铣断夹具设计说明书.pdf

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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
河北理工大学

河北理工大学:.
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:

图1张




班级04工程1
学生吴波源
指导教师郝力文
教研室主任
2007年7月:.
序言
机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大
部分专业课之后进行的•这是我们在进行中业设汁之前对所学各课程的一次深入的
综合性的总复****也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活
中占有重要的地位。
就我个人而言,我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次
适应性训练,从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力,为今后参加祖国的“四化”
建设打下一个良好的基础。
由于能力所限,设计尚有许多不足之处,恳请各位老师给予指导。
、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,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。
零件上方的C20孔与操纵机构相连,二下方的4>50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
CA6140车床共有两处加工表而,其间有一左位置要求。分述如下:
"20为中心的加工表面
这一组加工表而包括:的孔,以及其上下端而,上端而与孔有位巻要求,孔壁
上有一个装配时钻铁的锥孔,一个M8的螺纹孔。下端有一个47°的斜凸台。这三
个都没有高的位置度要求。
"50为中心的加工表面
这一组加工表而包括:"50器的孔,以及英上下两个端而。
这两组表而有一左的位置度要求,即<1>50^?的孔上下两个端而与"20带⑵的孔有垂:.
直度要求。
由上而分析可知,加工时应先加工一组表面,再以这组加工后表而为基准加工另外
一组。
二、工艺规程设计
(一)确定毛坯的制造形式
,零件结构又比
较简单,故选择铸件毛坯。
(二)基面的选择
基而选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基而选择得正确与合理可以使加
工质量得到保证,生产率得以提高。否则,加工工艺过程中回问题百岀,更有甚者,
还会造成零件的大批报废,是生产无法正常进行。
<1)粗基准的选择。对于零件而言,尽可能选择不加工表面为粗基准。而对
有若干个不加工表而的工件,则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表
而作粗基准。根据这个基准选择原则,现选取"20,⑵孔的不加工外轮廓表而作为粗
基准,利用一组共两块V形块支承这两个"32作主要左位而,限制5个自由度,再以
一个销钉限制最后1个自由度,达到完全定位,然后进行铳削。
(2)精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设汁基准与工序基准
不重合时,应该进行尺寸换算,这在以后还要专门计算,此处不再重复。
(三)制定工艺路线
制泄工艺路线得出发点,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,在生产纲领已确左的情况下,可以考虑采用万能性机
床配以专用工卡具,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。

工序一粗、精铳"20孔上端面。
工序二钻、扩、钱、精较"20、050孔。:.
工序三粗、精铳e50孔上端面
工序四粗、精铳“50、e20孔下端面。
工序五切断。
工序六钻"4孔(装配时钻铁锥孔)。
工序七钻一个"4孔,攻M6螺纹。
工序八铳47°凸台。
工序九检查。
,但同时钻三个孔,对设备有一能要求。且看另一个
路线方方案。
精铳e20孔上端面。精铳"20孔下端而。
扩、较、精较"20孔。扩、较、精较"50孔。精铳e50孔上端面精铳"50孔下端面。
工序七切断。
工序八钻G4孔(装配时钻铁锥孔)。工序九钻一个"4孔,攻M6螺纹。
工序十铳47°凸台。
工序十一检查。
上而工序可以适合大多数生产,但效率较低。
综合考虑以上步骤,得到我的工艺路线。

工序一以"32外圆为粗基准,粗铳"20孔下端面。
工序二精铳"20孔上下端而。
工序三以<!>20孔上端面和<!>32外圆为精基准,钻、扩、较、精较"20孔,保证垂直
。
工序四以(1>20孔为精基准,钻、扩、狡、精钱"50孔,保证空的精度达到ITllo
工序五切断。
工序六以G20孔为精基准,粗铳4)50孔上下端面。
工序七以20孔为精基准,精铳"50孔上下端面,保证端面相对孔的垂直度误差不超

0
工序八以"20孔为精基准,钻"4孔(装配时钻较锥孔)。
工序九以"20孔为精基准,钻d>4孔,攻M6螺纹。
工序十以220孔为精基准,铳47°凸台。
工序十一去毛刺,检查。
虽然工序仍然是十一步,但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工艺路线方案
二快了一倍(实际铳削只有两次,而且***不用调整)。多次加工*
度要求所致。
以上工艺过程详见图3。
(四)机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定:.
"CA6140车床拨叉”:零件材料为HT200,硬度190〜241HB,,
生产类型中批量,铸造毛坯。
按以上原始资料及加工路线,分别确立各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛
坯尺寸如下:
(C20,"50端面)。查《机械制
造工艺设汁简明手册》(以下称《工艺手册》)〜,取<1>20,<1>50
(均为双边加工)
铳削加工余量为:


