課程設計-CA6140撥叉831005說明書

1、 機械制造工藝學課程設計說明書設計題目：設計“CA6140車床”撥叉零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備（中批量生產）設計者指導教師機械制造工藝學課程設計說明書題目 設計“ CA6140車床”撥叉零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備（中批量生產）內容 1. 零件圖一張 毛坯圖一張機械制造加工工藝過程綜合卡片一張結構設計裝配圖一張結構設計零件圖一張課程設計說明書一份前言通過機床工藝及夾具設計，匯總所學專業(yè)知識如一體（ 如公差于配合 、 機械零件設計、 金屬切削機床、 機械制造工藝等） 。讓我們對所學的專業(yè)課得以鞏固、復習及實用，在理論與實踐上有機結合；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

2、際工作奠定堅實的基礎！在些次設計中我們主要是設計CA6140撥叉的銑床夾具。在此次課程設計過程中，我小組成員齊心協(xié)力、共同努力完成了此項設計。在此期間查閱了大量的書籍，并且得到了有關老師的指點，尤其是教務處張永丹老師，我系劉學斌老師的大力幫助，在此表示感謝！機械設計093 班 第 小組 2011 年 11 月 25 日設計的目的：機械制造工藝學課程設計, 是在學完機械制造工藝學及夾具設計原理課程，經過生產實習取得感性知識后進行的一項教學環(huán)節(jié)；在老師的指導下，要求在設計中能初步學會綜合運用以前所學過的全部課程，并且獨立完成的一項工程基本訓練。同時，也為以后搞好畢業(yè)設計打下良好基礎。通過課程設計達

3、到以下目的：能熟練的運用機械制造工藝學的基本理論和夾具設計原理的知識，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計，學會工藝裝備設計的一般方法。通過學生親手設計夾具（或量具）的訓練，提高結構設計的能力。3、課程設計過程也是理論聯(lián)系實際的過程，并學會使用手冊、查詢相關資料等，增強學生解決工程實際問題的獨立工作能力。零件的分析、零件的作用：題目給定的零件是CA6140 撥叉（見附圖1）它位于車床變速機構中，主要起換檔，使主軸回轉運動按照工作者的要求進行工作。寬度為18+0.012 0mm 的槽尺寸精度要求

4、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18+0.012 0mm 的槽和滑移齒輪的配合精度要求很高。、零件的工藝分析：CA6140 撥叉共有兩組加工表面。以花鍵孔的中心線為基準的加工面這一組面包括?25+0.230mm 的六齒方花鍵孔、? 22+0.28 0花鍵底孔兩端的2X150到角和距中心線為27mm 的平面。以工件右端面為基準的8+0.03 0 mm 的槽和18+0.12 0mm的槽經上述分析可知，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)程設計（一 ） 確定毛坯的制造形成。零

5、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。由于生產綱領為中批生產而且零件的尺寸并不很大，故可采取模鍛成型。經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）基準的選擇。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 40 的外圓表面的粗基準。精度基準的選擇：為保證定位基準和工序基準重合，以零件的A面為精基準。（二 ） 制定工藝路線。方案一工序：粗、精車端面，鉆、擴花鍵底孔、倒兩端15倒角。粗、精銑削B面。銑削8+0.

6、030mm的槽。銑削18+0.0120mm的槽。拉花鍵。方案二工序：粗、精車端面，鉆、擴花鍵底孔、倒兩端15 倒角。以 40mm圓柱面為粗基準。選用 C3163-1 轉塔式六角車床及三爪卡盤夾具。拉花鍵。以A面為基準，銑削槽 B 面。以花鍵的中心線及A面為基準。選用X62W臥式銑床加專用夾具銑削8+0.030mm的槽。以花鍵的中心線及A面為基準。選用 X62W臥式銑床加專用夾具。銑削18+0.0120mm的槽。以花鍵的中心線及A面為基準。選用X62W臥式銑床加專用夾具。方案分析：上述兩方案中，工藝方案一把拉花鍵放在最后一道工序。但此方案2.3.4 工序很難對工件進行定位和加緊、方案二中，把花鍵

7、放在第一道工序的后邊，這樣，方案二中的3.4.5 道工序很容易對工件進行定位與加緊即以花鍵中心線和A面作為 3.4.5 道工序的定位基準。此方案定位精度高，專用夾具結構簡單、可靠，所以采用方案二比較合理。以上工藝過程詳見附表1“機械加工工藝過程綜合卡片”（三 ） 機械加工余量。CA6140的撥叉材料為HT200。毛坯重量為1.0 kg b =160MPa HBS生產類型為由大、中批量生產，采用模鍛鍛模。根據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：A面的加工余量A面有3 0.8mm的加工余量，足夠把鑄鐵的硬質表面層切除矩形花鍵底孔。要求以矩形花鍵的外徑

