CA6140车床拨叉零件.docx
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CA6140车床拨叉零件
机械制造工艺学
课程设计说明书
设计题目:
设计“CA6140车床”拨叉零件的机械加工
工艺规程及工艺装备<中批量生产)
设计者姚芝远
指导教师耿爱
五邑大学
2018年2月21日
五邑大学
机械制造工艺学课程设计任务书
题目:
设计设计“CA6140车床”拨叉零件的机械加工工艺规程及工艺装备<中批量生产)
内容:
1.零件图1张
2.毛坯图1张
3.机械加工工艺过程综合卡6张
4.结构设计装配图1张
5.结构设计零件图1张
6.课程设计说明书1份
班级AP0808331
学生姚芝远
指导教师耿爱
教研室主任
2018年2月21日
序言
机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。
这是我们在进行毕业设计之前对所有课程的一次深入的综合复习,也是一次理论联系实际的训练,因此它在我们四年的大学生活中占有重要地位。
一、零件的分析
(一)零件的作用
题目给定的零件是CA6140拨叉它位于车床变速机构中,主要起换档,使主轴回转运动按照工作者的要求进行工作。
宽度为18+0.0120mm的槽尺寸精度要求很高,因为在拨叉拔动使滑移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙很大时,滑移齿轮得不到很高的位置精
度。
所以,宽度为18+0.0120mm的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。
(二)零件的工艺分析
CA6140拨叉共有两组加工表面。
现分述如下:
1.以花键孔的中心线为基准的加工面
这一组面包括Ø25+0.230mm的六齿花键孔、Ø22+0.280花键底孔两端的2×150倒角和距中心线为27mm的平面。
2.以工件右端面为基准的8+0.030mm的槽和18+0.0120mm的槽
经上述分析可知,对于两组加工表面,可先加工其中一组表面,然后借助于专用夹具加工另一组表面。
二、工艺规程设计
(一)确定毛坯的制造形式
零件材料为HT200,抗拉强度和塑性低,但铸造性能和减震性能好,主要用来铸造汽车发动机汽缸、汽缸套、车床床身等承受压力及振动部件。
所以这里采取铸造成型。
经查《金属机械加工工艺人员手册》表5-5取等级为2级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为2±0.8mm。
毛坯零件图如下图:
(二)基准的选择
1.粗基准的选择:
因为要保证花键的中心线垂直于右端面,所以以Φ40的外圆表面的粗基准。
2.精度基准的选择:
为保证定位基准和工序基准重合,以零件的A面为精基准。
(三)制定工艺路线
1.工艺路线方案一
工序:
1.粗、精车端面,钻、扩花键底孔、倒两端15°倒角。
2.粗、精铣削B面。
3.铣削8+0.030mm的槽。
4.铣削18+0.0120mm的槽。
5.拉花键。
6.去毛刺。
7.终检。
2.工艺路线方案二
工序:
1.粗、精铣端面,钻、扩花键底孔、倒两端15°倒角。
以Ф40mm圆柱面为粗基准。
2.拉花键。
以A面为基准。
3.铣削槽B面。
以花键的中心线及A面为基准。
选用X62W卧式铣床加专用夹具
4.铣削8+0.030mm的槽。
以花键的中心线及A面为基准。
选用X62W卧式铣床加专用夹具。
5.铣削18+0.0120mm的槽。
以花键的中心线及A面为基准。
选用X62W卧式铣床加专用夹具。
6.去毛刺。
7.终检。
方案分析:
上述两方案中,工艺方案一把拉花键放在最后一道工序。
但此方案中2.3.4工序很难对工件进行定位和加紧、方案二中,把花键放在第一道工序的后边,这样,方案二中的2.3.4.5道工序很容易对工件进行定位与加紧即以花键中心线和A面作为3.4.5道工序的定位基准。
此方案定位精度高,专用夹具结构简单、可靠,所以采用方案二比较合理。
以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”
(四)机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
