CA6140車床撥叉數(shù)控加工工藝及程序設(shè)計(jì)

1、摘要CA6140車床撥叉它位于車床變速機(jī)構(gòu)中主要起換檔，和其他零件配合，在改變轉(zhuǎn)速的時(shí)候承受輕微的載荷，所以加工時(shí)應(yīng)該保證本零件的重要工作表面符合技術(shù)要求。對(duì)于零件而言，盡可能選擇不加工表面作為粗基準(zhǔn)。而對(duì)有若干個(gè)不加工表面的工件，則應(yīng)以加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。因此小60孔端面與小25H7孔垂直度公差為0.1mm所以先把加工小25孔的表面和孔精加工出來，再以它為精基準(zhǔn)加工別的面，例如銃660孔和端面、銑槽等。同時(shí)，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)候要考慮定位基準(zhǔn)和加緊機(jī)構(gòu)。在設(shè)計(jì)中長(zhǎng)銷限制4個(gè)自由度、支撐釘限制1個(gè)和側(cè)板限制1個(gè)；螺母和心軸配合用來加緊零件，開口墊片可以實(shí)現(xiàn)大批量和中批量

2、的生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：定位元件加緊機(jī)構(gòu)定為基準(zhǔn)自由度一、前言二、設(shè)計(jì)的目的三、零件的分析3.1 零件的作用3.2 零件的工藝分析四、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)4.1 確定毛坯的制式4.2 基準(zhǔn)的選擇4.3 制造工藝路線參考文獻(xiàn)附件一車床撥叉零件圖附件二車床撥叉毛坯圖附件三車床撥叉機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片附件四車床撥叉機(jī)械加工工序卡片/、乙1前言通過機(jī)床工藝及程序設(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、機(jī)械制造基礎(chǔ)、數(shù)控加工工藝、機(jī)械制圖等）。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)

3、的基礎(chǔ)！我希望能夠通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力。在此次課程設(shè)計(jì)過程中,查閱了大量的書籍，并且得到了有關(guān)老師的指點(diǎn)。2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

4、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。3零件的分析3.1 零件的作用零件是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)按照工作者的要求進(jìn)行工作。寬度為30+0.0121mm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+0.010mm的面的槽和

5、滑移齒輪的配合精度要求很高。3.2 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？260.23)mm的六齒方花鍵孔、？22+0.28)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+0.03)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。(4) 藝規(guī)程設(shè)計(jì)4.1 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

6、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±0.8mm毛坯零件圖如下圖：4.1.1 鑄鐵灰鑄鐵灰鑄鐵中的碳大部分以片狀石墨的形式存在,斷口呈暗灰色，常用來制造機(jī)器的底座、支架、工作臺(tái)、減速箱箱體、閥體等?；诣T鐵的牌號(hào)由“HT+數(shù)字”組成。其中“HT”表示“灰鐵”，數(shù)字表示其最低抗拉強(qiáng)度的值。如HT200表示最低抗拉強(qiáng)度為200MPa的灰鑄鐵。灰鑄鐵的牌號(hào)、鑄件壁厚、力學(xué)性能及用途如表：牌號(hào)鑄件厚壁/mm力學(xué)性能用途舉例:Zb/M彥HBS2"10130110s166適用于載荷小、對(duì)摩擦和磨損無特10s2

7、010093s140殊要求的不重要的零件。HT10020s309087s13130s508082s1222.5s10175137s205承受中等載荷的零件如機(jī)座、支架、,HT15010s20145119s179箱體、床身、軸承座、工作臺(tái)等。20s30130110s16630s50120105s1572.5s10220157s236承受較大載荷并要求一定氣密性或HT20010s20195148s222耐腐蝕性等較重要的零件如汽缸、20s30170134s200,30s50160129s192機(jī)座、飛輪、床身、汽缸體、活塞4.0s10270175s262齒輪箱、剎車輪、聯(lián)軸氣座、泵體、10s202

8、40164s247HT25020s30220157s236液壓、閥體等。30s50200150s22510s20290182s272承受高載荷、耐磨和高氣密性的重要HT30020s30250168s251零件如重型機(jī)床、壓力機(jī)、自動(dòng)機(jī)30s50230161s241,10s20340199s298床的床身、機(jī)座、機(jī)架、高液壓壓件、HT35020s30290182s272活塞環(huán)、車床卡盤、大型發(fā)動(dòng)機(jī)的汽30s50260171s257缸體、汽缸蓋等。球墨鑄鐵如表顯示為我國(guó)球墨鑄鐵的牌號(hào)、組織、力學(xué)性能和用途舉例。牌號(hào)中的QT”是“球鐵”兩字漢語拼英的第一個(gè)字母后面數(shù)字分別是單鑄試塊時(shí)的抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)

