1079-CA6140車床撥叉零件的機械加工工藝及工藝設備

1079-CA6140車床撥叉零件的機械加工工藝及工藝設備,ca6140,車床,零件,機械,加工,工藝,工藝設備 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 機械加工工藝過程綜合卡片理工大學 零件號 ８３１００7 材料 HT200 編制　 　 ２００５.１２２１機械加工工藝過程綜合卡片 零件名稱　　　　　　　 撥叉 毛胚重量 １.０KG 指導 老師生產類型 大批量　　　 毛胚種類 鑄件 審核工作定額（min)工序 安裝（工位） 工步 工序說明工序簡圖機床 輔助工具或夾具 刀具 量具 走刀次數(shù) 走刀長度 切削深度 進給量 主軸轉速 切削速度基本時間 輔助時間 工作的服時務間０１０１ １粗銑兩小頭孔端面 T3 至0.258?粗銑上側面 T3 X6140 臥式銑床。專用夾具 YG8硬制合金刀具千分表 １１ １９５９１２.５２.５ １.５１.５２２０２２０６９.１６９.１０.５９０.５９０２０ １ １ 粗銑中間孔上端面 T2 至0.257? X6140 臥式銑床。 專用夾具 YG8硬制合金刀具 千分表 １１ １９５ ２.５ １.５ ２２０ ６９.１ ０.５９0301 1 粗銑中間孔下端面至0.251? X6140臥式銑床 專用夾具 銑刀 11 3535 90.9 0.450.8 13568 7.64.2 1.80.75040112精銑兩小頭上端面至 0.1658? 搖臂鉆床Z3025B專用夾具 銑刀 11203520.880.70.8686810.310.60.540.750501 1精銑中間孔上端面至 20.5搖臂鉆床Z3025B專用夾具 銑刀 1115352.540.20.296096015.124.1０.２２ ０.６４０６０ １ １精銑中間孔下端面至 0.721?攻絲機 專用夾具 銑刀１ ８ ０.５ １ １９５ ３.７ ０.１７070 1 1 擴兩端小頭孔至 21.88立式升降臺銑床XQ5025A專用夾具 YG8硬質合金刀片千分表１ ２５ ４ １ ２２０ ４１.５０.４080 1 1 精鉸兩端小頭孔至 0.21?立式升降臺銑床XQ5025A專用夾具 YG8硬質合金刀片千分表１ １９５ １ ０.８ ３００ ９４.２ ０.５４090 11粗鏜中間孔至 55.8立式升降臺銑床XQ5025A專用夾具 硬質合金刀片 千分表１ １ １９５ ９１ １ １ ０.８ ０.８ ３００ ３００ ９４.２ ９４.２ ０.５４ ０.５４100 1 1 半精鏜中間孔至 0.125?搖臂鉆床Z3025B專用夾具 硬質合金刀片 塞規(guī)１ ４６ ０.１３ ０.４ ６５ １０.２ １.９２110 1 1 鉆 2- 錐銷孔、 螺8?M紋孔、功 螺紋組合機床 專用夾具麻花鉆刀具8?塞規(guī)１ ４０ ０.０７ ０.３ １６０ １０.１ ２.７７120 1 1銑斷組合機床 專用夾具 圓盤銑刀 塞規(guī)１ ３８ ０.０３ 0.3 95 6.0 2.11130 1 1去毛刺專用銑斷機床 專用夾具140 1 1 檢查 制造工藝學課程設計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及工藝設備設計者 官孝峰指導教師 王偉杰XXXXX 大 學2003.12~2004.1XXXXX 大學機械制造工藝學課程設計任務書題目: 設計”CA6140 車床撥叉” 零件的機械加工工藝規(guī)則及工藝裝備內容： 1.零件圖 1 張2.毛坯圖 1 張3. 機械加工工藝過程綜合卡片 1 張4. 結構設計裝配圖 1 張5. 結構設計零件圖 1 張6. 課程設計說明書 1 張班級學生 指導教師 教研室主任2003 年 1 月序言機械制造工藝學課程設計使我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的.這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練,因此,它在我們四年的大學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計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，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“四化”建設打下一個良好的基礎。由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導。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。它位于車床變速機構中，主要起換檔，使主軸回轉運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 φ20 孔與操縱機構相連，二下方的φ50 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CA6140 車床共有兩處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下：1. 以 φ20 為中心的加工表面這一組加工表面包括：φ20 的孔，以及其上下端面，上端面與021.?孔有位置要求，孔壁上有一個裝配時鉆鉸的錐孔，一個 M8 的螺紋孔。