0080-CA6140車床拔叉零件加工工藝規(guī)程及銑削工藝裝備設(shè)計(jì),ca6140,車床,零件,加工,工藝,規(guī)程,銑削,裝備,設(shè)備,設(shè)計(jì) 機(jī)械制造工藝學(xué) 課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目: 設(shè)計(jì)“CA6140車床拔叉”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備（大批生產(chǎn)）  前 言 通過所學(xué)的專業(yè)課知識（《公差與配合》、《工程材料》、《機(jī)械原理》、《機(jī)械設(shè)計(jì)制造》、《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》等）和金工實(shí)習(xí)使我們對機(jī)械設(shè)計(jì)制造有了一定的感性和理性認(rèn)識。這次機(jī)床工藝及夾具設(shè)計(jì)讓我們對所學(xué)的專業(yè)課得以復(fù)習(xí)、鞏固和應(yīng)用。是理論和實(shí)踐相結(jié)合的有效手段。不僅為大四的畢業(yè)設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備，而且為以后的工作打下一定的基礎(chǔ)。 在這次設(shè)計(jì)中，我們主要設(shè)計(jì)C6140撥叉的夾具。在設(shè)計(jì)中閱讀大量的參考資料并且得到老師的指導(dǎo)由于能力有限在設(shè)計(jì)中難免有不足之處，懇請各位老師、同學(xué)批評指正。 一、零件的分析 （一）零件的作用 題目給定的零件是C6140撥叉（見附圖1）它位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要其換擋作用。通過撥叉的撥動(dòng)使車床滑移齒輪與不同的齒輪嚙合從而達(dá)到要求的主軸轉(zhuǎn)速。寬度為30mm的面的尺寸精度要求很高，在撥叉工作工程中，和如果撥叉和槽的配合尺寸精度不高或者它們之間的空隙很大時(shí)。滑移齒輪就達(dá)不到很高的定位精度，這樣滑移齒輪就不能很好的與其他齒輪進(jìn)行正確有效的嚙合。從而影響整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的工作。所以撥叉寬度為30mm的面和槽之間要達(dá)到很高的配合精度。 （二）零件的工藝分析 CA6140撥叉共有兩組加工表面： 1、這一組加工表面包括:A端面和軸線與A端面相垂直的 花鍵底孔 2、這一組加工表面包括: 六個(gè)方齒花鍵孔，及Φ25mm花鍵底孔兩端的2×75°倒角。 對于兩組加工表面可先加工一組表面，再用專用夾具加工另一組表面。 二、工藝規(guī)程設(shè)計(jì) （一）確定毛坯的制造形式 此次所設(shè)計(jì)的撥叉材料為HT200，根據(jù)材料成型工藝可知用金屬型鑄造。該零件能夠承受較大載荷和沖擊載荷，能夠滿足使用要求。因?yàn)樯a(chǎn)綱領(lǐng)為大批量生產(chǎn)。因?yàn)榱慵螤詈唵喂拭餍螤钚枧c零件的形狀盡量接近，又因內(nèi)孔很小，可不鑄出。 毛坯零件圖見附圖2。 （二）基準(zhǔn)面的選擇 1、粗基準(zhǔn)的選擇：因?yàn)橐ＷC花鍵的中心線垂直于撥動(dòng)滑移齒輪的右端面。所以以Φ40的外圓表面為粗基準(zhǔn)。 2、精基準(zhǔn)的選擇：為了保證定位基準(zhǔn)和加工工藝基準(zhǔn)重合，所以選擇零件的左端面為精基準(zhǔn)。 （三）制定工藝路線 工藝路線方案一： 工序一：鑄造毛坯； 工序二：粗、半精銑左端面C面， 工序三：鉆孔并擴(kuò)花鍵底孔Φ22并锪2×75°倒角； 工序四：拉花鍵Φ25H7 工序五：粗、半精銑底面D面； 工序六：鉆配作孔、螺紋孔； 工序七：粗、半精銑槽； 工序八：去毛刺； 工序九：終檢，入庫。 工藝路線方案二： 工序一：鑄造毛坯； 工序二：粗、半精銑左端面C面， 工序三：終檢，入庫。 工序四：拉花鍵Φ25H7 工序五：粗銑底面D面及18H11槽； 工序六：半精銑底面D面及18H11槽； 工序七：鉆配作孔、螺紋孔； 工序八：去毛刺； 工序九：鉆孔并擴(kuò)花鍵底孔Φ22并锪2×75°倒角； 比較兩種工序加工方案，考慮到加工過程中粗精銑同一面可用同一夾具和刀具，為了減少換夾具及刀具的時(shí)間，縮短加工工時(shí)提高加工效率，故采用第一種加工方案。 （四）、機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定： C6140撥叉材料為HT200毛坯質(zhì)量為0.84kg，δb=220MPa，HBS=157。 根據(jù)上述原始資料和加工工藝，分別確定各個(gè)加工表面的機(jī)械加工余量，工序尺寸以及毛坯尺寸。 