9、率。球墨鑄鐵的牌號(hào)、組織、力學(xué)性能和用途舉例牌組織力學(xué)性能用途號(hào)飛/MP。0.2/MP硬度/HBS舉例QT400-18鐵素體400250130186承受沖擊、振動(dòng)的零QT400-15鐵素體400250130180件，如汽車、拖拉機(jī)的QT450-10鐵素體450310160210齒輪、驅(qū)動(dòng)橋殼等。QT500-7鐵素體+珠光體500320170222QT600-3鐵素體+珠光體600370190270機(jī)器座架、轉(zhuǎn)動(dòng)軸等QT700-2珠光體700420225305載荷大、受力復(fù)雜的零QT800-2珠光體或回火組織800480245335件，如汽車、連桿等。QT900-2貝氏體或馬氏體60060028

10、0360高強(qiáng)度齒輪，如汽車后橋螺旋錐齒輪、大減速器球墨鑄鐵因其力學(xué)性能接近于鋼,鑄造和其他一些性能優(yōu)于鋼,因此在機(jī)械行業(yè)中已得到廣泛的應(yīng)用,在部分場(chǎng)合已成功地取代了鑄鋼件或鍛鋼件,用來制造一些受力較大、受沖擊和耐磨損的鑄件?？慑戣T件可鍛鑄鐵是一種歷史悠久的鑄鐵材料。它是有一定化學(xué)成分的鐵水澆注成白口壞件,經(jīng)高溫退火而獲得的具有團(tuán)絮狀石墨的鑄鐵。與灰鑄鐵相比,可鍛鑄鐵具有較高的力學(xué)性能,尤其是塑性和性較好。但必須指出,可鍛鑄鐵實(shí)際上是不能鍛造的?？慑戣T鐵主要用于薄壁、復(fù)雜小型零件的生產(chǎn),鑄造時(shí)容易獲得全白口的壞件。由于它生產(chǎn)周期長(zhǎng),需要連續(xù)退火設(shè)備,因此在使用上受到一定限制,有些可鍛鑄鐵零件被球

11、墨鑄鐵代替。4.2 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D40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，以零件白S面為精基準(zhǔn)。(5) 制定工藝路線。工序：粗、精車端面，鉆、擴(kuò)花鍵底孔、倒兩端15°倒角。以40mrmi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。(1)拉花鍵。以A面為基準(zhǔn)，1)以花鍵的中心線及A面為基準(zhǔn)。選用X62亞卜式銃床加專用夾具2)開檔，以花鍵的中心線為基準(zhǔn)。3)鉆配作孔、螺紋孔4)機(jī)械加工余量。CA6140的撥叉材料為HT200毛坯重量為1.0kgm=160MPaHBS生產(chǎn)類型

12、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勺加工余量，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D230+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。鉆孑L20mm擴(kuò)孔22mm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2Z=1mm（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

13、工（粗車和半精車）。長(zhǎng)度加工公差I(lǐng)T12級(jí)取-0.46mm（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16mm25mmmnmf,以及工件直徑為60mm寸（由于凸臺(tái)B面的存在所以直徑取60mm?=0.6-0.8mm/r.按C31631車床說明書取?=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=0.630.8=0.48mm/按C31631車床說明書？=0.53mm/r3）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YG6V=Cv/（Tm2apxv2fyv）2kv其中：Cv=158xv

14、=0.15yv=0.4M=0.2修正系數(shù)Ko見切削手冊(cè)表1.28kmv=1.15kkv=0.8kkrv=0.8ksv=1.04kBV=0.81Vc=158/（600.2220.1520.530.4）21.1520.820.820.8120.97=46.9(m/min)4)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速ns=1000vc/冗dw=229.8(r/min)按C31631車床說明書n=200r/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)：20mm0=30°,2=118,2=7

15、0°,be=3.5mm,ao=l2,年=55°,b=2mm=4mm根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表2-9確定f=0.48a、按機(jī)床進(jìn)給強(qiáng)度決定進(jìn)給量：根據(jù)表2.9,當(dāng)(rb=210MPad0=20.5mm可確定f=0.75。按C3163-1車床說明書取f=0.62mm/n.b、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.c、切削速度由切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)，表2.15得V=21m/minn=1000VAD=334.4由機(jī)床技術(shù)資料得和334.4接近的有280n/m?口400n/min取280n/min取n=280m/min.實(shí)際V=17m/m

16、ind、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°物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)人=160245HBsap<2.8mmf<0

17、.6mm/rVc<41m/minPc=3.4kw按C31631車床說明書主電機(jī)功率P=11kw可見Pc比P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)do=21mmf=0.64mm查得轉(zhuǎn)矩M=61.8N.M切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表由表2.32得功率公式PC=McVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km按C31631車床說明書主電機(jī)功率P=11kw可見PC比P小得多，所以機(jī)床功率足夠，所用切削用量符合要4)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=

18、Zbl4k/1000vfZ式中：Zb單面余量1.5mm由21mmi削到25mm)L拉削表面長(zhǎng)度，80m；m”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)；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.二拉刀同時(shí)工作齒數(shù)z=l/p=80/1227.其本工時(shí)Tm=1.538031.231.4/100033.630.0637=0.13(min)4.3.1 切削力切削金屬時(shí)，刀具切入工件，使被加工材料發(fā)生變形成為切削所需要的力稱為切削力。切削力來源于被加工材料的彈，塑性

