1、课程名称：机械制造工艺学题 目：CA6140 车床拨叉（831005）机械加工 工艺规程设计及夹具设计学 院 机械制造及自动化工程学院 学生姓名 学 号 专业层次 班 级 任课教师 年 月 日目 录摘要 .1一、零件工艺性分析 .21.1 零件的作用 .21.2 零件的工艺分析 .21.3 零件的尺寸图 .32 .机械加工工艺规程设计 .32.1 确定毛坯、绘制毛坯简图 .32.1.1 选择毛坯 .32.1.2 确定毛坯的机械加工余量及尺寸确定 .32.1.3 绘制毛坯简图 .42.2 定位基准的选择 .42.2.1 粗基准的选择 .42.2.2 精基准的选择 .42.3 各表面加工方案的确定
2、 .42.4 加工阶段的划分 .52.5 工序的集中与分散 .52.6 制定工艺路线 .53.确定机械加工余量和工序尺寸 .74.夹具设计 .134.1 夹具体设计前言 .134. 2 问题的提出 .144.3 夹具体设计及计算 .144.4 夹具装配图 .15总结 .16参考文献 .170CA6140 车床拨叉（831005）机械加工工艺规程设计及夹具设计课程设计说明书摘 要这次设计的是 CA6140 车床（831005）拨叉，包括零件图、毛坯图、装配图各一张，机械加工工序卡片一套以及课程设计说明书的编写。首先我们要熟悉零件和了解其作用：它位于车床变速机构中，主要起换档作用。然后，根据零件的
3、性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和械加工余量。最后拟定拨差的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习打好基础。关键词：机床拨叉；基准；工艺路线；工序；夹具设计11.零件工艺性分析1.1 零件的作用题目给定的零件是 CA6140 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进行工作。宽度为 18+0.012 0 尺寸精度要求很高，因为在拨叉拔动使滑移
4、齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙很大时，滑移齿轮得不到很高的位置精度。所以，宽度为 18+0.012 0mm 的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。1.2 零件的工艺分析该 拨 叉 的 全 部 技 术 要 求 列 如 下 表 :表 1.1项目 公差等级 偏差（mm） 粗糙度 Ra 定位基准25mm 的六齿方花键孔 IT7+0.02301.6 花键孔中心线22mm 的花键底孔 IT12+0.2806.3 花键孔中心线两端的 2*150倒角 6.3花键孔中心线尺寸 8mm 的槽 IT9 +0.0301.6 花键孔中心线尺寸 18mm 的槽 IT6 +0.01203.2 花键孔中心线尺寸 6mm 的花键
5、槽宽 IT9+0.06+0.033.2 花键孔中心线由上表分析可知，可以加工拨叉右端面；然后以此作为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。1.3 零件的尺寸图2拨叉 831005 的零件图如图 1.1 所示。图 1.1 拨叉零件图2.机械加工工艺规程设计2.1 确定毛坯、绘制毛坯简图2.1.1 选择毛坯确定毛坯种类：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
6、设计指导手册324 页表 15-5 选用铸件尺寸公差等级 CT9 级。采用铸造，拨叉属于轻型机械产品类型，产量 8000 件，按理应部分采用金属模铸造，但多适合于有色金属材料，因而在此选择机械砂型铸造。2.1.2 确定毛坯的机械加工余量及尺寸确定右端面的加工余量：上端面有 30.8mm 的加工余量，此加工余量足够保证把铸铁的硬质表面层切除。矩形花键底孔：要求以矩形花键的外径定心，故采用拉削加工内孔尺寸为22+0.28 0，见零件图，参照金属机械加工工艺人员手册表 3-59 确定孔加工余量的分配。钻孔 20mm，扩孔 21mm，拉花键 ，花键孔要求以外径定心：拉削时加工余量参照金属机械加工工艺人
7、员手册取 2Z=1mm。上端面的加工余量此工序分 2 个工步：1、粗铣上端面；2、精铣上端面。精加工余量为 0.2mm，粗铣加工余量为 2.8mm。32.1.3 绘制毛坯简图毛坯简图如图 2.1 所示。图 2.1 毛坯简图2.2 定位基准的选择2.2.1 粗基准的选择粗基准的选择：因为要保证花键的中心线垂直于右端面，所以以 40 的外圆表面的粗基准。2.2.2 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，以加工后的轴孔及花键为主要的定位精基准。2.3 各表面加工方案的确定根据拨叉零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查机械制造技术基础课程设计
