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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流CA6140车床拨叉课程设计说明书.精品文档.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 序 言41零件分析51.1零件的作用51.2零件
2、的工艺性分析52工艺规程的制定52.1 毛坯的选择522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。
3、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
4、，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。1.2零件的工艺性分析 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。 以50mm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
5、；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。 2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22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
6、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。2.2.2 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
7、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，粗、半精镗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5 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
8、粗糙度为12.5 um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190210HB，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）mm2、内孔（50mm已铸成孔）取50mm已铸成长度余量为3mm
9、，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 （）mm3、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 (2) 切削用量 1）粗铣20mm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=0.140.24mm/z,由于是对称铣，
10、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/s n=439r/min vf =490mm/s 又根据XA5032铣床参数，选 n=475r/min vf =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+；又 l+=12mm,所以L=l+y+=32+12=44mm 故 =44/600=0.073min2)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相同。b)计算基本工时 l+=0所以L=l+y+=
11、72mm 故 =72/600=0.12min3)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)计算切削速度 也可以由表3.16查得=124mm/s vf =395mm/min n=494r/min,根据XA5032铣床参数，选 n=475r/min vf =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Pcm Pcc,故校验合格。最终确定ap=1.0mm nc=475
12、r/min vfc=375mm/min vc=119.3mm/minf)计算基本工时 l+=80mm, 所以L=l+y+=32+80=112mm故 =112/375=0.3min 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.b)计算基本工时 可得 l+=80mm所以L=l+y+=72+80=152mm故 =152/375=0.405min2.5.2 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。2.5.3 工序四：钻、扩、铰、精铰20mm的孔（一） 钻18mm
13、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,(2) 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b200HBS do=18mm时，f=0.700.86mm/r 由于L/d=30/18=1.673,故取修正系数K=1所以 f=(0.700.86)x1=(0.700.86)mm/rb) 按钻头强度决定进给量 当b=190MPa,do=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
14、当b210MPa,do20.5mm,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=0.700.86mm/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/r do=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
15、2.15可知f=0.80mm/r时，双修磨横刃的钻头，do=18 mm时，Vt=17m/min切削速度的修正系数由切削手册表2.31可知 Ktv=1.0 Kmv=1.0 KTv=1.0 Klv=0.85所以 V=VtxKv=17x1.0x1.0x1.0x0.85=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 Mc 又根据切削手册表2.23，当b=(170213)MPa do=20mm f=0.9mm/r vc=17.4m/min时 Pc=1.7KW根据Z535钻床说明
16、书, PcPE所以有Mc Mm PcPE 故选择的切削用量可用。即 f=0.80mm/r n=nc=275r/min vc=14.4m/min(3)计算基本工时 L=l+y+ 由切削手册表2.29查得y+=9mm故 =0.18min（二） 扩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=19.8mm,(2) 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 b200HBS do=19.8mm时，f=(0.91
17、.1)mm/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=(0.91.1)x0.7=(0.630.77)mm/rb) 按钻头强度决定进给量 根据表2.8，当b=190MPa,do=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b210MPa,do20.5mm,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=（0.630.77）mm/r，根据Z535钻床说明书，选f=
