零件加工工艺及设备课程设计说明书

-1-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主轴箱831007拨叉”零件的机械加工工艺及工艺设备设计者指导教师北京信息科技大学2010年1月14日-2-北京信息科技大学机械制造工艺学课程设计任务书题目:设计“CA6140主轴箱831007拨叉”零件的机械加工艺规程及工艺装备内容：1.零件毛坯合图1张2.机械加工工艺规程卡1套3.零件铣削工序零件3D图1张4.铣削工序零件数控程序1份5.夹具装配图1张6.课程设计说明书1份班级：学生：指导教师：教研室主任：2010年1月14日-3-前言本次机械制造工艺学课程设计是在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.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,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让自己对大学的知识有个系统的总结，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。但是由于所学知识欠缺，且不能系统的运用，所以设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。-4-目录1.零件的分析………………………………………………52.确定生产类型.........................................63确定毛坯.............................................64.工艺规程设计…………………………………..………75.机械加工余量、工序尺寸及公差的确定..................116.确定切削用量及时间定额..............................127.夹具设计............................................228.仿真加工……………………………………………………..…25参考文献…………………………………………………28-5-拨叉零件的工艺规程及夹具设计1、零件的分析（1）零件的作用我们组所做的题目是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。零件上的φ22孔与操纵机构相连，二下方的φ55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。（2）零件的工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，再考虑到零件的表面粗糙度要求及其尺寸精度要求，以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：Ф22孔以及与此孔相通的的Ф8锥孔M8螺纹孔Ф55半圆孔及上、下Ф73圆形台阶Ф40的圆形平台上端面Ф73圆孔两端面与Ф22孔中心线的垂直度误差为0.07mm，Ф40孔上端面与其中心线的垂直度误差为0.05mm。由上面分析可知，可以粗加工Ф40上端面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工Ф22圆孔，并且通过钻，扩，铰保证尺寸精度要求，且达到符合的表面粗糙度。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，选择正确的定位基准，合适的夹具进-6-行加工。此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。2确定生产类型已知此拨叉零件的生产类型为中批量生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。3确定毛坯（1）确定毛坯种类零件材料为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，生产类型为中批生产，故选择铸件毛坯。