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综合课程设计
计算说明书
设计题目：“CA6140车床拨叉”零件的机械加工工艺及工艺设备
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目 录
一、工艺规程设计 ………………………………………………………3
1．计算生产纲领，确定生产类型 …………………………………3
2．零件分析……………………………………………………………3
3．确定毛坯的制造方法………………………………………………3
4．拟定拨叉工艺路线…………………………………………………5
5．确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸 ………………………5
6．确定切削用量及基本工时…………………………………………6
二、夹具的设计 ………………………………………………………………9
三、参考资料 …………………………………………………………………11
四，设计小结…………………………………………………………………11
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一：工艺规程设计
设计题目：拨叉CA6140零件工艺规程及工装设计
1、计算生产纲领，确定生产类型：
该零件是CA6140车床上的拨叉，按照老师的要求，设计此零件为大批量生产。
2、零件分析：
2.1、零件的作用：
拨叉是一种辅助零件，通过拨叉控制滑套与旋转齿轮的接合。滑套上面有凸块，滑套的凸块插入齿轮的凹位，把滑套与齿轮固连在一起，使齿轮带动滑套，滑套带动输出轴，将动力从输入轴传送至输出轴。摆动拨叉可以控制滑套与不同齿轮的结合与分离，达到换档的目的。分析这种动力联接方式可知，车换档时要减速，这样可以减少滑套与齿轮之间的冲击，延长零件的使用寿命。
2.2、零件的工艺分析
根据零件图的尺寸及其精度要求，可以先加工A面及Φ22花键底孔，而后其它表面的加工以这两个表面为精基准进行。
3、确定毛坯的制造方法
零件材料为HT200灰铸铁，考虑到零件需加工表面少，精度要求不高，有强肋，且工作条件不差，既无交变载荷，又属于间歇工作，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纲量要求。
零件形状简单，因此毛坯形状需与零件的形状尽量接近，又因内孔很小，不可铸出。
4、拟定拨叉工艺路线
4.1定位基准的选择：
定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，定位基准选择得正确与合理，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，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。
⑴、粗基准的选择：
该零件属于一般轴类零件，以外圆为粗基准就已经合理了（夹持长四点定位），为保证A面与花键孔轴线垂直，以便于保证以该两面为定位精基准时其它表面的尺寸精度加工要求，可以把A面与花键底孔放在一个工序中加工，因而该工序总共要消除X，Y，Z，X，Y五个自由度（建立空间坐标系为：以花键孔轴线方向为Z轴，垂直花键孔轴线，平行槽、花键、肋板对称线并且从槽180+0.012指向80+0.03的方向为X轴，同时垂直于X轴、Z轴的方向为Y轴，取坐标原点为花键孔轴线与A面的交点为原点），用三爪卡盘卡
夹持外圆柱面。消除X，Y，X，Y 四个自由度，再用一个浮动支承顶住B面，消除Z 自由度，达到定位要求。
⑵、精基准的选择：
主要考虑基准重合问题，要遵循基准统一原则，所以选择用拨叉头左端面作为精基准。
4.2零件表面加工方法的选择：
拨叉脚2端面：先粗至13mm，Ra6.3，再精铣至12mm，Ra6.3
4.3制定工艺路线：
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工序号 工序名称 工 序 内 容 车间 工段 设备 工 艺 装 备 工时
准件单件
1精铣拨叉头两端面立式铣床 X51端铣刀，游标卡尺
2精铣拨叉头左端面立式铣床 X51端铣刀，游标卡尺
3粗扩，精扩，倒角25孔四面组合钻床麻花钻，扩孔钻，铰刀 卡尺，塞规
4校正拨叉脚 钳工台手锤
5粗铣拨叉脚两端面卧式双面铣床三面刃铣刀，游标卡尺
6铣叉爪口内侧面立式铣床 X51铣刀，游标卡尺
7粗铣操纵槽底面和内侧面立式铣床 X51键槽铣刀，卡规深度卡尺
