CA6140拨叉的加工工艺设计

机械制造工艺学课程设计 题 目 名 称CA6140拨叉的加工工艺设计系别 机械工程学院专业/班级机自10101班学生 向小龙学号 43910130指导教师（职称） 张春兰（高级工程师） 目 录序言11.计算生产纲领、确定生产类型22.零件图样的工艺性分析 2 2.1 CA6140车床拨叉的工艺分析23. 确定毛坯 3 3.1确定铸件加工余量及形状3 3.2绘制铸件零件图 44.工艺规程设计 4 4.1选择定位基准4 4.2制定工艺路线55. 工序设计 6 5.1机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 7 5.2确定切削用量及基本工时 86.设计总结247.参考文献25序言机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能够通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，今后为国家的“四化”建设打下一个良好的基础。11. 计算生产纲领，确定生产类型 该零件是CA6140车床拨叉，该产品年产量为4000台，其备品率为6%，零件废品率为2%，现制定机械加工工艺规程。 N = Qn（1+%+%） =4000 x（1+6%+2%）件/年 =4320件/年 此拨叉年产量为4320件，根据机械制造工艺学表1-1生产类型与生产纲领的关系，可以确定其生产类型为中批生产。 2.零件图样的工艺性分析 CA6140车床拨叉零件图样的视图正确、完整、尺寸、公差及技术要求齐全。零件的材料为HT200，灰铸铁属于脆性材料，故不能锻造和冲压，但灰铸铁的铸造性能和切削加工性能优良。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： 2.1 CA6140车床拨叉的工艺分析CA6140车床拨叉共有以下几处加工表面，其间有一定位置要求。分别如下：1.以25孔为中心的加工表面该组加工表面包括：25H7的通孔，以及42的圆柱两端面，其中主要加工表面为25H7通孔。2.以60孔为中心的加工表面该组加工表面包括：60H12的孔，以及60H12的两个端面。主要是60H12的孔。3.铣16H11的槽该组加工表面包括：此槽的端面，16H11的槽的底面，16H11的槽两侧面。4. 以M221.5螺纹孔为中心的加工表面。该组加工表面包括：M221.5的螺纹孔，长32mm的端面。主要加工表面为M221.5螺纹孔。这几组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：（1）60孔端面与25H7孔垂直度公差为0.1mm。（2）16H11mm的槽与25H7的孔垂直度公差为0.08mm。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。可以先加工25H7通孔，然后以此作为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，并且此零件没有复杂的加工表面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。3.确定毛坯 零件材料为HT200,灰铸铁属于脆性材料，故不能锻压和冲压，但灰铸铁的铸造性能和切削加工性能优良。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构不是太复杂，生产类型为中批量生产，故选择金属型铸造毛坯。 3.1确定铸件加工余量及形状毛坯尺寸如下：1.外圆表面（42）考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯，没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。2. 外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（25，60端面）查简明手册表2.2-4。取25，60端面长度余量均为3mm（均为双边加工。13. 内孔（60已铸成50的孔）查表2.2-32.2-5，为了节省材料，取60孔已铸成孔长度余量为5mm，即铸成孔半径为50mm。14. 槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量铸出槽端面至中心线47mm的距离，余量为3mm。5. 螺纹孔顶面加工余量铸出螺纹孔顶面至25孔轴线且垂直轴线方向40mm的距离，余量为4 mm。6. 其他尺寸直接铸造得到3.2绘制铸件零件图 图3.1 零件毛坯图4.工艺规程设计 4.1选择定位基准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。(1)粗基准的选择(先粗后精)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25 孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，其余以零件的下端孔为主要的定位粗基准。（2）精基准的选择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，以加工后的25通孔为主要的定位精基准，以25通孔端面为辅助的定位精基准。 