CA6140拨叉831003完整课程设计

1、一、零件的分析 1.1零件的作用：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。获得所需要的速度和扭矩，宽度为40mm的面寸精度要求很高，因为在拨叉拨动滑移齿轮时如果槽的尺寸精度不够或间隙很大时，滑移齿轮得不到高的位置精度，所以宽度为40mm的面槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。 1.2零件的工艺分析：分析零件图可知，该拨叉形状、结构比较简单，通过铸造毛坯可得到基本形状，减少了工序加工，又节约了材料。除了拨叉上表面外，其余加工表面精度低，不需要高度机床加工，可通过铣削、钻床等车床的粗加工就可以达到要求；而拨叉上表面加工精度虽然较高，但

2、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。由此可见，该零件工艺性较好。CA6140拨叉共有三组加工表面（1）零件两端面，可以后端面加工精度高，可以先以后端面为粗基准加工右端面，再以前端面为精基准加工左端面； (2）以花键中心线为基准的加工面：这一组面包括Ø25H7的六齿方花键孔、Ø22H12的花键底孔、两端的2X150倒角和距花键中心线为22mm的上顶面；（3)以工件右端面为基准的18H11mm的槽、上顶面的2-M8通孔和Ø5锥孔。经上述分析可知， 对于后两组加工表面，可先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面。二、工艺规程设计2.1

3、确定毛坯制造方法，初步确定毛坯形状:零件材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能良好，考虑到零件加工表面少，精度要求不高，有强肋，且工作条件不差，既没有变载荷，又属间歇性工作，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。零件的形状简单，因此毛坯形状需要与零件形状尽量接近，又因内花键较小，因此不可直接铸出。2.2基准的选择基准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，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚着，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。1）粗基准的选择选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为

4、后续的工序提供精基准。选择粗基准的出发点是：一要考虑如何分配各加工表面的余量：二要考虑怎样保证不加工面与加工面间的尺寸及相互位置要求。这两个要求常常是不能兼顾的，但对于一般的轴类零件来说，以外圆作为粗基准是完全合理的。对本零件而言，由于每个表面都要求加工，为保证各表面都有足够的余量，应选加工余量最小的面为粗基准（这就是粗基准选择原则里的余量足够原则）现选取外圆柱面和端面作为粗基准。在车床上用带有子口的三爪卡盘夹住工件，消除工件的5个自由度，达到完全定位。2）精基准的选择 精基准的选择主要考虑基准重合与统一基准原则。以R20mm孔为精基准。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

5、还要专门计算，此处不在重复。2.3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。在生产纲领已确定为中批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外好应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。1)工艺路线方案一工序10：粗、精铣后端面；工序20：粗、精铣上顶面；工序30：钻、扩花键底孔22H12；工序40：倒角1 X 15°；工序50：拉内花键25H7工序60：粗、精铣18H11底槽；工序70：钻2M8通孔并攻丝；工序80：钻4锥孔底孔，配做；工序90：挫圆角R3-5；工序100：去毛刺

6、，清洗；工序110: 终检入库。2）工艺路线方案二工序10：粗、精铣后端面；工序20：钻、扩花键底孔22H12；工序30：倒角1.5 X 15°；工序40：粗、精铣上顶面；工序50：粗、精铣18H11底槽；工序60：钻2-M8通孔并攻丝；工序70：钻5锥孔；工序80：拉内花键25H7；工序90：挫圆角；工序100：去毛刺，清洗；工序110：终检入库。3）工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案二把拉内花键25H7放在粗、精铣18H11底槽之后，这样后面的工序50、工序60、工序70很难对工件进行定位和夹紧。造成生产率的下降。而工艺路线一把花键底孔22H12钻削出来并倒角后

7、紧接着就拉内花键25H7。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。方案一将铣上平面放在铣后端面后面一个工序，使两道工序可以连续在同一机床加工，使整体加工过程更方便简单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，工艺过程详见加工工艺过程卡。2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定分别参照机械制造技术表4-9，表4-10；互换性与测量技术基础表2-2；机械制造工艺设计简明手册表2.3-21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：（单位mm）加工表面工序（或工步）名称工

8、序（或工步）余量工序（或工步）基本尺寸工序（或工步）经济精度表面粗糙度（Ra ）公差等级公差上端面精铣172IT110.193.2粗铣273IT120.3,毛坯375IT120.322孔扩孔122IT120.216.3钻孔2020IT130.33 毛坯实心  花键拉花键1.525IT70.0251.6 底槽精铣218  IT110.13  3.2粗铣1616IT120.186.3毛坯实心 后端面精铣1 80 IT11 0.22 3.2粗铣2 81 

