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1、拔叉制造工艺课程设计全套资料 集团标准化工作小组 Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN拔叉制造工艺课程设计全套资料 机械制造工艺学课程设计说明书题目:拨叉零件机械加工工艺规程及关键工序夹具设计注意：专 业：机械工程及其自动化班 级：设 计 者：学 号：指导教师：机械制造工艺学课程设计任务书题目:拨叉零件机械加工工艺规程及关键工序夹具设计内容：1.零件图1张2.毛坯图1张3.机械加工工艺过程综合卡片1张4.机械加工工序卡片7张5.夹具结构设计装配图1张6.夹具结构设计零件图1张7.课程设计说明书1份专 业：班 级：设 计 者：学 号：指导教师：一、零件的分析1.零件的作用2

2、.零件的工艺分析3.零件的尺寸图二、确定生产类型三、确定毛坯的制造形式四、工艺规程设计1.基面的选择2.制定工艺路线3.机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定4.确立切削用量及基本工时五、夹具设计1.问题的提出2.夹具设计3.绘制夹具零件图六、参考文献七、小结八、附录一、零件的分析（一）零件的作用题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。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工作，工作过程：拨叉零件是在传动系统中拨动滑移齿轮，以实现系统调速，转向。其花键孔25mm通过与轴的配合来传递凸轮曲线槽传来的运动，零件的两个叉头部位与滑移齿轮相配合。（二）零件的工艺分析CA614

3、0车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：1. 零件孔22mm的上下加工表面及花键孔25mm这一组加工表面包括：孔22mm的上下加工表面，孔22mm的内表面，有粗糙度要求为Ra小于等于，25mm的六齿花键孔，有粗糙度要求Ra小于等于，扩两端面孔，有粗糙度要求Ra=;加工时以上下端面和外圆40mm为基准面，有由于上下端面须加工，根据“基准先行”的原则，故应先加工上下端面（采用互为基准的原则），再加工孔22mm, 六齿花键孔25mm和扩孔。2. 孔22mm两侧的拨叉端面这一组加工表面包括：右侧距离18mm的上下平面，Ra=，有精铣平面的要求，左侧距离为8mm的上下平面，Ra=，同样要求

4、精铣。 加工时以孔22mm，花键孔25 mm和上下平面为基准定位加工。根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面尺寸，上述表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证，对于这两组加工表面而言，可以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，并且保证它们的位置精度要求（三）零件的尺寸图二、确定生产类型1.结合生产实际，备品率a和废品率b分别抽取5和2。则N=Qn（1+%+%）=38001（15%2%）=4066件/年 2.由于拨叉零件的年产量为4066件，现已知该产品属于轻型机械，叉的重量为，根据表可知生产类型为中批生产。三、确定毛坯的制造形式 1.零件

5、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.已知零件的生产纲领是4066件每年,故查表，可确定其为中批生产，初步确定工艺安排的基本倾向为：加工过程划分阶段，工序适当集中，加工设备主要以通用设备为主，采用专用夹具，这样投资较少，投产快生产率较高，转产较容易。3.根据零件的材料确定毛坯为铸件，材料为HT200，毛坯的铸造方法为模锻铸造，铸件尺寸公差等级为CT9级。4.下图为所制的毛坯尺寸图。四、工艺规程设计（一）基面的选择 基面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。 （1）粗基准的选择。对

6、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22孔的不加工外轮廓底面作为粗基准，利用圆柱来定位，另外四爪握住两边来限制六个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。 （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。（二）制定工艺路线 在生产纲领确定的情况下, 根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求来制定工艺路线。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

7、。1.工艺路线方案的对比方案一工序：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。 方案二工序：1.粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15倒角。 以40mm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A面为基准，3.铣削槽B面。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4.铣削8+0.030mm的槽。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.铣削18+0.0120mm的槽。以花键的中心线及A面为基准。选用X62W卧式铣

8、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。2. 补充选定的方案工序0铸坯。工序1 粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15倒角。 以40mm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。工序2 拉花键。以A面为基准，工序3 铣削槽B面。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工序4 铣削8 +的槽。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。工序5 铣削18+0.0120mm的槽。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。工序6 磨槽。工序7 去毛刺。工序8 检验。3，选

