車床拔叉新工藝加工完整版解析

1、序言一、零件的分析（一）零件的作用（二）零件的工藝分析二、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)（一）確定毛坯的制造形式 （二）基面的選擇（三）制定工藝路線（四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 （五）確定切削用量及基本工時 參考文獻(xiàn)序言機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)使我們學(xué)完了大學(xué)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(jìn)行的這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，因此，它在我們四年的大學(xué)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(shè)計(jì)對自己未來將從事的工作進(jìn)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，為今后參加祖國的建設(shè)打下一個良好的

2、基礎(chǔ)。由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導(dǎo)。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(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。零件的 25孔與操縱機(jī)構(gòu)相連， 55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）零件的工藝分析零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，不 適合磨削，為此以下是撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：1 小頭孔 25 ;2. 大頭半圓孔 及其端面；3. 16X

3、 8 槽;4. 40外圓斜面；5. 大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.1mm；槽端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為 0.08m。該零件兩個面都沒有尺寸精度的要求，也無粗糙度的要求。 25的孔的粗糙度值要求 1.6，需要精加工。因是大批量生產(chǎn)，所以需用鉆削。保證其加工精度。下面的叉口有 3.2 的粗糙度的要求，所以采用先粗銑再精銑來滿足精度的要求，同時保證 25的孔和叉口的 垂直度。同時該零件上還需加工16X 8的槽，其粗糙度值為6.3，所以一次銑銷即可。但同 時要滿足該槽與 25的孔的垂直度。由上面分析可知，可以粗加工撥叉底面，然后以此作為粗基準(zhǔn)采用專用夾具進(jìn)行加工， 并且保證位置

4、精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，并且此撥叉零件沒有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。二、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)（一）確定毛坯的制造形式根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊（機(jī)械工業(yè)出版出版社、哈爾濱工業(yè)大學(xué)李益民主 編）零件材料為HT200，采用鑄造。考慮零件在機(jī)床運(yùn)行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu) 又比較簡單，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。查機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手 冊（后稱指導(dǎo)手冊）選用鑄件尺寸公差等級 CT9級。根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊（機(jī) 械工業(yè)出版出版社、楊叔子主編），得知大批量生產(chǎn)的鑄造方法有兩種金屬模機(jī)械砂型鑄造 和壓鑄，由于壓鑄的

5、設(shè)備太昂貴，根據(jù)手冊數(shù)據(jù)采用鑄造精度較高的金屬型鑄造。（二）基面的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。 基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì) 量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，甚至還會造成零件大批 報廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。（1）粗基準(zhǔn)的選擇。因本零件毛坯是金屬模鑄造成型，鑄件精度較高，所以選擇40mm圓一個端面作為粗基準(zhǔn)加工另一個端面。再加一個鉤形壓板和一個V形塊限制自由度，達(dá)到完全定位。（2）精基準(zhǔn)的選擇。主要因該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時， 應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計(jì)算，此處不在重復(fù)。（三）制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)

6、，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等級等技術(shù)要 求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)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。1工藝路線方案一：工序10:粗銑 55的叉口上端面。以40外圓和其端面為基準(zhǔn)，選用 X5020A立式銑 床+專用夾具。工序20:粗銑 40的上端面。以 55的叉口上端面和以 40外圓V型塊，選用X5020A 立式銑床+專用夾具。工序30:鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸 25孑L。以40外圓和其端面為基準(zhǔn)，選用 Z5120A立 式鉆床+專用夾具。工序40:粗、精銑 55的叉

7、口的下端面。以一面兩銷定位。選用 X5020A立式銑床+ 專用夾具。工序50:精銑 55的叉口的上端面。以一面兩銷定位，選用 X5020A立式銑床+專用夾 具。工序60:粗、精鏜55004的叉口的內(nèi)圓面。以一面兩銷定位，選用 X5020A立式銑床和 專用夾具。工序70：切斷 55的叉口，用寬為4的切斷刀，選用X5020A立式銑床加專用夾具。工序:80:粗銑16X 8的槽的所在面，以 25的孔和55的叉口定位，選用X5020A立 式銑床加專用夾具。精銑16X 8的槽的所在面，以25的孔，選用X5020A立式銑床加專用夾具。工序90:粗銑16X 8的槽。以25的孔，選用X5020A立式銑床加專用夾

