制造工藝學課程設計 機械制造工藝學 課程設計說明書 設計題目 設計“ CA6140 車床撥叉”零件的機械加工工藝及工藝設備 設計者 葛鵬 指導教師 敖曉春 哈爾濱理工大學 2006.9 目 錄 需要 CAD 圖紙，扣扣 414951605 設計任務書 一 .零件的分析 二 .工藝規程設計 （一）確定毛坯的制造形式 （二）基面的選擇 （三）制訂工藝路線 （四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 （五）確定切削用量及基本工 時 三 .夾具設計 （一）問題的提出 （二）卡具的設計 四 .參考文獻 附錄 相關機械圖 哈 爾 濱 理 工 大 學 機械制造工藝及夾具課程設計任務書 設計題目： 設計“ CA6140 車床撥叉”零件的機械加工工藝， 設計鉆 M8 設計要求： 1、 中批生產 2、 盡量選用通用設備 設計內容： 1、 填寫設計任務書 2、 制定一個中等零件的加工工藝過程，填寫工 藝過程卡和工序卡各一張 ； 3、 設計指導老師指定的工序夾具，繪制全套夾具圖紙，要求用計算機繪圖； 4、 編寫設計任務書一份，按照畢業論文的格式寫，要求打印文稿。 班 級： 機械 03-1 班 學 生： 葛 鵬 指導老師： 敖 曉 春 系 主 任： 楊 樹 財 一 、 零件的分析 （一） 零件的作用 題目所給的零件是 CA6140 車床的撥叉。它位于車床變速機構中，主要起換檔，使主軸回轉運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的 20 孔與操縱機構相連，二下方的 50半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時分開。 （二） 零件的工藝分析 CA6140 車床共有兩處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下： 1. 以 20 為中心的加工表面 這一組加工表面包括： 20 021.00的孔，以及其上下端面，上端面與孔有位置要求，孔壁上有一個裝配時鉆鉸的錐孔，一個 M8 的螺紋孔。下端有一個 47 的斜凸臺。這三個都沒有高的位置度要求。 2. 以 50 為中心的加工表面 這一組加工表面包括： 50 50.025.0的孔，以及其上下兩個端面。 這兩組表面有一定的位置度要求 ,即 50 50.025.0的孔上下兩個端面與 20021.00 的孔有垂直度要求。 由上面分析可知，加工時應先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準加工另外一組。 二 、 工藝規程設計 (一 )確定毛坯的制造形式 零件材料為 HT200。考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構又比較簡單，故選擇鑄件毛坯。 （二）基面的選擇 基面選擇是工藝規程設計中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則， 加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，是生產無法正常進行。 （ 1）粗基準的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。根據這個基準選擇原則，現選取 20 021.00孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一組共兩塊 V 形塊支承這兩個 32作主要定位面，限制 5 個自由度，再以一個銷釘限制最后 1 個自由度，達到完全定位 ,然后進行銑削。 （ 2）精基準的選擇。 主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。 （三）制定工藝路線 制定工藝路線得出發點 ,應當是使零件的幾何形狀 、 尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證 ,在生產綱領已確定的情況下 ,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具 ,并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。 1.工藝路線方案一 工序一 粗 、 精 銑 20 孔上端面。 工序二 鉆 、 擴 、 鉸 、 精鉸 20、 50 孔。 工序三 粗 、 精 銑 50 孔上端面 工序四 粗 、 精 銑 50、 20 孔下端面。 工序五 切斷。 工序六 鉆 4 孔（裝配時鉆鉸錐孔）。 工序七 鉆一個 4 孔，攻 M6 螺紋。 工序八 銑 47 凸臺。 工序九 檢查。 上面工序加工效率較高，但同時鉆三個孔，對設備有一定要求。且看另一個方案。 （四）機械加工余量 、 工序尺寸及毛皮尺寸的確定 ”CA6140 車床撥叉 ”；零件材料為 HT200，硬度 190 210HB，毛皮重量 2.2kg，生產類型大批量，鑄造毛坯。 據以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機械加工余量 、 工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 外 圓表面延軸線方向長度方向的加工余量及公差（ 20， 50 端面）。 