1、本科毕业论文（20 届）CA6140 拨叉类零件加工工艺及夹具设计所在学院 专业班级 机械设计制造及自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科生毕业论文2摘要CA6140 车床拨叉位于车床变速机构中主要起换档，和其他零件配合，在改变转速的时候承受轻微的载荷，所以加工时应该保证本零件的重要工作表面符合技术要求。本次设计是车床变速箱中拔叉零件的加工工艺规程及部分工序的专用夹具设计。在本次设计中，我有针对性地选择拨叉 831003 为研究对象。零件的结构外形比较复杂，且不易加工，因此该零件选用是铸造件。它的主要加工面是孔、拨叉叉口两端面和槽，在加工中由于面的加工精度要比孔的加工精
2、度容易保证。因此，在设计中采用先面后孔的原则，并将孔与平面的加工划分为粗加工和精加工阶段，以保证加工精度。由于该零件的尺寸小，所需的夹紧力不大，因此一般都采用手动夹紧，它的机构设计简单、方便，且满足夹紧要求。整个加工过程选用了钻床、铣床和镗床。工件在机床上定位夹紧选用专用夹具，夹紧方式为手动夹紧，夹紧可靠，操作方便。在设计拉刀时，根据零件材料、切削余量等，选择并计算拉刀的各种参数，如拉刀的容屑槽、拉刀齿升量、拉刀齿型及齿数等并根据这些参数画出拉刀工作图。关键词：夹紧；专用夹具；加工；拉刀设计。ABSTRACTThe main role of CA6140 lathe turning fork
3、of the speed change mechanism is shifting together with other parts and it can bear slight load when it is running. 本科生毕业论文3Therefore, processing should ensure that the important work of this part of the surface meet the technical requirements. This design is a lather to become soon an appropriation
4、 for inside pulling out fork spare parts processing craft rules distance and some work prefaces tongs design.In this design, I choose the fork 831,003 targeted for the study.Parts of the structures shape is complex and difficult to process, so the selection of parts is casting. In the processing, it
5、 is easier to ensure the processing accuracy of plane than the hole. So the parts main planes are hole, two blades of the Plectrum and groove. Therefore, in the design, it adopts the principle of plane first and hole second and divides the hole and planes working into extensive and intensive process
6、ing stages so as to ensure the accuracy. Because such workpiece is small in its size and calls for a little clip tight,therefore all tongs adopt moving to clip tight. Its arganization design is simple,convenience,and satifly to clip tight. The tongs chooses to use the appropriation tongs, clipping t
7、ight way as to move to clip tight, clip tight and dependable, operation convenience.when designing the broaching cutting tool,this design choses and computes every kind of parameters,such as,the material of the broaching cutting tool,the rising level of the broaching cutting tool,the type of the pul
8、ling knife gear,and the number of the gears and so on,through the material of spare parts and cutting remaining measures。Keywords: clamp, special fixtures, processing, Design of Broach.目 录前言 .3第 1 章：加工工艺规程的设计 .6本科生毕业论文41.1 工件的分析 .61.1.1 零件的作用 .61.1.2 零件的工艺分析 .61.1.3 零件的工艺要求 .61.2 零件毛坯材料的选用 .71.3 工艺规
9、程的设计 .81.3.1 加工工艺过程的分析 .81.3.2 明确设计和加工中应注意的因素 .81.3.3 确定各表面加工方案 .91.3.4 定位基准的选择 .101.3.5 工艺路线的拟定和优选 .101.3.6 毛坯尺寸、机械加工余量及工序尺寸的确定 .121.3.7 各工序加工时间的确定 .131.4 时间定额计算及生产安排 .191.5 左侧面铣削 .191.6 预制孔钻削 .201.7 25H7 内花键拉削 .201.8 18H11 底槽粗、精铣削 .201.9 上端面粗、精铣削 .211.10 2M8 孔钻孔并攻丝 .21第 2 章：专用夹具设计 .232.1 定位基准的确定 .
