1、机械制造工艺学课程设计说明书设计题目 设计“CA6140 车床 831005（第 2 组）拨叉”零件的机械加工工艺及工艺设备学院 核自院专业 数控技术学号 2200551050105设计者 欧果 指导教师 刘念聪日期： 2007.12成都理工大学机械制造工艺学课程设计任务书题目: 设计”CA6140 车床拨叉”零件的机械加工工艺规则及工艺装备内容： 1.零件图 1 张2.毛坯图 1 张3. 机械加工工艺过程综合卡片 1 张4. 结构设计装配图 1 张5. 结构设计零件图 1 张6. 课程设计说明书 1 份指导教师 ：刘念聪学 号 ：2200551050105学 生 ：欧果200712一、零件的
2、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，工作过程：拨叉零件是在传动系统中拨动滑移齿轮，以实现系统调速，转向。其花键孔 25mm 通过与轴的配合来传递凸轮曲线槽传来的运动，零件的两个叉头部位与滑移齿轮相配合。（二）零件的工艺分析CA6140 车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：1，零件孔 22mm 的上下加工表面及花键孔 25mm这一组加工表面包括：孔 22mm 的上下加工表面，孔22mm 的内表面，有粗糙度要求为 Ra 小于等于6.3um，25mm 的六齿花键孔，有粗糙度要求 Ra 小
3、于等于3.2um，扩两端面孔，有粗糙度要求 Ra=6.3um;加工时以上下端面和外圆 40mm 为基准面，有由于上下端面须加工，根据“基准先行”的原则，故应先加工上下端面（采用互为基准的原则） ，再加工孔 22mm, 六齿花键孔 25mm和扩孔；2，孔 22mm 两侧的拨叉端面这一组加工表面包括：右侧距离 18mm 的上下平面，Ra=3.2um，有精铣平面的要求，左侧距离为 8mm 的上下平面，Ra=1.6um，同样要求精铣；加工时以孔 22mm，花键孔 25 mm 和上下平面为基准定位加工；根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面尺寸，上述表面的技术要求
4、采用常规加工工艺均可以保证，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们的位置精度要求（三）零件的尺寸图二、 工艺规程设计(一)确定毛坯的制造形式1：零件材料为 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，故选择铸件毛坯。2：已知零件的生产纲领是 20000 件每年,故查表（15-2） ，可确定其为大批生产，初步确定工艺安排的基本倾向为：加工过程划分阶段，工序适当集中，加工设备主要以通用设备为主，采用专用夹具，这样投资较少，投产快生产率较高，转产较容易。3：根据零件的材料确定毛坯为铸件，材料为 HT200，毛坯的铸造方
5、法为金属模机械造型（表 15-4） ，铸件尺寸公差等级为 CT9级（表 15-5）（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。（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 孔的不加工外轮廓底面作为粗基准，利用圆柱来定位，另外四爪握住两边来限制六个自由度，达到完全定位,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。（三）制
6、定工艺路线制定工艺路线，在生产纲领确定的情况下, 根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求来制定工艺路线。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。1工艺路线方案工序一 铸坯。工序二 粗铣圆柱底面。工序三 钻圆柱成 20 的孔。工序四 扩铰孔 20 到 22。工序五 粗车圆柱孔口斜度为 20 度。工序六 粗铣右槽 1 侧平面和高度为 8mm（见图）,粗铣高度为18mm 的左槽 2（见图） 。工序七 精铣槽 1 的上下面和和里面、侧面，精洗槽 2 的上下面和里面。工序八 拉销孔 22 成花键。工序九 去毛刺。
