1、第 1 页 共 16 页机械制造课程设计说明书全套图纸+工序卡片，扣扣153893706设计题目 设计“CA6140 车床拨叉” 零件的机械加工工艺及专用夹具姓名： 班级： 机械 07K5 学号： 指导教师： 第 2 页 共 16 页目录1.课程设计内容12.序言23.零件分析24.工艺规程设计（1）确定毛坯3（2）选择定位基准3（3）制定工艺路线3（4）选择加工设备和工艺设备4（5）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定55.夹具设计 126.参考文献 13第 3 页 共 16 页题目: 设计”CA6140 车床拨叉”零件的机械加工工艺规则及专用夹具内容: 1. 机械制造课程设说明书 1 份2.
2、 机械加工工艺过程卡片 1 张3. 机械加工工序卡片 1 张4. 夹具装配图 1 张5. 夹具体零件图 1 张6. 夹具典型零件零件图 1 张第 4 页 共 16 页序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，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处
3、，恳请各位老师给予指导。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0.2188M2. 大头半圆孔 5
4、3. 拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔端面，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，可以粗加工拨叉底面，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。第 5 页 共 16 页二 工艺规程设计（一）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，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。查机械制造工艺及设备设计
5、指导手册324 页表 15-5 选用铸件尺寸公差等级 CT9 级。2 确定铸件加工余量及形状：机械制造工艺及设备设计指导手册325 页表 15-7，选用加工余量为 MA-G 级，并查表 15-8 确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选者及加工余量如下表所示：简图加工面代号基本尺寸加工余量等级加工余量说明D1 22mm G 3.0 2钻出，孔降一级双侧加工D2 55mm G 3.0 2 铸出，孔降一级双侧加工T2 75mm 6.5 单侧加工T3 58mm G 2.5 单侧加工T4 75mm 6.5 单侧加工(二)选择定位基准：1 粗基准的选择：以零件的底面为主要的定位粗基准，以两个小
6、头孔外圆表面为辅助粗基准。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，以两个小头孔外圆柱表面为辅助的定位精基准。（三）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，第 6 页 共 16 页以便使生产成本尽量下降。查机械制造工艺及设备设计指导手册346 页表15-32、15-33、15-34，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工序 工
7、序内容 定位基准I 粗铣两端小头孔上端面 T1 及小头孔外圆II 粗铣中间孔上端面 T1 及小头孔外圆III 粗铣中间孔下端面 T3 及小头孔外圆IV 精铣两端小头孔上端面 T1 及小头孔外圆V 精铣中间孔上端面 T1 及小头孔外圆VI 精铣中间孔下端面 T3 及小头孔外圆VII 钻两端小头孔 T1 及小头孔外圆VIII 扩两端小头孔 T1 及小头孔外圆IX 精铰两端小头孔X 扩中间孔 T1 及小头XI 半精镗中间孔 T1 及小头孔外圆XII 铣断 T1、D1XIII 钻 2- 锥销孔、 螺纹88M孔、攻 螺纹T1 及小头孔XIV 去毛刺XV 检查XVI 若某道工序有误返工第 7 页 共 16
8、 页（四）选择加工设备和工艺设备1 机床的选择：工序 IVI 均为铣平面，可采用 X6140 卧式铣床。工序 VIIIX 采用钻床。工序 XXI 采用镗床。工序 XII 采用铣断机床。工序 XIII 采用钻床。多刀具组合机床。2 选择夹具：该拨叉的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。3 选择刀具：在铣床上加工的各工序，采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。在铰孔 ，由于精度不高，可采用硬质合金铰刀。513H4 选择量具：两小头孔、中间孔均采用极限量规。5 其他：对垂直度误差采用千分表进行检测，对角度尺寸利用专用夹具保证，其他尺寸采用通用量具即可。（五）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定前面根据资
