机械制造课程设计CA6140车床拨叉机械加工工艺规程及工艺装备设计.doc

CA6140车床拨叉机械加工工艺规程及工艺装备设计:

序言
大三下学期我们进行了《机械制造基础》课的学习，并且也进行过金工实习。为了巩固所学知识，并且在我们进行毕业设计之前对所学各课程的进行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,我们进行了本次课程设计。
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，同时，在课程设计过程中，我们认真查阅资料，切实地锻炼了我们自我学习的能力。另外，在设计过程中，经过老师的悉心指导和同学们的热心帮助，我顺利完成了本次设计任务。
由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予批评指正。
一、零件的分析
(一)零件的作用
题目所给的零件V带带轮。它位于转轴的轴端，主要起传递运动和力。轮毂内孔为Φ28孔与转轴相连，轮毂外径Φ48。它在轮顶圆处的V带带槽，是用于与所选V带的配合。
(二)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，为此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：
1、与转轴配合的内孔Φ28以及用于定位的M6螺纹孔。
2、大带轮轮顶圆为Φ116
3、一个Z型带带槽，，。
4、带轮顶圆相对于中心线的跳动度为0.03mm。
5、带轮的左端面的跳动度为0.02mm。
6、键槽相对于中心线的对称度为0.02mm。
7、轮毂右端面的跳动度为0.02mm。

简 图

加工面代号

基
本
尺
寸

加工余量等级

加工余量

说 明

T1
35
F
1.6
面降一级单侧加工
T2
35
F
1.6
面降一级单侧加工
T3
58
F
4
面降一级单侧加工
T4
116
F
2.5
双侧加工
D1
28
F
1.8
双侧加工
D2
6
F
3
双侧加工
由上面分析可知，可以粗加带轮右端面，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。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，并且此V带带轮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。
二、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，故选择木摸手工砂型铸件毛坯。查《机械制造工艺设计简明手册》第41页表2.2-5,选用铸件尺寸公差等级为CT-12。
2、确定铸件加工余量及形状：
查《机械制造工艺设计简明手册》第41页表2.2-5，选用加工余量为MA-H级，并查表2.2-4确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，如下表所示
3、绘制铸件毛坯图

图 1
三、工艺规程设计
(一)选择定位基准：
1 粗基准的选择：以零件的右端面为辅助粗基准。
2 精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准.二）制定工艺路线
根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,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。查《机械制造工艺设计简明手册》第20页表1.4-7、1.4-8、1.4-11，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：
工序Ⅰ 粗铣Φ116的左端面, 以T2为粗基准，采用X51立式铣床加专用夹具；
工序Ⅱ 粗铣Φ116右端面, 以T1为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；
工序Ⅲ 粗铣Φ50轮毂右端面，以T4和T1为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；
工序Ⅳ 扩Φ28，以Φ121 和T1为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；
工序Ⅴ 车削Φ116的外圆面,以D1为基准,T2为辅助基准,采用普通车床和PCBN高强度刀具,并采用专用夹具;
工序Ⅵ 钻,扩Φ6的紧钉螺钉孔,以T4和T1以及T3为基准,采用Z525立式钻床和专用夹具;
工序Ⅶ 插削的键的键槽,以T1和T4为基准,采用立式插床和专用夹具;
工序Ⅷ 粗车削V带带轮槽,以D1和T2为基准,采用普通车床车削,并用专用夹具装夹;
工序Ⅸ 精铣Φ116的左端面，以T2为基准，采用X51立式铣床加专用夹具；
工序Ⅹ 精铣Φ116右端面, 以T1为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具;
工序Ⅺ 精镗φ28的孔，以T1和和Φ116外圆为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；
工序Ⅻ 精铣Φ50轮毂右端面，以T4和T1为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；
工序ⅩⅢ 精车Φ116的外圆面,以D1为基准,T2为辅助基准,采用普通车床和PCBN高强度刀具,并采用专用夹具;
工序ⅩⅣ 精插的键的键槽,以T1和T4为基准,采用立式插床和专用夹具;
工序ⅩⅤ 精车削V带带轮槽,以D1和T2为基准,采用普通车床车削,并用专用夹具装夹;
工序ⅩⅥ 粗精铰Φ6的紧钉螺钉孔, 攻螺纹，以T4和T1以及T3为基准,采用Z525立式钻床和专用夹具;
工序ⅩⅦ　去毛刺;
工序ⅩⅧ　终检.
（三）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定
1、圆柱表面工序尺寸：
前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：
加工表面
加工内容
加工余量
精度等级
工序尺寸
表面粗
糙度
工序余量
最小
最大