18、0.64mm/r，当f=0.64mm/r do=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=19.8 mm时，钻头后刀面最大磨钝量取为（0.60.9）mm,寿命T=30min 3)决定切削速度 可知f=0.64mm/r时， do=19.8 mm时，Vt=27m/min切削速度的修正系数为Ktv=1.0 Kmv=1.0 KTv=1.0 Klv=0.85所以 V=VtxKv=27x1.0x1.0
19、x1.0x0.85=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 Mc 又根据切削手册表2.23，当b=(170213)MPa do=20mm f=0.75mm/r vc=20m/min时 Pc=1.7KW根据Z535钻床说明书, PcPE所以有Mc Mm PcPE 故选择的切削用量可用。即 f=0.64mm/r n=nc=375r/min vc=23m/min(3)计算基本工时 得 =0.13min(三) 粗铰19.94mm的孔（1）加工条件 工艺要求：孔径d=19.94m
20、m, 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=19.94mm,(2) 切削用量 1) 决定进给量f 当铸铁的强度 b170HBS do=19.94mm时，f=(1.02.0)mm/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=20 mm时，铰刀后刀面最大磨钝量取为（0.40.6）mm,寿命T=60min 3)决定切削速度 可知，vc=7.7m/min切削速度的修正系数为Ktv=1.0 Kmv=1.0 KTv=1.0 Klv=0.85所以 V=VtxKv=7.7x1.0x
21、1.0x1.0x0.85=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 Mc 当b=(170213)MPa do=20mm f=2.0mm/r vc=10m/min时 Pc=1.7KW根据Z535钻床说明书, PcPE所以有Mc Mm PcPE 故选择的切削用量可用。即 f=2.0mm/r n=nc=140r/min vc=6.55m/min(3)计算基本工时 L=l+y+ 又y+=10mm故 =0.14min(四) 精铰20mm的孔（1）加工条件 工艺要求：孔径d=19.94mm, 孔深
22、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=1.0 Kmv=1.0 KTv=1.0 Klv=0.85所以 V=VtxKv=9.64x1.0x1.0x0.85 x1.0=8.2m/min 所以=131r/min(3)计算基本工时 L=l+y+ 由切削手册表2.29查得y+=10mm故 =0.19min2.5.4 工序五：粗、精镗50 mm的孔（1） 粗镗48mm孔 1）加工条件 工艺要求：孔径d=44mm的孔加
23、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ap ap=2mmb) 确定进给量f当粗镗铸铁，镗刀直径为20mm, ap=2mm, 孔径d=50mm,镗刀伸长长度l=100mm时 f=0.400.60mm/r 按T616机床进给量选f=0.58mm/rc) 确定切削速度 其中：cv=158 xv=0.15 yv=0.40 m=0.20 T=60minKTv=1.0 Kmv=1.0 Ksv=0.8 Ktv=1.0K= KTvx Kmvx Ksvx Ktv=1.0x1.0x0.8x1.0=
24、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48mm孔的基本时间选镗刀的主偏角xr=45o 则 l1=3.5mm l2=4mm l=12mm l3=0 又f=0.58mm/r n=370r/min i=1 所以=0.09min(2)半精镗50mm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20mm, ap=2mm
25、, 孔径d=50mm,镗刀伸长长度l3,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 当b=190MPa,do=4.3mm,钻头强度允许的进给量f=0.5mm/r c)按机床进给机构强度决定进给量 当b210MPa,do10.2mm,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=(0.1440.176) mm/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/r do=12mm时，轴向力Ff=1230N 轴向力的修正系数为
26、1.0，故Ff=1230N 2)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=4 mm时，Vt=20m/min 切削速度的修正系数为Ktv=1.0 Kmv=1.0 KTv=1.0 Klv=0.85所以 V=VtxKv=20x1.0x1.0x1.0x0.85=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=11.1 mm时Mc=6.18N.m, 根据Z525钻床说明书,当nc=13(3)计算基本工时 L=l+y+ 得y+=2.5mm故 =0.15min 2.5.7 工序八：钻5mm的孔，攻螺纹M
27、6 （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 b200HBS do=5mm时，f=0.270.33mm/r 由于L/d=6/5=1.23,故取修正系数K=1所以 f=(0.270.33)x1=(0.270.33) mm/r b) 按钻头强度决定进给量 当b=190MPa,do=5.4mm,钻头强度允许的进给量f=0.6mm/r c)按机床进给机构强度决定进给量。当b210MPa,do10.2mm,机床进给机构允许的轴向力为8330n从以上三个进给量比较
28、可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=(0.270.33) mm/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=2110N 2)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=5 mm时，Vt=16m/min 切削速度的修正系数为 Ktv=1.0 Kmv=1.0 KTv=1.0 Klv=0.85所以 V=VtxKv=16x1.0x1.0x1.0x0.85=13.6m/min 所以=866r/min(3)计算基本工时 L=l+y+ y+=2.5mm故 =0.03min（2）攻M6的螺纹 其中：l1=(13)p l2=(
29、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/minno=680r/min i=1 所以(1) 切削速度 所以=10.7m/min(2) 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
30、所需尺寸。 b)每齿进给量：因f=0.140.24mm/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/min nt=245r/min vft =385m/min 各修正系数为：Kmv=Kmn=Kmvf=1.0 Ksv=Ksn=Ksvf=0.8 故 Vc=VtKv=77x1.0x0.8=61.6m/min n= ntkn=245x1.0x0.8=196r/min vf=vftkvt=385x1.0x0.8=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
31、： 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+=0mm, 所以L=l+y+=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