10、232.2 定位误差分析 .232.3 夹紧方案的优选 .232.4 定位方案的设计 .232.4.1 夹具体和定位板的设计 .242.4.2 定位心轴（花键）的设计 .25第 3 章：花键拉刀设计 .263.1 拉刀及拉削简介 .263.2 拉削方式的确定 .26本科生毕业论文53.3 拉刀参数确定 .263.3.1 拉削余量的确定 .263.3.2 拉刀材料的确定 .263.3.3 拉刀几何参数的确定 .263.3.4 齿升量的确定 .273.3.5 齿距及工作齿数的确定 .273.4 容屑槽的设计 .273.5 分屑槽的设计 .283.6 拉刀总齿数和直径的确定 .293.7 拉刀柄部的
11、设计 .303.8 颈部与过渡锥部的设计 .303.9 拉刀前导部、后导部设计 .313.10 拉刀总长度的确定 .313.11 拉刀强度计算及拉力校验 .323.11.1 拉削力 .323.11.2 拉刀强度校验 .323.11.3 拉床拉力校验 .33结论 .34致谢 .35【参考文献】 .36前言本课题研究目的就是学习研究制定 CA6140 车床拔叉零件工艺规程和工艺装备的设计，制定复杂的机械加工工艺规程来作为生产的指导性技术文件，使工件能按照零件图的技术要本科生毕业论文6求加工出来。通过仔细了解零件结构，认真分析零件图,培养我们独立识图能力,增强我们对零件图的认识和了解,通过对零件图的
12、绘制,不仅能增强我们的绘图能力和运用 autoCAD 软件的能力。制订工艺规程、确定加工余量、工艺尺寸计算、工时定额计算、定位误差分析等。在整个设计中也是非常重要的,通过这些设计,不仅让我们更为全面地了解零件的加工过程、加工尺寸的确定,而且让我们知道工艺路线和加工余量的确定,必须与工厂实际的机床相适应。这对我自身而言是对以前学习过的知识综合性的的复习,也是以后工作的一个铺垫，本人希望从中实现理论与实践最大化地衔接，进一步锻炼自己的分析问题、解决问题的能力，是自己尽可能地早日成为一名合格的机械工程师。因能力有限，故本设计中若有不到之处，诚恳各位老师予以指导。本科生毕业论文7第 1 章：加工工艺规
13、程的设计1.1 工件的分析1.1.1 零件的作用本设计中研究的 CA6140 拨叉（型号为 831003，见图 1）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，从而获得一定的转速和扭矩。1.1.2 零件的工艺分析拨叉 831003 零件尺寸较小，且结构复杂，机械加工过程相对较难。就起结构和作用分析：宽度为 30+0.0120mm 的面尺寸精度要求很高，因为在拨叉拔动使滑移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 30+0.0120mm 的面的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。同时其内部花键因配合需要故加工精度必须要高，这主要有
14、拉刀的制造精度来保证，其外其底槽侧面与花键孔中心轴有垂直度公差要求，上端面与花键孔轴线有平行度要求也在设计考虑范畴中。相对而言：外表面大部分轮廓（加强筋，拨叉侧平面）因在装配、工作中无太高精度要求，故可依靠铸造精度来保证。1.1.3 零件的工艺要求该零件的材料为 HT200，灰铸铁属于脆性材料，故不能锻造和冲压。但灰铸铁的铸造性能和切削加工性能优良。根据拨叉加工需要可知：该拨叉共有五组加工：本科生毕业论文8通 孔锥 孔 配 作图 1.2 拨叉零件图其加工有五组加工：铣侧面；拉 六齿方花键孔，加工 2150倒角；粗精铣上端257H面；粗精铣 18H11 底槽；钻、铰 2M8 通孔，并攻丝。（1）