9、择机床（1）工序1为车端面和钻孔、扩孔、倒角，可用C3163-1转塔式六角车床。（2）工序2为拉花键，采用普通拉床。（3）工序3和4为铣端面，可采用X62W铣床。( 4) 工序6磨削采用磨床。4.选择夹具:每个工序都可以采用专用的夹具,夹具后面再设计。5.选择刀具:在铣床上用高速钢立铣刀，铣上下两槽用三面刃铣刀，在车床上选普通车刀，内拉床选矩形齿花键拉刀6.选择量具:精度要求较高的可用内径千分尺量程50125，其余用游标卡尺分度值为。（三）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 CA6140的拨叉材料为HT200。毛坯重量为 kg，b =160MPa HB170240 生产类型为由大、中批量生

10、产，采用模锻锻模。据以上原始资料及加工路线，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：1.A面的加工余量 A面有30.8mm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22+，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20mm扩孔21mm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=1mm3.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2.8mm4上凹槽:对于上凹槽的加工，由于事先未被铸出，要满足其

11、槽的深度先需要粗铣，现确定其加工余量取8mm。为了保证槽两边的表面粗糙度和槽的水平尺寸8 +的精度要求，需要进行精铣槽的两侧面,加工余量取0.5mm。5. 下凹槽:由于此平面没有加工，只加工平面的凹槽，其基本尺寸为槽宽18+ (精度较高，IT6级)，槽的深度为15，可事先铸出该凹槽，该槽的三个表 面的粗糙度都为，在粗铣后精铣能达到粗糙度要求。6. 孔：钻孔其尺寸为20mm，加工余量取2mm,扩孔钻，保留0.5mm的拉刀加工余量。孔里的花键槽用组合装配式拉刀成型式的加工方式一次拉出。7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，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

12、方式予以确认。（四）确立切削用量及基本工时工序0 毛坯工序。 铸造尺寸如毛坯图工序1 ：车削A面。加工条件工件材料：灰口铸铁HT200,铸造。加工要求：粗、半精车A面并保证28mm的工序尺寸，Ra=m机床C3163-1：转塔式六角卧式车床。刀具：刀片材料。 r =12. ao=6-8 b= -10 o= Kr=90 n=15 工序图：1. 计算切削用量（1）已知长度方向的加工余量为30.8mm 。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IT 12级。 （2）进给量、根据切削简明手册（第3版）表 当刀杆尺寸为16mm25mm,ae3mm时，以及工件直径为6

13、0mm时（由于凸台B面的存在所以直径取60mm）f=-0.8mmr.按C3163-1车床说明书取f= mm/r。由于存在间歇加工所以进给量乘以k= 所以实际进给量f=0.48 mm/r按C3163-1车床说明书fr（3）计算切削速度。按切削简明手册表 ，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）刀具材料YG6 V=Cv/(TmapXvfYv) kv其中：Cv=158 Xv= Yv= m=修正系数Ko见切削手册表kmv= kkv= kkrv= ksv= kBV=Vc =158/( =(m/min)（4）确定机床主轴转速 ns =1000vc/dw=（r/min）按C31631车床说明书n200

14、 rmin所以实际切削速度V=40.8m/min （5）切削工时，按工艺手册表 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)/nw x f=（min） L=(65-0)/2=32.5 L1=3、L2=0、L3=0。2、精车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 ， f=0.25mm/r按C31631车床说明书f0.16 mm/r3)计算切削速度 按切削用量简明手册表，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）V=Cv/(TmapXvfYv) kv=158/( =(m/min)4)确定机床主轴转速nw

15、=1000vc/ dw =（r/min）按C31631车床说明书取nw =400（r/min）实际切削速度V=57.1m/min5)切削工时查工艺手册表 Tm=(L+L1+L2+L3)/ nw xf=（min） 由于下一道工序是钻孔，所以留下?20mm的台阶，所以L=(65-20)/2=22.5 mm L1=0. L3=0。3、钻孔、扩孔、倒角。 （1）、钻孔钻头选择：见切削用量简明手册表钻头几何形状为（表及表）：双锥修磨具刃，钻头参数：d20mm =30，2=118，2=70，b=3.5mm ,ao=12,=55,b=2mm，=4mm。根据切削用量简明手册表2-9确定f=a、按机床进给强度决