8、具。精銑16X 8的槽，以25的孔，選用X5020A立式銑床加專用夾具。工序100:粗銑35X 3的斜面。以25的孔和55的叉口定位，選用X5020A立式銑 床加專用夾具。工序110:檢驗(yàn)。2工藝路線方案二：工序10:鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸25孔。以40外圓和其端面為基準(zhǔn)，選用 Z5120A立 式鉆床加專用夾具。工序20:銑 55的叉口及上、下端面。利用 25的孔定位，以兩個面作為基準(zhǔn)，選用 X5020A立式銑床和專用夾具。工序30:粗、精銑5500.4的叉口的內(nèi)圓面。利用 25的孔定位，以兩個面作為基準(zhǔn)， 選用X5020A立式銑床和專用夾具。工序40:切斷 55叉口，用寬為4的切斷刀，選用X50

9、20A立式銑床加專用夾具。工序50:粗銑35X 3的上表面。以25的孔和55的叉口定位，選用 X5020A立式銑 床加專用夾具。工序60:粗銑16X 8的槽的所在面，以25的孔和55的叉口定位，選用X5020A立 式銑床加專用夾具。精銑16X 8的槽的所在面，以 25的孔和55的叉口定位，選用X5020A立 式銑床加專用夾具。粗銑16X 8的上表面。以25的孔和55的叉口定位，選用X5020A立式銑 床加專用夾具。精銑16X 8的槽，以25的孔和55的叉口定位，選用X5020A立式銑床加 專用夾具。工序70檢驗(yàn)。以上加工方案大致看來是合理的，但通過仔細(xì)考慮零件的技術(shù)要求以及可能采取的加工 手段

10、之后，就會發(fā)現(xiàn)仍有問題，主要表現(xiàn)在 25的孔及其16X 8的槽和 55的端面加工要求上，以上三者之間具有位置精度要求。圖樣規(guī)定：先鉆25mm的孔。由此可以看出：先鉆 25的孔，再由它定位加工 55的內(nèi)圓面及端面，保證 25的孔與 55的叉口的端面相垂 直。因此，加工以鉆 25的孔為準(zhǔn)。為了在加工時的裝夾方便，因此將切斷放在最后比較 合適。為了避免造成一定的加工誤差；通過分析可以比較工藝路線方案一最為合理。因此， 最后的加工路線確定如下：工序10:粗銑 55的叉口上端面。以40外圓和其端面為基準(zhǔn)，選用 X5020A立式銑 床+專用夾具。工序20：粗銑 40的上端面。以 55的叉口上端面和以 40

11、外圓V型塊，選用X5020A 立式銑床+專用夾具。工序30:鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸 25孑L。以40外圓和其端面為基準(zhǔn)，選用 Z5120A立 式鉆床+專用夾具。工序40:粗、精銑 55的叉口的下端面。以一面兩銷定位。選用 X5020A立式銑床+ 專用夾具。工序50:精銑 55的叉口的上端面。以一面兩銷定位，選用 X5020A立式銑床+專用夾 具。工序60:粗、精鏜 的叉口的內(nèi)圓面。以一面兩銷定位，選用 X5020A立式銑床和專用 夾具。工序70:切斷 55的叉口，用寬為4的切斷刀，選用X5020A立式銑床加專用夾具。工序:80:粗銑16X 8的槽的所在面，以 25的孔和55的叉口定位，選用X502

12、0A立 式銑床加專用夾具。精銑16X 8的槽的所在面，以25的孔，選用X5020A立式銑床加專用夾具。工序90:粗銑16X 8的槽。以25的孔，選用X5020A立式銑床加專用夾具。精銑16X 8的槽，以25的孔，選用X5020A立式銑床加專用夾具。工序100:粗銑35X 3的斜面。以25的孔和55的叉口定位，選用X5020A立式銑 床加專用夾具。工序110:檢驗(yàn)。以上工藝過程詳見附表1 “機(jī)械加工工藝過程綜合卡片”。（四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定零件材料為HT200，硬度170220HBS,毛坯重量約1.12kg。根據(jù)機(jī)械加工工藝師手 冊（以下簡稱工藝手冊機(jī)械工業(yè)出版出版社、楊叔