查《机械制造工艺及设备设计指导手册》选用铸件尺寸公差等级CT9级，表面粗糙度为Ra13。(2)确定铸件加工余量及形状：零件的外形加工的只有Ф40圆端面，为减低成本提高效率，且考虑到铸造可直接达到零件表面粗糙度要求，决定将工件毛坯定为如下图所示形状，只在Ф40圆端面留有6.5mm（查《机械加工工艺手册》）的加工余量为方便中间Ф55孔的加工，在铸造时，铸出一个Ф40的通孔，且设立一定的拔模斜度。简图-7-4工艺规程设计制定工艺路线的时候，应在零件毛坯形状的基础上，考虑工件的形状、尺寸精度及其位置精度等技术要求能得到合理的保证。在已经确立生产为中批生产的前提下，可以考虑多采用专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率，除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降低。工艺路线一：工序1、以Ф40外圆面为粗基准，粗、精加工上端面，保证凸台高度50；-8-工序2、以Ф40上端面为基准，钻、扩、铰Ф22孔，保证其公差0—0.021mm，且粗糙度Ra3.2，孔中心线与端面垂直度0.05mm；工序3、以Ф22孔为基准，钻、扩、铰Ф55中心孔，保证尺寸公差0—0.4mm，孔壁粗糙度Ra3.2；工序4、钻Ф6孔，攻M8螺纹孔；工序5、切断；工序6、以Ф22孔位基准，铣削Ф55上下台阶面，保证与Ф22孔中心线垂直度0.07mm；工序7、以M8螺纹孔定转角，Ф22上端面为基准，钻Ф8孔；工序8、去毛边，检测。工艺路线二：工序1、以Ф40外圆面为基准粗铣凸台上端面；工序2、以加工过的端面为基准，钻、扩、铰Ф22孔，满足表面粗糙度Ra3.2，尺寸公差0—0.021mm；工序3、以Ф22孔为基准，精铣上端面，保证高度为50，粗糙度Ra3.2；工序4、以Ф22孔为基准，钻、扩、铰Ф55孔，保证尺寸公差0—0.4，粗糙度Ra3.2；工序5、以Ф22孔位基准，铣，半精铣Ф73圆形台阶面，保证尺寸公差0—0.5，底面粗糙度Ra3.2，侧面Ra6.3，及其与Ф22孔中心线的垂直度0.07mm；工序6、以Ф40外圆为基准，凸台上端面为尺寸基准钻Ф6孔，-9-攻M8螺纹孔；工序7、以Ф22孔及其底面为基准钻Ф8孔工序8、切断；工序9、去毛边，修理；工序10、检查。综合以上两个工艺方案，方案一在与加工工序比较集中，这样比较节省时间便于提高效率，但缺点在于加工时基准精度不够，以至于零件精度难以达到要求。而且切断工序应放在最后。而方案二问题在于加工过于精细，一些精度不高的地方不必要加工太精细，否则浪费时间成本及其效率。综合以上因素，在讨论更改后，调整为如下工艺方案：工序1、粗铣Ф40凸台上表面；工序2、以粗铣过的上端面为基准，钻、扩、铰Ф22孔；工序3、以精加工过的Ф22孔为定位基准，精铣凸台上表面；工序4、以Ф22孔为定位基准，钻中心孔至尺寸Ф53；工序5、以Ф22孔为基准锪下表面的Ф73圆形台阶；工序6、以Ф22孔为定位基准，下表面圆形台阶面为尺寸基准，锪上表面的Ф73圆形台阶面；工序7、钻Ф55中心孔；工序8、钻Ф6孔，攻M8螺纹；工序9、钻Ф8斜孔；工序10、切断；-10-工序11、去毛边，检查。此方案较以上两种方案有较大改进，但是在仔细考虑零件要求及其加工效率后，最终方案如下：工序1、粗铣Ф40凸台上表面。采用专用夹具，夹紧Ф40外轮廓，以底面为基准，才用x62w铣床铣削；工序2、以粗铣过的上端面为基准，钻、扩、铰Ф22孔。采用专用夹具夹紧，z525立式钻床加工，保证孔径公差及其内壁粗糙度；工序3、以精加工过的Ф22孔为定位基准，精铣凸台上表面。专用夹具夹紧，用X62W铣床精铣，保证端面与孔中心线的垂直度、端面粗糙度及其凸台高度；工序4、以Ф22孔为定位基准，钻中心孔至尺寸Ф53。采用Z5163A立式钻床，加以专用卡具进行钻削；工序5、以Ф22孔为基准锪下表面的Ф73圆形台阶。采用专用夹具ZQ5180立式钻床加以专用夹具对圆形台阶面进行加工，保证台阶面相对Ф22孔中心线的垂直度；工序6、以Ф22孔为定位基准，下表面圆形台阶面为尺寸基准，锪上表面的Ф73圆形台阶面。