下端有一個 47°的斜凸臺。這三個都沒有高的位置度要求。2. 以 φ50 為中心的加工表面這一組加工表面包括：φ50 的孔，以及其上下兩個端面。50.2?這兩組表面有一定的位置度要求,即 φ50 的孔上下兩個端面與 φ2050.2的孔有垂直度要求。021.?由上面分析可知，加工時應先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準加工另外一組。二、 工藝規(guī)程設計(一)確定毛坯的制造形式零件材料為 HT200。考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構又比較簡單，故選擇鑄件毛坯。（二）基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，是生產無法正常進行。（1）粗基準的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應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。根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取 φ20孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一組共兩塊 V 形塊支承這021.?兩個 φ32 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，達到完全定位,然后進行銑削。（2）精基準的選擇。主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。（三）制定工藝路線制定工藝路線得出發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證,在生產綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產成本盡量下降。1.工藝路線方案一工序一 粗、精銑 φ20 孔上端面。工序二 鉆、擴、鉸、精鉸 φ20、φ50 孔。工序三 粗、精銑 φ50 孔上端面工序四 粗、精銑 φ50、φ20 孔下端面。工序五 切斷。工序六 鉆 φ4 孔（裝配時鉆鉸錐孔） 。工序七 鉆一個 φ4 孔，攻 M6 螺紋。工序八 銑 47°凸臺。工序九 檢查。上面工序加工效率較高，但同時鉆三個孔，對設備有一定要求。且看另一個方案。2.工藝路線方案二工序一 粗、精銑 φ20 孔上端面。工序二 粗、精銑 φ20 孔下端面。工序三 鉆、擴、鉸、精鉸 φ20 孔。工序四 鉆、擴、鉸、精鉸 φ50 孔。工序五 粗、精銑 φ50 孔上端面工序六 粗、精銑 φ50 孔下端面。工序七 切斷。工序八 鉆 φ4 孔（裝配時鉆鉸錐孔） 。工序九 鉆一個 φ4 孔，攻 M6 螺紋。工序十 銑 47°凸臺。工序十一 檢查。上面工序可以適合大多數(shù)生產，但效率較低。綜合考慮以上步驟，得到我的工藝路線。3.工藝路線方案三工序一 以 φ32 外圓為粗基準，粗銑 φ20 孔下端面。工序二 精銑 φ20 孔上下端面。工序三 以 φ20 孔上端面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸 φ20 孔，保證垂直度誤差不超過 0.05mm,孔的精度達到 IT7。工序四 以 φ20 孔為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸 φ50 孔，保證空的精度達到 IT7。工序五 切斷。工序六 以 φ20 孔為精基準，粗銑 φ50 孔上下端面。工序七 以 φ20 孔為精基準，精銑 φ50 孔上下端面，保證端面相對孔的垂直度誤差不超過 0.07。工序八 以 φ20 孔為精基準，鉆 φ4 孔（裝配時鉆鉸錐孔） 。工序九 以 φ20 孔為精基準，鉆一個 φ4 孔，攻 M6 螺紋。工序十 以 φ20 孔為精基準，銑 47°凸臺。工序十一 檢查。雖然工序仍然是十一步，但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工藝路線方案二快了一倍（實際銑削只有兩次，而且刀具不用調整） 。多次加工 φ50、φ20 孔是精度要求所致。以上工藝過程詳見圖 3。（四）機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定端蓋零件材料為 HT200，硬度 190～210HB，毛皮重量 2.2kg，生產類型大批量，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械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 外圓表面延軸線方向長度方向的加工余量及公差（φ67，邊長正方形端面） 。查《機械制造工藝設計簡明手冊》 （以下稱《工藝手冊》 ）表2.2～2.5，取 φ67，邊長正方形端面長度余量均為 2.5（均為雙邊加工）車削加工余量為：粗車 1mm精車 0.2mm2. 內孔 φ28 已鑄成孔查《工藝手冊》表 2.2～2.5，取 φ28 已鑄成孔長度余量為 3，即鑄成孔半徑為 22mm。工序尺寸加工余量：鉆孔 2mm擴孔 0.16mm3. 