16、定进给量根据表 ,当b210MPa do20.5mm 可确定f=。 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，当do=20mm、钻头最大磨损量取 寿命T=45min.c.切削速度由切削用量简明手册，表得V=21m/minn=1000V/D= 由机床技术资料得和接近的有280n/m和400n/min 取280n/min取n=280m/min. 实际V=17 m/min d、 基本工时Tm=L/nf=(80+10)/= (min) 入切量及超切量由表. 查出+=10mm 所以Tm=L/nf=(80+10)/= (min) （2）、扩孔刀具直径do=21m

17、m；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= min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 可以查出当160245HBSfrVc41mminPc按C31631车床说明书主电机功率11 kw可见比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 当do21 mmf mm.查得转矩MNM切削用量简明手册表由表得功率公式PcMcVc/30do=30x21=按C31631车床说明书

18、主电机功率P11kw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。工序2 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。工序图：1)拉削速度 v=0.06m/s(3.6m/min)2)切削工时 t=ZbLk/1000vfzZ式中： Zb 单面余量1.5mm(由21mm拉削到25mm)； L 拉削表面长度，80mm； 考虑校准部分的长度系数，取； k 考虑机床返回行程系数，取 ； 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=12mm拉刀同时工作齿数z=l/p=80/127。其本工时 Tm=80100

19、07=(min)工序3 粗铣，精铣B面。加工要求：粗铣B面，精铣B面，Ra=。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。工序图：1. 粗铣1)选择刀具 根据切削用量简明手册表 铣削宽度ae5mm时。直径为do=50mm故齿数，由于采用标准镶齿圆柱铣刀铣刀几何参数（表）rn=10ao=16 2) 切削用量 留精铣的加工余量为，所以本道工步切削宽度ac，由于加工表面精度要求Ra= um.根据表得每转进给量fmm/r就能满足要求，但考虑到X62W功率为，机床为中等系统刚度和62W铣床说明书 所以每转进给量fr3)选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根

20、据切削用量简明手册表、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为镶齿铣刀do=50mm，刀具寿命 T=120min（表）4)决定切削速度Vc根据切削用量简明手册表确定Z=8, ap=40-70mm, ac= mm, fz=f/z=zVc=(Cvdoqo)/(TmaoXvfzyvaeuvZpv) Cv=20,qv=,Xv=,yv=,uv=,pv=,m=,Km=,KTv=Kv=KmKsvVc=(Cvdoqo)/(TmaoXvfzyvaeuvZpv)=(m/min) n=1000V/d=/=151r/min 根据X62W型铣床说明书选n=160r/minVc=1000=/1000=25.1m/min Vf=nf=

21、96mm/min 选Vf=80mm/min ,实际fz=Vf/(nz)=0.0625mm/z5)机床功率根据切削用量简明手册表 当 Vc=71m/min ae=2.8mm ap=41mm fz= Kmpc= 故Pct,根据X62W型铣床说明书，机床主轴允许的功率为Pcm= 故PccPcm 因此所决定的切削用量可以采用: ae=2.8mm Vf=80m/minn=160r/min Vc=25.1m/min fz=z6)基本工时根据切削用量简明手册表Tm=(L+L1+)/ Vf =(28+14)/80=（min） L1+=14mm2. 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

22、铣的加工余量为，所以本道工步切削宽度 :ae0.2mm，f3）决定切削速度Vc可根据切削用量简明手册表确定 ac=0.2mm, Vc=(Cvdoqo)/(TmaoXvfzyvaeuvZpv) =33.1m/min n=1000V/d=/=211r/min根据X62W型铣床说明书选n=210r/minVf =nf=126mm/min VF=125mm/min fz= Vf /(nz)=0.074mm/Z4）基本工时基本工时根据切削用量简明手册表Tm=(L+L1+)/ Vf=(28+14)/125=（min） L1+=14mm工序4 铣削8+槽。 加工工件尺寸：8+ , 长度L=40mm。 加工要

23、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工序图：1)选择刀具：由加工尺寸公差 得铣刀精度为精密级K8铣刀参数：L=8mm D=63 d=22 d1=34 ro=15ao=12an=6Z=162)选择切削量由于槽的深度为8mm, 故一次走完，ae=8mm ap=8mm由切削用量简明手册表 确定f=-0.3mmr 现取f=0.3mm/r fz=16=0.018mm/z3)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命根据切削用量简明手册表,得最大磨损量为 由表确定刀具寿命：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的公式：Vc=(Cvdoqo)/(Tm