采用专用夹具ZQ5180立式钻床加以专用夹具对圆形台阶面进行加工，由于其尺寸的精度要求，在加工时先粗加工，再精加工以保证台阶面相对Ф22孔中心线的垂直度和中间厚度的精度要求工序7、扩Ф55中心孔。以上端面为基准，加工中心孔，查手册得到扩孔即可以保证其尺寸精度及其内壁粗糙度，采用Z5163A立-11-式钻床加以专用夹具扩钻即可；工序8、钻Ф6孔，攻M8螺纹孔，采用Z525立式钻床配以专用夹具钻孔和攻螺纹；工序9、钻Ф8斜孔，由于此孔需在装配时再精度钻铰所以钻孔即可；工序10、切断。以凸台上端面为基准，采用X62W铣床配以专用夹具切断工件完成加工；工序11、去毛边，检查。最终查《机械制造工艺及设备设计指导手册》确定加工参数，详见附“机械加工工序卡片”。5机械加工余量、工序尺寸及公差的确定前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各个加工工序的加工余量如下：（1）粗铣Ф40上端面，查《切削余量手册》确定高速钢圆柱铣刀粗铣铸铁，铣削量为5mm；（2）加工Ф22孔，首先钻Ф20孔，扩孔至Ф21.8mm，最后精铰孔至22H7；（3）精铣Ф40上端面，铣削量为0.5mm，保证高度为50mm；（4）钻Ф55中心孔，将毛坯件的Ф40尺寸钻至Ф53mm，加工量单边6.6mm；（5）锪下底面的Ф73mm圆形台阶面，钻锪深度5mm，直径方向上将Ф53mm锪至Ф73H13，单边钻削量10mm；-12-（6）锪上表面Ф73圆形台阶面，分两步加工，粗锪深度4mm，精锪保证厚度尺寸22g6，直径方向上保证Ф73H13;（7）扩中心孔，将Ф53mm尺寸扩至Ф55H12;（8）钻Ф6孔，在零件要求的位置上钻Ф6孔，钻削深度为10mm，攻M8螺纹，螺纹孔深度10mm；（9）钻Ф8孔，钻削深度10mm，后续加工在装配时进行；（10）切断，将工件切断，切宽4mm，深度20mm，长度73mm。6确定切削用量及时间定额：工序Ⅰ、以毛坯下底面为粗基准，粗铣φ40凸台上端面。（1）加工条件工件材料：HT200,σb=0.16GPaHB=190~241,铸造。加工要求：粗铣Ф40凸台上端面。机床：X62W万能铣床。刀具：高速合金钢镶齿圆柱铣刀。铣削宽度ae=90,深度ap=8,齿数z=8,故据《切削用量手册》取刀具直径do=100mm。选择刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，刀齿螺旋角度β°=50°。（2）切削用量切削宽度：因为是铸件加工考虑到工件强度及其加工效率，故可以选择粗加工ap=5mm，一次走刀即可完成所需长度。决定进给量：查《切削用量手册》铣削部分表3，铣削铸件时加工进给量af＝0.2—0.3mm/z，选择0.24mm/z。-13-选择铣刀磨顿标准及其耐用度：查《切削用量手册》铣削部分表7，后刀面最大磨损度，粗加工时为0.5—0.8，选择0.6。查表8镶齿铣刀耐用度为T=10.8×103S决定切削速度及其进给量：查《切削用量手册》铣削部分表11，当d=100mm，镶齿铣刀耐用度为T=10.8×103S，齿数Z=8，铣削宽度ae=5mm，铣削深度ap=40mm，每齿进给量af=0.24mm/z的时候，v=0.23m/s,n=0.74r/s,vft=1.39mm/s。各修正系数为：kMv=kMn=kMvf=1.0，kSv=kSn=kSvf=0.8,所以v=0.23×1.0×0.8=0.184m/sn=0.74×1.0×0.8=0.592r/svf=1.39×1.0×0.8=1.112mm/s据X62W万能铣床参数，选择nc=0.625r/s,Vfc=1.125mm/s,则实际切削速度Vc=3.14×100×0.625/1000=0.2m/s,实际进给量为afc=Vfc/ncz=1.125/(0.625×8)=0.225mm/z。验证机床功率：查《切削用量手册》铣削部分表16，在af=0.14—0.23mm/z，ap=41mm，ae=5.5mm，vf=1.42mm/z的时候Pmt=0.8kw。切削功率修正系数Kpmt=1.0，所以实际的切削功率Pmc=0.8kw，根据X62W型铣床参数，机床主轴允许的功率为5.52kw，检验满足要求，故可以采用。计算基本工时：Tm=L/Vf,式中L=l