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哈尔滨工业大学1. 零件的工艺性分析1.1拨叉的用途题目所给的零件是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。宽度为30mm的面寸精度要求很高，因为在拨叉拔动使滑移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙很大时，滑移齿轮得不到很高的位置精度。所以，宽度为30mm的面的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。1.2拨叉的技术要求加工表面尺寸及偏差mm公差及精度等级表面粗糙度Ram形位公差mm拨叉左端面803.2拨叉上表面303.20.10A花键小径22+00.021IT7花键大径25+00.021IT71.6通槽上底面356.3通槽内侧面18+00.113.20.08A通槽下底面352M8通孔85锥孔配件51.3审查拨叉的工艺性分析零件图可知，该拨叉形状、结构比较简单，通过铸造毛坯可以得到基本形状，减少了加工工序，又节约了材料。除了拨叉上表面外，其余表面加工精度较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床等车床的粗加工就可以达到加工要求；而主要工作表面-拨叉上表面虽然加工精度较高，但也可以在正常的生产条件下，采用经济的方法保质保量的加工出来。由此可以见，该零件的工艺性较好。2 确定毛坯、绘制毛坯简图2.1选择毛坯零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，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要求。零件形状简单，因此毛形状需要与零件的形状尽量接近，又因内花键较小，因此不可直接铸出。2.2确定毛坯尺寸公差和机械加工余量2.1.1 公差等级选取公差等级CT由机械制造工艺设计简明手册中表2.2-3可查得金属型铸造毛坯件的公差等级为79级，取为CT=9级。根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级CT，由机械制造工艺设计简明手册中表2.2-1可查得尺寸公差为CT=2.2mm由机械制造工艺设计简明手册表2.2-5查得机械加工余量等级为F级。对所有的加工表面取同一数值，由机械制造工艺设计简明手册表2.2-4查得最大轮廓尺寸为80mm、机械加工余量等级为F级，得RAM数值为2.0mm。2.2.2 铸件重量已知机械加工后波插件的重量为0.84kg，由此可初步估计机械加工前铸件毛坯的重量为1kg。2.2.3 零件表面粗糙度由零件图可知，该拨叉各加工表面的粗糙度Ra均大于等于1.6m2.2.4 机械加工余量根据上述原始资料和加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以及毛坯尺寸。根据零件图计算轮廓尺寸，长40mm，宽为80mm，高为75mm，故零件最大轮廓尺寸为80mm。求毛坯尺寸 2-M8通孔和5锥孔较小铸成实心；C，D面单侧加工，应由机械制造技术基础课程设计指南式5-1求出，即： R=F+RAM+CT/2=80+2+2.2/2=83.1mm为了简化铸件的形状取R83mmD面为单侧加工，毛坯尺寸由机械制造技术基础课程设计指南式5-1求出，即： R=F+RAM+CT/2=72+2+2.2/2=75.1mm为了简化铸件的形状取R75mm 铸件毛坯尺寸公差与加工余量见下表：项目C面D面公差等级CT99加工面基本尺寸8072铸件尺寸公差2.22.2机械加工余量等级FFRAM2.02.0毛坯基本尺寸83751、C面的单边总加工余量为Z3mm。查机械制造技术基础课程设计指南表5-49精加工余量Z=1mm，故粗加工余量为Z2mm。2、D面精加工余量。查机械制造技术基础课程设计指南Z1mm，故D面粗加工余量Z2mm。3、花键孔要求以花键外径定心，故采用拉削加工内空尺寸为。由机械制造技术基础课程设计指南表5-42确定孔的加工余量分配：钻孔：20mm扩孔：22mm拉花键孔(6-25H7*6H9)4、铣18H11槽由机械制造技术基础课程设计指南表5-41查得粗铣后半精铣宽度余量Z3mm粗铣后公差为+0.18+0.27半精铣后公差为+0.11（IT11）2.3、绘制铸件毛坯简图3拟定拨叉工艺路线3.1定位基准的选择3.1.1 粗基准的选择对于同时具有加工表面与不加工表面的工件，为了保证不加工面与加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面作为定位基准。