8、定心，故采用拉削加工內孔尺寸為 220+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。 鉆孔 20mm擴孔 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械加工工藝人員手冊取2 =1mmB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2.8mm（ 五 ） 確定切削用量及基本工時。工序 ：車削 A面。1 加工條件。工件材料：灰口鑄鐵HT200。 b=145 MPa。鑄造。加工要求：粗、半精車A面并保證28mm的工序尺寸，Ra=3.2 m機床 C3163-1。轉塔式六角臥式車床。刀具：

9、刀片材料。r =12. ao=6-8 b= -10 o=0.5 K r=90 n=152、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 。故分二次加工（粗車和半精車）。長度加工公差IT 級 取 -0.46 mm （入 體方向）（ 2）進給量、根據切削簡明手冊（第 3 版）表 1.4 當?shù)稐U尺寸為16mm3 25mm, mm時，以及工件直徑為 60mm時（由于凸臺B 面的存在所以直徑取 60mm）?=0.6-0.8mm/ .按 C 車床說明書取? =0.6 mm/n。由于存在間歇加工所以進給量乘以k=0.75 0.85 所以：實際進給量f=

10、0.6 3 0.8=0.48 mm/按C 車床說明書? 0.53 ( 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YG6V=Cv/(T m2 ap xv2 f yv) 2 kv其中：Cv=158xv=0.15 yv=0.4 M=0.2 修正系數(shù)Ko見切削手冊表1.28kmv=1.15 k kv=0.8 kkrv=0.8 k sv=1.04 k BV=0.81 Vc =158/( 600.22 20.152 0.53 0.4) 2 1.15 2 0.82 0.82 0.81 2 0.97 =46.9(m/min)( 4)確定機床主軸轉速ns=

11、1000 vc/ dw=229.8( r/min )按 C 車床說明書 200 r min所以實際切削速度V=40.8m/min( 5)切削工時，按工藝手冊表6.2-1由于鑄造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮，為了切除硬皮表層以及為下一道工步做好準備Tm=(L+L1+L2+L3)/ nw x f=0.33 ( min)L=(65-0)/2=32.5 L1=3、 L2=0、L3=02、精車已知粗加工余量為0.5mm。進給量 f. 根據 切削用量簡明手冊表 1.6 ， f=0.15 0.25mm/r按C 車床說明書 0.16 mm/r計算切削速度按 切削用量簡明手冊表 1.27， 切削速度的計算公式為

12、(壽命選T=60min)V=Cv/(Tm2 ap xv2 f yv) 2 kv=158/( 60 0.22 20.152 0.16 0.4 ) 2 1.15 2 0.82 0.82 0.81 2 0.97 =83.85(m/min)確定機床主軸轉速. nw=1000vc/dw =410.8 ( r/min )按C3163 車床說明書取 nw=400( r/min )實際切削速度V=57.1m/min切削工時 ， 查工藝手冊表6.2-1Tm=(L+L1+L2+L3)/ nwxf=22.5/400 x0.16=0.35 ( min)由 于 下 一 道 工 序 是 鉆 孔 ， 所 以 留 下 ?20

13、mm的 臺 階 ， 所 以 L=(65-20)/2=22.5 mm L1=3.L2=0. L3=03、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)： 20 =30，2=118，2=70，b=3.5mm,a o=12, =55 ,b=2mm， =4mm。根據切削用量簡明手冊表2-9 確定 f=0.48、按機床進給強度決定進給量：根據表2.9 , 當 b 210MPa 0 20.5mm 可確定 f=0.75 。按 C3163-1 車床說明書取 f=0.62mm/n.決定鉆頭磨鈍標準及壽命表 2.21 ， 當

14、 do=20mm、 鉆頭最大磨損量取 0.6 壽命 T=45min.由切削用量簡明手冊，表 2.15 得 =21m/minn=1000V/ D=334.4 由機床技術資料得和334.4 接近的有280n/m 和 400n/min 取 280n/min取 n=280m/min. 實際 =17 m/min、 基本工時，Tm=L/nf=(80+10)/280 x0.62=0.32 (min)入切量及超切量由表2.29. 查出 + =10mm所以Tm=L/ nf=(80+10)/280 x0.62=0.32 (min)、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

15、調換走刀量等輔助時間， n 和 f 都不變，所以Tm同上T m=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給。、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1.2 可以查出當 160 245HBS 2.8 0.6 41 min 3.4kw按 C 車床說明書主電機功率11可見 比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 21 0.64 查得轉矩61.8 N m2.32 得功率公式C McVc/30do=61.8x17/30 x21=1.67km按 C 車床說明書主電機功率11 可見C比

