CA6140拨叉831002课程设计说明书

1、序言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 .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 ,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。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，获得所需的速度和扭矩的作用。零件

2、上方的 祝5孔与操 纵机构相连，二下方的60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。两件零件铸 为一体，加工时分开。（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.以 25mm 孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：25H7mm的孔，以及42mm的圆 柱两端面，其中主要加工表面为 25H7mm通孔。2.以 60mm 孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：60H12的孔，以及 忙0H12的两个 端面。主要是60H12的孔。3.铣 16H11 的槽这一组加工表面包括：此槽的端面，16H11mm的槽的底面，16H11mm 的槽

3、两侧面。4.以M22 X螺纹孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：M22 X的螺纹孔，长32mm的端面 主要加工表面为M22 X螺纹孔。 这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：(1)60孔端面与25H7孔垂直度公差为.o(2)16H11mm的槽与25H7的孔垂直度公差为。 由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工 后表面为基准加工另外一组。工艺规程设计(一) 确定毛坯的制造形式零件材料为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。(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

4、， 生产率得以提高。否则, 加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批 报废，是生产无法正常进行。(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 2500.021孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两 块 V 形块支承这两个 42 作主要定位面， 限制 5 个自由度，再 以一个销钉限制最后1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，这在以后还

5、要专门计算，此处不再重复（三）制定工艺路线制定工艺路线的出发点 ,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夹具 ,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.工艺路线方案一工序一粗、钻、扩、铰、精铰 25、 60孔工序二粗、精铣60、25孔下端面。工序三粗、精铣 25 孔上端面工序四粗、精铣 60 孔上端面工序五切断。工序六铣螺纹孔端面。工序七钻 22孔（装配时钻铰锥孔）。工序八攻M22 X螺纹。工序九粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面工序十粗铣 半精铣 精铣

6、16H11 的槽。工序十一 检查。 上面的工序加工不太合理，因为由经验告诉我们大多数都应 该先铣平面再加工孔，那样会更能容易满足零件的加工要求，效 率不高，但同时钻两个孔， 对设备有一定要求。 且看另一个方案。2. 工艺路线方案二工序一粗、精铣25 孔上端面。工序二粗、精铣25 孔下端面。工序三钻、扩、铰、精铰 25 孔。工序四钻、扩、铰、精铰 60 孔。工序五粗、精铣60 孔上端面工序六粗、精铣60 孔下端面。工序七切断。工序八铣螺纹孔端面。工序九钻22 孔（装配时钻铰锥孔）工序十攻M22 X螺纹。工序十一 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面工序十二 粗、半精铣 精铣 16H11 的槽。工序十三

7、 检查。上面工序可以适合大多数生产， 但是在全部工序中间的工 序七把两件铣断，对以后的各工序的加工定位夹紧不方便，从而 导致效率较低。再看另一方案。3. 工艺路线方案三工序一工序二粗、精铣 粗、精铣25 孔上端面。25 孔下端面。工序三钻、扩、铰、精铰 25 孔。工序四钻、扩、铰、精铰 60 孔。工序五粗、精铣60 孔上端面工序六粗、精铣60 孔下端面。工序七铣螺纹孔端面。工序八钻 22 孔（装配时钻铰锥孔） 。工序九攻M22 X螺纹。工序十粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面工序十一粗、半精铣 精铣 16H11 的槽。工序十二切断。工序十三检查。此方案仍有先钻孔再铣平面的不足，所以这个方案仍不是最

8、 好的工艺路线综合考虑以上各方案的各不足因素，得到以下我的 工艺路线。4. 工艺路线方案四工序一 以 植2外圆为粗基准，粗铣 25孔下端面。 工序二 精铣25孔上下端面。工序三 以 25 孔上端面为精基准， 钻、扩、铰、精铰 25 孔 ,孔的精度达到 IT7。工序四 以 25 孔为精基准，粗铣 60 孔上下端面。工序五 以 25孔为精基准， 精铣 60孔上下端面， 保证 端面相对孔的垂直度误差不超过。工序六 以 25 孔为精基准，钻、镗、铰 60 孔，保证空 的精度达到 IT8。工序七 以25孔为精基准，铣螺纹孔端面。工序八 以25孔为精基准，钻20孔（装配时钻铰锥孔）。工序九 以25孔为精基

9、准，钻一个 20孑L,攻M22 X 螺纹。工序十 以 25 孔为精基准，铣槽端面。工序十一 以25孔为精基准，铣16H11的槽保证槽的侧面 相对孔的垂直度误差是。工序十二 两件铣断工序十三 检查。虽然工序仍然是十三步，但是效率大大提高了。工序一和工 序二比起工艺路线方案二快了一倍（实际铣削只有两次，而且刀 具不用调整）。多次加工 60、 25 孔是精度要求所致。 以上工艺过程详见图 3。（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190210HB, 毛坯重量，生产类型为中批量，铸造毛坯。据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余