若工件上有多个不加工表面，应选其中与加工表面位置精度要求高的表面为粗基准。如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。为保证工件某重要表面的余量均匀，应选重要表面为粗基准。应尽可能选择光滑平整，无飞边，浇口，冒口或其他缺陷的表面为粗基准，以便定位准确，夹紧可靠。粗基准一般只在头道工序中使用一次，应该尽量避免重复使用。因此，选择零件的右表面作为粗基准。3.1.2 精基准的选择应满足基准重合，基准统一，自为基准，互为基准等原则。所选的精基准应能保证定位准确，夹紧可靠，夹具简单，操作方便等。该零件根据形位公差的要求，选择花键中心线为精基准。3.2 表面加工方法的选择本零件的毛坯为铸件，待加工面有内孔，端面，及锥孔，内倒角等。公差等级及粗糙度要求参考零件图。其加工方法的选择如下：（1）：花键 花键大径表面粗糙度为Ra1.6m，毛坯孔未铸出，需钻，扩、铰孔、然后直接用拉刀拉出即可。（2）：端面 本零件的端面大部分尺寸精度要求不高，很大部分无需去除材料。待加工的主要端面有零件的上端面和左端面以及通槽，除通槽内侧表面粗糙度为Ra3.2m及Ra6.3m，经粗铣和半精铣即可。（4）：M8mm螺纹孔，由机械加工工艺手册查知.配钻方式加工。在加工的适当工艺过程中我们对产品进行质量检查，以满足工艺要求。（5）：内倒角 加工角度为15度的内倒角，采用铣床加工即可。3.3 工序集中与分散选用工序集中原则安排拔叉的加工工序。该拔叉的生产类型为中批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短辅助时间，而且由于与一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各种加工表面之间的相对位置精度要求。3.4 工序顺序的安排1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工基准拨叉左端面2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排加工工序。3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面拔叉头左端面内花键孔，后加工次要表面拨叉上端面和通槽底面及内侧面。4）遵循“先面后孔”原则，先加工拨叉左端面，再加工内花键孔；先拨叉上端面，再钻M8孔。3.5 确定工艺路线工艺路线方案一：工序一：粗铣面；工序二：钻孔，扩孔；工序三：两侧倒角15；工序四：拉花键孔(6-25H7*6H9)；工序五：粗铣槽18H11；工序六：粗铣面；工序七：精铣槽18H11；工序八：钻底孔；攻螺纹；工序九：去毛刺，清洗；工序十：检查，入库。工艺路线方案二：工序一：粗铣面；工序二：钻孔，扩孔；工序三：粗铣面；工序四：精铣槽18H11；工序五：粗铣槽18H11；工序六：两侧倒角15；工序七：拉花键孔(6-25H7*6H9)；工序八：钻底孔；攻螺纹；工序九：去毛刺，清洗；工序十：检查，入库。上述两个工艺方案的特点在于：工艺路线二把拉花键孔(6-25H7*6H9)放在粗、精铣18H11底槽前，这样后面的工序三、四、五很难对工件进行定位和夹紧。而工艺路线一把花键底孔22H12钻削出来并倒角后紧接着就拉花键孔(6-25H7*6H9)。这样后面的工序就很容易对工件进行定位和夹紧，即以花键中心线进行定位、进行螺旋夹紧。此方案定位精度高，专用夹具结构简单、可靠。通过以上两种工艺路线的优缺点分析。最后确定工艺路线一为该零件的加工路线。4确定切削用量及基本工时工序一：粗铣左端面7540面、保证尺寸1、背吃刀量的确定因为切削余量较小故一次切削就可切除所有余量故。2、进给量的确定。根据切削用量简明手册表1.2，选用硬质合金端铣刀，刀具材料为YG6。1）根据表切削用量简明手册表3.1，切削深度时，铣刀直径，选择。查切削用量简明手册表3.16齿数为Z=14。2）铣刀几何形状（表3.2）：由于故选择，副偏角为前角为，端齿刃倾角3）决定每齿进给量。采用对称端铣以提高进给量。