9、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：1.圆柱表面工序尺寸：工序余量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 ()Ram最小 最大铸件 6 CT9 492.0扩孔 5.8 IT12 586.3 2.0 6.25513H（D2）半精镗 0.2 IT10 0.123.2 0.05 0.25钻孔 2.0 IT12 18.0 6.3 0.53 1.1扩孔 5.84 IT12 .86.3 2.0 6.250.21精铰孔 0.06 IT7 0.211.6 0.05 0.25第 8 页 共 16 页2 平面工序尺寸：工序余量工序号工序内容 加工余量基本尺寸
10、经济精度工序尺寸偏差 最小 最大铸件 2.5 CT9I 粗铣两端小头孔上端面2 58.5 12 0.251.60 3.60II 粗铣中间孔上端面6 27 12 0.1.65 6.5III 粗铣中间孔下端面6 21 12 .251.75 6.5IV 精铣两端小头孔上端面0.5 58 11 0.160. 35 1.16V 精铣中间孔上端面0.5 20.5 10 .00.47 1.12VI 精铣中间孔下端面0.5 20 10 .60.47 1.123 确定切削用量及时间定额：工序 I 以 T1 为粗基准，粗铣 22 孔上端面。1. 加工条件工件材料：HT200, b =0.16GPa HB=1902
11、41,铸造。加工要求：粗铣 22 孔上端面。机床：X6140 卧式铣床。刀具：W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀,牌号 YG6。铣削宽度 aePcc。第 9 页 共 16 页故校验合格。最终确定 ap=1.5mm，n c=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tmL/ V f=(32+80)/475=0.09min。工序 II 和工序 III以 T1 及小头孔外圆为基准 55 孔上下端面。1. 加工条件工件材料：HT200, b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：精铣 55 上端面。机床：X6140
12、卧式铣床。刀具：W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀,牌号 YG6。铣削宽度 aePcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，n c=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tmL/ V f=(32+80)/475=0.09min。工序 VII、VIII 和 IX以 T1 及小头孔外圆为基准，钻、扩、精铰 22 孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到 IT7。1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时 do=18mm，钻头采用双头刃磨法，后角 o12，二重刃长度 b=2.5mm,横刀长 b=1.5mm,宽
13、l=3mm,棱带长度第 10 页 共 16 页 ml5.11201032.选择切削用量（1）决定进给量查切 rmf/86.7. 5.120dl所以， r/0.按钻头强度选择 按机床强度选择rf/5.1 rmf/3.0最终决定选择机床已有的进给量 经校验 校验成rmf/48.0ax69Ff功。（2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查简明手册 ）为 0.5.mm，寿命 in0T（3）切削速度查切 修正系数 rmvc/180.1TVK.MV.1tvK故 。0.Kx.10apv rmc/8in/3.180rdvns查简明手册机床实际转速为 in/27rc故实际的切削速度 mndvsc/4.15
14、0.计算工时 in.45.1273nfLtm由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。扩铰和精铰的切削用量如下：扩钻： in/rrmf/48.0min/4.15vcd8.190精铰： 27 72IT工序 X 和 XI T1 及小头孔外圆为基准，扩、半精镗 55 孔。1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时 do=48mm，钻头采用双头刃磨法，后角 o11，二重刃长度 b=11mm,横刀长 b=5mm,弧面长 l=9mm,棱带长度 ml31120103第 11 页 共 16 页2.选择切削用量（1）决定进给量查简明手册 rmf/2.10按钻头强度选择 按机床强度选择 r
15、mf/53.0最终决定选择 Z550 机床已有的进给量 经校验rf/4.校验成功。max245016FFf （2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查简明手册 ）为 0.81.2mm，寿命 min140T扩孔后刀面最大磨损限度（查简明手册 ）为 0.9.mm，寿命 6铰和精铰孔后刀面最大磨损限度（查简明手册 ）为.mm，寿命in10T（3）切削速度查切 修正系数 rmvc/20.1TVK.MV0.1tvK故 。0.1Kx.10apv rmc/2in/6.320rdvns查简明手册机床实际转速为 in/125rc故实际的切削速度 mndvsc/8.10扩铰和半精铰的切削用量同理如下：扩钻：