4.2制定工艺路线 根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用各种机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效率，以便使生产成本尽量下降。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工艺路线方案一： 工序 01 粗、钻、扩、铰、精铰25、60孔 工序 02粗、精铣60、25孔下端面 工序 03粗、精铣25孔上端面 工序 04 粗、精铣60孔上端面 工序 05 切断60H12孔 工序 06 铣螺纹孔端面 工序 07 钻20.5孔（装配时钻铰锥孔） 工序 08 攻M221.5螺纹 工序 09粗铣、精铣槽所在的端面 工序 10 粗铣、精铣16H11的槽工艺路线方案二： 工序 01 粗铣25H7两端面，保证尺寸80mm 工序 02 钻、扩、铰25H7通孔 工序 03 粗镗60H12孔,半精镗60H12孔，粗糙度达到3.2 工序 04 粗铣槽顶端面和槽底端面,槽顶端面到25H7孔中心距为，槽底端面到25H7的中心距为 36mm 工序 05 铣螺纹孔端面，粗糙度6.3 工序 06 钻20孔垂直于25H7通孔 工序 07 攻M221.5螺纹 工序 08 粗、精铣16H11槽 工序 09 粗铣60H12孔两端面，保证尺寸13， 精铣60H12孔两端面，保证尺寸12d11 工序 10 切断60H12孔工艺方案的比较与分析：以上两个加工工艺方案进行比较，方案一的加工工序比较集中，工序较少，但装换刀具的辅助时间较长，而且同时钻两个孔，还要保证加工精度，对机床设备要求较高，不适合中批量生产。方案二的加工工序比较分散，适合流水线生产，而且很多工序不用装换刀具和重新对刀，极大的缩短辅助工时。而且加工完前次的又可成为下次加工的基准，加工精度容易保证，综合以上两个方案的优缺点，而且又是中批量生产，考虑到工作效率及经济效益等原因，所以选择方案二比较合适。5.工序设计 机床的选择 工序01、04、05、08、09、10用X62型卧式铣床（表4.2-38）工序02、06、07采用Z535立式钻床（表4.2-14） 工序03采用T68卧式镗床（表4.2-19） 选择夹具 该拨叉的生产纲领为中批生产，所以采用专用夹具。 选择刀具 零件材料为HT200，在铣床上加工的各工序，采用YG类硬质合金铣刀或高速钢铣刀即可保证加工质量。在铰孔，由于精度不高，可采用硬质合金铰刀。5.1机械加工余量、工序尺寸及公差的确定根据前面资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：据以上原始资料及加工路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.外圆表面（42）考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯，没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。2. 外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（25，60端面）取25、60端面长度余量均为2.5（均为双边加工）。1铣削加工余量为：粗铣2.5mm， 保证尺寸80mm3. 内孔（60已铸成50的孔）查表2.22.5，为了节省材料，取60孔已铸成孔长度余量为5，铸成孔半径为50mm。1工序尺寸加工余量：粗镗50mm孔至59mm 余量为1mm半精镗至60H12mm工序尺寸加工余量：同上25钻孔至22 余量为3mm扩孔至24.7mm 余量为0.03mm铰孔至25H7mm 4.槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量铸出槽端面至中心线47mm的距离，余量为3mm。工序尺寸加工余量：粗铣端面3mm 保证槽端面，即a面至中心线尺寸440-0.3 mm 5.螺纹孔顶面加工余量铸出螺纹孔顶面至25孔轴线且垂直轴线方向40mm的距离，余量为4 mm。工序尺寸加工余量：粗铣顶面4 mm 保证顶面即b面到中心线尺寸36mm6. 其他尺寸直接铸造得到。由于本设计规定的零件为中批量生产，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。 5.2确定切削用量及基本工时工序01粗铣25H7两端面机床：X62型卧式铣床刀具：两块镶齿套式面铣刀(间距为80)，材料：， ，齿数，为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=3mm所以铣削深度：=3mm每齿进给量：查表2.1-85，取铣削速度：查表2.1-85，取。【3】机床主轴转速：，按照表3.1-74 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据表2.1-85,切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工步辅助时间为：1.23min工序02钻25H7通孔工件材料为HT200铁，硬度200HBS。孔的直径为25mm，公差为H7，表面粗糙度。加工机床为Z535立式钻床。钻头为22mm标准高速钢麻花钻。1.钻22mm孔确定钻削用量（1）决定进给量根据表3.4-1可查出f=0.470.57mm/r,由于孔深和孔径之 l/d=85/25=3.86。，故mm/r.查Z535型立式钻床说明书，取。