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（零件号 831005） ”零件的机械加工工艺规程及机床夹具（ 2000件 /年） 开始日期 ： 完成日期 ： 学生姓名 ： 班级学号 ： 指导教师 ： 学校名称 ： 2 重庆理工大学 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（零件号 831005）”零件的机械加工工艺规程的编制及机床夹具（ 2000 件 /年） 生产纲领： 2000 件 /年 内 容： 1、零件图 .1 张 2、毛坯图 .1 张 3、 机械加工工艺过程卡 .1 张 4、 机械加工工序卡 .1套 5、
2、 机床夹具装配图 .1张 6、 机床夹具专用零件图 .1张 7、设计说明书 .1 份 班级学号 ： 学 生： 指导教师： 3 目录 序言 . 4 一、零件的分析 . 4 （一）零件的作用 . 4 （二）零件的工艺分析 . 4 二、工艺规程设计 . 5 （一）确定毛坯的制造形式 . 5 （二）基准的选择 . 5 （三）制定工艺路线 . 5 （ 四）机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 6 （ 五） 确定切削用量及基本工时 . 8 三、夹具设计 . 22 （一）任务的提出 . 22 （二）夹具的设计 . 22 第一节 定位方案的确定 . 22 第二节 切削力及夹紧力计算 . 23 第三节 定
3、位误差分析 . 25 第四节 夹具操作及维护简要说明 . 25 参考文献 . 26 序言 4 机械制造工艺学课程设计 ,是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程，经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。 我希望能通过这次课程设计加深一下对先前学过的专业知识的理解和运用，培养独立的分析和解决工程实践问题的能力和熟悉并运用手册、规程及图表资料编写技术文件的基本技能，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力。 一、 零件的分析 （一）零件的作用 题目给定的零件是 CA6140 拨叉。它位于车床变速机
4、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，获得所需的速度和扭矩的作用。拨叉头以 22+0.280 孔套在变速叉轴上，并用花键与变速叉轴连接，拨叉教夹在变换齿轮的槽中，当需要变速时，操纵变速杆，变速操纵机构就通过拨叉头部的操纵槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移，拨叉脚拨动齿轮在化简轴上滑动以变换档位，从而改变主轴转速。 该拨叉在变换档位时要承受弯曲应力及冲击载荷作用，因此该零件应有足够强度，刚度和韧性，以适应拨叉的工作条件。该零件的主要 工作表面为叉轴孔22+0.280，拨叉脚内表面及操纵槽。 宽度为 18+0.0120mm 的槽尺寸精度要求很高，因为在拨叉拔动使滑移齿轮时如
5、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+0.0120mm 的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。 （二）零件的工艺分析 CA6140 拨叉共有两组加工表面 : 2.1 以花键孔的中心线为基准的加工面 这一组面包括 25+0.0230mm 的六齿矩形花键孔 22+0.280 花键底孔两端的2X150 倒角和距中心线为 27mm 的平面。 2.2 以工件右端 面为基准的 8+0.030 mm 的槽和 18+0.0120mm 的槽 经上述分析可知， 对于两组加工表面，可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。 5 二、 工艺规程设计 （一）确定毛坯
6、的制造形成。 零件材料 HT200、考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击性载荷，因此选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠。由于生产纲领为小批生产而且零件的尺寸并不很大，零件简单，故可采取铸模成型。 （二）基准的选择 （ 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为粗基准。并且作为粗基准的表面应平整，无毛刺，飞边或其他表面缺陷。该零件属于一般轴类零件，选用拨叉头左端面及 40mm 外圆面做粗基准。采用40mm 的外圆面定位加工内孔可保证壁厚均匀，采用拨叉头左端面 A 面做