7、工序十 检验。工序号 工序内容 定位基准2，选择机床（1） 工序一，工序五， ，工序七均为铣表面，可用 XA5032 铣床。（2） 工序三为钻孔，扩孔工艺，可采用摇臂钻床 Z305B。（3） 工序八为拉花键，采用普通拉床。( 4 ) 工序六用车床。3，选择夹具:每个工序都可以采用专用的夹具,夹具后面再设计。4，选择刀具:在铣床上用高速钢立铣刀，铣上下两槽用三面刃铣刀，在车床上选普通车刀，内拉床选矩形齿花键拉刀5，选择量具:精度要求较高的可用内径千分尺量程 50125，其余用游标卡尺分度值为 0.02（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定”CA6140 车床拨叉” ；零件材料为 HT200
8、，硬度190210HB， ，生产类型大批量，铸造毛坯。据以上原始资料及加工路线，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. 查机械制造工艺设计简明手册 （以下称工艺手册铣削加工余量为：01 铸件02 粗铣下端面 孔的外圆，上端面03 钻孔 孔的外圆，下端面04 扩孔 22 孔的外圆，下端面05 车倒角，角度为 20 度 孔的上下端面06 铣左边键槽，铣右边键槽 孔，下端面07 精铣左右两槽 孔，下端面08 拉花键槽 孔的外圆，下端面9 去毛刺10 终检粗铣 2-4mm半精铣 1-2mm精铣 0-1mm2. 圆柱（40 用铸成）内孔 22 用钻和扩成，加工余量：扩孔 1.2m
9、m3粗车加工余量：粗 车 1.2mm半精车 0.8mm4右凹槽:对于右凹槽的加工，由于事先未被铸出，要满足其槽的深度先需要粗铣，现确定其加工余量取 8mm。为了保证槽两边的表面粗糙度和槽的水平尺寸 的精度要求，需要进行03.8精铣槽的两侧面,加工余量取 0.5mm。5.左凹槽:由于此平面没有加工，只加工平面的凹槽，其基本尺寸为槽宽 (精度较高，IT6 级)，槽的深度为 15，可事先铸出012.8该凹槽，该槽的三个表面的粗糙度都为 ，在粗铣后 精铣2.3Ra能达到粗糙度要求。6.孔：钻孔其尺寸为 20mm，加工余量取 2mm,扩孔钻，保留 0.5mm的拉刀加工余量。孔里的花键槽用组合装配式拉刀成
10、型式的加工方式一次拉出。7，其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。（五）确立切削用量及基本工时工序一 毛坯工序 用铸造尺寸如毛坯图（CAD 毛坯图）工序二 铣圆柱下面1. 加工条件工件材料：HT200, b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：粗铣铸件圆柱下面。机床：铣床，XA5032 卧式铣床。刀具：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=1.3mm，n c=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.
11、16mm/z。6）计算基本工时tmL/ V f=(40+40)/475=0.168min。工序三 以 22 孔底面为精基准，钻、扩 22 孔。1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时 do=20mm，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 ml5.11201302.选择切削用量（1）决定进给量查切 ，所以， rf/86.07. rmf/7.按钻头强度选择 按机床强度选择mf51rmf/53.0最终决定选择机床已有的进给量 经校验rmf/48.0校验成功。max69Ff（2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查切 ）
12、为 0.50.8mm，寿命 in0T（3）切削速度查切 修正系数 rvc/180.1TVK0.1MV0.tvK故 。x.1v0apvKrmc/8min/3.80rdns查切机床实际转速为 in/27rc故实际的切削速度 dvsc/4.150（4）校验扭矩功率所以 NmMc60N2.mcM故满足条件，校验成立。EPkwP.2713.计算工时T=L/nf=65/272*1.45=0.163min4 .扩孔的切削用量如下：扩钻： min/27rrf/48.0min/4.15vc工序五 以 22 孔底面为精基准，倒 20 度角，用普通车床。工序六 以 20 孔为精基准，粗铣两槽的三个端面，保证槽 1，