8精铣拨叉脚两端面卧式双面铣床三面刃铣刀，游标卡尺
9钻，攻丝M22螺纹孔四面组合钻床符合钻头，卡尺
10去毛刺 钳工台平挫
11中检塞规，百分表，卡尺
12热处理—拨叉脚两端面局部淬火淬火机等
13校正拨叉脚 钳工台手锤
14磨削拨叉脚两端面平面磨床 M7120A砂轮，游标卡尺
15清洗 清洗机
16终检塞规，百分表，卡尺
5、确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸，设计、绘制毛坯图
1、确定毛坯余量
铸铁模铸造的机械加工余量按GB/T11351-89确定。确定时根据零件重量来初步估算零件毛坯铸件的重量，加工表面的加工精度，形状复杂系数，由《工艺手册》表2.2-3，表2.2-4，表2.2-5查得，除孔以外各内外表面的加工总余量（毛坯余量），孔的加工总余量由表2.3-9查得，表2.3-9中的余量值为双边余量。具体见cad毛坯图。
6、确定切削用量及基本工时（机动时间）
在工艺文件中还要确定每一工步的切削用量。
(1)切削用量指：背吃刀量asp(即切削深度ap)、进给量f及切削速度Vc 。
(2)确定方法是：确定切削深度——>确定进给量——>确定切削速度
(3)具体要求是：
①由工序或工步余量确定切削深度：
精、半精加工全部余量在一次走刀中去除；
在中等功率机床上一次走刀ap可达8～10mm。
②按本工序或工步加工表面粗糙度确定进给量：
对粗加工工序或工步按加工表面粗糙度初选进给量后还要校验机床进给机构强度
③可用查表法或计算法得出切削速度Vc查，用公式 换算出查表或计算法所得的转速nc查，根据Vc查在选择机床实有的主轴转速表中选取接近的主轴转速n机作为实际的转速，再用 换算出实际的切削速度Vc机填入工艺文件中。对粗加工，选取实际切削速度Vc机、实际进给量f机和背吃刀量asp之后，还要校验机床功率是否足够等，才能作为最后的切削用量填入工艺文件中。
6.1 拨叉脚端面A铣削用量及基本时间的确定：
(1)、加工条件
工件材料：HT200正火，δb=220MPa，190～220HBS
加工要求：粗铣拨叉脚端面。
机床选择：为X51卧式铣床，采用端铣刀粗铣。
机床功率：4.5kw
工件装夹：工件装夹在铣床专用夹具上。
(2)、确定切削用量及基本工时
(2.1) 粗铣
1）、选择刀具：
根据《工艺手册》表3.1-27，选择用一把YG6硬质合金端铣刀，其参数为：铣刀外径d0=100mm，铣刀齿数Z=10。
2）、确定铣削深度a p：
单边加工余量Z=3，余量不大，一次走刀内切完，则：a p=3mm
3）、确定每齿进给量fz:
根据《切削手册》表3.5，用硬质合金铣刀在功率为4.5kw的X51铣床加工时，选择每齿进给量fz=0.14～0.24mm/z，由于是粗铣，取较大的值。现取：
fz=0.15mm/z
4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：
根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.0～1.5mm，现取1.2mm，根据《切削手册》表3.8铣刀直径d0=100mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=180min。
5）、确定切削速度Vc：
根据《切削手册》表3.16可以查Vc：
由 ap=3mm fz=0.15mm/z，查得
Vc=72mm/z n=235mm/z V?=360mm/z
根据X51型卧铣床说明书
nc=160r/min V?c=40.2 mm/min (横向)
实际切削速度和齿进给量：
6）、计算基本工时：
t=28.8s
(2.2) 精铣
1）、选择刀具：
根据《工艺手册》表3.1-27，选择用一把YG6硬质合金端铣刀，铣刀外径d0=100mm，铣刀齿数Z=10
2）、确定铣削深度ap：
由于单边加工余量Z=1，故一次走刀内切完，则：a p= 1 mm
3）、确定每齿进给量fz:
由《切削手册》表3.5，用硬质合金铣刀在功率为4.5kw的X51铣床加工时，选择每齿进给量fz=0.14～0.24mm/z，半精铣取较小的值。现取：
fz=0.14mm/z
4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：
根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.0～1.5mm，现取1.2mm，根据《切削手册》表3.8铣刀直径d0=100mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=180min。
