机械工艺夹具毕业设计28CA6140车床拨叉1零件的加工工艺设计说明书.docx

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机械工艺夹具毕业设计28CA6140车床拨叉1零件的加工工艺设计说明书

序言

机械制造工艺学是以机械制造中的工艺问题为研究对象，实践性较强的一门学科，通过对此门学科的课程设计，使我在下述各方面得到了锻炼：

⒈能熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确的解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线的安排、工艺尺寸的确定等问题，保证零件的加工质量。

⒉提高结构设计能力。

通过设计夹具的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、既经济合理又能保证加工质量的夹具的能力。

⒊学会使用手册及图表资料。

⒋培养了一定的创新能力。

通过对CA6140拔叉的工艺及夹具设计，汇总所学专业知识如一体（如《互换性与测量技术基础》、《机械设计》、《金属切削机床概论》、《机械制造工艺学》、《金属切削原理与刀具》等）。

让我们对所学的专业课得以巩固、复习及实用，在理论与实践上有机结合；使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解，并为以后的实际工作奠定坚实的基础！

在此次设计中主要是设计CA6140拨叉的铣床夹具。

在此次课程设计过程中，我查阅了大量的书籍，并且得到了有关老师的指点，尤其机制教研室的

1.零件分析

1.1零件的功用

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，使主轴回转运动按照工作者的要求进行工作。

槽18H11有尺寸精度要求和很高的位置精度要求，因为在拨叉拔动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。

所以槽和滑移齿轮的配合精度必须得到保证。

图

（1）

1.2零件的工艺分析

（1）宽度为30的顶面有很高的位置精度要求，平行度0.1，表面粗糙度Ra3.2。

（2）宽度为30的顶面钻有2-M8通孔和锥孔。

（3）底孔，尺寸精度12，表面粗糙度Ra6.3。

（4）的六齿方花键孔，尺寸精度7。

（5）的键槽，尺寸精度9，两侧面粗糙度Ra3.2，顶面粗糙度Ra1.6。

（6）的槽，尺寸精度11，垂直度0.08，两侧面粗糙度Ra3.2，顶面粗糙度Ra6.3。

（7）后端面，粗糙度Ra3.2。

总结：

CA6140拔叉（型号：

84009）共有3组加工表面：

（1）零件前后两端面，后端面加工精度高，可以先以后端面为粗基准加工前端面，再以前端面为精基准加工后端面；

（2）以花键中心线为基准的加工面：

这一组面包括Ø25H7的六齿方花键孔、Ø22H12的花键底孔、两端的2150倒角和距花键中心线为22mm的上顶面；

（3）以工件右端面为基准的18H11mm的槽、上顶面的2-M8通孔和Ø5锥孔。

经上述分析可知，对于后两组加工表面，可先加工其中一组表面，然后借助于专用夹。

2.工艺规程的设计

2.1确定毛坯的制造形式

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，左右两侧面的加工余量也忽略不计，由表5-4前后端面的加工余量为3±0.8，其它为实体。

故毛坯图如下：

图

（2）毛坯图

2.2基准的选择

基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，定位基准的选择得正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。

2.2.1粗基准的选择

在选择粗基准时，一般遵循下列原则：

⑴保证相互位置要求原则；⑵保证加工表面加工余量合理分配的原则；⑶便于工件装夹原则；⑷粗基准一般不得重复使用的原则；⑸为了保证所有加工表面有足够的加工余量，选用加工余量小的表面作粗基准，不要用同一尺寸方向上。

