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遼寧科技大學 機械工程與自動化學院 機械制造工藝學 課程設計 設 計 題 目 ：撥叉(CA6140) 班 級：機制2011 學 號：120113403022 學生姓名： 楊繼昌 指導教師： 王更柱 張文杰 目錄 序言....................................................1 一、零件的分析..........................................1 二、工藝規(guī)程設計........................................1 （一）確定毛坯的制造形式...................................1 （二）基面的選擇..........................................1 （三）制定工藝路線........................................1 （四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定..................3 （五）確定切削用量及基本工時................................3 四、參考文獻............................................12 序言 機械制造工藝學課程設計是我們在我們學完了了大學的全部的基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是對我們畢業(yè)之前對所學的課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯系實際的訓練，因此在大學四年中占有重要的地位。就個人而言，我希望能通過這次課程設計，進行一次適應性的鍛煉。由于能力有限，設計尚有許多不足，懇請各位老師給以指導。 一． 零件的分析 （一）、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+0.0120mm的槽尺寸精度要求很高，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+0.0120mm槽和滑移齒輪的配合精度要求很高。 （二）、零件的工藝分析： CA6140撥叉共有兩組加工表面。 1. 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+0.280花鍵底孔兩端的2X150到角和距中心線為27mm的平面。 2. 以工件右端面為基準的8+0.030 mm的槽和18+0.120mm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，因此選用鑄件，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，故可采取鑄造。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。 （二）基準的選擇。 1. 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Φ40的外圓表面的粗基準。 2. 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。 表面加工方法的選擇 本零件的毛坯為鑄件，待加工面有內孔，端面，內倒角等。公差等級及粗糙度要求參考零件圖。其加工方法的選擇如下： （1）：花鍵 花鍵大徑表面粗糙度為Ra1.6μm，毛坯孔未鑄出，需鉆，擴、鉸孔、然后直接用拉刀拉出即可。 （2）：端面 本零件的端面大部分尺寸精度要求不高，很大部分，經過粗車即可打到精度要求。待加工的主要端面有零件的上端面和左端面以及通槽，除通槽內側表面粗糙度為Ra3.2μm，經粗銑和半精銑即可。 （3）：內倒角 加工角度為15度的內倒角，采用銑床加工即可。 (三）制定工藝路線。 方案一 工序： 1. 粗、精車端面，鉆、擴花鍵底孔、倒兩端15倒角。 2. 粗、精銑削B面。 3. 銑削8+0.030mm的槽。 4. 銑削18+0.0120mm的槽。 5. 拉花鍵。 方案二 工序： 1. 粗、精車端面，鉆、擴花鍵底孔、倒兩端15倒角。 以Ф40mm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。 2. 拉花鍵。以A面為基準， 3. 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 4. 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。 5. 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。但此方案中2.3.4工序很難對工件進行定位和加緊、方案二中，把花鍵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。 （四）機械加工余量。 求毛坯尺寸；左面、高單側加工，應由《機械制造技術基礎課程設計指南》式5-2求出，即： R=F+RAM+CT/2=100+0.7+3.2/2=102.3mm 左面為單側加工，毛坯尺寸由機械制造技術基礎課程設計指南》式5-1求出，即： R=F+RAM+CT/2=79+0.7+3.2/2=82.3mm 由鑄件鑄造類型為金屬型鑄造，因此加工余量等級選為F。 項目 機械加工余量mm 尺寸公差mm 公差等級 長度90 2.3 3.2 IT10 通槽深40 2.3 2.6 IT10 通槽寬18 2.3 2 IT10 CA6140的撥叉材料為HT200。