10、 量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.外圆表面（ 42） 考虑其零件外圆表面为非加工表面， 所以外圆表面为铸造 毛坯， 没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。2.外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（ 25， 60 端面）。查机械制造工艺设计简明手册 （以下称工艺手册 ） 表 26，取 25，60 端面长度余量均为（均为双边加工） 铣削加工余量为： 粗铣 2mm 半精铣3.内孔（ 60 已铸成 50 的孔）查工艺手册表，为了节省材料，取 60孔已铸成 孔长度余量为 3，即铸成孔半径为 50mm。 工序尺寸加工余量：钻孔 5mm扩孔铰孔精铰 0mm同上，零件 尼5的孔也已铸出15的孔。 工序尺寸加

11、工余量：钻孔至 23 余量为 8mm扩孔钻mm粗铰孔mm精铰孔mm4. 槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量 铸出槽端面至中心线 47mm 的距离，余量为 3mm 工序尺寸加工余量：粗铣端面 mm半精铣mm精铣mm5. 螺纹孔顶面加工余量铸出螺纹孔顶面至25孔轴线且垂直轴线方向40mm的距 离，余量为 4 mm工序尺寸加工余量：粗铣顶面mm半精铣mm精铣mm6. 其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为中批量生产， 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 以 42 外圆为粗基准，粗铣 25 孔上下端面1. 加工条件

12、工件材料：HT200e = HB=200241 铸造。加工要求：粗铣25孔上下端面。机床： X53 立式铣床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀，牌号YG6铣削宽度ae=60, 深度ap=4,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Y =0后角15畐寸后角a10刀齿斜角 启=15 主刃Kr=60，过渡刃心卩30,副刃Kr=5过渡刃宽b卩。2.切削用量1 ）铣削深度因为切削量较小，故可以选择 ap=，一次走刀即可完成所需 长度。2）每齿进给量机床功率为10kw。查切削手册f=z。由于是对称铣，选 较小量 f= mm/z。3）查后刀面最大磨损及寿

13、命查机械切削用量手册表 8，寿命 T=180min4）计算切削速度 按2表 14，V=n=Vf =5）计算基本工时tm = L/ Vf=（90+36）/=。工序二 精铣 25 孔上下端面1. 加工条件工件材料：HT200,ob = HB=200241 铸造。加工要求：精铣 25 上下端面。机床：X6140卧式铣床。刀具： W18Cr4V硬质合金钢端铣刀，牌号YG6铣削宽度 ae=60,深度ap=4,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Y + 5后角a = 8,副后角ao 8 刀齿斜角2s= 10主刃Kr=60：过渡刃Krc=30,副刃Kr

14、=5过渡刃宽b =1mm02. 切削用量1）铣削深度因为切削量较小，故可以选择 ap=, 一次走刀即可完成所 需长度。2 ） 每齿进给量机床功率为。查切削手册表5 f=z。由于是对称铣, 选较小量 f= mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 8，寿命 T=180min4） 计算切削速度 按切削手册表14,查得 f s,5）计算基本工时tm = L+18 2/ Vf=（2+18 2）/=。工序三 以25孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰25孔,孔的精度达到 IT7。1.选择钻床及钻头选择 Z5125A 钻床,选择高速钢麻花钻钻头,粗钻时do=23m m,钻头采用双头刃磨法，2.选

15、择切削用量（1）决定进给量由do=23mm,查2表5按钻头 f 0.47 0.57mm/r按机床强度查 1表选择 f 0.056 1.8mm / r 最终决定选择机床已有的进给量 f 0.48mm / r（2） 耐用度查 2 表 9T=4500s=75min（3） 切削速度查 1 表n=50-2000r/min 取 n=1000r/min.3 .计算工时tm1-nf80 120.48 10000.19min由于所有工步所用工时很短, 少辅助时间。扩铰和精铰的切削用量如下:所以使得切削用量一致,以减扩钻：选高速钢扩孔钻 n 1000r/min f 0.7 0.8mm/rd024.8mmtm2Ln

16、f80 120.75 10000.12 min铰孔：选高速钢铰刀n 1000r/min1.3 2.6mm/rtm3Lnf80 121.3 1000精铰：选高速钢铰刀0.07 minn 1000r / min1.3 2.6mm/rd024.94mmd025H7L 8012tm40.07 minnf 1.3 1000Tmtm1 t m2 tm3tm40.45 min工序四 以25孔为精基准，钻、粗镗、 精镗60孔,保证孔的精度达到IT7。1.选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=55mm,钻头采用双头 刃磨法。粗镗时精镗时n=minVf 6.44m/ mintm124nf 6.444.19s选