CA6140的拨叉材料为HT200。
毛坯重量为1.0kgσb=160MPaHBS生产类型为由大、中批量生产,采用铸造。
根据上述的原始资料加工工艺,分别确定各个加工表面的机械加工余量,工序尺寸以毛坯尺寸如下:
1.A面的加工余量
A面有2mm的加工余量,足够把铸铁的硬质表面层切除
2.矩形花键底孔。
要求以矩形花键的外径定心,故采用拉削加工内孔尺寸为Φ220+0.28,见零件图,参照《金属机械加工工艺人员手册》表3-59确定孔加工余量的分配。
钻孔Φ20mm
扩孔Φ22mm
拉花键
花键孔要求以外径定心:
拉削时加工余量参照《金属机械加工工艺人员手册》取2Ζ=1mm
3.B面的加工余量。
此工序分2个工步
1、粗铣B面
2、精铣B面。
精加工余量为0.2mm
粗铣加工余量为1.8mm
(五)确定切削用量及基本工时
工序I粗铣端面A、精铣端面A
加工要求:
粗铣端面A,端面A,Ra=3.2um。
用硬质合金钢端铣刀粗铣加工余量2mm
机床:
XA5032立式铣床工作台最大纵向行程680mm
面积。
长*宽<1250*320mm)
1.粗铣
1)选择刀具
根据《切削用量简明手册》表3.1铣削宽度ae≤40mm时。
铣刀直径为do=80mm,故齿数Z=10,因为采用硬质合金钢端铣刀粗铣。
铣刀几何参数<表3.2)rn=5°ao=16°
2)切削用量
留精铣的加工余量为0.7,所以本道工步切削厚度ac=1.3mm,因为加工表面精度要求Ra=3.2um.根据表3.5得每转进给量f=0.14~0.24mm/r就能满足要求,铣床的功率为7.5KW所以每转进给量f=0.14mm/r
3)选择刀具磨钝标准及刀具寿命。
根据《切削用量简明手册》表3.7、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为1.0—1.5mm,铣刀do=80mm,刀具寿命T=180min<表3.8)
4)决定切削速度Vc、可根据《切削用量简明手册》表3.9确定
Vc=60(m/min>
n=1000V/
d=(1000×60>/(3.14×80>=238.85r/min
根据XA5032型铣床说明书选n=235r/min
Vc=3.14nd/1000=(235×3.14×80>/1000=59.032m/minVf=nfZ=235×0.14=32.9mm/min
选Vf=37.5mm/min实际fz=Vf/(n×z>=0.0159mm/z
5>机床功率:
根据《切削用量简明手册》表3.20当Vc=60m/minae=1.3mmfz=0.0159Kmpc=1.4kw查得PCC=1.1KW
切削功率的修正系数:
故Pct<0.8,
根据XA5032型铣床说明书,机床主轴允许的功率为
Pcm=7.5×0.75=5.63kw故Pcc<Pcm因此所决定的切削用量可以采用。
ae=1.3mmVf=37.5mm/minVc=59.032m/minfz=0.0159mmm/z
6>基本工时根据《切削用量简明手册》表3.5:
L1+△=12mm
Tm=(L+L1+△>/Vf=(40+12>/37.5=1.36 2.精铣 1)选择刀具 刀具与上道工步是同一把刀。 2)切削用量 精铣的加工余量为0.7mm,所以本道工步切削厚度 aP=0.7mm,f=0.6mm/r 3)决定切削速度Vc、可根据《切削用量简明手册》表3.9确定 Vc=68.53mm/min n=1000V/ d=(1000×68.53>/(3.14×80>=272.8r/min根据XA5032型铣床说明书选n=300r/min Vf=nfZ=300×0.6=180mm/min 取VF=190mm/min,则fz=Vf/(n×z>=0.063mm/Z 4)基本工时基本工时根据《切削用量简明手册》表3.5L1+△=12mm Tm=(L+L1+△>/Vf=(40+12>/190=0.273 工序Ⅱ钻孔、扩孔 1、选择钻头 选择高速钢麻花钻头,直径d=20mm。 2、选择切削用量 ⑴决定进给量f 1按加工要求决定进给量: 根据切削用量手册表2.7,当加工要求为H12-H13精度,铸铁的强度小于200Mpa,d=20mm,f=0.70-0.86mm/r. 2按钻头强度决定进给量: 根据表2.8,当σb=200Mpa,d=20mm,钻头强度允许的进给量f=0.93mm/r. 3按机床进给机构强度决定进给量: 根据表2.9,当σb≤210mpa,d≤20.5mm,机床进给机构允许的轴向力为8330N时,进给量为0.41mm/r. 