CA6140车床拔叉机械设计说明书

1、机械制造技术课程设计拨叉（CA6140 车床）设计题目零件的机械加工工艺规程及夹具设计学生姓名学号班级成绩指导教师职称设计时间装袋清单 ： 1零件图 2毛坯图 3夹具装配图和零件图 （一个零件 ） 4机械加工工艺过程卡和工序卡 （一个工序 ） 5设计说明书. 6其它目录序言 . 11. 零件的分析 11.1. 零件的作用11.2. 零件的技术要求 11.3. 零件的工艺分析 22. 工艺规程的设计 22.1.确定毛坯的制造形式 22.2.基面的选择 22.3.制定工艺路线 32.4.机械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸的确定. 42.5.确立切削用量及基本工时53. 夹具设计 123.1.问题的提出

2、 123.2.夹具设计 .124. 参考文献 .14.专业专注.5. 小结 .14序言机械制造技术课程设计是我们学习了机械制造技术基础课程以及其他的基础课程的基础上进行的 .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 。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 。由于能力所限 ，设计尚有许多不足之处 ，恳请老师给予指导 。1. 零件的分析1.1 .零件的作用 ：题目给定的零件是CA6140 拨叉（见附图 1）它位于车床变速机构中 ，

3、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 30+0.012 0 mm 的面寸精度要求很高 ，因为在拨叉拔动使齿轮滑移时如果.专业专注.该面的尺寸精度不高或间隙很大时，滑移齿轮将得不到很高的位置精度 。所以 ，宽度为 30 +0.012 0 mm 的面和滑移齿轮的配合精度要求很高。1.2 零件的技术要求拨叉零件技术要求表加工表面尺寸及偏公差表面粗形位公差 /mm差（mm ）及精度等糙度 (Ra)级25 孔左75×403.2 0A端面.105 锥孔522 孔22H121.625 孔25H71.6螺纹孔顶80×303.2面M8 螺孔铣 18H1142×

4、;H113.218槽1.3. 零件的工艺分析 ：.专业专注.CA6140 拨叉共有三组加工表面 ：25mm 的孔，以及 25mm 的圆柱两端面 ，其主要加工表面为25mm 的通孔 。铣 18 H11 槽这一组加工表面包括 ：此槽的端面 ，槽的地面 ，槽的两侧面 。以 M8 螺孔为中心的加工表面这组加工表面包括 ：长 80 ×30 的螺纹孔顶面 ， M8 的螺孔这两组加工表面之间又一定的位置要求，主要是：长 80 ×30 的螺纹孔顶面和25mm 孔中心平行度公差为0.10mm槽与 25mm 孔中心垂直度公差为0.082.工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为 HT2

5、00 。 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 。待加工表面机械加工余量为2mm ，公差等级 CT8。2.2. 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 ，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 。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.专业专注.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 25mm 孔的不加工左侧面和底面作为粗基准，利用两个

6、支撑板和两个支撑钉定位，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 。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 ，这在以后还要专门计算 ，此处不再重复 。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工艺路线方案 ：工序一以左侧面和底面粗定位 ，加工 80 ×30 台阶面工序

7、二以台阶面为精基准扩 22 孔工序三倒角 0.5×15 0工序四以右端面和 22 孔定位加工75 ×40 面工序五以 22 孔左侧面为基准粗铣18H11 槽工序六拉花键 25工序七精铣 18H11 槽工序八钻5锥孔工序九钻螺纹孔 M6 ×2.专业专注.工序十攻螺纹孔 M8 ×2拨叉工艺路线及设备 、工装的选用工序工序名称机床设备刀具量具号1铣 80 ×30 台阶面立式铣床镶齿三面刃铣游标卡尺刀2扩22孔立式钻床锥柄扩孔钻内径千分尺3倒角 0.5×15°立式钻床600 单倒角立式内径千分尺4铣 75×40 面立式铣床

8、镶齿面铣刀游标卡尺5粗铣 18H11槽卧式铣床镶齿三面刃铣游标卡尺刀6拉花键 25卧式拉床矩形花键拉刀内径千分尺7精铣 18H11槽立式铣床镶齿三面刃铣游标卡尺刀8钻5锥孔立式钻床直柄麻花钻内径千分尺9钻螺纹孔 M6 ×2立式钻床高速钢螺母丝内径千分尺锥10攻螺纹 2 M8立式钻床高速钢螺母丝内径千分尺锥2.4 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 190 210HB ，毛坯重.专业专注.量 1.45kg ，生产类型为中批量 ，铸造毛坯 。依题目 :Q=5000 件 ,m=1 件/ 台,结合生产实际 ,备用率 a%和废品

9、率 b% 分别去4%和 0.7%代入公式得 :N=5000 台/ 年*(1+4%)*(1+0.7%)=5200件/ 年所以 ,查得该拨叉成产类型为中批量.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量、工序尺寸及毛坯尺寸如下 ： 外圆表面 （40）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 。 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21mm 的距离，余量为3mm工序尺寸加工余量 ：粗铣顶面2 .5mm；精铣0.5 mm内孔 （22 已铸成 17 的孔）查工艺手册 表 2.22.5，为了节省材料 ，取 22 孔已铸

10、成孔长度为80 余量为 2(双边加工 )，即铸成孔直径为17mm 。工序尺寸加工余量 ： (22-17)/2=2.5mm外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（40 端面）。查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册 ）表 3.1 26，取82mm ，端面长度余量为 2（单边加工 ）拉花键孔 25.专业专注.工序加工余量 ：2mm铣 18H11 槽加工余量铸出槽底面面至中心线17mm 的距离，余量为 2mm 。工序尺寸加工余量 ：粗铣端面1.5mm ；半精铣0.5 mm锥孔 5钻孔至 4.8mm ，精绞孔 0.2mm螺纹孔钻螺纹孔 6 攻螺纹 8其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为中

