1、1课程设计任务书工 学院 机械 系 机械设计制造及其自动化 专业 普本 09 级3 班学号 090118018 姓名 指导教师 题目: CA6140 车床拔叉零件机械加工工艺规程及夹具设计（831007-加工镗 55的孔）课程: 机 械 制 造 工 艺 学 课程设计时间：2012 年 11 月 26 日至 12 月 23 日 共 4 周课程设计工作内容与基本要求(已知技术参数、设计要求、设计任务、工作计划、所需相关资料)（纸张不够可加页）1已知技术参数： 1）按零件图上规定的参数2）年产量 5000 件2设计任务与要求（完成后需提交的文件和图表等）： 1）一人一题，独立完成，说明书与图纸按规定
2、格式书写与绘制2）设计说明书一份3）零件指定工序的夹具装配图、毛坯图与零件图各 1 张4）机械加工工艺卡 1 份5）零件指定工序的机械加工工序卡 1 份3工作计划（进程安排） 前 1.5 周完成机械加工工艺规程设计，填写工艺卡与工序卡，绘制零件图与毛坯图。中间 1.5 周完成夹具设计，绘制夹具装配图。第四周前 3 天完成设计说明书，后 2 天答辩或验收，评定成绩。4主要参考资料李益民 机械制造工艺设计简明手册 北京：机械工业出版社 20062年 8 月赵家齐 机械制造工艺学课程设计指导书 北京：机械工业出版社 2007年 7 月艾兴等 切削用量手册 北京：机械工业出版社 2006年 2 月机床
3、夹具设计手册、机械制造工艺、机械设计等参考书。系部负责人审批意见： 审批人签名：全套图纸，加 153893706目录序言2一， 零件的分析 21 零件的作用22零件的工艺分析2二， 工艺规程的设计31确定毛坯的制造形式42基面的选择433制定工艺路线44机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定75确立切削用量及基本工时8三， 夹具设计151问题的提出152夹具设计15四， 设计总结19五， 工序简图20六， 参考文献25序言机械制造工艺学课程设计是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
4、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。通过机械设计装备及夹具设计，汇总所学专业知识如一体，让我们对所学的专业课得以巩固、复习及实用，在理论与实践上有机4结合；使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解，并为以后的实际工作奠定坚实的基础！在些次设计中我们主要是设计 CA6140 拨叉的铣床夹具。在此次课程设计过程中，我小组成员齐心协力、共同努力完成了此项设计。在此期间查阅了大量的书籍，并且得到了有关老师的指点。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。
5、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。（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 5553 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
6、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、工艺规程设计（1） 、确定毛坯的制造形式零件材料为 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 38 页表 2.2-3，选用铸件尺寸公差等级为 CT-11，加工余量等级为 H。（2） 、基面的选择（1） 、粗基准的选择在选择粗基准时，一般遵循下列原则：（1）保证相互位置要求原则；（2）保证加工表面余量合理分配原则；（3
7、）便于工件装夹原则；6（4）粗基准一般不重复使用的原则；（5）为了保证所有加工表面有足够的加工余量，选用加工余量小的表面作粗基准，不要用同一尺寸方向上。为了方便装夹，以及依据以不加工表面为基准和毛皮表面质量较好者为基准的原则，选底端面为基准。（2） 、精基准的选择主要考虑基准重合的原则，选用统一的基准有利于保证零件的精度。多用“一面两孔”的定位方式定位，所以选择小头孔轴线和底面为精基准。(3)、制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当根据零件的几何形状、尺寸精度以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得到保证。在生产纲领已经确定的情况下，可以考虑采用机床配以专用工具卡，并尽量使工序