根據(jù)零件圖計(jì)算輪廓尺寸，長40mm，寬為80mm，高為75mm，故零件最大輪廓尺寸為80mm。 選取公差等級CT由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》中表5-1可查得毛坯件的公差等級為8~10級，，取為10級。 求鑄件尺寸公差 根據(jù)加工面的基本尺寸和鑄件公差等級CT，由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》中表5-3可查得尺寸公差為CT=3.2mm 求機(jī)械加工余量由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-5查得機(jī)械加工余量等級范圍為D~F，取為E級 求RAM（要求的機(jī)械加工余量）對所有的加工表面取同一數(shù)值，由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-4查得最大輪廓尺寸為80mm、機(jī)械加工余量為E級，得RAM數(shù)值為0.7mm。 求毛坯尺寸 2-M8通孔和Φ5錐孔較小鑄成實(shí)心；C、Ｄ面單側(cè)加工，應(yīng)由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》式5-2求出，即： R=F+RAM+CT/2=80+0.7+3.2/2=82.3mm D面為單側(cè)加工，毛坯尺寸由機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》式5-1求出，即： R=F+RAM+CT/2=72+0.7+3.2/2=74.3mm 為了簡化鑄件的形狀取R＝75mm 鑄件毛坯尺寸公差與加工余量見下表： 項(xiàng)目 C面 D面 公差等級CT 10 10 加工面基本尺寸 80 72 鑄件尺寸公差 3.2 3.2 機(jī)械加工余量等級 E E RAM 0.7 0.7 毛坯基本尺寸 82.3 75 1、C面的單邊總加工余量為Z＝2.3mm。查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-49精加工余量故粗加工余量為Z＝1.3m 2、D面精加工余量同C面Z＝1mm故D面粗加工余量Z＝2mm 3、花鍵孔 要求以花鍵外徑定心，故采用拉削加工 內(nèi)空尺寸為。由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-42卻定孔的加工余量分配： 鉆孔：20mm 擴(kuò)孔：22mm 拉花鍵孔(6-25H7**6H9) 4、銑18H11槽 由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-41查得粗銑后半精銑寬度余量Z＝3mm粗銑后公差為+0.18～+0.27半精銑后公差為+0.11（IT11） （五）確定切削用量及基本工時(shí) 工序一：鑄造毛坯 工序二：粗、半精銑左端面75×40面即C面。 一、 粗銑面75×40面 1、 背吃刀量的確定 因?yàn)榍邢饔嗔枯^小故一次切削就可切除所有余量故a10=z=1.3mm。 2、 進(jìn)給量的確定。 選用硬質(zhì)合金端銑刀刀具材料為YG6銑刀直徑為8mm齒數(shù)為10，選用X5032，立式升降臺(tái)銑床，功率為7.5KW。由《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊》表11－92可查得每齒進(jìn)給量fz＝0.14～0.24mm取fz＝0.2mm/z 3、 銑削速度的確定。 由《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊》表11-94可查得灰鑄鐵的硬度為150～225HBS，查得Vc=60~10m/min。則主軸轉(zhuǎn)速為n＝1000Vc/D＝238.8～437.9r/min 。Vf＝fzZn＝477.6～875.6r/mm。故取n＝300r/min ，Vf＝480mm/min。 切削工時(shí)： 由《切削用量簡明手冊》表3.26可查得入切量及超切量Y+=12mm。故 t＝ ＝ ＝0.18mim。 二、 精銑75×40面 1、 背吃刀量的確定 由《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊》表6-30查得半精銑的銑削用量為1mm ，即ap＝1mm。 