设计ca6140拨叉（831005）零件的加工工艺规程及拉削φ6毛坯孔的专用夹具设计

课程设计题目设计CA6140拨叉（831005）零件的加工工艺规程及拉削6毛坯孔的专用夹具设计班级机械工程及自动化052班完成日期200871课程设计任务书一、设计题目CA6140拨叉加工工艺设计及加工6孔的夹具设计。二、原始资料1被加工零件的零件图1张2生产类型大批生产三、上交材料1被加工工件的零件图1张2工件的毛坯图1张3机械加工工艺过程卡片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夹具体图1张7课程设计说明书60008000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A4纸、纵向打印四、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天五、指导教师评语成绩指导教师日期成绩评定采用五级分制，即优秀、良好、中等、及格和不及格。优秀设计方案合理并新颖，设计说明书及设计图纸规范、内容丰富。在设计过程中勤奋好学、有创新思想；良好设计方案合理，设计说明书及设计图纸比较规范、内容比较丰富。在设计过程中勤奋好学、有创新思想；中等设计方案一般，设计说明书及设计图纸欠规范、内容一般。在设计过程中比较勤奋、创新思想不明显；及格设计方案不完善，存在一些小错误，说明书及设计图纸欠规范、内容一般。在设计过程中勤奋精神不够不及格设计方案有严重错误，设计说明书及设计图纸不规范、内容浅薄。在设计过程中勤奋好学精神不够。摘要这次设计的是CA6140车床（831005）拨叉，包括零件图、毛坯图、装配图各一张，机械加工工艺过程卡片和与工序卡片各一张。首先我们要熟悉零件和了解其作用，它位于车床变速机构中，主要起换档作用。然后，根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和械加工余量。最后拟定拨差的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习打好基础。ABSTRACTTHISTIMEIDESIGNTHELATHESOFTHESHIFTFORKSCA6140831005,INCLUDINGTHATTHEPARTPURSUING,THEBLANKPURSUES,ASSEMBLINGPURSUES,THEMACHINEWORKPROCEDURECARDTHEWORKINGPROCEDURECARDEVERYSHEETWESHOULDKNOWTHEPARTVERYWELLANDKNOWITSEFFECTFIRST,ITISWORKEDINTHEORGANIZATIONWHICHISUSEDFORCHANGETHESPEEDINALATHE,ANDTHEMAINLYROLEOFTHEPARTISALTERTHESPEEDTHEN,WEDESIGNTHEDIMENSIONOFTHEBLANKANDINSTRUMENTPROCESSAMARGINOFTHEPARTACCORDINGTOPARTCHARACTERANDTHEHARSHNESSOFEACHFACEFINALLY,IDESIGNTHEHANDICRAFTSROUTEPICTUREOFTHESHIFTFORKS,WORKOUTTHEFASTENINGMOTIONSCHEMEBEINGWORKPIECESTURN,DRAWUPCLAMPASSEMBLINGPICTUREASFARASMYINDIVIDUALBECONCERNED,IWANTTOKNOWINGTHEGENERALPRODUCTIVETECHNOLOGYOFMACHINEPART,CONSOLIDATINGANDDEEPENINGTHEKNOWLEDGEOFBASICCOURSEANDSPECIALIZEDCOURSEWHATIHAVEALREADYLEARNED,INTEGRATESTHEORYWITHPRACTICE,ANDIMPROVETHEABILITYTOSOLVEPROBLEMS,WHATSMORE,STRIKINGTHEBASISFORTHEFUTUREWORKANDTHEFOLLOWINGCOURSESSTUDYING目录一、零件工艺性分析111、零件的作用112、零件的工艺分析1二、机械加工工艺规程设计221、确定毛坯的制造形成222、基准的选择2221粗基准的选择2222精基准的选择223、制定工艺路线2231工艺路线方案一3232工艺路线方案二3三、机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定431、毛坯余量及尺寸的确定432、确定工序4四、夹具的设计1241、提出问题1242、设计思想1343、夹具设计13431定位分析14432切削力、夹紧力、切屑用量和切屑速度的计算14433夹具操作说明15五体会与展望15六参考文献16一、零件工艺性分析11、零件的作用题目给定的零件是CA6140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进行工作。宽度为1800120MM的槽尺寸精度要求很高，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1800120MM的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。12、零件的工艺分析该拨叉的全部技术要求列如下表项目公差等级偏差（MM）粗糙度定位基准25的六齿方花键孔IT12020016花键孔中心线22的花键底孔IT12020063花键孔中心线两端的215063花键孔中心线倒角尺寸8的槽IT9003016花键孔中心线尺寸18的槽IT60012032花键孔中心线6的花键槽宽IT600600332花键孔中心线二、机械加工工艺规程设计21、确定毛坯的制造形成零件材料HT200、考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击性载荷，因此选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠。由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大，故可采取模锻成型。