根据切削用量简明手册表3.5当使用YG6 （功率4.5KW, 型立铣机床）查得每齿进给量0.130.24mm/z取0.13mm/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3.7，铣刀后刀面最大磨损量为2.0，由于=160mm，故刀具寿命T=180min（表3.8）4计算铣削速度5确定机床主轴转速按机床说明书，与接近的机床转速为235r/min,所以实际铣削速度每齿进给量为6、校检机床功率 根据切削用量简明手册表3.24知约为1.9KW，机床主轴允许的功率为4.5KW,因此所选用的切削用量可以采用，即7）计算基本工时由切削用量简明手册表3.26可查得入切量及超切量Y+=12mm。故工序二：以外圆为基准钻扩20 决定进给量由切削用量简明手册表2.7选择高速钢麻花钻头其直径do20mm。铸铁的硬度大于200HBS查得进给量f，由于Yd80/204查得修正系数Ktf0.95则f0.7mm/r。由切削用量简明手册表2.8可查得钻头强度允许的进给量为f1.75mm/r。由切削用量简明手册表2.9可知机床进给机构强度所允许的钻削进给量。选用Z535钻床由表2.35查得进给机构允许的最大抗力Fmax8830N，do20.5，查f0.93mm/s，故取f0.7由切削用量简明手册表2.19查得高速钢钻头钻孔的轴向力F5510N小于Fmax，故可用。确定钻头的磨钝标准及寿命。由切削用量简明手册表2.12查的钻头后刀面最大磨损量取0.6mm，寿命为T=15mim。 3）确定切削速度 275r/min 由切削用量简明手册表2.35取n272r/min则实际切削速度Vc17.1 m/min。4）检验机床扭矩及功率 由切削用量简明手册表2.20可查得f0.5 mm/r时，Mc76.81Nm。当nc272r/min时由切削用量简明手册表2.35可查得Mm144.2Nm。 由切削用量简明手册表2.23查得Pc1.1 kw。Pe2.60.817.76 kw。 因为McMm，PcPe，故所选切削用量可用。 f0.48mm/r ，nnc272r/min。Vc17m/min。计算基本工时： tm由切削用量简明手册表2.29查得入切量与超切量分别为10mm和10mm。故： tm0.47 mim。以外圆为基准扩孔22H121、确定背吃刀量由切削用量简明手册查得背吃刀量为0.7mm。2、确定进给量由切削用量简明手册查的f0.60.7mm/r。根据机床说明书取f 0.62mm/r3、计算切削速度 5.78.5 m/min由此可知主轴的的转速为： n100r/min根据机床说明书取n140r/min，则实际切削速度v0.115m/s 4、计算切削工时 由切削用量简明手册表2.5可查得Kv3060，取Kv45。 由机械加工工艺手册表3.5.1查得tm，式中各参数：L=80mm，L11.7072.107，取L12mm，L2=2mm。故tm0.84min工序三：车倒角1.5X1.5立式钻床Z535,量具为样板，选择锪刀，90度直柄锥面锪钻。d=22mm（高速钢），进给量f=0.10mm/s，切削速度v=20mm/min,不加切削液。主轴转速392r/min，=3.4KW.由该钻床说明书主电机功率P=11KW.可见功率比P小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求.工序四：拉花键25H7 由机械加工工艺手册表4.1-42拉刀的齿开量查得矩形花键拉刀，工件材料铸铁的齿开量为0.040.1mm，取齿开量为0.06mm。拉削速度由机械加工工艺手册表4.165查得表面粗糙度要切Ra1.252.5，拉削速度为级的花键拉削速度为 Vc4.53.5 m/min 取Vc3 m/min拉削级别由机械加工工艺手册表4.166查得。拉削加工工时 t式中Zb为单面余量Zb 1.5 mmL为拉削表明长度 L80 mm为拉削系数，取1.2K 考虑机床返回行程系数取 k1.4v为拉削速度fz为拉刀单面齿开量z为拉刀同时工作齿数zL/PP为拉刀齿距 P（1.251.5）1.35 12 mm所以拉刀同时工作齿数为 zL/P=80/127所以 t 0.16 min工序五：以花键中心孔和左端面为基准粗铣底槽18H111、选择卧式铣床X62，铣刀选用三面刃铣刀因为槽深为35 mm ，而粗铣槽的精度可以达到要求所规定的表面粗糙度，根据所选刀具尺寸与铣削方式，可知ap8 mm2、切削用量的确定由机械加工工艺手册表2.1-96查得切削速度为 V15 m/min 每齿进给量为fz0.2 mm/z。则铣床主轴转速为 n=29.8 r/min根据机床说明书可取n30 r/min。