2、 進(jìn)給量的確定 選用與粗銑刀同樣的刀具與機(jī)床，由《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊》表11-92要求表面粗糙度為3.2查得每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為0.5～1.0故取0.5mm/r 3、 銑削速度的確定 由《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊》查得銑削速度為60～110m/min則機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n＝1000Vc/D=238.8~437.9r/mim取n＝300r/min，則Vf＝150mm/min。 4、 計(jì)算切削工時(shí) 由《切削用量簡明手冊》表3.26查得入切量和超切量Y+＝12mm。則 t＝ ＝ ＝0.61mim 工序三 鉆Φ22花鍵底孔，擴(kuò)花鍵底孔Φ22倒2×75o倒角 1、 鉆Φ20的孔。 1） 決定進(jìn)給量 由《切削用量簡明手冊》表2.7選擇高速鋼麻花鉆頭其直徑do＝20mm。 鑄鐵的硬度大于200HBS查得進(jìn)給量f=0.43~0.53mm/r由于Yd＝80/20＝4查得修正系數(shù)Ktf＝0.95則f＝0.41～0.50mm/r。 由《切削用量簡明手冊》表2.8可查得鉆頭強(qiáng)度允許的進(jìn)給量為f＝1.75mm/r。 由《切削用量簡明手冊》表2.9可知機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度所允許的鉆削進(jìn)給量。 選用Z525鉆床由表2.35查得進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的最大抗力Fmax＝8830N，do20.5，查f＝0.93mm/s，故取f＝0.48由《切削用量簡明手冊》表2.19查得高速鋼鉆頭鉆孔的軸向力F＝5510N小于Fmax，故可用。 2） 確定鉆頭的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命。 由《切削用量簡明手冊》表2.12查的鉆頭后刀面最大磨損量取0.6mm，壽命為T=15mim。 3） 確定切削速度 ＝286.6r/min 由《切削用量簡明手冊》表2.35取n＝272r/min則實(shí)際切削速度 Vc＝＝＝17.1 m/min。 4）檢驗(yàn)機(jī)床扭矩及功率 由《切削用量簡明手冊》表2.20可查得f0.5 mm/r時(shí)，Mc＝76.81Nm。當(dāng)nc＝272r/min時(shí)由《切削用量簡明手冊》表2.35可查得Mm＝144.2Nm。 由《切削用量簡明手冊》表2.23查得Pc＝1.1 kw。Pe＝2.6×0.81＝7.76 kw。 因?yàn)镸cMm，PcPe，故所選切削用量可用。 f＝0.48mm/r ，n＝nc＝272r/min。Vc＝17m/min。 計(jì)算基本工時(shí)： tm＝ 由《切削用量簡明手冊》表2.29查得入切量與超切量分別為10mm和10mm。故： tm＝＝＝0.69 mim。 二、擴(kuò)20孔。 1、確定背吃刀量 由《切削用量簡明手冊》查得背吃刀量為2mm。 2、確定進(jìn)給量 由《切削用量簡明手冊》查的f＝0.6～0.7mm/r。根據(jù)機(jī)床說明書取f＝0.62mm/r 3、計(jì)算切削速度 ＝5.7～8.5 m/min 由此可知主軸的的轉(zhuǎn)速為： n＝82.5r/min 根據(jù)機(jī)床說明書取n＝140r/min，則實(shí)際切削速度 v＝＝9.67 m/min 4、計(jì)算切削工時(shí) 由《切削用量簡明手冊》表2.5可查得Kv＝30～60，取Kv＝45。 由《機(jī)械加工工藝手冊》表3.5.1查得tm＝，式中各參數(shù)：L=80mm，L1＝1.707～2.107，取L1＝2mm。 故 tm＝0.8min 工序四 拉花鍵孔 由《機(jī)械加工工藝手冊》表4.1-42拉刀的齒開量查得矩形花鍵拉刀，工件材料鑄鐵的齒開量為0.04～0.1mm，取齒開量為0.06mm。拉削速度由《機(jī)械加工工藝手冊》表4.1－65查得表面粗糙度要切Ra＝1.25～2.5，拉削速度為級的花鍵拉削速度為 Vc＝4.5～3.5 m/min 取Vc＝3 m/min 拉削級別由《機(jī)械加工工藝手冊》表4.1－66查得。 拉削加工工時(shí) t＝ 式中Zb為單面余量Zb ＝＝1.5 mm L為拉削表明長度 L＝80 mm 為拉削系數(shù)，?。?.2 K 考慮機(jī)床返回行程系數(shù)取 k＝1.4 v為拉削速度 fz為拉刀單面齒開量 z為拉刀同時(shí)工作齒數(shù)z＝L/P P為拉刀齒距 P＝（1.25~1.5）＝1.35 ＝12 mm 所以拉刀同時(shí)工作齒數(shù)為 z＝L/P=80/127 所以 t＝ ＝0.16 min 工序五 粗、精銑80×30面 一、粗銑80×30面 1、加工余量的確定 由前面可知粗加工加工余量為2 mm，加工余量較小故采用一次切削故ap＝2 mm。 2、切削用量的確定 由《機(jī)械加工工藝手冊》表2.1－20選擇高速鋼立銑刀，銑刀直徑為16 mm齒數(shù)為3。 