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机械制造工艺学
课程设计说明书
设计题目 设计“CA6140车床831005（第2组）拨叉”零件的机械加工工艺及工艺设备
机械制造工艺学课程设计任务书
题目: 设计”CA6140车床拨叉”零件的机械加工工艺规则及工艺装备
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. 结构设计装配图 1张
5. 结构设计零件图 1张
6. 课程设计说明书 1份
指导教师 ：刘念聪
学 号 ：2200551050105
学 生 ：欧果
2007．12
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Φ25mm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
CA6140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Φ22mm的上下加工表面及花键孔Φ25mm
这一组加工表面包括：孔Φ22mm的上下加工表面，孔Φ22mm的内表面，有粗糙度要求为Ra小于等于6.3um，Φ25mm的六齿花键孔，有粗糙度要求Ra小于等于3.2um，扩两端面孔，有粗糙度要求Ra=6.3um;
加工时以上下端面和外圆Φ40mm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Φ22mm, 六齿花键孔Φ25mm和扩孔；
2，孔Φ22mm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=3.2um，有精铣平面的要求，左侧距离为8mm的上下平面，Ra=1.6um，同样要求精铣；
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、 工艺规程设计
(一)确定毛坯的制造形式
1：零件材料为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：已知零件的生产纲领是20000件每年,故查表（15-2），可确定其为大批生产，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，毛坯的铸造方法为金属模机械造型（表15-4），铸件尺寸公差等级为CT9级（表15-5）
（二）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φ22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。
（三）制定工艺路线
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。
1..工艺路线方案
工序一 铸坯。
工序二 粗铣圆柱底面。
工序三 钻圆柱成φ20的孔。
工序四 扩铰孔φ20到φ22。
工序五 粗车圆柱孔口斜度为20度。
工序六 粗铣右槽1侧平面和高度为8mm（见图）,粗铣高度为18mm的左槽2（见图）。
工序七 精铣槽1的上下面和和里面、侧面，精洗槽2的上下面和里面。
工序八 拉销孔φ22成花键。
工序九 去毛刺。
工序十 检验。
工序号工序内容定位基准
01铸件
02粗铣下端面孔的外圆，上端面
03钻孔孔的外圆，下端面
04扩孔φ22孔的外圆，下端面
05车倒角，角度为20度孔的上下端面
06铣左边键槽，铣右边键槽孔，下端面
07精铣左右两槽孔，下端面
08拉花键槽孔的外圆，下端面
9去毛刺
10终检
2，选择机床
（1）工序一，工序五，，工序七均为铣表面，可用XA5032铣床。
（2）工序三为钻孔，扩孔工艺，可采用摇臂钻床Z305B。
（3）工序八为拉花键，采用普通拉床。
( 4 ) 工序六用车床。
3，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。
4，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
5，选择量具:精度要求较高的可用内径千分尺量程50～125，其余用游标卡尺分度值为0.02
（四）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，，生产类型大批量，铸造毛坯。
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. 查《机械制造工艺设计简明手册》（以下称《工艺手册》
铣削加工余量为：
粗铣 2-4mm
半精铣 1-2mm
精铣 0-1mm
2. 圆柱（φ40用铸成）内孔φ22用钻和扩成，加工余量：
扩孔 1.2mm
3．粗车加工余量：
粗 车 1.2mm
半精车 0.8mm
4．右凹槽:对于右凹槽的加工，由于事先未被铸出，要满足其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的精度要求，需要进行精铣槽的两侧面,加工余量取0.5mm。
5.左凹槽: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 (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大批量生产，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。
（五）确立切削用量及基本工时
工序一 毛坯工序Ⅰ
用铸造尺寸如毛坯图（CAD毛坯图）
工序二 铣圆柱下面
1. 加工条件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,铸造。
加工要求：粗铣铸件圆柱下面。
机床：铣床，XA5032卧式铣床。