外圓 φ67查《工藝手冊》表 2.2～2.5，取 φ67，直徑余量均為 2.5工序尺寸加工余量：粗車 1.5mm精車 0.3mm4.端蓋尺寸 76mm銑削加工余量為：粗銑 1mm精銑 0.2mm由于本設計規(guī)定的零件為大批量生產，應該采用調整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應按調整法加工方式予以確認。（五）確立切削用量及基本工時工序一 以 φ32 外圓為粗基準，粗銑 φ20 孔上下端面。1. 加工條件工件材料：HT200,σ b =0.16GPa HB=190~241,鑄造。加工要求：粗銑 φ20 孔上下端面。機床：X6140 臥式銑床。刀具：W18Cr4V 硬質合金鋼端銑刀,牌號 YG6。銑削寬度 aePcc。故校驗合格。最終確定 ap=1.5mm，n c=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）計算基本工時tm＝L/ V f=(32+80)/475=0.09min。工序二 精銑 φ20 孔上下端面。1. 加工條件工件材料：HT200,σ b =0.16GPa HB=190~241,鑄造。加工要求：精銑 φ20 上下端面。機床：X6140 臥式銑床。刀具：W18Cr4V 硬質合金鋼端銑刀,牌號 YG6。銑削寬度 aePcc。故校驗合格。最終確定 ap=1.0mm，n c=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）計算基本工時tm＝L/ V f=(32+80)/475=0.09min。工序三 以 φ20 孔上端面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸 φ20 孔，保證垂直度誤差不超過 0.05mm,孔的精度達到 IT7。1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時 do=18mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角α o＝12°，二重刃長度 bε=2.5mm,橫刀長 b=1.5mm,寬 l=3mm,棱帶長度° ° ° ml5.1?120??10?30??2.選擇切削用量（1）決定進給量查《切》 rmf/86.0~7.?35.1203??dl所以， /按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇rf/5.1 rmf/.最終決定選擇機床已有的進給量 經(jīng)校驗rmf/48.0?校驗成功。max609Ff??（2）鉆頭磨鈍標準及壽命　后刀面最大磨損限度（查《切》 ）為 0.5～０.８mm，壽命 ．min60?T（3）切削速度查《切》 修正系數(shù) rvc/18?0.1?TVK.MV.1tvK故 。0.Kx.v10apv rc/8min/3.180rdns?查《切》機床實際轉速為 in/27rc?故實際的切削速度 dvsc/4.150?（4）校驗扭矩功率所以 NmMc6?N2.?mcM?故滿足條件，校驗成立。EPkwP?0.2~71３.計算工時 in10.45.3????nfLtm由于所有工步所用工時很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時間。擴鉸和精鉸的切削用量如下：擴鉆： min/27r?rmf/48.0?min/4.15vc?d8.190鉸孔： i/rrf/. i/.vcm4.0?精鉸： in/27rrmf/48.0?min/4.15vc?0ITd工序四 以 φ20 孔為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸 φ50 孔，保證空的精度達到 IT7。1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時 do=48mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角 α o＝11°，二重刃長度 bε=11mm,橫刀長 b=5mm,弧面長l=9mm,棱帶長度 ° ° ° ml31?120?10??30?2.選擇切削用量（1）決定進給量查《切》 rf/.~0按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇mf2?rmf/53.0?最終決定選擇 Z550 機床已有的進給量 經(jīng)校驗rf/4.校驗成功。max450126FFf??（2）鉆頭磨鈍標準及壽命　后刀面最大磨損限度（查《切》 ）為 0.8～1.2mm，壽命 min140?T擴孔后刀面最大磨損限度（查《切》 ）為 0.9～１.４mm，壽命in60?T鉸和精鉸孔后刀面最大磨損限度（查《切》 ）為０.６～０.９mm，壽命m12（3）切削速度查《切》 修正系數(shù) rmvc/20?0.1?TVK.MV0.1?tvK故 。.1Kx.v10apv rmc/2in/6.320rdns?查《切》機床實際轉速為 i/125rc?故實際的切削速度 mndvsc/8.0?（4）校驗扭矩功率所以 NmMc362?N2.14?mcM?故滿足條件，校驗成立。kwPkE95.?擴鉸和精鉸的切削用量同理如下：擴鉆： in/12r?rf/40.?in/5.19vc?md75.490鉸孔： i/rrmf/. mi/6.vc3.0?