车床拔叉新工艺加工完整版解析

1、序言一、零件的分析（一）零件的作用（二）零件的工艺分析二、工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式 （二）基面的选择（三）制定工艺路线（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 （五）确定切削用量及基本工时 参考文献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，为今后参加祖国的建设打下一个良好的

2、基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。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。零件的 25孔与操纵机构相连， 55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）零件的工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不 适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1 小头孔 25 ;2. 大头半圆孔 及其端面；3. 16X

3、 8 槽;4. 40外圆斜面；5. 大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.1mm；槽端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.08m。该零件两个面都没有尺寸精度的要求，也无粗糙度的要求。 25的孔的粗糙度值要求 1.6，需要精加工。因是大批量生产，所以需用钻削。保证其加工精度。下面的叉口有 3.2 的粗糙度的要求，所以采用先粗铣再精铣来满足精度的要求，同时保证 25的孔和叉口的 垂直度。同时该零件上还需加工16X 8的槽，其粗糙度值为6.3，所以一次铣销即可。但同 时要满足该槽与 25的孔的垂直度。由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工， 并且保证位置

4、精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。二、工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式根据机械制造工艺设计简明手册（机械工业出版出版社、哈尔滨工业大学李益民主 编）零件材料为HT200，采用铸造。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，生产类型为中批生产，故选择铸件毛坯。查机械制造工艺及设备设计指导手 册（后称指导手册）选用铸件尺寸公差等级 CT9级。根据机械加工工艺师手册（机 械工业出版出版社、杨叔子主编），得知大批量生产的铸造方法有两种金属模机械砂型铸造 和压铸，由于压铸的

5、设备太昂贵，根据手册数据采用铸造精度较高的金属型铸造。（二）基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。 基面选择的正确与合理，可以使加工质 量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，甚至还会造成零件大批 报废，使生产无法正常进行。（1）粗基准的选择。因本零件毛坯是金属模铸造成型，铸件精度较高，所以选择40mm圆一个端面作为粗基准加工另一个端面。再加一个钩形压板和一个V形块限制自由度，达到完全定位。（2）精基准的选择。主要因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，这在以后还要专门计算，此处不在重复。（三）制定工艺路线制定工艺路线的出发点

6、，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等级等技术要 求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的情况下，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10:粗铣 55的叉口上端面。以40外圆和其端面为基准，选用 X5020A立式铣 床+专用夹具。工序20:粗铣 40的上端面。以 55的叉口上端面和以 40外圆V型块，选用X5020A 立式铣床+专用夹具。工序30:钻、扩、粗铰、精铰 25孑L。以40外圆和其端面为基准，选用 Z5120A立 式钻床+专用夹具。工序40:粗、精铣 55的叉

7、口的下端面。以一面两销定位。选用 X5020A立式铣床+ 专用夹具。工序50:精铣 55的叉口的上端面。以一面两销定位，选用 X5020A立式铣床+专用夹 具。工序60:粗、精镗55004的叉口的内圆面。以一面两销定位，选用 X5020A立式铣床和 专用夹具。工序70：切断 55的叉口，用宽为4的切断刀，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工序:80:粗铣16X 8的槽的所在面，以 25的孔和55的叉口定位，选用X5020A立 式铣床加专用夹具。精铣16X 8的槽的所在面，以25的孔，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工序90:粗铣16X 8的槽。以25的孔，选用X5020A立式铣床加专用夹

8、具。精铣16X 8的槽，以25的孔，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工序100:粗铣35X 3的斜面。以25的孔和55的叉口定位，选用X5020A立式铣 床加专用夹具。工序110:检验。2工艺路线方案二：工序10:钻、扩、粗铰、精铰25孔。以40外圆和其端面为基准，选用 Z5120A立 式钻床加专用夹具。工序20:铣 55的叉口及上、下端面。利用 25的孔定位，以两个面作为基准，选用 X5020A立式铣床和专用夹具。工序30:粗、精铣5500.4的叉口的内圆面。利用 25的孔定位，以两个面作为基准， 选用X5020A立式铣床和专用夹具。工序40:切断 55叉口，用宽为4的切断刀，选用X50

