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郑州航空工业管理学院机械制造技术课程设计2012级机械设计制造及其自动化s专业1206961班级题目CA6140拨叉831008姓名王江辉学号120696126指导教师刘元朋职称副教授二О一三年六月十五日《机械制造技术》课程设计成绩评定评分类别所占分值评定成绩工艺设计总体方案20课程设计说明书格式规范20零件图纸绘制40工艺过程卡片格式规范10工序卡片图形规范10总体成绩教师评语指导教师年月日目录TOC\o1-3\h\z\u序言41零件分析
51.1零件的作用
51.2零件的工艺性分析52工艺规程的制定
52.1毛坯的选择52.2基准面的选择
52.3制定工艺路线
62.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
62.5确定切削用量及基本工时
73.致谢
184.参考文献18序言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品,并把它们装备成机械装备的行业机械制造业的产品既可以直接供人们使用,也可以为其它行业的生产提供装备,社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品我们的生活离不开制造业,因此制造业是国民经济发展的重要行业,是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱从某中意义上讲,机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标车床的拨叉位于车床变速机构中,主要起换挡,使主轴回转运动按照操作者的要求工作,获得所需要的速度和扭矩的作用零件下方的孔与操作机构相连,而上方的半孔则是用于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拨叉是机车变速箱中一个重要的零件,因为其零件尺寸比较小,结构形状较复杂,但其加工孔与侧面有精度要求,此外还有小头孔上的槽要求精加工,对精度有一定的要求,所以都要求精加工其大头孔与侧面有垂直度的公差要求,所要加工的槽,在其槽两侧面有平行度公差和对称度公差要求等因为零件的尺寸精度,几何形状尺寸精度和相互位置精度,以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量,进而影响其性能与工作寿命,因此他们的加工必须保证精度1零件分析
1.1零件的作用题目所给的是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Φ20mm的孔与操作机构相连,下方的Ф50mm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
1.2零件的工艺性分析以Ф20mm为中心的加工表面,这一组加工表面包括Ф20mm的孔,以及其上下表面,孔壁上有一个装配时要钻铰的Ф8mm的锥孔,一个M6的螺纹孔,和一个缺口以Ф50mm为中心的加工表面,这一组加工表面包括Ф50mm的孔,以及其上、下端面;这两组表面有一定的位置要求;
(1)Ф50mm的孔的上、下表面与Ф20的孔的垂直度误差为
0.07mm
(2)Ф20mm的孔的上、下表面与Ф20的孔的垂直度误差为
0.05mm
(3)Ф50mm、Ф20mm的孔的上、下表面以及Ф50mm的孔的内表面的粗糙度误差为
3.2um
(4)Ф20mm的孔的内表面的粗糙度误差为
1.6um,精度为IT72工艺规程的制定
2.1毛坯的选择零件材料为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2.2基准面的选择
2.
2.1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Ф20mm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Ф20mm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Ф72mm的上表面,以消除3个自由度
2.
2.2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
2.3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、工艺路线方案工序一;退火工序二粗、精铣Ф20mm、Ф50mm的下表面,保证其粗糙度为
3.2um工序三以Ф20mm的下表面为精基准,粗、精铣Ф20mm、Ф50mm的孔的上表面,保证其粗糙度为
3.2um,Ф20mm的上、下表面尺寸为30mm,Ф50mm的上、下表面尺寸为12mm工序四以Ф20mm的下表面为精基准,钻、扩、铰、精铰Ф20mm的孔,保证其内表面粗糙度为
1.6um,垂直度误差不超过
0.05mm工序五以Ф20mm的下表面为精基准,粗、半精镗Ф50mm的孔,保证其内表面粗糙度为
3.2um工序六铣断工序七以Ф20mm的孔为精基准,钻Ф8mm的锥孔的一半Ф4mm,装配时钻铰工序八以Ф20mm的孔为精基准,钻Ф5mm的孔,攻M6的螺纹工序九以Ф20mm的孔为精基准,铣缺口,保证其粗糙度为
12.5um工序十检查
2.4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190~210HB,毛坯重量为
1.0Kg生产类型为中批量,铸件毛坯,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取Ф20mm、Ф50mm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
1.5mmb精铣1mm毛坯尺寸及公差为(35土
0.3)mm(17土
0.25)mm
2、内孔(Ф50mm已铸成孔)取Ф50mm已铸成长度余量为3mm,即已铸成孔Ф44mm镗削加工余量为a粗镗2mmb半精镗1mm毛坯尺寸及公差为(48土
0.3)mm()mm
3、其他尺寸直接铸造得到
2.5确定切削用量及基本工时
2.