根据表3.4-3，钻头强度所允许的进给量。机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据表3.4-4，允许的进给量。由于选择的进给量远远小于，故所选可用（2）确定切削速度V、轴向力F、转矩T以及切削功率，用不同刀具材料进行钻、扩、铰孔的V、F、T、均可按表3.4-8及表3.4-10进行计算。根据所给条件，可直接在表3.4-15中用插入法计算得：，F=4732NT=51.69，=1.25kw由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对结果进行修正。由表3.4-9知，切削速度的修正系数，故查Z535型机床说明书，取。实际切削速度为。由表3.4-11，切削力及转矩的修正系数,故（3）校验机床功率 切削功率 =机床有效功率为（由Z535型机床说明书查出）由于，故选择的钻削用量可用，即相应地2.扩孔扩孔钻选用标准高速钢扩孔钻。确定扩孔切削用量一 确定进给量 根据表3.4-5，取。根据机床Z535型说明书，取。 确定切削速度，根据表3.4-34.取。由于切削速度与上表不同，切削速度尚需乘以修正系数故根据Z535机床说明书，取n=275r/min。实际扩孔速度3铰孔铰刀 选用标准高速钢铰刀。确定铰孔切削用量 一确定进给量 根据表3.4-6查出，按该表注4，进给量取小值。按Z535机床说明书取。二 切削速度 根据表3.4-40查出取，切削速度修正系数由表3.4-9查出故根据Z535机床说明书，取n=100r/min,实际铰孔速度 4各工序实际切削用量根据以上计算，实际切削用量如下：钻孔：扩孔：铰孔： 5基本工时计算钻孔：扩孔：铰孔： 工序03粗镗下端60H12孔, 半精镗下端60H12孔(1)粗镗下端60H12孔机床：卧式镗床T68刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：，毛坯孔径。进给量：查表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=4.5mm。因此确定进给量。切削速度：查表2.4-9取【3】机床主轴转速：，查表3.1-41取实际切削速度：工作台每分钟进给量： 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：工步辅助时间为：2.61min（2）半精镗下端60H12孔机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：进给量：根据表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=。因此确定进给量切削速度：参照表2.4-9，取【3】机床主轴转速：，取工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：所以该工序总机动工时工步辅助时间为：1.86min 工序04粗铣槽顶端面和槽底端面机床：X62刀具：高速钢圆柱铣刀 齿数粗铣槽右端面铣削深度每齿进给量：根据表2.1-85，取铣削速度：参照表2.1-85，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：实际切削速度，：工作台每分进给量：根据表2.1-85,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工步辅助时间为：2.03min【1】粗铣槽底端面同样的铣削深度每齿进给量：根据表2.1-85，【1】取铣削速度：参照表2.1-85，【1】取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：根据表2.1-85,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工步辅助时间为：1.52min【1】 工序05 铣螺纹孔端面机床：X62刀具：高速钢圆柱铣刀 齿数每齿进给量：根据表2.1-85，取铣削速度：参照表2.1-85，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：实际切削速度，：工作台每分进给量：根据表2.1-85,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工步辅助时间为：1.03min【1】 工序06 钻20.50孔机床：Z535立式钻床刀具：20.50直柄短麻花钻确定钻削用量决定进给量根据表3.4-1可查出f=0.470.57mm/r,由于孔深和孔径之 l/d=85/25=3.86。，故mm/r.查Z535型立式钻床说明书，取。根据表3.4-3，钻头强度所允许的进给量。机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据表3.4-4，允许的进给量。由于选择的进给量远远小于，故所选可用确定切削速度V、轴向力F、转矩T以及切削功率，用不同刀具材料进行钻、扩、铰孔的V、F、T、均可按表3.4-8及表3.4-10进行计算。根据所给条件，可直接在表3.4-15中用插入法计算得：，F=4732NT=51.69，=1.25kw由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对结果进行修正。由表3.4-9知，切削速度的修正系数，故查Z535型机床说明书，取。实际切削速度为。