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课程设计CA6140拨叉

课程设计CA6140拨叉（831005）（总22页）

课程设计

题目：

设计CA6140拨叉（831005）零件的加工工艺规程及铣宽为80+0。

03mm槽的专用夹具设计

班　　级：

　机械工程及自动化

姓　　名：

　xxx

指导教师：

　xxx

完成日期：

　2010

课程设计任务书

一、设计题目

CA6140拨叉831005加工工艺设计及加工铣宽为80+0。

03mm槽的夹具设计。

二、原始资料

（1）被加工零件的零件图1张

（2）生产类型:

大批生产

三、上交材料

（1）绘制零件图1张

（2）毛坯图1张

（3）编制机械加工工艺过程综合卡片　　　　1张

（4）与所设计夹具对应那道工序的工序卡片1张

（5）绘制夹具装配图1张

（6）绘制夹具中图1张

（7）课程设计说明书（5000～8000字）1份

说明书主要包括以下内容（章节）

①目录

②摘要（中外文对照的，各占一页）

③零件工艺性分析

④机械加工工艺规程设计

⑤指定工序的专用机床夹具设计

⑥方案综合评价与结论

⑦体会与展望

⑧参考文献

四、进度安排（参考）

（1）熟悉零件,画零件图2天

（2）选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程综合卡片5天

（3）工艺装备设计（画夹具装配图及夹具体图）9天

（4）编写说明书3天

（5）准备及答辩2天

五、指导教师评语

成绩：

指导教师　　　　　　　

日　　期　　　　　　　

成绩评定

采用五级分制，即优秀、良好、中等、及格和不及格。

优秀：

设计方案合理并新颖，设计说明书及设计图纸规范、内容丰富。

在设计过程中勤奋好学、有创新思想；

良好：

设计方案合理，设计说明书及设计图纸比较规范、内容比较丰富。

在设计过程中勤奋好学、有创新思想；

中等：

设计方案一般，设计说明书及设计图纸欠规范、内容一般。

在设计过程中比较勤奋、创新思想不明显；

及格：

设计方案不完善，存在一些小错误，说明书及设计图纸欠规范、内容一般。

在设计过程中勤奋精神不够：

不及格：

设计方案有严重错误，设计说明书及设计图纸不规范、内容浅薄。

在设计过程中勤奋好学精神不够。

摘　要

本学期我设计的题目是CA6140车床（831005）拨叉的铣宽为80+0。

03mm槽的夹具设计，其中包括零件图、毛坯图、夹具装配图和夹具中一个零件图各一张，机械加工工艺过程卡片和与工序卡片各一张还有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，根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量。

最后拟定拨叉的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图，最后编写课程设计说明书。

通过这次课程设计，我能够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专业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。

Abstract

ThistimeIdesignthelathesoftheshiftforksCA6140（831005）,includingthatthepartpursuing,theblankpursues,assemblingpursues,themachineworkprocedurecardtheworkingprocedurecardeverysheet.Weshouldknowthepartverywellandknowitseffectfirst,itisworkedintheorganizationwhichisusedforchangethespeedinalathe,andthemainlyroleofthepartisalterthespeed.Then,wedesignthedimensionoftheblankandinstrumentprocessamarginofthepartaccordingtopartcharacterandtheharshnessofeachface.Finally,Idesignthehandicraftsroutepictureoftheshiftforks,workoutthefasteningmotionschemebeingworkpiece'sturn,drawupclampassemblingpicture.

