CA6140车床拨叉零件加工工艺及钻孔夹具设计（全套CAD图纸+设计说明书）
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ca6140
车床
加工
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钻孔
夹具
设计
全套
cad
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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，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的Φ5孔与操纵机构相连，二下方的Φ24半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。
二.零件的工艺分析
分析零件图可知，拨叉头两端面和叉脚两端面均要求切削加工，并在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少了加工面积，又提高了换档时叉脚端面的接触刚度；Φ8mm孔和Φ5mm孔的端面均为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度；另外，该零件图除主要工作表面外，其余表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。
- 内容简介：
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课 程 设 计 题 目： 课程设计1 一、设计题目 (学生空出，由指导教师填写 ) (3) 机械加工工艺过程综合卡片 (参附表 1) 二、原始资料 (1) 被加工零件的零件图 1张 (2) 生产类型 :大批大量生产 三、上交材料 (1) 被加工工件的零件图 1张 (2) 毛坯图 1张 (3) 机械加工工艺过程综合卡片 (参附表 1) 1 张 (4) 与所设计夹具对应那道工序的工序卡片 1张 (5) 夹具装配图 1张 (6) 夹具体零件图 1张 (7) 课程设计说明书 (5000 8000字 ) 1份 说明书主要包括以下内容（章节） 目录 摘要（中外文对照的，各占一页） 零件工艺性分析 机械加工工艺规程设计 指定工序的专用机床夹具设计 方案综合评价与结论 体会与展望 参考文献 列出参考文献 (包括书、期刊、报告等， 10条以上 ) 课程设计说明书一律用 向打印 . 四、进度安排 (参考 ) (1) 熟悉零件 ,画零件图 2天 (2) 选择工艺方案 ,确定工艺路线 ,填写工艺过程 综合卡片 5天 (3) 工艺装备设计 (画夹具装配图及夹具体图 ) 9天 (4) 编写说明书 3天 (5) 准备及答辩 2天 课程设计2 五、指导教师评语 成 绩： 指导教师 日 期 课程设计3 摘 要 机械制造工艺学课程设计 是在 我们学完了大学的全部基础课 、 技术基础课以及大部分专业课之后进行的 也是一次理论联系实际的训练 ,因此 ,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位 。 机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的 也是一次理论联系实际的训练 ,因此 ,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 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，为今后参加祖国的 “ 四化 ” 建设打下一个良好的基础。 关键词： 拔叉；工艺规格设计；定位夹紧；夹具设计 。 课程设计4 he on we s as as of is a we on to is an to it in we a to us to on of of of is we on to go of of is an to it an in we of I am I to to on be in an in to a a 课程设计5 目 录 摘要 1 第一章 零件的分析 1 一 1 二 1 第二章 工艺规程的设计 1 一 1 二 2 (一 ) 2 (二 ) 7 (三 ) 序尺寸及公差的确定 7 第三章 夹具设计 25 参考文献 25 总结 26 致谢 26 课程设计6 序言 大三下学期我们进行了机械制造基础课的学习，并且也进行过金工实习。