从以上三个进给量比较可以看出,f=0.41mm/r,根据Z525钻床说明书,选择f=0.36mm/r. 由表2.19可查出钻孔时的轴向力,当f=0.36mm/r,d≤21mm时,轴向力Ff=6090N. 轴向力的修正系数都是1.0,所以Ff=6090N.6090<8830,所以f=0.36mm/r可用。 ⑵决定钻头磨钝标准及寿命由表2.12,当d=20mm,钻头后刀面最刀面磨损量取为0.6mm,寿命T=60min. ⑶决定切削速度由表2.15,σb=200Mpa,f=0.36mm/r,切削速度为V=19m/min. 切削速度修正系数为: kTv=1.0,Kcv=1.0,klv=0.85,ktv=1.0,所以 V=19×1.0×1.0×1.0×0.85=16.15m/min. n=1000v/πd=1000×16.15/3.14×20=263.52r/min. 根据Z525钻床说明书,可选择272r/min.因所选转数比计算值高,会使刀具寿命下降,故可将进给量降低一及,即取f=0.28mm/r,也可选择低级转速n=195r/min,仍用f=0.36r/min,比较两种方案: 一.f=0.28mm/r,n=272r/min,n×f=272×0.28=76.16mm/min 二.f=0.36mm/r,n=195r/min,n×f=195×0.36=70.2mm/min. 第一方案nf值比较大,基本工时少,因此选第一方案。 这时v=17m/min,f=0.28mm/r ⒊计算基本工时 Tm=L/nf 式中L=l+Y+△,l=80mm,入切量和超切量由表2.29查出y+△=6mm,所以 Tm=80+10/272×0.28=1.18min. 2、扩孔 刀具直径do=22mm;刀具几何参数同上。 因为两孔直径相差不大,为了节省停车和调换走刀量等辅助时间,n和f都不变,所以Tm同上Tm=0.32 倒角刀具15°锪钻因为两孔直径相差不大,以表面粗度要求不高手动进给。 按Z525钻床说明书说明书 主电机功率P=11kw 可见Pc比P小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求 钻削功率检验按《切削用量简明手册》表2.21 当do=21mm f=0.64mm 查得转矩M=61.8 N.M 《切削用量简明手册》表由表2.32 得功率公式 PC=McVc/30do=61.8×17/30×21=1.67km 按C3163-1 车床说明书 主电机功率P=11kw 可见PC比P小得多,所以机床功率足够,所用切削用量符合要 P=(1.25-1.5>× =1.35× =12mm ∴拉刀同时工作齿数z=l/p=80/12≈7 ∴其本工时Tm=1.5×80×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×7=0.13(min> 工序Ⅲ拉花键孔 单面齿升: 根据有关手册,确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿 为0.06mm, 拉削速度v=0.06m/s(3.6m/min> 切削工时t=Zblηk/1000vfzZ 式中: Zb单面余量1.5mm(由Φ22mm拉削到Φ25mm>; L拉削表面长度,80mm; η考虑校准部分的长度系数,取1.2; k考虑机床返回行程系数,取1.4; v拉削速度 fz拉刀单面齿升; Z拉刀同时工作齿数,Z=l/p; P拉刀齿距。 P=(1.25-1.5>× =1.35× =12mm 拉刀同时工作齿数z=l/p=80/12≈7 其本工时Tm=1.5×80×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×7=0.13(min> 工序Ⅳ粗铣、精铣B面 加工要求: 粗铣B面,精铣B面,Ra=3.2um。 用标准镶齿圆柱铣刀粗铣加工余量3mm 机床: X62W 加工工件尺寸: 宽度: 40mm长度: 28mm 1.粗铣 5)选择刀具 根据《切削用量简明手册》表3.1铣削宽度ae≤5mm时。 