8、集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便是生产成本尽量下降。查机械制造工艺设计简明手册第 20 页表 1.4-7、1.4-8,选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工艺路线方案一：工序 1： 以 40 的下平面为基准，粗铣两端通孔 22 上表面。工序 2： 精铣 40 上平面，保证表面粗糙度 3.2。工序 3： 扩、粗铰、精铰两小端头孔至 22，保证表面粗糙度1.67工序 4： 粗镗 55 的孔。工序 5： 半精镗 55 的孔，保证表面粗糙度 3.2。工序 6： 粗铣 73 孔的。工序 7： 精铣 73 孔，保证表面粗糙度 6.3。工序 8： 钻 6.9 的孔、 钻 8 锥销孔。工
9、序 9： 攻丝、精铰 8 孔，保证粗糙度 1.6。工序 10： 切断。工序 11： 检验。工艺路线芳案二：工序 1：以 40 的下平面为基准，粗铣两端通孔 22 上表面。工序 2：精铣 40 上表面工序 3：粗镗 55 的孔。工序 4：半精镗 55 的孔，保证表面粗糙度 3.2。工序 5：扩、粗铰、精铰两小端头孔至 22，保证表面粗糙度1.6。工序 6：粗铣 73 孔。工序 7：精铣 73 孔，保证表面粗糙度 3.2。工序 8：钻 6.9 的孔、 钻 8 锥销孔。工序 9：攻丝、精铰 8 孔，保证粗糙度 1.6。工序 10：切断。工序 11：检验。工艺方案的比较及分析：8上述两方案:方案一：是
10、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，可保证其加工的位置精度，符合中批生产要求,方案二较为合理。最终工艺路线工序 1： 以 40 的下平面为基准，粗铣两端通孔 22 上表面。工序 2： 精铣 40 上表面（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 3：粗镗 55 的孔。 （以 40 上平面及 22 内孔为基准，选用 TGX4132B 立式
11、单柱坐标镗床和专用夹具）工序 4：精镗 55 的孔，保证表面粗糙度。工序 5：扩、粗铰、精铰两小端头孔至 22，保证表面粗糙度（以 40 上平面及 22 孔外表面为基准，选用 Z30251.6Ram摇臂钻床和专用夹具） 。工序 6：粗铣 73 孔（以 40 上平面及 22 的内孔为基准）工序 7：精铣 73 孔，保证表面粗糙度 。工序 8：钻 6.9 的孔、 钻 8 锥销孔。 （以 40 上平面及 22的内孔为基准）工序 9：攻丝、精铰 8 孔，保证粗糙度 。1.6Ram工序 10：切断。9工序 11：精铣中间孔及两端面。工序 12：检验。（4） 、机械加工余量的确定、工序尺寸及毛坯的确定零件
12、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。根据上述原始材料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1、两端通孔 22 上表面考虑手工砂型铸件毛坯的表面粗糙度 ,而加工表面12.5Ram的表面粗糙度要求为 ，工序基准尺寸为 40mm 的要求，故3.2Ram采用粗铣一次，精铣一次，粗铣加工余量 2.0mm， （简明手册2.2-4 尺寸公差等级 CT-11，加工余量等级 MA-H 级） ，精铣加工余量1.0mm,（简明手册2.3-21)。2、两端 22 的通孔考虑到通孔的表面粗糙度 ，公
13、差等级 IT7，加工要求1.6Ram很高，故采用扩、粗铰、精铰的工序，根据简明手册P64 表2.3-8 查得如下数据：精铰加工余量为 0.06mm，工序经济精度等级为 IT7，表面粗糙度 ，基本工序为 50mm。1.6Ram粗铰加工余量为 0.14mm，工序经济精度等级为 IT8，表面粗糙10度 ，基本工序为 50mm。3.2Ram扩孔加工余量为 1.8mm，工序经济精度等级为 IT11，基本工序为 50mm。3.中间孔 55考虑到中间孔 55 的表面粗糙度 ，采用粗镗、半精3.2Ram镗的加工工序，根据简明手册P64 表 2.3-8 查得如下数据：半精镗加工余量为 2mm，表面粗糙度 ，基本