由《機(jī)械加工工藝手冊》表2.1－96查得加工材料為灰鑄鐵，銑削寬度為aw＝do/4，銑刀的銑削速度為v＝18.29m/min，每齒進(jìn)給量為0.063～0.102 mm/z 則主軸轉(zhuǎn)速為 n＝=358.3~577.2 r/min 取n＝460r/min，由此可得Vf＝＝0.09×3×460 ＝124.2 mm/min 3、銑削加工工時(shí)的計(jì)算 由《機(jī)械加工工藝手冊》表2.1－94可查得 t＝ 式中 i為次給次數(shù)i＝ 8 ＝0.5do+（0.5～1.0）＝9 mm ＝1～2 mm?。? mm 則 t＝＝5.86 min 精銑 80×30面 1、加工背吃刀量ap的確定 由前面可知道精銑的加工余量為1 mm，故ap＝1 mm 2、進(jìn)給量的確定 由《精銑加工工藝手冊》表2.1－72查得高速鋼立銑刀直徑為16 mm，選用與粗銑時(shí)同一銑刀和機(jī)床。 銑削寬度為aw＝3 mm是的每齒進(jìn)給量為0.08～0.05 mm/z，因?yàn)楸砭纫筝^高故fz＝0.06 mm/z 3、切削用量的確定 由《機(jī)械加工工藝手冊》表2.1－75查得銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)查得后刀面最大磨損限度為0.2～0.25 mm。 由《機(jī)械加工工藝手冊》表2.1－76限度壽命查得限度壽命T=60min。由《機(jī)械加工工藝手冊》表2.1-92查得Vc＝22 m/min，則銑床的主軸轉(zhuǎn)速： n＝＝437.9 r/min 取n＝460 r/min。 則Vf＝fz*z*n＝0.06*3*460 =82.8 mm/min 4、計(jì)算銑削加工工時(shí) 由上面可知 t＝ 式中 、、與上述所相同。 ＝30/3＝10 將各參數(shù)代入上式可得： t＝×10 ＝11 min 工序六 鉆兩M8底孔及攻螺紋 1、選擇切削用量 選擇高速鋼直柄麻花鉆直徑為Φ7，鉆頭形狀為雙錐修磨橫刃。由《切削用量簡明手冊》表2.7查得進(jìn)給量f＝0.36～0.44mm/r，由《切削用量簡明手冊》表2.83和鉆頭允許的進(jìn)給量確定進(jìn)給量f＝0.86mm/r。由《切削用量簡明手冊》表2.9機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)所允許的鉆削進(jìn)給量查得f＝1.6mm/r。故由Z525型立式鉆創(chuàng)說明書取f＝0.36mm/r。 2、確定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命 由《切削用量簡明手冊》表2.12查得磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為0.5～0.8壽命為T＝35min。 3、確定切削速度 由《切削用量簡明手冊》表2.15查得切削速度為V＝18m/min。則主軸轉(zhuǎn)速為 n＝＝818.9 r/min。 由Z525鉆床說明書由就近原則取n＝680 r/min。故實(shí)際切削速度為v＝14.9 m/min 4、校核機(jī)床扭矩及功率 由《切削用量簡明手冊》表2.20查得 =420, =1 ＝0.8，=0.206, 2.0, =0.8 ＝420×72×0.360.8×1 ＝1298.3 N Mc＝0.206×72×0.360.8×1＝4.5 Nm Pc＝＝0.32 KW 根據(jù)Z525機(jī)床說明書可知Mm=42.2 Nm, Pe=2.8*0.81=2.26 KW, Fmax=8830 N 由于上面所算出的的數(shù)據(jù)都小于機(jī)床的各個(gè)相應(yīng)的參數(shù)，故機(jī)床符合要求。 5、計(jì)算鉆削加工工時(shí) 由《切削用量簡明手冊》表2.29查得入切量和超切量y＋的值為6 mm。故 t＝＝ ＝0.07 min 因?yàn)楸砻娲嬖趥z加工孔故加工工時(shí)為T=2t＝0.14 min。 二、攻M8螺紋 由《機(jī)械加工工藝手冊》表7.2-4選用M8細(xì)柄機(jī)用絲錐，在普通鉆床上攻絲。 由《機(jī)械加工工藝手冊》表7.2-13在普通鉆床上攻絲切削速度表查得Vc＝11～12 m/min。故鉆床主軸的轉(zhuǎn)速為： 我n＝＝437.9 ～477.7 r/min 由Z525的說明書的參數(shù)可取n＝392 r/min。故實(shí)際切削速度為 Vc＝9.8 mm/min 攻螺紋機(jī)動(dòng)實(shí)際的計(jì)算 我tm＝ 其中：：工件螺紋的長度＝10 mm。 ：絲錐切削長度＝22 mm。 ：攻螺紋是的超切量＝（2～3）P取＝3。 ：攻螺紋是的轉(zhuǎn)速＝392 r/min。 ：絲錐退出時(shí)的轉(zhuǎn)速＝680 r/min。 P:螺距。 