直径为do=50mm 故齿数Z=8,因为采用标准镶齿圆柱铣刀 铣刀几何参数<表3.2)rn=10°ao=16° 6)切削用量 留精铣的加工余量为0.2,所以本道工步切削宽度ac=2.8±0.8mm,因为加工表面精度要求Ra=3.2um.根据表3.5得每转进给量f=0.5~1mm/r就能满足要求,但考虑到X62W功率为7.5kw,机床为中等系统刚度和X62W铣床说明书所以每转进给量f=0.6mm/r 7)选择刀具磨钝标准及刀具寿命。 根据《切削用量简明手册》表3.7、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.6镶齿铣刀do=50mm,刀具寿命T=120min<表3.8) 8)决定切削速度Vc、可根据《切削用量简明手册》表3.9确定 Z=8,aP=40-70mm,ac=2.8±0.8mm,fz=f/z=0.0750.1mm/z Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=Km×Ksv×KTv=1.12×0.8×0.82=0.79 Vc=23.7(m/min> n=1000V/ d=(1000×23.7>/(3.14×50>=151r/min 根据X62W型铣床说明书选n=160r/min Vc=3.14nd/1000=(160×3.14×50>/1000=25.1m/min Vf=nf=160×0.6=96mm/min 选Vf=80mm/min实际fz=Vf/(n×z>=0.0625mm/z 5>机床功率: 根据《切削用量简明手册》表3.20当Vc=71m/minae=2.8mmap=41mmfz=0.08Kmpc=1.4kw 切削功率的修正系数: 故Pct<0.8, 根据X62W型铣床说明书,机床主轴允许的功率为 Pcm=7.5×0.75=5.63kw故Pcc<Pcm因此所决定的切削用量可以采用。 ae=2.8mmVf=80m/minn=160r/minVc=25.1m/minfz=0.0625mmm/z 6>基本工时根据《切削用量简明手册》表3.5 Tm=(L+L1+△>/Vf=(28+14>/80=0.525 2.精铣 1)选择刀具 刀具与上道工步是同一把刀。 2)切削用量 精铣的加工余量为0.2,所以本道工步切削宽度 ae=0.2mm,f=0.6 3)决定切削速度Vc、可根据《切削用量简明手册》表3.9确定 ac=0.2mm,Vc=33.1m/min n=1000V/ d=(1000×33.1>/(3.14×50>=211r/min根据X62W型铣床说明书选n=210r/min Vf=nf=210x0.6=126mm/min VF=125mm/minfz=Vf/(n×z>=0.074mm/Z 4)基本工时基本工时根据《切削用量简明手册》表3.5 Tm=(L+L1+△>/Vf=(28+14>/125=0.336 工序Ⅴ铣削8+0.030mm槽 加工工件尺寸: 8+0.030mm,长度L=40mm 加工要求: 高速钢错齿三面刃铣刀<精密级K8)加工余量8 机床: X61W 1)选择刀具: 由加工尺寸公差0-0.03。 所以铣刀精度为精密级K8 铣刀参数: L=8mmD=22d=63ro=15°ao=12°an=6°Z=16 2)选择切削量 因为槽的深度为8mm,故一次走完,ae=8mmap=8mm 由《切削用量简明手册》表3.3确定f=0.15-0.3mm/r现取f=0.3mm/r,fz=0.3/16=0.018mm/z 3>选择铣刀磨钝标准及刀具寿命: 根据《切削用量简明手册》表3.7,得最大磨损量为0.5由表3.8确定刀具寿命: T=100min其中 4>决定切削速度Vc和每齿进给量Vf、由《切削用量简明手册》3.27的公式 Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.15,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82, Kv=Km×Ksv×KTv=1.12×0.8×0.82=0.79Vc=82.04m/min n=1000×Vc/ do=1000×82.04/3.14×63=414.72r/min 根据X61W型铣床说明书选nc=380r/min 