Asfarasmyindividualbeconcerned,Iwanttoknowthegeneralproductivetechnologyofmachinepart,consolidatinganddeepeningtheknowledgeofbasiccourseandspecializedcoursewhatIhavealreadylearned,integratestheorywithpractice,andimprovethe

abilitytosolveproblems,what’smore,strikingthebasisforthefutureworkandthefollowingcourse’sstudying

一、零件工艺性分析

、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+的槽尺寸精度要求很高，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18+的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。

、零件的工艺分析

该拨叉的全部技术要求列如下表:

项目

公差等级

偏差（mm）

粗糙度

定位基准

Ø25的六齿方花键孔

IT7

+

0

花键孔中心线

Ø22的花键底孔

IT12

+

0

花键孔中心线

两端的2*150倒角

花键孔中心线

尺寸8的槽

IT9

+

0

花键孔中心线

尺寸18的槽

IT6

+

0

花键孔中心线

Ø6的花键槽宽

IT6

+

花键孔中心线

二、机械加工工艺规程设计

、确定毛坯的制造形成

  因为零件材料HT200，考虑到此零件的工作过程中同时有变载荷和冲击性载荷，因此选用锻件毛坯，因为锻件的强度和冲击韧度较高，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠。

由于生产纲领为大批生产而且零件的尺寸并不很大，故可采取模锻成型。

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3±。

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Φ40的外圆表面为粗基准。

精基准的选择

为保证定位基准和工序基准重合，以零件的下低面为精基准。

、制定工艺路线

  制定工艺路线得出发点,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，以便尽量减小生产成本。

工艺路线方案一

工序：

1.粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15°倒角。

2.粗、精铣削B面。

3.铣削8+的槽。

4.铣削18+的槽。

5.拉花键。

工艺路线方案二

工序：

1.粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15°倒角。

以Ф40mm圆柱面为粗基准。

选用C3163-1转塔式六角车床及三爪卡盘夹具。

2.拉花键。

以花键中心线及右端面为基准，

3.铣削槽B面。

以花键的中心线及下低面为基准。

选用X62W卧式铣床加专用夹具

4.铣削8+的槽。

以花键的中心线及下低面为基准。

选用X62W卧式铣床加专用夹具。

5.铣削18+的槽。

以花键的中心线及下低面为基准。

选用X62W卧式铣床加专用夹具。

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。

但此方案中工序很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，方案二中的道工序很容易对工件进行定位与加紧即以花键中心线和下低面作为道工序的定位基准。

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。

三、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

 零件材料为HT200，毛坯重量为kg，σb=160MPaHBS。

根据《机械加工工艺师手册》（以下简称《工艺手册》机械工业出版出版社、杨叔子主编）知生产类型为大批生产，采用模锻锻模造毛坯。

根据上述原始资料及加工工艺，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：

.毛坯余量及尺寸的确定

1.下端面的加工余量：

下端面有3±的加工余量，足够把铸铁的硬质表面层切除

2.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Φ220+，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Φ20mm，扩孔Φ21mm，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员手册》取2Ζ=1mm

3.右端面的加工余量。

此工序分2个工步1、粗铣右端面2、精铣右端面。

精加工余量为，粗铣加工余量为

、确定工序

工序Ⅰ：

车削下底面。

1．加工条件。

工件材料：

灰口铸铁HT200。

σb=145　MPa。

铸造。

加工要求：

粗、半精车A面并保证28mm的工序尺寸，Ra=µm

机床C3163-1。

转塔式六角卧式车床。

刀具：

刀片材料。

r=12.ao=6-8b=-10o=Kr=90n=15

2、计算切削用量。

（1）已知长度方向的加工余量为3±。

实际端面的最大加工余量为。

故分二次加工（粗车和半精车）。

长度加工公差IT１２级取mm（入体方向）

（2）进给量、根据《切削简明手册》（第3版）表当刀杆尺寸为16mm×25mm,ａｅ≤３mm时，以及工件直径为Φ60mm时（由于凸台B面的存在所以直径取Φ60mm）

ƒ=ｒ.

