毕业设计 CA6140车床拨叉（831006）.doc

发布时间：2022-06-23 发布人：admin 分类：说明书资料大小：0.44M 资料格式：doc 举报版权申诉

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一、零件的分析

（一）零件的作用

（二）零件的工艺分析

二．工艺规程设计

1，确定生产类型

2，确定毛坯的制造形式

3，基面的选择

4，制定工艺路线

三．夹具设计

（一）问题的提出

（二）夹具设计

CA6140 车床拨叉（831006 型号）工艺规程及专用夹具设计

目录一、零件的分析.........................................................................................3 （一）零件的作用...................................................................................3 （二）零件的工艺分析...........................................................................3 二．工艺规程设计.....................................................................................3 1，确定生产类型.......................................................................................3 2，确定毛坯的制造形式...........................................................................3 3，基面的选择...........................................................................................3 4，制定工艺路线.......................................................................................4 三．夹具设计...........................................................................................13 （一）问题的提出................................................................................13 （二）夹具设计....................................................................................13

一、零件的分析（一）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，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φ22 孔与操纵机构相连，二下方的φ55 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）零件的工艺分析零件的材料为 HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求： 1 小头孔以及与此孔相通的的锥孔、螺纹孔 2 大头半圆孔Ф55 3 小头孔端面、大头半圆孔上下Ф73 端面，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.07mm，小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为 0.05mm。由上面分析可知，可以粗加小头孔端面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。二．工艺规程设计 1，确定生产类型已知此拨叉零件的生产类型为中批量生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。 2，确定毛坯的制造形式确定毛坯种类：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，生产类型为中批生产，故选择铸件毛坯。查《机械制造工艺及设备设计指导手册》（后称《指导手册》）选用铸件尺寸公差等级 CT9 级。 3，基面的选择定位基准是影响拨叉零件加工精度的关键因素。基准选择得合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工过程中将问题百出，更有甚者，造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。（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φ40 的外表面和底面为粗基准加工φ22 孔的上表面。（2）精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。因此选择精加工过的 φ55mm 孔为精基准，限制四个自由度。考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的上表面和镗过的孔为主要的定位精基准。

4，制定工艺路线 CA6140 拨叉设计工艺过程 (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φ22 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φ40 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，此处不再重复。（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。工艺路线方案一: 工序 1 铣φ40 上平面，保证表面粗糙度 3.2 工序 2 钻绞孔φ22，保证表面粗糙度 1.6 工序 3 粗镗半精镗孔φ55，保证表面粗糙度 3.2 工序 4 铣φ55 上端面，保证表面粗糙度 3.2 工序 5 φ55 下端面，保证表面粗糙度 3.2 工序 6 锥孔φ8 及 M8 底孔螺纹 M8 精绞锥孔φ8，保证表面粗糙度 1.6 工序 7 切断工艺路线方案二: 工序 1 铣φ40 上平面，保证表面粗糙度 3.2 工序 2 粗镗半精镗孔φ55，保证表面粗糙度 3.2 工序 3 钻绞两孔φ22，保证表面粗糙度 1.6 工序 4 铣φ55 上端面，保证表面粗糙度 3.2 工序 5 铣φ55 下端面，保证表面粗糙度 3.2 工序 6 钻锥孔φ8 及 M8 底孔，攻丝，精绞锥孔φ8，保证表面粗糙度 1.6 工序 7 切断工艺方案比较分析上述两方案:方案一：是先加工内孔φ22, 再以φ22 孔为基准加工φ55 内孔,而方案二：先镗孔φ55,以底面及φ22 外圆面为基准，再以φ55 内孔及上平面加工 φ22 孔。由零件图可知φ22 孔的设计基为准φ55 孔的中心线，所以加工φ22 孔时定位基准最好为φ55 孔的中心线，可保证其加工的位子精度，符合大批生产要求,方案二较为合理方案二:

工序 1 铣φ40 上平面。（以φ22 孔外表面及底面为基准，选用 X5032 立式升降台铣床和专用夹具）工序 2 粗镗，半精镗φ55。（以φ40 上平面及φ22 内孔为基准，选用 TGX4132B 立式单柱坐标镗床和专用夹具）工序 3 钻绞两孔φ22.。（以φ40 上平面及φ22 孔外表面为基准，选用 Z3025 摇臂钻床和专用夹具）工序 4 铣φ55 下端面。（以φ40 上平面及φ22 内孔为基准，选用 X5032 立式升降台铣床和专业夹具）工序 5 铣φ55 上端面。（以φ55 的下端面及φ22 内孔为基准，选用 X5032 立式升降台铣床和专业夹具）工序 6 钻锥孔φ8 及 M8 底孔，攻螺纹 M8，精绞锥孔φ8。（以φ40 上平面及φ55 内孔为基准，选用 Z3025 摇臂钻床和专用夹具）工序 7 切断拨叉零件材料为 HT200 HB170—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 0-15°自然失效处理以消除铸造应力。 3> 两内孔φ22+0.021 0,考虑其孔径较小铸造困难，为简化铸造毛坯外型，现直接将φ40 圆柱铸成实心的。 4>铣φ40 上平面加工余量及公差。两φ40 圆柱端面加工余量及公差,圆柱φ40 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，单边余量 Z=2mm 公差 CT=1.2 φ22 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:50+0.8+1.2=52 毛坯最大尺寸:52+1.2=53.2 5>粗镗，半精镗φ55。毛坯为铸孔,内孔精度要求 IT13 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φ53.5，2Z=3.5 二次半精镗φ55+0.4，2Z=1.5 6>钻绞两孔φ22。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： φ20 扩孔： φ21.8 半精绞: φ21.94 精绞: φ20+0.0210 7>铣φ55 下端面。两φ55 圆柱端面加工余量及公差,圆柱φ55 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。 2Z=0.14mm 2Z=1.8mm

φ55 半精铣的加工余量(单边)Z=0.8 粗铣加工余量(单边)Z=4.2 8>铣φ55 上端面。两φ55 圆柱端面加工余量及公差,圆柱φ55 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。 φ55 半精铣的加工余量(单边)Z=0.8 粗铣加工余量(单边)Z=4.2 9>钻锥孔φ7.8 及 M6 底孔，攻丝，半，精绞φ8，保证 R1.6 的表面粗糙度半精绞加工余量 2Z=0.14 精绞加工余量 2Z=0.06 10>切断确定切削用量及基本工时工序一：铣φ40 上平面。 1 工具选择 1.>选择工具《切削手册》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°a=8°Kr=45°Kre=30° Kr′=5°λs=-20°α=8°bq=1.2 2 选择切削用量 1> 决定铣削深度 ap，因为表面粗糙度要去为 Ra=3.2，所以需两次走刀完成。第一次走刀达到尺寸为 50+0.8（半精铣的加工余量）第二次走到达到 50 的尺寸，并保证 Ra=3.2 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=100mm Z=10 ap=2 fz=0.18 Vi=98m/min nt =322r/min Vft=490mm/min 各修正系数为: kmv=kmn=kmvf=0.89 Ksv=ksn=ksvf=0.8 故:Vc=Vt kv=98×0.89×0.8=70m/min n=nt kn=322×0.89×0.8=230r/min Vf=Vft kvt=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 因此实际切削速度和每齿进给量为 Vc=πdn /1000 =3.14×100×300 / 1000 =94.2 m/min Fzc=vfc / (nc×Z) =375 / 300×10=0.125mm/z 5>根据机床功率: 根据表 3.24 当 HBS= 170~240 ae≤9mm ap≤2.4 d=100 Z=10 Vf=375mm/min Vfc=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计算基本工时 tm = L / Vf 式中 L=160mm 根据表 3.26, 对称安装铣刀 , 入切量及超切量 Y+ Δ =35 则 L=(160+35)=195mm 故 tm=195 / 375=0.52min 工序二：粗镗半精镗φ55 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φ53.5，2Z=3.5 半精镗φ55+0.4 粗镗孔至φ53.5 单边余量 Z=1.75/mm 一次镗去全部余量 ap=3.5 mm （5~8）进给量 f=0.52 mm/r （0.3~1.0）根据有关手册确定立式镗床的切削速度为 v=35m/min （20~35m/min） nw =1000v / Πd=1000×35 / 3.14×50 =223r/min 查表 4.2-20 T4132 立式镗床主轴转速 n=250r/min 切削工时 L=30,L2=3,L3=4 t1=L / nf =(30+3+4)/250×0.52=0.28min ③半精镗孔φ50+0.50 １> 切削用量 ap=1.5 （1.5~3）单边余量 Z=0.1mm 一次公差去全部余量 ap＝0.2mm 进给量 f =0.2mm/r （0.2~0.8）根据有关手册,确定立式镗床切割进度 v=40m/min 查表 4.2-20 主轴转速 n =355 r/min 切削工时 L=30,L2=3,L3=4 t 2=L/ nf=(30 +3+4)/ 355×0.2=0.52min 工序三：钻两孔φ20 1 选择钻头选择锥柄麻花钻(GB1438-85) 查表 d0=20 钻头几何形状(表 2.1 及表 2.2) 双锥,修磨横刃 β=30° 2φ=100° bξ=3.5 α=11° b=2mm L=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~H13 精度铸铁 HBS>200 d0=18mm f=0.43~0.53mm/r 由于 L/d=50/20=2.5,故应乘以孔深修正系数 kcf=1 T4132 立式镗床（主电动机=1.1kw，总容量 1.16kw） 2Z=1.5 (25~40)