9、20A立式铣床加专用夹具。工序50:粗铣35X 3的上表面。以25的孔和55的叉口定位，选用 X5020A立式铣 床加专用夹具。工序60:粗铣16X 8的槽的所在面，以25的孔和55的叉口定位，选用X5020A立 式铣床加专用夹具。精铣16X 8的槽的所在面，以 25的孔和55的叉口定位，选用X5020A立 式铣床加专用夹具。粗铣16X 8的上表面。以25的孔和55的叉口定位，选用X5020A立式铣 床加专用夹具。精铣16X 8的槽，以25的孔和55的叉口定位，选用X5020A立式铣床加 专用夹具。工序70检验。以上加工方案大致看来是合理的，但通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工 手段

10、之后，就会发现仍有问题，主要表现在 25的孔及其16X 8的槽和 55的端面加工要求上，以上三者之间具有位置精度要求。图样规定：先钻25mm的孔。由此可以看出：先钻 25的孔，再由它定位加工 55的内圆面及端面，保证 25的孔与 55的叉口的端面相垂 直。因此，加工以钻 25的孔为准。为了在加工时的装夹方便，因此将切断放在最后比较 合适。为了避免造成一定的加工误差；通过分析可以比较工艺路线方案一最为合理。因此， 最后的加工路线确定如下：工序10:粗铣 55的叉口上端面。以40外圆和其端面为基准，选用 X5020A立式铣 床+专用夹具。工序20：粗铣 40的上端面。以 55的叉口上端面和以 40

11、外圆V型块，选用X5020A 立式铣床+专用夹具。工序30:钻、扩、粗铰、精铰 25孑L。以40外圆和其端面为基准，选用 Z5120A立 式钻床+专用夹具。工序40:粗、精铣 55的叉口的下端面。以一面两销定位。选用 X5020A立式铣床+ 专用夹具。工序50:精铣 55的叉口的上端面。以一面两销定位，选用 X5020A立式铣床+专用夹 具。工序60:粗、精镗 的叉口的内圆面。以一面两销定位，选用 X5020A立式铣床和专用 夹具。工序70:切断 55的叉口，用宽为4的切断刀，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工序:80:粗铣16X 8的槽的所在面，以 25的孔和55的叉口定位，选用X502

12、0A立 式铣床加专用夹具。精铣16X 8的槽的所在面，以25的孔，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工序90:粗铣16X 8的槽。以25的孔，选用X5020A立式铣床加专用夹具。精铣16X 8的槽，以25的孔，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工序100:粗铣35X 3的斜面。以25的孔和55的叉口定位，选用X5020A立式铣 床加专用夹具。工序110:检验。以上工艺过程详见附表1 “机械加工工艺过程综合卡片”。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定零件材料为HT200，硬度170220HBS,毛坯重量约1.12kg。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

13、子主编）知生产类型为大批生产， 采用金属模铸造毛坯。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：1 毛坯余量及尺寸的确定毛坯余量及尺寸的确定主要是为了设计毛坯图样，从而为工件毛坯的制造作准备，该工 序在这里不做详细说明，主要说明一下毛坯尺寸及相应公差的确定，以便毛坯制造者参考。 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），结合加工表面的精度要求和工厂实际，要合理地处理好毛坯余量同机械加工工序余量之间的 不足。粗铣 55的叉口的上、下端面的加工余量及公差。该端面的表面粗糙度为3.2,所以先粗铣再精铣。查机械加工余量手册（以

14、下简称余量手册机械工业出版社、孙本序 主编）中的表4-2成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为79级，选用8级。MA为F。再查表4-2查得加工余量为2.0 mm。由工艺手册表2.2-1至 表2.2-4和机械制造工艺与机床夹具(机械工业出版出版社、刘守勇主编)中表 1-15及 工厂实际可得：Z=2.0mm,公差值为T=1.6mm。2 各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坏尺寸的确定(1) 25的孔加工余量及公差。毛坯为实心，不冲出孔。该孔的精度要求在IT7IT9之间，参照工艺手册表2.3-9 表2.3-12确定工序尺寸及余量为：查工艺手册表2.2-5，成批和大量生产铸件的

15、尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为79级，选用8级。MA为F。公差值T=0.12 mm，钻孔 23mm扩孔 24.8 mm2Z=1.8 mm铰孑L 25 mm2Z=0.2 mm由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整法加工，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定。 25 mm的孔的加工余量和工序间余量及公差分 布图见图1。由图可知： 25mm的孔加工余量图标毛坯名义尺寸： 钻孔时的最大尺寸： 钻孔时的最小尺寸： 扩孔时的最大尺寸： 扩孔时的最小尺寸： 粗铰孔时的最大尺寸: 粗铰孔时的最小尺寸:40 (mm)23 (mm)22.5 (mm)23 +1.8=24.

