CA6140车床拨叉831008钻Ф20孔说明书课案.docx

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CA6140车床拨叉831008钻Ф20孔说明书课案

设计说明书

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指导教师：

2016/4/20

目录

1、零件的作用·················3

2、零件的工艺分析···············3

3、工艺规程设计················3

3.1确定毛坯的制造形式

3.2基面的选择

3.3粗基准的选择

3.4精基准的选择

3.5制定工艺路线

4、机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定···5

5、确立切削用量及基本工时···········6

6、夹具设计··················14

6.1基本任务

6.2方案分析

6.3定位误差计算

7、参考文献··················17

1、零件的作用

CA6140车床的拨叉。

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工作，获得所需的速度和扭矩的作用。

零件上方的φ20孔与操纵机构相连，二下方的φ50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。

两件零件铸为一体，加工时分开。

2、零件的工艺分析

CA6140车床拔叉共有两处加工表面，其间有一定位置要求。

如下：

以φ20为中心的加工表面这一组加工表面包括：

φ20的孔，以及其上下端面，上端面与孔有位置要求，孔壁上有一个装配时钻铰的锥孔，一个M8的螺纹孔。

下端有一个47的斜凸台。

这三个都没有高的位置度要求。

以φ50为中心的加工表面这一组加工表面包括：

φ50的孔，以及其上下两个端面。

这两组表面有一定的位置度要求,即φ50的孔上下两个端面与φ20的孔有垂直度要求。

由以上分析可知，加工时需要先加工一组表面，再以这组表面为基准加工另外的表面。

3、工艺规程设计

3.1确定毛坯的制造形式

零件材料为HT200。

考虑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。

3.2基面的选择

基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。

基面选择的正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。

否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。

3.3粗基准的选择

对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。

而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。

根据这个基准选择原则，现选取φ20孔的不加工外轮廓表面和一端面作为粗基准，在V形块和支承板上实现五点定位。

采用快速螺旋加紧机构推动V形压头夹紧工件。

3.4精基准的选择

主要应该考虑基准重合的问题。

当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。

3.5制定工艺路线

方案一：

1.粗、精铣Φ20孔下端面

2.钻、扩粗精铰Φ20、Φ50孔

3.粗、精铣Φ50孔下端面

4.粗、精铣Φ50、Φ20孔上端面

5.切断

6.钻Φ8孔（锥孔加工一半，装配时钻铰）

7.钻Φ4孔

8.攻M6×1.5螺纹

9.铣47°凸台，保证上表面粗糙度

10.检查

此方案效率较高，但是同时钻三个孔对设备有一定要求。

方案二：

1.粗、精铣φ20孔上端面。

2.粗、精铣φ20孔下端面。

3.钻、扩、铰、精铰φ20孔。

4.钻、扩、铰、精铰φ50孔。

5.粗、精铣φ50孔上端面

6.粗、精铣φ50孔下端面。

7.切断。

8.钻φ4孔（装配时钻铰锥孔）。

9.钻一个φ4孔，攻M6螺纹。

10.铣47°凸台。

11.检查。

此方案适合大多数设备，但效率较低。

从实际设备情况考虑此处选择方案二。

4、机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定

”CA6140车床拨叉”；零件材料为HT200，硬度190～210HB，毛皮重量2.2kg，生产类型大批量，铸造毛坯。

据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：

4.1外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（φ20，φ50端面）。

查《机械制造工艺设计简明手册》（以下称《工艺手册》）表2.2～2.5，取φ20，φ50端面长度余量均为2.5（均为双边加工）

铣削加工余量为：

粗铣1mm

精铣0mm

4.2内孔（φ50已铸成孔）

查《工艺手册》表2.2～2.5，取φ50已铸成孔长度余量为3，即铸成孔半径为44mm。

工序尺寸加工余量：

钻孔2mm

扩孔0.125mm

铰孔0.035mm

精铰0mm

4.3其他尺寸直接铸造得到

由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。

因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。

5、确立切削用量及基本工时

工序一：

以Φ32外圆为粗基准，粗铣Φ20孔上下端面

加工要求：

精铣Φ20孔上下端面

机床：

XA5032卧式铣床。

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=1２,故据《切削手册》取刀具直径do=125mm。

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）每齿进给量机床功率为7.5kw。

查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。

由于是对称铣，选较小量f=0.14mm/z。

3）查后刀面最大磨损及寿命

查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。

查《切削手册》表3.8，寿命T=180min4）计算切削速度按《切削手册》，查得Vc＝110mm/s，n=281r/min,Vf=378mm/s

据XA6132铣床参数，选择nc=300r/min,Vfc=375mm/s,则实际切削速度Vc=3.14*80*475/1000=117.8m/min,实际进给量为fzc=Vfc/ncz=0.10mm/z。

5）校验机床功率查《切削手册》,而机床所能提供功率为Pcm=56.3kw>Pcc=2.7kw。

故校验合格。

6）计算基本工时

tm＝L/Vf=（72+9）/375=0.216min.

