方案設(shè)計書“CA6140車床”撥叉零件的機(jī)械加工

1、機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：設(shè)計“ 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)）設(shè)計者指導(dǎo)教師機(jī)械專業(yè)級班機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計說明書題目 設(shè)計“ 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 一張2 毛坯圖 一張3機(jī)械制造加工工藝過程綜合卡片一張4結(jié)構(gòu)設(shè)計裝配圖張5結(jié)構(gòu)設(shè)計零件圖張6課程設(shè)計說明書通過機(jī)床工藝及夾具設(shè)計，匯總所學(xué)專業(yè)知識如一體 （ 如公差 于配合、機(jī)械零件設(shè)計、金屬切削機(jī)床、機(jī)械制造工 藝等） 。讓我們對所學(xué)的專業(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；使我們對各科的作用更加深刻的熟悉與

2、理解，并為 以后的實(shí)際工作奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)！在些次設(shè)計中我們主要是設(shè)計 CA6140撥叉的銑床夾具。在此次課程設(shè)計過程中，我小組成員齊心協(xié)力、共同努力完成了此項設(shè)計。 在此期間查閱了大量的書籍，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)計的目的：機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計，是在學(xué)完機(jī)械制造工藝學(xué)及夾具設(shè)計 原理課程，經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)習(xí)取得感性知識后進(jìn)行的一項教案環(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(yùn)用以前所學(xué)過的全部課 程，并且獨(dú)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(dá)到以下目的：1、能熟練的運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)的基本理論和夾具設(shè)

3、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(shí)際的過程，并學(xué)會使用手冊、 查詢相關(guān)資料等，增強(qiáng)學(xué)生解決工程實(shí)際問題的獨(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（見附圖1）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)樵趽懿姘蝿邮够?移齒輪時如果槽

4、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：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？ 26+0.23omm的六齒方花鍵孔、？ 23+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(zhǔn)的 6+0.030mm 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。二、工藝規(guī)程設(shè)計（ 一 ）確定毛坯的制造形成。零件材料HT2O0考慮到此零件的工作過程中并有

5、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30.8mm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

6、及 三爪卡盤夾具。2.粗、精車 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臥式銑床加專用 夾具5.開檔，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1.0kg b =160MFaHBS生產(chǎn) 類型為由大、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230+0.28，見零件圖，參照

7、金屬機(jī)械加工工藝人員手冊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：拉削時加工余量參照金屬機(jī)械加工 工藝人員手冊取2 Z =1mm3. B面的加工余量。此工序分2個工步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、計算切削用量。（1）已知長度方向的加工余量為 30.8mm 。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）。長度加工公差I(lǐng)T 12級 取-0.46 mm （入 體方向）（2）進(jìn)給量、根據(jù)切削簡明手冊（第 3 版）表 1.4 當(dāng)?shù)稐U尺寸 為16mm25mm,a e 3 mm時，以及工件直

8、徑為 60mml時（由于凸臺B 面的存在所以直徑取 60mm?=0.6-0.8mm/ r .按C3 16 3 1 車床說明書 取？=06 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 16 3 1 車床說明書？= 0.53 mm/r(3) 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YG6x yV二C/(T m ap v - f v)- kv其中：Q=158Xv=0.15 yv=0.4 M=0.2修正系數(shù)K)見切削手 冊表1.28kmv=1.15 k k

9、v=0.8 k krv =0.8 k sv=1.04 k BV=0.81 Vc =158/( 60 0.2 - 20.15 - 0.530.4)-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C3163 1 車床說明書200r/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)：d =20mm 3 =30 , 2=118, 2=70

10、b =3.5mmao=12c屮=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(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C36r1車床說明書取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 由切削用量簡明手冊，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 =

11、17 m/mind、基本工時，Tm二L/nf=(80+10)/280 x0.62=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)/280 x0.62=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锪鉆由于兩孔直徑相差不大，以表面粗度要求不 高手動進(jìn)給。(3) 、倒角刀具：專用刀具。此工步使用到專用刀具與手動進(jìn)給。檢驗(yàn)機(jī)床功率 按切削用量簡明手冊表1.2 4可以查出 當(dāng)a b = 160245H

12、BSa P 2.8 mmf 0.6 mm/rV c 41m/minP c = 3.4kw按C3163-1車床說明書 主電機(jī)功率P= 11 kw可見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)按切削用量簡明手冊表 2.21當(dāng) d o= 21mm f= 0.64 mm查得轉(zhuǎn)矩皿=61.8 N.M切削用量簡明手冊表由表 2.32 得功率公式P C= MVC/30d 0=61.8x17/30 x2 仁 1.67km按C3 16 3 1車床說明書 主電機(jī)功率P= 11 kw可見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，確定拉花鍵孔

13、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=Zbl n k/1000vfzZ式中： Z b單面余量1.5mm（由21mn拉削到25mm）L 拉削表面長度， 80mm；n考慮校準(zhǔn)部分的長度系數(shù)，取 1.2；k考慮機(jī)床返回行程系數(shù)，取 1.4 ；拉削速度（ m/min）；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=80/127其本工時 Tm=1.5 X 80X 1.2 X 1.4/1000 X 3.6 X 0.06 x 7=0.

