拨叉完整课程设计docx.docx
《拨叉完整课程设计docx.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《拨叉完整课程设计docx.docx（37页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
拨叉完整课程设计docx
一、零件的分析
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。
获得所需要的速度和扭矩，宽度为40mm的面寸精度要求很高，因为在拨叉拨动滑移齿轮时如果槽的尺寸精度不够或间隙很大时，滑移
齿轮得不到高的位置精度，所以宽度为40mm的面槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。
零件的工艺分析：
分析零件图可知，该拨叉形状、结构比较简单，通过铸造毛坯可得到基本形状，减少了工序加工，又节约了材料。
除了拨叉上表面外，其余加工表面精度低，不需要高度机床加工，可通过铣削、钻床等车床的粗加工就可以达到要求；而拨叉上表面加工精度虽然较高，但也可以在正常的生产条件下，采用经济的方法保质保量的加工出来。
由此可见，该零件工艺性较好。
CA6140拨叉共有三组加工表面
（1）零件两端面，可以后端面加工精度高，可以先以后端面为粗基准加工右端面，再
以前端面为精基准加工左端面；
（2）以花键中心线为基准的加工面：
这一组面包括?
25H7的六齿方花键孔、?
22H12的花键底孔、两端的2X150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?
5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，然后借助于专用夹具加工另一组表面。
二、工艺规程设计
确定毛坯制造方法，初步确定毛坯形状:
零件材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能良好，考虑到零件加工表面少，精度要求不高，有强肋，且工作条件不差，既没有变载荷，又属间歇性工作，故选用金属型铸件，以满足不加工表面的粗糙度要求及生产要求。
零件的形状简单，因此毛坯形状需要与零件形状尽量接近，又因内花键较小，因此不可直接铸出。
基准的选择
基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。
否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚着，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。
1）粗基准的选择
选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续的工序提供精基准。
选择粗基准的出发点是：
一要考虑如何分配各加工表面的余量：
二要考虑怎
样保证不加工面与加工面间的尺寸及相互位置要求。
这两个要求常常是不能兼顾的，但对于一般的轴类零件来说，以外圆作为粗基准是完全合理的。
对本零件而言，由于每个表面都要求加工，为保证各表面都有足够的余量，应选加工余量最小的面为粗基准（这就是粗基准选择原则里的余量足够原则）现选取外圆柱面和端面作为粗基准。
在车床上用带有子口的三爪卡盘夹住工件，消除工件的5个自由度，达到完全定位。
2）精基准的选择
精基准的选择主要考虑基准重合与统一基准原则。
以R20mm孔为精基准。
当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不在重复。
制定工艺路线
制定工艺路线的出发点，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。
在生产纲领已确定为中批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。
除此以外好应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
1）工艺路线方案一
工序10：
粗、精铣后端面；
工序20：
粗、精铣上顶面；
工序30：
钻、扩花键底孔Φ22H12；
工序40：
倒角1X15°；
工序50：
拉内花键Φ25H7
工序60：
粗、精铣18H11底槽；
工序70：
钻2—M8通孔并攻丝；
工序80：
钻Φ4锥孔底孔，配做；
工序90：
挫圆角R3-5；
工序100：
去毛刺，清洗；
工序110:
终检入库。
2）工艺路线方案二
工序10：
粗、精铣后端面；
工序20：
钻、扩花键底孔Φ22H12；
工序30：
倒角X15°；
工序40：
粗、精铣上顶面；
工序50：
粗、精铣18H11底槽；
工序60：
钻2-M8通孔并攻丝；
工序70：
钻Φ5锥孔；
工序80：
拉内花键Φ25H7；
工序90：
挫圆角；
工序100：
去毛刺，清洗；
工序110：
终检入库。
3）工艺方案的比较与分析
上述两个工艺方案的特点在于：
方案二把拉内花键Φ25H7放在粗、精铣18H11底槽之后，这样后面的工序50、工序60、工序70很难对工件进行定位和夹紧。
造成生产率的下降。
而工艺路线一把花键底孔Φ22H12钻削出来并倒角后紧接着就拉内花键Φ25H7。
这样后面的工序就很容易对工件进行定位和夹紧，即以花键中心线进行定位、
进行螺旋夹紧。
此方案定位精度高，专用夹具结构简单、可靠。
方案一将铣上平面放
在铣后端面后面一个工序，使两道工序可以连续在同一机床加工，使整体加工过程更方便简单
通过以上两种工艺路线的优缺点分析。
最后确定工艺路线一为该零件的加工路线，工艺过程详见加工工艺过程卡。
机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
分别参照《机械制造技术》表4-9，表4-10；《互换性与测量技术基础》表2-2；《机械制造工艺设计简明手册》表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：
（单位mm）
加工表面
工序（或工
工序（或工
工序（或工步）工序（或工步）经济精度
表面粗糙度
步）名称
步）余量
基本尺寸
公差等级
公差
（Ra）
精铣
1
72
IT11
上端面
粗铣
2
73
IT12
毛坯
3
75
IT12
扩孔
1
22
IT12
Φ22孔
钻孔
20
20
IT13
毛坯
实心
花键
拉花键
25
IT7
?