Φ28IT12
（D1）
铸件
3.6
CT12
Φ24.4
6.3
1.8
2.11
扩孔
1.8
IT12

6.3
1.49
1.8
精镗
1.8
IT10

3.2
0.0
0.5

Φ6IT7
（D2）
钻
6
IT11

6.3
5.5
5.509
扩
0
IT10

6.3
5.8
5.858
粗铰
0
IT8

6.3
5.9
5.9022
精铰
0.2
IT7

1.6
6
0.2
Φ116 IT7外圆柱面(T4)
铸件
5
CT11

6.3
3.8
4.0
粗车
3.8
IT9

3.6
1.0
1.2
精车
1.2
IT7

1.6
0
0
2、平面工序尺寸：
工序号
工序内容
加工余量
基本尺寸
经济精度
工序尺寸偏差
工序余量
最小
最大

铸件
3.2
38.2
CT12

T1
粗铣φ116左端面
1.1
37.1
12

1.0
1.1
T2
粗铣φ116右端面
1.1
36.0
12

1.0
1.1
T3
粗铣φ50轮毂右端面
2.4
59.0
12

2.0
2.4
T1
精铣φ116左端面
0.5
35.5
8

0. 5
0.6
T2
精铣φ116右端面
0.5
35.0
8

0.5
0.6
T3
精铣φ50轮毂右端面
1.0
58
8

1.0
1.4
3、确定切削用量及时间定额：
工序Ⅰ 粗铣Φ116左端面，以T2为粗基准
1. 加工条件
工件材料：HT200,σb =170~240MPa，铸造;工件尺寸：aemax=38.7mm，amin=37.7mm;
加工要求：粗铣φ116轮的左端面，加工余量1.6mm;
机床：X51立式铣床；
刀具：YG6硬质合金端铣刀。铣削宽度ae≤60,深度ap≤4,齿数z=6,故根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》P61表3-14和3-15，取刀具直径d0=60mm。根据《切削用量手册》（后简称《切削手册》）表3.16，选择刀具前角γ0＝0°后角α0＝8°，副后角α0’=10°，刃倾角λs=－10°,主偏角Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副偏角Kr’=5°。
2. 切削用量
1）确定铣削深度ap
因为余量较小，故选择ap=1.1mm，一次走刀即可完成。
2）确定每齿进给量fz
由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据《切削手册》表3.5，使用YG6硬质合金端铣刀加工，机床功率为4.5kw（据《简明手册》表4.2-35，X51立式铣床）时：
fz=0.09~0.18mm/z
故选择：fz=0.180mm/z。
3）确定刀具寿命及磨钝标准
根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于铣刀直径d0=60mm，故刀具使用寿命T=180min（据《简明手册》表3.8）。
2. 切削用量
1）确定铣削深度ap
因为余量较小，故选择ap=1.1mm，一次走刀即可完成。
2）确定每齿进给量fz
由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据《切削手册》表3.5，使用YG6硬质合金端铣刀加工，机床功率为4.5kw（据《简明手册》表4.2-35，X51立式铣床）时：
fz=0.09~0.18mm/z
故选择：fz=0.18mm/z。
3）确定刀具寿命及磨钝标准
根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于铣刀直径d0=60mm，故刀具使用寿命T=180min（据《简明手册》表3.8）。
4）计算切削速度vc和每分钟进给量vf
根据《切削手册》表3.16，当d0=60mm，Z=6，ap≤4，fz≤0.18mm/z时，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系数为：kMV= 1.0，kSV= 0.8。切削速度计算公式为：

其中 ，，，，，，，，，，，，，将以上数据代入公式：

确定机床主轴转速： 。
根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表4-15，选择nc=255r/min,vfc=48.042m/min,因此，实际进给量和每齿进给量为：
vc==m/min=48.042m/min
f zc=v fc/ncz=48.042/255×6 mm/z=0.0314m/z
5)校验机床功率
根据《切削手册》表3.24，近似为Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率Pcm=4.5×0.75kw=3.375kw>Pcc。故校验合格。最终确定:ap=1.1mm，nc=255r/min，vf=48.042m/s，vc=44.74m/min，fz=0.0314mm/z。
工序Ⅱ 粗铣Φ116右端面, 以T1为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；
1. 加工条件
工件材料：HT200,σb =170~240MPa，铸造;工件尺寸：aemax=36.6mm，amin=35.6mm;
加工要求：粗铣φ116轮的右端面，加工余量1.1mm;
机床：X51立式铣床；
刀具：YG6硬质合金端铣刀。铣削宽度ae≤60,深度ap≤4,齿数z=6,故根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》P61表3-14和3-15，取刀具直径d0=60mm。根据《切削用量手册》（后简称《切削手册》）表3.16，选择刀具前角γ0＝0°后角α0＝8°，副后角α0’=10°，刃倾角λs=－10°,主偏角Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副偏角Kr’=5°。
2. 切削用量
1）确定铣削深度ap
因为余量较小，故选择ap=1.1mm，一次走刀即可完成。
2）确定每齿进给量fz
由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据《切削手册》表3.5，使用YG6硬质合金端铣刀加工，机床功率为4.5kw（据《简明手册》表4.2-35，X51立式铣床）时：
fz=0.09~0.18mm/z
故选择：fz=0.18mm/z。
3）确定刀具寿命及磨钝标准
根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于铣刀直径d0=60mm，故刀具使用寿命T=180min（据《简明手册》表3.8）。
4）计算切削速度vc和每分钟进给量vf
根据《切削手册》表3.16，当d0=60mm，Z=6，ap≤4，fz≤0.18mm/z时，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系数为：kMV= 1.0，kSV= 0.8。切削速度计算公式为：

