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1、哈工大机械制造技术基础大作业CA6140车床拨叉设计Harbin Institute of Technology 机械制造技术基础大作业 题 目： 院 系： 机械制造及其自动化 班 级： 0808103 姓 名： XXX 学 号： 10808103XX 哈尔滨工业大学 一、零件的分析 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。 零件的工艺分析 零
2、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55 3.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。 二、工艺规程设计 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。 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
3、行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为大批生产，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。 基面的选择 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。 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22孔为精基准。 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加工过的孔为主要的定位精基准。 三、制定工艺路
4、线 工艺路线方案一: 工序010 粗铣40上端面 工序015 扩、半精铰、精铰22孔 工序020 粗铣55上端面周径至71mm 工序025 粗铣55下端面周径至71mm 工序030 粗镗55孔 工序035 钻、扩、半精铰、精铰8锥孔及钻M6底孔，攻M8螺纹 工序040 铣断 工序045 半精铣40上端面 工序050 半精铣55上端面，周径至73mm 工序055 半精铣55下端面，周径至73mm 工序060 半精镗55孔 工序065 去毛刺、检查 工艺路线方案二: 工序010 粗铣40上端面 工序015 粗铣55上端面周径至71mm 工序020 粗铣55下端面周径至71mm 工序025 粗镗55
5、孔 工序030 扩、半精铰、精铰22孔 工序035 钻、扩、半精铰、精铰8锥孔及钻M6底孔，攻M8螺纹 工序040 铣断 工序045 半精铣40上端面 工序050 半精铣55上端面周径至73mm 工序055 半精铣55下端面周径至73mm 工序060 半精镗55孔 工序065 去毛刺、检查 工艺方案比较分析 上述两方案:方案一：先加工孔22, 再以上端面及22内孔为基准加工55孔；方案二：先镗孔55，再以55内孔及上端面加工22孔。由零件图可知55孔的设计基为准22孔的中心线，所以加工55孔时定位基准最好为22孔的中心线，可保证其加工的位子精度，符合大批生产要求,所以方案一较为合理。 四、机械
6、加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 拨叉零件材料为HT200，硬度HBS170240，毛坯重量约1.0Kg生产大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，查简明设计手册选金属型铸造 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铣40上端面加工余量及公差 圆柱40上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。. 半精铣的加工余量(单边)Z=0.8mm 粗铣加工余量(单边)Z=1.2mm 4加工2
7、2孔 先铸造出20孔，再扩、半精铰、精铰。内孔精度要求IT7，查工艺手册确定工序尺寸及余量为： 扩孔 ： 21.8 2Z=1.8mm 半精铰: 21.94 2Z=0.14mm 精铰: 20+0.0210 5铣55上端面 圆柱55两端面精度要求IT11,表面粗糙度值要求为Ra3.2,要求粗铣,半精铣。 半精铣的加工余量(单边)Z=0.8mm 粗铣加工余量(单边)Z=4.2mm 6铣55下端面 圆柱55两端面精度要求IT11,表面粗糙度值要求为Ra3.2,要求粗铣,半精铣。 半精铣的加工余量(单边)Z=0.8mm 粗铣加工余量(单边)Z=4.2mm 7加工55孔 毛坯为铸孔,内孔精度要求IT13表
8、面粗糙度为Ra3.2, 要求粗镗、半精镗，查工艺手册确定工序尺寸及余量为: 粗镗53.5，2Z=3.5mm 半精镗55+0.4，2Z=1.5mm 8钻锥孔7.8及M6底孔；半精铰、精铰8锥孔，保证R1.6的表面粗糙度；攻M8螺纹 半精铰加工余量2Z=0.14mm 精铰加工余量2Z=0.06mm 五、确定切削用量及基本工时 工序010 粗铣40上端面。 1.刀具选择 1选择刀具 查切削手册选择YG6硬质合金刀具。铣前深度ap6， 铣削宽度ae90 ，端铣刀直径do=100mm，由于采用标准硬质合金端铣刀,故齿数Z=10。 2铣刀几何形状查表，由于 HBS=200150， go=0，ao=8，Kr