13、子主編）知生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)， 采用金屬模鑄造毛坯。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯 尺寸如下：1 毛坯余量及尺寸的確定毛坯余量及尺寸的確定主要是為了設(shè)計(jì)毛坯圖樣，從而為工件毛坯的制造作準(zhǔn)備，該工 序在這里不做詳細(xì)說明，主要說明一下毛坯尺寸及相應(yīng)公差的確定，以便毛坯制造者參考。 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊（以下簡稱工藝手冊機(jī)械工業(yè)出版出版社、楊叔子主編），結(jié)合加工表面的精度要求和工廠實(shí)際，要合理地處理好毛坯余量同機(jī)械加工工序余量之間的 不足。粗銑 55的叉口的上、下端面的加工余量及公差。該端面的表面粗糙度為3.2,所以先粗銑再精銑。查機(jī)械加工余量手冊（以

14、下簡稱余量手冊機(jī)械工業(yè)出版社、孫本序 主編）中的表4-2成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級，查得鑄件尺寸公等級CT分為79級，選用8級。MA為F。再查表4-2查得加工余量為2.0 mm。由工藝手冊表2.2-1至 表2.2-4和機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具(機(jī)械工業(yè)出版出版社、劉守勇主編)中表 1-15及 工廠實(shí)際可得：Z=2.0mm,公差值為T=1.6mm。2 各加工表面的機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛壞尺寸的確定(1) 25的孔加工余量及公差。毛坯為實(shí)心，不沖出孔。該孔的精度要求在IT7IT9之間，參照工藝手冊表2.3-9 表2.3-12確定工序尺寸及余量為：查工藝手冊表2.2-5，成批和大量生產(chǎn)鑄件的

15、尺寸公差等級，查得鑄件尺寸公等級CT分為79級，選用8級。MA為F。公差值T=0.12 mm，鉆孔 23mm擴(kuò)孔 24.8 mm2Z=1.8 mm鉸孑L 25 mm2Z=0.2 mm由于本設(shè)計(jì)規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整法加工，因此在計(jì)算最大、最小加 工余量時，應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確定。 25 mm的孔的加工余量和工序間余量及公差分 布圖見圖1。由圖可知： 25mm的孔加工余量圖標(biāo)毛坯名義尺寸： 鉆孔時的最大尺寸： 鉆孔時的最小尺寸： 擴(kuò)孔時的最大尺寸： 擴(kuò)孔時的最小尺寸： 粗鉸孔時的最大尺寸: 粗鉸孔時的最小尺寸:40 (mm)23 (mm)22.5 (mm)23 +1.8=24.

16、8 (mm)24.8-0.35=24.45 (mm)24.8+0.14=24.94 (mm)24.94-0.15=24.79 (mm)1i1啟1r Q.141 0.06JX加工尺寸公差鑄件毛坯鉆孔擴(kuò)孔粗鉸精鉸加工前尺寸最大 23 24.8 24.94最小 22.5 24.45 24.79加工后尺寸最大 23 24.8 24.94 25最小 22.5 24.45 24.79 24.95加工余量2324.824.9425由圖可知:精鉸孔時的最大尺寸：24.94+0.06=25 ( mm)精鉸孔時的最小尺寸：25-0.05=24.95 (mm)(2)銑 55的叉口及上、下端面因?yàn)椴婵诘拇植诙葹?.2

