机械制造工艺学课程设计CA6140车床拨叉设计说明书Word文档下载推荐.docx

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根据该拨叉零件图的技术要求及装配要求，选择拨叉头的右端面和叉轴孔Ø

220+0.28作为精基准。

因为零件上很多表面都可以用它们做基准进行加工，叉轴孔Ø

220+0.28的轴线使设计基准，选用其作精基准加工操纵槽上表面及下表面，以及叉脚内表面。

拨叉头右端面作精基准遵循了基准重合原则，因为该拨叉在轴向的尺寸多以该端面为设计基准。

2.2零件表面加工方法的选择

（1）工件被选为精基准的右端面为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT14表面粗糙度Ra3.2，需进行粗车和半精车。

（2）花键底孔公差等级IT12，表面粗糙度Ra6.3，需进行钻孔和扩孔。

（3）工件上表面B面，表面粗糙度Ra3.2，公差等级IT14，需进行粗铣和半精铣。

（4）槽80+0.03深表面粗糙度Ra6.3，公差等级IT14，只需粗铣，槽80+0.03宽表面粗糙度Ra1.6，公差等级IT8，需进行粗铣和精铣。

（5）槽180+0.012深表面粗糙度Ra3.2，公差等级IT14，需进行粗铣和半精铣，槽80+0.03宽表面粗糙度Ra3.2，公差等级IT6，需进行粗铣—精铣—磨削。

（6）花键大径Ø

25+0.0230公差等级IT7，表面粗糙度Ra1.6

花键宽6+0.06+0.03公差等级IT9，表面粗糙度Ra3.2

采用同心式小径定心矩形花键拉刀拉花键，并进行渗碳淬火—低温回火热处理。

2.3制定工艺路线

方案一：

工序一：

粗车和半精车A端面，钻和扩花键底孔，两端倒角150

工序二：

粗铣、精铣槽B面

工序三：

铣削槽80+0.03

工序四：

铣削、磨槽180+0.012

工序五：

拉花键

工序六：

钳工

工序七：

终检

方案二：

以Ø

40外圆定位，粗车、半精车端面A，钻、扩花键底孔Ø

220+0.28，两端倒角150

拉花键，以A面为定位基准。

以花键孔中心线及A面为定位基准，粗铣、精铣槽B面

以花键孔中心线及A面为定位基准，铣削槽80+0.03

以花键孔中心线及A面为定位基准，铣削、磨槽180+0.012

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。

但此方案中第二、三、四道工序很难对工件进行定位和夹紧、方案二中，把花键放在第一道工序的后边，这样，方案二中的第三、四、五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面作为三、四、五道工序的定位基准。