精鉸： in/125rrf/40.?in/.19vc?750ITd３.計算工時 min52.03.128????nfLtm所有工步工時相同。工序五 切斷。工序六 以 φ20 孔為精基準，粗銑 φ50 孔上下端面。1. 加工條件工件材料：HT200,σ b =0.16GPa HB=190~241,鑄造。機床：XA5032 臥式銑床。刀具：W18Cr4V 硬質合金鋼端銑刀,牌號 YG6。銑削寬度 ae>60,深度apPcc=2.7kw。故校驗合格。6）計算基本工時tm＝L/ V f=(72+9)/375=0.216min.工序七 以 φ20 孔為精基準，精銑 φ50 孔上下端面，保證端面相對孔的垂直度誤差不超過 0.07。1. 加工條件工件材料：HT200,σ b =0.16GPa HB=190~241,鑄造。機床：XA5032 臥式銑床。刀具：W18Cr4V 硬質合金鋼端銑刀,牌號 YG6。銑削寬度 ae>60,深度apPcc=2.7kw。故校驗合格。6）計算基本工時tm＝L/ V f=(72+9)/375=0.216min.結果 ap=1.0mm, f=0.21 mm/z, nc=235r/min,Vfc=600.4mm/s.工序八 以 φ20 孔為精基準，鉆 φ4 孔（裝配時鉆鉸錐孔） 。1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時 do=4mm，后角 α o＝16° ，二重刃長度 ° ° ° 120??50?30??2.選擇切削用量（1）決定進給量查《切》 rmf/2~8.按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇f50.? rmf/53.0?最終決定選擇機床已有的進給量 經(jīng)校驗校驗成功。rf/2.（2）鉆頭磨鈍標準及壽命　后刀面最大磨損限度（查《切》 ）為 0.5～0.8mm，壽命 ．in20?T（3）切削速度查《切》 修正系數(shù) rmvc/18?.1TVK.MV.1tvK故 。0.Kx.v10?apv rmc/8in/14320rdns?查《切》機床實際轉速為 in/1360rc?故實際的切削速度 rmndvsc/1.70??（4）校驗扭矩功率故滿足條件，校驗成立。mcM?EcP３.計算工時 min02..1364????nfLtm工序九 以 φ20 孔為精基準，鉆一個 φ4 孔，攻 M6 螺紋。1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時 do=4mm，后角 α o＝16° ，二重刃長度 ° ° ° 120??450?30??2.選擇切削用量（1）決定進給量查《切》 rmf/2~8.按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇f50.? rmf/53.0?最終決定選擇機床已有的進給量 經(jīng)校驗校驗成功。rf/2.（2）鉆頭磨鈍標準及壽命　后刀面最大磨損限度（查《切》 ）為 0.5～0.8mm，壽命 ．in20?T（3）切削速度查《切》 修正系數(shù) rmvc/18?.1TVK.MV.1tvK故 。0.Kx.v10?apv rmc/8in/14320rdns?查《切》機床實際轉速為 in/1360rc?故實際的切削速度 rmndvsc/1.70??（4）校驗扭矩功率故滿足條件，校驗成立。mcM?EcP３.計算工時 in02..1364????nfLtm螺紋鉆削由于沒有手冊可查，故以鉆削切削用量及其他鉆螺紋工序估算。祥見工藝卡片。工序十 以 φ20 孔為精基準，銑 47°凸臺。工序十一 檢查。其余幾步數(shù)據(jù)見工藝卡片。三、 卡具設計經(jīng)過與老師協(xié)商，決定設計第 IX 道工序——鉆 M6 孔的鉆床卡具。本卡具將用于 Z525 立式鉆床。刀具為 M6 絲錐，以及∮4 的高速鋼麻花鉆。（一） 問題的提出在給定的零件中，對本步加工的定位并未提出具體的要求，是自由公差，定位要求較低。因此，本步的重點應在卡緊的方便與快速性上。（二） 卡具設計1． 定位基準的選擇出于定位簡單和快速的考慮，選擇∮20 孔為基準，即以一面上一長銷（自由度限制數(shù)：5）配合以一擋銷（自由度限制數(shù)：1）使工件完全定位。再使用快速螺旋卡緊機構進行卡緊。2． 切削力和卡緊力計算本步加工可按鉆削估算卡緊力。實際效果可以保證可靠的卡緊。軸向力 NkfdCFFyMi 52.01.06.428.10 ?????扭矩 Mfyzc ??68.0.20 4.7.由于扭矩很小，計算時可忽略?？ňo力為 NFf04.52??取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1則實際卡緊力為 F’=S1*S2*S3*S4*F=10.06N使用快速螺旋定位機構快速人工卡緊，調節(jié)卡緊力調節(jié)裝置，即可指定可靠的卡緊力。3. 定位誤差分析本工序采用一定位銷，一擋銷定位，工件始終靠近定位銷的一面，而擋銷的偏角會使工件自重帶來一定的平行于卡具體底版的水平力，因此，工件不在在定位銷正上方，進而使加工位置有一定轉角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應當能滿足定位要求。4. 