17、,所以粗銑再精銑。參照工藝手冊表 2.3-9表2.3-12確定 工序尺寸及余量為：查工藝手冊表2.2-5，成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級，查得鑄件尺寸公等級CT分為79級，選用8級。MA為F。公差值T=1.4 mm粗銑 55的叉口及上、下端面余量 1.0 mm。2Z=2.0精銑 55的叉口及上、下端面。2Z=2.0(3) 粗銑35X 3的上端面因?yàn)樵撁娴拇植诙葹?.3,所以粗銑一次即可。參照工藝手冊表2.3-9表2.3-12確定工序尺寸及余量為：查工藝手冊表2.2-5，成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級，查得鑄件尺寸公等級CT分為79級，選用8級。MA為F。公差值T=1.3mm粗銑35X 3的

18、斜面z=3.0(4) 銑16X 8的所在表面此面的粗糙度要求為3.2,所以分粗精加工即可。參照工藝手冊表2.3-9表2.3-12確定工序尺寸及余量為：查工藝手冊表2.2-5，成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級，查得鑄件尺寸公等級CT分為79級，選用8級。MA為F。公差值T=1.6mm,其偏差土 0.7粗銑16X 8的上表面Z=2.0精銑16X 8的上表面Z=1.0(5) 銑16X 8的槽此面的粗糙度要求為3.2,所以粗銑再精銑。參照工藝手冊表 2.3-9表2.3-12確定 工序尺寸及余量為：查工藝手冊表2.2-5，成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級，查得鑄件尺寸公等級CT分為79級，選用8級。MA

19、為F。公差值T= 1.6mm。精銑16X 8的槽Z=1.0(6) 銑 40的下端面此面無粗糙度要求，所以可以直接粗銑。粗銑 40的下端面工序尺寸83Z=2.0(7) 切斷 55叉口。(五) 確定切削用量及基本工時工序10：粗銑 55的叉口上端面。 進(jìn)給量采用端銑刀，齒數(shù)4,每齒進(jìn)給量af =0.15mm/z (機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)（吳拓、方瓊珊主編）故進(jìn)給量f=0.6mm 銑削速度：cvdqv omxvyvuvPvT a p a f aw zkv(m/min)由數(shù)控加工工藝（田春霞主編）中第五章表 5-6得切削速度為918m/min根據(jù)實(shí)際情況查表得 V=15 m/min切削工時

20、：引入 l=2mm，引出 I1=2mm, I3=75mm。查工藝手冊P9-143表9.4-31，切削工時計(jì)算公式：工序20:銑 40的下端面 進(jìn)給量采用端銑刀，齒數(shù)4,每齒進(jìn)給量af =0.15mm/z （機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)指 導(dǎo)（吳拓、方瓊珊主編）。故進(jìn)給量f=0.6mm 銑削速度：cd%V 二 Tm x 爲(wèi) uv p, kv （m/min）（表 948 ）T ap人af%才由數(shù)控加工工藝（田春霞主編）中第五章表 5-6得切削速度為918m/min根據(jù)實(shí)際情況查表得 V=15 m/min 切削工時：引入 l=2mm，引出 li=2mm, l3=75mm。查工藝手冊P9-143表9

21、.4-31，切削工時計(jì)算公式：總時間：工序30：鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸25孔。1 加工條件工件材料：灰鑄鐵HT200加工要求：鉆25的孔，其表面粗糙度值為Rz=1.6卩m；先鉆23的孔在擴(kuò)24.8的 孔，再粗鉸24.94孔，再精鉸25孔。機(jī)床：Z5125A立式鉆床。刀具：23麻花鉆，24.8的擴(kuò)刀，鉸刀。2計(jì)算切削用量（1）鉆23的孔。 進(jìn)給量查機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)P47表2-23鉆孔進(jìn)給量f為0.390.47 mm/r,由于零件在加工一 23mm孔時屬于低剛度零件，故進(jìn)給量應(yīng)乘系數(shù)0.75,則f=(0.390.47)X 0.75=0.290.35mm/r,查表得出，現(xiàn)取f=0.25

