机械制造工艺学课程设计CA6140拨叉831005型号.docx

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机械制造工艺学课程设计CA6140拨叉831005型号

机械制造工艺学课程设计

说明书

题目：

设计CA6140拨叉（831005）零件的加工工艺规程及备工艺装（年产量为4000件）

班　　级：

姓　　名：

指导教师：

完成日期：

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

序言

机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的部分基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。

这是我们在大二提前对毕业设计做的准备，把所学的各课程进行一次较为深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们这两年的大学生活中占有重要的地位。

由于所学课程不够，大部分资料属于查阅借鉴，能力有所限，设计尚有许多不足之处，愿老师谅解。

一、零件工艺性分析

1.1、零件的作用

拨叉，它位于车床变速机构中，主要起换档，主要用在操纵机构中，比如改变车床滑移齿轮的位置，实现变速；或者应用于控制离合器的啮合、断开的机构中，从而控制横向或纵向进给。

1.2、零件的工艺分析

1.以φ25mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：

φ25H7mm的孔，以及φ42mm的圆柱两端面，其中主要加工表面为φ25H7mm通孔。

2.以φ60mm孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括：

φ60H12的孔，以及φ60H12的两个端面。

主要是φ60H12的孔。

3.铣16H11的槽这一组加工表面包括：

此槽的端面，16H11mm的槽的底面，16H11mm的槽两侧面。

4.以M22×1.5螺纹孔为中心的加工表面。

这一组加工表面包括：

M22×1.5的螺纹孔，长32mm的端面。

主要加工表面为M22×1.5螺纹孔。

这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：

（1）φ60孔端面与φ25H7孔垂直度公差为0.1mm.。

（2）16H11mm的槽与φ25H7的孔垂直度公差为0.08mm。

由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。

二、机械加工工艺规程设计

2.1、确定毛坯的制造形成

零件材料为HT200。

考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。

2.2基准的选择

2.2.1粗基准的选择

对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。

而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。

根据这个基准选择原则，现选取φ25021.00+孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个

φ42作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。

2.2.2精基准的选择

主要应该考虑基准重合的问题。

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，此处不再重复。

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

工序一 粗、钻、扩、铰、精铰φ25、φ60孔

工序二 粗、精铣φ60、φ25孔下端面

工序三 粗、精铣φ25孔上端面

工序四 粗、精铣φ60孔上端面

工序五 切断

工序六 铣螺纹孔端面

工序七 钻φ22孔（装配时钻铰锥孔）

工序八 攻M22×1.5螺纹

工序九 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面

工序十 粗铣 半精铣 精铣16H11的槽。

工序十一 检查。

上面的工序加工不太合理，因为由经验告诉我们大多数都应该先铣平面再加工孔，那样会更能容易满足零件的加工要求，效率不高，但同时钻两个孔，对设备有一定要求。

且看另一个方案。

2.3.2.工艺路线方案二

工序一  粗、精铣φ25孔上端面

工序二  粗、精铣φ25孔下端面

工序三  钻、扩、铰、精铰φ25孔

工序四  钻、扩、铰、精铰φ60孔

工序五  粗、精铣φ60孔上端面

工序六  粗、精铣φ60孔下端面

工序七  切断

工序八  铣螺纹孔端面

工序九  钻φ22孔（装配时钻铰锥孔）

工序十  攻M22×1.5螺纹

工序十一 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面

工序十二 粗、半精铣 精铣16H11的槽

工序十三 检查

上面工序可以适合大多数生产，但是在全部工序中间的工序七把两件铣断，对以后的各工序的加工定位夹紧不方便，从而导致效率较低。

再看另一方案。

2.3.2.工艺路线方案三

工序一  以φ42外圆为粗基准，粗铣φ25孔下端面

工序二  精铣φ25孔上下端面

工序三  以φ25孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰φ25孔,孔的精度达到

IT7

工序四  以φ25孔为精基准，粗铣φ60孔上下端面

工序五  以φ25孔为精基准，精铣φ60孔上下端面，保证端面相对孔的垂直

度误差不超过0.1

工序六  以φ25孔为精基准，钻、镗、铰φ60孔，保证空的精度达到IT8

工序七  以φ25孔为精基准，铣螺纹孔端面

工序八  以φ25孔为精基准，钻φ20孔（装配时钻铰锥孔）

工序九  以φ25孔为精基准，钻一个φ20孔，攻M22×1.5螺纹

工序十  以φ25孔为精基准，铣槽端面

工序十一 以φ25孔为精基准，铣16H11的槽保证槽的侧面相对孔的垂直度误

差是0.08

工序十二 铣断

工序十三 检查。

虽然工序仍然是十三步，但是效率提高了。

工序一和工序二比起工艺路线方案二快了一倍（实际铣削只有两次，而且刀具不用调整）。

多次加工φ60、φ25孔是精度要求所致。

 以上工艺过程详见图3。

三、机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定

“CA6140车床拨叉”；零件材料为HT200，硬度190～210HB，毛坯重量1.45kg，生产类型为中批量，铸造毛坯。

据以上原始资料及加工路线，分别确定各家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. 外圆表面（φ42）考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯，没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。

