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1、工艺技术 CA 车床拨叉型号工艺规 程及专用夹具设计 工艺技术 CA 车床拨叉型号工艺规 程及专用夹具设计 CA6140 车床拨叉 （831006 型号） 工艺规程及 专用夹具设计 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、零件的分析 （一）零件的作用（一）零件的作用 题目所给的零件是 CA
2、6140 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 22 孔与操纵机构相连，二下方的 55 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（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 55 3 小头孔端面、大头半圆孔上下 73 端面，大头半圆孔两端
3、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
4、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 40 的外表面和底面为粗基准加工 22 孔
5、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 55mm 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
6、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22 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40 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
7、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40 上平面，保证表面粗糙度 3.2 工序 2 钻绞孔22，保证表面粗糙度 1.6 工序 3 粗镗半精镗孔55，保证表面粗糙度 3.2 工序 4 铣55 上端面，保证表面粗糙度 3.2 工序 555 下端面，保证表面粗糙度 3.2 工序 6 锥孔8 及 M8 底孔螺纹 M8 精绞锥孔8，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40
8、 上平面，保证表面粗糙度 3.2 工序 2 粗镗半精镗孔55，保证表面粗糙度 3.2 工序 3 钻绞两孔22，保证表面粗糙度 1.6 工序 4 铣55 上端面，保证表面粗糙度 3.2 工序 5 铣55 下端面，保证表面粗糙度 3.2 工序 6 钻锥孔8 及 M8 底孔，攻丝，精绞锥孔8，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22,再以22 孔为基准加工55 内孔,而方 案二：先镗孔55,以底面及22 外圆面为基准，再以55 内孔及上平面加工 22 孔。由零件图可知22 孔的设计基为准55 孔的中心线，所以加工22 孔时 定位基准最好为55 孔
9、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40 上平面。 （以22 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55。 （以40 上平面及22 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22.。 （以40 上平面及22 孔外表面为基准，选用 Z3025 摇 臂钻床和专用夹具） 工序 4 铣55 下端面。 （以40 上平面及22 内孔为基准， 选用 X5032 立式升降 台铣床和专业夹具） 工序 5 铣55 上端面。 （以55 的下端面及22 内孔为基准
10、， 选用 X5032 立式升 降台铣床和专业夹具） 工序 6 钻锥孔8 及 M8 底孔，攻螺纹 M8，精绞锥孔8。 （以40 上平面及55 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 HT200HB170240，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22+0.0210
11、,考虑其孔径较小铸造困难，为简化铸造毛坯外型，现直接 将40 圆柱铸成实心的。 4铣40 上平面加工余量及公差。 两40 圆柱端面加工余量及公差,圆柱40 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 22 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55。 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53.5，2Z=3.5
12、 二次半精镗55+0.4，2Z=1.5 6钻绞两孔22。 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：20 扩孔：21.82Z=1.8mm 半精绞:21.942Z=0.14mm 精绞:20+0.0210 7铣55 下端面。 两55 圆柱端面加工余量及公差,圆柱55 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。 55 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55 上端面。 两55 圆柱端面加工余量及公差,圆柱55 圆柱端面为自由尺寸公差,表面粗糙 度值要
13、求为 Ra3.2,要求粗铣,半精铣。 55 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7.8 及 M6 底孔，攻丝，半，精绞8，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40 上平面。 1 工具选择 1.选择工具切削手册 根据表 1.选择 YG6 硬质合金刀具 根据表 3.1 铣前深度 ap4 铣削宽度 ae90 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=200150,r0=0a=8Kr=4
14、5Kre=30 Kr=5s=-20=8bq=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=0.140.24mm/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
15、 d0=100mmZ=10ap=2fz=0.18Vi=98m/minnt=322r/minVft=490mm/min 各修正系数为:kmv=kmn=kmvf=0.89 Ksv=ksn=ksvf=0.8 故:Vc=Vtkv=980.890.8=70m/min n=ntkn=3220.890.8=230r/min Vf=Vftkvt=4900.890.8=350.3mm/min 根据 X52K 型立铣说明书(设计手册表 4.2-35)选择 n=300r/minVfc=375mm/min 因此实际切削速度和每齿进给量为 Vc=dn/1000=3.14100300/1000=94.2m/min Fzc
16、=vfc/(ncZ)=375/30010=0.125mm/z 5根据机床功率: 根据表 3.24 当 HBS=170240ae9mmap2.4d=100Z=10Vf=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=7.50.75=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+ =35 则 L=(160+35)=195mm 故 tm=195/375=0.52min 工序二： 粗镗半精镗55 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53.5，2Z=3.5 半精镗55+0.42Z=1.5 粗镗孔至53.5 单边余量 Z=1.75/mm 一次镗去全部余量 ap=3.5mm（58） 进给量 f=0.52mm/r（0.31.0） 根据有关手册确定立式镗床的切削速度为 v=35m/min（2035m/min） nw=1000
