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拨叉的机械加工工艺规程的确定 全套全套 CADCAD 图纸等，联系图纸等，联系 153893706153893706 1.1 零件分析零件分析 1.1.1 零件的作用 题所给的是 CA6140 车床上的拨叉，它位于车床变速机构中，主要起换挡作用， 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。零件上方的 20mm 的孔与操作机构相连，下方的 50mm 的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，两零件铸造为一体，加工时分开。 1.1.2 零件的工艺分析 CA6140 车床上的拨叉共有两处加工表面。其间有一定的位置要求，分述如下： 一、 以 20mm 为中心的加工表面 这一组加工表面包括：20mm 的孔，以及其上下表面，孔壁上有一个装配时要 钻铰的 8mm 的锥孔，一个 M6 的螺纹孔，和一个缺口。 二、 以 50 为中心的加工表面 这一组加工表面包括：50mm 的孔，以及其上、下端面； 这两组表面有一定的位置要求； （1） 50mm 的孔的上、下表面与 20 的孔的垂直度误差为 0.07mm。 （2） 20mm 的孔的上、下表面与 20 的孔的垂直度误差为 0.05mm。 （3） 50mm、20mm 的孔的上、下表面以及 50mm 的孔的内表面的粗糙 度误差为 3.2um。 （4） 20mm 的孔的内表面的粗糙度误差为 1.6um，精度为 IT7。 1.2 工艺规程设计工艺规程设计 1.2.1 零件毛坯的制造形式 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。 1.2.2 基面的选择 （1）粗基准的选择 对零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准，而对若干 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，根据这个基准原则，现取 20mm 的孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一 组共两个短 V 形块支承两个 20mm 孔的外轮廓作主要定位面，以消除 3 个自由度， 再用一个支承板支撑在 72mm 的上表面，以消除 3 个自由度。 （2）精基准的选择 主要应考虑基准重合问题。当设计基准不重合时，应该进 行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。 1.3 制定工艺路线制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，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。在生产纲领已确定为中批生产的条件下，可以考虑采用万能 性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，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： 工序一：退火 工序二：粗、精铣 20 mm、50 mm 的下表面，保证其粗糙度为 3.2 um 工序三：以 20 mm 的下表面为精基准，粗、精铣 20 mm 的孔的上表面， 保证其粗糙度为 3.2 um,其上、下表面尺寸为 30mm， 工序四：以 20 mm 的下表面为精基准，钻、扩、铰、精铰 20 mm 的 孔，保证其内表面粗糙度为 1.6 um，垂直度误差不超过 0.05mm 工序五：以 20 mm 的下表面为精基准，钻、扩、铰、50 mm 的孔，保 证其内表面粗糙度为 3.2 um 工序六；以 20 mm 的下表面为精基准，粗、精铣以 50 mm 的上表面， 保证其与孔的垂直度误差不超过 0.07mm，其上、下表面尺寸为 12mm 工序七：铣断 工序八：以 20 mm 的孔为精基准，钻 8 mm 的锥孔的一半 4 mm，装配时钻铰 工序九：以 20 的孔为精基准，钻 4 的孔，攻 M6 的螺纹 工序十：以 20 mm 的孔为精基准，铣缺口，保证其粗糙度为 12.5um 工序十一：检查 上面的工序可以是中批生产，但是其效率不高，并且工序四中的钻孔方法在钻孔 是可能会偏离中心。经综合考虑，采用下面的方案二。 2、工艺路线方案二： 工序一；退火 工序二：粗、精铣 20 mm、50 mm 的下表面，保证其粗糙度为 3.2 um 工序三：以 20 mm 的下表面为精基准，粗、精铣 20 mm、50 mm 的 孔的上表面，保证其粗糙度为 3.2 um，20 mm 的上、下表面尺 寸为 30mm，50 mm 的上、下表面尺寸为 12mm 工序四：以 20 mm 的下表面为精基准，钻、扩、铰、精铰 2 0 mm 的 孔，保证其内表面粗糙度为 1.6 um，垂直度误差不超过 0.05 mm 工序五：以 20 mm 的下表面为精基准，钻、扩、铰、50 mm 的孔， 保证其内表面粗糙度为 3.2 um 工序六：铣断 工序七：以 20 mm 的孔为精基准，钻 8 mm 的锥孔的一半 4 mm，装配时钻铰 工序八：以 20 mm 的孔为精基准，钻 4 mm 的孔，攻 M6 的螺纹 工序九：以 20 mm 的孔为精基准，铣缺口，保证其粗糙度为 12.5 um 工序十：检查 1.