卡具設計及操作的簡要說明卡具的卡緊力不大，故使用手動卡緊。為了提高生產力，使用快速螺旋卡緊機構?？ň呱显O置有鉆套，用于確定的鉆頭位置?！　　　　　　　　　　　　　　　　　? 機械加工工藝過程綜合卡片理工大學 零件號 ８３１００7 材料 HT200 編制　 　 ２００５.１２２１機械加工工藝過程綜合卡片 零件名稱　　　　　　　 撥叉 毛胚重量 １.０KG 指導 老師生產類型 大批量　　　 毛胚種類 鑄件 審核工作定額（min)工序 安裝（工位） 工步 工序說明工序簡圖機床 輔助工具或夾具 刀具 量具 走刀次數(shù) 走刀長度 切削深度 進給量 主軸轉速 切削速度基本時間 輔助時間 工作的服時務間０１０１ １粗銑兩小頭孔端面 T3 至0.258?粗銑上側面 T3 X6140 臥式銑床。專用夾具 YG8硬制合金刀具千分表 １１ １９５９１２.５２.５ １.５１.５２２０２２０６９.１６９.１０.５９０.５９０２０ １ １ 粗銑中間孔上端面 T2 至0.257? X6140 臥式銑床。 專用夾具 YG8硬制合金刀具 千分表 １１ １９５ ２.５ １.５ ２２０ ６９.１ ０.５９0301 1 粗銑中間孔下端面至0.251? X6140臥式銑床 專用夾具 銑刀 11 3535 90.9 0.450.8 13568 7.64.2 1.80.75040112精銑兩小頭上端面至 0.1658? 搖臂鉆床Z3025B專用夾具 銑刀 11203520.880.70.8686810.310.60.540.750501 1精銑中間孔上端面至 20.5搖臂鉆床Z3025B專用夾具 銑刀 1115352.540.20.296096015.124.1０.２２ ０.６４０６０ １ １精銑中間孔下端面至 0.721?攻絲機 專用夾具 銑刀１ ８ ０.５ １ １９５ ３.７ ０.１７070 1 1 擴兩端小頭孔至 21.88立式升降臺銑床XQ5025A專用夾具 YG8硬質合金刀片千分表１ ２５ ４ １ ２２０ ４１.５０.４080 1 1 精鉸兩端小頭孔至 0.21?立式升降臺銑床XQ5025A專用夾具 YG8硬質合金刀片千分表１ １９５ １ ０.８ ３００ ９４.２ ０.５４090 11粗鏜中間孔至 55.8立式升降臺銑床XQ5025A專用夾具 硬質合金刀片 千分表１ １ １９５ ９１ １ １ ０.８ ０.８ ３００ ３００ ９４.２ ９４.２ ０.５４ ０.５４100 1 1 半精鏜中間孔至 0.125?搖臂鉆床Z3025B專用夾具 硬質合金刀片 塞規(guī)１ ４６ ０.１３ ０.４ ６５ １０.２ １.９２110 1 1 鉆 2- 錐銷孔、 螺8?M紋孔、功 螺紋組合機床 專用夾具麻花鉆刀具8?塞規(guī)１ ４０ ０.０７ ０.３ １６０ １０.１ ２.７７120 1 1銑斷組合機床 專用夾具 圓盤銑刀 塞規(guī)１ ３８ ０.０３ 0.3 95 6.0 2.11130 1 1去毛刺專用銑斷機床 專用夾具140 1 1 檢查 制造工藝學課程設計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及工藝設備設計者 官孝峰指導教師 王偉杰XXXXX 大 學2003.12~2004.1XXXXX 大學機械制造工藝學課程設計任務書題目: 設計”CA6140 車床撥叉” 零件的機械加工工藝規(guī)則及工藝裝備內容： 1.零件圖 1 張2.毛坯圖 1 張3. 機械加工工藝過程綜合卡片 1 張4. 結構設計裝配圖 1 張5. 結構設計零件圖 1 張6. 課程設計說明書 1 張班級學生 指導教師 教研室主任2003 年 1 月序言機械制造工藝學課程設計使我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的.這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練,因此,它在我們四年的大學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計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，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“四化”建設打下一個良好的基礎。由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導。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。它位于車床變速機構中，主要起換檔，使主軸回轉運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 φ20 孔與操縱機構相連，二下方的φ50 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CA6140 車床共有兩處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下：1. 以 φ20 為中心的加工表面這一組加工表面包括：φ20 的孔，以及其上下端面，上端面與021.?孔有位置要求，孔壁上有一個裝配時鉆鉸的錐孔，一個 M8 的螺紋孔。下端有一個 47°的斜凸臺。這三個都沒有高的位置度要求。2. 以 φ50 為中心的加工表面這一組加工表面包括：φ50 的孔，以及其上下兩個端面。