毛坯重量為1.84 kgσb =220MPa HBS =157 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： 1. A面的加工余量 A面有30.8mm的加工余量，足夠把鑄鐵的硬質表面層切除 2. 矩形花鍵底孔。 要求以矩形花鍵的外徑定心，故采用拉削加工內孔尺寸為Φ22 0+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Φ20mm 擴孔Φ21mm 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 2Ζ=1mm 3. B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 Ⅰ ：車削A面。 1．加工條件。 工件材料：灰口鑄鐵HT200。 σb=145MPa。鑄造。 加工要求：粗、半精車A面并保證28mm的工序尺寸，Ra=3.2m 機床C3163-1。轉塔式六角臥式車床。 刀具：刀片材料。 r =12. ao=6-8 b= -10 o=0.5 Kr=90 n=15 2、計算切削用量。 （1）已知長度方向的加工余量為30.8mm 。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 １２級 取-0.46mm （2）進給量、根據《切削簡明手冊》（第3版）表1.4 當刀桿尺寸為16mm25mm,ａｅ≤３mm時，以及工件直徑為Φ60mm時（由于凸臺B面的存在所以直徑取Φ60mm） ?=0.6-0.8mm/ｒ. 按C３１６３－１　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=0.60.8=0.48 mm/ｒ 按C３１６３－１　車床說明書　?＝0.53ｍｍ／ｒ （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YG6 V=Cv/(Tmap xvf yv) kv 其中：Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 M=0.2 修正系數Ko見《切削手冊》表1.28 kmv=1.15 kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.04 kBV=0.81 ∴Vc =158/( 600.220.150.53 0.4) 1.150.80.80.810.97 =46.9(m/min) （4）確定機床主軸轉速 ns=1000vc/dw=229.8（r/min） 按C３１６３－１　車床說明書　ｎ＝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 t＝ =0.33（min） L=(65-0)/2=32.5 L1=3、L2=0、L3=0 2、精車 1) 已知粗加工余量為0.5mm。 2) 進給量f. 根據《切削用量簡明手冊》表1.6 ， f=0.15－0.25mm/r　　　按C３１６３－１　車床說明書?。妫?.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（壽命選T=60min） V=Cv/(Tmap xvf yv) kv =158/( 600.220.150.16 0.4) 1.150.80.80.810.97 =83.85(m/min) 3) 確定機床主軸轉速. nw=1000vc/ dw =410.8（r/min）按C3163－１　車床說明書　　取nw=400（r/min） 實際切削速度V=57.1m/min 4) 切削工時，查《工藝手冊》表6.2-1 t＝ =22.5/400x0.16=0.35（min） 由于下一道工序是鉆孔，所以留下20mm的臺階，所以L=(65-20)/2=22.5 mm L1=3.L2=0. L3=0 3、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： ｄ＝Ф20ｍｍ β=30，2Φ=118，2Φ=70，bε=3.5mm ,ao=12, Ψ=55,b=2mm，=4mm。 根據《切削用量簡明手冊》表2-9確定f=0.48 ａ、按機床進給強度決定進給量： 根據表2.9 ,當σb＝210MPa ｄ0＝20.5mm 可確定f=0.75。 按C3163-1　車床說明書　　　取 f=0.62mm/n. ｂ、 決定鉆頭磨鈍標準及壽命 表2.21，當do=20mm、鉆頭最大磨損量取0.6 壽命T=45min. ｃ、切削速度　 由《切削用量簡明手冊》，表2.15得 Ｖ=21m/min n=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Ｖ=17 m/min ｄ、 基本工時， Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min) 入切量及超切量由表2.29. 查出Ψ+△=10mm 所以Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min) （2）、擴孔 刀具直徑do=21mm；刀具幾何參數同上。 由于兩孔直徑相差不大，為了節(jié)省停車和調換走刀量等輔助時間，n和f都不變，所以Tm同上 Tm=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。 （3）、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 1.2４ 可以查出　當σｂ＝160～245HBS ≤2.8ｍｍ?。