2. 外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（φ25，φ60端面）。

查《机械制造工艺设计简明手册》（以下称《工艺手册》）表3.1～26，取φ25，φ60端面长度余量均为2.5（均为双边加工）铣削加工余量为：

粗铣2mm半精铣0.7mm

3. 内孔（φ60已铸成φ50的孔）查《工艺手册》表2.2～2.5，为了节省材料，取φ60孔已铸成孔长度余量为3，即铸成孔半径为50mm。

工序尺寸加工余量：

钻孔5mm扩孔0.5mm铰孔0.1mm精铰0mm同上，零件φ25的孔也已铸出φ15的孔。

工序尺寸加工余量：

钻孔至φ23余量为8mm扩孔钻1.8 mm粗铰孔0.14mm精铰孔0.06 mm

4. 槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量铸出槽端面至中心线47mm的距离，余量为3mm。

工序尺寸加工余量：

粗2.1mm半精铣0.7mm精铣0.2mm

5. 螺纹孔顶面加工余量铸出螺纹孔顶面至φ25孔轴线且垂直轴线方向40mm的距离，余量为4mm工序尺寸加工余量：

粗铣顶面3.1 mm半精铣0.7mm精铣0.2mm

6. 其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为中批量生产，应该采用调整加工。

因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。

3.2、确定工序

工序一 以φ42外圆为粗基准，粗铣φ25孔上下端面。

1. 加工条件

工件材料：

HT200,σb=0.16GPa,HB=200-241,铸造。

加工要求：

粗铣φ25孔上下端面。

机床：

X53立式铣床。

刀具：

W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。

铣削宽度ae<=60,深度ap<=4,齿数z=10,故据《切削用量简明手册》（后简称《切削手册》）取刀具直径do=80mm。

选择刀具前角γo＝0°后角αo＝15°，副后角αo’=10°，刀齿斜角λs=－15°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1.5mm。

2. 切削用量

1）铣削深度因为切削量较小，故可以选择ap=1.3mm，一次走刀即可完成所需长度。

2）每齿进给量机床功率为10kw。

查《切削手册》f=0.08-0.15mm/z。

由于是对称铣，选较小量f=0.15 mm/z。

3）查后刀面最大磨损及寿命查《机械切削用量手册》表8，寿命T=180min

4）计算切削速度 按《2》表14，V=1.84 n=7.32 fV=6.44

5）计算基本工时tm＝L/ Vf=（90+36）/6.44=6.99min。

工序二 精铣φ25孔上下端面。

1. 加工条件

工件材料：

HT200,σb =0.16GPa HB=200-241,铸造。

加工要求：

精铣φ25上下端面。

机床：

X6140卧式铣床。

刀具：

W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。

铣削宽度ae<=60,深度ap<=4,齿数z=10,故据《切削用量简明手册》（后简称《切削手册》）取刀具直径do=80mm。

选择刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1mm。

2. 切削用量

1） 铣削深度

因为切削量较小，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。

2） 每齿进给量机床功率为7.5kw。

查《切削手册》表5f=0.14-0.24mm/z。

由于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。

3） 查后刀面最大磨损及寿命查《切削手册》表8，寿命T=180min

4） 计算切削速度按《切削手册》表14，查得Vf＝6.44mm/s，

5） 计算基本工时tm＝L+182/ Vf=（2+182）/6.44=5.9min。

工序三 以φ25孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰φ25孔，孔的精度达到IT7。

1. 选择钻床及钻头

选择Z5125A钻床，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=23mm，钻头采用双头刃磨法，

2.选择切削用量

（1）决定进给量由do=23mm,查《2》表5按钻头rmmf/57.0-47.0按机床强度查[1]表10.1-2选择rmmf/8.1~056.0最终决定选择机床已有的进给量rmmf/48.0

（2）耐用度查[2]表9T=4500s=75min

（3）切削速度查《1》表10.1-2n=50-2000r/min 取n=1000r/min.

３.计算工时 

min19.0100048.012801nfLtm 由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。

扩铰和精铰的切削用量如下：

 扩钻：

选高速钢扩孔钻 min/1000rnrmmf/8.0~7.0mmd8.240min12.0100075.012802nfLtm 铰孔：

选高速钢铰刀 min/10