14、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長度：28mm1.粗銑1)選擇刀具根據(jù)切削用量簡明手冊表 3.1銑削寬度ae 5mm時。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 銑刀幾何參數(shù)(表 3.2)r n=10ao=162)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就能滿足要求，但考慮到X62W功率為7.5kw，機(jī)

15、床為中等系統(tǒng)剛度和X 62W銑床說明書所以每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f = 0.6mm/r3)選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命。根據(jù)切削用量簡明手冊表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)切削用量簡明手冊表 3.9確定Z=8, ap=40-70mm, ac=2.8 士 0.8 mm , f z=f/z=0.0750.1mm/zVC=(Cvdoqv)/(T mcapxXvxf zxy vxa exuvxZpv)CV=20,q v=0.7,X v=0.3,y v=0.2,u v=0.5,p v=0.3,m=0.25,K m=1

16、.12,KSv=0.8,KTv=0.82,Kv二KxK/xKT/=1.12x0.8x0.82=0.79VC=(Cvxdoxqv)/(T mcapxXvxf zxyvxaexuvxZpv)=23.7(m/min)n=1000V/二 d=(1000 x23.7)/(3.14x50)=151r/min根據(jù) X62W型銑床說明書選n=160r/minVC=3.14 nd/1000=(160 x3.14x50)/1000=25.1m/mi nVf = nf=160 x0.6=96mm/mi n選 Vf=80mm/min實(shí)際 f z二Vf/(nxz)=0.0625mm/z5)機(jī)床功率：根據(jù)切削用量簡明手冊

17、表 3.20當(dāng)Vc=71m/minae=2.8mnfflp=41mmz=0.08 K mpc=1.4kw切削功率的修正系數(shù)：故 Pct 0.8,根據(jù)X62W型銑床說明書，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米用。ae=2.8mmV=80m/minn=160r/min V c=25.1m/min f z=0.0625mmm/z6)基本工時根據(jù)切削用量簡明手冊表3.5T=(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

18、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)切削用量簡明手冊表 3.9確定ac=0.2mm W=(Cvdoqv)/(T mcapxXvxf zxyvxaexuvxZpv)=33.1m/min n=1000V/二 d=(1000 x33.1)/(3.14x50)=211r/min 根據(jù) X62W型銑 床說明書選n=210r/minVf=nf=210 x0.6=126mm/min、V=125mm/min*=V/(nxz)=0.074mm/Z4)基本工時基本工時根據(jù)切削用量簡明手冊表 3.5Tm=(L+L1+A )/Vf =(28+14)/125=

19、0.336 (mi n)L1+ =14mm工序W 銑削8+0.03 0mm槽o加工工件尺寸：8+0.03mm ,長度L=40mm加工要求：高速鋼錯齒三面刃銑刀(精密級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K8銑刀參數(shù)：L=8mm D=63 d=22 d1=34。=15ao=12 an=6 Z=162)選擇切削量由于槽的深度為8mm,故一次走完，ae=8mrflp=8mm由切削用量簡明手冊表 3.3確定f=0.15-0.3mm/r 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)

20、切削用量簡明手冊表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)決定切削速度VC和每齒進(jìn)給量 V、由切削用量簡明手冊3.27的公式VC=(Cvxdoxqv)/(T nXapXXvXf zxyvxaexuvxZpv) KvG=25,q v=0.2,X v=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=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79VC=(Cvxdoxqv)/(T nxapxXvxf zxyvxaexuvxZpv) Kv =82.86m/minn=1000X

21、Vc/ ： do=1000 x 82.86/3.14 x 63=418.87r/min根據(jù)X62W型銑床說明書選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型銑床說明書選選Vf=110mm/minf zc=110/375 x 16=0.018mm/z5)機(jī)床功率：根據(jù)切削用量簡明手冊表 3.28公式圓周力 f c=( CFapxf f zyFaeVFZ/ doaFnWF) KFC KTV=0.90KMF(=0.94由表 28 得 CF=30, XF=1.0 , yF=0.65 , UF=0.

22、83 , W=0, qF=0.83 , KFC=1.28Fc=( CFapxf f zyFaeVFZ/doqFnWF)KFC=30 X 8 X 0.018 X 8/ 63 X 375 =505. 6 NM二Fcdo/2 X 103=15.9N?MPc二FcVc/1000=1.18km根據(jù)X62W型銑床說明書，功率足夠。6)基本工時基本工時根據(jù) 切削用量簡明手冊表 3.5Tm=(L+L1+A)/V f =(40+14)/110=0.49 (min)L1+ =14mm工序V銑寬為18+0.12mm槽加工要求：用乳化液冷卻，加工工件尺寸，寬180+0.12mm長L=40mm 加工余量 23mm由于此

23、工步的設(shè)計尺寸精度要求很高，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=10mm，1) 選擇刀具銑刀參數(shù)： L=10 D=100mm d=30mm ro=15ao=12an=6Z=242)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 簡明 手 冊 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)切削用量簡明手冊表3.7, 得最大磨損量為 0.5 由表 3.8 確定刀具壽命： T=100mi

24、n 其 中4)確定切削速度 Vc 和每齒進(jìn)給量：決定切削速度 Vc 和每齒進(jìn)給量V、由切削用量簡明手冊3.27的公式VC=(Cvxdoxqv)/(T mxapxX/xf zxyvxaexuvxZpv) K/G=25,qv=0.2,X v=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,K/=KxKsvxKT/=1.12x0.8x0.82=0.79VC=(Cvxdoxqv)/(T mxapxX/xf zxyvxaexuvxZpv) K/ =98.6m/minn=1000 x Vc/ 二 do=1000 x 98.6/3.1

25、4 x 100=314r/min根據(jù)X62W型銑床說明書選nc=300r/min實(shí)際速度 Vc=：donc/1000=94.2m/min選 *c二ncf=300X0.5=150mm/min根據(jù) X62W型銑床說明書選選X=150mm/minf zc=150/300 x 24=0.020mm/z5)基本工時基本工時根據(jù)切削用量簡明手冊表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（一）問題的提出為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計專用夾具經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計第 4道工序一一開檔夾具。（二）夾具設(shè)計1 定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知，其設(shè)計基準(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)計基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，故軸向尺寸無基 準(zhǔn)不重合度誤差。徑向尺