妗?.6ｍｍ／ｒ　 Ｖｃ≤41ｍ／min　　Ｐｃ＝3.4kw 按C３１６３－１　車床說明書　主電機功率Ｐ＝11ｋｗ 可見Ｐｃ比Ｐ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 ｍｍ?。妫?.64 ｍｍ 查得轉矩Ｍ＝61.8　N.M 《切削用量簡明手冊》表由表2.32　得功率公式 ＰC＝/30=61.8x17/30x21=1.67km 按C３１６３－１　車床說明書　主電機功率Ｐ＝11ｋｗ 可見ＰC比Ｐ小得多，所以機床功率足夠，所用切削用量符合要求 工序Ⅱ 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=Zblηk/1000vfzZ 式中： Zb 單面余量1.5mm(由Φ21mm拉削到Φ25mm)； L 拉削表面長度，80mm； η 考慮校準部分的長度系數，取1.2； k 考慮機床返回行程系數，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，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z=l/p=80/12≈7 ∴其本工時 Tm=1.5801.21.4/10003.60.067=0.13(min) 工序Ⅲ 粗銑，精銑B面。 加工要求：粗銑B面，精銑B面，Ra=3.2ｕｍ。 用標準鑲齒圓柱銑刀粗銑 加工余量3mm 機床 ：Ｘ62W 加工工件尺寸：寬度：40mm 長度：28mm 1. 粗銑 1) 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Ｚ＝８，由于采用標準鑲齒圓柱銑刀 銑刀幾何參數（表3.2）rn=10ao=16 2) 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＝2.80.8ｍｍ，由于加工表面精度要求Ra=3.2 um.根據表3.5得每轉進給量ｆ＝0.5～１mm/r就能滿足要求，但考慮到Ｘ62W功率為7.5kw，機床為中等系統(tǒng)剛度和Ｘ62W銑床說明書 所以每轉進給量ｆ＝0.6mm/r 3) 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） 4) 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, =40-70mm, ac=2.80.8ｍｍ, fz=f/z=0.0750.1mm/z 式中 ， f=0.8， =23.7(m/min) n=1000V/d=(1000x23.7)/(3.14x50)=151r/min 根據X62W型銑床說明書選n=160r/min Vc=3.14nd/1000=(160x3.14x50)/1000=25.1m/min Vf=nf=160x0.6=96mm/min 選Vf=80mm/min 實際fz=Vf/(nxz)=0.0625mm/z 5) 機床功率：根據《切削用量簡明手冊》表3.20 當 Vc=71m/min =2.8mm =41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw 切削功率的修正系數： 故Pct＜0.8, 根據X62W型銑床說明書，機床主軸允許的功率為 Pcm=7.50.75=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 fz=0.0625mmm/z 6) 基本工時根據 《切削用量簡明手冊》表3.5 Tm=(L+L1+△)/Vf=(28+14)/80=0.525（min） L1+△=14mm 2. 精銑 1）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，ｆ＝0.6 3）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==33.1m/min n=1000V/d=(1000x33.1)/(3.14x50)=211r/min根據X62W型銑床說明書選n=210r/min Vf=nf=210x0.6=126mm/min、VF=125mm/min fz=Vf/(nxz)=0.074mm/Z 4）基本工時基本工時根據 《切削用量簡明手冊》表3.5 Tm=(L+L1+△)/Vf=(28+14)/125=0.336（min） L1+△=14mm 工序Ⅳ 銑削8+0.030mm槽。 加工工件尺寸：8+0.030mm , 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 1) 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：L=8mm D=63 d=22 d1=34 ro=15 ao=12an=6Z=16 2) 選擇切削量 由于槽的深度為8mm, 故一次走完，ae=8mm ap=8mm 由《切削用量簡明手冊》表3.3 確定f=0.15-0.3mm/r 現取f=0.3mm/r fz=0.3/16=0.018mm/z 3) 選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命：根據《切削用量簡明手冊》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 4) 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 