14、工序为.30mm。粗镗加工余量为 2.0mm，表面粗糙度 ，基本工序为6.4Ra30mm。4.中间孔两端面 0.721-根据表面粗糙度 ，尺寸精度等级的要求，采用粗铣、3Ram精铣的工艺，粗细的加工余量,2.0mm，精铣加工余量为1.0mm， （简明手册表 2.3-21） 。（五）切削用量及基本工时的确定工序 1：以 40 的下平面为基准，粗铣两端通孔 22 上表面。1） 已知毛坯加工余量为 2.0mm，毛坯长度方向的最大加工余量为 2.0mm，一次加工即可。2） 根据实用金属切削加工工艺手册表 10-212，选用 YG8硬质合金刀，根据机械加工工艺手册P1019 表 8-14，每齿进给量 f
15、=0.20-0.29mm/z。113） 根据机械加工工艺手册P1021 表 30-23 可以直接查出铣削速度：Vc=60-110m/min。取 Vc=60m/min。4） ns10Vc/106/407./min,dwr现采用 X51 立式铣床参数（机械制造工艺设计简明手册明手册表 4.2-36）取 500r/min,故实际切削速度为 Vc=62.8/min。5） 工作台每分钟进给量 应该为mf差机床数据得0.2450/inmzfnw（见机械制造工艺手册表 4.2-37）取 400m/min。6） 切削工时： 。/9/.25imTLf=工序 2：精铣 40 上平面（1）以 22 孔外表面及底面为
16、基准，选用 X5032 立式升降台铣床和专用夹具。（2）根据实用金属切削加工工艺手册 （P942）表得，采用直柄立式铣刀，dw=40,z=8。又根据实用金属切削加工工艺手册（P942）表 8-15 得，每齿进给量，取 。0.2/zfmz=（3）切削速度 Vc=10m/min。（4） ns10Vc/1/479.8/in,dwr取主轴转速为 80r/min,故实际切削速度为 Vc=10m/min。（5）工作台每分钟进给量 应该为mf查机床数据得0.281/inmzfn（见机械制造工艺设计简明手册表 4.2-37）取 130m/min。（6）切削工时： 1+/0/3.615mimmTLf=12工序
17、3：粗镗 55 的孔。（1） 、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。（2）选用硬质合金镗刀刀头，其加工余量 z=3.0mm。（3）确定进给量，根据实用金属切削加工工艺手册P1278表，每齿进给量 0.5/min,50/inzfVc=。（4）主轴转速：根据ns10Vc/1/3.297.6/mi,dwrT68 立式钻床参数简明手册明手册表 4.2-20 取 n=300r/min,故实际切削速度为 Vc=50.4m/min。（5）切削工 z2/40/.530.267inmTLfn工序 4：半精镗 55 的孔（1） 、选用硬质合金镗刀刀头，其加工余
18、量 z=1.0mm。（2） 、确定进给量，根据实用金属切削加工工艺手册P1307表，每齿进给量 0.2/min,60/inzfVc=。（3） 、主轴转速：ns10Vc/1/5347.2/i,dwr根据 T68 立式钻床参数简明手册明手册表 4.2-20 取n=350r/min,故实际切削速度为 Vc=54.58m/min。（4） 、切削工时：。z/0/.2350.81minmTLfn13工序 5：扩、粗铰、精铰两小端头孔至 22，保证表面粗糙度1.6。1：扩孔 21.8mm（1） 、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。（2） 、加工余量 z=0.08
19、mm。（3） 、确定进给量，根据简明手册表 5-6，每齿进给量。0./zfmz=（4） 、根据实用金属切削加工工艺手册P1269 表，扩孔的切削速度是钻孔的 1/2 左右，取 Vc=40m/min。（5） 、主轴转速：sn10Vc/104/25.0/min,dwr（6） 、切削工时： z3.3mTLfn2、粗铰两头孔 21.94（1） 、选择硬质合金铣刀，其加工余量为 z=0.14mm。（2） 、确定进给量，根据实用金属切削加工工艺手册P1278 表，每齿进给量 0.4/in,10/minzfVc=。（3） 、主轴转速：根据ns1c/2.945.8/i,dwrZ535 立式钻床参数简明手册明手