精铣
2
18?
?
IT11
?
?
底槽
粗铣
16
16
IT12
毛坯
实心
精铣
1
?
80
?
IT11
?
?
后端面
粗铣
2
?
81
?
IT12
?
毛坯
3
83
?
IT12
?
确定切削用量及基本工时
工件材料：
HT200，b0.16GPaHB190~241HBS,铸造。
工序10:
以Φ40外圆为基准，粗、精铣后端面。
1.加工条件：
加工要求：
粗、精铣后端面，尺寸保证80mm。
机床：
由《机械制造工艺设计简明手册》表选择卧式铣床X61，功率为4kw刀具：
由《机械制造工艺设计简明手册》表，表选择圆柱形铣刀，材料为高速钢，
并得d=50mm，D=22mm，L=50mm，Z=6.
2.计算切削用量：
工步1：
粗铣
背吃刀量为ap2mm
进给量的确定：
机床的功率
4kw，由《机械制造技术课程设计指导书》表1-147
选取该工序的每齿进给量为fz
0.1~0.35mm/z0.2mm/z。
铣削速度：
由《机械制造技术课程设计指导书》得，选用圆柱形铣刀，其中在
d/z50/6的条件下选取。
铣削速度为v20m/min。
有公式n
1000r可以得到：
1000
40
d
n
127.38r/min。
3.14
50
由《机械制造工艺设计简明手册》表得
卧式铣床X61的主轴转速为n
125r/min
，所以，实际铣削速度为：
nd
1253.14
50
v
1000
19.63m/min。
1000
基本时间t：
查《机械制造工艺设计简明手册》表，根据圆柱形铣刀铣平面（对
称铣削、主偏角kr
90
）的基本时间计算公式：
t
ll1l2
。
其中，
fmz
l
75mm，l2
2~5mm，取l2
3mm，ae
40mm。
则有：
l1
ae（dae）
（1~3）
40
（5040）
2
22mm。
工步2：
精铣
p1
。
背吃刀量的确定
a
mm
进给量的确定：
由《机械制造工艺学课程设计指导书》中表
5-27，按表面粗糙度
为Ra3.2um的条件选取，该工序的每齿进给量为
f1mm/z。
铣削速度的计算：
由《机械制造工艺学课程设计指导书》
表5-30选取铣削速度为
v15mm/min。
n
1000=1000
15=min
d3.1450
查表《机械制造工艺设计简明手册》表选取n=80r/min可求实际切削速度
vnd
80
3.14
50
12.5m/min。
1000
1000
基本时间的确定：
根据《机械制造工艺设计简明手册》中表中圆柱形铣刀铣平面
（对称铣削、主偏角kr
90
）的基本时间公式t
ll1
l2，可以求得该工序的基本
fmz
时间，其中l
75mm，l2
2~5mm，取l23mm，ae
40mm，l122mm，得：
l
l1l2
75
3
22
60
12.5s。
t2
fmz
480
该工序总工时T
t1
t2
40
12.5
52.5s
工序20：
粗、精铣上端面
1.加工条件：
工件材料：
HT200，b0.16GPa
HB190~241HBS,铸造
加工要求：
粗、精铣上端面，尺寸保证
10mm，高72mm。
机床：
由《机械制造工艺设计简明手册》表选择卧式铣床
X61，功率为4kw
刀具：
由《机械制造工艺设计简明手册》表，表选择圆柱形铣刀，材料为高速钢，并得d=50mm，D=22mm，L=50mm，Z=6.
