零件的機(jī)械加工工藝方案設(shè)計(jì)

1、一 零件的工藝分析：1. 加工表面分析(1) 以花鍵孔的中心線為基準(zhǔn)的加工面這一組面包括：mm的六齒方花鍵孔、mm花鍵底孔兩端的倒角和距中心線為27mm的平面?？譵m的上下加工表面，孔mm的內(nèi)表面，有粗糙度要求為Ra小于等于6.3um，mm的六齒花鍵孔，有粗糙度要求Ra小于等于3.2um，擴(kuò)兩端面孔，有粗糙度要求Ra=6.3um，加工時(shí)以上下端面和外圓mm為基準(zhǔn)面，有由于上下端面須加工，根據(jù)“基準(zhǔn)先行”的原則，故應(yīng)先加工上下端面（采用互為基準(zhǔn)的原則），再加工孔mm, 六齒花鍵孔mm和擴(kuò)孔。(2) 以工件右端面為基準(zhǔn)的mm的槽和mm的槽。這一組加工表面包括：右側(cè)距離18mm的上下平面，Ra=3.

2、2um，有精銑平面的要求，左側(cè)距離為8mm的上下平面，Ra=1.6um，同樣要求精銑，加工時(shí)以孔22mm，花鍵孔25 mm和上下平面為基準(zhǔn)定位加工。根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及一般機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，該零件沒(méi)有很難加工的表面尺寸，上述表面的技術(shù)要求采用常規(guī)加工工藝均可以保證，對(duì)于這兩組加工表面而言，可以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，并且保證它們的位置精度要求。2. 毛坯種類CA6140撥叉位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求進(jìn)行工作。寬度為mm的槽尺寸精度要求很高，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

3、的位置精度。所以，寬度為mm的槽和滑移齒輪的配合精度要求很高。零件材料HT200，考慮到此零件的工作過(guò)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。經(jīng)查機(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±0.8mm。毛坯零件圖如圖1所示：圖毛坯圖二、工藝方案設(shè)計(jì)1.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)。2.制定工藝路線 方案一工序：1. 粗、精車端面，鉆、擴(kuò)花鍵底孔、倒兩端

4、15°倒角。2. 粗、精銑削B面。3. 銑削mm的槽。4. 銑削mm的槽。5. 拉花鍵。 方案二工序：1. 粗、精車端面，鉆、擴(kuò)花鍵底孔、倒兩端15°倒角。 以mm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. 拉花鍵。以A面為基準(zhǔn)，3. 銑削槽B面。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4. 銑削mm的槽。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. 銑削mm的槽。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。方案比較選擇：工藝方案一把拉花鍵放在最后一道工序，這使2.3.4工序很難對(duì)工件進(jìn)行定位和

5、加緊；方案二把拉花鍵放在第一道工序的后邊，這樣方案二中的3.4.5道工序很容易對(duì)工件進(jìn)行定位與加緊即以花鍵中心線和A面作為3.4.5道工序的定位基準(zhǔn)。此方案定位精度高，專用夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，所以采用方案二比較合理。3.機(jī)械加工余量和工序尺寸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，見(jiàn)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=

6、1mm(3)B面的加工余量此工序分2個(gè)工步：1、粗銑B2、面精銑B面。精加工余量為0.2mm粗銑加工余量為2.8mm。4. 確定切削用量和基本工時(shí)、工序1：車削A面 1加工條件。工件材料：灰口鑄鐵HT200。 b=145MPa。鑄造。加工要求：粗、半精車A面并保證28mm的工序尺寸，Ra=3.2µm機(jī)床C3163-1。轉(zhuǎn)塔式六角臥式車床。刀具：刀片材料。 r =12. ao=6-8 b= -10 o=0.5 Kr=90 n=15 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I(lǐng)

7、T 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,3mm時(shí)，以及工件直徑為60mm時(shí)（由于凸臺(tái)B面的存在所以直徑取=60mm，=0.6-0.8mm/，按車床說(shuō)明書取=0.6mm/n。由于存在間歇加工所以進(jìn)給量乘以k=0.750.85，所以：實(shí)際進(jìn)給量f=0.6×0.8=0.48 mm/，按車床說(shuō)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

8、=158、xv=0.15、yv=0.4、M=0.2修正系數(shù)Ko見(jiàn)切削手冊(cè)表1.28kmv=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）按車床說(shuō)明書取200 rmin，所以實(shí)際切削速度V=40.8m/min 。（5）切削工時(shí)，按工藝手冊(cè)表6.2-1 ，由于鑄造毛坯表面粗糙不平以及存在硬

9、皮，為了切除硬皮表層以及為下一道工步做好準(zhǔn)備。Tm=(L+L1+L2+L3)/nw xf=0.33（min） L=(65-0)/2=32.5 L1=3、L2=0、L3=03.精車 已知粗加工余量為0.5mm，進(jìn)給量f.根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表1.6，f=0.150.25mm/r，按車床說(shuō)明書0.16 mm/r，計(jì)算切削速度 按切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表1.27，切削速度的計(jì)算公式為（壽命選T=60min）V=Cv/(Tm·ap xv·f yv) ·kv=158/( 600.2·20.15·0.16 0.4) ·1.15·0.8

10、3;0.8·0.81·0.97 =83.85(m/min) 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速. nw=1000vc/ dw =410.8（r/min）按車床說(shuō)明書取nw=400（r/min），實(shí)際切削速度V=57.1m/min，切削工時(shí)，查工藝手冊(cè)表6.2-1 ：Tm=(L+L1+L2+L3)/nwxf=22.5/400x0.16=0.35（min） 由于下一道工序是鉆孔，所以留下Ø20mm的臺(tái)階，所以L=(65-20)/2=22.5 mm L1=3、L2=0、L3=0。4、鉆孔、擴(kuò)孔、倒角 （1）鉆孔鉆頭選擇：見(jiàn)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