5.1工序二粗、精铣孔Ф20mm、Ф50mm的下表面
(1)加工条件工件材料HT200бb=
0.16GPaHBS=190~210,铸件机床XA5032立式铣床刀具;W18Cr4V硬质合金端铣刀2切削用量1)粗铣Ф20mm的下表面a切削深度因切削用量较小,故可以选择ap=
1.5mm一次走刀即可完成所需尺寸b每齿进给量已知机床的功为
7.5KW,得f=
0.14~
0.24mm/z由于是对称铣,选较小量f=
0.14mm/zc计算切削速度按《切削手册》表
3.27中的公式也可以由表
3.16查得=98mm/sn=439r/minvf=490mm/s又根据XA5032铣床参数,选n=475r/minvf=600mm/s,则实际的切削速度为即==
119.3m/min实际进给量为即==
0.13mm/z饿计算基本工时公式中L=l+y+Δ;又l+Δ=12mm所以L=l+y+Δ=32+12=44mm故=44/600=
0.073min2粗铣Ф50mm的下表面a铣削Ф50mm的下表面与铣削Ф20mm的下表面的相关参数及其用量等相同b计算基本工时l+Δ=0所以L=l+y+Δ=72mm故=72/600=
0.12min3精铣孔Ф20mm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计算切削速度也可以由表
3.16查得=124mm/svf=395mm/minn=494r/min根据XA5032铣床参数,选n=475r/minvf=375mm/min则实际的切削速度为所以==
119.3m/min实际进给量所以==
0.08mm/ze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PcmPcc故校验合格最终确定ap=
1.0mmnc=475r/minvfc=375mm/minvc=
119.3mm/minf计算基本工时l+Δ=80mm所以L=l+y+Δ=32+80=112mm故=112/375=
0.3min2精铣Ф50mm的下表面a铣削Ф50mm的下表面与铣削Ф20mm的下表面的相关参数及其用量等都相同.b计算基本工时可得l+Δ=80mm所以L=l+y+Δ=72+80=152mm故=152/375=
0.405min
2.
5.2工序三粗、精铣孔Ф20mm、Ф50mm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Ф20mm、Ф50mm的下表面相同
2.
5.3工序四钻、扩、铰、精铰Ф20mm的孔
(1)钻Ф18mm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=18mm2切削用量1决定进给量fa、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бb200HBSdo=18mm时,f=
0.70~
0.86mm/r由于L/d=30/18=
1.673故取修正系数K=1所以f=
0.70~
0.86x1=
0.70~
0.86mm/rb按钻头强度决定进给量当бb=190MPado=18mm钻头强度允许的进给量f=
1.6mm/rc按机床进给机构强度决定进给量当бb210MPado
20.5mm机床进给机构允许的轴向力为11760NZ535钻床允许的轴向力为15696N时,进给量为
1.5mm/r从以上三个进给量比较可以看出,受限制的进给量是工艺要求,其值为f=
0.70~
0.86mm/r,根据Z535钻床说明书,选f=
0.80mm/r,又由《切削手册》表
2.19可以查出钻孔时的轴向力,当f=
0.80mm/rdo=21mm时,轴向力Ff=7260N轴向力的修正系数为
1.0,故Ff=7260N根据Z535钻床说明书,机床进给机构强度允许的最大轴向力为Fmax=15696N,由于FfFmax故f=
0.80mm/r可以用2决定切削速度由《切削手册》表
2.15可知f=
0.80mm/r时,双修磨横刃的钻头,do=18mm时,Vt=17m/min切削速度的修正系数由《切削手册》表
2.31可知Ktv=
1.0Kmv=
1.0KTv=
1.0Klv=
0.85所以V=VtxKv=17x
1.0x
1.0x
1.0x
0.85=
14.4m/min所以==255r/min根据Z535钻床说明书可考虑选择nc=275r/min4)检验机床扭转及功率根据《切削手册》表
2.21,当f=
0.8mm/r,do=19mm时Mc=
51.99N.m根据Z535钻床说明书当nc=275r/min,MmMc又根据《切削手册》表
2.23,当бb=170~213MPado=20mmf=
0.9mm/rvc=
17.4m/min时Pc=
1.7KW根据Z535钻床说明书PcPE所以有McMmPcPE故选择的切削用量可用即f=