2.计算切削用量：
工步1：
粗铣宽度29mm
背吃刀量为ap2mm
进给量的确定：
机床的功率
4kw，由《机械制造技术课程设计指导书》表
1-147
选取该工序的每齿进给量为fz
0.1~0.35mm/z
0.2mm/z
。
铣削速度：
由《机械制造技术课程设计指导书》得，选用圆柱形铣刀，其中在
d/z
50/6的条件下选取。
铣削速度为v20m/min。
有公式
n
1000r可以得到：
1000
40
d
127.38r/min。
n
50
3.14
由《机械制造工艺设计简明手册》表得
卧式铣床X61的主轴转速为n125
r/min，所以，实际铣削速度为：
nd
125
3.14
50
。
v
1000
19.63m/min
1000
基本时间t：
查《机械制造工艺设计简明手册》表，根据圆柱形铣刀铣平面（对
称铣削、主偏角kr
90
）的基本时间计算公式：
t
ll1l2
。
其中，
fmz
l
80mm，l2
3mm，ae
29mm。
则有：
l1
ae（dae）
（1~3）
29（5029）2
26.68mm。
工步2：
精铣
p1
。
背吃刀量的确定
a
mm
进给量的确定：
由《机械制造工艺学课程设计指导书》中表
5-27，按表面粗糙度
为Ra
3.2um的条件选取，该工序的每齿进给量为
f1mm/z。
铣削速度的计算：
由《机械制造工艺学课程设计指导书》
表5-30选取铣削速度为
v15mm/min。
n
1000
=
1000
15=min
d3.1450
查表《机械制造工艺设计简明手册》表选取n=80r/min可求实际切削速度
vnd
80
3.14
50
1000
1000
12.5mm/min。
基本时间的确定：
根据《机械制造工艺设计简明手册》中表中圆柱形铣刀铣平面
（对称铣削、主偏角kr
90
）的基本时间公式t
ll1
l2，可以求得该工序的基本
fmz
时间，其中l
80mm，l2
2~5mm，取l23mm，ae
30mm，l127mm，得：
l
l1l2
80
3
27
t2
fmz
6013.75s。
480
该工序总工时
T
t1
t2
43.8713.7557.62s
工序30：
以Φ40mm外圆为基准钻、扩花键底孔Φ22H12mm
1.加工条件：
工件材料：
HT200，
b
0.16GPa
HB
190~241HBS,铸造。
加工要求：
钻花键底孔，尺寸保证20mm。
机床：
由《机械制造工艺设计简明手册》表选取
Z525型立式钻床
刀具材料：
由《机械制造工艺设计简明手册》表选取高速钢直柄麻花钻，d=20mm由《机械制造工艺设计简明手册》表选取锥柄扩孔钻
2.计算切削用量：
工步1：
钻Φ20mm花键底孔
背吃刀量：
ap20mm
进给量的确定：
由《机械制造技术课程设计指导书》表1-160选取该工步的每齿
进给量f0.32mm/r。
切削速度：
因为该工件的材料为HT200，所以选取切削速度为v22m/min。
由式n1000v可以求得：
d
参照《机械制造工艺设计简明手册》中表所列的Z525型立式钻床的主轴转速。
取
n392r/min
392
20
实际切削速度v
24.6m/min
1000
工步2：
扩Φ20mm花键底孔至Φ22H12mm
背吃刀量：
a
p
1
。
mm
进给量：
由《机械制造工艺设计简明手册》中表选取该工件的没转进给量
f0.81mm/r。
切削速度的确定：
根据相关资料，确定：
v
0.4v钻0.1228.8m/min
由公式n
1000v。
可以得到：
n
1000
8.8
127.4r/min
d
3.14
22
由《机械制造工艺设计简明手册》表选取
n
140r/min，
得到切削速度v
nd
9.67m/min
1000
工序40：
以Φ40mm外圆为基准，车倒角1X15°
1.加工条件
工件材料：
HT200,b0.16GPaHB190~241HBS,铸造。
加工要求：
倒角115°
机床：
由《机械制造工艺设计简明手册》表选车床CA6140刀具材料：
专用刀具YT15。
此工步使用到专用刀具与手动进给。
工序50：
拉内花键Φ25H7
1、加工条件：
工件材料：
HT200,b0.16GPaHB190~241HBS,铸造。
加工要求：
花键底孔粗糙度μm，键槽侧面粗糙度μm，键槽底面粗糙度μm，键槽
尺寸6mm，偏差代号H7；
机床：
由《机械制造工艺设计简明手册》表选取拉床L6120
刀具：
由《机械制造工艺设计简明手册》表选取矩形齿花键拉刀
2.切削用量：
进给量：
查《机械制造技术课程设计指导书》表1-168取值为0.1mm切削速度：
查《机械制造技术课程设计指导书》表1-169取值为5m/min
工序60：
