CA6140車床撥叉[831003] 加工工藝及銑18H11槽夾具設(shè)計(jì)[版本2]說明書資料

1 機(jī)械制造工藝學(xué) 課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目： 設(shè)計(jì)“ CA6140 車床”撥叉零件的機(jī)械加工 工藝規(guī)程及工藝裝備（中批量生產(chǎn)） 設(shè)計(jì)者 張 志 勇 （ 2 005 201 101 43） 指導(dǎo)教師 余 明 浪 成都大學(xué) 機(jī)械專業(yè) 2005 級(jí) 1 班 2007 年 9 月 15 日 2 工業(yè)制造學(xué)院 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì) 說明書 題目 設(shè)計(jì)“ CA6140 車床”撥叉零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備（中批量生產(chǎn)） 內(nèi)容 1.零件圖 一 張 2毛坯圖 一 張 3機(jī)械制造加工工藝過程綜合卡片 一張 4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裝配圖 一張 5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)零件圖 一張 6課程設(shè)計(jì)說明書 一份 3 前 言 通過機(jī)床工藝及夾具設(shè)計(jì)，匯總所學(xué)專業(yè)知識(shí)如一體 (如公差于配合、機(jī)械零件設(shè)計(jì)、金屬切削機(jī)床、機(jī)械制造工藝等 )。讓我們對(duì)所學(xué)的 專業(yè)課得以鞏固、復(fù)習(xí)及實(shí)用，在理論與實(shí)踐上有機(jī)結(jié)合；使我們對(duì)各科的作用更加深刻的熟悉與理解，并為以后的實(shí)際工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)！ 在些次設(shè)計(jì)中我們主要是設(shè)計(jì) CA6140 撥叉的銑床夾具。在此次課程設(shè)計(jì)過程中，我小組成員齊心協(xié)力、共同努力完成了此項(xiàng)設(shè)計(jì)。在此期間查閱了大量的書籍，并且得到了有關(guān)老師的指點(diǎn)。 需要 CAD 圖紙，扣扣 414951605 4 5 6 需要 CAD 圖 紙 ， 扣 扣 414951605 第 6 小組 2007 年 9月 15 日 一 設(shè)計(jì)的目的： 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì) ,是在學(xué)完機(jī)械制造工藝學(xué)及夾具 設(shè)計(jì)原理課程，經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)習(xí)取得感性知識(shí)后進(jìn)行的一項(xiàng)教學(xué)環(huán)節(jié)；在老師的指導(dǎo)下，要求在設(shè)計(jì)中能初步學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用以前所學(xué)過的全部課程，并且獨(dú)立完成的一項(xiàng)工程基本訓(xùn)練。同時(shí)，也為以后搞好畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好基礎(chǔ)。通過課程設(shè)計(jì)達(dá)到以下目的： 1、能熟練的運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)的基本理論和夾具設(shè)計(jì)原理的知識(shí)，正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位，夾緊以及合理制訂工藝規(guī)程等問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。 2、通過對(duì)零件某道工序的夾具設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)工藝裝備設(shè)計(jì)的一般方法。通過學(xué)生親手設(shè)計(jì)夾具（或量具）的訓(xùn)練，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的 能力。 3、課程設(shè)計(jì)過程也是理論聯(lián)系實(shí)際的過程，并學(xué)會(huì)使用手冊(cè)、查詢相關(guān)資料等，增強(qiáng)學(xué)生解決工程實(shí)際問題的獨(dú)立工作能力。 二 零件的分析 （一）、零件的作用： 題目給定的零件是 CA6140 撥叉（見附圖 1）它位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要 7 求進(jìn)行工作。寬度為 30+0.0120mm 的面 寸精度要求很高，因?yàn)樵趽懿姘蝿?dòng)使滑 移齒輪時(shí)如果槽的尺寸精度不高或間隙 很大時(shí)，滑移齒輪得不到很高的位置精 度。所以，寬度為 30+0.0120mm 的面的槽和滑 移齒輪的配合精度要求很高。 （二）、 零件的工 藝分析： CA6140 撥叉共有兩組加工表面。 1. 以花鍵孔的中心線為基準(zhǔn)的加工面 這一組面包括 26+0.230mm 的六齒方花鍵孔、 23+0.280花鍵底孔兩端的 2X150到角和距中心線為 22mm 的平面。 2. 以工件右端面為基準(zhǔn)的 6+0.030 mm 的花鍵經(jīng)上述分析可知， 對(duì)于兩組加工表面，可先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面。 二、工藝規(guī)程設(shè)計(jì) (一 ) 確定毛坯的制造形成。 零件材料 HT200、考慮到此零件的工作過程中并有變載荷和沖擊性載荷，因此選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件的 工作可靠。由于生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批生產(chǎn)而且零件的尺寸并不很大，故可采取模鍛成型。經(jīng)查金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)表 5-5 取等級(jí)為 2 級(jí)精度底面及側(cè)面澆注確定待加工表面的加工余量為 3 8 0.8mm。毛坯零件圖如下圖： （二）基準(zhǔn)的選擇。 1. 粗基準(zhǔn)的選擇：因?yàn)橐ＷC花鍵的中心線垂直于右端面，所以以 40 的外圓表面的粗基準(zhǔn)。 2. 精度基準(zhǔn)的選擇：為保證定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)重合，以零件的A 面為精基準(zhǔn)。 (二 ) 制定工藝路線。 工序： 1. 粗、精車端面，鉆、擴(kuò)花鍵底孔、倒兩端 15倒角。 以 40mm圓柱面為粗基準(zhǔn)。選用 C3163-1 轉(zhuǎn)塔式六角車床及三爪卡盤夾具。 2. 粗、精車 B/C面 3. 拉花鍵。以 A 面為基準(zhǔn)， 4. 以花鍵的中心線及 A 面為基準(zhǔn)。選用 X62W 臥式銑床加專用夾具 5. 開檔，以花鍵的中心線為基準(zhǔn)。 6. 鉆配作孔、螺紋孔 7. 機(jī)械加工余量。 CA6140 的撥叉材料為 HT200。毛坯重量為 1.0 kg b =160MPa HBS 生產(chǎn)類型為由大、中批量生產(chǎn)，采用模鍛鍛模。 根據(jù)上述的原始資料加工工藝，分別確定各個(gè)加工表面的機(jī)械加 9 工余量，工序尺寸以毛坯尺寸如下： 1. A 面的加工余量 A 面有 3 0.8mm的加工余量，足夠把鑄鐵的硬質(zhì)表面層切除 2. 矩形花鍵底孔。 要求以矩形花鍵的外徑定心，故采用拉削加工內(nèi)孔尺寸為 23 0+0.28，見零件圖，參照金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè) 表 3-59確定孔加工余量的分配。 鉆孔 20mm 擴(kuò)孔 21mm 拉花鍵 花鍵孔要求以外徑定心：拉削時(shí)加工余量參照金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)取 2 =1mm 3. B 面的加工余量。 此工序分 2 個(gè)工步 1、粗銑 B面 2、精銑 B面。 精加工余量為 0.2mm 粗銑加工余量為 2.8mm 2、計(jì)算切削用量。 （ 1）已知長(zhǎng)度方向的加工余量為 3 0.8mm 。實(shí)際端面的最大加工余量為 3.8mm 。故分二次加工（粗車和半精車）。長(zhǎng)度加工公差 IT 級(jí) 取 -0.46 mm （入 體方向） （ 2）進(jìn)給量、根據(jù)切削簡(jiǎn)明手冊(cè)（第 3 版）表 1.4 當(dāng)?shù)稐U尺寸為16mm 25mm, mm 時(shí)，以及工件直徑為 60mm 時(shí)（由于凸臺(tái) B 面 10 的存在所以直徑取 60mm） =0.6-0.8mm/ . 按 C 車床說明書 取 =0.6 mm/n。 由于存在間歇加工所以進(jìn)給量乘以 k=0.75 0.85 所以：實(shí)際進(jìn)給量f=0.6 0.8=0.48 mm/ 按 C 車床說 明書 0.53 （ 3）計(jì)算切削速度。按切削簡(jiǎn)明手冊(cè)表 1.27 ，切削速度的計(jì)算公式為（壽命選 T=60min） 刀具材料 YG6 V=Cv/(Tm ap xv f yv) kv 其中： Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 M=0.2 修正系數(shù) Ko見切削手冊(cè)表 1.28 kmv=1.15 kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.04 kBV=0.81 Vc =158/( 600.2 20.15 0.53 0.4) 1.15 0.8 0.8 0.81 0.97 =46.9(m/min) （ 4）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000vc/ dw=229.8（ r/min） 按 C 車床說明書 200 r min 所以實(shí)際切削速度 V=40.8m/min 3、鉆孔、擴(kuò)孔、倒角。 （ 1）、鉆孔 鉆頭選擇：見切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 2.2 鉆頭幾何形狀為（表 2.1 及表 2.2）：雙錐修磨具刃，鉆頭參數(shù)： 11 20 =30 ， 2 =118， 2 =70， b =3.5mm ,ao=12 , =55 ,b=2mm， =4mm。 根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 2-9確定 f=0.48 、按機(jī)床進(jìn)給強(qiáng)度決定進(jìn)給量：根據(jù)表 2.9 ,當(dāng) b 210MPa 0 20.5mm 可確定 f=0.75。 按 C3163-1 車床說明書 取 f=0.62mm/n. 、 決定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命 表 2.21，當(dāng) do=20mm、鉆頭最大磨損量取 0.6 壽命 T=45min. 、切削速度 由切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)，表 2.15得 =21m/min n=1000V/ D=334.4 由機(jī)床技術(shù)資料得和 334.4 接近的有280n/m和 400n/min 取 280n/min 取 n=280m/min. 實(shí)際 =17 m/min 、 基本工時(shí)， Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min) 入切量及超切量由表 2.29. 查出 + =10mm 所以 Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min) （ 2）、擴(kuò)孔 刀具直徑 do=21mm；刀具幾何參數(shù)同上。 由于兩孔直徑相差不大，為 了節(jié)省停車和調(diào)換走刀量等輔助時(shí)間， n 和 f 都不變，所以 Tm同上 Tm=0.32 倒角刀具 15锪鉆由于兩孔直徑相差不大，以表面粗度要求不高手動(dòng)進(jìn)給。 （ 3）、倒角 12 刀具：專用刀具。此工步使用到專用刀具與手動(dòng)進(jìn)給。 檢驗(yàn)機(jī)床功率 按切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 1.2 可以查出 當(dāng) 160 245HBS 2.8 0.6 41 min 3.4kw 按 C 車床說明書 主電機(jī)功率 11 可見 比小得多所以機(jī)床功率足夠所用切削用量符合要求 鉆削功率檢驗(yàn) 按切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 2.21 當(dāng) 21 0.64 查得轉(zhuǎn)矩 61.8 N.M 切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表由表 2.32 得功率公式 C McVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km 按 C 車床說明書 主電機(jī)功率 11 可見 C比小得多，所以機(jī)床功率足夠，所用切削用量符合要 工序 拉花鍵孔 單面齒升：根據(jù)有關(guān)手冊(cè)，確定拉花鍵孔時(shí)花鍵拉刀的單面齒 為 0.06mm, 拉削速度 v=0.06m/s(3.6m/min) 切削工時(shí) t=Zbl k/1000vfzZ 式中： Zb 單面余量 1.5mm(由 21mm拉削到 25mm)； L 拉削表面長(zhǎng)度， 80mm； 考慮校準(zhǔn)部分的長(zhǎng)度系數(shù)，取 1.2； 13 k 考慮機(jī)床返回行程系數(shù)，取 1.4 ； v 拉削速度（ m/min）； fz 拉刀單面齒升； Z 拉刀同時(shí)工作齒數(shù)， Z=l/p； P 拉刀齒距。 P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm 拉刀同時(shí)工作齒數(shù) z=l/p=80/12 7 其本工時(shí) Tm=1.5 80 1.2 1.4/1000 3.6 0.06 7=0.13(min) 工序 粗銑，精銑 B 面。 加工要求：粗銑 B面，精銑 B面， Ra=3.2。 用標(biāo)準(zhǔn)鑲齒圓柱銑刀粗銑 加工余量 3mm 機(jī)床 ： 62W 加工工件尺寸：寬度： 40mm 長(zhǎng)度： 28mm 1. 粗銑 1) 選擇刀具 根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 3.1 銑削寬度 ae 5mm 時(shí)。直徑為do=50mm 故齒數(shù)，由于采用標(biāo)準(zhǔn)鑲齒圓柱銑刀 銑刀幾何參數(shù)（表 3.2） rn=10 ao=16 2) 切削用量 留精銑的加工余量為 0.2，所以本道工步切削寬度 ac 2.8 0.8，由于加工表面精度要求 Ra=3.2 um.根據(jù)表 3.5 得每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 0.5 mm/r 就能滿足要求，但考慮到 62W功率為 7.5kw， 14 機(jī)床為中等系統(tǒng)剛度和 62W 銑床說明書 所以每轉(zhuǎn)進(jìn)給量0.6mm/r 3) 選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命。