50.2?這兩組表面有一定的位置度要求,即 φ50 的孔上下兩個端面與 φ2050.2的孔有垂直度要求。021.?由上面分析可知，加工時應先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準加工另外一組。二、 工藝規(guī)程設計(一)確定毛坯的制造形式零件材料為 HT200?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構又比較簡單，故選擇鑄件毛坯。（二）基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，是生產無法正常進行。（1）粗基準的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應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。根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取 φ20孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一組共兩塊 V 形塊支承這021.?兩個 φ32 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，達到完全定位,然后進行銑削。（2）精基準的選擇。主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。（三）制定工藝路線制定工藝路線得出發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證,在生產綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產成本盡量下降。1.工藝路線方案一工序一 粗、精銑 φ20 孔上端面。工序二 鉆、擴、鉸、精鉸 φ20、φ50 孔。工序三 粗、精銑 φ50 孔上端面工序四 粗、精銑 φ50、φ20 孔下端面。工序五 切斷。工序六 鉆 φ4 孔（裝配時鉆鉸錐孔） 。工序七 鉆一個 φ4 孔，攻 M6 螺紋。工序八 銑 47°凸臺。工序九 檢查。上面工序加工效率較高，但同時鉆三個孔，對設備有一定要求。且看另一個方案。2.工藝路線方案二工序一 粗、精銑 φ20 孔上端面。工序二 粗、精銑 φ20 孔下端面。工序三 鉆、擴、鉸、精鉸 φ20 孔。工序四 鉆、擴、鉸、精鉸 φ50 孔。工序五 粗、精銑 φ50 孔上端面工序六 粗、精銑 φ50 孔下端面。工序七 切斷。工序八 鉆 φ4 孔（裝配時鉆鉸錐孔） 。工序九 鉆一個 φ4 孔，攻 M6 螺紋。工序十 銑 47°凸臺。工序十一 檢查。上面工序可以適合大多數(shù)生產，但效率較低。綜合考慮以上步驟，得到我的工藝路線。3.工藝路線方案三工序一 以 φ32 外圓為粗基準，粗銑 φ20 孔下端面。工序二 精銑 φ20 孔上下端面。工序三 以 φ20 孔上端面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸 φ20 孔，保證垂直度誤差不超過 0.05mm,孔的精度達到 IT7。工序四 以 φ20 孔為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸 φ50 孔，保證空的精度達到 IT7。工序五 切斷。工序六 以 φ20 孔為精基準，粗銑 φ50 孔上下端面。工序七 以 φ20 孔為精基準，精銑 φ50 孔上下端面，保證端面相對孔的垂直度誤差不超過 0.07。工序八 以 φ20 孔為精基準，鉆 φ4 孔（裝配時鉆鉸錐孔） 。工序九 以 φ20 孔為精基準，鉆一個 φ4 孔，攻 M6 螺紋。工序十 以 φ20 孔為精基準，銑 47°凸臺。工序十一 檢查。雖然工序仍然是十一步，但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工藝路線方案二快了一倍（實際銑削只有兩次，而且刀具不用調整） 。多次加工 φ50、φ20 孔是精度要求所致。以上工藝過程詳見圖 3。（四）機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定端蓋零件材料為 HT200，硬度 190～210HB，毛皮重量 2.2kg，生產類型大批量，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械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 外圓表面延軸線方向長度方向的加工余量及公差（φ67，邊長正方形端面） 。查《機械制造工藝設計簡明手冊》 （以下稱《工藝手冊》 ）表2.2～2.5，取 φ67，邊長正方形端面長度余量均為 2.5（均為雙邊加工）車削加工余量為：粗車 1mm精車 0.2mm2. 內孔 φ28 已鑄成孔查《工藝手冊》表 2.2～2.5，取 φ28 已鑄成孔長度余量為 3，即鑄成孔半徑為 22mm。工序尺寸加工余量：鉆孔 2mm擴孔 0.16mm3. 外圓 φ67查《工藝手冊》表 2.2～2.5，取 φ67，直徑余量均為 2.5工序尺寸加工余量：粗車 1.5mm精車 0.3mm4.