工序二：

精铣φ20孔上下端面。

1.加工条件

工件材料：

HT200,σb=0.16GPaHB=190~241,铸造。

加工要求：

精铣φ20上下端面。

机床：

X6140卧式铣床。

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》（后简称《切削手册》）取刀具直径do=80mm。

选择刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=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》f=0.14~0.24mm/z。

由于是对称铣，选较小量f=0.14mm/z。

3）查后刀面最大磨损及寿命

查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。

查《切削手册》表3.8，寿命T=180min4）计算切削速度按《切削手册》，查得Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s

据XA6132铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度Vc=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为fzc=Vfc/ncz=475/（300*10）=0.16mm/z。

5）校验机床功率查《切削手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。

故校验合格。

最终确定ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，Vc=119.3m/min，fz=0.16mm/z。

6）计算基本工时

tm＝L/Vf=（32+80）/475=0.09min。

工序三：

以φ20孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰φ20孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。

1.选择钻头

选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=18mm，钻头采用双头刃磨法，后角αo＝12°，二重刃长度bε=2.5mm,横刀长b=1.5mm,宽l=3mm,棱带长度l=1.5mm

2.选择切削用量

（1）决定进给量

F=0.7mm/r

按钻头强度选择f=1.75mm/r按机床强度选择f=0.5mm/r

最终决定选择机床已有的进给量f=0.48mm/r经校验Ff=6090

（2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度

（3）切削速度

N=3083r/min

（4）校验扭矩功率

Mc=60Mm=2.144Pc=0.2~7.1故满足条件，校验成立。

３.计算工时

T=0.1min

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：

n=272r/minf=0.48mm/rvc=15.4m/mind=19.8mm

铰孔：

n=272r/minf=0.48mm/rvc=15.4m/mind=19.94mm

精铰：

n=272r/minf=0.48mm/rvc=15.4m/mind=20.0mm

工序四：

以φ20孔为精基准，钻、扩、铰、精铰φ50孔，保证空的精度达到IT7。

1.选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=48mm，钻头采用双头刃磨法，后角αo＝11°，二重刃长度bε=11mm,横刀长b=5mm,弧面长l=9mm

2.选择切削用量

3.

（1）决定进给量

F=1.0~1.2mm/r

4.（4）校验扭矩功率

Mc=60Mm=2.144Pc=0.2~7.1故满足条件，校验成立。

３.计算工时

T=0.52min

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：

n=272r/minf=0.48mm/rvc=15.4m/mind=49.75mm

铰孔：

n=272r/minf=0.48mm/rvc=15.4m/mind=49.93mm

精铰：

n=272r/minf=0.48mm/rvc=15.4m/mind=50.0mm

工序五：

切断。

工序六：

以φ20孔为精基准，粗铣φ50孔上下端面。

1.加工条件

工件材料：

HT200,σb=0.16GPaHB=190~241,铸造。

机床：

XA5032卧式铣床。

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=1２,故据《切削手册》取刀具直径do=125mm。

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）每齿进给量机床功率为7.5kw。

查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。

由于是对称铣，选较小量f=0.14mm/z。

3）查后刀面最大磨损及寿命

查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。

查《切削手册》表3.8，寿命T=180min4）计算切削速度按《切削手册》，查得Vc＝110mm/s，n=281r/min,Vf=378mm/s

据XA6132铣床参数，选择nc=300r/min,Vfc=375mm/s,则实际切削速度Vc=3.14*80*475/1000=117.8m/min,实际进给量为fzc=Vfc/ncz=0.10mm/z。

5）校验机床功率查《切削手册》,而机床所能提供功率为Pcm=56.3kw>Pcc=2.7kw。

故校验合格。

6）计算基本工时

tm＝L/Vf=（72+9）/375=0.216min.