两端面，后端面为精加工面，故在铣两端面时，先以后端面为粗基准，粗铣前端面，再以前端面为基准粗铣和精铣后端面。

加工花键底孔时，利用两边侧面找正对称面和以底面为粗基准加工花键底孔。

2.2.2精基准的选择

在选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方面，提高工件的加工精度。

一般遵循下列原则：

⑴基准重合原则；⑵统一基准原则；⑶互为基准原则；⑷自为基准原则；⑸便于装夹原则。

为保证定位基准和工序基准重合，加工2-M8螺纹孔、Φ5锥孔，18H11槽以零件的后端面和花键中心线为精基准，铣上顶面以花键中心线为精基准。

2.3重要工序说明

CA6140拔叉零件的重要加工面有花键底孔、两端面，花键，槽，顶面，材料为HT20-40，参考《机械制造工艺设计简明手册》，其加工方法选择如下：

2.3.1加工前后两端面

根据GB1800-79规定毛坯的公差等级为IT13，表面粗糙度为Ra12.5μm，要达到后端面Ra3.2μm的技术要求，需要经过粗铣→精铣。

2.3.2加工Φ22花键底孔

此工序重点在于找正毛坯对称面，故采用螺旋定心夹紧机构，找正对称面，进行加工。

零件技术要求底孔的表面粗糙度达到Ra6.3μm，毛坯为实心，故采用钻孔→扩孔，可以达到要求。

2.3.3加工外径为Φ25的花键内孔

零件要求花键底面粗糙度Ra1.6μm，侧面Ra3.2μm，由于此工序在钻底孔工序之后，故采用拉花键孔的方法，一次拉削可以达到要求。

2.3.4加工上顶面

零件上顶面为精加工，粗糙度要求为Ra3.2μm，与花键中心线的平行度误差≤0.10mm，故以花键中心线为精基准，对上顶面进行粗铣→精铣。

2.3.5加工18H11槽

零件技术要求槽底面要达到表面粗糙度为Ra6.3μm，侧面粗糙度为Ra3.2μm，而且两侧面和花键中心线的垂直度≤0.08，本身有精度要求，18H11，故以花键中心线和左端面为精基准，用花键心轴定位，采用铣→磨。

顶面的钻2-M8通孔和Φ5锥孔工序不是很重要，在此不做详细说明，2-M8通孔先钻孔，再攻丝，Φ5锥孔采用锥刀进行加工。

2.4制订工艺路线

制定工艺路线的出发点，应当是使零件的加工精度和表面质量等技术要求能得到合理的保证。

在此零件为大批量生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具并尽量使工序分散来提高生产率，此外，还应考虑经济效果，使生产成本尽量降低。

2.4.1工艺路线方案一的制订

工序Ⅰ：

粗铣前端面

工序Ⅱ：

粗、精铣后端面

工序Ⅲ：

钻、扩花键底孔

工序Ⅳ：

粗、精铣上顶面

工序Ⅴ：

钻2-M8通孔

工序Ⅵ：

钻Φ5锥孔

工序Ⅶ：

铣削18H11槽

工序Ⅷ：

磨削18H11槽

工序Ⅸ：

拉花键

工序Ⅹ：

挫圆角

工序Ⅺ：

去毛刺

工序Ⅻ：

终检

2.4.2工艺路线方案二的制订

工序Ⅰ：

粗铣前端面

工序Ⅱ：

粗、精铣后端面

工序Ⅲ：

钻、扩花键底孔

工序Ⅳ：

拉花键

工序Ⅴ：

粗、精铣上顶面

工序Ⅵ：

钻2-M8通孔

工序Ⅶ：

钻Φ5锥孔

工序Ⅷ：

铣削18H11槽

工序Ⅸ：

磨削18H11槽

工序Ⅹ：

挫圆角

工序Ⅺ：

去毛刺

工序Ⅻ：

终检

2.4.3两种工艺路线的比较与分析

上述两种方案，工艺路线一把拉花键放在磨削18H11槽之后，在此，工序4、工序5、工序6、工序7、工序8中很难对工件进行定位和夹紧，造成生产率的下降。

工艺路线二，一把花键底孔钻削出来后紧接着就是拉花键，这样，后面的工序就很容易对工件进行定位和夹紧，即以花键心轴进行定位，进行螺旋夹紧，此方案定位精度高，专用夹具结构简单、可靠。