16、小得多，所以機床功率足夠，所用切削用量符合要工序 拉花鍵孔單面齒升：根據有關手冊，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=Zbl k/1000vfzZ式中：Z b 單面余量1.5mm（由 21mm拉削到 25mm；） TOC o 1-5 h z L拉削表面長度，80mm； 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拉刀同時工作齒數(shù)z=l/

17、p=80/12 7其本工時Tm=1.53 803 1.23 1.4/1000 3 3.6 3 0.06 3 7=0.13(min)工序粗銑，精銑B 面。加工要求：粗銑B 面，精銑B 面，Ra=3.2。用標準鑲齒圓柱銑刀粗銑加工余量3mm機床 ： 62W加工工件尺寸：寬度：40mm長度：28mm粗銑選擇刀具根據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)，由于采用標準鑲齒圓柱銑刀銑刀幾何參數(shù)(表3.2) r n=10 ao=16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 0.8，由于加工表面精度要求Ra=3.2 um. 根據表 3.5 得

18、每轉進給量 0.5 mm/r就能滿足要求，但考慮到62W功率為7.5kw，機床為中等系統(tǒng)剛度和62W銑床說明書所以每轉進給量0.6mm/r選擇刀具磨鈍標準及刀具壽命。根據 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 )決定切削速度Vc、可根據切削用量簡明手冊表3.9 確定Z=8, aP=40-70mm, ac=2.8 0.8 , f z=f/z=0.0750.1mm/zVc=(Cvdoqv)/(T mxapxXvxf zxyvxaexuvxZpv)Cv=20,qv=0.7,Xv=

19、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, Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79Vc=(Cvxdoxqv)/(T mxapxXvxf zxyvxaexuvxZpv)=23.7(m/min)n=1000V/ d=(1000 x23.7)/(3.14x50)=151r/min 根據X62W型銑床說明書選n=160r/minVc=3.14nd/1000=(160 x3.14x50)/1000=25.1m/minVf=nf=160 x0.6=96mm/min選 Vf =80mm/min 實際f

20、z=Vf /(nxz)=0.0625mm/z機床功率：根據切削用量簡明手冊表3.20 當 V c=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X62W型銑床說明書，機床主軸允許的功率為Pcm=7.5 3 0.75=5.63kw故 Pcc Pcm 因 此 所 決 定 的 切 削 用 量 可 以 采 用 。ae=2.8mm Vf =80m/minn=160r/min Vc=25.1m/min f z=0.0625mmm/z基本工時根據切削用量簡明手冊表3.5Tm=(L+L1+ )/V f =(28+14)/80=

21、0.525 ( min)L1+ =14mm精銑)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，0.63)決定切削速度Vc、 可根據切削用量簡明手冊表3.9 確定ac=0.2mm, Vc=(Cvdoqv)/(T mxapxXvxf zxyvxaexuvxZpv)=33.1m/min n=1000V/ d=(1000 x33.1)/(3.14x50)=211r/min 根據X62W型銑床說明書選n=210r/minVf=nf=210 x0.6=126mm/min、 VF=125mm/minf z=Vf /(nxz)=0.074mm/Z4

22、)基本工時基本工時根據切削用量簡明手冊表3.5Tm=(L+L1+ )/V f =(28+14)/125=0.336 ( min)L1+ =14mm工序銑削8+0.030mm槽。加工工件尺寸：8+0.03 0mm , 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 用乳化液冷卻機床： X62W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 r o=15ao=12 an=6 Z=16選擇切削量由于槽的深度為8mm, 故一次走完，ae=8mma p=8mm由切削用量簡明手冊表3.3 確定 f=0.15-0

23、.3mm/r 現(xiàn)取f=0.3mm/r f z=0.3/16=0.018mm/z選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命：根據切削用量簡明手冊表得最大磨損量為0.5 由表 3.8 確定刀具壽命：T=100min其中決定切削速度Vc 和每齒進給量Vf、 由 切削用量簡明手冊3.27的公式Vc=(Cvxdoxqv)/(T mxapxXvxf zxyvxaexuvxZpv) 2 KvCv=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,K sv=0.8,KT v=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79Vc=(Cv

24、xdoxqv)/(T mxapxXvxf zxyvxaexuvxZpv) 2 Kv =82.86m/minn=10003 Vc/ do=10003 82.86/3.14 3 63=418.87r/min根據X62W型銑床說明書選nc=375r/min實際速度Vc= donc/1000=74.2m/min選 Vfc= ncf=375X0.3=112.5mm/min根 據 X62W型 銑 床 說 明 書 選 選Vf =110mm/minf zc=110/3753 16=0.018mm/z機床功率：根據切削用量簡明手冊表3.28 公式圓周力f c=( CFapxff zyFaeVFZ/ doaFnW