f= 0.43~0.53 mm/r 2>按钻头强度决定进给量根据表 2-8 当 HBS=200 d=20mm 钻头强度允许的进给量 f=1.75mm/r 3>按机床进给机构强度决定进给量根据表 2.9 当 HBS<210 d=≤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 0.75mm/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=0.5 mm/r ②决定钻头磨钝标准及寿命由表 2.12 当 d0=20 时,钻头后刀面最大磨损量（0.5~0.8）取为 0.6mm,寿命 T=60min ③切削进度由表 2.15 HBS 170~240, f=0.5mm/r d>20 Vc=16m/min n =1000V/πd0=1000×16/(3.14×20)=254.7r/min Vc=16m/min nc=250r/min ④检验机床扭矩及功率根据表 2.20 当 f=0.5mm/r d0<21 时 mt=76.81 N*M 根据 Z3025 钻床说明书当 nc=250r/min 时 Mm=80 N*M 根据表 2.23 当 HBS200 d0=20 f=0.53mm/r Vc=16m/min 时 Pc=1.1KW 查《设计手册》表 4.2-11 PE=2.2KW 由于 MC选择扩刀选择硬质合金扩孔钻 d0=21.8mm 钻头几何形状为 r=5°α0=8°（8~10） kr=30°（30~60） krζ=30° β=10° bα1=1mm （0.8~2） 2>选择进给量及切削进度查表 2.10 d0=21.8 HB=200 时, f=1.0～1.2mm/r 根据 Z3025 钻床说明书选择 f=1.0 mm/r 查《机械加工工艺师手册》表 28-2 v c  0 v zvdC y m faT x v p k v v Cv=68.2,do=21.8,Zv=0.4,T=40,Ap=50,Xv=0.15,f=1,kv=0.8，m=0.4，Yv=0.45. 计算得 V=24m/min V=(1/2-1/3)V 钻 =(1/2-1/3) ×16 =8～16m/min 取 V=8 m/min n =1000V/πd0 =1000×8/ 3.14 ×21.8=116.8r/min,取 n=175r/min。

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