1、CA6140车床拨叉831006型号工艺规程及专用夹具设计CA6140车床拨叉（831006型号）工艺规程及专用夹具设计目录一、零件的分析 3（一） 零件的作用 3（二） 零件的工艺分析 3二工艺规程设计 31，确定生产类型 32，确定毛坯的制造形式 33，基面的选择 34，制定工艺路线 4三夹具设计 13（一） 问题的提出 13（二） 夹具设计 13一、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22孔与操纵机构相连，二下方的55半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴
2、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小头孔以及与此孔相通的的锥孔、螺纹孔2大头半圆孔553小头孔端面、大头半圆孔上下73端面，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm，小头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，可以粗加小头孔端面，然后以此作为粗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，并且此拨叉零件
3、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。二工艺规程设计1，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。2，确定毛坯的制造形式确定毛坯种类：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（后称指导手册）选用铸件尺寸公差等级CT9级。3，基面的选择定位基准是影响拨叉零件加工精度的关键因素。基准选择得合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工过程中将问题百出
4、，更有甚者，造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。（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面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取40的外表面和底面为粗基准加工22孔的上表面。（2）精基准的选择 主要应该考虑基准重合的问题。因此选择精加工过的55mm孔为精基准，限制四个自由度。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，以粗加工后的上表面和镗过的孔为主要的定位精基准。4，制定工艺路线CA6140拨叉设计工艺过程(一)确定毛坯的制造形式零件材料为HT200。考
5、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，故选择铸件毛坯。（二）基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面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出，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面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取22 孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个40作主要定位面，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
6、,然后进行铣削。（2）精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计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）制定工艺路线制定工艺路线得出发点,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。工艺路线方案一:工序1 铣40上平面，保证表面粗糙度3.2工序2 钻绞孔22，保证表面粗糙度1.6工序3 粗镗 半精镗孔55，保证表面粗糙度3.2工序4 铣55上端面，保证表面粗糙度3.2工序5
7、 55下端面，保证表面粗糙度3.2工序6 锥孔8及M8底孔 螺纹M8 精绞锥孔8，保证表面粗糙度1.6工序7 切断工艺路线方案二:工序1 铣40上平面，保证表面粗糙度3.2工序2 粗镗 半精镗孔55，保证表面粗糙度3.2工序3 钻绞两孔22，保证表面粗糙度1.6工序4 铣55上端面，保证表面粗糙度3.2工序5 铣55下端面，保证表面粗糙度3.2工序6 钻锥孔8及M8底孔，攻丝，精绞锥孔8，保证表面粗糙度1.6工序7 切断 工艺方案比较分析上述两方案:方案一：是先加工内孔22, 再以22孔为基准加工55内孔,而方案二：先镗孔55,以底面及22外圆面为基准，再以55内孔及上平面加工22孔。由零件图