15、加工侧面的主要目的是作为接下来工序的基准，确保其他部件精度，故一次走刀粗铣至精度 6.3 即可。（2） 在 的基础上拉内花键槽 ，粗糙度要求参考零件图：底边21257，侧边 ， 内孔粗糙度 。6.Ra3.a6.3Ra（3） 另一组加工是粗精铣上端面，表面粗糙度要求为 。.（4） 第三组为粗精铣 18H11 底槽，该槽的表面粗糙度要求是两槽边 ，槽底的3.2Ra表面粗糙度要求是 。.6R（5） 钻并攻丝 2-M8。1.2 零件毛坯材料的选用零件材料 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。由于生产纲领为中批生产而且零
16、件的尺寸并不很大，故可采取模锻成型，可以免去每次造型，因为生产率很高。经查金属机械加工工艺人员手册表 5-5 取等级为 2 级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为30.8mm。毛坯零件图如下图：本科生毕业论文9图 1.3 拨叉毛坯图1.3 工艺规程的设计1.3.1 加工工艺过程的分析由以上分析可知：该拨叉零件的主要加工表面是侧平面、六齿内方花键和槽系。一般对于机械加工来说：保证平面的加工精度要比保证六齿内方花键的加工精度容易得多，同时加工所需要的设施也相对简单，成本也较低。因此，对于拨叉 831003 来说，加工过程中的主要问题是保证内花键的尺寸精度及位置精度，处理好六齿内方花键和平面
17、之间的相互关系以及槽和平面的尺寸精度，由上工艺分析知，上端面与槽边均与花键轴有位置度公差，所以，保证内花键高精度是本次设计的重点、难点。因此在加工过程中合理设计和选用专用拉刀成为至关重要的一个环节。本科生毕业论文101.3.2 明确设计和加工中应注意的因素实用性与经济性是机械零件设计制造必须要考虑的两大指标。一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时是加工的劳动量最小。设计和加工是密切相关的，又是相辅相成的。对于设计拨叉 831003 的加工工艺来说，应选择能够满足内花键加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度
18、和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。总体来说即以下几部分内容：（1）根据工件的材质和可加工性选择相应的设备和刀具；（2）根据生产纲领确定生产类型，进一步选择通用设备或专用设备，以及确定机床分散还是集中，可有效地提高生产效率和设备的利用率；（3）根据工件在使用过程中所必须保证的精度和表面质量，确定工件各部分的加工方案，同时合理地分配工序和工步；（4）应考虑工件表面材料是否有特殊的物理化学性能，选择合理的刀具和加工方案；（5）在满足精度要求及生产率的条件下，应尽可能地降低生产成本。1.3.3 确定各表面加工方案在加工工序设计过程中，应遵循几个准则：先主后次，先粗后精，先面后孔，先基准后
19、其他。因此我们根据以上分析所要加工的部分给予合理的安排：（1）面的加工拨叉 831003 的外轮廓共有两个平面需要加工：侧平面和上端面。因为侧平面在实际工作中并没有起到配合作用也并非工作部位，因而无需太高的表面质量，此处该表面的加工是为了充当接下来工序的基准，所以在选择加工方法是可以选用较大的切削用量一次性粗铣达到零件所需的尺寸，使其粗糙度 6.3。而上端面在实际工作中起着严密配合的作用，因Ra而需要达到的精度也较高：参阅文献“王先逵机械加工工艺手册 ”可确定该面的加工方案：粗铣（ ， 6.3）精铣（ ， 0.8） 。79Ra（2）孔的加工在整个工件上：有两部分孔需要加工： 六齿方花键的加工和 2M8 螺纹孔的加257H工。1）六齿方花键的加工六齿方花键的加工主要包括预制孔 的加工，215倒角的加工和内花键的加1工：六齿方花键的加工首先要完成预制孔 的加工，因为此预制孔与最终成品中六齿2方花键并无重合部分且属于加工过程的一部分，所以相对来说其精度要求不高，因此可选择最大限度地且选用两一次钻削完成整个工序，保证其精度为 H12。这一工序中要注意保证孔中心轴线与上断面较高的平行度；预制孔 加工完成后，接着可选用锪钻加工出1H215倒角；之后使用拉刀实现花键的加工，此处花键表面精度以及预制孔的精度都依靠拉刀的制造精度来保证。2）2M8 螺纹孔的加工