5）、确定切削速度Vc：
根据《切削手册》表3.16可以查Vc：
由 ap≤4mm ?z=0.14mm/z，查得：
Vc=110mm/z n=352mm/z V?=394mm/z
根据X51型卧铣床说明书
nc=210 r/min V?c= 52.78mm/min
实际切削速度和每齿进给量：
6）、计算基本工时：
t=28.8s
所以本工序的基本时间为：
T=t1+t2=28.8+28.8=57.6
二、夹具设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动成本，需要设计专用夹具。
1、问题的提出：
本夹具主要用于第4道工序铣拨叉脚2端面，由于该端面精度要求不高，所以，在本道工序加工时，要考虑如何提高劳动生产率。
2、夹具设计的有关计算：
⑴、定位基准的选择：
?粗铣铣拨叉脚2端面时，应该选取拨叉左端面作为基准。所以夹具设计时，底面应该再加一块挡板，这样就把零件定位在夹具上了。
⑵、切削力及夹紧力计算：
刀具：YG6硬质合金端铣刀
(见《切削手册》表3.28)
其中：CF=54.5，ap=4.5，XF=0.9，fZ=0.18，YF=0.74，ae=28，UF=1.0，d0=100，qF=1.0，n=255，WF=0，Z=10
∴F=54.5×4.50.9×0.180.74×28×10/(100×2550)≈166.1(N)
水平分力：FH=1.1F实≈182.7(N)
垂直分力：FV=0.3F实≈49.8(N)
在计算切削力时，必须安全系数考虑在内。
安全系数: K=K1K2K3K4。
其中：K1=1.5 K2=1.1 K3=1.1 K4=1.1
∴F／=KFH=（1.5×1.1×1.1×1.1）×182.7=364.8 (N)
实际加紧力为F加= KFH/（U1*U2）=364.8/0.5=729.6 (N)
其中U1和U2为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数，U1=U2=0.025
螺母选用M42x1.5细牙三角螺纹，产生的加紧力为
W=2M/D2tg(a+6055)+0.66(D3- d3 )/（D2- d2)
其中： M=19000 N.M D2=18mm a=2029， D=42mm d=25mm
解得： W=17845 (N)
此时螺母的加紧力W已大于所需的729.6的加紧力F加，故本夹具可安全工作。
心轴取材料为Q235
查表得Q235的许用弯曲应力为： 158Mpa
弯曲应力=M/Wz=32FL/ 3.14 d3=99.4X32X0.028/[3.14X(0.022)2]
=2.67<< 许用弯曲应力158Mpa
(3)定位误差分析
由于左端面是靠着夹具体上的，在误差允许的情况下，肯定会产生相应的误差，所以应该尽量底面与垂直面提高垂直?度，以减小误差
。
3、夹具结构设计及操作简要说明：
如夹具图所示，在设计夹具时，应该注意提高劳动率。为此，在螺母夹紧时采用开口垫圈，以便装卸，夹具体底面上的一对定位挡板可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置，以利于铣削加工。夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺配合使用）；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以有利于铣削加工。
铣床夹具的装配图及夹具体零件图分别见cad图。
三，主要参考文献
1．邹青主编.机械制造技术基础课程设计指导教程.北京：机械工业出版社,2004.8
2．谭建荣主编.图学基础教程.北京:高等教育出版社,1999.10
3.??? 吴宗泽主编.机械设计课程设计手册.北京: 高等教育出版社,2006.5
4. 艾 兴等编.切削用量简明手册.北京:机械工业出版社,2002
5．杨兴俊等编.互换性及测量技术.北京：中国计量出版社，2007.6
8．朱冬梅等编.画法几何及机械制图.北京:高等大学出版社,2000
四，设计小结
这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练。
?????? 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的事业打下一定的基础。
????由于能力所限，设计尚有许多不足之处，请楼老师给予指导和改正。
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