Cv=25,=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25, Km=1.12,Ksv=0.8,T=0.82, Kv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=82.86m/min n=1000Vc/do=100082.86/3.1463=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/min fzc=110/37516=0.018mm/z 5) 機床功率： 根據《切削用量簡明手冊》表3.28 公式 圓周力 fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doaFnWF)KFC KTV=0.90 KMFC=0.94 由表28 得 CF=30，XF=1.0，yF=0.65，UF=0.83，WF=0，qF=0.83，K=1.28 Fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doqFnWF)K=30 X 8 X 0.018 X 8/ 63 X 375 =505.6 N M=FCdo/2103=15.9N?M Pc=FcVc/1000=1.18km 根據X62W型銑床說明書，功率足夠。 6) 基本工時 基本工時根據 《切削用量簡明手冊》表3.5 Tm=(L+L1+△)/Vf=(40+14)/110=0.49（min） L1+△=14mm 工序Ⅴ銑寬為180+0.12mm槽 1) 選擇刀具 銑刀參數：L=10 D=100mm d=30mm ro=15 ao=12an=6Z=24 2) 選擇銑削用量 由于槽的寬度為18mm, 故二次走完，ae=23mm ap=10mm 由《切削用量簡明手冊》表3.3 確定f=0.5mm/r 現取f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z 3） 選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命： 根據《切削用量簡明手冊》表3.7,得最大磨損量為0.5 由表3.8確定刀具壽命：T=100min 因為槽深為35 mm 故銑18H11槽時底邊留有5 mm的加工余量，精銑以達到圖紙所規(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 每齒進給量為fz＝0.063～0.102 mm/z取fz＝0.09 mm/z。則銑床主軸轉速為 n＝=358.3～577.2 r/min 根據機床說明書可取n＝460 r/min。則實際轉速為 Vf＝fznz＝0.093460 ＝124.2 mm/min 3、切削加工工時 由《機械加工工藝手冊》表2.1-99查得 ＝ ＝0.82 min L1+△=20mm i=2(走兩次) 工序Ⅵ 磨180+0.12mm槽， 保證尺寸18mm 1) 選擇砂輪。 見《切削手冊》第三章中磨料選擇各表，結果為 GZ46KV6P35040127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16640（DdH）。 2) 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 fr=0.015mm 3) 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，連同其它加工數據，一起填入機械加工工藝卡片中，見附后表。 7. 參考文獻 1、黃健求主編 《機械制造技術基礎》 機械工業(yè)出版社 2005.11 2、崇凱主編 《機械制造技術基礎課程設計指南》 化學工業(yè)出版社 2007.2 6、陳國香主編 《機械制造與模具制造工藝學》 清華大學出版社 2006.5 7、艾興、肖試綱主編 《切削用量簡明手冊》 機械工業(yè)出版社 2013.7 11、鄒青主編 《機械制造技術基礎課程設計指導教程》 機械工業(yè)出版社 2004.8 12、李軍主編 《互換性與測量技術基礎》 華中科技大學出版社 2013.7 機械加工工藝過程卡片 產品型號 CA6140 產品型號 共 1 頁 產品名稱 機床 零件名稱 撥叉 第 1 頁 材料牌號 HT200 鑄 鐵 毛坯 種類 鑄 件 毛坯 尺寸 毛坯件數 1 每臺 件數 1 備注 工序號 工序 名稱 工 序 內 容 車間 工段 設備 工 藝 裝 備 工 時 準終 單件 1 銑削 1. 粗銑右端面 2. 精銑右端面 銑床車間 2 銑床 專用夾具、高速鋼鑲嵌式端面銑刀， 游標卡尺 20s 2 鉆孔 擴孔 1.鉆孔φ20進給量1.5mm 2.擴孔至φ21達到6.3m 鉆床車間 2 鉆床 專用夾具、直柄麻花鉆，卡尺，塞規(guī) 100s 3 倒角 1. 倒角15 車床車間 1 車床 普通車刀，游標卡尺 10s 4 拉花鍵 1. 拉花鍵至φ25 Ra=3.2m 拉床車間 1 拉床 專用夾具、拉刀 6s 5 高頻淬火 對上通槽進行局部高頻淬火 車間 專用夾具 3s 6 銑削 1.粗銑溝槽剩余加工余量1.5mm 2.精銑上平面至8x8 Ra=1.6m 銑床車間 2 銑床 專用夾具、盤銑刀深度， 游標卡尺 200s 7 銑削 1. 粗銑削量下通槽，加工余量量1.5mm 2. 磨削至23x18，Ra=3.2m 磨削，銑床車間 2 銑床 專用夾具、盤銑刀深度， 游標卡尺 320s 8 去毛刺 鉗工車間 1 銼刀 老虎鉗，銼刀，砂紙 9 清洗 清洗車間 1 洗衣機 10 檢驗 檢驗車間 1 塞規(guī)，卡尺等。 設計（日期） 2015/1/14 審核（日期） 會簽（日期） 標記 處數 更改文件 簽字 日期 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 2015/1/14