按C３１６３－１　车床说明书　取ƒ=mm/n。

由于存在间歇加工所以进给量乘以k=—所以：

实际进给量f=×=mm/ｒ

按C３１６３－１　车床说明书　ƒ＝ｍｍ／ｒ

（3）计算切削速度。

按《切削简明手册》表，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）

刀具材料YG6

V=Cv/（Tm·apxv·fyv）·kv

其中：

Cv=158xv=yv=M=修正系数Ko见《切削手册》表

kmv=kkv=kkrv=ksv=kBV=

∴Vc=158/（·······

=（m/min）

（4）确定机床主轴转速ns=1000vc/

dw=（r/min）

按C３１６３－１　车床说明书　ｎ＝200r／min

所以实际切削速度V=min

（5）切削工时，按《工艺手册》表

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=（min）L=（65-0）/2=L1=3、L2=0、L3=0

工序II精车下底面

1）已知粗加工余量为。

2）进给量f.根据《切削用量简明手册》表，f=－r　　　按C３１６３－１　车床说明书　ｆ＝mm/r

计算切削速度按《切削用量简明手册》表，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）

V=Cv/（Tm·apxv·fyv）·kv

=158/（·······

=（m/min）

3）确定机床主轴转速.nw=1000vc/

dw=（r/min）按C3163－１　车床说明书　　取nw=400（r/min）

实际切削速度V=min

4）切削工时，查《工艺手册》表

Tm=（L+L1+L2+L3）/nwxf==（min）

由于下一道工序是钻孔，所以留下Ø20mm的台阶，所以L=（65-20）/2=mmL1==0.L3=0

工序III钻花键孔

钻头选择：

见《切削用量简明手册》表

钻头几何形状为（表及表）：

双锥修磨具刃，钻头参数：

ｄ＝Ф20ｍｍβ=30°，2Φ=118°，2Φ=70°，bε=,ao=12°,

Ψ=55°,b=2mm，=4mm。

根据《切削用量简明手册》表2-9确定f=

ａ、按机床进给强度决定进给量：

根据表,当σb＝210MPa

ｄ0＝可确定f=。

按C3163-1　车床说明书　　　取f=n.

ｂ、决定钻头磨钝标准及寿命表，当do=20mm、钻头最大磨损量取寿命T=45min.