根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 3.7、銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為 0.6 鑲齒銑刀 do=50mm， 刀具壽命 T=120min（表 3.8） 4) 決定切削速度 Vc、可根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 3.9確定 Z=8, aP=40-70mm, ac=2.8 0.8 , fz=f/z=0.0750.1mm/z Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv) Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12, Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=23.7(m/min) n=1000V/ d=(1000x23.7)/(3.14x50)=151r/min 根據(jù) X62W 型銑床說明書選 n=160r/min Vc=3.14nd/1000=(160x3.14x50)/1000=25.1m/min Vf=nf=160x0.6=96mm/min 選 Vf=80mm/min 實(shí)際 fz=Vf/(nxz)=0.0625mm/z 5) 機(jī)床功率：根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 3.20 當(dāng) Vc=71m/min ae=2.8mm ap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw 切削功率的修正系數(shù)： 故 Pct 0.8, 根據(jù) X62W型銑床說明書，機(jī)床主軸允許的功率為 Pcm=7.5 0.75=5.63kw 故 Pcc Pcm 因此所決定的切削用量可以采用。 15 ae=2.8mm Vf=80m/minn=160r/min Vc=25.1m/min fz=0.0625mmm/z 6) 基本工時(shí)根據(jù) 切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 3.5 Tm=(L+L1+ )/Vf=(28+14)/80=0.525（ min） L1+ =14mm 2. 精銑 1）選擇刀具 刀具與上道工步是同一把刀。 2）切削用量 精銑的加工余量為 0.2，所以本道工步切削寬度 ae 0.2mm， 0.6 3）決定切削速度 Vc、 可根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 3.9確定 ac=0.2mm, Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=33.1m/min n=1000V/ d=(1000x33.1)/(3.14x50)=211r/min根據(jù) X62W型銑床說明書選 n=210r/min Vf=nf=210x0.6=126mm/min、 VF=125mm/min fz=Vf/(nxz)=0.074mm/Z 4）基本工時(shí)基本工時(shí)根據(jù) 切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 3.5 Tm=(L+L1+ )/Vf=(28+14)/125=0.336（ min） L1+ =14mm 工序 銑削 8+0.030mm 槽。 加工工件尺寸： 8+0.030mm , 長(zhǎng)度 L=40mm 加工要求：高速鋼錯(cuò)齒三面刃銑刀（精密級(jí) K8）加工余量 8 用乳化液冷卻 機(jī)床： X62W 1) 選擇刀具：由加工尺寸公差 0-0.3 。所以銑刀精度為精密級(jí) K8 16 銑刀參數(shù)： L=8mm D=63 d=22 d1=34 ro=15 ao=12 an=6 Z=16 2) 選擇切削量 由于槽的深度為 8mm, 故一次走完， ae=8mm ap=8mm 由切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 3.3 確定 f=0.15-0.3mm/r 現(xiàn)取f=0.3mm/r fz=0.3/16=0.018mm/z 3) 選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命：根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表3.7,得最大磨損量為 0.5 由表 3.8 確定刀具壽命： T=100min 其中 4) 決定切削速度 Vc和每齒進(jìn)給量 Vf、由切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè) 3.27的公式 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv) Kv Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82, Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv) Kv =82.86m/min n=1000 Vc/ do=1000 82.86/3.14 63=418.87r/min 根據(jù) X62W型銑床說明書選 nc=375r/min 實(shí)際速度 Vc= donc/1000=74.2m/min 選 Vfc=ncf=375X0.3=112.5mm/min 根據(jù) X62W 型銑床說明書選選Vf=110mm/min fzc=110/375 16=0.018mm/z 17 5) 機(jī)床功率：根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 3.28 公式 圓周力 fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doaFnWF)KFC KTV=0.90 KMFC=0.94 由表 28 得 CF=30， XF=1.0， yF=0.65， UF=0.83， WF=0， qF=0.83， KFC=1.28 Fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doqFnWF)KFC=30 X 8 X 0.018 X 8/ 63 X 375 =505.6 N M=FCdo/2 103=15.9NM Pc=FcVc/1000=1.18km 根據(jù) X62W型銑床說明書，功率足夠。 6) 基本工時(shí)基本工時(shí)根據(jù) 切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 3.5 Tm=(L+L1+ )/Vf=(40+14)/110=0.49（ min） L1+ =14mm 工序銑寬為 180+0.12mm槽 加工要求：用乳化液冷卻，加工工 件尺寸，寬 180+0.12mm，長(zhǎng) L=40mm，加工余量 23mm 由于此工步的設(shè)計(jì)尺寸精度要求很高，用銑削加工很難達(dá)到尺寸精度的要求，所以為了留給下一道公序磨削的加工余量，所以分兩步走， ae=23， ap=10mm， 1) 選擇刀具 銑刀參數(shù)： L=10 D=100mm d=30mm ro=15 ao=12 an=6 Z=24 2) 選擇銑削用量 由于槽的寬度為 18mm, 故二次走完， ae=23mm ap=10mm 由切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 3.3 確定 f=0.5mm/r 現(xiàn)取 f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z 3）選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命：根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 3.7, 18 得最大磨損量為 0.5 由表 3.8確定刀具壽命： T=100min其中 4）確定切削速度 Vc和每齒進(jìn)給量：決定切削速度 Vc和每齒進(jìn)給量 Vf、由切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè) 3.27的公式 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv) Kv Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12, Ksv=0.8,KTv=0.82, Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv) Kv =98.6m/min n=1000 Vc/ do=1000 98.6/3.14 100=314r/min 根據(jù) X62W型銑床說明書選 nc=300r/min 實(shí)際速度 Vc= donc/1000=94.2m/min 選 Vfc=ncf=300X0.5=150mm/min 根據(jù) X62W 型銑床說明書選選Vf=150mm/min fzc=150/300 24=0.020mm/z 5）基本工時(shí)基本工時(shí)根據(jù) 切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 3.5 Tm=(L+L1+ )i/Vf=(40+20)X2/150=0.8（ min） L1+ =20mm i=2(走兩次 ) 夾具設(shè)計(jì) （ 一）問題的提出 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具 19 經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)第 4道工序 開檔夾具。 （二）夾具設(shè)計(jì) 1定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知，其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為花鍵孔中心線和工件的右加工表面（ A）為定位基準(zhǔn)。因此選用工件以加工右端面（ A）和花鍵心軸的中心線為主定位基準(zhǔn)。 2.定位誤差分析 由于槽的軸向尺寸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，故軸