拨叉831005课程设计.docx
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拨叉831005课程设计
论文题目：
拨叉831005课程设计
指导教师：
系别：
机电工程系
专业班级：
姓名：
学号：
日期：
2013年4月
目录
一、零件工艺性分析1
1.1、零件的作用1
1.2、零件的工艺分析1
二、机械加工工艺规程设计2
2.1、确定毛坯的制造形成2
2.2、基准的选择2
2.2.1粗基准的选择2
2.2.2精基准的选择2
2.3、制定工艺路线2
2.3.1工艺路线方案一3
2.3.2工艺路线方案二3
三、机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定4
3.1、毛坯余量及尺寸的确定4
3.2、确定工序4
四、夹具的设计12
4.1、提出问题12
4.2、设计思想13
4.3、夹具设计13
4.3.1定位分析14
4.3.2切削力、夹紧力、切屑用量和切屑速度的计算14
4.3.3夹具操作说明15
五.体会15
六．参考文献16
一、零件工艺性分析
1.1、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+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.
1.2、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
IT12
+0.20
0
1.6
花键孔中心线
Ø22的花键底孔
IT12
+0.20
0
6.3
花键孔中心线
两端的2*150倒角
6.3
花键孔中心线
尺寸8的槽
IT9
+0.03
0
1.6
花键孔中心线
尺寸18的槽
IT6
+0.012
0
3.2
花键孔中心线
Ø6的花键槽宽
IT6
+0.06
+0.03
3.2
花键孔中心线
二、机械加工工艺规程设计
2.1、确定毛坯的制造形成
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.由于生产纲领为中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±0.8mm.
2.2基准的选择
2.2.1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.
2.2.2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.
2.3、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工卡具,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，以便使生产成本尽量下降.
2.3.1.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+0.030mm的槽.
4.铣削18+0.0120mm的槽.
5.拉花键.
2.3.2.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+0.030mm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+0.0120mm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2.3.4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3.4.5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3.4.5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、工序尺寸及毛皮尺寸的确定
零件材料为HT200，毛坯重量为1.0kgσb=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：
3.1.毛坯余量及尺寸的确定
1.下端面的加工余量：
下端面有3±0.8mm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+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0.2mm，粗铣加工余量为2.8mm
3.2、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=3.2µm
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=0.5Kr=90n=15
2、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=0.6-0.8mm/ｒ.
按C３１６３－１ 车床说明书 取ƒ=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=0.6×0.8=0.48mm/ｒ
按C３１６３－１ 车床说明书 ƒ＝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/（Tm·apxv·fyv）·kv
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/（600.2·20.15·0.530.4）·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C３１６３－１ 车床说明书 ｎ＝200r／min
所以实际切削速度V=40.8m/min
（5）切削工时，按《工艺手册》表6.2-1
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=0.33（min）L=（65-0）/2=32.5L1=3、L2=0、L3=0
工序II精车下底面
1）已知粗加工余量为0.5mm.
2）进给量f.根据《切削用量简明手册》表1.6，f=0.15－0.25mm/r 按C３１６３－１ 车床说明书 ｆ＝0.16mm/r
计算切削速度按《切削用量简明手册》表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）
V=Cv/（Tm·apxv·fyv）·kv
=158/（600.2·20.15·0.160.4）·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C3163－１ 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，查《工艺手册》表6.2-1
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Ø20mm的台阶，所以L=（65-20）/2=22.5mmL1=3.L2=0.L3=0
工序III钻花键孔
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°，2Φ=118°，2Φ=70°，bε=3.5mm,ao=12°,
Ψ=55°,b=2mm，=4mm.
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＝210MPa
ｄ0＝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
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）
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=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.
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1.2４
可以查出 当σｂ＝160～245HBS
ａｐ≤2.8ｍｍ ｆ≤0.6ｍｍ／ｒ
Ｖｃ≤41ｍ／min Ｐｃ＝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》表2.21
当ｄｏ＝21ｍｍ ｆ＝0.64ｍｍ
查得转矩Ｍ＝61.8 N.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0.06mm,
拉削速度v=0.06m/s（3.6m/min）
切削工时t=Zblηk/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
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