8、可知22孔的设计基为准55孔的中心线，所以加工22孔时定位基准最好为55孔的中心线，可保证其加工的位子精度，符合大批生产要求,方案二较为合理方案二:工序1 铣40上平面。（以22孔外表面及底面为基准，选用X5032立式升降台铣床和专用夹具）工序2 粗镗，半精镗55。（以40上平面及22内孔为基准，选用TGX4132B立式单柱坐标镗床和专用夹具）工序3 钻绞两孔22.。（以40上平面及22孔外表面为基准，选用Z3025摇臂钻床和专用夹具）工序4 铣55下端面。（以40上平面及22内孔为基准，选用X5032立式升降台铣床和专业夹具）工序5 铣55上端面。（以55的下端面及22内孔为基准，选用X50
9、32立式升降台铣床和专业夹具）工序6 钻锥孔8及M8底孔，攻螺纹M8，精绞锥孔8。（以40上平面及55内孔为基准，选用Z3025摇臂钻床和专用夹具）工序7 切断拨叉零件材料为HT200 HB170240，毛坯重量约1.0Kg生产中批采用金属型铸造毛坯依据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：1 由于工件较小，为方便加工节省材料将两件铸在一起，同时加工。2 铸件的圆角半径 按表2.2.1 选则金属型铸造 R=3-5mm 拔模斜度外表面0-15自然失效处理以消除铸造应力。3 两内孔22+0.021 0,考虑其孔径较小铸造困难，为简化铸造毛坯外型，现直接将4
10、0圆柱铸成实心的。4铣40上平面加工余量及公差。两40圆柱端面加工余量及公差,圆柱40圆柱端面为自由尺寸公差,表面粗糙度值要求为Ra3.2,要求粗铣,半精铣，单边余量Z=2mm公差CT=1.222半精铣的加工余量(单边)Z=0.8粗铣加工余量(单边)Z=1.2毛坯名义尺寸:50+0.8+1.2=52毛坯最大尺寸:52+1.2=53.25粗镗，半精镗55。毛坯为铸孔,内孔精度要求IT13表面粗糙度为Ra3.6,参照工艺手册表2.3-10确定工序尺寸及余量为:一次 粗镗53.5，2Z=3.5二次 半精镗55+0.4，2Z=1.56钻绞两孔22。两内孔精度要求IT7参照机械制造工艺设计简明手册（以下
11、简称工艺手册）表2.3-8确定工序尺寸及余量为：钻孔 ： 20扩孔 ： 21.8 2Z=1.8mm半精绞: 21.94 2Z=0.14mm精绞: 20+0.02107铣55下端面。两55圆柱端面加工余量及公差,圆柱55圆柱端面为自由尺寸公差,表面粗糙度值要求为Ra3.2,要求粗铣,半精铣。55半精铣的加工余量(单边)Z=0.8粗铣加工余量(单边)Z=4.28铣55上端面。两55圆柱端面加工余量及公差,圆柱55圆柱端面为自由尺寸公差,表面粗糙度值要求为Ra3.2,要求粗铣,半精铣。55半精铣的加工余量(单边)Z=0.8粗铣加工余量(单边)Z=4.29钻锥孔7.8及M6底孔，攻丝，半，精绞8，保证
12、R1.6的表面粗糙度半精绞加工余量2Z=0.14精绞加工余量2Z=0.0610切断确定切削用量及基本工时工序一：铣40上平面。1 工具选择1.选择工具 切削手册根据表1. 选择YG6硬质合金刀具根据表3.1 铣前深度ap4 铣削宽度ae90 端铣刀直径D0=100mm由于采用标准硬质合金端铣刀,故齿数Z=102 铣刀几何形状查表(3.2) 由于 HBS=200150,r0=0a=8Kr=45Kre=30Kr=5s=-20=8bq=1.22选择切削用量1 决定铣削深度ap，因为表面粗糙度要去为Ra=3.2，所以需两次走刀完成。第一次走刀达到尺寸为50+0.8（半精铣的加工余量）第二次走到达到50
13、的尺寸，并保证Ra=3.22决定每齿进给量fz 当使用YG6铣床功率为7.5KW查表3.5时 fz=0.140.24mm/z 取fz=0.183 选择铣刀磨纯标准及刀具寿命根据表3.7 铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时2.0,精加工时0.5 由于铣刀直径d0=100mm 故刀具寿命T=180min (查表3.8)4 根据(表3.16)当d0=100mm Z=10 ap=2 fz=0.18 Vi=98m/min nt =322r/min Vft=490mm/min各修正系数为: kmv=kmn=kmvf=0.89 Ksv=ksn=ksvf=0.8故:Vc=Vt kv=980.890.8=70m/
14、minn=nt kn=3220.890.8=230r/minVf=Vft kvt=4900.890.8=350.3mm/min根据X52K型立铣说明书(设计手册表4.2-35)选择n =300r/min Vfc=375mm/min因此 实际切削速度和每齿进给量为Vc=dn /1000 =3.14100300 / 1000 =94.2 m/minFzc=vfc / (ncZ) =375 / 30010=0.125mm/z5根据机床功率:根据表3.24 当HBS= 170240 ae9mm ap2.4 d=100 Z=10 Vf=375mm/min近似Pcc=3.8KW根据X52K型立铣说明机床主