22、mm/r。此工序采用 23的麻花鉆。 所以進(jìn)給量f= 0.25mm/z 鉆削速度切削速度：根據(jù)手冊表2.13及表2.14，查得切削速度V=18m/min。根據(jù)手冊nw=300r/min,故切削速度為 切削工時l=23mm, li=13.2mm.查工藝手冊P9-143表9.4-31，切削工時計(jì)算公式： 擴(kuò)孔的進(jìn)給量查切削用量手冊表2.10規(guī)定,查得擴(kuò)孔鉆擴(kuò)24.8的孔時的進(jìn)給量，并根據(jù)機(jī)床規(guī)格 選取F=0.3 mm/z 切削速度擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔的切削速度，根據(jù)工藝手冊表28-2確定為V=0.4V 鉆其中V鉆為用鉆頭鉆同樣尺寸的實(shí)心孔時的切削速度.故V=0.4X 21.67=8.668m/min按機(jī)床選

23、取nw=195r/mi n. 切削工時切削工時時切入 L1=1.8mm,切出L2=1.5mm粗鉸孔時： 進(jìn)給量根據(jù)有關(guān)資料介紹，鉸孔時的進(jìn)給量和切削速度約為鉆孔時的1/21/3,故F= 1/3f 鉆=1/3 X 0.3=0.1mm/rV=1/3V 鉆=1/3 X 21.67=7.22m/min 切削速度按機(jī)床選取nw=195r/min所以實(shí)際切削速度 切削工時切削工時，切入l2=0.14mm,切出l1=1.5mm.精鉸孔時的： 進(jìn)給量根據(jù)有關(guān)資料介紹，鉸孔時的進(jìn)給量和切削速度約為鉆孔時的1/21/3,故F=1/3f 鉆=1/3 X 0.3=0.1mm/rV=1/3V鉆=1/3X 21.67=7

24、.22m/min 切削速度按機(jī)床選取nw=195r/min所以實(shí)際切削速度 切削工時切削工時，切入l2=0.06mm,切出l1=0mm.工序40:粗、精銑 55的叉口的下端面。1. 粗銑 55的叉口的下端面工件材料：HT200，鑄造。機(jī)床：X5020A立式銑床。查參考文獻(xiàn)7表30 34刀具：硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：YT15, D ：100mm，齒數(shù)Z ：8,此為粗齒銑刀。因其單邊余量：Z=1.9mm所以銑削深度ap : a p： 1.9mm每齒進(jìn)給量a f :根據(jù)參考文獻(xiàn)3表2.4-75,取a f ：0.12 mm/ Z銑削速度V :參照 參考文獻(xiàn)7表 30 34,取 V ：1

25、.33m/ s。機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 n： n = 1000vnd式中V銑削速度； d刀具直徑。1000v1000 1.33 60由式2.1機(jī)床壬軸轉(zhuǎn)速n ； n254r/minnd3.14X100按照參考文獻(xiàn)3表3.1-74n : ：300r /min實(shí)際銑削速度V：一 m 仝14 100 300 ,1.57r/min1000 1000 60進(jìn)給量 Vf:Vf 二afZ n =0.12 8 300/60 : 4.8mm/s工作臺每分進(jìn)給量 fm : fmV f 二 4.8mm/s 二 288mm/mina .：根據(jù)參考文獻(xiàn)7表2.4-81, a =40mm2、精銑 55的叉口的下端面。工件材料：HT

26、200，鑄造。機(jī)床：X5020A立式銑床。參考文獻(xiàn)7表30 31刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：YT15，D ：100mm，齒數(shù)12,此為細(xì)齒銑刀。精銑該平面的單邊余量：Z=0.1mm 銑削深度a p : apmm每齒進(jìn)給量af :根據(jù)參考文獻(xiàn)7表30 31,取af ：0.08 :mm/ Z 銑削速度V :參照參考文獻(xiàn)7表30 31,取V ：0.32m/ s機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 n： n = 1000V 兀d1000 0.32 603.14 100:61r/min按照參考文獻(xiàn)7表3.1-31 n : ：75r /mindn 3.14 100 75 頭際銑削速度v: v0.4r/min10001000 疋 60進(jìn)給量 Vf 由式（1.3）有：Vf =afZn= 0.15S2 x75/60 = 2.25mm/s工作臺每分進(jìn)給量 fm : fm =Vf