7、粗基准加工右端面可为后续工序准备好精基准。 （ 2）精基准的选择：主要应该考虑基准重合的问题。根据该拨叉零件图的技术要求及装配要求，选择拨叉头的右端面和叉轴孔 220+0.28 作为精基准。因为零件上很多表面都可以用它们做基准进行加工，叉轴孔 220+0.28 的轴线使设计基准，选用其作精基准加工操纵槽上表面及下表面，以及叉脚内表面。拨叉头右端面作精基准遵循了基准重合原则，因为该拨叉在轴向的尺寸多以该端面为设计基准。 （三）制订工艺路线 方案一：铸坯 工序一：粗车和半精车 A 端面，钻和扩花键底孔，两端倒角 150 工序二：粗铣、精铣槽 B 面 工序三：铣削槽 80+0.03 工序四：铣削、磨
8、槽 180+0.012 工序五：拉花键 工序六：钳工 工序七：终检 方案二： 工序一：以 40 外圆定位，粗车、半精车端面 A，钻、扩花键底孔 220+0.28，6 两端倒角 150 工 序二： 拉花键，以 A 面为定位基准。 工序三：以花键孔中心线及 A 面为定位基准，粗铣、精铣槽 B 面 工序四：以花键孔中心线及 A 面为定位基准，铣削槽 80+0.03 工序五：以花键孔中心线及 A 面为定位基准，铣削、磨槽 180+0.012 工序六：钳工 工序七：终检 方案分析： 上述两方案中，工艺方案一把拉花键放在最后一道工序。但此方案中第二、三、四道工序很难对工件进行定位和夹紧、方案二中，把花键放
9、在第一道工序的后边，这样，方案二中的第三、四、五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 面作为三、四、五道工序 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。 （四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 CA6140 的拨叉材料为 HT200。毛坯重量为 1.0 kg b =160MPa HBS 生产类型为由大、中批量生产，采用模锻锻模。 根据上述的原始资料加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以毛坯尺寸如下： 工序一： 加工表面 工序双边余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 粗车 半精车 粗车 半精车 粗车 半精车 A 面 2.5
10、1 19 18 Ra6.3 Ra3.2 工序二： 加工表面 工序双边余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 7 粗车 半精车 粗车 半精车 粗车 半精车 22+0.280孔 3 1 21+0.330 22+0.280 Ra12.5 Ra6.3 工序三： 加工表面 工序双边余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 粗铣 半精铣 粗铣 半精铣 粗铣 半精铣 槽 B 面 3 1 28 27 Ra6.3 Ra3.2 工序四： 加工表面 工 序双边余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 铣削 铣削 铣削 槽80+0.03 宽 8 深 8 宽 10 深 19 宽 Ra1.6 深 Ra6.3 工序五： 加工表面 工序双边余量
11、工序尺寸及公差 表面粗糙度 铣 磨 铣 磨 铣 磨 槽18+0.0120 宽 深 宽 深 宽 深 宽 深 宽 深 宽 深 18 23 0.3 17.7+0.0520 50 18+0.0120 6.3 3.2 （五）确定切削用量及基本工时 8 工序一：车削 A 面、钻扩孔、倒端面 A 倒角 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 18mm 的工序尺寸， Ra=3.2m。 机床： 砖塔式六角卧式车床 C3163 1. 2.计算切削用量 粗车 （ 1）已知长度方向的加工余量为 4 土 2.3mm。实际最大加工余量为 6.3mm，故
12、分二次加工（粗车和半精车），长度加工公差 IT14 级，取为 -0.43 mm（入体方向） （ 2）进给量的确定，根据机械加工工艺是手册，当刀杆尺寸为 16mmX25mm，车削深度 ap 3 时，以及工件的尺寸为 60mm（由于凸台 B 面的存在所 以取直为 60mm），得 f=0.5 0.7mm/，按 C 车床说明书 ,取 f=0.6 mm/ 由于存在间歇加工所以进给量乘以 K=0.75 0.85，所以实际进给量 : f = 0.6 X 0.8 = 0.48 mm/r 按 C 车床说明书 f 0.53 （ 3）计算切削速度 切削速度的计算公式为（寿命选 T=60min，刀具材料为 YG6）