0.80mm/rn=nc=275r/minvc=
14.4m/min3计算基本工时L=l+y+Δ由《切削手册》表
2.29查得y+Δ=9mm故=
0.18min
(二)扩Ф
19.8mm的孔
(1)加工条件工艺要求孔径d=
19.8mm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扩孔钻头选择高速钢扩孔钻头,其直径do=
19.8mm2切削用量1决定进给量fa、按加工要求决定进给量根据《切削手册》表
2.10,当铸铁的强度бb200HBSdo=
19.8mm时,f=
0.9~
1.1mm/r由于L/d=30/
19.8=
1.52因扩孔之后还须铰孔,故取修正系数K=
0.7所以f=
0.9~
1.1x
0.7=
0.63~
0.77mm/rb按钻头强度决定进给量根据表
2.8,当бb=190MPado=
19.8mm钻头强度允许的进给量f=
1.75mm/rc按机床进给机构强度决定进给量根据表
2.9,当бb210MPado
20.5mm机床进给机构允许的轴向力为11760N(Z535钻床允许的轴向力为15696N时,进给量为
1.5mm/r从以上三个进给量比较可以看出,受限制的进给量是工艺要求,其值为f=(
0.63~
0.77)mm/r,根据Z535钻床说明书,选f=
0.64mm/r,当f=
0.64mm/rdo=21mm时,轴向力Ff=6080N轴向力的修正系数为
1.0,故Ff=6080N根据Z535钻床说明书,机床进给机构强度允许的最大轴向力为Fmax=15696N,由于FfFmax故f=
0.64mm/r可以用2)决定钻头的磨钝标准及寿命当do=
19.8mm时,钻头后刀面最大磨钝量取为(
0.6~
0.9)mm寿命T=30min3决定切削速度可知f=
0.64mm/r时,do=
19.8mm时,Vt=27m/min切削速度的修正系数为Ktv=
1.0Kmv=
1.0KTv=
1.0Klv=
0.85所以V=VtxKv=27x
1.0x
1.0x
1.0x
0.85=23m/min==370r/min根据Z535钻床说明书可考虑选择nc=375r/min4)检验机床扭转及功率根据《切削手册》表
2.21,当f=
0.8mm/r,do=21mm时Mc=
73.57N.m根据Z535钻床说明书当nc=375r/min,MmMc又根据《切削手册》表
2.23,当бb=170~213MPado=20mmf=
0.75mm/rvc=20m/min时Pc=
1.7KW根据Z535钻床说明书PcPE所以有McMmPcPE故选择的切削用量可用即f=
0.64mm/rn=nc=375r/minvc=23m/min3计算基本工时得=
0.13min三粗铰Ф
19.94mm的孔
(1)加工条件工艺要求孔径d=
19.94mm孔深l=30mm通孔机床Z535型立式钻床刀具高速钢铰刀选择高速钢铰刀,其直径do=
19.94mm2切削用量1决定进给量f当铸铁的强度бb170HBSdo=
19.94mm时,f=
1.0~
2.0mm/r,又由于粗铰之后还要精铰,所以应该选最大的进给量即f=
2.0mm/r2)决定钻头的磨钝标准及寿命当do=20mm时,铰刀后刀面最大磨钝量取为(
0.4~
0.6)mm寿命T=60min3决定切削速度可知,vc=
7.7m/min切削速度的修正系数为Ktv=
1.0Kmv=
1.0KTv=
1.0Klv=
0.85所以V=VtxKv=
7.7x
1.0x
1.0x
1.0x
0.85=
6.55mm/min所以==105r/min根据Z535钻床说明书可考虑选择nc=140r/min4)检验机床扭转及功率当f=
2.0mm/r,do=21mm时Mc=
137.7N.m根据Z535钻床说明书当nc=140r/min,MmMc当бb=170~213MPado=20mmf=
2.0mm/rvc=10m/min时Pc=
1.7KW根据Z535钻床说明书PcPE所以有McMmPcPE故选择的切削用量可用即f=
2.0mm/rn=nc=140r/minvc=
6.55m/min3计算基本工时L=l+y+Δ又y+Δ=10mm故=
0.14min四精铰Ф20mm的孔
(1)加工条件工艺要求孔径d=
19.94mm孔深l=30mm通孔,精度等级为IT7机床Z535型立式钻床刀具高速钢铰刀选择高速钢铰刀,其直径do=20mm
(2)切削用量1决定进给量f2决定切削速度可知,vc=
9.64m/min切削速度的修正系数为Ktv=
1.0Kmv=
1.0KTv=
1.0Klv=
0.85所以V=VtxKv=
9.64x
1.0x
1.0x
0.85x
1.0=
8.2m/min所以==131r/min3计算基本工时L=l+y+Δ由《切削手册》表
2.29查得y+Δ=10mm故=
0.19min
2.