为了巩固所学知识，并且在我们进行毕业设计之前对所学各课程的进行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 。 因此 ， 我们进行了本次课程设计。 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，同时，在课程设计过程中，我们认真查阅资料，切实地锻炼了我们自我学习的能力。另外，在设计过程中，经过老师的悉心指导和同学们的热心帮助，我顺利完成了本次 设计任务。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予批评指正。 第一章 零件的分析 一 题目所给的零件是 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，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的 5 孔与操纵机构相连，二下方的 24 半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。 二 分析零件图可知，拨叉头两端面和叉脚两端面均要求切削加工，并在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少了加工面积，又提高了换 档时叉脚端面的接触刚度； 8和5的端面均为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度；另外，该零件图除主要工作表面外，其余表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好 。 课程设计7 第二章 工艺规程的设计 一 1. 确定毛坯种类： 零件材料为 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，生产类型 为小 批生产，故选择木摸手工砂型铸件毛坯。查机械制造工艺设计简明手册第 41 页表 用铸件尺寸公差等级为 查机械制造工艺设计简明手册表 用加工余量为 ，并查表 定各个加工面的铸件机械加工余量，如下表所示： 简 图 基本 尺寸 余量等级 加工余量 说明 24 H 2 单 侧加工 23 H 两端面分别取 侧加工 9 H 两 端面分别取 侧加工 8 H 2 双 侧加工 5 H 2 双 侧加工 二 、工艺规程设计 (一 ) 选择定位基准： 1、 粗基准的选择： 作为粗基准表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺欠。应选择变速叉轴孔 8外圆面和拨叉头下端面作粗基准。 采用变速叉轴孔 8外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀；采用拨叉头下端面作粗基准加工上端面，可以为后续工序准备好精基准。 课程设计8 2、 精基准的选择： 考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便， 选择拨叉头上端面和叉轴孔 8为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工，即遵循了“基准统一”原则。叉轴孔 8轴线是设计基准， 选用其作精基准定位加工拨叉脚两端面和锁销孔 5现了设计基准 和工艺基准的重合。选用拨叉头上端面作为精基准遵循了“基准重合”原则，因为该拨叉在轴向方向上的尺寸多以该端面 作设计基准；另外，由于拨叉件刚性较差，受力易产生弯曲变形，为了避免在机械加工中产生夹紧变形，根据夹紧 力应垂直于主要定位基面，并应作用在刚度较大部位的原则，夹紧力作用点不能作用在叉杆上。选用拨叉头上端面作精基准，夹紧 可作用在拨叉头下端面上，夹紧稳定可靠。 (二 ) 制定工艺路线 : 根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，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。 