身、機座、機架、高液壓壓件、HT35020s30290182s272活塞環(huán)、車床卡盤、大型發(fā)動機的汽30s50260171s257缸體、汽缸蓋等。球墨鑄鐵如表顯示為我國球墨鑄鐵的牌號、組織、力學(xué)性能和用途舉例。牌號中的QT”是“球鐵”兩字漢語拼英的第一個字母后面數(shù)字分別是單鑄試塊時的抗拉強度和伸長

9、率。球墨鑄鐵的牌號、組織、力學(xué)性能和用途舉例牌組織力學(xué)性能用途號飛/MP。0.2/MP硬度/HBS舉例QT400-18鐵素體400250130186承受沖擊、振動的零QT400-15鐵素體400250130180件，如汽車、拖拉機的QT450-10鐵素體450310160210齒輪、驅(qū)動橋殼等。QT500-7鐵素體+珠光體500320170222QT600-3鐵素體+珠光體600370190270機器座架、轉(zhuǎn)動軸等QT700-2珠光體700420225305載荷大、受力復(fù)雜的零QT800-2珠光體或回火組織800480245335件，如汽車、連桿等。QT900-2貝氏體或馬氏體60060028

10、0360高強度齒輪，如汽車后橋螺旋錐齒輪、大減速器球墨鑄鐵因其力學(xué)性能接近于鋼,鑄造和其他一些性能優(yōu)于鋼,因此在機械行業(yè)中已得到廣泛的應(yīng)用,在部分場合已成功地取代了鑄鋼件或鍛鋼件,用來制造一些受力較大、受沖擊和耐磨損的鑄件?？慑戣T件可鍛鑄鐵是一種歷史悠久的鑄鐵材料。它是有一定化學(xué)成分的鐵水澆注成白口壞件,經(jīng)高溫退火而獲得的具有團絮狀石墨的鑄鐵。與灰鑄鐵相比,可鍛鑄鐵具有較高的力學(xué)性能,尤其是塑性和性較好。但必須指出,可鍛鑄鐵實際上是不能鍛造的?？慑戣T鐵主要用于薄壁、復(fù)雜小型零件的生產(chǎn),鑄造時容易獲得全白口的壞件。由于它生產(chǎn)周期長,需要連續(xù)退火設(shè)備,因此在使用上受到一定限制,有些可鍛鑄鐵零件被球

11、墨鑄鐵代替。4.2 基準的選擇。(1)粗基準的選擇：因為要保證花鍵的中心線垂直于右端面，所以以D40的外圓表面的粗基準。(2)精度基準的選擇：為保證定位基準和工序基準重合，以零件白S面為精基準。(5) 制定工藝路線。工序：粗、精車端面，鉆、擴花鍵底孔、倒兩端15°倒角。以40mrmi柱面為粗基準。選用C3163-1轉(zhuǎn)塔式六角車床及三爪卡盤夾具。(1)拉花鍵。以A面為基準，1)以花鍵的中心線及A面為基準。選用X62亞卜式銃床加專用夾具2)開檔，以花鍵的中心線為基準。3)鉆配作孔、螺紋孔4)機械加工余量。CA6140的撥叉材料為HT200毛坯重量為1.0kgm=160MPaHBS生產(chǎn)類型

12、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，分別確定各個加工表面的機械加工余量，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勺加工余量，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D230+0.28,見零件圖,參照金屬機械加工工藝人員手冊表3-59確定孔加工余量的分配。鉆孑L20mm擴孔22mm拉花鍵花鍵孔要求以外徑定心：拉削時加工余量參照金屬機械加工工藝人員手冊取2Z=1mm（2）計算切削用量。1）已知長度方向的加工余量為3±0.8mm。實際端面的最大加工余量為3.8mm。故分二次加