("50已铸成孔)
查《工艺手册》〜,取<1>50已铸成孔长度余量为3mm,即铸成孔
<b44mmo
工序尺寸加工余量:



由于本设汁规定的零件为大批量生产,应该采用调整加工。因此在il•算最大、
最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。
(五)确立切削用量及基本工时
工序一以"32外圆为粗基准,粗铳"20孔上下端而。

工件材料:==190-241,铸造。
b
机床:X62万能铳床。
刀A:W18Cr4V硬质合金钢端铳刀,牌号YG6。铳削宽度去<=60,深度a<=4,齿数
p
z=10,故根据《切削用量简明手册》(后简称《切削》)取***直径do=80mm,根据
《切屑》选择***前角Y。=+5°后角«=8°,副后角«=8°,刀齿斜角入s二10°,
oo
主刃Kr=60a,过渡刃Kr£=30°,副刃Kr=5°过渡刃宽b£=lmm°

1)铳削深度因为切削呈:较小,故可以选择ap=2mm,一次走刀即可完成:.
所需长度。
2)每齿进给量
根据X62万能铳床说明书,。查《切削》,f=~。
由于是对称铳,选较小量f=。
3)查后刀面最大磨损及寿命
查《切削手册》,~。
查《切削手册》,寿命T=180min
4)计算切削速度和每分钟进给Mv
z
査《切屑》,当d=80mm,z==2mm,f<=,V.=97nVmin,n,
pz
=387r/=433mni/min□
各修正系数为:
二=
K/K
K“{K刖K吋=
故v产V,K==863m/min
v
N=nk==344r/min
;/r
V=V^K==
fv/
根据X62型万能铳床说明书选择:
N=375r/min,V=375mm/min
f
因此实际切屑速度和每齿进给量为:
壘=加仙
=
10001000
2nz375x105)校验机床功率
o
查《切削》,当HBS=174~207:a<,f=0.\nvn/乙
ez
=375mm/niin时,Pcc=
o
根据机床说明书,P==,
cm:.
Pcm>Pcc,所选用切屑用量可用。
最终确定ap=2mm,n=375r/miiLVi=375mni/s,V=,f/=O」mm/z。
t
6)计算基本工时
t=L/Vf=(32+80)/375=
mo
因铳上下端而,故该工序工时为f=2t=
ni
工序二精铳"20孔上下端而。

工件材料:==190-241,铸造。
b
加工要求:精铳"20上下端面。
机床:X62万能铳床。
***:W18Cr4V硬质合金钢端铳刀,牌号YG6。铳削宽度业<=60,深度a<=4,齿数
P
z=10,故据《切削用量简明手册》(后简称《切削》)取***直径d=80mnK选择刀
o
具前角YO=+5°后角a0=8°,副后角a°J8°,刀齿斜角Xs=10°,主刃Kr=60°,过渡
刃Kr£=30°,副刃Kr'=5°过渡刃宽b£=lmm。

1)铳削深度因为切削疑较小,故可以选择ap=,一次泄刀即可完成所需长
度。
2)根据X62万能铳床说明书,。査《切削》,
f=~。由于是对称铳,选较小量f=。
3)查后刀面最大磨损及寿命
査《切削手册》,~。
査《切削手册》,寿命T=180min
4)计算切削速度和每分钟进给星少
,当〃()=80“"“,2=10,a<,f.<0A4nvn/z时,
p
v=124in/nin,n=494r/nin,v=395mm/niin
ttfi
备修正系数为:
匕小=kmn=mvf=°加
故v=vk==
ctv
n=nk==440r/nin
tn
v=vk==:
(fivt:.
ii=475/7min,v=375mm/nin
f
因此实际切削速度和每齿进给量为:

==1193m/min
1000
'「1000
f.=—=————=
nz475x10
5)校验机床功率
査《切削》,当HBS=174~204,哄35mm,f_,
zL(Kmmtz
v=375nun/niin时,Pcc=l」kw
y
查机床说明书P5==
Pcm>Pcc,故已选切削用量可用。
最终确定a=,n=475r/min,V|=375mm/min,V=,f
pt
z=
6)il•算基本工时
t=L/Vr=(32+80)/375=
m
因精铳上下端面,故该工序工时t=2t=
m
工序三以20孔上端而为精基准,钻、扩、铁、精钱"20孔,保证垂直
,孔的精度达到IT7。