16、 i/25rnrf/4. min/5.19vcd75.490半精铰： n106IT.计算工时 mi52.3.0287nfLtm所有工步工时相同。 工序 VII铣断保证图样尺寸1. 加工条件工件材料：HT200，硬度 190260HBS， b =0.16Gpa，铸造。加工要求：铣断后保证两边对称相等。第 12 页 共 16 页刀具：YG 硬质合金圆盘铣刀，厚度为 4mm。机床：组合机床。2.计算切削用量查切削手册 ，选择进给量为： ,切削速度为： ，则：rmf/3.0smv/1in/17301rdvnws根据简明手册表 4.2-39，取 ，故实际切削速度为：mi/0wsnvw/101查切削手册表
17、 4.2-40，刚好有 。in/40fm计算切削基本工时： sfyltm1264037工序 XIII钻 8mm的锥销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻 M8x1mm 的螺纹孔，攻 M8x1mm 的螺纹。1. 加工条件工件材料：HT200，硬度 190260HBS， b =0.16Gpa，铸造。加工要求：先钻 8mm的锥销孔，钻到一半后将与该孔配合的轴安装进去，把两者配做加工，为的使保证孔与轴的同轴度，同时在尺寸上保证距上端面10mm；再钻 M8x1mm 的螺纹孔，攻 M8x1mm 的螺纹。机床：组合机床。刀具：8mm 麻花钻、7.5mm 麻花钻、8mm 的丝锥。2.计算切削用量（1）钻 8mm
18、的锥销孔根据切削手册查得，进给量为 0.180.33mm/z,现取ff=0.3mm/z， v=5m/min，则： min/198501rdvnws 查简明手册表 4.2-15，取 。所以实际切削速度为：i/5rw第 13 页 共 16 页smndvw/1.095810计算切削基本工时： sfyltm32.019546（2）钻 M8 的螺纹孔刀具：7.5mm 麻花钻。根据切削手册查得，进给量为 0.180.33mm/z,现取ff=0.3mm/z， v=5m/min，则： min/215.701rdvnws 查简明手册表 4.2-15，取 。所以实际切削速度为：i/95rwsnvw/1.01.0计
19、算切削基本工时： sfyltm32.019546（3）攻 M8x1mm 的螺纹刀具：丝锥 M6，P=1mm切削用量选为： ，机床主轴转速为： ，按机床使sv/1.0min/219rns用说明书选取： ，则 ；机动时， ，min95rnwv/1.0l046计算切削基本工时： sfyltm32.019546工序 XIV、工序 XV 去毛刺，检查。第 14 页 共 16 页三 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。并设计工序 13钻 M8 螺纹底孔的夹具。本夹具将用于 Z525 立式钻床，刀具为高速钢麻花钻。(一)问题的提出本夹具主要用来钻 M8 螺纹底孔，该孔为
20、通透孔，在本工序加工时还应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而其位置尺寸为自由公差，精度不是主要问题。(二)夹具设计1、定位基准选择由零件图可知，M8 螺纹孔为通透空，垂直于拨叉中线，为使定位误差为零，应该选择拨叉中线为定位基准。此外，还应以 22孔端面为基准，从而保证螺纹孔在拨叉体上的位置。为了提高加工效率，现决定采用手动夹紧工件快换装置，并采用快换钻套以利于在钻底孔后攻螺纹。2、切削力及夹紧力计算刀具：硬质合金麻花钻， 。md8.4由实际加工的经验可知,钻削时的主要切削力为钻头的切削方向,即垂直于工作台,查切削手册表 2.3，切削力计算公式为：FkfdCFyZf0其中： ， ， ， ，
21、 ，412.75.md8.402.0f， 与加工材料有关,取 0.94； 与刀具刃磨形状有关,取kkhFxMFMkxF1.33； 与刀具磨钝标准有关,取 1.0，则：hN1082508.4172第 15 页 共 16 页在 20孔两个端面只需要采用开口垫圈和六角螺母适当夹紧后本夹具即可安全工作. 3、定位误差分析（1）定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为两个定位销，这两个定位销的尺寸与公差规定为与本零件在工作时与其相匹配轴的尺寸与公差相同，即 。此外，这两定位销共同保证加工孔偏斜的角度，其中心1062k连线与工作台面成 10角。（2）计算钻套中心线与工作台的垂直度误差。钻套外径 与衬
22、套孔 的最大间隙为：510g710H26.).(.max衬套外径 与钻模板孔 的最大间隙为：6r50.3.018.ax则钻套中心与工作台平面的垂直度误差为：0.026-0.005=0.021。（3）计算定位销轴与工作台的平行度误差。定位销轴与夹具体孔的最大间隙为： 034.1.05.max夹具体孔的长度为 14mm，则上述间隙引起的最大平行度误差为：0.034/14，即 0.24/100。4、夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该考虑提高劳动生产率。为此，设计采用了快换装置。拆卸时，松开夹紧螺母 12 扣，拔下开口垫圈，实现工件的快换。攻螺纹时，松开压紧螺母即可替换可换钻套，进行攻螺纹加工。5、钻床夹具的装配图见附图。参考文献:赵家奇编,机械制造工艺学课程设计指导书，机械工业出版社,2000.10；李云主编,机械制造及设备指导手册，机械工业出版社,1997.8；第 16 页 共 16 页孟少农主编,机械加工工艺手册，机械工业出版社,1991.9；范孝良主编,机械制造技术基础，机械工业出版社,2001 年。