实际速度Vc= donc/1000=75.2m/min 选Vfc=nc×f=380×0.3=114mm/min 根据X61W型铣床说明书选选Vf=115mm/min fzc=115/(380×16>=0.019mm/z 9)机床功率: 根据《切削用量简明手册》表3.28公式 圆周力 由表3.28得 =30,XF=1.0,yF=0.65,UF=0.83,WF=0,qF=0.83,KFC=1.28,KTV=0.90, =1 =0.9 =47.32N M=FCdo/(2× >=1.49N•m Pc=FcVc/1000=3.2kw根据X61W型铣床说明书,功率足够。 6>基本工时基本工时根据《切削用量简明手册》表3.5 Tm=(L+L1+△>/Vf=(40+25>/115=0.57 工序Ⅵ铣宽为180+0.012mm槽 加工要求: 用乳化液冷却,加工工件尺寸,宽180+0.012mm,长L=40mm,加工余量23mm 1)选择刀具 铣刀参数: L=18d=100mmD=32mmro=15°ao=12°an=6°Z=20 2)选择铣削用量 因为槽的宽度为18mm,故二次走完,ae=23mmap=18mm 由《切削用量简明手册》表3.3确定f=0.5mm/r现取f=0.8mm/rfz=0.5/24=0.02mm/z 3)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命: 根据《切削用量简明手册》表3.7,得最大磨损量为0.5由表3.8确定刀具寿命: T=100min其中 4)确定切削速度Vc和每齿进给量: 决定切削速度Vc和每齿进给量Vf、由《切削用量简明手册》3.27的公式 Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12, Ksv=0.8, =0.82, =1.12×0.8×0.82=0.79 Vc=72.34m/min n=1000×Vc/ do=1000×72.34/<3.14×100)=230.4r/min 根据X61W型铣床说明书选nc=210r/min 实际速度Vc= donc/1000=65.94m/min 选Vfc=ncf=210×0.5=105mm/min根据X61W型铣床说明书选选Vf=95mm/min fzc=95/<210×20)=0.022mm/z 机床功率: 根据《切削用量简明手册》表3.28公式 圆周力 由表3.28得 =30,XF=1.0,yF=0.65,UF=0.83,WF=0,qF=0.83,KFC=1.28,KTV=0.90, =1 =0.9 =44.3.2N M=FCdo/(2× >=2.22N•m Pc=FcVc/1000=2.9kw 根据X61W型铣床说明书,功率足够。 5)基本工时基本工时根据《切削用量简明手册》表3.5 Tm=(L+L1+△>•i/Vf=(40+46>×2/95=1.81 工序Ⅶ磨18mm槽 1)选择砂轮。 见《切削手册》第三章中磨料选择各表,结果为 GZ46KV6P350×40×127其含义为: 磨轮磨料为棕刚玉,为了防止粒度过小而磨轮堵塞,所以选用为粒度为46#,硬度为软2级。 平型砂轮,其尺寸为16×6×40 2)切削用量的选择。 砂轮转速n砂=3000r/min(见机床说明书>, v砂=2.5m/s 进给量f=50mm/min双单行程fr=0.015mm 3)切削工时。 当加工1个表面时 Tm=(L+y+△>••iK/50=3.1min 夹具设计 <一)问题的提出 为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具 经过与指导老师协商,决定设计第4道工序——铣宽为80+0。 03mm槽的铣床夹具。 本夹具将用与X63卧式铣床。 刀具为高速钢直齿三面刃铣刀,来对工件进行加工。 本夹具主要用来铣宽为80+0。 03mm的槽,因为采用宽为80+0。 022mm的精密级高速钢直齿三面刃铣刀,一次铣削,所以主要应该考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度. <二)夹具设计 1.定位基准的选择 由零件图可知,宽为80+0。
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