CA6140车床拨叉831003课程设计.docx
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CA6140车床拨叉831003课程设计
CA6140831003
前言
…………………………………………1一…………………………………………2二、…………………………………………2
2.1零件的作用
…………………………………………22.2零件的工艺分析…………………………………………32.3零件的结构特点…………………………………………32.4生产纲领、生产类型的确定……………………………………4……………………………………43.1确定毛坯的制造形成……………………………………43.2基准的选择…………………………………………53.3制定工艺路线…………………………………………5工序Ⅰ…………………………………………5工序Ⅱ……………………………………………10工序Ⅲ……………………………………………11工序Ⅳ…………………………………………14………………………………………184.1问题的提出………………………………………184.2定位基准的选择………………………………………184.3定位误差分析………………………………………184.4切削力及夹紧力的计算……………………………………184.5定位误差分析………………………………………194.6夹具设计及操作说明……………………………………19………………………………………………21
………………………………………………22计算及说明结果机械制造工艺学课程设计,是在学完夹具设计原理课
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。
同时，也为以后搞好毕业设计打下良好基础。
通过课程设
计达到以下目的：
1、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设
计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹
紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养学生分析问
题和解决问题的能力。
2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设
计的一般方法。
通过学生亲手设计夹具（或量具）的训练，
提高结构设计的能力。
3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使
用手册、查询相关资料等，增强学生解决工程实际问题的
独立工作能力。
移齿轮的配合精度要求很高。
2.1
零件的作用：
题目给定的零件是CA6140拨叉（见附
图1）它位于车床变速机构中，主要起换档，移齿轮的配3计算及说明结果合精度要求很高。
使主轴回转运动按照工作者的要求进行
工作。
宽度为30+0.012
0mm
的面寸精度要求很高，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+0.012
0mm
的面的
槽和滑移齿轮的
配合精度要求很
高。
2.2
零件的工艺分析：
CA6140拨叉共有两组加工表面。
1）以花键孔的中心线为基准的加工面这一组面包
括?
26+0.23
0mm
的六齿方花键孔、?
23+0.28
0花键底
孔两端的2X150到角和距中心线为
22mm的平
面。
2）以工件右端面为基准的6+0.03
0
mm的花键经上述
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。
2.3零件的结构特点
宽度：
30+0.012
0mm
?
26+0.23
0mm
的六
齿方花键孔、
?
23+0.28
0花键底孔两
端的2X150到角和距中心线为22mm
的平面。
花键：
6+0.03
0
mm4计算及说明结果
拔叉84009的毛坯为铸造件，在零件图上只有2处位置误差要
求，即上顶面与花键中心线的
平行度误差≤0.10，18H11
槽的两侧面与花键中心线的
垂直度误差≤0.08
零件外形上大体上与六
面体相似，形状大体如右图：
零件剖视图2.4
生产纲领、生产类型的确定根据指导老师要求，设计此零件为铸件，成批大量生产，工艺
的安排基本倾向于工序分散原则，设备的选用是通用设备和专用工
装，工艺手段以常规工艺为主，新工艺为辅的原则。
3.1
确定毛坯的制造形成:
CA6140车床拔叉，零件材料HT20-40，硬度190HB～210HB，
生产类型为大批量生产，毛坯为铸件，灰铸铁的机械加工余量按
JZ67-62规定了灰铸铁铸件的三种精度等级和相应的铸件机械加工
余量、尺寸偏差和重量偏差，在大批量生产的铸件，采用2级精度
铸件，毛坯重量由《金属机械加工工艺人员手册》表5-2有零件≤
80kg，偏差为7%，故毛坯估算约为1.0kg，采用2级精度铸件，顶
面的加工余量和底面的加工余量忽
略不计，两侧面的加工余量也忽略不
计，由表5-4左右端面的加工余量为
3±0.8，其余部分均为实心部分。
毛坯如右图：
上顶面与花键
中心线的平行度误
差≤0.10，18H11
槽的两侧面与花键
中心线的垂直度误
差≤0.08
5计算及说明结果3.2基准的选择。
1）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的外圆表面的粗基准。
2）精度基准的选择：
为保证定位基准和工序基准重
合，以零件的A面为精基准。
3.3制定工艺路线
工序Ⅰ：
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）粗、精车B/C面；
3）拉花键。
以A面为基准；
4）以花键的中心线及A面为基准。
选用X62W卧式
铣床加专用夹具；
5）开档，以花键的中心线为基准；
6）钻配作孔、螺纹孔；
7）机械加工余量。
CA6140的拨叉材料为HT200。
毛坯重量为1.0kgσb
=160MPaHBS
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：
CA6140
的拨叉材
料为HT200。
毛坯重量为:
1.0kg
σb
=160MPaHBS
6计算及说明结果2.A面的加工余量：
A面有3±0.8mm的加工余量，足够把铸铁的硬质
表面层切除
3.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Φ230
+0.28，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Ζ=1mm
4.B面的加工余量
此工序分2个工步1、粗铣B面2、精铣B面。
精加工余量为0.2mm
粗铣加工余量为2.8mm
5.计算切削用量
（1）已知长度方向的加工余量为3±0.8mm。
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
A面加工余量：
3±0.8mm
内孔尺寸为Φ
230
+0.28
钻孔Φ20mm
扩孔Φ21mm
精加工余量
为：
0.2mm
粗铣加工余量
为：
2.8mm
长度方向的加
工余量为3±
0.8mm
实际端面的最
大加工余量为
3.8mm
7计算及说明结果方向）
（2）进给量、根据《切削简明手册》（第3版）表1.4当
刀杆尺寸为16mm325mm,ａｅ≤３
mm时，以及工件直径为Φ
60mm时（由于凸台B面的存在所以直径取Φ60mm）
?
