机械制造技术基础课程设计CA6140车床拨叉一设计

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1、 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 说 明 书 设计题目：CA6140车床拨叉一设计设计者： 学号：指导教师： 目录1零件分析 .1 1.1零件的作用 .1 1.2零件的工艺分析.22工艺规程的设计3 2.1确定毛坯的制造形式.3 2.2基面的选择.32.3制定工艺路线.32.4机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确 定.52.5确立切削用量及基本工时.73夹具设计.133.1问题的提出133.2夹具设计134参考文献.171零件分析 1.1零件的作用：题目所给的零件是CA6140车床的拨叉，它位于车床变速机构中，主要起换档作用，使主轴按照工作者的要求获得所需的速度和扭矩，零件上方

2、的25孔与操纵机构相连，而下方的60半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触，通过上方的力拨动下方的齿轮变速。为加工方便两件零件铸为一体，加工时分开。1.2零件的工艺分析：CA6140车床共加工两处表面，其间有一定位置要求。分述如下：1.以25mm孔为中心的加工表面：这一组加工表面包括：25H7mm的孔，42mm的圆柱两端面，主要加工表面为25H7mm通孔。2. 以60mm孔为中心的加工表面：这一组加工表面包括：60H12的孔，以及60H12的两个端面，主要加工表面为60H12的孔。3. 铣16H11mm的槽：这一组加工表面包括：16H11mm槽的端面、底面、两侧面。4. 以M221.5螺纹孔为中

3、心的加工表面：这一组加工表面包括：M221.5的螺纹孔，3232mm的端面，主要加工表面为M221.5螺纹孔。 这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是： A：60孔端面与25H7孔垂直度公差为0.1mm.。B:16H11mm的槽与25H7的孔垂直度公差为 0.08mm。由上面分析可知：加工时应先加工一组表面，再以这组加工后的表面为基准加工另外一组表面。2 工艺规程设计 2.1确定毛坯的制造形式 零件材料为HT200,考虑到零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。 2.2基准的选择 （1）粗基准的选择：以零件小头上端为主要的定位基准，以两个小头的外圆表面为辅助

4、粗基准 （2）精基准的选择：以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔外圆表面为辅助的定位精基准。 2.3制定工艺路线工艺路线的制定应当能使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,由于本次课设是大批量生产，故采用专用夹具并尽量使工序分散来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工艺路线方案：工序一 粗铣25孔上端面，以25孔下端面为定 位基准。工序二 粗铣25孔下端面，以25孔上端面为定位基准。工序三 精铣25孔上端面，以25孔下端面为定位基准。 工序四 精铣25孔下端面，以25孔上端面为定位基准。工序五 钻、扩25孔，以42孔外圆和25孔

5、上端面为定位基准。工序六 粗铣60孔的上端面，以25孔下端面为定位基准。工序七 粗铣60孔的下端面，以25孔上端面为定位基准。工序八 精铣60孔的上端面，以25孔下端面为定位基准。工序九 精铣60孔的下端面，以25孔上端面为定位基准。工序十 粗镋60孔，以25孔右母线为定位基准。工序十一 粗铰、精铰25孔，以42孔外圆和25孔上端面为定位基准。工序十二 精镋60孔，以25孔右母线为定位基准。工序十三 粗铣9032平面，以25孔轴线和其上端面为定位基准。工序十四 精铣9032平面，以25孔轴线和其上端面为定位基准。工序十五 粗铣3232平面，以25孔轴线和9032平面为定位基准。工序十六 精铣3

6、232平面，以25孔轴线和9032平面为定位基准。工序十七 钻、扩M22孔，以25孔轴线和9032平面为定位基准。工序十八 粗铰、精铰M22孔，以25孔轴线和9032平面为定位基准。工序十九 攻M22孔，自为基准。工序二十 粗铣16H11槽，以25孔轴线和其上端面为定位基准。工序二十一 精铣16H11槽，以25孔轴线和其上端面为定位基准。工序二十二 工件铣断。工序二十三 工件铣断面粗铣。工序二十四 去毛刺。工序二十五 检查。2.4机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定CA6140车床拨叉一，零件材料为HT200，硬度190210HB，毛坯重量1.45kg，生产类型为大批量，铸造毛坯。根据以上信