9、;IT120.35 6.3毛坯383 IT120.35  2.5 确定切削用量及基本工时工件材料：HT200， ,铸造。工序10:以40外圆为基准，粗、精铣后端面。1.加工条件：加工要求：粗、精铣后端面，尺寸保证80mm。机床：由机械制造工艺设计简明手册表4.2-38选择卧式铣床X61，功率为4kw刀具：由机械制造工艺设计简明手册表3.1-27，表3.1-38选择圆柱形铣刀，材料为高速钢，并得d=50mm，D=22mm，L=50mm，Z=6.2.计算切削用量：工步1：粗铣背吃刀量为进给量的确定：机床的功率4kw，由机械制造技术课程设计指导书表1-147选

10、取该工序的每齿进给量为。铣削速度：由机械制造技术课程设计指导书得，选用圆柱形铣刀，其中在的条件下选取。铣削速度为。有公式 可以得到：。由机械制造工艺设计简明手册表4.2-39得卧式铣床X61的主轴转速为，所以，实际铣削速度为：。基本时间t：查机械制造工艺设计简明手册表6.2-7，根据圆柱形铣刀铣平面（对称铣削、主偏角）的基本时间计算公式：。其中，取，。则有：。工步2：精铣背吃刀量的确定。进给量的确定：由机械制造工艺学课程设计指导书中表5-27，按表面粗糙度为的条件选取，该工序的每齿进给量为。铣削速度的计算：由机械制造工艺学课程设计指导书表5-30选取铣削速度为。=95.54r/min查表机械制

11、造工艺设计简明手册表4.2-39选取n=80r/min可求实际切削速度。基本时间的确定：根据机械制造工艺设计简明手册中表6.2-7中圆柱形铣刀铣平面（对称铣削、主偏角）的基本时间公式，可以求得该工序的基本时间，其中，取，得：。该工序总工时工序20：粗、精铣上端面1. 加工条件：工件材料：HT200， ,铸造加工要求：粗、精铣上端面，尺寸保证10mm，高72mm。机床：由机械制造工艺设计简明手册表4.2-38选择卧式铣床X61，功率为4kw刀具：由机械制造工艺设计简明手册表3.1-27，表3.1-38选择圆柱形铣刀，材料为高速钢，并得d=50mm，D=22mm，L=50mm，Z=6.2.计算切削

12、用量：工步1：粗铣宽度29mm背吃刀量为进给量的确定：机床的功率4kw，由机械制造技术课程设计指导书表1-147选取该工序的每齿进给量为。铣削速度：由机械制造技术课程设计指导书得，选用圆柱形铣刀，其中在的条件下选取。铣削速度为。有公式 可以得到：。由机械制造工艺设计简明手册表4.2-39得卧式铣床X61的主轴转速为，所以，实际铣削速度为：。基本时间t：查机械制造工艺设计简明手册表6.2-7，根据圆柱形铣刀铣平面（对称铣削、主偏角）的基本时间计算公式：。其中，。则有：。工步2：精铣背吃刀量的确定。进给量的确定：由机械制造工艺学课程设计指导书中表5-27，按表面粗糙度为的条件选取，该工序的每齿进给

13、量为。铣削速度的计算：由机械制造工艺学课程设计指导书表5-30选取铣削速度为。=95.54r/min查表机械制造工艺设计简明手册表4.2-39选取n=80r/min可求实际切削速度。基本时间的确定：根据机械制造工艺设计简明手册中表6.2-7中圆柱形铣刀铣平面（对称铣削、主偏角）的基本时间公式，可以求得该工序的基本时间，其中，取，得：。该工序总工时工序30：以40mm外圆为基准钻、扩花键底孔22H12mm1.加工条件：工件材料：HT200， ,铸造。加工要求：钻花键底孔，尺寸保证20mm。机床：由机械制造工艺设计简明手册表4.2-14选取刀具材料：由机械制造工艺设计简明手册表3.1-5选取高速钢