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “CA6140 车床拨叉”零件的材料为 HT200 硬度为 190210HB，毛坯重量为 2.2Kg,生产类型为中批量，铸件毛坯。又由（以下称 工艺手册 表 1.3-1 查得毛坯的制造方法采用壳模铸造级，表 2.2-4 查得加工 余量等级为 G 级，选取尺寸公差等级为 CT10。 根据以上资料及路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯如 下： 1、延轴线方向长度方向的加工余量及公差（20mm、50mm 端面） 查工 艺手册表 2.24 取 20mm、50mm 端面长度余量为 2.5mm(均为双边加工)。 铣削加工余量为：a)粗铣：1.5mm b)精铣：1mm 毛坯尺寸及公差为：（35 土 0.3）mm （ 17 土 0.25）mm 2、内孔（50mm 已铸成孔）查工艺手册表 2.22.5，取 50mm 已铸成长 度余量为 3mm，即已铸成孔 44mm。 镗削加工余量为：a)粗镗：2mm b)半精镗：1mm 毛坯尺寸及公差为：（48 土 0.3）mm （）mm 0.50 0.25 50 3、其他尺寸直接铸造得到。 1.5 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 1.5.1 工序二：粗、精铣孔 20mm、50mm 的下表面 （1） 加工条件 工件材料：HT200。b=0.16GPa HBS=190210，铸件 机床：XA5032 立式铣床 刀具；W18Cr4V 硬质合金端铣刀 W18Cr4V 硬质合金端铣刀，牌号为 YG6，由切削用量简明手册 后称切削手 册表 3.1 查得铣削宽度 ae Pcc,故校验合格。 最终确定 ap=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/min vc=119.3m/min fz=0.13mm/z f)计算基本工时 1.4 m f L t V 公式中： L=l+y+；根据切削手册表 3.26，可得 l+=12mm,所以 L=l+y+=32+12=44mm 故 =44/600=0.073min m t 2)粗铣 50mm 的下表面 a)铣削 50mm 的下表面与铣削 20mm 的下表面的相关参数及其用量等都相同。 即 ap=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/s vc=119.3m/min fz=0.13mm/z b)计算基本工时 1.5 m f L t V 公式中： L=l+y+；根据切削手册表 3.26，可得 l+=0 所以 L=l+y+=72mm 故 =72/600=0.12min m t 3)精铣孔 20mm 的下表面 a) 切削深度 因切削用量较小，故可以选择 ap=1.0mm, 一次走刀即可完成所需尺寸 b)每齿进给量：由切削手册表 3.30 可知机床的功为 7.5KW，查切削手册表 3.5 可得 f=0.50.7mm/r，由于是对称铣，选较小量 f=0.7mm/r c)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（1.01.5）mm 查切削手册表 3.8, 寿命 T=180min d)计算切削速度 按切削手册表 3.27 中的公式： 1.6 vov cv mpr pvzvve c d q vk T a x f y u a z 也可以由表 3.16 查得=124mm/s vf =395mm/min n=494r/min,根据 XA5032 铣床 c v 参数，选 n=475r/min vf =375mm/min , 则实际的切削速度为 1.7 1000 oc c d n v 所以=119.3m/min,实际进给量 c v 3.14 80 475 1000 1.8 f c zv c v f n z 所以=0.08mm/z zv f 375 475 10 e)校验机床功率 查切削手册表 3.24，Pcc=1.1KW,而机床所提供的功率 Pcm 为 1.7KW，所以 Pcm Pcc,故校验合格。 最终确定 ap=1.0mm nc=475r/min vfc=375mm/min vc=119.3mm/min f)计算基本工时 1.9 m f L t V 公式中： L=l+y+；根据切削手册表 3.26，可得 l+=80mm, 所以 L=l+y+=32+80=112mm 故 =112/375=0.3min m t 2)精铣 50mm 的下表面 a)铣削 50mm 的下表面与铣削 20mm 的下表面的相关参数及其用量等都相同。 即 ap=1.0mm nc=475r/min vfc=375mm/min vc=119.3mm/m b)计算基本工时 1.10 m f L t V 公式中： L=l+y+；根据切削手册 表 3.26，可得 l+=80mm 所以 L=l+y+=72+80=152mm 故 =152/375=0.405min m f L t V 1.5.2 工序三：粗、精铣孔 20mm、50mm 的上表面 本工序的切削用量及基本工时与工序一中的粗、精铣孔 20mm、50mm 的下 表面相同。 