7、息及加工路线，确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.外圆表面（42）：考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯，又由于其没有粗糙度要求，因此其可直接铸造而成。2. 外圆表面沿轴线方向的加工余量及公差（42）:查机械制造工艺设计简明手册表2.2-12.3-28，取42端面长度余量均为5.5。铣削加工余量为：粗铣 4.5mm，半精铣1.0mm。3. 内孔（25已铸成15的孔）：查机械制造工艺设计简明手册表2.2-12.3-28，为了节省材料，即铸成孔直径为15mm。工序尺寸加工余量：钻孔至23mm，扩孔至24.8mm，铰孔至24.94mm，精铰至25H7mm。 4

8、. 内孔（60已铸成52的孔）：由于60孔的表面粗糙度要求较低故只需镋一次即可达到要求 工序尺寸加工余量：镋至IT12。 5.3232面上的槽的加工（已铸成余量为2.5mm的 凹槽）：由于凹槽没有粗糙度要求，故用一次粗铣和一次精铣完全可以达到设计要求。工序尺寸加工余量：粗铣1.5mm，半精铣1mm。6.9032平面上的加工（已铸成余量为5.5mm的 平面）：由于9032平面粗糙度要求较低，故采用一次粗铣和一次半精铣足可达到设计要求。工序尺寸加工余量：粗铣4.5mm，半精铣1mm。7.3232平面的加工(已铸成余量为2.5mm的平面）：由于3232平面粗糙度要求较低，故采用一次粗铣和一次半精铣足

9、可达到设计要求。工序尺寸加工余量：粗铣1.5mm，半精铣1mm。8.16H11凹槽的加工（加工余量为8mm）：由于16H11平面粗糙度要求较低，故采用一次粗铣和一次精铣可达到设计要求。工序尺寸加工余量：粗铣7mm，精铣1mm。9. 螺纹孔加工（M22孔已铸成15的孔）:工序尺寸加工余量：钻至20，扩至21.8粗铰、精铰至20.4，攻丝至22。 10. 其他尺寸和粗糙度应直接铸造得到：由于本设计规定的零件为大批量生产，因此在设计、制造时，为保证加工质量，应采用适当高精度的专用机床和能保证加工质量的夹具。2.5确定切削用量及基本工时工序一 以42外圆为粗基准，粗铣25孔上下端面：1.加工条件 工件

10、材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,铸造。 加工要求：粗铣25孔上下端面。 机床： X53立式铣床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=10,故根据切削用量简明手册取刀具直径do=80mm。选择刀具前角o0后角15，副后角o=10，刀齿斜角s=15,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1.5mm。2. 切削用量1铣削深度 ：因为切削量较小，故可以选择ap=1.5mm，三次走刀即可完成所需长度。2每齿进给量 机床功率为10kw，查切削用量简明手册f=0.140.24mm/z。由于是不对称端铣，选

11、最大量f=0.24mm/z。 3查后刀面最大磨损及寿命 查机械切削用量手册表8，寿命T=180min4计算切削速度，根据切削用量简明手册Vf=6.445计算基本工时tmL/ Vf=(90+36)/6.44=6.99min。工序二 精铣25孔上下端面。 1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,铸造。加工要求：精铣25上下端面。 机床：X53立式铣床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=10,故据切削用量简明手册取刀具直径do=80mm。选择刀具前角o5后角o8，副后角o=8，刀齿斜角s=10,主刃Kr=

12、60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1mm。2. 切削用量1铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。 2每齿进给量 机床功率为7.5kw。查切削手册表5 f=0.140.24mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。3查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表8，寿命T=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 Vf6.44mm/s， 5） 计算基本工时tmL+182/ Vf=(2+182)/6.44=5.9min。工序三 以25孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰25孔，孔的精度达到IT7。 1. 选择钻床及钻头 选择Z512

13、5A钻床，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=23mm，钻头采用双头刃磨法， 2.选择切削用量 （1）决定进给量由do=23mm,查2表5 按钻头 按机床强度查1表10.1-2选择最终决定选择机床已有的进给量 （2）耐用度查2表9T=4500s=75min （3）切削速度 查1表10.1-2n=50-2000r/min 取n=1000r/min. .计算工时 由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。扩铰和精铰的切削用量如下：扩钻：选高速钢扩孔钻 铰孔：选高速钢铰刀 精铰：选高速钢铰刀 工序四 以25孔为精基准，粗镗60孔，保证孔的精度达到IT7。选择镗刀：选择高速钢镗刀，