5.4工序五粗、精镗Ф50mm的孔
(1)粗镗Ф48mm孔1)加工条件工艺要求孔径d=44mm的孔加工成d=48mm通孔机床T616镗床刀具YG6的硬质合金刀刀具为YG6的硬质合金刀,且直径为20mm的圆形镗刀
(2)切削用量a确定切削深度apap==2mmb确定进给量f当粗镗铸铁,镗刀直径为20mmap=2mm孔径d=50mm镗刀伸长长度l=100mm时f=
0.40~
0.60mm/r按T616机床进给量选f=
0.58mm/rc确定切削速度其中cv=158xv=
0.15yv=
0.40m=
0.20T=60minKTv=
1.0Kmv=
1.0Ksv=
0.8Ktv=
1.0K=KTvxKmvxKsvxKtv=
1.0x
1.0x
0.8x
1.0=
0.8所以=
62.4m/min=414r/min又按T616机床上的转速选n=370r/mind确定粗镗Ф48mm孔的基本时间选镗刀的主偏角xr=45o则l1=
3.5mml2=4mml=12mml3=0又f=
0.58mm/rn=370r/mini=1所以=
0.09min2半精镗Ф50mm的孔1)加工条件工艺要求孔径d=48mm的孔加工成d=50mm通孔机床T616镗床刀具YG6的硬质合金刀刀具为YG6的硬质合金刀,且直径为20mm的圆形镗刀2)切削用量e确定切削深度ap==1mmf确定进给量f当粗镗铸铁,镗刀直径为20mmap=2mm孔径d=50mm镗刀伸长长度l=100mm时f=
0.40~
0.60mm/r选f=
0.41mm/rg确定切削速度其中cv=158xv=
0.15yv=
0.40m=
0.20T=60minKTv=
1.0Kmv=
1.0Ksv=
0.8Ktv=
1.0K=KTvxKmvxKsvxKtv=
1.0x
1.0x
0.8x
1.0=
0.8所以=
78.9m/min=503r/min又按T616机床上的转速选n=370r/minh确定半精镗Ф50mm孔的基本时间选镗刀的主偏角xr=45o则l1=
3.5mml2=4mml=12mml3=0又f=
0.58mm/rn=370r/mini=1=
0.13min
2.
5.5工序六铣断1)加工条件工件尺寸长72mm深12mm加工要求将双体铣开2切削用量a决定每齿进给量fzfz=
0.03~
0.02x1+40%=
0.042~
0.028mm/z由于是对称铣取f=
0.028mmb计算切削速度可得vc=
76.7m/min=153r/min根据XA6132铣床选主轴转速为n=150r/min所以实际的切削速度为v=
75.36m/min工作台每分钟进给量为fmz=
0.026x50x150=195mm/min又根据XA6132铣床的参数,取工作台进给量为190mm/z则实际的进给量为fz==
0.025mm/zc计算基本工时公式中L=l+y+Δ;可得l+Δ=0所以L=l+y+Δ=22mm故=22/190=
0.12min
2.