1.5.3 工序四：钻、扩、铰、精铰 20mm 的孔 （一） 钻 18mm 的孔 （1）加工条件 工艺要求：孔径 d=18mm, 孔深 l=30mm,通孔 ，用乳化液冷却 机床 ：Z535 型立式钻床 刀具 ：高速钢麻花钻头 选择高速钢麻花钻头，其直径 do=18mm,钻头几何形状为：由切削手册表 2.1 及表 2.2 选修磨横刃，=28o o=10o 2=118o 21=70o b=3.5mm b=2mm l=4mm (2) 切削用量 1) 决定进给量 f a)、按加工要求决定进给量 根据切削手册表 2.7，当铸铁的强度 b200HBS do=18mm 时，f=0.700.86mm/r Mc 又根据切削手册表 2.23，当 b=(170213)MPa do Mc 又根据切削手册表 2.23，当 b=(170213)MPa do Mc 又根据切削手册表 2.23，当 b=(170213)MPa do3,故取修正系数 K=0.8 所以 f=(0.180.22)x0.8=(0.1440.176) mm/r b) 按钻头强度决定进给量 根据表 2.8，当 b=190MPa,do Mc 又根据切削手册表 2.23，当 b=(170213)MPa do Mc 又根据切削手册表 2.23，当 b=(170213)MPa do=10mm f=0.53mm/r vc=15.1m/min 时 Pc=1.0KW 根据 Z525 钻床说明书, PcPE 所以有 Mc Mm PcPE 故选择的切削用量可用。 即 f=0.28mm/r n=nc=960r/min vc=13.6m/min (3)计算基本工时 1.33 m L t nf L=l+y+ 由切削手册表 2.29 查得 y+=2.5mm 故 =0.03min 62.5 960 0.28 m t （2）攻 M6 的螺纹 由工艺设计手册 表 6.2-14 可知 1.34 1212 m o LllLll ti fnfn 其中：l1=(13)p l2=(23)p 公式中的 no为丝锥或工件回程的每分钟转数（r/min）; i 为使用丝锥的数量；n 为 丝锥或工件每分钟转数（r/min） ；d 为螺纹大径；f 为工件每转进给量 等于工件螺纹 的螺距 p 由上述条件及相关资料有； f=p=1mm/r d=6mm n=680r/min no=680r/min i=1 所以 (1)切削速度 1.35 1000 o d n v 所以 =10.7m/minv 3.14 6 680 1000 (2)基本工时 =0.03min 2 622.5622.5 1 680 1680 1 m t 1.5.8 工序九：铣缺口 （1）加工条件 工件尺寸：长为 25mm, 宽为 10mm 机床：XA5032 立式铣床 刀具；W18Cr4V 硬质合金端铣刀 W18Cr4V 硬质合金端铣刀，牌号为 YG6，由切削用量简明手册后称切削手册 表 3.1 查得铣削宽度 ae=90mm,深度 ap=6mm,齿数 Z=10 时，取刀具直径 do=100mm。又由切削手册表 3.2 选择刀具的前角 ro=+5o;后角 ao=8o;副后角 ao=8o, 刀齿斜角 s=-10o,主刃 Kr=60o,过渡刃 Kr=30o,副刃 Kr=5o,过渡刃宽 b=1mm (2)切削用量 a)切削深度 因切削用量较小，故可以选择 ap=6mm,一次走刀即可完成所需尺寸。 b)每齿进给量：由切削手册表 3.30 可知机床的功为 7.5KW，查切削手册表 3.5 可得 f=0.140.24mm/z,由于是对称铣，选较小量 f=0.14mm/z c)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（1.01.5）mm 查切削手册表 3.8, 寿命 T=180min d)计算切削速度 按切削手册表 3.27 中的公式 1.36 vov cv mpr pvzvve c d q vk T a x f y u a z 也可以由表 3.16 查得=77m/min nt=245r/min vft =385m/min c v 各修正系数为：Kmv=Kmn=Kmvf=1.0 Ksv=Ksn=Ksvf=0.8 故 Vc=VtKv=77x1.0 x0.8=61.6m/min n= ntkn=245x1.0 x0.8=196r/min vf=vftkvt=385x1.0 x0.8=308mm/min 又根据 XA5032 铣床参数，选 n=235r/min vf =375mm/s，则实际的切削速度为： 1.37 1000 oc c d n v 所以=73.8m/min,实际进给量为： c v 3.14 100 235 1000 1.38 f c zv c v f n z 所以=0.16mm/z zv f 375 235 10 e)校验机床功率 查切削手册表 3.24， 当 b=(174207)MPa ae=70mm ap=6mm do=100mm Z=10 vfc=385mm/min 近似为 Pcc=4.6KW 根据 XA5032 型立铣说明书（切削手册表 3.30） ，机床主轴允许的功率为 Pcm=7.5x0.75=5.63KW 故 PccPcm 因此选择的切削用量可以采用 即 ap=6mm vf=375mm/min n=235r/min vc=73.8m/min fz=0.14mm/z f)计算基本工时 1.39 m f L t V 公式中： L=l+y+；根据切削手册表 3.26，可得 l+=0mm, 所以 L=l+y+=25mm 故 =25/375=0.07min m f L t V 铣断双体的专用夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。 