17、择 Z5163A钻床 n=1000r/min, f=r.2选择切削用量(1)决定进给量查2表5钻头进给量 f 1.0 1.2mm/r按钻头强度选择f 1.0mm/r 按机床强度选择f 0.9mm/r最终决定选择Z5163A机床已有的进给量f 0.8mm/r(2)计算工时选择 n=600r/min 所以 tm (1223)/600 0.80.07min3 .选择镗刀选择高速钢镗刀，粗镗时do=选择卧式镗床T68,v=20-35 m/min,f= mm/r v=15-30 m/mi n,f= mm/r工序五 粗铣 半精铣 精铣槽16H11的端面1.选择机床刀具选择立式铣床X53K硬质合金钢Yab端

18、铣刀ap 602.切削用量查2表5 f=rT=180min 取 f=r v=min3.计算工时tm2nf亠 4.04s6.44Tmt mlt m28.23skvaff_ 067z 240.028mmaw 6 ap 8半精铣工序六精铣槽16H11本道工序精铣槽之前已进行了粗铣和半精铣工步，此工序 精铣槽须满足各技术要求包括：槽宽16H11，槽深8H12，槽 两侧面粗糙度为，槽底面粗糙度为。1.选择机床及刀具机床x61W型万能铣床刀具错齿三面刃铣刀铣槽do=16mm查1表8国家标准 GB1118 D=160mm d=40mmL=16mm 齿数 z=242.计算切削用量（1） 由1表一1和3查得 走

19、刀量f= mm/r（2） 铣刀磨钝标准和耐用度由1表一6查得磨钝标准为表一7查得 耐用度为 T=150min（3） 切削速度由1式CV d 0m XVX/uvP/a p af aw z查表一8得其中:修正系数kv1.0CV40 qv 0.2 Xv 0.1Yz0.4 uv 0.5pv 0.1 m=代入上式，可得 v=min=s1000Vdw6.5r/s 390.5r/min由3按机床选取主轴转速为 所以实际切削速度为r/sTm丄| y vf af zn32.77stmLnf1.5 828.201.16s（4）确定机床主轴速度v 匹屯 3.27m/s196.2m/min10003.计算切削工时工序

20、七铣螺纹孔顶面1.选择机床及刀具 机床：X53K立式铣床。刀具：硬质合金钢端铣刀,牌号YG62.切削用量1）铣削深度因为切削量较小，故可以选择ap=，一次走刀即可完成所需长度。2）刀具耐用度查2表寿命T=180min。3）计算切削速度查2得 Vc= s, n=min,Vf=s工序八两件铣断夹具设计 设计工序一一精铣槽 16H11的夹具。(一)问题的提出本夹具要用于精铣槽16H11，对槽16H11的要求有：槽宽 16H11精度等级为IT12级，槽深8H12精度等级为IT12级，槽 两侧面粗糙度为，槽底面粗糙度为。本道工序只精铣一下槽即达 到各要求，因此，在本道工序加工时，我们应首先考虑保证槽的

21、各加工精度，如何提高生产效率，降低劳动强度。()夹具设计1 .定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准 的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工 艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会 增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困 难甚至达不到零件的加工精度(特别是位置精度)要求。 因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加 工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较 高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所 以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高 加工精度。25的孔和其两端面都已加工好，为了使定 位误差减小，选择已加工好的

22、 25孔和其端面作为定位 精基准，来设计本道工序的夹具，以两销和两已加工好 的25孔的端面作为定位夹具。为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺 母作为夹紧机构。2.切削力和夹紧力计算(1)刀具:高速钢错齿三面刃铣刀 160mm z=24机床：x61W型万能铣床由3所列公式得X匸yu匚CFap FfzzaeFzFpqV WFd o n查表一8得其中：修正系数kv 1.0CF30 qF 0.83 XF1.0yF 0.65u F 0.83ap 8z=24wF 0代入上式，可得F=因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=K,K2K3K4其中：心为基本安全系数K2为加工性质系数K3为刀具钝化系数K4为断续切削系数所以 F KF 1775.7N（2）夹紧力的计算选用夹紧螺钉夹紧机由N fi f2KF其中f为夹紧面上的摩擦系数，取fif2 0.25F=Pz+GG为工件自重夹紧螺钉：公称直径d=20mm，材料45钢 性能级数为级B 6 100MPasB8480MPaN3551.4N螺钉疲劳极限:0.320.32 600 192MPa极限应力幅:kmk151.76MPa许用应力幅：aSam 17.3MPa螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为s=4取s=44 FH2 282 dc满足要求1.