工序七：

以φ20孔为精基准，精铣φ50孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.07。

1.加工条件

工件材料：

HT200,σb=0.16GPaHB=190~241,铸造。

机床：

XA5032卧式铣床。

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=1２,故据《切削手册》取刀具直径do=125mm。

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》选f=0.5mm/z。

3）查后刀面最大磨损及寿命

查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。

查《切削手册》表3.8，寿命T=180min4）计算切削速度按《切削手册》，将f降一级为f=0.5mm/z。

查得Vc＝110mm/s，n=252r/min,Vf=577mm/s

据XA6132铣床参数，选择nc=235r/min,Vfc=600mm/s,则实际切削速度Vc=600.4,实际进给量为fzc=Vfc/ncz=0.21mm/z。

5）校验机床功率查《切削手册》,而机床所能提供功率为Pcm=56.3kw>Pcc=2.7kw。

故校验合格。

6）计算基本工时

tm＝L/Vf=（72+9）/375=0.216min.

结果ap=1.0mm,f=0.21mm/z,nc=235r/min,Vfc=600.4mm/s.

工序八：

以φ20孔为精基准，钻φ4孔（装配时钻铰锥孔）。

1.选择钻头

选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=4mm，后角αo＝16°

2.选择切削用量

（1）决定进给量

按钻头强度选择f=0.50mm/r按机床强度选择f=0.53mm/r最终决定选择机床已有的进给量f=0.22mm/r经校验校验成功。

（2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度寿命T=20min．

（3）切削速度

v=17.1mm/r

（4）校验扭矩功率

Mc

工序九：

以φ20孔为精基准，钻φ4孔，攻M6螺纹

1.选择钻头

选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=4mm，后角αo＝16°

3.选择切削用量

（1）决定进给量

按钻头强度选择f=0.50mm/r按机床强度选择f=0.53mm/r最终决定选择机床已有的进给量f=0.22mm/r经校验校验成功。

（3）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度寿命T=20min．

（3）切削速度

v=17.1mm/r

（4）校验扭矩功率

Mc

工序十：

以φ20孔为精基准，铣47°凸台。

工序十一：

检查。

6、夹具设计

6.1基本任务

零件：

CA6140车床拔叉

工序：

钻Ф20孔

设备：

立式机床

6.2方案分析

6.2.1需要限制的自由度：

对工件进行钻孔，为了保证精度，需要对工件进行完全定位。

由于基准面为外圆柱，因此，选择一组V形块进行定位。

现选取φ20孔的不加工外轮廓表面和一端面作为粗基准，在V形块和支承板上实现五个自由度的限制，利用小立柱实现最后一个自由度的限制并采用快速螺旋加紧机构推动V形压头夹紧工件。

6.2.2定位方案的比较

方案一方案二

已知V形块限制了4个自由度，孔轴线方向的自由度需要一个端面来限制。

在方案一中，端面处于待钻孔的下端面，在钻孔过程中受力均匀平稳。

而方案二中，端面处于大孔的下端面，在钻孔过程中会产生额外的弯矩，使工件抖动，从而影响加工精度。

因此选择方案一。

6.2.3夹紧方案的选择

在本定位方案中由于采用了V形块定位，因此，选择推动V形头进行夹紧。

方案一：

圆偏心夹紧机构

方案二：

斜楔夹紧机构

方案三：

螺旋夹紧机构

圆偏心夹紧机构虽然夹紧迅速，但是，自锁性能差，在钻孔过程中容易产生松动，影响孔精度。

斜楔夹紧机构夹紧力不大，操作不方便。

螺旋夹紧机构结构简单，夹紧行程大，自锁性能好。

因此，选择快速螺旋加紧机构进行工件的夹紧。

同时为了不损伤V形块，配合圆头压块使用。

6.3定位误差计算

Ф20孔的定位基准为外圆，设计基准为外圆轴线，因此存在基准不重合误差。

由于以外圆在V形块上定位，故有外圆直径制造不准确而产生的基准位移误差。

所以该孔尺寸的总定位误差为

Δ=0.3205+0.4384=0.76mm

参考文献：

1、《机床专用夹具图册》（第二版）李丹等著

2、《机械制造工艺学课程设计指导书》（第二版）赵家齐等著

3、《机械设计课程设计》（第四版）陈秀宁等著

4、《互换性与测量技术基础》（第四版）王伯平著

5、《机械制造技术基础》卢波等著

6、《机械设计》（第九版）濮良贵等著