14、直柄麻花钻，d=20mm由机械制造工艺设计简明手册表3.1-8选取锥柄扩孔钻2.计算切削用量：工步1：钻20mm花键底孔背吃刀量：进给量的确定：由机械制造技术课程设计指导书表1-160选取该工步的每齿进给量 。切削速度：因为该工件的材料为HT200，所以选取切削速度为。由式可以求得：参照机械制造工艺设计简明手册中表4.2-15所列的的主轴转速。取实际切削速度工步2：扩20mm花键底孔至22H12mm背吃刀量：。进给量：由机械制造工艺设计简明手册中表4.2-16选取该工件的没转进给量。切削速度的确定：根据相关资料，确定：由公式。可以得到：由机械制造工艺设计简明手册表4.2-15选取，得到切削速度

15、工序40：以40mm外圆为基准，车倒角1 X 15°1.加工条件工件材料：HT200, ,铸造。加工要求：倒角115°机床：由机械制造工艺设计简明手册表4.2-7选车床CA6140刀具材料：专用刀具YT15。此工步使用到专用刀具与手动进给。工序50：拉内花键25H71、加工条件：工件材料：HT200, ,铸造。加工要求：花键底孔粗糙度Ra6.3m，键槽侧面粗糙度Ra3.2m，键槽底面粗糙度Ra1.6m，键槽尺寸6mm，偏差代号H7；机床：由机械制造工艺设计简明手册表4.2-45选取拉床L6120刀具：由机械制造工艺设计简明手册表3.1-26选取矩形齿花键拉刀2. 切削用量：

16、 进给量：查机械制造技术课程设计指导书表1-168取值为0.1mm 切削速度：查机械制造技术课程设计指导书表1-169取值为5m/min工序60：粗、精铣18H11底槽1.加工条件工件材料：HT200, ,铸造。加工要求：以后端面为基准，粗精铣18H11底槽、底面表面粗糙度、侧面表面粗糙度。机床：由机械制造工艺设计简明手册表4.2-35选取立式升降台铣床刀具材料：根据机械制造工艺设计简明手册表3.1-39选用硬质合金直齿三面刃铣刀。d=50mm，D=16mm，L=5mm，齿数为142.切削用量工步1、粗铣16槽铣削深度：=35mm每齿进给量：查机械制造技术课程设计指导书表1-147，得=0.0

17、30.3mm/z，取。铣削速度：查机械制造技术课程设计指导书表1-148，得V=60m/min机床主轴转速：查机械制造工艺设计简明手册表4.2-36取n=375r/min实际切削速度： 工步2、精铣18H11槽 切削深度：每齿进给量：根据机械制造技术课程设计指导书表1-147查得：=0.3mm/z切削速度：查机械制造技术课程设计指导书表1-148得切削速度V=50m/min机床主轴转速：查机械制造工艺设计简明手册表4.2-36取n=300r/min实际切削速度：工序70：钻孔并攻丝1.加工条件工件材料：HT200, ,铸造。加工要求：以后端面为基准，保证尺寸螺纹孔据端面15mm，两螺纹孔间距5

18、0mm。机床：根据机械制造工艺设计简明手册表4.2-11选取摇臂钻床刀具：根据机械制造工艺设计简明手册表3.1-5选取直柄麻花钻。工步1、钻孔R3.52.切削用量钻孔前铸件为实心，根据上文所的加工余量先钻孔到R3.5再攻丝，所以D=7mm。钻削深度：进给量：由机械制造技术课程设计指导书表1-160选取该工步的每齿进给量 。切削速度：切削速度：因为该工件的材料为HT200，所以选取切削速度为。由式可以求得：按照机械制造工艺设计简明手册表4.2-12取n=1000r/min所以实际切削速度： 工步2、攻2-M8螺纹通孔刀具：根据机械制造工艺设计简明手册表3.1-47选择手用细牙普通螺纹丝锥M81手

19、工进给攻螺纹 工序70：钻R2孔，配做锥孔1.加工条件工件材料：HT200, ,铸造。加工要求：以螺纹孔为基准，保证间距25mm。机床：根据机械制造工艺设计简明手册表4.2-11选取摇臂钻床刀具：根据机械制造工艺设计简明手册表3.1-5选取直柄麻花钻。工步1、钻孔R22.切削用量钻孔前铸件为实心，根据上文的加工余量钻孔R2，所以D=4mm。钻削深度：进给量：由机械制造技术课程设计指导书表1-160选取该工步的每齿进给量 。切削速度：切削速度：因为该工件的材料为HT200，所以选取切削速度为。由式可以求得：按照机械制造工艺设计简明手册表4.2-12取n=1000r/min所以实际切削速度： 底孔