11、修磨具刃，鉆頭參數(shù)：d20mm =30°，2=118°，2=70°，b=3.5mm ,ao=12°,=55°,b=2mm，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)b210MPa 020.5mm 可確定f=0.75。 按車床說(shuō)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

12、/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 刀具：專用刀具。此工步使用到專用刀具與手

13、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 1.24可以查出當(dāng)160245HBS、2.8、0.6、41min、3.4kw按車床說(shuō)明書取主電機(jī)功率11kw，可見(jiàn)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 mm、0.64 mm，查得轉(zhuǎn)矩M61.8N.M，由切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表2.32得功率公式CMcVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km按車床說(shuō)明書取主電機(jī)功率11，可見(jiàn)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2 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/

14、s(3.6m/min)，切削工時(shí)t=Zblk/1000vfzZ式中： Zb：?jiǎn)蚊嬗嗔?.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； K：考慮機(jī)床返回行程系數(shù)，取1.4 ； V：拉削速度（m/min）； F：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=80/127其本工時(shí) Tm=1.5×80×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×7=0.13(min)

15、、工序3 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：28mm1.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ae5mm時(shí)。直徑為do=50mm故齒數(shù)z8，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ac2.8±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0.5mm/r就能滿足要求，但考慮到62W功率為7.5kw，機(jī)床為中等系統(tǒng)

16、剛度和62W銑床說(shuō)明書 所以每轉(zhuǎn)進(jìn)給量0.6mm/r3 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。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=0.0750.1(mm/z)由公式：Vc=(Cv×do×qv)/(Tm×ap×Xv×fz×yv×ae×uv×Zpv) 試中：Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0

17、.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,由公式：Kv=Km×Ksv×KTv=1.12×0.8×0.82=0.79n=1000V/d=(1000×23.7)/(3.14×50)=151（r/min ） 根據(jù)X62W型銑床說(shuō)明書選n=160r/minVc=3.14nd/1000=(1603.1450)/1000=25.1m/min Vf=nf=160x0.6=96mm/min 選Vf=80mm/min 實(shí)際fz=Vf/(n×z)=0.0625mm/z5 機(jī)床功率：根據(jù)切削

18、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Pct0.8,根據(jù)X62W型銑床說(shuō)明書，機(jī)床主軸允許的功率為Pcm=7.5×0.75=5.63kw 故PccPcm 因此所決定的切削用量可以采用。 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3.5Tm=(L+L1+)/Vf=(28+14)/80=0.525（min）其中：L1+=14mm2.精銑1 選擇刀具 刀具與上道工步是同一把刀。

19、 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 ae0.2mm，0.63 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=(Cv×do×qv)/(Tm×ap×Xv×fz×yv×ae×uv×Zpv)=33.1m/min n=1000V/d=(1000x33.1)/(3.14x50)=211r/min根據(jù)X62W型銑床說(shuō)明書選n=210r/minVf=n×f=210×0.6=126 mm/minVF=125mm/min fz=Vf/(n×

20、z)=0.074 mm/Z4 基本工時(shí)基本工時(shí)根據(jù) 切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表3.5Tm=(L+L1+)/Vf=(28+14)/125=0.336（min）式中L1+=14mm。、工序4：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：X62W1) 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 銑刀參數(shù)：L=8mm，D=63，d=22，d1=34，ro=15°，ao=12°，an=6°，Z=162) 選擇切削量由于槽的深度為8mm, 故一次走完，a

21、e=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/z3) 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。4) 決定切削速度Vc和每齒進(jìn)給量Vf，由公式：Vc=(Cv×do×qv)/(Tm×ap×Xv×fz×yv×ae×uv×Zpv)×Kv 式中： Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv

22、=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=Km×Ksv×KTv=1.12×0.8×0.82=0.79 Vc=(Cv×do×qv)/(Tm×ap×Xv×fz×yv×ae×uv×Zpv)×Kv =82.86m/minn=1000×Vc/do=1000×82.86/3.14×63=418.87r/min根據(jù)X62W型銑床說(shuō)明書選nc=375r/min實(shí)際速度：Vc=×do×n

23、c/1000=74.2 m/min選Vfc=nc×f=375×0.3=112.5mm/min。根據(jù)X62W型銑床說(shuō)明書選選Vf=110mm/minfzc=110/375×16=0.018mm/z5) 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=(CF×apxf×fzyF×aeVF×Z/doaF×nWF)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=1.28Fc=(CF×apxf&#

24、215;fzyF×aeVF×Z/doqF×nWF)KFC=30×8×0.018×8/ 63×375=505.6 NM=FC×do/2×103=15.9NM Pc=Fc×Vc/1000=1.18km 根據(jù)X62W型銑床說(shuō)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3.5Tm=(L+L1+)/Vf=(40+14)/110=0.49（min） L1+=14mm、工序5：銑寬為180+0.012mm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

25、：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,得最大磨損量為0.5，由表

26、3.8確定刀具壽命：T=100min4） 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=(Cv×do×qv)/(Tm×ap×Xv×fz×yv×ae×uv×Zpv)×Kv 式中：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=Km×Ksv×KTv=1.12×0.8×0.82=0.79 Vc=(Cv×do×qv)/(Tm×ap×Xv×fz×yv×ae×uv×Zpv)×Kv =98.6m/minn=1000