=0.6-0.8mm/ｒ.
按C３１６３－１车床说明书取?
=0.6mm/n。
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=0.630.8=0.48mm/ｒ
按C３１６３－１车床说明书?
＝0.53ｍｍ／ｒ
（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/（Tm2apxv2
fyv）2kv
其中：
Cv=158xv=0.15yv=0.4M=0.2
修正系数Ko见《切削手册》表1.28
kmv=1.15kkv=0.8kkrv=0.8ksv=1.04kBV=0.81
∴Vc=158/（600.22
20.1520.530.4）21.1520.820.8
20.8120.=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:
ｎ＝
200r／min
取?
=0.6mm/n
实际进给量：
f=0.630.8=0.48
mm/ｒ
刀具材料YG6
计算切削速度：
Vc=46.9（m/min）
主轴转速为：
ns=1000vc/
?
dw
=229.8（r/min）8计算及说明结果所以实际切削速度V=40.8m/min
6.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：
ｄ＝Ф20ｍｍβ=30°，2
Φ=118°，2Φ=70°，bε=3.5mm,ao=12°,
Ψ=55
°,b=2mm
根据《切削用量简明手册》表2-9确定f=0.48
ａ、按机床进给强度决定进给量：
根据表2.9,
当σb＝
210MPaｄ0＝20.5mm
可确定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取n=280m/min.
实际Ｖ=17m/min实际切削速度：
V=40.8m/min
进给量：
f=0.75
钻头最大磨损量
取0.6
寿命T=45min
切削速度：
Ｖ=21m/min
n=1000V/
?
D=3
34.4
实际Ｖ=17
m/min
9计算及说明结果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Ψ+△=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1.2４
可以查出当σｂ＝
160～245HBSａｐ≤2.8ｍｍｆ≤0.6ｍｍ／ｒ
Ｖｃ≤
41ｍ／minＰｃ＝3.4kw
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》
Tm=L/nf
=（80+10）/280x0.62
=0.32（min）
刀具直径do=21mm
n和f都不变
Tm=0.32
主电机功率：
Ｐ＝11ｋｗ10计算及说明结果表2.21当ｄｏ＝21ｍｍｆ＝0.64ｍｍ
查得转矩Ｍ＝61.8N.M
《切削用量简明手册》表由表2.32得功率公式
ＰC＝McVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km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Ⅱ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0.06mm,
拉削速度v=0.06m/s（3.6m/min）
切削工时t=Zbl
ηk/1000vfzZ
式中：
Zb
单面余量1.5mm（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1.2；
k考虑机床返回行程系数，取1.4
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=（1.25-1.5）sqrt80=1.35sqrt80=12mm转矩Ｍ＝
61.8N.M
Ｐ
C＝McVc/30do
=61.8x17/30x21
=1.67km
主电机功率：
Ｐ＝11ｋｗ
单面齿为0.06mm,
拉削速度：
v=0.06m/s（3.6m/min）
单面余量：
1.5mm
拉削表面长度：
80mm
拉刀齿距
P=12mm
11计算及说明结果∴拉刀同时工作齿数z=l/p=80/12≈7
∴其本工时Tm=1.5
38031.231.4/100033.630.06
37=0.13（min）
工序Ⅲ粗铣，精铣B面。
加工要求：
粗铣B面，精铣B面，Ra=3.2
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.粗铣
1）选择刀具
根据《切削用量简明手册》表3.1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3.2）rn=10
°ao=16°
2）切削用量
留精铣的加工余量为0.2，所以本道工步切削宽度ac＝
2.8±0.8ｍｍ，由于加工表面精度要求Ra=3.2
um.根据表3.5得每转进给量ｆ＝0.5～１mm/r就能
满足要求，但考虑到Ｘ62W功率为7.5kw，机床为中
等系统刚度和Ｘ62W铣床说明书所以每转进给量
ｆ＝0.6mm/r
3）选择刀具磨钝标准及刀具寿命。
根据《切削用量简∴拉刀同时工作齿
数z=l/p=80/12≈
7
∴其本工时
Tm=0.13（min）
机床：
Ｘ62W
加工工件尺寸：
宽度：
40mm
长度：
28mm
齿数Ｚ＝８
精铣的加工余量为
0.2
切削宽度：
ac＝2.8±0.8ｍｍ
每转进给量：
ｆ＝0.6mm/r
12计算及说明结果明手册》表3.7、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.6镶齿
铣刀do=50mm
，刀具寿命T=120min（表3.8）
4）决定切削速度Vc、可根据《切削用量简明手册》表
3.9
确定
Z=8,aP=40
-70mm,ac=2.8±0.8ｍｍ,
fz=f/z=0.0750.1mm/z
Vc=（Cvdoqv）/（TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv）Cv=20,qv=0.