经查金属机械加工工艺人员手册表55取等级为2级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为308MM。22基准的选择221粗基准的选择因为要保证花键的中心线垂直于右端面，所以以40的外圆表面的粗基准。222精基准的选择为保证定位基准和工序基准重合，以零件的下低面为精基准。23、制定工艺路线制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,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。231工艺路线方案一工序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80030MM的槽。4铣削1800120MM的槽。5拉花键。232工艺路线方案二工序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C31631转塔式六角车床及三爪卡盘夹具。2拉花键。以花键中心线及右端面为基准，3铣削槽B面。以花键的中心线及下低面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具4铣削80030MM的槽。以花键的中心线及下低面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具。5铣削1800120MM的槽。以花键的中心线及下低面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具。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234工序很难对工件进行定位和加紧、方案二中，把花键放在第一道工序的后边，这样，方案二中的345道工序很容易对工件进行定位与加紧即以花键中心线和下低面作为345道工序的定位基准。此方案定位精度高，专用夹具结构简单、可靠，所以采用方案二比较合理。三、机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定零件材料为HT200，毛坯重量为10KGB160MPAHBS。根据机械加工工艺师手册（以下简称工艺手册机械工业出版出版社、杨叔子主编）知生产类型为大批生产，采用模锻锻模造毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，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31毛坯余量及尺寸的确定1下端面的加工余量下端面有308MM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220028，见零件图，参照金属机械加工工艺人员手册表359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21MM3右端面的加工余量。此工序分2个工步1、粗铣右端面2、精铣右端面。精加工余量为02MM，粗铣加工余量为28MM32、确定工序工序车削下底面。1加工条件。工件材料灰口铸铁HT200。B145MPA。铸造。加工要求粗、半精车A面并保证28MM的工序尺寸，RA32M机床C31631。转塔式六角卧式车床。刀具刀片材料。R12AO68B10O05KR90N152、计算切削用量。（1）已知长度方向的加工余量为308MM。实际端面的最大加工余量为38MM。故分二次加工（粗车和半精车）。长度加工公差IT级取046MM（入体方向）（2）进给量、根据切削简明手册（第3版）表14当刀杆尺寸为16MM25MM,MM时，以及工件直径为60MM时（由于凸台B面的存在所以直径取60MM）0608MM/按C车床说明书取06MM/N。由于存在间歇加工所以进给量乘以K075085所以实际进给量F0608048MM/按C车床说明书053（3）计算切削速度。按切削简明手册表127，切削速度的计算公式为（寿命选T60MIN）刀具材料YG6VCV/TMAPXVFYVKV其中CV158XV015YV04M02修正系数KO见切削手册表128KMV115KKV08KKRV08KSV104KBV081VC158/60022015053041150808081097469M/MIN（4）确定机床主轴转速NS1000VC/DW2298（R/MIN）按C车床说明书200RMIN所以实际切削速度V408M/MIN（5）切削工时，按工艺手册表621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TMLL1L2L3/NWXF033（MIN）L650/2325L13、L20、L30工序II精车下底面1已知粗加工余量为05MM。2进给量F根据切削用量简明手册表16，F015025MM/R按C车床说明书016MM/R计算切削速度按切削用量简明手册表127，切削速度的计算公式为（寿命选T60MIN）VCV/TMAPXVFYVKV158/600220150160411508080810978385M/MIN3确定机床主轴转速NW1000VC/DW4108（R/MIN）按C3163车床说明书取NW400（R/MIN）实际切削速度V571M/MIN4切削工时，查工艺手册表621TMLL1L2L3/NWXF225/400X016035（MIN）由于下一道工序是钻孔，所以留下20MM的台阶，所以L6520/2225MML13L20L30工序III钻花键孔钻头选择见切削用量简明手册表22钻头几何形状为（表21及表22）双锥修磨具刃，钻头参数2030，2118，270，B35MM,AO12,55,B2MM，4MM。根据切削用量简明手册表29确定F048、按机床进给强度决定进给量根据表29,当B210MPA0205MM可确定F075。