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。

3工艺设计

3.1选择加工设备与工艺装备

（1）选择机床根据不同的工序选择机床

●工序一是粗车和半精车，钻、扩花键孔，两端倒角。

本零件外廓尺寸不大，精度要求不是很高，选用C3163—1转塔式六角车床。

●工序二是拉花键，选用卧式拉床，根据本零件花键孔尺寸和精度要求采用卧式内拉床L6106/1。

●工序三、四、五铣削端面，铣削槽，根据本零件尺寸和加工精度要求，采用X62W卧式铣床。

（2）选择夹具

本零件除了工序一粗车、半精车端面，钻、扩花键底孔，倒角采用三爪自定心卡盘夹具以外，其他工序采用专用夹具。

（3）选择刀具根据不同的工序选择刀具

●在工序一中，粗车和半精车采用90度偏头端面车刀；

钻、扩孔分别采用Ø

20中心钻和Ø

21扩孔钻；

倒角采用45度偏刀。

●在工序二中，拉花键，采用同心式小径定心矩形花键拉刀。

●在工序三中，粗铣和精铣槽B面，采用标准镶齿圆柱铣刀。

●在工序四中，铣削槽80+0.03，采用高速钢错齿三面刃铣刀（精密级K8）

●在工序五中，铣削和磨槽180+0.012，采用高速钢直齿精密级三面刃铣刀，平型砂轮GZ46KV6P350X40X127

（4）选择量具一般情况下，尽量采用通用量具

根据零件表面的精度要求，尺寸和形状特点，参考有关资料选择如下：

●在工序一中，粗车和半精车A表面，工序尺寸19.5mm,零件尺寸18mm，钻扩孔，钻后工序尺寸Ø

21+0.330，扩孔至零件尺寸Ø

22+0.280，因此采用读数值0.02，测量范围为0—125游标卡尺。

●在工序二中，拉花键，根据花键宽6+0.06+0.03和花键大径Ø

25+0.0230，采用内径千分尺，读数值0.01，测量范围5—30mm.

●在工序三中，粗铣和半精铣槽B面，粗铣工序尺寸29mm,半精铣后零件尺寸27mm，采用读数值0.05，测量范围为0—125mm游标卡尺。

●在工序四中，铣削槽80+0.03，采用读数值0.05测量范围0—200深度游标卡尺和量块。

●在工序五中，铣削、磨槽180+0.012，铣削工序尺寸宽17.7+0.0520深50mm，磨零件尺寸宽18+0.0120，采用读数值0.05，测量范围0—200深度游标卡尺和量块。

3.2确定工序尺寸

确定工序尺寸（或工步）尺寸的一般方法是：

由加工表面的最后工序（或工步）往前推算，最后工序（或工步）尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。

前面已确定各加工表面的总加工余量（毛坯余量），应将毛坯余量分为各加工余量，然后由后往前计算工序尺寸，中间工序尺寸的公差按加工方法的精度确定。

本零件各加工表面的工序加工余量，工序尺寸公差，表面粗糙度如下：

表5.2.1

加工表面

工序双边余量

工序尺寸及公差

表面粗糙度

粗车

半精车

A面

2.5

1

19

18

Ra6.3

Ra3.2

表5.2.2

Ø

22+0.280孔

3

21+0.330

22+0.280

Ra12.5

表5.2.3

粗铣

半精铣

槽B面

28

27

表5.2.4

铣削

槽80+0.03

宽

8

深

10

Ra1.6

表5.2.5

铣

磨

槽18+0.0120

23

0.3

—

17.7+0.0520

50

18+0.0120

6.3

3.2

4确定切削用量及基本时间

4.1工序一：

车削A面、钻扩孔、倒角

1.加工条件

工件材料：

灰口铸铁HT200，σb=145MPa，铸造。

加工要求：

粗、半精铣、A面并保证18mm的工序尺寸，Ra=3.2µ

m。

机床：

砖塔式六角卧式车床C3163—1.

刀具：

刀片材料，r=12.ao=6-8b=-10rE=0.5Kr=90n=15

2.计算切削用量

●粗车

（1）已知长度方向的加工余量为4土2.3mm。

实际最大加工余量为6.3mm，故分二次加工（粗车和半精车），长度加工公差IT14级，取为-0.43（入体方向）

（2）进给量的确定，根据《机械加工工艺是手册》，当刀杆尺寸为16mmX25mm，车削深度ap≤3时，以及工件的尺寸为Φ60mm（由于凸台B面的存在所以取直为Φ60mm），得f=0.5—0.7mm/ｒ，按C３１６３－１　车床说明书,取f=0.6mm/ｒ

由于存在间歇加工所以进给量乘以K=0.75—0.85，所以实际进给量:

f=0.6X0.8=0.48mm/r

按C３１６３－１　车床说明书　f＝0.53ｍｍ／ｒ

（3）计算切削速度切削速度的计算公式为（寿命选T=60min，刀具材料为YG6）

V=Cv/（Tm·

apxv·

fyv）·

kv

其中：

根据《机械加工工艺师手册》表27—12加工外形：

外圆纵车（kr>

00）、刀具材料YG6、进给量f>

0.40可得：

Cv=158xv=0.15yv=0.4M=0.2修正系数Kv：

kmv=1.15kkv2=0.8kkrv=0.8ksv=0.97kBV=0.81

Vc=158/（600.2·

20.15·

0.530.4）·

1.15·

0.8·

0.81·

0.97

=46.9（m/min）

（4）确定机床主轴转速ns=1000vc/

dw=229.8（r/min）

按C３１６３－１　车床说明书　ｎ＝200r／min

所以实际切削速度V=40.8m/min

（5）切削工时

由于铸造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮，为了切除硬皮表层以及为下一道工步做好准备

Tm=（L+L1+L2+L3）/nwxf=0.33（min）L=（65-0）/2=32.5L1=3、L2=0、L3=0

●半精车

（1）已知粗加工余量为1mm

（2）进给量f根据《机械制造技术基础》表5—116表面粗糙度Ra=3.2、切削速度范围不限、刀尖圆弧半径rE=0.5mm,可得f=0.15—0.25

按C３１６３－１　车床说明书　ｆ＝0.16mm/r

计算切削速度切削速度的计算公式（寿命选为T=60min）为：

V=Cv/（Tm·

V=158/（600.2·

0.160.4）·

0.97

=83.85（m/min）

（3）确定机床主轴转速.nw=1000vc/

dw=410.8（r/min）、

按C3163－１　车床说明书取nw=400（r/min）

实际切削速度V=57.1m/min

（4）切削工时

Tm=（L+L1+L2+L3）/nwxf=22.5/400x0.16=0.35（min）

由于下一道工序是钻孔，所以留下Ø

20mm的台阶，所以L=（65-20）/2=22.5mmL1=3.L2=0.L3=0

●钻孔、扩孔、倒角

（1）钻孔

钻头选择：

钻头几何形状为：

双锥修磨具刃，刀具材料YG8,钻头参数：

ｄ＝Ф20ｍｍβ=30°

，2Φ=118°

，2Φ=70°

，bε=3.5mm,ao=12°

Ψ=55°

b=2mm，=4mm。

根据《机械加工工艺师手册》表28—1确定f=0.4—0.8mm

ａ、按机床进给强度决定进给量：

当σb＝210MPa

ｄ0＝20.5mm可确定f=0.75。

按C3163-1　车床说明书　　　取f=0.62mm/n.

ｂ、决定钻头磨钝标准及寿命，当do=20mm、钻头最大磨损量取0.6寿命T=45min.

ｃ、切削速度　

根据《机械加工工艺师手册》表28—2切削速度公式V=（CVd0zv/Tmapxvfyv）kv

CV=22.2Zv=0.45Xv=0yv=0.3m=0.2

确定修正系数：

KTV=1.0KMV=1.0KWV=0.8Ktv=1.0kov=1.2klv=1.0kapv=1.0

Ｖ=21m/min

n=1000V/

D=334.4n/min由机床技术资料得和334.4接近的有280n/min和400n/min取280n/min

取n=280m/min.实际Ｖ=17m/min

ｄ、基本工时，Tm=L/nf=（80+10）/280x0.62=0.32（min）

入切量及超切量查出Ψ+△=10mm

所以Tm=L/nf=（80+10）/280x0.62=0.32（min）

（2）、扩孔

刀具直径do=21mm；

刀具几何参数同上。

由于两孔直径相差不大，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°

锪钻由于两孔直径相差不大，以表面粗度要求不高手动进给。

（3）、倒角

专用刀具。

此工步使用到专用刀具与手动进给。

检验机床功率

可以查出　当σｂ＝160～245HBS

ａｐ≤2.8ｍｍ　ｆ≤0.6ｍｍ／ｒ　

Ｖｃ≤41ｍ／min　　Ｐｃ＝3.4kw

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求

钻削功率检验按有关手册

当ｄｏ＝21ｍｍ　ｆ＝0.64ｍｍ

查得转矩Ｍ＝61.8　N.M

功率公式:

ＰC＝McVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km

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

4.2工序二：

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：

根据《机械加工工艺师手册》表32—1灰铸铁硬度大于180HBS，拉刀速度分组：

二，花键孔表面粗糙度为1.6，拉削速度范围：

4.5—3.5

v=0.06m/s（3.6m/min）

拉削进给量：

根据《机械加工工艺师手册》表32—3，拉刀型式矩形齿花键拉刀，灰铸铁f=0.04—0.1

切削工时未知拉刀长度公式：

t=Zblηk/1000vfzZ

式中：

Zb单面余量1.5mm（由Φ21mm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（m/min）；

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）sqrt80=1.35sqrt80=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）