8、指导教程表 1-10 和表 1-11，确定各表面加工方案，如下表所示：表 2.14项目 经济精度表面粗糙度Raum加工方案 备注40X28mm 表面 IT8 3.2 粗铣半精铣 表 1-11右端面 IT8 3.2 粗车半精车 表 1-11两端的 2*150倒角 6.3锪倒角 表 1-10尺寸 8mm 的槽 IT9 1.6 铣削 表 1-11尺寸 18mm 的槽 IT6 3.2 粗铣精磨 表 1-1125mm 花键孔 IT9 3.2 拉削 表 1-822mm 的花键底孔 IT12 6.3钻孔扩孔 表 1-102.4 加工阶段的划分在选定拨叉各表面加工方法后，就需进一步确定这些加工方法在工艺路线中
9、的顺序及位置，这就涉及加工阶段划分方面的问题。对于精度要求较高的表面，总是先粗加工后精加工，但工艺过程划分成几个阶段是对整个加工过程而言的，不能拘泥于某一表面的加工。该拨叉的加工质量要求较高，可将加工阶段划分为粗加工、精加工阶段。在粗加工阶段，首先以 40 的外圆表面为粗基准将精基准右端面（A 面）准备好，使后续都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣拨叉 B 面（28 X 40 平面）。在精加工阶段，完成拨叉 22孔的钻、扩加工并进行花键槽的拉削加工；进行拨叉 18的磨削加工；进行 B 面的精铣；铣 B 面尺寸为 8mm 的槽。2.5 工序的集中与分散工序的集中与分散是确
10、定工序内容多与少的依据，它直接影响整个工艺路线的工序数目及设备、工装的选用等。由于本次加工的拨叉的生产类型为大批量生产，确定选用工序集中的原则组织工序内容，一方面可以采用万能、通用机床配以专用夹具加工，以提高生产效率；另一方面也可以减少工件的装夹次数，有利于保证各加工表面之间的相互位置精度，并可以缩短辅助时间。2.6 制定工艺路线制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,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5经济效果，以便使生产成本尽量降低。方案一：表 2.2工序号
11、工序名称 机床设备 刀具 定位基准 量具1粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15倒角 CA6140 卧式车床车到、钻头、扩孔钻游标卡尺、内径千分尺2 铣削槽 40X28mm 面 X62W 卧式铣床 标准镶齿圆柱 铣刀 花键底孔中心 轴线 游标卡尺3 铣削 8mm 的槽 X62W 卧式铣床高速钢错齿三面刃铣刀（精密级 K8）花键底孔中心轴线、右端面塞规、深度游标卡尺4 铣削 18mm 的槽 X62W 卧式铣床 铣刀 花键底孔中心轴线、右端面 塞规、深度 游标卡尺5 拉花键 L66110 拉床 拉刀 拨叉右端面 塞规、内径 千分尺方案二：表 2.3工序号 工序名称 机床设备 刀具 定位基准 量具
12、1粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15倒角C3163-1 转塔式六角车床及三爪卡盘夹具车到、钻头、扩孔钻、锪刀40mm 外圆柱面 游标卡尺、内径千分尺2 拉花键 L66110拉床 拉刀 拨叉右端面 卡规3 铣削槽 40X28mm 面 X62W 卧式铣床 标准镶齿圆柱 铣刀 花键底孔中心 轴线 游标卡尺4 铣削 8mm 的槽 X62W 卧式铣床高速钢错齿三面刃铣刀（精密级 K8）花键底孔中心轴线卡规、深度游标卡尺5 铣削 18mm 的槽 X62W 卧式铣床 铣刀 花键底孔中心 轴线 卡规、深度 游标卡尺方案分析：6上述两方案中，工艺方案一把拉花键放在最后一道工序。但此方案中2.3.4 工序很
13、难对工件进行定位和加紧、方案二中，把花键放在第一道工序的后边，这样，方案二中的 3.4.5 道工序很容易对工件进行定位与加紧即以花键中心线和 A 面作为 3.4.5 道工序的定位基准。此方案定位精度高，专用夹具结构简单、可靠，所以采用方案二比较合理。3.确定机械加工余量和工序尺寸工序：车削 A 面1.加工条件：工件材料：灰口铸铁 HT200；b=145MPa；铸造。加工要求：粗、半精车 A 面并保证 28mm 的工序尺寸，R a=3.2m机床：C3163-1，转塔式六角卧式车床。刀具：硬质合金刀具（YG6）。参数为：r =12；ao=6-8；b=-10；o=0.5；Kr=90；n=15。 2.