选择髙速钢麻花钻钻头,粗钻时do=18mm,钻头釆用双头刃磨法,查《切削》,
,后角a。=12°,二重刃长度be=,横刀长b=,
宽l=3mm,棱带长度厶==302^=120°^=50°
,Z525机床

(1)决定进给量
査《切》/=〃〃”/尸%=3%O=
所以,/=〃〃"/r:.
按钻头强度选择f=〃〃”/r按机床强度选择f=
择机床已有的进给量f=0ASmm/r经校验F=6090<F校验成功。
fmax
(2)钻头磨钝标准及寿命
后刀面最大磨损限度(查《切》),寿命7=60mill.
(3)切削速度
査《切》v=18mm/r修正系数K===
cIVMVn
Kw=,==10故叫.=18〃劝/r«
hapv
!少"丄
n==
s
矶
査《切》机床实际转速为=272r/nin
故实际的切削速度叫.=殳也"=\
1000
(4)校验扭矩功率
M=60MnM=«所以M<M
cmcm
P=\.l-2MW<P故满足条件,校验成立。
cE
3•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。
扩铁和精较的切削用量如下:
扩钻:n=272/7minf=0A8mm/rv=/??/nin
c
〃()=〃〃”
钱孔:n=272/7minf=0A8mm/r匕.=/?//nin
d()=〃"“
精钱:n=272/7minf=0A8mm/rv=/?//nin
c
仏=20/T7
工序四以d>20孔为精基准,钻、扩、较、精狡"50孔,保证空的精度达到IT7。
,粗钻时d°=48mm,钻头采用双头刃磨法,后角
a。=11。,二重刃长度be=llmm,横刀长b=5mm,弧面长l=9mm.
棱带长度h=3加?20=120°a=10°0=30°
()

(1)决泄进给疑
查《切》/=~〃""/r
按钻头强度选择f=2mm/r按机床强度选择f=
机床已有的进给M/==12260<24520=F校验成功。
fmax
(2)钻头磨钝标准及寿命
后刀面最大磨损限度(查《切》),寿命T=140min:.
扩孔后刀而最大磨损限度(查《切》)〜1・4mm,寿命T=60min狡和糟钱孔
后刀而最大磨损限度(查《切》)〜,寿命T=120min
(3)切削速度
查《切》=20mm/r修正系数===
VeMVJX
1000V
=
/nin
Kxv===10故v=20nun/r
Xvapvco
查《切》机床实际转速为=125r/nin故f=OAOmin/rv=
c
实际的切削速度匕.=巴凸=18・8〃"/
厂
1000
(4)校验扭矩功率
f=OAOmm/rv=
c
M<.=362M”M=
m
M<M
c
P=4kw<P=,f=OAOmin/rv=
(Ec
校验成立。
扩较和精狡的切削用量同理如下:
扩钻:77=125"min
d°=
较孔:fi=125/7mill
〃()=
精狡:n=125/7min
=50m
3•计算工时
L17+18八〜.:.
t,n=^f=-------------=

所有工步工时相同。
工序五切断。
工序六以©20孔为精基准,粗铳e50孔上下端面。

工件材料:==190-241,铸造。
机床:XA5032卧式铳床。
***:W18Cr4V硬质合金钢端铳刀,牌号YG6铳削宽度&>60,深度a<=4,齿数
OP
z=12,故据《切削手册》取***直径d=125mm。

1)铳削深度因为切削量较小,故可以选择ap=,一次走刀即可完成所需长
度。
2)\Vo査《切削手册》F=~。由于是
对称铳,选较小量f=
3)查后刀而最大磨损及寿命
查《切削手册》,~。
查《切削手册》,寿命T=180min
4)计算切削速度按《切削手册》,査得V=HOmnVs,n=281r/(=378mm/s
c
据XA6132铳床参数,选择nc=3OOr/minMc=375mm/s,则实际切削速度V
=*80*475/1000==V/nz=
c?ztkt
5)校验机床功率查《切削手册》,而机床所能提供功率为
Pcm=>Pcc=。故校验合格。
6)计算基本工时
tm=L/VF=(72+9)/375=.
工序七以20孔为精基准,精铳"50孔上下端面,保证端面相对孔的垂直度误差不超

o

工件材料:HT200.。==190-241,铸造。
b
机床:XA5032卧式铳床。
***:W18Cr4V硬质合金钢端铳刀,牌号YG6。铳削宽度&>60,深度a<=4,齿数
P
z=12,故据《切削手册》取***直径cU125mm。