20、钻好后，锥孔配做三夹具设计 设计要求：为了提高劳动生产，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。（以工序10：粗，精铣后端面提出相应夹具设计方案）3.1问题的提出 本夹具主要用来加工拨叉后端面，此平面的表面要求中等，无特殊要求，且加工此平面时需要用到辅助定位。因此在本道工序，在保证提高劳动生产率，降低劳动强度的同时可以设计选用比较简单的夹具3.2定位方案如图3-1，3-2，粗铣后端面，需要限制零件X轴移动及绕X，Y，Z轴的转动4个自由度，在左右方向上可直接用虎钳定位夹紧，这样加工起来方便快捷。3.3夹紧方案 定位基准的选择例如：由零件图可知，加工平面需保证80mm，本设计选用以45mm的

21、前端面和80mm的右端面为主要定位基面，另选用图示标示1处作为辅助定位基准。 为了降低生产成本，本设计选择采用螺纹夹紧的方式夹紧力方向作用点及夹紧机构 夹紧力作用点在图示左右端面，方向水平。夹紧机构为螺旋夹紧机构，选用虎钳夹紧装置夹紧力的作用点（1）夹紧力作用点应靠近支撑元件的几何中心，或几个支撑元件所形成的支撑面内（2）夹紧力的作用点应落在工件刚度较好的部位上（3）夹紧力的作用点应尽可能靠近被加工表面，这样可以减小切削力对工件造成的翻转力矩，必要时应在工件刚性差的部位增加辅助支撑并施加附加夹紧力。3.4夹具体的相关内容机床夹具的功用（1）稳定保证工件的加工精度用夹具装夹工件时，工件相对于刀具

22、及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，是一批工件的加工精度趋于一致。（2）减少辅助工时，提高生产率使用夹具装夹工件无需划线找证，可显著地减少辅助工时，方便快捷；可提高工件刚性，使用较大的切削用量；可实现多件、多工位同时装夹，可采用高效夹紧机构，提高劳动生产率。（3）扩大机床使用范围，实现一机多能根据加工机床的成形运动，附以不通类型的夹具，可扩大机床的工艺范围，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。夹紧装置的设计要求夹紧装置是夹具的重要组成部分，合理设计夹紧装置有利于保证工件的加工质量。提高生产率和减轻工人的劳动强度，因此对夹紧装置提出以下要求：（1）工

23、件在夹紧过程中，不能破坏工件在定位时所获得的正确位置（2）夹紧力的方向应可靠、适当。也就是即要保证工件在加工过程中不产生移动或震动，同时又必须使工件不产生不适当的变形和表面损伤（3）夹紧动作要准确迅速，以便提高生产效率（4）操作简便，省力，安全，以改善工人的劳动条件，减轻劳动强度（5）结构简单，易于制造夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。为了提高生产率和降低生产成本，考虑简单、经济、实用, 减轻工人劳动强度，采用虎钳夹紧,操作非常简单,先拧松夹紧螺母,将虎钳口松开适当位置，将工件放置在虎钳上，在肋板下放一块斜面铁块，再将工件滑移至斜面铁块处，保持后端面水平，

24、拧紧螺母达到夹紧要求即进行铣加工.本工序采用的是X61W卧室铣床，圆柱形铣到，因而夹紧力适中，而且可以采用长柄扳手，只需拧松两个夹紧螺母即可，因而工人的劳动强度不大。夹具体的材料和毛坯形式夹具体材料为铸铁，毛坯形式为铸件3.5对刀引导装置对刀、引导元件的确定夹具通常由定位元件（确定工件在夹具中的正确位置）、夹紧装置 、对刀引导元件(确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向)、分度装置（使工件在一次安装中能正确定位）等原件构成。本工序加工方法可以不用对刀装置，可直接采用手动对刀。3.6装夹过程概述工件装夹方法1、用找正法装夹：1)方法：a) 把工件直接放在机床工作台上或放在四爪卡盘、机用虎钳等机床附件中，根据工件的一个或几个表面用划针或指示表找正工件准确位置后再进行夹紧；b)先按加工要求进行加工面位置的划线工序，然后再按划出的线痕进行找正实现装夹。2)特点：a)这类装夹方法劳动强度大、生产效率低、要求工人技术等级高；b)定位精度较低，由于常常需要增加划线工序，所以增加了生产成本；c)只需使用通用性很好的机床附件和工具，因此能适用于加工各种不同零件的各种表面，特别适合于单件、小批量生产。2、用夹具装夹安装：1)工件装在夹具上，不再进行找