15、轴允许功率为Pcm=7.50.75=5.63KW故Pcc计算基本工时tm = L / Vf式中 L=160mm 根据表3.26,对称安装铣刀,入切量及超切量Y+=35 则L=(160+35)=195mm 故tm=195 / 375=0.52min工序二 ：粗镗 半精镗55孔1选择刀具:查表机械加工工艺手册表 11.2-10选择莫式锥柄3 刀杆直径D=30 高速钢刀头2选择切削用量有工艺手册表2.3-10得粗镗53.5，2Z=3.5半精镗55+0.4 2Z=1.5粗镗孔至53.5单边余量Z=1.75/mm一次镗去全部余量ap=3.5 mm （58）进给量f=0.52 mm/r （0.31.0）根
16、据有关手册确定立式镗床的切削速度 为v=35m/min （2035m/min）nw =1000v / d=100035 / 3.1450 =223r/min查表4.2-20 T4132立式镗床主轴转速n=250r/min 切削工时 L=30,L2=3,L3=4t1=L / nf =(30+3+4)/2500.52=0.28min半精镗孔50+0.50 切削用量 ap=1.5 （1.53）单边余量Z=0.1mm 一次公差去全部余量ap0.2mm进给量 f =0.2mm/r （0.20.8）根据有关手册,确定立式镗床切割进度v=40m/min (2540)查表4.2-20 T4132立式镗床（主电
17、动机=1.1kw，总容量1.16kw）主轴转速n =355 r/min切削工时 L=30,L2=3,L3=4t 2=L/ nf=(30 +3+4)/ 3550.2=0.52min工序三：钻两孔201 选择钻头选择锥柄麻花钻(GB1438-85) 查表 d0=20钻头几何形状(表2.1及表2.2)双锥,修磨横刃 =30 2=100 b=3.5 =11 b=2mm L=4mm2.选择切削刀具进给量f 1 按加工要求决定进给量: 根据表2.7 当加工要求为H12H13精度铸铁HBS200 d0=18mm f=0.430.53mm/r由于L/d=50/20=2.5,故应乘以孔深修正系数kcf=1 f=
18、 0.430.53 mm/r2按钻头强度决定进给量根据表2-8 当HBS=200 d=20mm 钻头强度允许的进给量f=1.75mm/r3按机床进给机构强度决定进给量根据表2.9 当HBS20 Vc=16m/min n =1000V/d0=100016/(3.1420)=254.7r/min检验机床扭矩及功率根据表2.20 当f=0.5mm/r d021 时 mt=76.81 N*M根据Z3025 钻床说明书 当nc=250r/min 时 Mm=80 N*M根据表2.23 当HBS200 d0=20 f=0.53mm/r Vc=16m/min 时 Pc=1.1KW查设计手册表4.2-11 PE
19、=2.2KW由于MCMm PC选择扩刀选择硬质合金扩孔钻d0=21.8mm钻头几何形状为r=50=8（810） kr=30（3060） kr=30 =10 b1=1mm （0.82）2选择进给量及切削进度查表2.10 d0=21.8HB=200 时, f=1.01.2mm/r根据Z3025 钻床说明书选择 f=1.0 mm/r查机械加工工艺师手册表28-2Cv=68.2,do=21.8,Zv=0.4,T=40,Ap=50,Xv=0.15,f=1,kv=0.8，m=0.4，Yv=0.45.计算得V=24m/minV=(1/2-1/3)V钻=(1/2-1/3) 16=816m/min 取V=8 m
20、/minn =1000V/d0 =10008/ 3.14 21.8=116.8r/min,取n=175r/min。3钻头磨纯标准及寿命由表2.12 当 d0=21.8mm 时 ,扩孔钻后刀面最大磨损限度为1.0mm(0.91.4)mm 寿命T=40 mintm =L / nf= L+Y+/ nf=(50+10)/(1751)=0.34min3绞孔1 选择刀具选择硬质合金绞刀d=22mm钻头几何形状为r0=-5(0-5),a0=10(1017),齿背倾斜角at=15（1520）2 选择进给量及切削速度查表查表2.11 d0=22HB=200 时, f=0.91.4mm/r根据Z3025 钻床说明
21、书选择 f=1.0 mm/r查机械加工工艺师手册表28-2Cv=109,do=22,Zv=0.2,T=75,ap=50,Xv=0,f=1,Kv=0.8,m=0.45,Yv=0.5计算得V=23.1m/minV=(1/2-1/3)V钻=(1/2-1/3) 23.1=7.711.5m/min 取V=8 m/minn =1000V/d0 =10008/ 3.14 22=117.8r/min,取n=175r/min3钻头磨纯标准及寿命由表2.12 当 d0=22mm 时 ,扩孔钻后刀面最大磨损限度为0.8mm(0.60.9)mm 寿命T=75 minT=L/nf=L+Y+/nf=(50+10)/175