查機械制造工藝設計簡明手冊（以下稱工藝手冊）表 2.2 2.5，取 20， 50 端面長度余量均為 2.5（均為雙邊加工） 銑削加工余量為： 粗銑 1mm 精銑 0mm 2. 內孔（ 50 已鑄成孔） 查工藝手冊表 2.2 2.5，取 50 已鑄成孔長度余量為 3，即鑄成孔半徑為 44mm。 工序尺寸加工余量： 鉆孔 2mm 擴孔 0.125mm 鉸孔 0.035mm 精鉸 0mm 3. 其他尺寸直接鑄造得到 由于本設計規定 的零件為大批量生產，應該采用調整加工。因此在計算最大 、 最小加工余量時應按調整法加工方式予以確認。 （ 五）確立切削用量及基本工時 工序一 以 32 外圓為粗基準，粗銑 20 孔 上下 端面。 1. 加工條件 工件材料： HT200, b =0.16GPa HB=190241,鑄造。 加工要求：粗銑 20 孔 上下 端面。 機床： X6140 臥式銑床。 刀具： W18Cr4V硬質合金鋼端銑刀 ,牌號 YG6。銑削寬度 ae=60,深度 apPcc。故校驗合格。 最終確定 ap=1.5mm， nc=475r/min,Vfc=475mm/s ， V c=119.3m/min ， f z=0.16mm/z。 6）計算基本工時 tm L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。 工序二 精 銑 20 孔上下端面。 1. 加工條件 工件材料： HT200, b =0.16GPa HB=190241,鑄造。 加工要求： 精 銑 20 上下 端面。 機床： X6140 臥式銑床。 刀具： W18Cr4V硬質合金鋼端銑刀 ,牌號 YG6。銑削寬度 ae=60,深度 apPcc。故校驗合格。 最終確定 ap=1.0mm， nc=475r/min,Vfc=475mm/s ， V c=119.3m/min ， f z=0.16mm/z。 6）計算基本工時 tm L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。 工序三 以 20 孔上端面為精基準，鉆 、 擴 、 鉸 、 精鉸 20 孔，保證垂直度誤差不超過 0.05mm,孔的精度達到 IT7。 1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時 do=18mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角 o 12 ，二重刃長度 b =2.5mm,橫刀長 b=1.5mm,寬 l=3mm,棱帶長度mml 5.11 1202 100 30 2.選擇切削用量 （ 1）決定進給量 查切 rmmf /86.070.0 35.12030 dl 所以， rmmf /70.0 按鉆頭強度選擇 rmmf /75.1 按機床強度選擇 rmmf /53.0 最 終 決 定 選 擇 機 床 已 有 的 進 給 量 rmmf /48.0 經校驗m a x6090 FFf 校驗成功。 （ 2）鉆頭磨鈍標準及壽命 后刀面最大磨損限度（查切）為 0.5 . mm，壽命 min60T （ 3）切削速度 查切 rmmvc /18 修正系數 0.1TVK 0.1MVK 0.1tvK 0.1Kxv 0.11 vK 10apvK 故 rmmvc /18 。 m in/3.3 1 81 0 0 00rd vn s 查切機床實際轉速為 min/272 rnc 故實際的切削速度 rmmndv sc /4.151 0 0 00 （ 4）校驗扭矩功率 NmM c 60 NmM m 2.144 所以 mc MM Ec PkwP 0.27.1故滿足條件，校驗成立。 .計算工時 m in10.045.12 7 2 1030 nfLt m 由于所有工步所用工時很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時間。 擴鉸和精鉸的切削用量如下： 擴鉆： min/272 rn rmmf /48.0 min/4.15 mvc mmd 8.190 鉸孔： min/272 rn rmmf /48.0 min/4.15 mvc mmd 94.190 精鉸： min/272 rn rmmf /48.0 min/4.15 mvc 7200 ITd 工序四 以 20 孔為精基準，鉆 、 擴 、 鉸 、 精鉸 50 孔，保證空的精度達到 IT7。 1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時 do=48mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角 o 11 ，二重刃長度 b =11mm,橫刀長 b=5mm,弧面長 l=9mm,棱帶長度 mml 31 1202 100 30 2.選擇切削用量 （ 1）決定進給量 查切 rmmf /2.10.1 按鉆頭強度選擇 rmmf /2 按機床強度選擇 rmmf /53.0 最終決定選擇 Z550 機 床已有的進給 量 rmmf /40.0 經校驗m a x2452012260 FF f 校驗成功。 （ 2）鉆頭磨鈍標準及壽命 后刀面最大磨損限度（查切）為 0.8 1.2mm，壽命 min140T 擴孔后刀面最大磨損限度（查切）為 0.9 . mm，壽命 min60T 鉸和精鉸孔后刀面最 大磨損限度（查切）為 . . mm，壽命min120T （ 3）切削速度 查切 rmmvc /20 修正系數 0.1TVK 0.1MVK 0.1tvK 0.1Kxv 0.11 vK 10apvK 故 rmmv c /20 。 m in/6.13210000rd vn s 查切機床實際轉速為 min/125 rnc 故實際的切削速度 rmmndv sc /8.181 0 0 00 （ 4）校驗扭矩功率 NmM c 362 NmM m 2.814 所以 mc MM kwPkwP Ec 95.54 故滿足條件，校驗成立。 擴鉸和精鉸的切削用量同理如下： 擴鉆： min/125 rn rmmf /40.0 min/5.19 mvc mmd 75.490 鉸孔： min/125 rn rmmf /40.0 min/6.19 mvc mmd 93.490 精鉸： min/125 rn rmmf /40.0 min/6.19 mvc 7500 ITd .計算工時 m in52.053.01 2 5 1817 nfLt m 所有工步工時相同。 工序五 切斷。 工序六 以 20 孔為精基準，粗銑 50 孔上下端面。 1. 加工條件 工件材料： HT200, b =0.16GPa HB=190241,鑄造。 機床： XA5032 臥式銑床。 刀具： W18Cr4V 硬質合金鋼端銑刀 ,牌號 YG6。銑削寬度 ae60,深度 apPcc=2.7kw。故校驗合格。 6）計算基本工時 tm L/ Vf=(72+9)/375=0.216min. 工序七 以 20 孔為精基準， 精 銑 50 孔上下端面，保證端面相對孔的垂直度誤差不超過 0.07。 1. 加工條件 工件材料： HT200, b =0.16GPa HB=190241,鑄造。 機床： XA5032 臥式銑床。 刀具： W18Cr4V 硬質合金鋼端銑刀 ,牌號 YG6。銑削寬度 ae60,深度 apPcc=2.7kw。故校驗合格。 6）計算基本工時 tm L/ Vf=(72+9)/375=0.216min. 結果 ap=1.0mm, f=0.21 mm/z, nc=235r/min,Vfc=600.4mm/s. 工序八 以 20 孔為精基準，鉆 4 孔（裝配時鉆鉸錐孔）。 1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時 do=4mm，后角 o 16 ，二重刃長度 1202 450 30 2.選擇切削用量 （ 1）決定進給量 查切 rmmf /0 2218.0 按鉆 頭強度選擇 rmmf /50.0 按機床強度選擇 rmmf /53.0 最終決定選擇機床已有的進給量 rmmf /22.0 經校驗校驗成功。 （ 2）鉆頭磨鈍標準及壽命 后刀面最大磨損限度（查切）為 0.5 0.8mm，壽命 min20T （ 3）切削速度 查切 rmmvc /18 修正系數 0.1TVK 0.1MVK 0.1tvK 0.1Kxv 0.11 vK 10apvK 故 rmmvc /18 。 m in/1 4 3 21 0 0 00rd vn s 查切機床實際轉速為 min/1360 rnc 故實際的切削速度 rmmndv sc /1.1710000 （ 4）校驗扭矩功率 mc MM Ec PP 故滿足條件，校驗成立。 .計算工時 m in02.022.01 3 6 0 24 nfLt m 工序九 以 20 孔為精基準，鉆一個 4 孔，攻 M6 螺紋。 1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時 do=4mm，后角 o 16 ，二重刃長度 1202 450 30 2.選擇切削用量 （ 1）決定進給量 查切 rmmf /0 2218.0 按鉆頭強度選擇 rmmf /50.0 按機床強度選擇 rmmf /53.0 最終決定選擇機床已有的進給量 rmmf /22.0 經校驗校驗成功。 （ 2）鉆頭磨鈍標準及壽命 后刀面最大磨損限度（查切）為 0.5 0.8mm，壽命 min20T （ 3）切削速度 查切 rmmvc /18 修正系數 0.1TVK 0.1MVK 0.1tvK 0.1Kxv 0.11 vK 10apvK 故 rmmvc /18 。 m in/1 4 3 21 0 0 00rd vn s 查切機床實際轉速為 min/1360 rnc 故實際的切削速度 rmmndv sc /1.1710000 （ 4）校驗扭矩功 率 mc MM Ec PP 故滿足條件，校驗成立。 .計算工時 m in02.022.01 3 6 0 24 nfLt m 螺紋鉆削由于沒有手冊可查，故以鉆削切削用量及其他鉆螺紋工序估算。祥見工藝卡片。 工序十 以 20 孔為精基準，銑 47 凸臺。 工序十一 檢查。 其余幾步數據見工藝卡片。 三、 卡具設計 經過與老師協商，決定設計第 IX道工序 鉆 M8孔的鉆床卡具。本卡具將用于 Z525立式鉆床。刀具為M8絲錐，以及 6.5的高速鋼麻花 鉆。 1 問題的提出 在給定的零件中，對本步加工的定位并未提出具體的要求，是自由公差，定位要求較低。因此，本步的重點應在卡緊的方便與快速性上。 2 卡具設計 1 定位基準的選擇 出于定位簡單和快速的考慮，選擇 20孔為基