4.3工序三：

粗铣，半精铣B面

粗铣B面，半精铣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

1）选择刀具

根据《机械加工工艺师手册》铣削宽度ae≤5mm时。

直径为do=50mm　故齿数Ｚ＝８，由于采用标准镶齿圆柱铣刀

铣刀几何参数rn=10°

ao=16°

2）切削用量本道工步切削宽度ac＝3±

0.8ｍｍ，根据《机械加工工艺师手册》表30—13，铣床功率5—10KW，工艺系统刚度为中，镶齿铣刀，加工材料为灰铸铁，可选择粗铣时每齿进给量af=0.2—0.3mm/z

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0.6镶齿铣刀do=50mm，刀具寿命T=120min

4）确定切削速度

VcZ=8,aP=40-70mm,ac=3±

0.8ｍｍ,fz=f/z=0.07501mm/z

Vc=（Cvdoqv）/（TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv）

Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12

Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79

Vc=（Cvxdoxqv）/（TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv）=23.7（m/min）n=1000V/

d=（1000x23.7）/（3.14x50）=151r/min根据X62W型铣床说明书选n=160r/min

Vc=3.14nd/1000=（160x3.14x50）/1000=25.1m/minVf=nf=160x0.6=96mm/min

选Vf=80mm/min实际fz=Vf/（nxz）=0.0625mm/z

5）机床功率：

当Vc=71m/minae=3mmap=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=3mmVf=80m/min=160r/minVc=25.1m/minfz=0.0625mm/z

6）基本工时

Tm=（L+L1+△）/Vf=（28+14）/80=0.525（min）L1+△=14mm

2.半精铣

1）选择刀具

刀具与上道工步是同一把刀。

2）切削用量

留半精铣的加工余量为1，所以本道工步切削宽度ae＝1mm，由于加工表面精度要求Ra=3.2um.根据《机械加工工艺师手册》表30—13得每转进给量ｆ＝0.5～1.2mm/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

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=（Cvdoqv）/（TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv）=33.1m/min

d=（1000x33.1）/（3.14x50）=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/（nxz）=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（min）L1+△=14mm

4.4工序四：

铣削8+0.030mm槽

加工工件尺寸：

8+0.030mm,长度L=40mm

加工要求：

高速钢直齿三面刃铣刀（精密级K8）加工余量8用乳化液冷却

1）选择刀具：

由加工尺寸公差0-0.3。

所以铣刀精度为精密级K8

铣刀参数：

L=8mmD=63d=22d1=34ro=15°

ao=12°

an=6°

Z=16

2）选择切削量

由于槽的深度为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/rfz=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

Vc=（Cvxdoxqv）/（TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv）·

Kv

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,KTv=0.82,

Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79

Kv=82.86m/min

n=1000×

Vc/

do=1000×

82.86/3.14×

63=418.87r/min

根据X62W型铣床说明书选nc=375r/min

实际速度Vc=

donc/1000=74.2m/min

选Vfc=ncf=375X0.3=112.5mm/min根据X62W型铣床说明书选选Vf=110mm/min

fzc=110/375×

16=0.018mm/z

根据《切削用量简明手册》表3.28公式

圆周力fc=（CFapxffzyFaeVFZ/doaFnWF）KFCKTV=0.90KMFC=0.94

由表28得CF=30，XF=1.0，yF=0.65，UF=0.83，WF=0，qF=0.83，KFC=1.28

Fc=（CFapxffzyFaeVFZ/doqFnWF）KFC=30X8X0.018X8/63X375=505.6N

M=FCdo/2×

103=15.9N•M

Pc=FcVc/1000=1.18km根据X62W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+14）/110=0.49（min）L1+△=14mm

4.5工序五：

铣宽为180+0