ｃ、切削速度　由《切削用量简明手册》，表得Ｖ=21m/min

n=1000V/

D=由机床技术资料得和接近的有280n/m和400n/min取280n/min

取n=280m/min.实际Ｖ=17m/min

ｄ、基本工时，Tm=L/nf=（80+10）/=（min）

入切量及超切量由表.查出Ψ+△=10mm

所以Tm=L/nf=（80+10）/=（min）

工序IV扩花键孔

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=

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。

工序V车倒角

刀具：

专用刀具。

此工步使用到专用刀具与手动进给。

检验机床功率按《切削用量简明手册》表４

可以查出　当σｂ＝160～245HBS

ａｐ≤ｍｍ　ｆ≤ｍｍ／ｒ　

Ｖｃ≤41ｍ／min　　Ｐｃ＝

按C３１６３－１　车床说明书　主电机功率Ｐ＝11ｋｗ

可见Ｐｃ比Ｐ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《切削用量简明手册》表

当ｄｏ＝21ｍｍ　ｆ＝ｍｍ

查得转矩Ｍ＝　

《切削用量简明手册》表由表　得功率公式

ＰC＝McVc/30do=30x21=

按C３１６３－１　车床说明书　主电机功率Ｐ＝11ｋｗ

可见ＰC比Ｐ小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要

工序VI拉花键孔

单面齿升：

根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿

为,

拉削速度v=smin）

切削工时t=Zblηk/1000vfzZ

式中：

Zb单面余量（由Φ21mm拉削到Φ25mm）；

L拉削表面长度，80mm；

η考虑校准部分的长度系数，取；

k考虑机床返回行程系数，取；

v拉削速度（m/min）；

fz拉刀单面齿升；

Z拉刀同时工作齿数，Z=l/p；

P拉刀齿距。

P=12mm拉刀同时工作齿数z=l/p=80/12≈7

∴其本工时Tm=×80××1000×××7=（min）

工序VII粗铣右端面

加工要求：

粗铣B面，精铣B面，Ra=ｕｍ。

用标准镶齿圆柱铣刀粗铣加工余量3mm

机床：

Ｘ62W

加工工件尺寸：

宽度：

40mm长度：

28mm

1）选择刀具

根据《切削用量简明手册》表铣削宽度ae≤5mm时。

直径为do=50mm　故齿数Ｚ＝８，由于采用标准镶齿圆柱铣刀

铣刀几何参数（表）rn=10°ao=16°

2）切削用量

留精铣的加工余量为，所以本道工步切削宽度ac＝±ｍｍ，由于加工表面精度要求Ra=um.根据表得每转进给量ｆ＝～１mm/r就能满足要求，但考虑到Ｘ62W功率为，机床为中等系统刚度和Ｘ62W铣床说明书所以每转进给量ｆ＝r

3）选择刀具磨钝标准及刀具寿命。

根据《切削用量简明手册》表、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为镶齿铣刀do=50mm，刀具寿命T=120min（表）