20、册表 4.2-15 取 n=150r/min,故实际切削速度为 Vc=10.339m/min。(4)、切削工时： 。z/50/.41.67minmTLfn143、精铰两头孔 22（1） 、选择硬质合金铣刀，其加工余量为 z=0.06mm。（2） 、确定进给量，根据实用金属切削加工工艺手册P1278 表，每齿进给量及铣削速度 0.3/min,8/inzfVc=。（3） 、主轴转速：根据ns1/10/215.7/min,dwrZ535 立式钻床参数简明手册明手册表 4.2-15 取 n=120r/min,故实际切削速度为 Vc=8.294m/min。(4)、切削工时：。z2/50/.312.89i
21、nmTLfn工序 6：粗铣 73 孔。（1） 、以 40 上平面及 22 的内孔为基准。根据工艺手册表，高速钢直尺的三面刃铣刀，加工余量 z=34.10mm。（2） 、确定进给量，根据实用金属切削加工工艺手册表 8-15 以及表 8-17 得，每齿进给量及铣削速度：0./min,50/inzfVc=。（3） 、主轴转速：根据ns1/1/32497.6/min,dwrX53T 立式铣床参数机械制造工艺设计简明手册明手册表 4.2-37取 n=500r/min,故实际切削速度为 Vc=50.265m/min。（4） 、工作台的每分钟进给量，应该为：15。查机床数据0.2850/minmzfnw机械
22、制造工艺设计简明手册明手册表 4.2-37，取。8/if=（5） 、切削工时： 。/35/80.4inmTLf=工序 7： 精铣 73 孔（1） 、根据工艺手册表，高速钢直尺的三面刃铣刀，加工余量z=0.5mm。（2） 、根据实用金属切削加工工艺手册表 8-15 以及表 8-17 得，每齿进给量及铣削速度： 0.1/min,60/inzfVc=。（3） 、主轴转速：根据ns10Vc/6/3259.8/i,dwrX53T 立式铣床参数机械制造工艺设计简明手册明手册表 4.2-36取 n=600r/min,故实际切削速度为 Vc=60.32m/min。（4） 、工作台的每分钟进给量，应该为：。查机
23、床数据0.18640/minmzfnw机械制造工艺设计简明手册明手册表 4.2-37，取。48/if=（5） 、切削工时： 。/35/480.729inmTLf=工序 8：钻 6.9 的孔、 钻 8 锥销孔。（1） 、以 40 上平面及 22 的内孔为基准。（2） 、根据实用金属切削加工工艺手册P271 表，选用直柄短麻16花钻（硬质合金材料）螺纹直径 8mm 采用 D=6.9mm 的钻头，螺距P=1。（3） 、确定进给量，根据简明手册表 5-6，每齿进给量及铣削速度 0.1/min,20/inzfVc=。（4） 、主轴转速：根据snc/6.92.4/min,DrT68 立式钻床参数（简明手册
24、表 4.2-20）取 n=960r/min,故实际切削速度为 Vc=20.81m/min。（5） 、切削工时：。 ；122(/)9/0.6.8minmTLf43工序 9：攻丝、精铰 8 孔（1） 、根据工艺手册表 5-21 得，螺纹直径 8mm，采用 6.9mm 的钻头，螺距 P=1。（2） 、切削速度根据简明手册表 8-17，可直接查出铣削速度：Vc=11-12mm/min。Vc=12mm/min（3） 、主轴转速 n=420-1340r/min。（5） 、切削工时： 。/3/20.75minmTLfn工序 10： 切断。（1） 、根据实用金属切削加工工艺手册P958 表选择细齿锯片铣刀，D
25、=125mm,厚度 L=4mm，dl=34mm,z=80。17（2） 、根据简明手册表 8-16，每齿进给量 。根0.2/zfmz=据简明手册表 8-16，可以查出铣削速度：Vc=70m/min。（3） 、主轴转速：根据sn10Vc/107/12578./in,DrX61 卧式铣床参数（机械制造工艺设计简明手册明手册表 4.2-36）取 n=180r/min,故实际切削速度为 Vc=70.69m/min。（4） 、工作台的每分钟进给量，应该为：。查机床数据0.28120/minmzfnw机械制造工艺设计简明手册明手册表 4.2-37，取。29/if=（5） 、切削工时： /40/29.138i
26、nmTLf=3、夹具的设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用的夹具，设计工序为镗孔。本夹具将运用于 X53T 立式铣床。刀具为高速钢直齿三角面刃，对工件的两个端面同时进行加工。（1） 、问题的提出本夹具主要是用来镗孔 55 两端面，保证孔的加工高度为30。因此在加工本工序时，主要考虑工件的位置精度及尺寸精度。（二） 、夹具设计1、定位基准的选择由零件图可知，半圆孔两端面与小头孔重心线的垂直度误差为180.07mm,两端小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为 0.05mm，应该选择小头孔保证该垂直度。以小头孔为第一定位基准，还应以22 孔上端面为第二基准，从而保证工件在夹