9、=45，Ke=30，Kr=5，lr,s=-20，ao=8，be=1.2。 ,2.选择切削用量 1 决定铣削深度ap 一次走刀达到尺寸为50+0.8。 2 决定每齿进给量fz当使用X52K型立式铣床功率为7.5KW，查表有fz=0.140.24mm/z， 取fz=0.18。 3 选择铣刀磨纯标准及刀具寿命 查表铣刀刀面粗加工时最大磨损量为2.0,由于铣刀直径do=100mm， 故刀具寿命T=180min 。 4查表当do=100mm， Z=10 ，ap=2，f=0.18， vt=98m/min，nt=322r/min，vft=490mm/min 各修正系数为: knv=kmn=kmvf=0.89
10、 ksv=ksn=ksvf=0.8 故: vc=vt* knv*ksv=980.890.8=70m/min n=nt* kmn*ksn=3220.890.8=230r/min v=v*kfftmvf* ksvf=4900.890.8=350.3mm/min 根据X52K型立式铣床说明书选择nc =300r/min ， vfc=375mm/min 因此 实际切削速度和每齿进给量为 vc=pcdnofcc/1000 =3.14100300 / 1000 =94.2 m/min f=v/ (ncZ) =375 /=0.125mm/z 5根据机床功率: 查表当硬度HBS= 170240 ，ae90mm
11、 ，ap2.4mm，do=100 ，Z=10 vfc=375mm/min 近似Pcc=3.8KW 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 / vfc 式中 L=160mm，查表有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。 六、夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。选择粗铣40上端面工序设计夹具，让它与X52K型立式铣床配合使用，刀具为硬质合金材料。 1. 定位基准选择 由于是第一道工序，所以选择22孔底面为
12、粗基准，用一个平面支撑；加上两边22孔外表面，用两个V型块夹紧。 2. 切削力及夹紧力计算 F*cF*axp切削力的计算：F=fyFcuF*z*aewFdo其中qF*nc*kv cF=491，xF=1.0，yF=0.75，uF=1.1，wcF=0.2，qF=1.3，kv=1.0，z=10，do=100。 nc=300r/min，ap=1.2mm，ae=40mm，f=0.125mm/z，解得：F=57.5N 在计算切削力是必须把安全系数考虑在内。安全系数K=K1*K2*K3*K4 其中：K1为基本安全系数1.5 K2为加工性质系数1.1 K3为刀具钝化系数1.1 K4为断续切削系数1.1 所以K
13、*F=114.8N 为克服水平切削力，实际夹紧力N应为N*(其中f1+f2)=K*F,则N=K*Ff+f1。 2f1及f2为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数，f1=f2=0.25。则N=229.6N，该力比较小，而螺旋夹紧装置传力系数大，自锁性能好，完全能满足夹紧力大小的要求。 3. 定位误差分析 本道工序由于工序基准与加工基准重合，又采用底面为主要定位基面，故定位误差Ddw很小可以忽略不计。 4夹具设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时应该注意提高劳动生产率避免干涉，应使夹具结构简单、便于操作、降低成本，提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择了结构简单、制造容易、夹紧行程大、传力系数大、
14、自锁性能好的螺旋夹紧装置。由于切削余量较小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。 七、课程设计感言 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。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教。 参考文献 1 孙已德，机床夹具图册M，北京：机械工业出版社 2 贵州工学院机
15、械制造工艺教研室，机床夹具结构图册M ，贵阳：贵州任命出版社 3 刘友才，机床夹具设计 ，北京：机械工业出版社 4 孟少龙，机械加工工艺手册第1 卷M ，北京：机械工业出版社 5 金属机械加工工艺人员手册修订组，金属机械加工工艺人员手册M ，上海：上海科学技术出版社 6 李洪，机械加工工艺师手册M ，北京：机械工业出版社 7 上海金属切削技术协会，金属切削手册M ，上海：上海科学技术出版社 8 薛源顺,机床夹具设计( 第二版) M, 机械工业出版社 9 余光国，马俊，张兴发，机床夹具设计M ，重庆：重庆大学出版社 10 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学，机床夹具设计手册M ，上海：上海科学技术出版社 11 廖念钊，莫雨松，李硕根，互换性与技术测量M ，中国计量出版社 12 东北重型机械学院，机床夹具设计手册M ，上海科技大学出版社 13 赵家齐，机械制造工艺学课程设计指导书M ，机械工业出版社 14 赵福如，金属机械加工工艺手册M ，上海科技大学出版社 15 艾兴，肖诗纲，切削用量简明手册M ，机械工业出版社
