热能081CA6140车床拨叉831008加工设计说明书2.docx

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热能081CA6140车床拨叉831008加工设计说明书2

拔叉83008机械制造课程设计零件分析

（一）、零件的作用

CA6140车床的拨叉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。

（二）、零件的工艺分析

CA6140车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。

分述如下：

1.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M6的螺纹孔。

这三个都没有高的位置度要求。

2.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。

由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。

二、工艺规程设计

（一）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。

（二）基面的选择

基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。

基面选择得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，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。

（1）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作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个φ32作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。

（2）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，这在以后还要专门计算。

（三）制定工艺路线

制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。

除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

1、工艺路线方案一:

工序1铸造毛坯

工序2钻扩两孔φ20

工序3半精铣底面

工序4粗镗半精镗孔φ50

工序5粗铣半精铣φ32端面

工序6粗铣半精铣φ50端面

工序7粗铣φ32圆柱侧面

工序8钻锥孔φ8及M6底孔

工序9攻螺纹M6

工序10半精绞精绞两孔φ20

工序11切断

工序12去毛刺清洗

工序13终检

2、工艺路线方案二:

工序1铸造毛坯

工序2半精铣底面

工序3钻扩两孔φ20

工序4粗镗半精镗孔φ50

工序5粗铣半精铣φ50端面

工序6粗铣半精铣φ32端面

工序7粗铣φ32圆柱侧面

工序8钻锥孔φ8及M6底孔

工序9攻螺纹M6

工序10半精绞精绞两孔φ20

工序11切断

工序12去毛刺清洗

工序13终检

3、工艺方案比较分析:

上述两方案:

方案一是先加工内孔φ20,再以φ20孔为基准加工底面，然后加工φ50内孔,而方案二先加工底面,以底面为基准加工各面及φ20内孔.由方案一可见φ20孔为基准加工底面精度易于保证,再以底面为基准加工φ50孔各面基垂直度要求,可保证便于定位加工，符合中批生产要求,方案二较为合理。

因此，最后的加工路线确定如下：

工序1半精铣底面/以φ32端面为基准，选用X52K立式和专用夹具

工序2钻扩两孔φ30/以φ50内孔为基准选用Z3025摇臂钻床和专用夹具

工序3粗镗，半精镗孔φ50/以两个圆粒φ32外围及底面为粗基准 选用T611卧式铣镗床和专用夹具。

工序4粗铣半精铣φ50孔端面

工序5粗铣，半精铣φ32端面/以底面及φ32外围为基准

工序6粗铣φ32圆柱侧面/以底面为基准，X62卧式铣床和专用夹具

工序7钻锥孔φ8及M6底孔/以φ20端面为基准选用Z3025摇臂钻床及专用夹具

工序8攻螺纹m6

工序9半精绞,精绞两孔φ20/以φ50内孔为基准Z3025摇臂钻床

工序10切断/以φ20端面及底面为基准选用x62卧式铣床床和专用夹具

工序11去毛刺清洗

工序12终检,

（四）机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定

拨叉零件材料为HT200HB170¬—240，毛坯重量约1.0Kg生产中批采用金属型铸造毛坯。

依据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：

（1）、由于工件较小，为方便加工节省材料将两件铸在一起，同时加工。

（2）、铸件的圆角半径按表2.2.1<<简明设计手册>>选则金属型铸造R=3-5mm，拔模斜度外表面α=0O30’。

毛坯热处理方式为自然失效处理以消除铸造应力。

（3）、两内孔φ20+0.0210,考虑其孔径较小铸造困难，为简化铸造毛坯外型，现直接将φ32圆柱铸成实心的。

（4）、两内孔精度要求IT7参照《机械制造工艺设计简明手册》（以下简称《工艺手册》）表2.3-8确定工序尺寸及余量为：

钻孔：

φ18

扩孔：

φ19.8 2Z=1.8mm

半精绞：

φ19.94 2Z=0.14mm

精绞：

 φ20+0.0210

（5）、内孔φ50+0.05+0.25

毛坯为铸孔,内孔精度要求IT12表面粗糙度为Ra3.6,参照《工艺手册》表2.3-10确定工序尺寸及余量为:

一次 粗镗φ45

二次 粗镗φ48 2Z=3

三次 半精镗φ49.7 2Z=1.7

四次 精镗φ50+0.50+0.25 2Z=0.3

（6）、内孔φ50端面加工余量（计算长度为12-0.06-0.18）：

①按照《工艺手册》表（2.2-3）（2.2-4）

得孔外端面单边加工余量为1.5,基准为2.0

公差CT=1.1表（2.2-1）

②铣削余量（2.3-2.1）

精铣削的公称余量（单边）为Z=10

铣削公差：

现规定本工序（粗削）的加工精度为IT11级,因此可知本工序的加工尺寸偏差-0.22mm（入体方向）,由于毛坯及以后各道工序的加工都有加工公差,因此规定的加工余量其实只是名义上的加工余量,实际上,加工余量有最大及最小之分,由于本设计规定的零件为中批生产应该采用调整法加工,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定.

φ50基准端面毛坯尺寸加工余量 Zmax=2.0+1.1=3.1

          Zmin=2.0-1.1=0.9

φ50半精铣的加工余量（单边）Z=0.8

粗铣加工余量（单边）Z=1.2

 毛坯名义尺寸:

12+2×2=16

 毛坯最大尺寸:

16+1.1×2=18.2

毛坯最小尺寸:

16-0=16

粗镗后最大尺寸:

12+0.8=12.8

粗镗后最小尺寸:

12.8-0.22=12.58

半精镗后与零件图尺寸相同即12-0.06-0.18

（7）、两φ32圆柱端面加工余量及公差

圆柱φ32圆柱端面为自由尺寸公差,表面粗糙度值要求为Ra3.2,要求粗铣、半精铣比对单边余量Z=1.5mm，公差CT=1.3。

φ32半精铣的加工余量（单边）Z=0.8

粗铣加工余量（单边）Z=1.2

 毛坯名义尺寸:

30+2×2=34

 毛坯最大尺寸:

34+1.1×2=36.4

毛坯最小尺寸:

34-0=34

粗镗后最大尺寸:

30+0.8=30.8

粗镗后最小尺寸:

30.8-0.22=30.58

半精镗后与零件图尺寸相同即30-0.06-0.18

（五）加工基本工时

工序1粗铣、半精铣底面

1.选择工具 据《切削手册》

（1）根据表1.2选择YG6硬质合金刀具

 根据表3.1铣前深度ap≤4铣削宽度ae≤90端铣刀直径D0=100mm

由于采用标准硬质合金端铣刀,故齿数Z=10

（2）铣刀几何形状查表（3.2）由于HBS=200>150,r0=0°　α0=8°Kr=45°Kre=30°

          Kr′=5°λs=-20°α0′=8°bq=1.2

2.选择切削用量

（1）决定铣削深度ap（由于加工余量不大,铸体为金属型,铸造表面粗糙度为12.5~6.3所以可以在一次走刀内切完）

ap=h=2mm

（2）决定每齿进给量fz当使用YG6铣床功率为7.5KW

查表3.5时fz=0.14~0.24mm/z取fz=0.18

（3）选择铣刀磨纯标准及刀具寿命

根据表3.7铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时2.0,精加工时0.5,由于铣刀直径d0=100mm故刀具寿命T=180min（查表3.8）

