1、1机械制造技术基础课 程 设 计 说 明 书设计题目：设计 CA6140 车床拨叉 零件的机械加工工艺规程及典型夹具（年度生产纲领为 8000 件）选题说明：请在选题附图中任选一种进行设计。学 院 专 业 班 级 学 号 姓 名 指导教师 （签字）年 月 日2机电工程系（盖章）机械制造技术基础课程设计任务书设计题目：设计 CA6140 车床拨叉 零件的机械加工工艺规程及典型夹具（年度生产纲领为 8000 件）内容：1. 零件图 1 张 4#2. 毛坯图 1 张 4#3. 机械加工工艺过程综合卡片 1 张 4#4. 夹具装配图 1 张 1#5. 夹具零件图 1 张 2#6. 课程设计说明书 1
2、份3目录任务书3目录4序言一、零件的分析.1.零件的作用.2.零件的工艺分析二、确定生产类型三、确定毛坯.四、工艺规程设计.1.选择定位基准 2.制定工艺路线.3.选择加工设备和工艺设备4.机械加工余量、工序尺寸及工时的确定 五、夹具设计1.问题的提出 .2.夹具设计3.定位误差分析4 夹具的装配图见附图参考文献： 4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
3、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，恳请各位老师给予指导。一、零件的分析1.零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。2.零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，
4、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0.218M（2）.大头半圆孔 5（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。二、确定生产类型已知此拨叉零件的生产纲领为 10000 件/
5、年，零件的质量是 1.0Kg/个，查机5械制造工艺及设备设计指导手册321 页表 15-2，可确定该拨叉生产类型为大批生产，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。三、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
6、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孔降一级双侧加工D2 55mm G 3.0 2 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3 绘制铸件零件图：四、工艺规程设计1.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
7、圆柱表面为辅助的定位精基准。2.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6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：3.选择加工设备和工艺设备1 机床的选择：工序 010060 均为铣平面，可采用 X6140 卧式铣床。工序 070080 采用钻床。工序 090100 采用镗床。工序 110 采用钻床。多刀具组合机床。工
8、序 120 采用铣断机床。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。513H工序 工序内容 定位基准 工序工序内容 定位基准010 粗铣两端小头孔上端面T1 及小头孔外圆100 半精镗中间孔 T1 及小头孔外圆020 粗铣中间孔上端面T1 及小头孔外圆110 钻 2- 锥销孔、8螺纹孔、功M螺纹T1 及小头孔030 粗铣中间孔下端面T3 及小头孔外圆120 铣断 T1、D1040 精铣两端小头孔上端面T1 及小头孔外圆130 去毛刺050 精铣中间孔上端面T1 及
9、小头孔外圆140 检查060 精铣中间孔下端面T3 及小头孔外圆150 若某道工序有误返工070 扩两端小头孔T1 及小头孔外圆160080 精铰两端小头孔T1 及小头孔外圆170090 扩中间孔 T1 及小头孔外圆18074 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。4.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：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
10、铸件 6 CT9 492.0扩孔 5.8 IT12 586.3 2.0 6.25513H（D2）半精镗0.2 IT10 .103.2 0.05 0.25扩孔 5.84 IT12 6.3 2.0 6.250.21精铰孔0.06 IT7 0.211.6 0.05 0.25（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经济精度工序尺寸偏差 最小 最大铸件 2.5 CT9010 粗铣两端小头孔上端面2 58.5 12 0.251.60 3.60020 粗铣中间孔上端面6 27 12 0.251.65 6.5030 粗铣中间孔下端面6 21 12 0.251.75 6.5040 精铣两端
11、小头孔上端面0.5 58 11 0.160. 35 1.16050 精铣中间孔上0.5 20.5 10 0.60.47 1.128端面060 精铣中间孔下端面0.5 20 10 0.60.47 1.12（3）确定切削用量及时间定额：工序 010 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=190241,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。故校验合格。最终确定 ap=1.5mm，n c=475r/min,Vfc=475mm/s，
12、V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。5）计算基本工时tmL/ V f=(32+80)/475=0.09min。工序 020 和工序 030 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 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/
13、V f=(32+80)/475=0.09min。工序 070 和 080 以 T1 及小头孔外圆为基准，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 l=3mm,棱带长度 ml5.112010302.选择切削用量（1）决定进给量查切 rmf/86.7. 5.120dl所以， /0按钻头强度选择 按机床强度选择rf/5.1 rmf/3.最终决定选择机床已有的进给量 经校验 rmf/48.0ax60Ff校验成功。10
14、（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 min60T（3）切削速度查切 修正系数 rmvc/180.1TVK.MV.1tvK故 。0.Kx.v10apv rmc/8in/3.180rdns查简明手册机床实际转速为 in/27rc故实际的切削速度 mndvsc/4.150.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/4.15vcmd8.190精铰： i/27rrf/. i/.vc0IT工序 090 和 100 T1 及小头孔外圆
15、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 ml3112010302.选择切削用量（1）决定进给量查简明手册 rmf/.11按钻头强度选择 按机床强度选择rmf/2rmf/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。max450126FFf（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in60
16、T铰和精铰孔后刀面最大磨损限度（查简明手册 ）为.mm，寿命m12（3）切削速度查切 修正系数 rvc/00.1TVK.MV0.1tvK故 。.1Kx.v10apv rmc/2min/6.320rdns查简明手册机床实际转速为 in/125rc故实际的切削速度 ndvsc/8.0扩铰和半精铰的切削用量同理如下：扩钻： mi/125rrmf/40.min/5.19vcd7.490半精铰： in/rrf/. i/6.vc50IT.计算工时 min52.03.1287nfLtm所有工步工时相同。12五、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 110钻 2
17、- 锥销孔。本夹具将用于组合机床，刀具为两根麻花8钻，对两个孔同时加工。1.问题的提出本夹具是用来钻两个 22mm 的小头孔,零件图中大小孔的中心距有公差要求,因此这两个小头孔的中心距也有一定的公差要求.另外,此中心线为三个侧平面的设计基准,有一定的垂直公差要求.但此工序只是粗加工,因此本工序加工时主要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度,而精度则不是主要问题.2.夹具设计1）定位基准选择底面对孔的中心线有一定的垂直度公差要求,因此应以地面为主要定位基准由于铸件的公差要求较大,利用小头孔的外圆表面作为辅助定位基准时,只有采用自动对中夹具才能同时保证对称的两个零件的大小孔的中心距的公差要求.为了
18、提高加工效率,现决定采用两把麻花钻同时加工出两个 8mm 的通孔.2）切削力及夹紧力计算由于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,即垂直于第一定位基准面,在两侧只需要采用两个 V 型块适当夹紧后本夹具即可安全工作.因此,无须再对切削力进行计算.3.定位误差分析零件图规定大孔与小孔的中心距为 65mm.采用自动对中夹具后 ,定位误差取决于对中块螺杆以及滑块的制造误差 .同时,对对中块利用调整螺钉进行调整并加装钻套后,钻孔后的误差只有 0.08mm.在后续的铣断工序中 ,利用中间大孔定位,孔壁与定位销的配合间隙为 0.05mm.因此加工完成后大孔与小孔的中心距的最大误差为0.08+0.05=0.13 0.2mmA所以能满足精度要求.4.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2 版.-北京: 机械工业出版社,2000.10.李云主编,机械制造及设备指导手册.- 北京:机械工业出版社,1997.8孟少农主编,机械加工工艺手册.-2-北京: 机械工业出版社,1991.9。