经过与指导老师的协商，决定设计第道工序铣断双体，本夹具将用于 XA6132 卧式铣床，刀具为高速钢细齿圆锯片铣刀，对工件进行加工。 2.1 问题的提出 本夹具主要用于铣开双体，并且铣开的表面与的孔有一定的公差要求，20mm 又在加工本道工序时，的孔已经进行了加工，因此，在本道工序中主要考虑20mm 加工面与孔之间的要求，其次是考虑如何提高劳动生产率，保证加工质量，20mm 降低劳动强度。 2.2 夹具体设计 2.2.1 定位基准的选择 由零件图可知：被铣开的那的中心线与孔的中心线之间的公差50mm20mm 等级要求较高，且铣开时的设计基准为孔的中心线。为了尽量的减小定位50mm 误差，应选孔为主要的定位基准，利用一个圆柱销和一个菱形销定位，消20mm 除三个自由度，再在底面用夹具体定位消除三给自由度。以便达到所需要求。 为了提高加工效率，现同时加工六个双体，同时，为了夹具简单，操作方便， 利用螺旋机构夹紧。 2.2.2 切削力及夹紧力的计算 刀具：高速钢细齿圆锯片铣刀 直径 齿数 Z=50 又由切削160 o dmm 手册表 3.28 中的公式： 2.1 FFF F xyu Fpze nw oF C afaZ F d q 其中： 30 F C 1.0 F x 0.65 F y 0.83 F u 0 F w 0.83 F q Z=50 160 o dmm4 p amm12 e amm0.025/ z fmm z 所以 F=63.5N 水平分力：1.163.5 1.169.9 H FFN 垂直分力；0.30.3 63.519.1FVFN 又在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数 1234 KK K K K 其中 K1为基本安全系数 1.5 K2为加工性质系数 1.2 K3刀具钝化系数 1.2 K4为切削特点系数（断续切削）1.2 所以 F =KFH=69.9x1.5x1.2x1.2x1.2=181.2N 为了克服水平方向的力，实际的夹紧力为 N（f1+f2）= KFH 其中 f1为螺母与螺杆间的摩擦系数 f2为工件与螺杆头（或压板）间的摩擦系数 又查得 f1 和 f2为 1.6 则 2.2 12 H KF N ff 所以 181.2 566 0.160.16 NN 又选择的螺旋夹紧机构的基本尺寸如下（根据机床夹具设计 第三版表 1-2- 20、1-2-21、1-2-22、1-2-23 查得： r=0 12Mmm1pmm5.675 z rmm136a 30 2 9 50 tg L=120mm Q=30N 2 0.15 则 可以提供的夹紧力为： 2.3 12 () z QL w r tgr a 所以 =3140Nw 120 30 5.675(1369 50 )tg 又由机床夹具设计 第三版表 1-2-24 查得 当螺纹的公称直径为 12mm 时 ，螺 栓许用的夹紧力为 5690N 由以上的数据可知：所选的螺旋机构提供的夹紧力大于所需的，且满足螺栓的许用夹 紧力，故本夹具可以安全工作。 2.2.3 定位误差分析 1）定位元件尺寸及公差的确定 本夹具的定位元件为一定圆柱销和一菱形销， 其参数由（机床夹具设计手册图 5-3 及其表选 两定位销的尺寸及公差为： （定位销的公差取 h8） 。 0 0.033 20mm 2）零件图样规定 的孔的中心线与孔的中心线的长度误差为20mm50mm 0.2mm，孔中的定位销与夹具体的垂直度误差为 0.05， ，此项技术要求20mmmm 应由定位销宽配合中的侧向间隙保证。已知的宽为，定位销为20mm 0.021 0 20mm （定位销的公差取 h8） ，则 一个定位销与一个孔的定位误差为： 0 0.033 20mm max 0.021 ( 0.033)/20.027bmm 此处引起零件的定位误差为 0.2mm0.027 20.054xmm 故最大侧向间隙能满足零件的精度要求。 （2）计算定位销的中心线与夹具体垂直度误差20mm 定位销的宽度为 夹具体表面的粗糙度 0 0.033 20mm 1.6 a Rum 故 mmmax0.0016( 0.033)0.03360.05 所以最大垂直度误差能满足零件精度要求 2.2.4 夹具设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，首先要考虑到能保证零件的加工精度，其次是要提 高劳动生产率。为此，应先考虑所设计的夹具体与零件在夹具上的定位，在本道工序 中，由于零件的底面的定位是用的夹具体，所以其表面粗糙度要求应比较高，视为关 键面。又本道工序是铣断，其切削力不大，故在设计夹具时应考虑夹具的简单及利用 常用的一些零件。为了提高生产率，可以考虑同时装夹几个零件，并且用了活动杠杆 使操作更加节省时间。可以同时装夹四个零件，提高了生产率。 夹具上装有对刀块，可以使夹具在一批零件加工之前很好的对刀；同时，夹具体 底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以利于铣削 加工。 铣床夹具装配图及夹具体零件图见图示。
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