粗、精铣18H11底槽
1.加工条件
工件材料：
HT200,b0.16GPa
HB190~241HBS,铸造。
加工要求：
以后端面为基准，粗精铣
18H11底槽、底面表面粗糙度Ra
6.3um、
侧面表面粗糙度Ra3.2um。
机床：
由《机械制造工艺设计简明手册》表选取立式升降台铣床X52K
刀具材料：
根据《机械制造工艺设计简明手册》表选用硬质合金直齿三面刃铣刀。
d=50mm，D=16mm，L=5mm，齿数为14
2.切削用量
工步1、粗铣16槽
铣削深度ap：
ap=35mm
每齿进给量af：
查《机械制造技术课程设计指导书》表
1-147，得af=~z，取
af0.2mm/z。
铣削速度V：
查《机械制造技术课程设计指导书》表
1-148，得V=60m/min
机床主轴转速n：
查《机械制造工艺设计简明手册》表取
n=375r/min
dn
3.1450
375
58.88m/min
实际切削速度v：
v
1000
1000
工步2、精铣18H11槽
切削深度ap：
ap35mm
每齿进给量：
根据《机械制造技术课程设计指导书》表
1-147查得：
af=z
切削速度：
查《机械制造技术课程设计指导书》表
1-148得切削速度V=50m/min
机床主轴转速n：
查《机械制造工艺设计简明手册》表取
n=300r/min
实际切削速度v：
工序70：
钻M8孔并攻丝
1.加工条件
工件材料：
HT200,b0.16GPaHB190~241HBS,铸造。
加工要求：
以后端面为基准，保证尺寸螺纹孔据端面15mm，两螺纹孔间距50mm。
机床：
根据《机械制造工艺设计简明手册》表选取摇臂钻床Z3025刀具：
根据《机械制造工艺设计简明手册》表选取直柄麻花钻。
工步1、钻孔
2.切削用量
钻孔前铸件为实心，根据上文所的加工余量先钻孔到再攻丝，所以D=7mm。
钻削深度ap：
ap10mm
进给量f：
由《机械制造技术课程设计指导书》表
1-160选取该工步的每齿进给
量f0.2mm/z。
，所以选取切削速度为
切削速度
V：
切削速度：
因为该工件的材料为
HT200
v22m/min
。
由式
n
1000v
可以求得：
d
按照《机械制造工艺设计简明手册》表取n=1000r/min所以实际切削速度v：
工步2、攻2-M8螺纹通孔
刀具：
根据《机械制造工艺设计简明手册》表选择手用细牙普通螺纹丝锥M81手工进给攻螺纹
工序70：
钻R2孔，配做锥孔
1.加工条件
工件材料：
HT200,b0.16GPaHB
190~241HBS,铸造。
加工要求：
以螺纹孔为基准，保证间距
25mm。
机床：
根据《机械制造工艺设计简明手册》表选取摇臂钻床Z3025刀具：
根据《机械制造工艺设计简明手册》表选取直柄麻花钻。
工步1、钻孔R2
2.切削用量
钻孔前铸件为实心，根据上文的加工余量钻孔R2，所以
钻削深度ap：
ap10mm
D=4mm。
量
f
进给量f：
由《机械制造技术课程设计指导书》表1-160选取该工步的每齿进给
0.08mm/z。
切削速度V：
切削速度：
因为该工件的材料为HT200，所以选取切削速度为
v22m/min
。
由式
n
1000v
可以求得：
d
按照《机械制造工艺设计简明手册》表取n=1000r/min所以实际切削速度v：
底孔钻好后，锥孔配做
三．夹具设计
设计要求：
为了提高劳动生产，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。
（以工序10：
粗，精铣后端面提出相应夹具设计方案）
问题的提出
本夹具主要用来加工拨叉后端面，此平面的表面要求中等，无特殊要求，且加工此
平面时需要用到辅助定位。
因此在本道工序，在保证提高劳动生产率，降低劳动强度的同时可以设计选用比较简单的夹具
定位方案
如图3-1，3-2，粗铣后端面，需要限制零件X轴移动及绕X，Y，Z轴的转动4个自由度，在左右方向上可直接用虎钳定位夹紧，这样加工起来方便快捷。
夹紧方案
3.3.1定位基准的选择
例如：
由零件图可知，加工平面需保证80mm，本设计选用以45mm的前端面和80mm
的右端面为主要定位基面，另选用图示标示1处作为辅助定位基准。
为了降低生产成
本，本设计选择采用螺纹夹紧的方式
3.3.2夹紧力方向作用点及夹紧机构
夹紧力作用点在图示左右端面，方向水平。
夹紧机构为螺旋夹紧机构，选用虎钳
夹紧装置
3.3.3夹紧力的作用点
（1）夹紧力作用点应靠近支撑元件的几何中心，或几个支撑元件所形成的支撑面内
（2）夹紧力的作用点应落在工件刚度较好的部位上
（3）夹紧力的作用点应尽可能靠近被加工表面，这样可以减小切削力对
升级会员 