24、aoXvfzyvaeuvZpv)Kv Cv=25,qv=,Xv=,yv=,uv=,pv=,m=,Km=,Ksv=,KTv=,Kv=KmKsvVc=(Cvdoqo)/(TmaoXvfzyvaeuvZpv)Kv =82.86m/minn=1000Vc/do=100063=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=375=112.5mm/min 根据X62W型铣床说明书选Vf=110mm/minfzc=110/37516=0.018mm/z5）机床功率：根据切削用量简明手册表 公式 ：圆周力 fc=(CFapxffz

25、yFaeVFZ/doaFnWF)KFC KTV= KMFC = 由表28 得CF=30，XF=，yF=，UF=，WF=0，qF=，KFC= Fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doqFnWF)KFC=30 X 8 X X 8/ 63 X 375 = N M=FCdo/2103=?M Pc=FcVc/1000=1.18km 根据X62W型铣床说明书，功率足够。6)基本工时基本工时根据切削用量简明手册表Tm=(L+L1+)/Vf=(40+14)/110=（min） L1+=14mm工序5 铣宽为180+0.12mm槽加工要求：用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽180+0.12mm，长L=40mm，

26、加工余量：23mm 由于此工步的设计尺寸精度要求很高，用铣削加工很难达到尺寸精度的要求，所以为了留给下一道公序磨削的加工余量，所以分两步走，ae=23，ap=10mm。工序图：1)选择刀具铣刀参数：L=10 D=100mm d=30mm ro=15ao=12an=6Z=242)选择铣削用量由于槽的宽度为18mm, 故二次走完，ae=23mm ap=10mm由切削用量简明手册表 确定f=0.5mm/r 现取f=0.8mm/r fz=24=0.02mm/z3)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命根据切削用量简明手册表,得最大磨损量为 由表确定刀具寿命：T=100min其中4）确定切削速度Vc和每齿进给量Vf

27、由切削用量简明手册的公式：Vc=(Cvdoqo)/(TmaoXvfzyvaeuvZpv)Kv Cv=25,qv=,Xv=,yv=,uv=,pv=,m=,Km=,Ksv=,KTv=,Kv=KmKsvVc=(Cvdoqo)/(TmaoXvfzyvaeuvZpv)Kv =98.6m/minn=1000Vc/do=1000100=314r/min根据X62W型铣床说明书选nc=300r/min实际速度Vc=donc/1000=94.2m/min 选Vfc=ncf=150mm/min 根据X62W型铣床说明书选Vf=150mm/minfzc=150/30024=0.020mm/z5）基本工时基本工时根据

28、切削用量简明手册表Tm=(L+L1+)?i/Vf=(40+20)X2/150=（min） L1+=20mm i=2(走两次)工序6 磨18mm槽，保证尺寸18mm 工序图：1)选择砂轮。见切削手册第三章中磨料选择各表，结果为GZ46KV6P35040127其含义为：磨轮磨料为棕刚玉，为了防止粒度过小而磨轮堵塞，所以选用为粒度为46#，硬度为软2级。 平型砂轮，其尺寸为16640（DdH）。2)切削用量的选择砂轮转速n砂=3000r/min(见机床说明书)，V砂=2.5m/s进给量f=50mm/min 双单行程 fr=0.015mm3)切削工时。当加工1个表面时 Tm=(L+y+)?i K/50

29、= 工序7 去毛刺清除工件已加工部位周围所形成的刺状物或飞边工序8 检查最后，将以上各个工序切削用、工时定额的计算结果，连同其它加工数据，一起填入机械加工工艺卡片中，见附后表。五、 夹具设计（一）问题的提出为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具经过与指导老师协商，决定设计第4道工序铣宽为80+0。03mm槽的铣床夹具。本夹具将用与X63卧式铣床。刀具为高速钢直齿三面刃铣刀，来对工件进行加工。 本夹具主要用来铣宽为80+0。03mm的槽，由于采用宽为80+0。022mm的精密级高速钢直齿三面刃铣刀，一次铣削，所以主要应该考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度（二）夹具设计 1定准位基的选择