通过以上的两种工艺路线的优、缺点的分析，最后确定工艺路线二为该零件的加工路线。

工艺过程详见机械加工工序卡片。

2.5机械加工余量的确定

确定工序（或工步）尺寸的一般方法是：

由加工表面的最后工序（或工步）向前推算，前面已经根据有关资料查出了零件各加工表面的加工总余量（即毛坯余量），将加工余量分配给各工序加工余量，然后往前推算工序尺寸。

CA6140的拨叉材料为HT200。

毛坯重量约为1.0kg，生产类型为由大批量生产，毛坯为铸件，精度为2级铸件，大体尺寸确定，外表面加工面少，根据以上原始资料加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸毛坯如下：

1前后端面

前后端面有3±0.8mm的总加工余量，足以把铸铁的硬质表面层切除。

前端面粗铣一次即可，加工余量3mm，工序基本尺寸为83mm，工序经济精度等级为IT11，公差值0.22mm，表面粗糙度Ra5.0μm，上下偏差按“入体原则”确定（以后按照此原则确定）。

后端面粗铣一次，精铣一次，粗铣加工余量2.8mm，工序经济精度等级为IT11，公差值0.22mm，表面粗糙度Ra5.0μm。

精铣加工余量0.2mm，工序经济精度等级为IT7，公差值0.035mm，表面粗糙度Ra3.2μm，工序基本尺寸为80mm。

表1工序尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸

工序名称

工序间余量/mm

工序

工序基本尺寸/mm

标准工序基本尺寸/mm

经济精度/mm

表面粗糟度/μm

精铣

0.2

IT7（）

Ra3.2μm

80

粗铣

2.8

IT11（）

Ra5.0μm

80.2

80.2

粗铣

3

IT11（）

Ra5.0μm

83

83

毛坯

86

86

⒉矩形花键底孔

要求以矩形花键的外径定心，故先钻中心孔，再扩，最后拉削，内孔尺寸为φ22H12，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，工序经济精度等级为IT11，公差值0.13mm。

（）

扩孔φ21mm，工序经济精度等级为IT10，公差值0.084mm，粗糙度Ra6.3μm。

（）

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2Z=1mm。

⒊顶面的加工余量

此工序分为两个工步：

①粗铣顶面；②精铣顶面。

粗铣加工余量为2.8mm，工序经济精度等级为IT11，公差值0.22mm。

精铣加工余量为0.2mm，工序经济精度等级为IT7，公差值0.035mm，表面粗糙度Ra3.2μm。

4.槽18H11的加工余量

铣削的加工余量：

槽底面的铣削余量为35mm，槽侧面的铣削余量为16mm，工序经济精度等级为IT12，公差值0.25mm，槽底面表面粗糙度Ra6.3μm。

磨削的加工余量：

槽侧面的磨削余量为1mm，工序经济精度等级为IT9，公差值为0.043mm，侧面粗糙度为Ra3.2μm。

2.6切削用量的选择和时间定额的确定

根据课程设计指导书以及老师指定，需要计算几道工序的工作时间以及此工序的切削用量的选择，现选工序4拉花键孔、工序8铣削18H11槽这两道工序进行计算。

2.6.1工序4拉花键孔切削用量和基本工时的计算

加工条件：

1件材料：

HT200，铸件；

②加工要求：

花键底孔粗糙度Ra6.3μm，键槽侧面粗糙度Ra3.2μm，键槽底面粗糙度Ra1.6μm，键槽尺寸6mm，偏差代号H9；

③刀具：

高速钢拉刀；④切削液：

乳化液；

④加工设备：

拉床。

㈠、确定齿升量：

根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿升量为0.06mm；

㈡、切削速度：

查有《切削简明手册》有切削速度为0.06m/s（3.6m/min）；

㈢、切削工时t=Zblηk/1000vfzZ

式中：

Zb单面余量1.5mm（由Φ22mm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