则实际转速为 Vffznz0.23024 144 mm/min 3、切削加工工时 由机械加工工艺手册表2.1-99查得 0.85 min工序六：以花键中心孔为基准粗铣上顶面1、背吃刀量的确定因为切削余量较小故一次切削就可切除所有余量故ap=z=1.3mm。2、进给量的确定选用硬质合金端铣刀刀具材料为YG6铣刀直径为200mm齿数为18，选用卧式铣床X62，功率为7.5KW。由实用机械加工工艺手册表1192可查得每齿进给量fz0.140.24mm取fz0.2mm/z3、铣削速度的确定由实用机械加工工艺手册表11-94可查得灰铸铁的硬度为150225HBS。则主轴转速为n1000Vc/D72.5r/min 。VffzZn261r/mm。取n70r/min ，Vf252mm/min。4、切削工时：由切削用量简明手册表3.26可查得入切量及超切量Y+=60mm。故 t 0.56mim。工序七：以花键孔中心线和左端为基准精铣底槽18H111、由于粗铣已经完成了对槽底面的加工，故选取双面刃铣刀，卧式铣床X62，背吃刀量ap1 mm。 2、确定进给量由机械加工工艺手册表2.1-72查得每齿进给量为fz0.050.08 mm/z取fz0.05 mm/z。由机械加工工艺手册表2.1-75查得后刀面最大磨损限度为0.220.25 mm。由表2.1-76查得铣刀寿命为T60 min 3、切削用量的确定由机械加工工艺手册表2.1-92查得V24 m/min，则主轴转速 n=47.7 r/min根据机床的说明书确定主轴转速为n47.5 r/min。则Vffznz57 mm/min工序八：1 钻螺纹通孔2X8 2 攻螺纹（一） 钻螺纹通孔2X8 1、选择切削用量 选择高速钢直柄麻花钻直径为8，钻头形状为双锥修磨横刃。由切削用量简明手册表2.7查得进给量f0.360.44mm/r，由切削用量简明手册表2.83和钻头允许的进给量确定进给量f0.86mm/r。由切削用量简明手册表2.9机床进给机构所允许的钻削进给量查得f1.6mm/r。故由Z525型立式钻创说明书取f0.36mm/r。2、确定钻头磨钝标准及寿命由切削用量简明手册表2.12查得磨钝标准为0.50.8寿命为T35min。3、确定切削速度由切削用量简明手册表2.15查得切削速度为V15m/min。则主轴转速为 n596.8 r/min。由Z525钻床说明书由就近原则取n680 r/min。故实际切削速度为v14.9 m/min 4、校核机床扭矩及功率由切削用量简明手册表2.20查得 =420, =1 0.8，=0.206, =2.0, =0.8 420720.360.81 2870.6 N Mc0.206720.360.814.5 Nm Pc0.32 KW 根据Z525机床说明书可知Mm=42.2 Nm, Pe=2.8*0.81=2.26 KW, Fmax=8830 N 由于上面所算出的的数据都小于机床的各个相应的参数，故机床符合要求。5、计算钻削加工工时由切削用量简明手册表2.29查得入切量和超切量y的值为6 mm。故 t 0.07 min因为表面存在俩加工孔故加工工时为T=2t0.14 min。（二）、攻M8螺纹由机械加工工艺手册表7.2-4选用M8细柄机用丝锥，在普通钻床上攻丝。由机械加工工艺手册表7.2-13在普通钻床上攻丝切削速度表查得Vc1112 m/min。故钻床主轴的转速为： n437.9 477.7 r/min由Z525的说明书的参数可取n392 r/min。故实际切削速度为 Vc0.163 mm/s攻螺纹机动实际的计算 我tm 其中：工件螺纹的长度10 mm。 ：丝锥切削长度22 mm。 ：攻螺纹是的超切量（23）P取3。 ：攻螺纹是的转速392 r/min。 ：丝锥退出时的转速680 r/min。 P:螺距1.25mm。 最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺过程综合卡片中。5、 夹具设计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，决定设计的第一道工序-粗铣面的铣床夹具。本夹具将用于X51立式铣床。刀具为硬质合金YG6面铣刀，一次对四个毛坯件同时加工。（1） 问题的提出本夹具主要用于粗铣面面，为第一道工序，为后面的工序做粗基准，在加工本道工序前，毛坯件没有任何加工，因此，本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而精度不是主要问题。（2) 夹具设计1、定位基准的选择由零件图可知，本工序以毛坯件的三个侧面为定位基准面，