13、工（粗車和半精車）。長度加工公差I(lǐng)T12級取-0.46mm（入體方向）2）進給量、根據(jù)切削簡明手冊（第3版）表1.4當?shù)稐U尺寸為16mm25mmmnmf,以及工件直徑為60mm寸（由于凸臺B面的存在所以直徑取60mm?=0.6-0.8mm/r.按C31631車床說明書取?=0.6mm/n。由于存在間歇加工所以進給量乘以k=0.750.85所以：實際進給量f=0.630.8=0.48mm/按C31631車床說明書？=0.53mm/r3）計算切削速度。按切削簡明手冊表1.27，切削速度的計算公式為（壽命選T=60min）刀具材料YG6V=Cv/（Tm2apxv2fyv）2kv其中：Cv=158xv

14、=0.15yv=0.4M=0.2修正系數(shù)Ko見切削手冊表1.28kmv=1.15kkv=0.8kkrv=0.8ksv=1.04kBV=0.81Vc=158/（600.2220.1520.530.4）21.1520.820.820.8120.97=46.9(m/min)4)確定機床主軸轉(zhuǎn)速ns=1000vc/冗dw=229.8(r/min)按C31631車床說明書n=200r/min所以實際切削速度V=40.8m/min(3)鉆孔、擴孔、倒角。1)鉆孔鉆頭選擇：見切削用量簡明手冊表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)：20mm0=30°,2=118,2=7

15、0°,be=3.5mm,ao=l2,年=55°,b=2mm=4mm根據(jù)切削用量簡明手冊表2-9確定f=0.48a、按機床進給強度決定進給量：根據(jù)表2.9,當(rb=210MPad0=20.5mm可確定f=0.75。按C3163-1車床說明書取f=0.62mm/n.b、決定鉆頭磨鈍標準及壽命表2.21,當do=20mm鉆頭最大磨損量取0.6壽命T=45min.c、切削速度由切削用量簡明手冊，表2.15得V=21m/minn=1000VAD=334.4由機床技術(shù)資料得和334.4接近的有280n/m?口400n/min取280n/min取n=280m/min.實際V=17m/m

16、ind、基本工時，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)換走刀量等輔助時間,n和f都不變，所以Tm同上Tm=0.32倒角刀具15°物鉆由于兩孔直徑相差不大，以表面粗度要求不高手動進給。3)倒角刀具：專用刀具。此工步使用到專用刀具與手動進給。檢驗機床功率按切削用量簡明手冊表1.24可以查出當人=160245HBsap<2.8mmf<0

17、.6mm/rVc<41m/minPc=3.4kw按C31631車床說明書主電機功率P=11kw可見Pc比P小得多所以機床功率足夠所用切削用量符合要求鉆削功率檢驗按切削用量簡明手冊表2.21當do=21mmf=0.64mm查得轉(zhuǎn)矩M=61.8N.M切削用量簡明手冊表由表2.32得功率公式PC=McVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km按C31631車床說明書主電機功率P=11kw可見PC比P小得多，所以機床功率足夠，所用切削用量符合要4)拉花鍵孔單面齒升：根據(jù)有關(guān)手冊，確定拉花鍵孔時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t=

18、Zbl4k/1000vfZ式中：Zb單面余量1.5mm由21mmi削到25mm)L拉削表面長度，80m；m”考慮校準部分的長度系數(shù)，取1.2;k考慮機床返回行程系數(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.二拉刀同時工作齒數(shù)z=l/p=80/1227.其本工時Tm=1.538031.231.4/100033.630.0637=0.13(min)4.3.1 切削力切削金屬時，刀具切入工件，使被加工材料發(fā)生變形成為切削所需要的力稱為切削力。切削力來源于被加工材料的彈，塑性