1)铳削深度因为切削量较小,故可以选择ap=:.
度。
2)《切削手册》选f=°
3)查后刀而最大磨损及寿命
查《切削手册》,-.
查《切削手册》,寿命T=180min
4)计算切削速度按《切削手册》,将f降一级为f=。査得V=110mm/s,
c
n=252r/(=577mm/s
据XA6132铳床参数,选择nc==600mm/s,则实际切削速度Vc=600A
实际进给量为fzc=Vfc/ncz=
5)校验机床功率查《切削手册》,而机床所能提供功率为Pcm=>Pcc=。
故校验合格。
6)计算基本工时
t=L/V(=(72+9)/375=.
m
结果a=,f=,nc=235r/=.
Pc
工序八以20孔为精基准,钻"4孔(装配时钻餃锥孔)。

选择高速钢麻花钻钻头,粗钻时g=4mm,后角«=16°,二重刃长度
o
20=120°a°=45°0=30°

(1)决泄进给屋
查《切》/=0」8~022〃〃"/广
按钻头强度选择f=〃劝"按机床强度选择f=
最终决定选择机床已有的进给量f=。
(2)钻头磨钝标准及寿命
后刀面最大磨损限度(查《切》),寿命T=20mm.
(3)切削速度
査《切》v=\Smm/r修正系数K===
cIVMV
Kw===10故v=\^nvn!r。
lvapvc:.
=1432
r/nin
查《切》机床实际转速为n=1360r/nin
c
故实际的切削速度冬=也厶=\l.\mmlr
1000
(4)校验扭矩功率
M<MP<P故满足条件,校验成立。
cmCE
3•计算工时
L4+2.
=----------------=
t,n=^f=
工序九以"20孔为精基准,钻一个孔,攻M6螺纹。

选择高速钢麻花钻钻头,粗钻时cU=4mm,后角«=16°,二重刃长度
o
20=120。a=45°0=30°
{}

(1)决泄进给屋
查《切》/=0」8~022〃〃"/广
按钻头强度选择f==经校验
=
(2)钻头磨钝标准及寿命
后刀面最大磨损限度(查《切》)〜,寿命T=20mm.
(3)切削速度
査《切》修正系KMV=1・°=
v=数K
ciy
13mm/r=
Kw===10故v=18/71/77/r
apvc0:.
=1432
r/nin
查《切》机床实际转速为n=1360r/nin
c
故实际的切削速度V.=空凸=1lAnmi/r
t
1000
(4)校验扭矩功率
M<MP<P故满足条件,校验成立。
cmCE

L4+2.
tm=^f=----------------=

螺纹钻削由于没有手册可査,故以钻削切削用量及其他钻螺纹工序估算。祥见工艺卡
片。
工序十以020孔为精基准,铳47°凸台。
工序十一检查。
其余几步数据见工艺卡片。
卡具设计
三、
经过与老师协商,决左设汁第IX逍工序一一钻M6孔的钻床卡具。本卡具将用于Z525
立式钻床。***为M6丝锥,以及04的髙速钢麻花钻。
(-)问题的提出
在给左的零件中,对本步加工的左位并未提出具体的要求,是自由公差,楚位要求
较低。因此,本步的重点应在卡紧的方便与快速性上。
(二)卡具设计:.

出于泄位简单和快速的考虑,选择歹20孔为基准,即以一而上一:.
长销(自由度限制数:5)配合以一挡销(自由度限制数:1)使工件完全泄位。
再使用快速螺旋卡紧机构进行卡紧。

本步加工可按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。轴向力
F.=Cd^fyMk==
FF
扭矩
〃秽/
M=C=<=•M
cw
由于扭矩很小,计算时可忽略。
卡紧力为取系数Sl==S3=S4=
则实际卡紧力为F'=S1*S2*S3*S4*F=
使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧,调节卡紧力调节装宜,即可指定可靠的卡紧力。

本工序采用一左位销,一挡销左位,工件始终靠近泄位销的一面,而挡销的偏角会使
工件自重带来一左的平行于卡具体底版的水平力,因此,工件不在在泄位销正上方,
进而使加工位置有一泄转角误差。但是,由于加工是自由公差,故应当能满足立位要
求。

卡具的卡紧力不大,故使用手动卡紧。为了提高生产力,使用快速螺旋卡紧机构。
卡具上设巻有钻套,用于确左的钻头位宜。