4）决定切削速度Vc、可根据《切削用量简明手册》表确定

Z=8,aP=40-70mm,ac=±ｍｍ,fz=f/z=

Cv=20,qv=,Xv=,yv=,uv=,pv=,m=,Km=,

Ksv=,KTv=,Kv=KmxKsvxKTv=n=1000V/

d=/=151r/min根据X62W型铣床说明书选n=160r/min

Vc=1000=/1000=minVf=nf==96mm/min

选Vf=80mm/min实际fz=Vf/（nxz）=z

5）机床功率：

根据《切削用量简明手册》表当Vc=71m/minae=ap=41mmfz=Kmpc=

切削功率的修正系数：

故Pct＜,

根据X62W型铣床说明书，机床主轴允许的功率为

Pcm=×=故Pcc＜Pcm因此所决定的切削用量可以采用。

ae=Vf=80m/minn=160r/minVc=minfz=z

6）基本工时根据《切削用量简明手册》表

Tm=（L+L1+△）/Vf=（28+14）/80=（min）L1+△=14mm

工序VIII精铣右端面

1）选择刀具

刀具与上道工步是同一把刀。

2）切削用量

精铣的加工余量为，所以本道工步切削宽度

ae＝，ｆ＝

3）决定切削速度Vc、可根据《切削用量简明手册》表确定

ac=,Vc=（Cvdoqv）/（TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv）=min

n=1000V/

d=/=211r/min根据X62W型铣床说明书选n=210r/min

Vf=nf==126mm/min、VF=125mm/minfz=Vf/（nxz）=Z

4）基本工时基本工时根据《切削用量简明手册》表

Tm=（L+L1+△）/Vf=（28+14）/125=（min）L1+△=14mm

工序IX铣削8+槽。

加工工件尺寸：

8+,长度L=40mm

加工要求：

高速钢错齿三面刃铣刀（精密级K8）加工余量8用乳化液冷却

机床：

X62W

1）选择刀具：

由加工尺寸公差。

所以铣刀精度为精密级K8

铣刀参数：

L=8mmD=63d=22d1=34ro=15°

ao=12°an=6°Z=16

2）选择切削量

由于槽的深度为8mm,故一次走完，ae=8mmap=8mm

由《切削用量简明手册》表确定f=现取f=rfz=16=z

3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：

根据《切削用量简明手册》表,得最大磨损量为由表确定刀具寿命：

T=100min其中

4）决定切削速度Vc和每齿进给量Vf、由《切削用量简明手册》的公式

Vc=（Cvxdoxqv）/（TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv）·Kv

Cv=25,qv=,Xv=,yv=,uv=,pv=,m=,Km=,Ksv=,KTv=,

Kv=KmxKsvxKTv=

Vc=（Cvxdoxqv）/（TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv）·Kv=min

n=1000×Vc/

do=1000××63=min

根据X62W型铣床说明书选nc=375r/min

实际速度Vc=

donc/1000=min

选Vfc=ncf==min根据X62W型铣床说明书选选Vf=110mm/min

fzc=110/375×16=z

5）机床功率：

根据《切削用量简明手册》表公式

圆周力fc=（CFapxffzyFaeVFZ/doaFnWF）KFCKTV=KMFC=

由表28得CF=30，XF=，yF=，UF=，WF=0，qF=，KFC=

Fc=（CFapxffzyFaeVFZ/doqFnWF）KFC=30X8XX8/63X375=N

M=FCdo/2×103=•M

Pc=FcVc/1000=根据X62W型铣床说明书，功率足够。

6）基本工时基本工时根据《切削用量简明手册》表

Tm=（L+L1+△）/Vf=（40+14）/110=（min）L1+△=14mm

工序X铣宽为180+槽

加工要求：

用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽180+，长L=40mm，加工余量23mm

由于此工步的设计尺寸精度要求很高，用铣削加工很难达到尺寸精度的要求，所以为了留给下一道公序磨削的加工余量，所以分两步走，ae=23，ap=10mm，

1）选择刀具

铣刀参数：

L=10D=100mmd=30mmro=15°

ao=12°an=6°Z=24

2）选择铣削用量

由于槽的宽度为18mm,故二次走完，ae=23mmap=10mm

由《切削用量简明手册》表确定f=r现取f=rfz=24=z

3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：

根据《切削用量简明手册》表,得最大磨损量为由表确定刀具寿命：

T=100min其中

4）确定切削速度Vc和每齿进给量：

决定切削速度Vc和每齿进给量Vf、由《切削用量简明手册》的公式

Vc=（Cvxdoxqv）/（TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv）·Kv

Cv=25,qv=,Xv=,yv=,uv=,pv=,m=,Km=,

Ksv=,KTv=,

Kv=KmxKsvxKTv=

Vc=（Cvxdoxqv）/（TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv）·Kv=min

n=1000×Vc/

do=1000××100=314r/min

根据X62W型铣床说明书选nc=300r/min

实际速度Vc=

donc/1000=min

选Vfc=ncf==150mm/min根据X62W型铣床说明书选选Vf=150mm/min

fzc=150/300×24=z

5）基本工时基本工时根据《切削用量简明手册》表

Tm=（L+L1+△）•i/Vf=（40+20）X2/150=（min）L1+△=20mmi=2（走两次）

工序XI磨18mm槽，

保证尺寸18mm

1）选择砂轮。

见《切削手册》第三章中磨料选择各表，结果为

GZ46KV6P350×40×127其含义为：

磨轮磨料为棕刚玉，为了防止粒度过小而磨轮堵塞，所以选用为粒度为46#，硬度为软2级。

平型砂轮，其尺寸为16×6×40（D×d×H）。

2）切削用量的选择。

砂轮转速n砂=3000r/min（见机床说明书），

v砂=s

进给量f=50mm/min双单行程fr=

3）切削工时。

当加工1个表面时

Tm=（L+y+△）••iK/50=

最后，将以上各个工序切削用、工时定额的计算结果，连同其它加工数据，一起填入机械加工工艺卡片中。

工序号

工序名称

机床设备

刀具

量具

I

粗车下端面

卧式车床

车刀

游标卡尺

II

精车下端面

卧式车床

车刀

游标卡尺

III

钻花键孔

立式钻床

钻刀

游标卡尺

IV

扩花键孔

立式钻床

钻刀

游标卡尺

Ⅴ

倒角2x15°

卧室车床

车刀

游标卡尺

VI

拉六齿方型花键

立式拉床

拉刀

游标卡尺

VII

粗铣右端面

立式铣床

铣刀

游标卡尺

VIII

精铣右端面

立式铣床

铣刀

游标卡尺

IX