选择零件的加工方法及工艺路线方案如下： 工序号 工序名称 机床设备 刀具 量具 粗铣拨叉头两端面 立式铣床 铣刀 游标卡尺 半精铣拨叉头上端面 立式铣床 铣刀 游标卡尺 钻、粗铰、精 铰 8孔 四面组合钻床 麻花钻、扩孔钻、铰刀 卡尺、塞规 校正拨叉脚 钳工台 手锤 粗铣拨叉脚两端面 立式铣床铣刀 游标卡尺 粗扩、粗铰、精铰 24孔 四面组合钻床 麻花钻、扩孔钻、铰刀 卡尺、塞规 钻、精铰 5孔 四面组合钻床 钻头复合铰刀 卡尺、塞规 去毛刺 钳工台 平锉 清洗 清洗机 课程设计9 终检 塞规、卡尺 (三 ) 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 1、圆柱表面工序尺寸 ： 前面根据资料已初步确定工件 各面的总加工余量，现在确定各表面的各个 加工工序的加工余量如下 加工 表面 加工 内容 加工 余量 精度 等级 工序 尺寸 表面粗 糙度 8 铰 铰 8 24件 2 粗扩 铰 铰 24 5 铰 5 、平面工序尺寸 ： 工序号 工序 内容 加工 余量 基本 尺寸 经济 精度 尺寸 偏 差 铸件 工序 I 粗铣拨叉头上端面 铣拨叉头下端面 2 26 工序 精铣拨叉头上端面 1 24 件 课程设计10 工序 V 粗铣拨叉头上端面 2 铣拨叉头下端面 3、确定切削用量 ： 工序 粗铣 拨叉头两端面 (1)加工条件 工件材料： b =170 240造 ； 加工要求：粗铣 20 孔 上 、 下端面， 两端面 加工余量 分别为 2 机床： 式铣床； 刀具：高速钢 套式 立 铣刀。 查 表 3刀具直径d=32z=6。 (2)切削用量 该工序分为两个工步，工步 1 是以下端面定位，粗铣 上端面；工步 2 是以上端面定位，粗铣下端面。由于这两个工步是在一台机床上经一次走刀加工完成的，因此它们所选用的切削速度 v 和进给量 f 是一样的，只是背吃刀量不同。 1)背吃刀量的确定 工步 1 的背吃刀量 步 2 的背吃刀量 2)进给量的确定 由表 5机床功率为 5件 夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量 为 z。 3)铣削速度的计算 由表 5 高速钢套式立铣刀 铣刀、 d/z=32/6 的条件选取，铣削速度 v 可选取为 39m/ 由公式 n=1000v/ d 可求得该工序铣刀转速 ： n=1000 39 /32=照表 4列立式铣床的主轴转速，取转速 n=380r/ 可求出该工序的实际铣削速度 : v=n d/1000=380 32/1000= 表5 T=90 课程设计11 工序 半精铣拨叉头上端面 (1)加工条件 加工要求： 半精铣 20孔上端面， 其 加工余量分别为 1 机床： 式铣床； 刀具：高速钢套式立铣刀。查表 3刀具直径 d=32mm，z=6。 (2)切削用量 1)背吃刀量的确定 取 2)进给量的确定 由表 5表面粗糙度 条件选取，该工序的每转 进给量 f=r。 3)铣削速度的计算 由表 5 高 速 钢 套 式 立 铣 刀 铣 刀 、 d/z=32/6、fz=f/Z=r 的条件选取，铣削速度 v 可选取为 42m/ 由公式 n=1000v/ d 可求得该工序铣刀转速： n=1000 42/32=418r/照表 4列 转速 n=380r/ 可求出该工序的实际铣削速度 : v=n d/1000=380 32/1000=表5 T=90 工序 钻、粗铰 、精 铰 8 孔 (1)加工条件 加工要求： 钻、粗铰、精铰 8 孔 ，加工余量分别为 机床： 立式钻床 刀具： 莫氏锥柄麻花钻 。 根据机械加工工艺实用设计手册 12 选择莫氏锥柄麻花钻钻头，粗钻时 d= =14， =29， k=q= (2)切削用量 钻孔工步 ： 1)背吃刀量的确定 取 2)进给量的确定 课程设计12 由表 5选取该 工 步 的每转进给量 f=r。 3)切削速度的计算 由表 5工件材料为 条件选取，切削速度v 可取为 16m/ 由公式 n=1000v/ d 可求得该工序钻头转速 : n=1000 16/照表 4列立式钻床的主轴转速，取转速 n=680r/ 可求出该工序的实际钻削速度 : v=n d/1000=680 000= 粗铰工步 : 1)背吃刀量的确定 取 2)进给量的确定 由表 5取该工步的每转进给量 f=r。 3)切削速度的计算 由表 5工件材料为 条件选取，切削速度v 可取为 2m/ 由公式 n=1000v/ d 可求得该工序 铰刀 转速 : n=1000 2/0r/照表 4列 转速 n=97r/求出该工序的实际钻削速 度 : v=n d/1000=97 000= 精铰工步 : 1)背吃刀量的确定 取 2)进给量的确定 由表 5取该工步的每转进给量 f=r。 3)切削速度的计算 由表 5工件材料为 条件选取，切削速度v 可取 为 4m/ 由公式 n=1000v/ d 可求得该工序钻头转速 : n=1000 4/8=照表 4列 转速 n=195r/求出该工序的实际钻削速度 v=n d/1000= 课程设计13 工序 V 粗铣拨叉脚两端面 (1)加工条件 工件材料： b =170 240造； 加工要求：粗铣 24 孔上、下端面，两端面加工余量分别为 2 机床： 式铣床； 刀具：高速钢套式立铣刀。