其中 ，，，，，，，，，，，，，将以上数据代入公式：

确定机床主轴转速： 。
根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表4-15，选择nc=255r/min,vfc=48.042m/min,因此，实际进给量和每齿进给量为：
vc==m/min=48.042m/min
f zc=v fc/ncz=48.042/255×6 mm/z=0.0314m/z
5)校验机床功率
根据《切削手册》表3.24，近似为Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率Pcm=4.5×0.75kw=3.375kw>Pcc。故校验合格。最终确定:ap=1.1mm，nc=255r/min，vf=48.042m/s，vc=44.74m/min，fz=0.0314mm/z。
工序Ⅲ 粗铣Φ50轮毂右端面，以T4和T1为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；
刀具：YG6硬质合金端铣刀，
机床：X51立式铣床
根据《切削手册》查的，
现采用X51立式铣床，根据《简明手册》4.2-36查得取
，故实际切削速度

当时，工作台每分钟进给量应为

查说明书，取
工序Ⅳ 扩Φ28，以Φ121 和T1为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；
1. 选择钻头
根据《切削手册》表2.1.2.2，选择高速钢套式扩空钻头，钻时do=26mm，钻头采用双锥后磨横刀，后角αo＝12°，二重刃长度bε=3.5mm,横刀长b=2mm,宽l=4mm,棱带长度，°，°
2.选择切削用量
（1）确定进给量
按加工要求确定进给量：查《切削手册》，，，由《切削手册》表2.7,系数为0.5,则：

按钻头强度选择:查《切削手册》表2.8,钻头允许进给量为：；
按机床进给机构强度选择：查《切削手册》表2.9，机床进给机构允许轴向力为8330N时，进给量为。
以上三个进给量比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其值为：0.215~0.265mm/r。根据《简明手册》表4.2-16,最终选择进给量。
由于是通孔加工，为避免即将钻穿时钻头折断，故应在即将钻穿时停止自动进给而改为手动进给。
根据《切削手册》表2.19查出,钻孔时轴向力Ff=2500N，轴向力修正系数为1.0，故Ff=2500N。根据Z525立式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为8830N﹥Ff，故所选进给量可用。
（2）确定钻头磨钝标准及寿命　
后刀面最大磨损限度（查《简明手册》）为0.6mm，寿命．
　（3）切削速度
查《切削手册》表2.30，切削速度计算公式为：
（m/min）
其中，，，，，，，，，查得修正系数：，=，，，故实际的切削速度：

工序Ⅴ 车削Φ116的外圆面,以D1为基准,T2为辅助基准,采用普通车床和PCBN高强度刀具,并采用专用夹具;
（1）由图一 所示知其中Z3为半精车余量，查表2-22确定Z4=0.7mm,，由于工序尺寸P2是粗车加工中保证的，因此加工经济精度等级为IT12.
（2）由图六所示知其中Z3为半粗车余量，由于B面的加工余量是经铸造后粗车切除的，则Z2应等于B面的毛坯余量，即Z2=5mm，则P1=121mm.

（3）、余量DE 校核。

（4）背吃刀量的确定
工步1的背吃刀量Z1=1.25mm, 工步2的背吃刀量Z2=0.7mm,
（5） 车削速度的确定
由表5-2，按硬质合金车道常用切削速度，P类，YT5，条件选取取75m/min。f=0.7mm/r由公式5-1 可求的该工序车刀的转速，
n,综合考虑，取,
再将此代入公式5-1中
,
（6）背吃刀量的确定
工步2的背吃刀量Z3=0.7mm。
（7）进给量的确定
由表5-2,p类，YT15,选切削速度v=90m/min工件—夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的f取0.1mm/r.

（8） 车削速度的确定
,综合考虑，取n=300r/min
再将此代入公式5-1中
,