按C31631车床说明书取F062MM/N、决定钻头磨钝标准及寿命表221，当DO20MM、钻头最大磨损量取06寿命T45MIN、切削速度由切削用量简明手册，表215得21M/MINN1000V/D3344由机床技术资料得和3344接近的有280N/M和400N/MIN取280N/MIN取N280M/MIN实际17M/MIN、基本工时，TML/NF8010/280X062032MIN入切量及超切量由表229查出10MM所以TML/NF8010/280X062032MIN工序IV扩花键孔刀具直径DO21MM；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TM032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。工序V车倒角刀具专用刀具。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12可以查出当160245HBS280641MIN34KW按C车床说明书主电机功率11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221当21064查得转矩618NM切削用量简明手册表由表232得功率公式CMCVC/30DO618X17/30X21167KM按C车床说明书主电机功率11可见C比小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要工序VI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006MM,拉削速度V006M/S36M/MIN切削工时TZBLK/1000VFZZ式中ZB单面余量15MM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12；K考虑机床返回行程系数，取14；V拉削速度（M/MIN）；FZ拉刀单面齿升；Z拉刀同时工作齿数，ZL/P；P拉刀齿距。P12515SQRT80135SQRT8012MM拉刀同时工作齿数ZL/P80/127其本工时TM15801214/1000360067013MIN工序VII粗铣右端面加工要求粗铣B面，精铣B面，RA32。用标准镶齿圆柱铣刀粗铣加工余量3MM机床62W加工工件尺寸宽度40MM长度28MM1选择刀具根据切削用量简明手册表31铣削宽度AE5MM时。直径为DO50MM故齿数，由于采用标准镶齿圆柱铣刀铣刀几何参数（表32）RN10AO162切削用量留精铣的加工余量为02，所以本道工步切削宽度AC2808，由于加工表面精度要求RA32UM根据表35得每转进给量05MM/R就能满足要求，但考虑到62W功率为75KW，机床为中等系统刚度和62W铣床说明书所以每转进给量06MM/R3选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据切削用量简明手册表37、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为06镶齿铣刀DO50MM，刀具寿命T120MIN（表38）4决定切削速度VC、可根据切削用量简明手册表39确定Z8,AP4070MM,AC2808,FZF/Z007501MM/ZVCCVDOQV/TMXAPXXVXFZXYVXAEXUVXZPVCV20,QV07,XV03,YV02,UV05,PV03,M025,KM112,KSV08,KTV082,KVKMXKSVXKTV112X08X082079VCCVXDOXQV/TMXAPXXVXFZXYVXAEXUVXZPV237M/MINN1000V/D1000X237/314X50151R/MIN根据X62W型铣床说明书选N160R/MINVC314ND/1000160X314X50/1000251M/MINVFNF160X0696MM/MIN选VF80MM/MIN实际FZVF/NXZ00625MM/Z5机床功率根据切削用量简明手册表320当VC71M/MINAE28MMAP41MMFZ008KMPC14KW切削功率的修正系数故PCT08,根据X62W型铣床说明书，机床主轴允许的功率为PCM75075563KW故PCCPCM因此所决定的切削用量可以采用。AE28MMVF80M/MINN160R/MINVC251M/MINFZ00625MMM/Z6基本工时根据切削用量简明手册表35TMLL1/VF2814/800525（MIN）L114MM工序VIII精铣右端面1）选择刀具刀具与上道工步是同一把刀。2）切削用量精铣的加工余量为02，所以本道工步切削宽度AE02MM，063）决定切削速度VC、可根据切削用量简明手册表39确定AC02MM,VCCVDOQV/TMXAPXXVXFZXYVXAEXUVXZPV331M/MINN1000V/D1000X331/314X50211R/MIN根据X62W型铣床说明书选N210R/MINVFNF210X06126MM/MIN、VF125MM/MINFZVF/NXZ0074MM/Z4）基本工时基本工时根据切削用量简明手册表35TMLL1/VF2814/1250336（MIN）L114MM工序IX铣削80030MM槽。加工工件尺寸80030MM,长度L40MM加工要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X62W1选择刀具由加工尺寸公差003。所以铣刀精度为精密级K8铣刀参数L8MMD63D22D134RO15AO12AN6Z162选择切削量由于槽的深度为8MM,故一次走完，AE8MMAP8MM由切削用量简明手册表33确定F01503MM/R现取F03MM/RFZ03/160018MM/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37,得最大磨损量为05由表38确定刀具寿命T100MIN其中4决定切削速度VC和每齿进给量VF、由切削用量简明手册327的公式VCCVXDOXQV/TMXAPXXVXFZXYVXAEXUVXZPVKVCV25,QV02,XV01,YV02,UV05,PV01,M025,KM112,KSV08,KTV082,KVKMXKSVXKTV112X08X082079VCCVXDOXQV/TMXAPXXVXFZXYVXAEXUVXZPVKV8286M/MINN1000VC/DO10008286/3146341887R/MIN根据X62W型铣床说明书选NC375R/MIN实际速度VCDONC/1000742M/MIN选VFCNCF375X031125MM/MIN根据X62W型铣床说明书选选VF110MM/MINFZC110/375160018MM/Z5机床功率根据切削用量简明手册表328公式圆周力FCCFAPXFFZYFAEVFZ/DOAFNWFKFCKTV090KMFC094由表28得CF30，XF10，YF065，UF083，WF0，QF083，KFC128FCCFAPXFFZYFAEVFZ/DOQFNWFKFC30X8X0018X8/63X3755056NMFCDO/2103159NMPCFCVC/1000118KM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35TMLL1/VF4014/110049（MIN）L114MM工序X铣宽为180012MM槽加工要求用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽180012MM，长L40MM，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，AE23，AP10MM，1选择刀具铣刀参数L10D100MMD30MMRO15AO12AN6Z242选择铣削用量由于槽的宽度为18MM,故二次走完，AE23MMAP10MM由切削用量简明手册表33确定F05MM/R现取F08MM/RFZ05/24002MM/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37,得最大磨损量为05由表38确定刀具寿命T100MIN其中4）确定切削速度VC和每齿进给量决定切削速度VC和每齿进给量VF、由切削用量简明手册327的公式VCCVXDOXQV/TMXAPXXVXFZXYVXAEXUVXZPVKVCV25,QV02,XV01,YV02,UV05,PV01,M025,KM112,KSV08,KTV082,KVKMXKSVXKTV112X08X082079VCCVXDOXQV/TMXAPXXVXFZXYVXAEXUVXZPVKV986M/MINN1000VC/DO1000986/314100314R/MIN根据X62W型铣床说明书选NC300R/MIN实际速度VCDONC/1000942M/MIN选VFCNCF300X05150MM/MIN根据X62W型铣床说明书选选VF150MM/MINFZC150/300240020MM/Z5）基本工时基本工时根据切削用量简明手册表35TMLL1I/VF4020X2/15008（MIN）L120MMI2走两次工序XI磨18MM槽，保证尺寸18MM1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25M/S进给量F50MM/MIN双单行程FR0015MM3切削工时。当加工1个表面时TMLYIK/5031MIN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。工序号工序名称机床设备刀具量具I粗车下端面卧式车床车刀游标卡尺II精车下端面卧式车床车刀游标卡尺III钻花键孔立式钻床钻刀游标卡尺IV扩花键孔立式钻床钻刀游标卡尺倒角2X15卧室车床车刀游标卡尺VI拉六齿方型花键立式拉床拉刀游标卡尺VII粗铣右端面立式铣床铣刀游标卡尺VIII精铣右端面立式铣床铣刀游标卡尺IX铣800。03MM的槽立式铣床铣刀量块X铣1800。12MM槽立式铣床铣刀量块XI磨宽为1800。12MM的槽磨床砂轮量块四、夹具设计夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。41提出问题（1）怎样限制零件的自由度；V形块加小平面限制5个自由度，定位销限制1个自由度。（2）怎样夹紧；设计夹具由螺旋夹紧配合V形块夹紧工件。（3）设计的夹具怎样排削；此次加工利用拉刀拉削，通过下底面排削。（4）怎样使夹具使用合理，便于装卸。42设计思想设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完全符合要求。本夹具主要用来对6孔进行加工，这个孔尺寸精度要求为H7，表面粗糙度RA32。刀具为高速钢直齿三面刃铣刀，来对工件进行加工，考虑到提高劳动生产率，降低劳动强度，采用一次拉削完成。43、夹具设计零件的上半部分为圆柱型，根据这个特点采用V型块、小平面的夹具来定位。431、定位分析（1）定位基准的选择据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。宽为6003006MM的槽，其设计基准为花键孔中心线和工件的右加工表面为定位基准。因此选用工件以加工右端面和花键心轴的中心线为主定位基准。（2）定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为V形块与定位块，因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合B0，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。Y0707D07070025MM00177MM432、切削力、夹紧力、切屑用量和切屑速度的计算1进给量该工序就是通过一次走刀，完成花键槽的拉削加工。由于加工方法的特殊性，刀具选择的特殊性，被吃刀量暂不用选择。只要选择合适的切削速度和进给量就可以。根据机床刚度和刀具尺寸，此工序需要一次走刀，完成要求的机械加工要求。加工总深度为Z76MM。总走刀次数为1次。2切屑速度根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿为006MM,拉削速度V006M/S36M/MIN切削工时TZBLK/1000VFZZ式中ZB单面余量15MM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12；K考虑机床返回行程系数，取14；V拉削速度（M/MIN）；FZ拉刀单面齿升；Z拉刀同时工作齿数，ZL/P；P拉刀齿距。P12515SQRT80135SQRT8012MM拉刀同时工作齿数ZL/P80/127其本工时TM15801214/1000360067013MIN。3切削力及夹紧力的计算刀具花键拉刀。切削力由于本工序拉刀由上至下垂直向下拉，切削力