查表 3刀具直径 d=32mm，z=6。 (2)切削用量 该工序分为两个工步，工步 1 是以下端面定位，粗铣上端面；工步 2 是以上端面定位，粗铣下端面。由于这两个工步是在一台机床上经一次走刀加工完成的，因此它们所选用的切削速度 v 和进给量 f 是一样的，只是背吃刀量不同。 1)背吃刀量的确定 工步 1 的背吃刀量 步 2 的背吃刀量 2)进给量的确定 由表 5机床功率为 5件 夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量 为 z。 3)铣削速度的计算 由表 5高速钢套式立铣刀铣刀、 d/z=32/6 的条件选取，铣 削速度 v 可选取为 39m/ 由公式 n=1000v/ d 可求得该工序铣刀转速： n=1000 39/32=照表 4列立式铣床的主轴转速，取转速 n=355r/ 可求出该工序的实际铣削速度 : v=n d/1000=355 32/1000=表5 T=90 工序 粗扩、粗铰、精铰拨叉脚内表面 (1)加工条件 加工要求： 粗扩、粗铰、精铰 拨叉脚内表面，加工余量分别为 机床： 立式钻床 课程设计14 刀具：莫氏锥柄扩孔钻。根据机械加工工艺实用设计手册 12选择莫氏锥柄扩孔钻钻头，粗扩时 d= =14， =20， (2)切削用量 扩孔工步： 1)背吃刀量的确定 取 = 2)进给量的确定 由表 5取该工步的每转进给量 f=r。 3)切削速度的计算 由表 5工件材料为 条件选取，切削速度v 可取为 16m/ 由公式 n=1000v/ d 可求得该工序钻头转速 : n=1000 16/14r/照表 4535型立式钻床的主轴转速，取转速 n=195r/ 可求出该工序的实际钻削速度 : v=n d/1000=195 000= 粗铰工步 : 1)背吃刀量的确定 取 2)进给量的确定 由表 5取该工步的每转进给量 f=1mm/r。 3)切削速度的计算 由表 5工件材料为 条件选取，切削速度v 可取为 4m/ 由公式 n=1000v/ d 可求得该工序铰刀转速： n=1000 5/照表 4列立式钻床的主轴转速，取转速 n=68r/ 可求出该工序的实际钻削速度 : v=n d/1000=68 000= 精铰工步 : 1)背吃刀量的确定 取 2)进给量的确定 由表 5取该工步的每转进给量 f=r。 课程设计15 3)切削速度的计算 由表 5工件材料为 条件选取，切削速度v 可取为 5m/ 由公式 n=1000v/ d 可求得该工序钻头转速： n=1000 5/24=66.3 r/照表 4列 转速 n=68r/求出该工序的实际钻削速度 v=n d/1000=68 24/1000= 工序 钻、精铰 5 孔 (1)加工条件 加工要求： 钻、精铰 8孔，加工余量分别为 机床： 立式钻床 刀具：莫氏锥柄麻花钻。查机械加工工艺实 用设计手册12选择莫氏锥柄麻花钻钻头，粗钻时 d= =16， =28， k=q= (2)切削用量 钻孔工步： 1)背吃刀量的确定 取 2)进给量的确定 由表 5取该工步的每转进给量 f=r。 3)切削速度的计算 由表 5工件材料为 条件选取，切削速度v 可取为 12m/ 由公式 n=1000v/ d 可求得该工序钻头转速 : n=1000 12/64r/参照表 4列 转速 n=680r/ 可求出该工序的实际钻削速度 : v=n d/1000=680 000= 精铰工步 : 1)背吃刀量的确定 取 2)进给量的确定 由表 5取该工步的每转进给量 f=r。 3)切削速度的计算 课程设计16 由表 5工件材料为 条件选取，切削速度v 可取为 2m/ 由公式 n=1000v/ d 可求得该工序钻头转速 : n=1000 2/5=照表 4列 转速 n=140r/ 可求出该工序的实际钻削速度 : v=n d/1000=140 5/1000=4、 时间定额的计算 工序 I 粗铣拨叉头两端 面 (1)基本时间 计算 根据表 5称铣削 0）的基本时间计算公式 l+l1+。 由于该工序包括两个工步，即两个工件同时加工，故式中 l=40 3 e2 ） +（ 13） = 32- 22 2032 ） +1=f n=Z n=6 380=228 则该工序的基本时间 40+） /128=2s。 (2)辅助时间 计算 12= 工序 半精铣拨叉头上端面 (1)基本时间 计算 根据表 5铣平面（对称铣削 0）的基本时间计算公式 l+l1+。故式中 l=40 3 e2 ）+（ 1 3） = 32- 22 2032 ） +1=f n=Z n=6 380=228mm/ 则该工序的基本时间 40+） /228=2s。 (2)辅助时间 计算 12= 工序 钻 粗铰 精铰 8 钻孔工步 ： 课程设计17 (1)基本时间 计算 根据表 5孔的基本时间可由公式 l+l1+得。式中 l=23f=r； n=680r/ +（ 1 2） = +1= 则该工序的基本时间 : 23+） /（ 680） = (2)辅助时间 粗铰工步 ： (1)基本时间 计算 根据表 5孔的基本时间 可 由公式 l+l1+得。 表 5 5、 （ 2=得 5l=23f=r；n=97r/ 则该工序的基本时间 : 23+5） /（ 97） =9s。 (2)辅助时间 59= 精铰工步 ： (1)基本时间 计算 根据表 5孔的基本时间可由公式 l+l1+得。 表 5 5、 （ 2=得 3l=23f=r；n=195r/ 则该工序的基本时间 : 23+3） /（ 195） =7s。 (2)辅助时间 37= 工序 V 粗铣拨叉角两端面 (1)基本时间 计算 根据表 5称铣削 0）的基本时间计算公式 l+l1+。由于该工序包括两个工步，即两个工件同时加工，故式中 l=18 3 e2 ） + 课程设计18 （ 1 3） = 32- 22 2432 ） +1=f n=Zn=6 355=290mm/ 则该工序的基本时间 : 18+） /290= (2)辅助时间 s。 工序 粗扩 粗铰 精铰拨叉脚内表面 粗扩 工步 ： (1)基本时间 计算 根据表 5孔的基本时间可由公式 l+l1+得。式中 l=9n=195r/f=r； +（ 1 2） = 则该工序的基本时间 9+） /（ 195） = (2)辅助时间 s。 粗铰 工步 ： (1)基本时间 计算 根据表 5孔的基本时间可由公式 l+l1+ 得 。 表 5 5 ； 2=5l=9f=1 mm/r；n=97r/ 则该工序的基本时间 : 9+5） /（ 1 97） =5s。 (2)辅助时间 15=3s。 精铰 工步 ： (1)基本时间 计算 根据表 5孔的基本时间可由公式 l+l1+得。 表 5 5、 得3l=9f=r； n=97r/该工序的基本时间 9+3） /（ 97） =8s。 （ 2）辅助时间 18= 工序 钻 精铰 5 钻孔 工步 ： （ 1）基本时间 计算 课程设计19 根 据表 5孔的基本时间可由公式 l+l1+得。式中 l=6f=r； n=680r/ 而 +（ 1 2） = +1= 则该工序的基本时间 : 6+） /（ 680） = (2)辅助时间 精铰 工步 ： (1)基本时间 计算 根据表 5孔的基本时间可由公式 l+l1+得。 表 5 5、 （ 2=得 5l=6f=r；n=140r/ 则该工序的基本时间 : 6+5） /（ 140） = (2)辅助时间 第三章 夹具设计 1夹具设计任务 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。经过与老师协商，决定设计第 6 道工序 钻拨叉脚孔的钻床夹具 。本夹具所用机床为 立式钻床，刀具为莫氏锥柄麻花钻。 2确定夹具的结构方案 （）确定定位元件 考虑工件的加工结构，可以采用 v 型块和定位销的定位方式， v 型块与拨叉头外圆配合，限制四个自由度，钻套与工件定位端面接触，限制一个自由度，削边销与工件叉口接触限制一个自由度，实现工件正确定位。对于工序尺寸 而言，定位基准与工序基准重合，定位误差 0)=0；加工孔径尺寸 20刀具直接保证， 20)=0。由上述分析可知，该定位方案合理、可行。 （）确定导向装置 课程设计20 本工序要求对被加工孔依次进行钻、铰等个工步的加工，最终达到工序简图上规定的加工要求 ,故选用快换钻套作为刀具的导向元件 (快换钻套查表 9套用衬套 套螺钉查表 查表 定钻套高度 H=3D=3 20=60屑空间h=d=20 （）确定夹紧机构 针对小批生产的工艺特征，此夹具选用压板夹紧机构。压板夹紧机构中的各零件均采用标准夹具元件（参照表 10 画夹具装配图。 课程设计21 参考文献 : 1赵家奇 ,机械制造工艺学设计指导书 2 版 机械工业出版社 2艾兴 、 肖诗纲主编 ,切削用量简明手 3 版 机械工业出版社 3曾志新 、 吕明主编 ,机械制造技术基础 武汉理工出版社 4李益民主编 ,机械制造工艺设计实用手册 机械工业出版社 5王明珠主编 ,工程制图学及计算机绘图 国防工业出版社。 课程设计22 设计总结 设计是一门综合性很强的课程，也是最重要的一门课程，我在设计中做的是 车床后托架的夹具，虽然上学期曾学过这方面的知识，但却不够清楚明白，通过这次设计加深了对焊装夹具的了解， 而且通过设计使我了解了自身的不足之处。以下是我对自己这次设计的一些总结： 第一，设计是一门综合的课程设计
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