14、粗镗时do=59.9mm选择卧式镗床T68,粗镗时v=20-35 m/min,f=0.3-1.0 mm/r 精镗时 v=15-30 m/min,f=0.15-0.5 mm/r工序五 粗铣 、精铣槽16H11的端面 1. 选择机床刀具 选择立式铣床X53K硬质合金钢Yab端铣刀2. 切削用量查2表5 f=0.140.24mm/rT=180min 取f=0.15mm/r v=1.84m/min n=7.32r/min 3. 计算工时 半精铣 工序六 精铣槽16H11 本道工序精铣槽之前已进行了粗铣和半精铣工步，此工序精铣槽须满足各技术要求包括：槽宽16H11，槽深8H12，槽两侧面粗糙度为3.2，

15、槽底面粗糙度为6.3。1. 选择机床及刀具机床 x61W型万能铣床刀具 错齿三面刃铣刀铣槽do=16mm查1表8 国家标准 GB1118 D=160mm d=40mm L=16mm 齿数z=242. 计算切削用量（1） 由1表9.41和3查得 走刀量 f=0.67 mm/r（2） 铣刀磨钝标准和耐用度由1表9.46查得 磨钝标准为 0.20.3 表9.47查得 耐用度为 T=150min （3） 切削速度 由1 式3.2 查表 9.48 得其中： 修正系数 m=0.5 代入上式，可得 v=49.5m/min=0.82m/s 4确定机床主轴速度 由3 按机床选取主轴转速为6.33 r/s 所以

16、实际切削速度为 3. 计算切削工时 工序七 铣螺纹孔顶面1. 选择机床及刀具机床：X53K立式铣床。刀具：硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。2. 切削用量1） 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需长度。2） 刀具耐用度 查2表 寿命T=180min。 3） 计算切削速度查2得 Vc0.38mm/s，n=1.53r/min,Vf=1.42mm/s工序八 两件铣断 3夹具设计精铣16H11mm槽夹具的设计3.1问题的提出本夹具要用于精铣槽16H11，对槽16H11的要求有：槽宽16H11 精度等级为IT12级，槽深8H12 精度等级为IT12级，槽两侧面粗糙度为3

17、.2，槽底面粗糙度为6.3。本道工序只精铣一下槽即达到各要求，因此，在本道工序加工时，我们应首先考虑保证槽的各加工精度，如何提高生产效率，降低劳动强度。 3.2夹具设计：1 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，

18、降低劳动强度，提高加工精度。25的孔和其两端面都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的25孔和其端面作为定位精基准，来设计本道工序的夹具，以两销和两已加工好的25孔的端面作为定位夹具。为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺母作为夹紧机构。2 切削力和夹紧力计算 （1）刀具：高速钢错齿三面刃铣刀 160mm z=24 机床：x61W型万能铣床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。 安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数

19、1.1 所以 （2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=20mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 满足要求 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠，使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力3. 定位误差分析 A:定位元件尺寸及公差确定：夹具的主要定位元件为一平面和两定位销，孔与销间隙配合。 B: 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在竖直方向上的最大

20、变动量等于孔的最大尺寸减去销的最小尺寸。本夹具是用来在立式铣床上加工，由于重力的作用，所以工件上孔与夹具上的定位销始终保持接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径最大尺寸的一半减去轴径最小尺寸的一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与定位方向相同，则其定位误差为： T=D（孔max）-D（轴min）/2本工序采用一可换定位销、一削角销定位，工件始终靠近可换定位销的和削角销一面，而挡销的偏角会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力，因此，工件不在在定位销正上方，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。4.夹具设计及操作的简要说明： 在设计夹具时，应该注意提高生产率，并应使夹具结构简单，便于操作，降低成本，提高夹具性价比。本工序由于是精铣故其切削余量小，切削力小，所以一般的夹紧就能达到要求，本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。本道工序为铣床夹具选择了开口垫圈和螺母夹紧方式（为了提高生产率，使用开口垫圈，并且螺母直径小于工件直径）。 参考文献一：切削用量简明手册 北京：机械工业版社二：机械制造技术基础。武汉：武汉理工大学出版社 三：机械制造工艺设计简明手册 北京：机械工业版社