工序七 銑18H11的槽 一、粗銑18H11槽 1、選擇與加工80×30平面同一規(guī)格的銑刀，同一銑床。 因?yàn)椴凵顬?5 mm 故銑18H11槽時(shí)底邊留有5 mm的加工余量，精銑以達(dá)到圖紙所規(guī)定的表面粗糙度的要求故ap＝30 mm 2、切削用量的確定 由《機(jī)械加工工藝手冊》表2.1-96查得切削速度為 V＝18～29 m/min 每齒進(jìn)給量為fz＝0.063～0.102 mm/z取fz＝0.09 mm/z。則銑床主軸轉(zhuǎn)速為 n＝=358.3～577.2 r/min 根據(jù)機(jī)床說明書可取n＝460 r/min。則實(shí)際轉(zhuǎn)速為 Vf＝fznz＝0.09×3×460 ＝124.2 mm/min 3、切削加工工時(shí) 由《機(jī)械加工工藝手冊》表2.1-99查得 ＝ ＝0.82 min 二、半精銑18H11槽 1、選取與粗銑18H11槽同一規(guī)格的銑刀，背吃刀量ap＝5 mm。 2、確定進(jìn)給量 由《機(jī)械加工工藝手冊》表2.1-72查得每齒進(jìn)給量為fz＝0.05～0.08 mm/z取fz＝0.06 mm/z。 由《機(jī)械加工工藝手冊》表2.1-75查得后刀面最大磨損限度為0.22～0.25 mm。由表2.1-76查得銑刀壽命為T＝60 min 3、切削用量的確定 由《機(jī)械加工工藝手冊》表2.1-92查得V＝22 m/min，則主軸轉(zhuǎn)速 n＝=437.9 r/min 根據(jù)機(jī)床的說明書確定主軸轉(zhuǎn)速為n＝460 r/min。 則Vf＝fznz＝82.8 mm/min 4、計(jì)算切削工時(shí) 由《機(jī)械加工工藝手冊》表2.1-99查得 ＝1.2 min 三、夾具設(shè)計(jì) 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。經(jīng)分析決定設(shè)計(jì)第七道工序銑18H11槽的銑床專用夾具。 一、 問題的提出 本夾具用來銑18H11槽，該槽相對于花鍵孔中心有一定的技術(shù)要求。因此在本道工序加工時(shí)，在考慮零件的技術(shù)要求的前提下降低勞動(dòng)強(qiáng)度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 二、 夾具設(shè)計(jì) 1、定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖知，18H11槽的兩邊相對于花鍵孔中心線有垂直度要求，其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是花鍵孔中心線，為了使定位誤差為零，故選擇以花鍵孔中心線為主要定位基準(zhǔn)，所以由定位其準(zhǔn)不重合引起的誤差為零。 2、.夾緊機(jī)構(gòu) 根據(jù)零件的定位方案、加工方法、生產(chǎn)率要求，運(yùn)用手動(dòng)夾緊可以滿足。采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，通過擰緊夾緊螺母7使工件夾緊，有效提高了工作效率。手動(dòng)螺旋夾緊是可靠的，可免去夾緊力計(jì)算。 3.對刀裝置 采用直角對刀塊對刀，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對刀（與塞尺配合使用） 4.夾具與機(jī)床連接元件 夾具體底面上的一對定位鍵可使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上有正確的安裝位置,以利于銑削加工。 5.使用說明 安裝工件時(shí)，先將工件花鍵孔裝入定位心軸，安裝開口墊圈，用夾緊螺母擰緊，夾緊工件。 6. 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 該夾具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，容易鑄成，加工定位方便。 參考文獻(xiàn)： 1、艾興 肖詩綱 《切削用量簡明手冊》 機(jī)械工業(yè)出版社 2、王光斗 王春福 《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》 上海科學(xué)技術(shù)出版社 3、孟憲棟 劉彤安 《機(jī)床夾具圖冊》 機(jī)械工業(yè)出版社 4、馮道 《機(jī)械零件切削加工工藝與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用手冊》 機(jī)械工業(yè)出版社 5、吳宗澤 羅盛國 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