19、變形抗力和工件，切屑與前，后刀面之間的摩擦力。(1)切削力的分析為了便于分析切削力的作用和測量切削力的大小，常將切削萬分解為三個互相垂直的切削分力Fc、Ff和Fp。1) 主切削力Fc總切削力在主運動方向上分力,是切削力中最大的一個切削力單位為牛頓(N).主切削力是計算機床動力，校核刀具決具的強度與剛度的主要依據(jù)之一。2) 軸向力Ff總切削力在進行運動方向上的分九單位為牛頓(N)o軸向力是計算和效驗機床進給系統(tǒng)的動力，強度和剛度的主要依據(jù)之一。3) 徑向力Fp總切削力在基面內(nèi)垂直于工件軸線方向上的分力單位為牛頓(N)o徑向力用來計算與加工精度有關(guān)的工件撓度刀具和機床零件的強度等。222F=FcF

20、fFp(2)切削力的計算在生產(chǎn)實際中常采用指數(shù)形式的切削經(jīng)驗公式進行計算。其形式如下：Ff=CFcapXFffYFfvZFfKFfFc=CFcapXFcfYFcvZFcKfcXfpYFZFFp=CFpappfpvpKfp其中CF、CF、CF-取決于材料和切削條件的系數(shù)；FcFfFp1Xf、Yf、Zf、Xf、Yf、Zf、Xf、Yf、Zf-三個切削力公式中背吃刀量、cccfffppp進給量和切削速度的指數(shù)；KF、KF、KF-當實際加工條件與求得經(jīng)驗公式的試驗條件不符時cfp(3)影響切削力的主要因素1) 工件材料工件材料的硬度越大,強度越高,切削力越大.加工硬化程度大,切削力也會增大.工件材料的塑

21、性、韌性越大,切屑越不易折斷,使切屑與刀具前面的摩擦增大,切削力增大。2) 切削用量切削用量中背吃刀量和進給量對切削力的影響較大.背吃刀量和進給量增加時,切削層面積增大,變形抗力和摩擦增大,因而切削力隨之增大。3) 其它因素刀具、工件材料之間的摩擦因素影響摩擦力而影響力的大小.在同樣的切削條件下,高速鋼刀具切削力最大,硬質(zhì)合金刀具次之,陶瓷刀具最小。4) )切削熱與切削溫度1) 切削用量增大切削用量時,切削功率增大,產(chǎn)生的切削熱也多,切削溫度就會升高。由于切削速度、進給量和背吃刀量的變化對切削熱的產(chǎn)生與傳導(dǎo)的影響不同,所以對切削溫度的影響也不相同。2) 工件材料工件材料的強度和硬度越高,單位切

22、削力越大,切削時所消耗的功就越多,產(chǎn)生的切削熱也越多,切削溫度就越高。工件材料的熱導(dǎo)率越小,傳熱速度就越慢,切削溫度也越高。3) 刀具幾何參數(shù)刀具的前角和主偏角對溫度影響比較大.增大前角,可使切削變形及切屑與前刀面的摩擦減小,切削溫度下降。4) 其它因素刀具后面磨損增大,會加劇刀具與工件間的摩擦,使切削溫度升高。切削速度越高,刀具磨損對切削溫度升高的影響越明顯。5) 3.2刀具磨損與刀具的耐用度(1)刀具磨損的原因刀具磨損的原因很復(fù)雜,常見的主要有以下幾種：1) 硬質(zhì)點磨損硬質(zhì)點磨損是由于工件基體組織中的炭化物、氮化物、氧化物等硬質(zhì)點及積屑瘤碎片在刀具表面的一刻劃作用而引起的機械磨損。2) 粘結(jié)磨損在高溫高壓作用下,切屑與前刀面、已加工表面與后刀面之間的摩擦面上,產(chǎn)生塑性變形,當接觸面達到原子之間距離時,會產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象。由于切削運動的作用,粘結(jié)點不斷被剪切硬壞,一般硬壞總是發(fā)生在材料較軟的工件和切屑一方。3) 擴散磨損切削過程中,由于高溫、高壓的作用,刀具材料與工件材料中某些化學(xué)元素可能互相擴散，使兩者化學(xué)成分發(fā)生變化消弱刀具材料的性能形成擴散磨損硬質(zhì)CO、GW等