端蓋尺寸 76mm銑削加工余量為：粗銑 1mm精銑 0.2mm由于本設計規(guī)定的零件為大批量生產，應該采用調整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應按調整法加工方式予以確認。（五）確立切削用量及基本工時工序一 以 φ32 外圓為粗基準，粗銑 φ20 孔上下端面。1. 加工條件工件材料：HT200,σ b =0.16GPa HB=190~241,鑄造。加工要求：粗銑 φ20 孔上下端面。機床：X6140 臥式銑床。刀具：W18Cr4V 硬質合金鋼端銑刀,牌號 YG6。銑削寬度 aePcc。故校驗合格。最終確定 ap=1.5mm，n c=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）計算基本工時tm＝L/ V f=(32+80)/475=0.09min。工序二 精銑 φ20 孔上下端面。1. 加工條件工件材料：HT200,σ b =0.16GPa HB=190~241,鑄造。加工要求：精銑 φ20 上下端面。機床：X6140 臥式銑床。刀具：W18Cr4V 硬質合金鋼端銑刀,牌號 YG6。銑削寬度 aePcc。故校驗合格。最終確定 ap=1.0mm，n c=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）計算基本工時tm＝L/ V f=(32+80)/475=0.09min。工序三 以 φ20 孔上端面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸 φ20 孔，保證垂直度誤差不超過 0.05mm,孔的精度達到 IT7。1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時 do=18mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角α o＝12°，二重刃長度 bε=2.5mm,橫刀長 b=1.5mm,寬 l=3mm,棱帶長度° ° ° ml5.1?120??10?30??2.選擇切削用量（1）決定進給量查《切》 rmf/86.0~7.?35.1203??dl所以， /按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇rf/5.1 rmf/.最終決定選擇機床已有的進給量 經(jīng)校驗rmf/48.0?校驗成功。max609Ff??（2）鉆頭磨鈍標準及壽命　后刀面最大磨損限度（查《切》 ）為 0.5～０.８mm，壽命 ．min60?T（3）切削速度查《切》 修正系數(shù) rvc/18?0.1?TVK.MV.1tvK故 。0.Kx.v10apv rc/8min/3.180rdns?查《切》機床實際轉速為 in/27rc?故實際的切削速度 dvsc/4.150?（4）校驗扭矩功率所以 NmMc6?N2.?mcM?故滿足條件，校驗成立。EPkwP?0.2~71３.計算工時 in10.45.3????nfLtm由于所有工步所用工時很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時間。擴鉸和精鉸的切削用量如下：擴鉆： min/27r?rmf/48.0?min/4.15vc?d8.190鉸孔： i/rrf/. i/.vcm4.0?精鉸： in/27rrmf/48.0?min/4.15vc?0ITd工序四 以 φ20 孔為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸 φ50 孔，保證空的精度達到 IT7。1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時 do=48mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角 α o＝11°，二重刃長度 bε=11mm,橫刀長 b=5mm,弧面長l=9mm,棱帶長度 ° ° ° ml31?120?10??30?2.選擇切削用量（1）決定進給量查《切》 rf/.~0按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇mf2?rmf/53.0?最終決定選擇 Z550 機床已有的進給量 經(jīng)校驗rf/4.校驗成功。max450126FFf??（2）鉆頭磨鈍標準及壽命　后刀面最大磨損限度（查《切》 ）為 0.8～1.2mm，壽命 min140?T擴孔后刀面最大磨損限度（查《切》 ）為 0.9～１.４mm，壽命in60?T鉸和精鉸孔后刀面最大磨損限度（查《切》 ）為０.６～０.９mm，壽命m12（3）切削速度查《切》 修正系數(shù) rmvc/20?0.1?TVK.MV0.1?tvK故 。.1Kx.v10apv rmc/2in/6.320rdns?查《切》機床實際轉速為 i/125rc?故實際的切削速度 mndvsc/8.0?（4）校驗扭矩功率所以 NmMc362?N2.14?mcM?故滿足條件，校驗成立。kwPkE95.?擴鉸和精鉸的切削用量同理如下：擴鉆： in/12r?rf/40.?in/5.19vc?md75.490鉸孔： i/rrmf/. mi/6.vc3.0?精鉸： in/125rrf/40.?in/.19vc?750ITd３.