27、具上的位置。为了提高加工效率，现决定用两把高速钢直齿三面刃，对工件的两个端面同时进行加工。同时为了缩短辅助时间，采用手动加紧工件快换装置。2、切削力及夹紧力计算刀具：高速钢直齿三面刃，D=73mm，Z=10，L=6mm。由实际加工的经验可知，铣削时的主要切削力为铣刀的切削方向，及垂直于工作台，查机械加工工艺师手册P666 表 21-5，切削力计算公式为： 0.38.DFfpCkadZ-=其中 ， , 294,F1,2/mz73d=则1,zpm0.380.650.83.71980Z N在 22 孔上端面只需要采用垫圈和六角螺母适当加紧后，本夹具即可安全工作。3、定位误差分析（1） 、定位元件尺寸
28、及公差的确定。夹具的主要定位元件为定位心轴，定位心轴的尺寸与公差规定为：与本零件在工作时和其相匹配轴的尺寸与公差相同，及 。27HF（2）计算小头孔中心线与工作台的垂直度误差心轴的材料采用碳钢，弹性模量为 E=200Gpa, d=20mm, 19, , ,128am=2456.lm=4(0.).6dIp22 311498(10)(3) .560.28.620.4FWlaEI22 31 4980(1)(3) 0.56.486.620.79FalEI22 34180(5.1)(3) 0.56.6620.lWlI所以满足垂直12310.40.2.73度要求。定位误差：定心轴 g6 与 孔的定位误差为
29、：7HF=.1+41dD=定 位 误 差 最 大 间 隙对于加工要求位置的尺寸 要求0.721-0.74最 大 间 隙20在形状误差之内。1=0.4.73定 位 误 差 最 大 间 隙（3） 、夹紧力的计算根据机械技工工艺师手册的螺旋夹紧机构， 12tantzQLFr选 由机械技工工艺师手册表 17-25 得0,N=m3205.6Dr表 17-26 得， 9.18,29,.5zrpa=表 17-27 得， 代入公式得24 12tant0605.6t49.8tan(951)zQLFr N根据表 17-29 查得，螺纹的许用夹紧力 .F=4、夹具设计及操作简明手册的要求说明如前所述，在设计夹具时，
30、应该考虑提高劳动生产率。夹具上装有对刀块，可减去在一批零件的加工之前很好的对刀。21四设计总结机械制造工艺学课程设计已经结束了。回顾整个设计过程，经过老师和同学的帮助，还有自己的努力，终于定时定量地完成了此次课程设计。课程设计作为机械设计制造及其自动化专业的重点，使理论与实践完美结合，同时巩固了对理论知识的理解，使生产实习中的理解和认识也得到了强化。本次课程设计主要是机械加工工艺规程设计和专用夹具设计。机械加工工艺规程设计运用了基准选择原则等知识，夹具设计的运用了工件定位、夹紧机构等知识。通过此次设计，使我基本掌握了对零件加工过程的分析、专用夹具设计的方法和步骤等。学会了查阅相关手册、合理地选
31、择使用工艺装备等等。这次设计，让我对基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。为以后的设计工作打下了较好基础。本设计存在很多不足之处，最后恳请各位老师、同学批评指正！22五.工序简图机电工程学院零件名称CA6140 车床变速拨叉 2工序过程图生产类型中等批量生产工序工步工序说明简图 机床231 1粗铣两孔上端面X53T铣床2 1精铣两孔上端面X53T铣床3 1粗镗 5.的孔T68卧式铣镗床244 1 精镗的5孔T68卧式铣镗床5 1 扩 2.8的孔Z525钻床6 1 铰 2的孔Z525钻床257 1 钻6.9的孔Z525钻床8 钻8 锥销孔Z525钻床9 1 攻丝、精铰
32、M8螺纹孔Z525钻床10 1切断X61卧式铣床2611 1粗精铣中间孔两端面X60卧式铣床27参考文献：1 曾志新 机械制造技术基础 ，武汉理工大学出版社，2008；2 杨叔子 机械加工工艺手册 ，机械工业出版社；3 陈家芳 实用金属切削加工工艺手册 ，上海科学技术出版社；4 王建石 机械加工常用刀具书籍速查手册 ，机械工业出版社；5 李益民 机械制造工艺设计简明手册明手册 ，哈尔滨工业大学出版社；6 甘永立 几何量公差与检测 ，上海科学技术出版社，2008；7 陈宏均 实用机械加工工艺手册 ，机械工业出版社；8 濮良贵 机械设计 ，高等教育出版社，2001；9 冯新安 机械制造装备技术 ，机械工业出版社，2009。
