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1、机械制造工艺学课程设计机械制造工艺学课程设计说明书设计题目 设计“CA6140车床拨叉”零件的机械加工工艺及工艺设备设 计 者 指导教师 长安大学 2012年12月30日长安大学机械制造工艺学课程设计任务书题目: 设计”CA6140车床拨叉”零件的机械加工工艺规则及工艺装备内容:1.零件图 1张 2.毛坯图 1张 3. 机械加工工艺过程综合卡片 5张 4. 结构设计装配图 1张 5. 结构设计零件图 1张 6. 课程设计说明书 1张班 级 学 生 指 导 教师教研室主任2012年12月29日一、零件的分析(一) 零件的作用题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。它位于车床变速机构中,主要起换档
2、,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。零件的25孔与操纵机构相连,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25; 2大头半圆孔及其端面;3168槽;440外圆斜面;5大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.1mm;6. 槽端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.08mm。由上面分析可知,可以粗加工拨叉底面,然后以此作为粗基准采
3、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(一)确定毛坯的制造形式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。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,生产类型为大批生产,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。基面选择的正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产效率得以提高。否则,加工
4、工艺过程中会问题百出,更有甚者,还会造成大批报废,使生产无法正常进行。1) 粗基准的选择:按有关基准的选择原则,即当零件有不加工表面时,应以这些不加工表面作粗基准;若零件有若干不加工表面时,则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准。对本零件而言,则应以零件的底面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。对本零件而言,大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.1mm,槽端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.08mm,则应以25小头孔为精基准。(三)制定工艺路线制订工艺路线的出发点,应当是使零件的几何
5、形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能达到合理的保证。在生产纲领已确定为大批量生产的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。1工艺路线方案一工序 铣55圆与两端面工序 铣断,使之为两个零件工序 铣168槽工序 铣40外圆斜面工序 加工25小头孔2工艺路线方案二工序 铣断,使之为两个零件工序 加工25小头孔工序 铣168槽工序铣55半圆与两端面工序 铣40外圆斜面3工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于:方案一是先加工55圆与两端面,以便于后续加工,并利用了两件合铸的优势,提高了工作效率,然后在铣床上把所
6、有铣的工序全部弄完,省去了在各机床间切换的麻烦,最后加工孔;方案二是先切开工件,分别加工,然后加工小头孔,再铣、再车、再铣显然,工序上不如方案一效率高。但由于圆与槽都与小头孔有垂直度要求,可以先加工小头孔,后加工槽;圆应该利用两件合铸的优势,所以还是先加工55大圆。故可以将工序定为:工序 粗,精铣两端面,粗,精镗55圆工序 铣断,使之为两个零件工序 加工25小头孔工序 铣168槽工序 铣40外圆斜面这样,看起来工序简洁且保证了垂直度的要求,还能充分利用两件合铸的优势。以上工艺过程详见附表1“机械加工工艺过程综合卡片”。(四)机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定“CA6140车床拨叉”,零件材
7、料为HT200,硬度190210HB,毛坯重量约为1.5kg,生产类型为大批量生产,铸造毛坯。根据以上原始资料及加工工艺,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. 外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差(25,55端面)。查机械制造工艺设计简明手册(以下称工艺手册)表2.22.5,取25,55端面长度余量均为2.5(均为双边加工)铣削加工余量为:粗铣 1mm精铣 0mm2. 内孔(55已铸成孔)查工艺手册表2.22.5,取55已铸成孔长度余量为3,即铸成孔直径为49mm。工序尺寸加工余量:钻孔 2mm扩孔 0.125mm铰孔 0.035mm精铰 0mm3. 其他尺寸直接铸
8、造得到由于本设计规定的零件为大批量生产,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。(五)确定切削用量及基本工时工序一 粗,精铣55两端面,粗1. 加工条件工件材料:HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求:粗,精铣55上下端面。机床:XA6132型万能铣床刀具:YW2内圆车刀 YG6端面车刀2. 计算切削用量1)铣削深度 因为切削量较小,故可以选择ap=1.5mm,一次走刀即可完成所需长度。2)每齿进给量 机床功率为7.5kw。查切削手册表3.3f=0.140.24mm/z。由于是对称铣,选较小量f=0.14 mm/z。3)查后刀面
9、最大磨损及寿命 查切削手册表3.7,后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8,寿命T=180min4)计算切削速度 按切削手册表3.16,当0=80 mm, z=10时,Vt=110 m/s, nt=439 r/min,Vft=492mm/s 各修正系数为,Kmv=Kmn=Kmv=1,Kav=Kan=Kav=0.8故 Vc=Vt*Kv=110X0.8X1=88 mm/s n=nt*Kn=439X0.8X1=351.29r/min Vf=Vft* Kv=492X0.8X1=393.6 mm/s 根据XA6132型万能铣床选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速
10、度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z,Pcm=1.7kw.5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.5mm,nc=475r/min,Vfc=475mm/s,V c=119.3m/min, f z=0.16mm/z。6)计算基本工时tmL/ Vf=(32+80)/475=0.09min。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
11、削用量有工艺手册表2.3-10得粗镗53.5,2Z=3.5半精镗55+0.4 2Z=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=3.5 mm (58)进给量f=0.52 mm/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 =1000v / d=100035 / 3.1450 =223r/min查表4.2-20 T4132立式镗床主轴转速n=250r/min 切削工时 L=30,L2=3,L3=4t1=L / nf =(30+3+4)/2500.52=0.28min半精镗孔50+0.50 切削用量 ap=1.5
12、 (1.53)单边余量Z=0.1mm 一次公差去全部余量ap0.2mm进给量 f =0.2mm/r (0.20.8)根据有关手册,确定立式镗床切割进度v=40m/min (2540)查表4.2-20 T4132立式镗床(主电动机=1.1kw,总容量1.16kw)主轴转速n =355 r/min切削工时 L=30,L2=3,L3=4t 2=L/ nf=(30 +3+4)/ 3550.2=0.52min工序二 铣断,使之为两个零件1. 加工条件工件材料:HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求:铣断,使之为两个零件机床:X60铣床。刀具:高速钢镶齿三面刃铣刀工序三 加工
13、25小头孔1. 加工条件工件材料:HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求:加工25小头孔机床:立式钻床Z535选择钻头:选择高速钢麻花钻头25mm,钻孔至23mm, 扩孔至24.8mm,铰孔至24.94mm,精铰孔至25mm 2.选择切削用量 (1)决定进给量查切削手册 表2.7-2.8, 取, 按钻头强度选择 按机床强度选择最终决定选择机床已有的进给量,Fmax=8830,经校验 校验成功。 (2)钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度(查切削手册)表2.12,为0.,81.2mm,寿命(3)切削速度查切削手册表2.13, 修正系数 故。查切削手册机床实际转速为故实际的切削速度(4)校验扭矩功率 所以 故满足条件,校验成立。.计算工时由于所有工步所用工时很短,所以使得切削用量一致,以减少辅助时间。扩铰和精铰的切削用量如下:扩钻: 铰孔: 精铰: 工序四 铣168槽工序五 铣40外圆斜面1. 加工条件工件材料:HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求:铣168槽机床:X60铣床选择钻头:高速钢镶齿三面刃铣刀