5.6工序七钻锥孔Ф8mm的一半Ф4mm
(1)加工条件工艺要求;孔径do=4mm孔深l=32mm通孔机床;Z525立式钻床刀具高速钢麻花钻
(2)切削用量1决定进给量fa、按加工要求决定进给量当铸铁的强度бb200HBSdo=4mm时,f=
0.18~
0.22mm/r由于L/d=32/4=83故取修正系数K=
0.8所以f=
0.18~
0.22x
0.8=
0.144~
0.176mm/rb按钻头强度决定进给量当бb=190MPado=
4.3mm钻头强度允许的进给量f=
0.5mm/rc按机床进给机构强度决定进给量当бb210MPado
10.2mm机床进给机构允许的轴向力为8330N从以上三个进给量比较可以看出,受限制的进给量是工艺要求,其值为f=
0.144~
0.176mm/r,根据Z525钻床说明书,选f=
0.17mm/r,钻孔时的轴向力,当f=
0.17mm/rdo=12mm时,轴向力Ff=1230N轴向力的修正系数为
1.0,故Ff=1230N2决定切削速度由《切削手册》表
2.15可知f=
0.20mm/r时,标准钻头,do=4mm时,Vt=20m/min切削速度的修正系数为Ktv=
1.0Kmv=
1.0KTv=
1.0Klv=
0.85所以V=VtxKv=20x
1.0x
1.0x
1.0x
0.85=17m/min所以==1354r/min4)检验机床扭转及功率根据《切削手册》表
2.21,当f=
0.17mm/r,do=
11.1mm时Mc=
6.18N.m根据Z525钻床说明书当nc=133计算基本工时L=l+y+Δ得y+Δ=
2.5mm故=
0.15min
2.
5.7工序八钻Ф5mm的孔,攻螺纹M6
(1)加工条件工艺要求;孔径do=5mm孔深l=6mm通孔机床;Z525立式钻床刀具高速钢麻花钻
(2)切削用量1决定进给量fa、按加工要求决定进给量当铸铁的强度бb200HBSdo=5mm时,f=
0.27~
0.33mm/r由于L/d=6/5=
1.23故取修正系数K=1所以f=
0.27~
0.33x1=
0.27~
0.33mm/rb按钻头强度决定进给量当бb=190MPado=
5.4mm钻头强度允许的进给量f=
0.6mm/rc按机床进给机构强度决定进给量当бb210MPado
10.2mm机床进给机构允许的轴向力为8330n从以上三个进给量比较可以看出,受限制的进给量是工艺要求,其值为f=
0.27~
0.33mm/r,根据Z525钻床说明书,选f=
0.28mm/r轴向力的修正系数为
1.0,故Ff=2110N2决定切削速度由《切削手册》表
2.15可知f=
0.30mm/r时,标准钻头,do=5mm时,Vt=16m/min切削速度的修正系数为Ktv=
1.0Kmv=
1.0KTv=
1.0Klv=
0.85所以V=VtxKv=16x
1.0x
1.0x
1.0x
0.85=
13.6m/min所以==866r/min3计算基本工时L=l+y+Δy+Δ=
2.5mm故=
0.03min
(2)攻M6的螺纹其中l1=1~3pl2=2~3p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/rd=6mmn=680r/minno=680r/mini=1所以1切削速度所以==
10.7m/min2基本工时=
0.03min
2.
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每齿进给量因f=
0.14~
0.24mm/z由于是对称铣,选较小量f=
0.14mm/zc计算切削速度按《切削手册》表
3.27中的公式也可以由表
3.16查得=77m/minnt=245r/minvft=385m/min各修正系数为Kmv=Kmn=Kmvf=
1.0Ksv=Ksn=Ksvf=
0.8故Vc=VtKv=77x
1.0x
0.8=
61.6m/minn=ntkn=245x
1.0x
0.8=196r/minvf=vftkvt=385x
1.0x
0.8=308mm/min又根据XA5032铣床参数,选n=235r/minvf=375mm/s,则实际的切削速度为所以==
73.8m/min实际进给量为所以==
0.16mm/ze计算基本工时根据《切削手册》表
3.26,可得l+Δ=0mm所以L=l+y+Δ=25mm故=25/375=
0.07min
3.致谢这次课程设计使我收益不小,由于经验不足,又没有过相似的设计任务,在查阅和选取设计手册数据上存在很多的不足,不过在指导老师和同学们的帮助下,自己初步的完成了设计任务,在此需要感谢所有人的帮助,衷心感谢我的指导老师
4.参考文献
(1)切削用量简明手册艾兴,肖诗刚主编机械工业出版社出版1994年
(2)机械制造工艺设计简明手册李益民主编机械工业出版社出版1994年
(3)机械制造工艺学郭宗连,秦宝荣主编中国建材工业出版社出版1997年。