19、變形抗力和工件，切屑與前，后刀面之間的摩擦力。(1)切削力的分析為了便于分析切削力的作用和測(cè)量切削力的大小，常將切削萬分解為三個(gè)互相垂直的切削分力Fc、Ff和Fp。1) 主切削力Fc總切削力在主運(yùn)動(dòng)方向上分力,是切削力中最大的一個(gè)切削力單位為牛頓(N).主切削力是計(jì)算機(jī)床動(dòng)力，校核刀具決具的強(qiáng)度與剛度的主要依據(jù)之一。2) 軸向力Ff總切削力在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)方向上的分九單位為牛頓(N)o軸向力是計(jì)算和效驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的動(dòng)力，強(qiáng)度和剛度的主要依據(jù)之一。3) 徑向力Fp總切削力在基面內(nèi)垂直于工件軸線方向上的分力單位為牛頓(N)o徑向力用來計(jì)算與加工精度有關(guān)的工件撓度刀具和機(jī)床零件的強(qiáng)度等。222F=FcF

20、fFp(2)切削力的計(jì)算在生產(chǎn)實(shí)際中常采用指數(shù)形式的切削經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。其形式如下：Ff=CFcapXFffYFfvZFfKFfFc=CFcapXFcfYFcvZFcKfcXfpYFZFFp=CFpappfpvpKfp其中CF、CF、CF-取決于材料和切削條件的系數(shù)；FcFfFp1Xf、Yf、Zf、Xf、Yf、Zf、Xf、Yf、Zf-三個(gè)切削力公式中背吃刀量、cccfffppp進(jìn)給量和切削速度的指數(shù)；KF、KF、KF-當(dāng)實(shí)際加工條件與求得經(jīng)驗(yàn)公式的試驗(yàn)條件不符時(shí)cfp(3)影響切削力的主要因素1) 工件材料工件材料的硬度越大,強(qiáng)度越高,切削力越大.加工硬化程度大,切削力也會(huì)增大.工件材料的塑

21、性、韌性越大,切屑越不易折斷,使切屑與刀具前面的摩擦增大,切削力增大。2) 切削用量切削用量中背吃刀量和進(jìn)給量對(duì)切削力的影響較大.背吃刀量和進(jìn)給量增加時(shí),切削層面積增大,變形抗力和摩擦增大,因而切削力隨之增大。3) 其它因素刀具、工件材料之間的摩擦因素影響摩擦力而影響力的大小.在同樣的切削條件下,高速鋼刀具切削力最大,硬質(zhì)合金刀具次之,陶瓷刀具最小。4) )切削熱與切削溫度1) 切削用量增大切削用量時(shí),切削功率增大,產(chǎn)生的切削熱也多,切削溫度就會(huì)升高。由于切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量的變化對(duì)切削熱的產(chǎn)生與傳導(dǎo)的影響不同,所以對(duì)切削溫度的影響也不相同。2) 工件材料工件材料的強(qiáng)度和硬度越高,單位切

22、削力越大,切削時(shí)所消耗的功就越多,產(chǎn)生的切削熱也越多,切削溫度就越高。工件材料的熱導(dǎo)率越小,傳熱速度就越慢,切削溫度也越高。3) 刀具幾何參數(shù)刀具的前角和主偏角對(duì)溫度影響比較大.增大前角,可使切削變形及切屑與前刀面的摩擦減小,切削溫度下降。4) 其它因素刀具后面磨損增大,會(huì)加劇刀具與工件間的摩擦,使切削溫度升高。切削速度越高,刀具磨損對(duì)切削溫度升高的影響越明顯。5) 3.2刀具磨損與刀具的耐用度(1)刀具磨損的原因刀具磨損的原因很復(fù)雜,常見的主要有以下幾種：1) 硬質(zhì)點(diǎn)磨損硬質(zhì)點(diǎn)磨損是由于工件基體組織中的炭化物、氮化物、氧化物等硬質(zhì)點(diǎn)及積屑瘤碎片在刀具表面的一刻劃作用而引起的機(jī)械磨損。2) 粘結(jié)磨損在高溫高壓作用下,切屑與前刀面、已加工表面與后刀面之間的摩擦面上,產(chǎn)生塑性變形,當(dāng)接觸面達(dá)到原子之間距離時(shí),會(huì)產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象。由于切削運(yùn)動(dòng)的作用,粘結(jié)點(diǎn)不斷被剪切硬壞,一般硬壞總是發(fā)生在材料較軟的工件和切屑一方。3) 擴(kuò)散磨損切削過程中,由于高溫、高壓的作用,刀具材料與工件材料中某些化學(xué)元素可能互相擴(kuò)散，使兩者化學(xué)成分發(fā)生變化消弱刀具材料的性能形成擴(kuò)散磨損硬質(zhì)CO、GW等