13、V=Cv/(Tm ap xv f yv) kv 其中：根据机械加工工艺师手册表 27 12 加工外形：外圆纵车（ kr00）、刀具材料 YG6、 进给量 f 0.40 可得： Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 M=0.2 修正系数Kv： kmv=1.15 kkv2=0.8 kkrv=0.8 ksv=0.97 kBV=0.81 Vc =158/( 600.2 20.15 0.53 0.4) 1.15 0.8 0.8 0.81 0.97 =46.9(m/min) （ 4）确定机床主轴转速 ns=1000vc/ dw=229.8（ r/min） 按 C 车床 说明书 200 r min 所
14、以实际切削速度 V=40.8m/min （ 5）切削工时 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 9 Tm=(L+L1+L2+L3)/nw x f=0.33（ min） L=(65-0)/2=32.5 L1=3、 L2=0、 L3=0 精车 （ 1） 已知粗加工余量为 1mm （ 2） 进给量 f 根据机械制造技术基础表 5 116 表面粗糙度 Ra=3.2、切削速度范围不限、刀尖圆弧半径 rE=0.5mm,可得 f = 0.15 0.25 按 C 车床说明 书 0.16 mm/r 计算切削速度 切削速度的计算公式（寿命选为 T=60min）为： V=C
15、v/(Tm ap xv f yv) kv V = 158/( 600.2 20.15 0.16 0.4) 1.15 0.8 0.8 0.81 0.97 =83.85(m/min) （ 3） 确定机床主轴转速 . nw=1000vc/ dw =410.8（ r/min）、 按 C3163 车床说明书取 nw=400（ r/min） 实际切削速度 V=57.1m/min （ 4）切削工 时 Tm=(L+L1+L2+L3)/nwxf=22.5/400x0.16=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=22.5 mm L1=3. L2=0.
16、L3=0 钻孔、扩孔、倒端面 A 倒角 （ 1）钻孔 钻头选择： 钻头几何形状为：双锥修磨具刃，刀具材料 YG8,钻头参数： 20 =30， 2 =118， 2 =70， b =3.5mm ,ao=12 , =55 ,b=2mm， =4mm。 根据机械加工工艺师手册表 28 1 确定 f=0.4 0.8mm 、按机床进给强度决定进给量： ,当 b 210MPa 0 20.5mm 可确定 f=0.75。 按 C3163-1 车床说明书 取 f=0.62mm/n. 、 决定钻头磨钝标准及寿命，当 do=20mm、钻头最大磨损量取 0.6 寿命T=45min. 10 、切削速度 根据机械加工工艺师手
17、册表 28 2 切削速度公式 V=(CVd0zv/Tmapxvfyv)kv CV=22.2 Zv=0.45 Xv=0 yv=0.3 m=0.2 确定修正系数： KTV=1.0 KMV=1.0 KWV=0.8 Ktv=1.0 kov=1.2 klv=1.0 kapv=1.0 =21m/min n=1000V/ D=334.4n/min 由机床技术资料得和 334.4 接近的有 280n/min和 400n/min 取 280n/min 取 n=280m/min. 实际 =17 m/min 、 基本工时， Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min) 入切量及超切量查出
18、+ =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，为了节省停车和调换走刀量等辅助时间， n 和 f都不变，所以 Tm 同上 Tm=0.32 倒角刀具 15锪钻由于两孔直径相差不大，以表面粗度要求不高手动进给。 （ 3）、倒端面 A 倒角 刀具：专用刀具。此工步使用到专用刀具与手动进给。 检验机床功率 可以查出 当 160 245HBS 2.8 0.6 41 min 3.4kw 按 C 车床说明书 主电机功率 11 可见比小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求 钻削功率检验按有关手册 当 21 0.64 查得转矩 61.8 N.M 功率公式 :