14、计算切削用量（1）已知长度方向的加工余量为 30.8mm 。实际端面的最大加工余量为3.8mm 。故分二次加工（粗车和半精车）。长度加工公差 IT12 级取-0.46mm（入体方向）。（2）进给量、根据切削简明手册（第 3 版）表 1.4 当刀杆尺寸为16mm25mm, e3mm 时，以及工件直径为 60mm 时（由于凸台 B 面的存在所以直径取 60mm）f=0.6-0.8mm/r。按 C3163-1 车床说明书取 f=0.6 mm/n。由于存在间歇加工所以进给量乘以 k=0.750.85，所以实际进给量f=0.60.8=0.48 mm/r。按 C3163-1 车床说明书 f0.53mm/r
15、。（3）计算切削速度按切削简明手册表 1.27，切削速度的计算公式为（寿命选 T=60min，刀具材料 YG6）：V=Cv/(T map xvf yv) kv，其中：Cv=158，xv=0.15，yv=0.4，M=0.2，修正系数 Ko 见切削手册表1.28。kmv=1.15， k kv=0.8，k krv=0.8，k sv=1.04，k BV=0.81。所以 Vc=158/( 600.20.150.53 0.4)1.150.80.80.810.97 =46.9(m/min)。（4）确定机床主轴转速。ns=1000vc/ dw=229.8（r/min）。按 C3163-1 车床说明书 n200
16、r/min，所以实际切削速度 V=40.8m/min。（5）切削工时按工艺手册表 6.2-1 由于铸造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮为了切除硬皮表层以及为下一道工步做好准备 Tm=(L+L1+L2+L3)/nwxf=0.33（min）（其中 L=(65-0)/2=32.5，L1=3，L2=0，L3=0）。辅助时间：0.330.15=0.0495（min），其他时间：（0.33+0.0495）0.09=0.0342（min），总工时：70.33+0.0495+0.0342=0.4137（min）。精车 A 面：1.（1）已知粗加工余量为 0.5mm。（2）进给量 f。根据切削用量简明手册表 1.6
17、，f=0.150.25mm/r，按 C3163-1 车床说明书 f0.16 mm/r。计算切削速度按切削用量简明手册表 1.27，切削速度的计算公式为（寿命选 T=60min）：V=Cv/(Tmap xvf yv) kv=158/( 600.220.150.16 0.4)1.150.80.80.810.97 =83.85(m/min)（3）确定机床主轴转速nw=1000vc/ dw=410.8（r/min）按 C3163-1 车床说明书取nw=400（r/min）实际切削速度 V=57.1m/min 切削工时，查工艺手册表6.2-1 可得：Tm=（L+L1+L2+L3)/nwxf=22.5/4
18、000.16=0.35（min）由于下一道工序是钻孔，所以留下 20mm 的台阶，所以 L=(65-20)/2=22.5mm。L1=3，L2=0，L3=0。2.钻孔、扩孔、倒角。（1）钻孔钻头选择：见切削用量简明手册表 2.2，钻头几何形状为（表 2.1 及表2.2）：双锥修磨具刃。钻头参数：d20mm,=30 ，2=118,2=70，b=3.5mm , ao=12,=55,b=2mm，l=4mm。根据零件的生产类型和加工要求由机械制造技术基础课程设计指导教程P47 表 3-4；选用钻头直径为d=21.00mm，莫氏锥柄号为 2 的莫氏锥柄麻花钻，材料为高速钢。根据切削用量简明手册表 2-9
19、确定 f=0.48。a.按机床进给强度决定进给量：根据表 2.9 ,当 b210MPa，d020.5mm得 f=0.75，按 C3163-1 车床说明书取 f=0.62mm/n。b.决定钻头磨钝标准及寿命。表 2.21，当 do=20mm、钻头最大磨损量取0.6， 寿命 T=45min。c.切削速度。由切削用量简明手册，表 2.15 得 V=21m/min，n=1000V/D=334.4。由机床技术资料得和 334.4 接近的有 280n/m 和 400n/min，取280n/min，即取 n=280m/min，实际 V=17 m/min。d.基本工时。Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min)，入切量及超切量由表 2.29 查出 +=10mm，所以 Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min)。（2）扩孔刀具直径 do=21mm；刀具几何参数同上。由于两孔直径相差不大，为了节