7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,
pv=0.3,m=0.25,Km=1.12,
Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82
=0.79
Vc=（Cvxdoxqv）/（TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv）
=23.7（m/min）
n=1000V/?
d=（1000x23.7）/（3.14x50）=151r/min
根据X62W型铣床说明书选n=160r/minVc=3.14nd/1000
=（160x3.14x50）/1000=25.1m/min
Vf=nf=160x0.6=96mm/min
选Vf=80mm/min
实际fz=Vf/（nxz）=0.0625mm/z
5）机床功率：
根据《切削用量简明手册》表3.20当
Vc=71m/minae=2.8mmap=41mmfz=0.08最大磨损量为
0.6
镶齿铣刀：
do=50mm，
刀具寿命
T=120min
n=160r/min
切削速度：
Vc=25.1m/min
Vf=96mm/min
fz=0.0625mm/z
13计算及说明结果Kmpc=1.4kw
切削功率的修正系数：
故Pct＜
0.8,根据X62W型铣床说明书，机床主轴允许
的功率为Pcm=7.5
30.75=5.63kw故Pcc＜Pcm因此所决定的切削用量可以
采用。
ae=2.8mmVf=80m/minn=160r/min
Vc=25.1m/minfz=0.0625mmm/z
6）基本工时根据《切削用量简明手册》表3.5
Tm=（L+L1
+△）/Vf=（28+14）/80=0.525（min）
L1+△=14mm
2.精铣
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0.2，所以本道工步切削宽
度:
ae＝
0.2mm，ｆ＝0.63）决定切削速度Vc、可根据《切削用量简明手册》
表3.9确定ac=0.2mm,Vc=（Cvdoqv）/（TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv）=33.1m/min
机床主轴允许
的功率为：
Pcm=5.63kw
基本工时：
Tm=0.525（min）
L1+△=14mm
精铣的加工余
量为0.2，本道
工步切削宽度:
ae＝0.2mm，
ｆ＝0.6
14计算及说明结果n=1000V/?
d=（1000x33.1）/（3.14x50）=211r/min根据
X62W型铣床说明书选n=210r/minVf=nf=210x0.6=126mm/minVF=125mm/minfz=Vf/（nxz）=0.074mm/Z
4）基本工时根据《切削用量简明手册》表3.5
Tm=（L+L1+
△）/Vf=（28+14）/125=0.336（min）L1+
△=14mm
工序Ⅳ铣削8+0.03
0mm
槽。
加工工件尺寸：
8+0.03
0mm,
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0-0.3。
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3.3确定
f=0.15-0.3mm/r现
取f=0.3mm/rfz=0.3/16=0.018mm/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3.7,得最大磨损量为0.5由表3.8切削速度：
Vc=211r/minn=210r/min
Vf=126mm/min、
VF=125mm/min
fz=0.074mm/Z
基本工时：
Tm=0.336（min）
L1+△=14mm
铣削8+0.03
0mm
槽
加工工件尺寸：
8+0.03
0mm,
长度L=40mm
铣刀精度为精密级
K8
铣刀参数：
L=8mm
D=63d=22d1=34
ro=15°ao=12°
an=6°Z=16
f=0.3mm/r
fz=0.3/16
=0.018mm/z
最大磨损量为0.5
刀具寿命：
T=100min
15计算及说明结果确定刀具寿命：
T=100min
4）决定切削速度Vc和每齿进给量
Vf、由《切削用量简
明手册》3.27的公式
Vc=（Cvxdoxqv）/（TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv）
2KvCv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,
pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,
Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79
Vc=（Cvxdoxqv）/（TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv）
2Kv=82.86m/min
n=10003Vc/?
do=1000
382.86/3.14363=418.87r/min
根据X62W型铣床说明书选nc=375r/min
实际速度Vc=?
donc/1000=74.2m/min
选Vfc=ncf=375X0.3=112.5mm/min根据X62W型铣床说明书选
Vf=110mm/min
fzc=110/375
3
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