22、*1=0.340min工序四粗铣73下平面 1.选择工具 切削手册根据表1. 选择YG6硬质合金刀具根据表3.1 铣前深度ap5铣削宽度ae9 端铣刀直径d0=22mm由于采用标准硬质合金端铣刀,故齿数Z=62 铣刀几何形状查表机械加工工艺师手册21-10，21-18。由于 HBS=200, r0=00=17 a0=6, =30 (2240)Kr=4 (34) Kre=45b=1 mm( 0.81.3)2选择切削用量1决定铣削宽度ae (由于加工余量不大,铸体为金属型,铸造表面粗糙度要求为3.2 所以可以在一次走刀内切完)ae=9mm2决定每齿进给量fz 当使用YG6铣床功率为7.5KW查表3
23、.5时 fz=0.140.24mm/z 要达到表面粗糙度为3.2，每转进给量为0.51.0mm/r。Z=6，根据af=f/Z,所以取f=0.15mm/z 。3 选择铣刀磨纯标准及刀具寿命根据表3.7 铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时1.01.2由于铣刀直径d0=22mm 故刀具寿命T=60min (查表3.8)4根据(表3.16)当d0=22mm Z=6 ap=5 ac=9 fz=0.15 Vc= 60 m/min （5595） nt =868r/min Vft=781mm/min各修正系数为: kmv=kmn=kmvf=0.89Ksv=ksn=ksvf=0.8故:Vc=Vt kv=600.8
24、90.8=41.28m/minn=nt kn=8680.890.8=618r/minVf=Vft kvt=7810.890.8=554mm/min根据X5032立式升降台铣说明书(设计手册)选择n =710r/min Vfc=500mm/min因此 实际切削速度和每齿进给量为VC=d0n /1000 =3.1422710 / 1000 = 49m/minFzc=vfc / (ncZ) =500/ 7106=0.11mm/z5根据机床功率:根据表3.24 当HBS= 170240 ae9mm ap5 d=22 Z=6 Vf=500mm/min近似Pcc=4.8KW根据X52K型立铣说明机床主轴允
25、许功率为Pcm=7.50.75=5.63KW故Pcc计算基本工时tm = L / vf式中 L=128.74mm 根据表3.26,对称安装铣刀,入切量及超切量Y+=35 则 工时为 tm =L / nf=(128.74+35)/710*0.66=0.35min工序五粗铣73上平面 1.选择工具 切削手册根据表1. 选择YG6硬质合金刀具根据表3.1 铣前深度ap5铣削宽度ae9 端铣刀直径d0=22mm由于采用标准硬质合金端铣刀,故齿数Z=62 铣刀几何形状查表机械加工工艺师手册21-10，21-18。由于 HBS=200, r0=00=17 a0=6, =30 (2240)Kr=4 (34)
26、 Kre=45b=1 mm( 0.81.3)2选择切削用量1决定铣削宽度ae (由于加工余量不大,铸体为金属型,铸造表面粗糙度要求为3.2 所以可以在一次走刀内切完)ae=9mm2决定每齿进给量fz 当使用YG6铣床功率为7.5KW查表3.5时 fz=0.140.24mm/z 要达到表面粗糙度为3.2，每转进给量为0.51.0mm/r。Z=6，根据af=f/Z,所以取f=0.15mm/z 。3 选择铣刀磨纯标准及刀具寿命根据表3.7 铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时1.01.2由于铣刀直径d0=22mm 故刀具寿命T=60min (查表3.8)4根据(表3.16)当d0=22mm Z=6 ap
27、=5 ac=9 fz=0.15 Vc= 60 m/min （5595） nt =868r/min Vft=781mm/min各修正系数为: kmv=kmn=kmvf=0.89Ksv=ksn=ksvf=0.8故:Vc=Vt kv=600.890.8=41.28m/minn=nt kn=8680.890.8=618r/minVf=Vft kvt=7810.890.8=554mm/min根据X5032立式升降台铣说明书(设计手册)选择n =710r/min Vfc=500mm/min因此 实际切削速度和每齿进给量为VC=d0n /1000 =3.1422710 / 1000 = 49m/minFzc=vfc / (ncZ) =500/ 7106=0.11mm/z5根据机床功率:根据表3.24 当HBS= 170240 ae9mm ap5 d=22 Z=6 Vf=500mm/min近似Pcc=4.8KW根据X52K型立铣说明机床主轴允许功率为Pcm=7.50.75=5.63KW故Pcc计算基本工时tm = L / vf式中 L=128.74mm 根据表3.26,对称安装铣刀,入切量及超切量Y+=35 则工时为 tm =L / nf=(128.74+35)/710*0.66=0.35min工序六钻锥孔8及M8底孔，攻丝，半，精绞8。