16、8 (mm)24.8-0.35=24.45 (mm)24.8+0.14=24.94 (mm)24.94-0.15=24.79 (mm)1i1启1r Q.141 0.06JX加工尺寸公差铸件毛坯钻孔扩孔粗铰精铰加工前尺寸最大 23 24.8 24.94最小 22.5 24.45 24.79加工后尺寸最大 23 24.8 24.94 25最小 22.5 24.45 24.79 24.95加工余量2324.824.9425由图可知:精铰孔时的最大尺寸：24.94+0.06=25 ( mm)精铰孔时的最小尺寸：25-0.05=24.95 (mm)(2)铣 55的叉口及上、下端面因为叉口的粗糙度为3.2

17、,所以粗铣再精铣。参照工艺手册表 2.3-9表2.3-12确定 工序尺寸及余量为：查工艺手册表2.2-5，成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为79级，选用8级。MA为F。公差值T=1.4 mm粗铣 55的叉口及上、下端面余量 1.0 mm。2Z=2.0精铣 55的叉口及上、下端面。2Z=2.0(3) 粗铣35X 3的上端面因为该面的粗糙度为6.3,所以粗铣一次即可。参照工艺手册表2.3-9表2.3-12确定工序尺寸及余量为：查工艺手册表2.2-5，成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为79级，选用8级。MA为F。公差值T=1.3mm粗铣35X 3的

18、斜面z=3.0(4) 铣16X 8的所在表面此面的粗糙度要求为3.2,所以分粗精加工即可。参照工艺手册表2.3-9表2.3-12确定工序尺寸及余量为：查工艺手册表2.2-5，成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为79级，选用8级。MA为F。公差值T=1.6mm,其偏差土 0.7粗铣16X 8的上表面Z=2.0精铣16X 8的上表面Z=1.0(5) 铣16X 8的槽此面的粗糙度要求为3.2,所以粗铣再精铣。参照工艺手册表 2.3-9表2.3-12确定 工序尺寸及余量为：查工艺手册表2.2-5，成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为79级，选用8级。MA

19、为F。公差值T= 1.6mm。精铣16X 8的槽Z=1.0(6) 铣 40的下端面此面无粗糙度要求，所以可以直接粗铣。粗铣 40的下端面工序尺寸83Z=2.0(7) 切断 55叉口。(五) 确定切削用量及基本工时工序10：粗铣 55的叉口上端面。 进给量采用端铣刀，齿数4,每齿进给量af =0.15mm/z (机械制造工艺与机床夹具课程设计指导（吴拓、方琼珊主编）故进给量f=0.6mm 铣削速度：cvdqv omxvyvuvPvT a p a f aw zkv(m/min)由数控加工工艺（田春霞主编）中第五章表 5-6得切削速度为918m/min根据实际情况查表得 V=15 m/min切削工时

20、：引入 l=2mm，引出 I1=2mm, I3=75mm。查工艺手册P9-143表9.4-31，切削工时计算公式：工序20:铣 40的下端面 进给量采用端铣刀，齿数4,每齿进给量af =0.15mm/z （机械制造工艺与机床夹具课程设计指 导（吴拓、方琼珊主编）。故进给量f=0.6mm 铣削速度：cd%V 二 Tm x 爲 uv p, kv （m/min）（表 948 ）T ap人af%才由数控加工工艺（田春霞主编）中第五章表 5-6得切削速度为918m/min根据实际情况查表得 V=15 m/min 切削工时：引入 l=2mm，引出 li=2mm, l3=75mm。查工艺手册P9-143表9