由表3.4-11，切削力及转矩的修正系数,故（3）校验机床功率 切削功率 =机床有效功率为（由Z535型机床说明书查出）由于，故选择的钻削用量可用，即相应地钻孔：钻孔：工步辅助时间为：1.58min工序07 攻M221.5螺纹机床：Z535立式钻床刀具：细柄机用丝锥（）进给量：由于其螺距,因此进给量切削速度：参照表2.4-105，取【1】机床主轴转速：，取丝锥回转转速：取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：工步辅助时间为：1.33min工序08 粗、精铣16H11槽（1）机床：X62型卧式铣床 刀具：高速钢三面刃铣刀 切削深度：根据表2.1-89有：刀具的直径D=80mm，刀具的齿数 Z=10，刀具的宽度L=14mm。查表2.1-89得：进给量,根据表2.1-89查得切削速度，【3】机床主轴转速：，取实际切削速度：进给量：机床工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度： =42mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 工步辅助时间为：1.92min （2）机床：X62型卧式铣床 刀具：高速钢三面刃铣刀刀具直径D=80，齿数Z=10，宽度L=16。切削深度：根据表查得：进给量,查得切削速度，机床主轴转速：，取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： =42mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 工步辅助时间为：1.41min 本工序机动时间 工序09 粗铣60H12孔两端面，精铣60H12孔两端面（1）粗铣60H12孔两端面机床：X62型卧式铣床刀具：两块镶齿套式面铣刀(间距为13)，材料：， ，齿数，为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度：每齿进给量：表2.4-73，取铣削速度：表2.4-81，取机床主轴转速：，按表3.1-74 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据表2.4-81,切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工步辅助时间为：1.57min（2）精铣60H12孔两端面机床：X62型卧式铣床刀具：两块镶齿套式面铣刀(间距为)，材料：， ，齿数Z=25，为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=0.5mm铣削深度：每齿进给量：表2.4-73，取铣削速度：参照表2.4-81，取机床主轴转速：，取 实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工步辅助时间为：1.94min工序10铣断60H12孔机床：X62型卧式铣床 刀具：中齿锯片铣刀刀具直径D=80mm，齿数Z=32，宽度L=4mm。切削深度：根据表查得：进给量 切削速度，机床主轴转速：，按表3.1-74取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度：=41mm刀具切出长度：取 走刀次数为1机动时间： 工步辅助时间为：1.59min6.设计总结这次机械制造工艺设计课程设计虽然只有十周（四十个学时）。这段时间我感觉我自己过得还是挺充实的。通过课程设计，我的收获也是非常多的。我的课程设计的题目是CA6140的拨叉工艺设计。最初的几天里，我把拨叉的零件图进行了自己的分析，画好了零件的毛坯图。在拟定的过程中，需要考虑很多因素，比如零件定位要求，加工精度，虽然很累，很烦，但在这个过程中自己的查阅资料，决定参数的能力得到了锻炼。在工艺设计的过程中，还需要查看大量的手册，每一个零件都有相应的标准，不能随便定个尺寸。这令人感到非常的疲惫的。有时，长时间的设计，能让你明显的感到有种书到用时方恨少的感觉。总之，设计一个拨叉的工艺设计算是把我所学的机械专业知识：机械设计，机械制造基础，工程制图，几何精度，工程材料成型，全部综合起来，是一次全方位的运用。虽然在之前设计过一个减速箱，但在这次课程设计的过程中，一开始还是有一种无从下手的感觉，使自己深刻的认识到自己设计的经验严重的不足。我想，随着以后设计次数的增加，这种感觉会得到很好的改善吧！这次画图使用的是计算机绘图。由于是第一次完全用CAD画图，很多地方不熟悉，走了一些弯路，总之不是一件轻而易举的事。点的选取，图层的新建，剖面线的填充，尺寸的标注，公差的标注，粗糙度的标注，里面有很多注意点和技巧。在画图的过程中，查了很多资料，了解了很多操作技巧。最后当看到自己的设计的夹具终于完成之时，心情是极其兴奋的，有一种解脱的感觉！ 总结一下，这次课程设计给了我很多宝贵的经验，培养了我综合运用机械各门专业课程知识来解决实际问题的能力，真正做到了学以致用。另外，我也学会了在设计过程中如何查手册，又应在何时查手册。在此期间同学之间也互相帮助，共同解决课程设计当中遇到的困难和问题，也是很有趣的经历。 参考文献1 李庆余.机械制造装备设计第2版.机械工业出版社.2009.2 李云.机械制造工艺及设备设计指导手册.武汉,机械工业出版社.2008.3 画法几何与机械制图第六版 朱冬梅、何建英.4 互换性与技术测量第二版 胡凤兰.5 机械制造工艺学 陈明.24