13、槽2 上下面粗早粗糙度小于 3.2。1. 加工条件 粗铣上平面的槽，精铣上平面的槽两侧(1)粗铣上平面的槽： 由机械手册可以直接查齿/05.mfz出铣削速度： 采用错齿三面刃铣刀，in/18v。则14,50,16ZLDmdi/356rnsn28.mzfsm计算工时i.051mflt(2)精铣上平面的槽两侧： 由于是精加工铣削速齿/.fz度放大 30，其值： 采用错齿三面刃铣刀，in/23v，则：6,4,0,16ZLDdi/8.5716rnsmn3.zfsm计算工时i8.06mflt2， 粗铣下平面的槽，精铣下平面的槽的三个面(1)粗铣下平面的槽： 由机械手册可以直接查出齿/05.fz铣削速度：
14、 in/18v采用镶齿三面刃铣刀，。则2,25,4齿 数mLDmdin/194801rvnsmin/19205.znfsm计算工时i68.mflt(2)精铣下平面的槽的三个面： 由于是精加工铣齿/05.fz削速度放大 30，其值： 采用镶齿三面刃铣刀，in/23v。则,1,50,48齿 数LDdi/5481rvnsmin/293.zfsm计算工时i7.0mflt工序八 拉销花键 用拉刀拉销花键单面齿升：根据有关手册，确定拉花键时花键拉刀的单面齿升为 0.06mm，拉削速度 拉刀,14min,/4pv同时工作齿数 6z切削工时 i23.06.1013vfklZtzb花键孔的工序尺寸：加工表面 加
15、工内容加工余量 精度等级表面粗糙度工序尺寸拉花键 1.8mm 6.4um 24.8mm25mm铰孔 0.2mmCT83.2um 25mm工序九 去毛刺工序十 检查。其余几步数据见工艺卡片。三、 夹具设计经过仔细分析决定设计铣槽 1，槽 2 铣床床卡具。在确定夹具设计方案时应当遵循的原则是： 确保工件的加工质量； 工艺性好，结构尽量简单； 使用性好，操作省力高效； 定位、夹紧快速、准确，能提高生产率； 经济性好，制造成本低廉。确定最合理的设计方案。 确定定位方案，设计定位装置。定位应符合“六点定位原则” 。定位元件尽可能选用标准件。 确定夹紧方案，设计夹紧机构。夹紧可以用手动、气动、液压或其它动
16、力源。重点应考虑夹紧力的大小、方向、作用点，以及作用力的传递方式，保证不破坏定位，不造成工件过量变形，不会有活动度为零的“机构” ，并且应满足生产率的要求。 确定夹具整体结构方案。定位、夹紧确定之后，还要确定其它机构，如对刀装置、导引元件、分度机构、顶出装置等。最后设计夹具体，将各种元件、机构有机地连接在一起。 夹具精度分析。在绘制的夹具结构草图上，标注出初步确定的定位元件的公差配合关系及相互位置精度，然后计算定位误差，根据误差不等式关系检验所规定的精度是否满足本工序加工技术要求，是否合理。否则应采取措施（如重新确定公差、更换定位元件、改变定位基准，必要时甚至改变原设计方案） ，然后重新分析计
17、算。 夹具夹紧力分析。首先应计算切削力大小，它是计算夹紧力的主要依据。通常确定切削力有以下三种方法： 由经验公式算出； 由单位切削力算出； 由手册上提供的诺模图（如 M-P-N 图）查出。根据切削力、夹紧力的方向、大小，按静力平衡条件求得理论夹紧力。为了保证工件装夹的安全可靠，夹紧机构（或元件）产生的实际夹紧力，一般应为理论夹紧力的 1.52.5倍。 （一）问题的提出在给定的零件中，对本步加工的定位提出具体的要求是一定的公差，定位要求较高。因此，本步的重点应在保证工件的定位，来保证两槽的尺寸。具体要求：1、保证槽 1，槽 2 的尺寸。2、保证图中其它的标尺寸。（二）分析资料1：本到工序为中期加
18、工，孔 22 尺寸公差比较大，所以可以得到保证，工件有合适的定位，2：本工序加工的要求主要保证位置尺寸，对槽的要求很高。3：大批生产，工艺并不很复杂，所以夹具应当简化结构，降低夹具设计成本与制造成本，提高经济效益4：切削力和卡紧力计算本步加工可按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。（三）确定结构方案1、定位方式：为保证加工时将零件的位置固定，必须限制6 个方向的自由度。为了方便装夹，故采用一孔两钩完成完全定位。2、 选择定位元件，设计定位装置A：类型：两钩，支撑板，长圆柱销。B：确定定位元件尺寸及配合公差：1.长圆柱销的尺寸为 22。2.带有螺母和螺栓的两钩。（四）设计制定夹具主要技术条件1： 首先保证槽 1，槽 2 的尺寸和表面粗糙度不大于3.2。2 ：其次要保证花键的尺寸。3：同时保证花键粗糙度。4：绘制夹具零件图（见 CAD 图） 。（附）机械加工工序卡：