21、.4-31，切削工时计算公式：总时间：工序30：钻、扩、粗铰、精铰25孔。1 加工条件工件材料：灰铸铁HT200加工要求：钻25的孔，其表面粗糙度值为Rz=1.6卩m；先钻23的孔在扩24.8的 孔，再粗铰24.94孔，再精铰25孔。机床：Z5125A立式钻床。刀具：23麻花钻，24.8的扩刀，铰刀。2计算切削用量（1）钻23的孔。 进给量查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导P47表2-23钻孔进给量f为0.390.47 mm/r,由于零件在加工一 23mm孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75,则f=(0.390.47)X 0.75=0.290.35mm/r,查表得出，现取f=0.25

22、mm/r。此工序采用 23的麻花钻。 所以进给量f= 0.25mm/z 钻削速度切削速度：根据手册表2.13及表2.14，查得切削速度V=18m/min。根据手册nw=300r/min,故切削速度为 切削工时l=23mm, li=13.2mm.查工艺手册P9-143表9.4-31，切削工时计算公式： 扩孔的进给量查切削用量手册表2.10规定,查得扩孔钻扩24.8的孔时的进给量，并根据机床规格 选取F=0.3 mm/z 切削速度扩孔钻扩孔的切削速度，根据工艺手册表28-2确定为V=0.4V 钻其中V钻为用钻头钻同样尺寸的实心孔时的切削速度.故V=0.4X 21.67=8.668m/min按机床选

23、取nw=195r/mi n. 切削工时切削工时时切入 L1=1.8mm,切出L2=1.5mm粗铰孔时： 进给量根据有关资料介绍，铰孔时的进给量和切削速度约为钻孔时的1/21/3,故F= 1/3f 钻=1/3 X 0.3=0.1mm/rV=1/3V 钻=1/3 X 21.67=7.22m/min 切削速度按机床选取nw=195r/min所以实际切削速度 切削工时切削工时，切入l2=0.14mm,切出l1=1.5mm.精铰孔时的： 进给量根据有关资料介绍，铰孔时的进给量和切削速度约为钻孔时的1/21/3,故F=1/3f 钻=1/3 X 0.3=0.1mm/rV=1/3V钻=1/3X 21.67=7

24、.22m/min 切削速度按机床选取nw=195r/min所以实际切削速度 切削工时切削工时，切入l2=0.06mm,切出l1=0mm.工序40:粗、精铣 55的叉口的下端面。1. 粗铣 55的叉口的下端面工件材料：HT200，铸造。机床：X5020A立式铣床。查参考文献7表30 34刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：YT15, D ：100mm，齿数Z ：8,此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=1.9mm所以铣削深度ap : a p： 1.9mm每齿进给量a f :根据参考文献3表2.4-75,取a f ：0.12 mm/ Z铣削速度V :参照 参考文献7表 30 34,取 V ：1

25、.33m/ s。机床主轴转速 n： n = 1000vnd式中V铣削速度； d刀具直径。1000v1000 1.33 60由式2.1机床壬轴转速n ； n254r/minnd3.14X100按照参考文献3表3.1-74n : ：300r /min实际铣削速度V：一 m 仝14 100 300 ,1.57r/min1000 1000 60进给量 Vf:Vf 二afZ n =0.12 8 300/60 : 4.8mm/s工作台每分进给量 fm : fmV f 二 4.8mm/s 二 288mm/mina .：根据参考文献7表2.4-81, a =40mm2、精铣 55的叉口的下端面。工件材料：HT

26、200，铸造。机床：X5020A立式铣床。参考文献7表30 31刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：YT15，D ：100mm，齿数12,此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=0.1mm 铣削深度a p : apmm每齿进给量af :根据参考文献7表30 31,取af ：0.08 :mm/ Z 铣削速度V :参照参考文献7表30 31,取V ：0.32m/ s机床主轴转速 n： n = 1000V 兀d1000 0.32 603.14 100:61r/min按照参考文献7表3.1-31 n : ：75r /mindn 3.14 100 75 头际铣削速度v: v0.4r/min10001000 疋 60进给量 Vf 由式（1.3）有：Vf =afZn= 0.15S2 x75/60 = 2.25mm/s工作台每分进给量 fm : fm =Vf