（4）根据（表3.16）当d0=100mmZ=10ap=2fz=0.18i=98m/minnt=32r/minft=490mm/min

各修正系数为:

km=kmn=kmf=0.89

     Ks=ksn=ksf=0.8

故:

c=tk=98×0.89×0.8=70m/min

n=ntkn=322×0.89×0.8=230r/min

f=ftkt=490×0.89×0.8=350.3mm/min

根据X52K型立铣说明书（《设计手册》表4.2-35）选择

n=300r/min fc=375mm/min

因此实际切削速度和每齿进给量为

C=πd0n/1000=3.14×100×300/1000=94.2m/min

Fzc=fc/（nc×Z）=375/300×10=0.125mm/z

（5）根据机床功率:

根据表3.24当HBS=170~240ae≤9mmap≤2d=100Z=10f=375mm/min

近似Pcc=3.8KW

根据X52K型立铣说明机床主轴允许功率为Pcm=7.5×0.75=5.63KW,故Pcc

ap=2f=375mm/minn=300r/minc=94.2m/minfz=0.125mm/z

（6）计算基本工时

tm=L/f

式中L=176mm根据表3.26,对称安装铣刀,入切量及超切量Y+Δ=35则L=（176+35）=221mm故tm=221/375=0.56min

工序2钻扩两孔φ20

1选择钻头

选择锥柄麻花钻（GB1438-85）查表d0=18

钻头几何形状（表2.1及表2.2）

双锥,修磨横刃β=30°2φ=100°bξ=3.5α0=11°b=2mmL=4mm

2.选择切削刀具

①进给量f

（1）按加工要求决定进给量:

根据表2.7当加工要求为H12~HB精度

铸铁HBS>200d0=18mmf=0.43~0.53mm/r

由于L/d=30/18=1.67故应乘以孔深修正系数kcf=1 

f=0.43~0.53mm/r

（2）按钻头强度决定进给量

根据表2-8当HBS=200d=18mm钻头强度允许的进给量f=1.6mm/r

（3）按机床进给机构强度决定进给量

根据表2.9当HBS>210d0=≤20.5机床进给机构允许的轴向力为6960N

（Z3025钻床允许的轴向力为7848N见《设计手册》表4.2-11）进给量为0.6mm/r

从以上三个进给量比较可看出,受限制的进给量是工艺要求,其值为f=0.43~0.53mm/r

根据Z3025钻床,选择f=0.5mm/r

②决定钻头磨纯标准及寿命

由表2.12当d0=18时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm,寿命T=60min

③切削进度

由表2.15HBS170~240,f=0.5mm/rd>20c=16m/min

 n=1000/πd0=1000×16/（3.14×20）=254.7r/min

④检验机床扭矩及功率

根据表2.20当f=0.5mm/rd0<19时mt=64.45N*M

根据Z3025钻床说明书当nc=250r/min时Mm=80N*M

根据表2.23当HBS200d0=20f=0.53mm/rc=16m/min时Pc=1.1KW

查《设计手册》表4.2-11PE=2.2KW

由于MC

f=0.5min/rnc=250r/min c=16m/min

⒊计算基本工时

tm=L/nf

L=L+Y+Δ,L=30mm入切量及超切量由表2.29查出Y+Δ=10mm

tm=L/nf=（30+10）/（250×0.5）=0.32min

两孔tm=0.32×0.2=0.64min

4.扩孔

（1）选择扩刀

选择硬质合金扩孔钻d0=19.8mm

钻头几何形状为r0=5°α0=8°kr=30°krζ=30°β=10°bα0=1mm

（2）选择进给量及切削进度

查《简明机械加工工艺手册》表11-15

切削速度=（1/2-1/3）钻

=（1/2-1/3）×16

=8～5.3m/min 取=6m/min

n=1000/πd0=1000×6/3.14×20=95.5r/min

查表2.10d0=20HB=200时,f=0.9～1.1

根据Z3025钻床说明书选择f=1.0mm/r

（3）钻头磨纯标准及寿命

由表2.12当d0=20mm时,扩孔钻后刀面最大磨损限度为0.6mm寿命T=30min

tm=L/nf=L+Y+Δ/nf=（30+10）/（125×1）=0.23min

两孔tm=2×0.32=0.64min

工序3粗镗半精镗φ50孔

1.选择刀具:

查表《机械加工工艺手册》表11.2-10

选择莫式锥柄3刀杆直径D=30高速钢刀头

2.选择切削用量

有《工艺手册》表2.3-10得

粗镗φ49.72Z=4.8

半精镗φ50+0.50+0.25 2Z=0.2

粗镗孔至φ48,单边余量Z=2.4/mm

一次镗去全部余量ap=2.4mm

进给量f=0.52mm/r

根据有关手册确定卧式镗床的切削速度为=3.5m/min

nw=1000r/Πd=1000×35/3.14×50=223r/min

查表4.2-20T611卧式镗床主轴转速n=250r/min

切削工时L=12L2=3L3=4mm则

t1=（L1+L2+L3）/nf=（12+3+4）/250×0.52=0.15min

半精镗孔φ50+0.50+0.25

3.切削用量

单边余量Z=0.1mm一次公差去全部余量ap＝0.1mm

进给量f=0.2mm/r

根据有关手册,确定卧式镗床切割进度=50m/min

查表4.2-20 T611卧式镗主轴转速 

n=315r/min

切削工时L=12L2=3L3=4则

t2=（L+L2+L3）/nf=（12+3+4）/3.5×0.2=0.3min

工序4粗铣半精铣端面φ50

1.选择工具 据《切削手册》

（1）根据表1.2选择YG6硬质合金刀具

 根据表3.1铣前深度ap≤4铣削宽度ae≤90端铣刀直径D0=100mm

由于采用标准硬质合金端铣刀,故齿数Z=10

（2）铣刀几何形状查表（3.2）由于HBS=200>150,r0=0°　α0=8°Kr=45°Kre=30°

          Kr′=5°λs=-20°α0′=8°bq=1.2

2选择切削用量

（1）决定铣削深度ap（由于加工余量不大,铸体为金属型,铸造表面粗糙度为12.5~6.3所以可以在一次走刀内切完）

ap=h=2mm

（2）决定每齿进给量fz当使用YG6铣床功率为7.5KW

查表3.5时fz=0.14~0.24mm/z取fz=0.18

（3）选择铣刀磨纯标准及刀具寿命

根据表3.7铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时2.0,精加工时0.5

由于铣刀直径d0=100mm故刀具寿命T=180min（查表3.8）

（4）根据（表3.16）当d0=100mmZ=10ap=2fz=0.18i=98m/minnt=32r/minft=490mm/min

各修正系数为:

km=kmn=kmf=0.89

     Ks=ksn=ksf=0.8

故:

c=tk=98×0.89×0.8=70m/min

n=ntkn=322×0.89×0.8=230r/min

f=ftkt=490×0.89×0.8=350.3mm/min

根据X52K型立铣说明书（《设计手册》表4.2-35）选择

n=300r/min fc=375mm/min

因此实际切削速度和每齿进给量为

C=πd0n/1000=3.14×100×300/1000=94.2m/min

Fzc=fc/（nc×Z）=375/300×10=0.125mm/z

（5）根据机床功率:

根据表3.24当HBS=170~240ae≤9mmap≤2d=100Z=10f=375mm/min

近似Pcc=3.8KW

根据X52K型立铣说明机床主轴允许功率为Pcm=7.5×0.75=5.63KW

故Pcc

ap=2f=375mm/minn=300r/minc=94.2m/minfz=0.125mm/z

3.计算基本工时

tm=L/f

式中L=72mm根据表3.26,对称安装铣刀,入切量及超切量Y+Δ=35则

工时为tm=L/nf=（72+3+4）/375=0.21min

工序5粗铣半精铣两孔φ20端面

1.选择工具 《切削手册》

（1）根据表1.2选择YG6硬质合金刀具

 根据表3.1铣前深度ap≤4铣削宽度ae≤90端铣刀直径D0=100mm

由于采用标准硬质合金端铣刀,故齿数Z=10

（2）铣刀几何形状查表（3.2）由于HBS=200>150,r0=0°　α0=8°Kr=45°Kre=30°

          Kr′=5°λs=-20°α0′=8°bq=1.2

2选择切削用量

（1）决定铣削深度ap（由于加工余量不大,铸体为金属型,铸造表面粗糙度为12.5~6.3所以可以在一次走刀内切完）

ap=h=2mm

（2）决定每齿进给量fz当使用YG6铣床功率为7.5KW

查表3.5时fz=0.14~0.24mm/z取fz=0.18

（3）选择铣刀磨纯标准及刀具寿命

根据表3.7铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时2.0,精加工时0.5

由于铣刀直径d0=100mm故刀具寿命T=180min（查表3.8）

（4）根据（表3.16）当d0=100mmZ=10ap=2fz=0.18i=98m/minnt=32r/minft=490mm/min

各修正系数为:

km=kmn=kmf=0.89

     Ks=ksn=ksf=0.8

故:

c=tk=98×0.89×0.8=70m/min

n=ntkn=322×0.89×0.8=230r/min

f=ftkt=490×0.89×0.8=350.3mm/min

根据X52K型立铣说明书（《设计手册》表4.2-35）选择

n=300r/min fc=375mm/min

因此实际切削速度和每齿进给量为

C=πd0n/1000=3.14×100×300/1000=94.2m/min

Fzc=fc/（nc×Z）=375/300×10=0.125mm/z

（5）根据机床功率:

根据表3.24当HBS=170~240ae≤9mmap≤2d=100Z=10f=375mm/min

近似Pcc=3.8KW

根据X52K型立铣说明机床主轴允许功率为Pcm=7.5×0.75=5.63KW

故Pcc

ap=2f=375mm/minn=300r/minc=94.2m/minfz=0.125mm/z

3.计算基本工时

tm=L/f

式中L=176mm根据表3.26,对称安装铣刀,入切量及超切量Y+Δ=35则L=（176+35）=221mm故tm=221/375=0.56min

工序6粗铣φ32圆柱侧面

1.选择工具 《切削手册》

（1）据表1.2选择YG6硬质合金刀具

 根据表3.1铣前深度ap≤6铣削宽度ae≤90端铣刀直径D0=100mm

由于采用标准硬质合金端铣刀,故齿数Z=10

（2）铣刀几何形状查表（3.2）由于HBS=200>150,r0=0°　α0=8°Kr=45°Kre=30°

          Kr′=5°λs=-20°α0′=8°bq=1.2

2选择切削用量

（1）决定铣削深度ap（由于加工余量不大,可以在一次走刀内切完）

ap=h=6mm

（2）决定每齿进给量fz当使用YG6铣床功率为7.5KW

查表3.5时fz=0.14~0.24mm/z取fz=0.18

（3）选择铣刀磨纯标准及刀具寿命

根据表3.7铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时2.0,精加工时0.5

由于铣刀直径d0=100mm故刀具寿命T=180min（查表3.8）

（4）根据（表3.16）当d0=100mmZ=10ap=2fz=0.18i=98m/minnt=32r/minft=490mm/min

各修正系数为:

km=kmn=kmf=0.89

     Ks=ksn=ksf=0.8

故:

c=tk=98×0.89×0.8=70m/min

n=ntkn=322×0.89×0.8=230r/min

f=ftkt=490×0.89×0.8=350.3mm/min

根据X62型卧式铣说明书（《设计手册》表4.2-35）选择

n=300r/min fc=375mm/min

因此实际切削速度和每齿进给量为

C=πd0n/1000=3.14×100×300/1000=94.2m/min

Fzc=fc/（nc×Z）=375/300×10=0.125mm/z

（5）根据机床功率:

根据表3.24当HBS=170~240ae≤9mmap≤2d=100Z=10f=375mm/mi