25、F) KFC KTV=0.90KMFC=0.94由表 28 得 CF=30， XF=1.0 ， yF=0.65 ， UF=0.83， WF=0， qF=0.83 ， KFC=1.28Fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doqFnWF)KFC=30 X 8 X 0. 018 X 8/ 63 X 375 =505. 6 NM=FCdo/2 3 103=15.9N?MPc=FcVc/1000=1.18km 根據X62W型銑床說明書，功率足夠。基本工時基本工時根據切削用量簡明手冊表3.5Tm=(L+L1+ )/V f=(40+14)/110=0.49 ( min)L1+ =14mm工序銑寬為180

26、+0.12 mm槽加工要求：用乳化液冷卻，加工工件尺寸，寬180+0.12 mm， 長 L=40mm，加工余量23mm由于此工步的設計尺寸精度要求很高，用銑削加工很難達到尺寸精度的要求，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，選擇刀具銑刀參數(shù)：L=10 D=100mm d=30mm ro=15ao=12 an=6 Z=24選擇銑削用量由于槽的寬度為18mm, 故二次走完，ae=23mma p=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/rfz=0.5/24=0.02mm/z選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命：根據 切

27、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其中確定切削速度Vc和每齒進給量：決定切削速度Vc和每齒進給量Vf、由切削用量簡明手冊3.27 的公式Vc=(Cvxdoxqv)/(T mxapxXvxf zxyvxaexuvxZpv) 2 KvCv=25,qv=0.2,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=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79Vc=(Cvxdoxqv)/(T mxapxXvxf zxyvxaexuvxZpv) 2 Kv

28、 =98.6m/minn=10003 Vc/ do=10003 98.6/3.14 3 100=314r/min根據X62W型銑床說明書選nc=300r/min實際速度Vc= donc/1000=94.2m/min選Vfc =ncf =300X0.5=150mm/min 根據X62W型銑床說明書選選Vf =150mm/minf zc=150/3003 24=0.020mm/z5)基本工時基本工時根據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 )工序 磨 18mm槽，保證尺寸18mm選擇砂輪。見

29、切削手冊第三章中磨料選擇各表，結果為GZ46KV6P3530 403 127 其含義為：磨輪磨料為棕剛玉，為了防止粒度過小而磨輪堵塞，所以選用為粒度為46#， 硬度為軟2 級。 平型砂輪，其尺寸為163 63 40( D3 d3 H) 。切削用量的選擇。砂輪轉速n 砂 =3000r/min( 見機床說明書) ，v 砂 =2.5m/s進給量 f=50mm/min 雙單行程f r=0.015mm切削工時。當加工1 個表面時Tm=（L+y+ ） ?i K/50=3.1min最后，將以上各個工序切削用、工時定額的計算結果，連同其它加工數(shù)據，一起填入機械加工工藝卡片中，見附后表。夾具設計（ 一）問題的提

30、出為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具經過與指導老師協(xié)商，決定設計第4 道工序銑寬為80+0。 03mm槽的銑床夾具。本夾具將用與X63 臥式銑床。刀具為高速鋼直齒三面刃銑刀，來對工件進行加工。本夾具主要用來銑寬為80+0。 03mm的槽，由于采用寬為80+0。 022mm的精密級高速鋼直齒三面刃銑刀，一次銑削，所以主要應該考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度（二）夾具設計定位基準的選擇由零件圖可知，寬為80+0。 03mm的槽，其設計基準為花鍵孔中心線和工件的右加工表面（A）為定位基準。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。切削力及夾緊力的

31、計算刀具：高速鋼直齒三面刃銑刀，? 63mm, Z=14Fz=CP2 t 0.83 2 Sz0.652 D-O.832 B2 Z2 kP(見切削手冊3-56 表 )解得 Fz =200 (N)其中CP=52， t=8mm, S z=0.08mm/s, B=8mm, D=63mm, Z=14,055kp=(HB/198)0.55在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)。安全系數(shù)K= k1 k2 k3 k4水平切削分力FH=1.1 F z =220 (N)垂直切削分力Fv=0.3 F z=60 (N) TOC o 1-5 h z 其中：k 1為基本安全系數(shù)1.5k1 為加工性質系數(shù)1.1k1 為刀具鈍化系數(shù)1.1k1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1F, =KFH =1.5 X 1.1 X 1.1 X 1.1 X 200=400 (N)實際加緊力為WK= KFH/U 1U2=400/0.5=800 (N)其中U1 和 U2為夾具定位面及加緊面上