刀具：硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae<=40mm,深度ap<=1.5mm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=1.3mm，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》f=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3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。
查《切削手册》表3.8，寿命T=180min
4）计算切削速度 按《切削手册》，V c=
算得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
据XA6132铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。
5)校验机床功率 查《切削手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。
最终确定 ap=1.3mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）计算基本工时
tm＝L/ Vf=(40+40)/475=0.168min。
工序三 以φ22孔底面为精基准，钻、扩φ22孔。
1. 选择钻头
选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=20mm，钻头采用双头刃磨法，后角αo＝12°，二重刃长度bε=2.5mm,横刀长b=1.5mm,宽l=3mm,棱带长度 ° ° °
2.选择切削用量
（1）决定进给量
查《切》 ，所以，
按钻头强度选择 按机床强度选择
最终决定选择机床已有的进给量 经校验 校验成功。
（2）钻头磨钝标准及寿命
后刀面最大磨损限度（查《切》）为0.5～0.8mm，寿命．
（3）切削速度
查《切》 修正系数
故。
查《切》机床实际转速为
故实际的切削速度
（4）校验扭矩功率
所以
故满足条件，校验成立。
3.计算工时
T=L/nf=65/272*1.45=0.163min
4 .扩孔的切削用量如下：
扩钻：
工序五 以φ22孔底面为精基准，倒20度角，用普通车床。
工序六 以φ20孔为精基准，粗铣两槽的三个端面，保证槽1，槽2上下面粗早粗糙度小于3.2。。
1. 加工条件 粗铣上平面的槽，精铣上平面的槽两侧
(1)粗铣上平面的槽： 由机械手册可以直接查出铣削速度： 采用错齿三面刃铣刀，。则
计算工时
(2)精铣上平面的槽两侧： 由于是精加工铣削速度放大30％，其值： 采用错齿三面刃铣刀，，则：
计算工时
2， 粗铣下平面的槽，精铣下平面的槽的三个面
(1)粗铣下平面的槽： 由机械手册可以直接查出铣削速度：
采用镶齿三面刃铣刀，。则
计算工时
(2)精铣下平面的槽的三个面： 由于是精加工铣削速度放大30％，其值： 采用镶齿三面刃铣刀，。则
计算工时
工序八 拉销花键
用拉刀拉销花键单面齿升：根据有关手册，确定拉花键时花键拉刀的单面齿升为0.06mm，拉削速度拉刀同时工作齿数
切削工时
花键孔的工序尺寸：
加工表面加工内容加工余量精度等级表面粗糙度工序尺寸
Φ25mm拉花键1.8mmCT86.4um24.8mm
铰孔0.2mm3.2um25mm
工序九 去毛刺
工序十 检查。
其余几步数据见工艺卡片。
三、 夹具设计
经过仔细分析决定设计铣右端面铣床床卡具。在确定夹具设计方案时应当遵循的原则是：① 确保工件的加工质量；② 工艺性好，结构尽量简单；③ 使用性好，操作省力高效；④ 定位、夹紧快速、准确，能提高生产率；⑤ 经济性好，制造成本低廉。确定最合理的设计方案。
⑴ 确定定位方案，设计定位装置。定位应符合“六点定位原则”。定位元件尽可能选用标准件。
⑵ 确定夹紧方案，设计夹紧机构。夹紧可以用手动、气动、液压或其它动力源。重点应考虑夹紧力的大小、方向、作用点，以及作用力的传递方式，保证不破坏定位，不造成工件过量变形，不会有活动度为零的“机构”，并且应满足生产率的要求。
⑶ 确定夹具整体结构方案。定位、夹紧确定之后，还要确定其它机构，如对刀装置、导引元件、分度机构、顶出装置等。最后设计夹具体，将各种元件、机构有机地连接在一起。
⑷ 夹具精度分析。在绘制的夹具结构草图上，标注出初步确定的定位元件的公差配合关系及相互位置精度，然后计算定位误差，根据误差不等式关系检验所规定的精度是否满足本工序加工技术要求，是否合理。否则应采取措施（如重新确定公差、更换定位元件、改变定位基准，必要时甚至改变原设计方案），然后重新分析计算。
⑸ 夹具夹紧力分析。首先应计算切削力大小，它是计算夹紧力的主要依据。通常确定切削力有以下三种方法：① 由经验公式算出；② 由单位切削力算出；③ 由手册上提供的诺模图（如M-P-N图）查出。根据切削力、夹紧力的方向、大小，按静力平衡条件求得理论夹紧力。为了保证工件装夹的安全可靠，夹紧机构（或元件）产生的实际夹紧力，一般应为理论夹紧力的1.5~2.5倍。
（一）问题的提出
在给定的零件中，对本步加工的定位提出具体的要求是一定的公差，定位要求较高。因此，本步的重点应在保证工件的定位，来保证右端面的尺寸。
具体要求：1、保证右端面的尺寸。
2、保证图中其它的标尺寸。
（二）分析资料
1：本到工序为中期加工，孔φ22尺寸公差比较大，所以可以得到保证，工件有合适的定位，
2：本工序加工的要求主要保证位置尺寸，对槽的要求很高。
3：大批生产，工艺并不很复杂，所以夹具应当简化结构，降低夹具设计成本与制造成本，提高经济效益
4：切削力和卡紧力计算
本步加工可按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。
（三）确定结构方案
1、定位方式：为保证加工时将零件的位置固定，必须限制6个方向的自由度。为了方便装夹，故采用一孔两钩完成完全定位。
2、 选择定位元件，设计定位装置
A：类型：两钩，支撑板，长圆柱销。
B：确定定位元件尺寸及配合公差：
1.长圆柱销的尺寸为φ22。
2.带有螺母和螺栓的两钩。
（四）设计制定夹具主要技术条件
1： 首先保证右端面的尺寸和表面粗糙度不大于3.2。
2 ：其次要保证花键的尺寸。
3：同时保证花键粗糙度。
4：绘制夹具零件图（见CAD图）。
（附）机械加工工序卡：
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