計算工時 min52.03.128????nfLtm所有工步工時相同。工序五 切斷。工序六 以 φ20 孔為精基準，粗銑 φ50 孔上下端面。1. 加工條件工件材料：HT200,σ b =0.16GPa HB=190~241,鑄造。機床：XA5032 臥式銑床。刀具：W18Cr4V 硬質合金鋼端銑刀,牌號 YG6。銑削寬度 ae>60,深度apPcc=2.7kw。故校驗合格。6）計算基本工時tm＝L/ V f=(72+9)/375=0.216min.工序七 以 φ20 孔為精基準，精銑 φ50 孔上下端面，保證端面相對孔的垂直度誤差不超過 0.07。1. 加工條件工件材料：HT200,σ b =0.16GPa HB=190~241,鑄造。機床：XA5032 臥式銑床。刀具：W18Cr4V 硬質合金鋼端銑刀,牌號 YG6。銑削寬度 ae>60,深度apPcc=2.7kw。故校驗合格。6）計算基本工時tm＝L/ V f=(72+9)/375=0.216min.結果 ap=1.0mm, f=0.21 mm/z, nc=235r/min,Vfc=600.4mm/s.工序八 以 φ20 孔為精基準，鉆 φ4 孔（裝配時鉆鉸錐孔） 。1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時 do=4mm，后角 α o＝16° ，二重刃長度 ° ° ° 120??50?30??2.選擇切削用量（1）決定進給量查《切》 rmf/2~8.按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇f50.? rmf/53.0?最終決定選擇機床已有的進給量 經(jīng)校驗校驗成功。rf/2.（2）鉆頭磨鈍標準及壽命　后刀面最大磨損限度（查《切》 ）為 0.5～0.8mm，壽命 ．in20?T（3）切削速度查《切》 修正系數(shù) rmvc/18?.1TVK.MV.1tvK故 。0.Kx.v10?apv rmc/8in/14320rdns?查《切》機床實際轉速為 in/1360rc?故實際的切削速度 rmndvsc/1.70??（4）校驗扭矩功率故滿足條件，校驗成立。mcM?EcP３.計算工時 min02..1364????nfLtm工序九 以 φ20 孔為精基準，鉆一個 φ4 孔，攻 M6 螺紋。1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時 do=4mm，后角 α o＝16° ，二重刃長度 ° ° ° 120??450?30??2.選擇切削用量（1）決定進給量查《切》 rmf/2~8.按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇f50.? rmf/53.0?最終決定選擇機床已有的進給量 經(jīng)校驗校驗成功。rf/2.（2）鉆頭磨鈍標準及壽命　后刀面最大磨損限度（查《切》 ）為 0.5～0.8mm，壽命 ．in20?T（3）切削速度查《切》 修正系數(shù) rmvc/18?.1TVK.MV.1tvK故 。0.Kx.v10?apv rmc/8in/14320rdns?查《切》機床實際轉速為 in/1360rc?故實際的切削速度 rmndvsc/1.70??（4）校驗扭矩功率故滿足條件，校驗成立。mcM?EcP３.計算工時 in02..1364????nfLtm螺紋鉆削由于沒有手冊可查，故以鉆削切削用量及其他鉆螺紋工序估算。祥見工藝卡片。工序十 以 φ20 孔為精基準，銑 47°凸臺。工序十一 檢查。其余幾步數(shù)據(jù)見工藝卡片。三、 卡具設計經(jīng)過與老師協(xié)商，決定設計第 IX 道工序——鉆 M6 孔的鉆床卡具。本卡具將用于 Z525 立式鉆床。刀具為 M6 絲錐，以及∮4 的高速鋼麻花鉆。（一） 問題的提出在給定的零件中，對本步加工的定位并未提出具體的要求，是自由公差，定位要求較低。因此，本步的重點應在卡緊的方便與快速性上。（二） 卡具設計1． 定位基準的選擇出于定位簡單和快速的考慮，選擇∮20 孔為基準，即以一面上一長銷（自由度限制數(shù)：5）配合以一擋銷（自由度限制數(shù)：1）使工件完全定位。再使用快速螺旋卡緊機構進行卡緊。2． 切削力和卡緊力計算本步加工可按鉆削估算卡緊力。實際效果可以保證可靠的卡緊。軸向力 NkfdCFFyMi 52.01.06.428.10 ?????扭矩 Mfyzc ??68.0.20 4.7.由于扭矩很小，計算時可忽略。卡緊力為 NFf04.52??取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1則實際卡緊力為 F’=S1*S2*S3*S4*F=10.06N使用快速螺旋定位機構快速人工卡緊，調節(jié)卡緊力調節(jié)裝置，即可指定可靠的卡緊力。3. 定位誤差分析本工序采用一定位銷，一擋銷定位，工件始終靠近定位銷的一面，而擋銷的偏角會使工件自重帶來一定的平行于卡具體底版的水平力，因此，工件不在在定位銷正上方，進而使加工位置有一定轉角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應當能滿足定位要求。4. 卡具設計及操作的簡要說明卡具的卡緊力不大，故使用手動卡緊。為了提高生產力，使用快速螺旋卡緊機構。卡具上設置有鉆套，用于確定的鉆頭位置。