11、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。2.5. 确立切削用量及基本工时工序一 铣 80×30 台阶深面该工序有 3mm 的加工余量 ，为达到要求的表面粗糙度，分两个工步 ，工步粗铣台阶面 ，工步 2 精铣 。机床： X53k 立式铣床 。刀具：高速镶三面刃铣刀切削用量背吃刀量的确定工步 1 的背吃刀量 ap1 取为 2.5，工步 2 的背吃刀量 ap2 取 3-2.5=0.5 。.专业专注.进给量的确定机床功率为 10kw 。查 切削手册 f=0.200.40mm/z。粗铣时，选较大量 f=0.40mm/z ，精铣时选较小值 0.20

12、mm z。查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册 表 8，寿命 T=180min计算切削速度按切削手册 表 14粗铣时切削速度取小值60m/n, 由 n=1000 /d 可求得该工序铣刀速度 ，n=1000*60min/*80mm=238.9r/min,参照表 4-15 所列 X53K 型立式铣床的主轴转速 ，取转速 n=235r/min, 可求的该工序实际铣削速度v=nd/1000=235* *80/1000=59m/min。精铣时取较大的切削速度110m/min ，由 n=1000v/ d=1000*110/ *80=437.9r/min,参照表 4-15 所列 X53K 型立式铣床的主

13、轴转速，取转速 n=475r/min, 可求得该工序的实际铣削速度v=n d/1000=475* *80/1000=119.3m/min。计算基本工时粗加工时t m1 （ L+L1+ L 2）/ f M1 =(80+36)/0.4*10*235=0.12min精加工时t m2 （ L+L1+ L 2）/ f M2 =(80+36)/0.2*10*475=0.12min工序二 扩孔 22选择钻头选择高速钢麻花钻钻头 ，粗钻时 d o=22mm ，钻头采用双头刃磨法 。选择 Z535 钻床n=22.41000r/min,f=0.0631.2mm/r.专业专注.选择切削用量决定进给量查切削手册 表

14、5 钻头进给量f1.0 1.2mm / r按钻头强度选择f1.0mm / r按机床强度选择f0.9mm / r最终决定选择 Z535K 机床已有的进给量f0.8mm / r计算工时选择 n=600r/min所以 tm(1223) / 6000.80.07 min工序三倒角 0.5×15 0选择刀具和设备机床：X525 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=1 ,故据切削手册 取刀具直径 d o =125mm 。切削用量铣削深度因为切削量较小 ，故可以选择 ap =0.3mm ，一次走刀即可

15、完成所需长度 。查切削手册 表 3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm 。查切削手册 表 3.8，寿命 T=180min计算切削速度按切削手册 ，将 f 降一级为 f=0.5 mm/z 。 查得Vc110mm/s ， n=252r/min,V f=577mm/s据 X525 铣床参数 ，选择 nc=235r/min,V fc=600mm/s, 则实际切削速度 Vc=600.4 mm/s, 实际进给量为 f zc=V fc/n cz=0.21mm/z 。计算基本工时.专业专注.tmL/ V f=(72+9)/375=0.216min.结果 ap=0.3mm, f=0.21 mm/z, nc=2

16、35r/min,Vfc=600.4mm/s.2.5.4. 工序四以另一端面的两侧面为粗基准 ，铣端面 75×402.5.4.1. 加工条件工件材料 ： HT200,=0.16GPa HB=200241,铸造。b加工要求 ：铣铣端面 75×40机床： X53K 立式铣床 。刀具：高速钢镶齿套面铣刀计算切削用量 。铣削深度该工序有 2 的加工余量 ，分粗精两步工步加工 ，工步 1 粗加工，ap1 =1.6mm ；工步 2 精加工， ap2=(2-1.6)mm=0.4mm。均一次走刀完成所需长度。每齿进给量机床功率为 10kw 。查 切削手册 f=0.200.40mm /z，粗铣

17、时选择f1=0.40 ，精铣时选择 f2=0.20 。查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册 表 8，寿命 T=180min计算切削速度按切削手册 表 14，粗铣时切削速度取小值60m/n, 由 n=1000 /d 可求得该工序铣刀速度， n=1000*60min/*80mm=238.9r/min,参照表 4-15 所列 X53K 型立式铣床的主轴转速 ，取转速 n=235r/min, 可求的该工序实际铣削速度v=n .专业专注.d/1000=235* *80/1000=59m/min。精铣时取较大的切削速度110m/min ，由 n=1000v/ d=1000*110/ *80=437.9

18、r/min,参照表 4-15 所列 X53K 型立式铣床的主轴转速，取转速 n=475r/min, 可求得该工序的实际铣削速度v=n d/1000=475* *80/1000=119.3m/min。计算基本工时粗加工时t m1 （ L+L1+ L 2）/ f M1 =(75+30)/0.4*10*235=0.11min精加工时t m2 （ L+L1+ L 2）/ f M2 =(75+30)/0.2*10*475=0.11min工序五粗铣 18H11 槽 选择设备刀具机床： x62 卧式铣床 。刀具：硬质合金镶齿三面刃铣刀切削用量 铣削深度因为切削量较小 ，故可以选择 ap =1.5mm ，一次

19、走刀即可完成所需长度。 每齿进给量机床功率为 10kw 。查 切削手册 f=0.140.24mm /z。由于是粗铣 ，选较大量 f=0.24 mm/z 。 查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册 表 8，寿命 T=180min 计算切削速度查机械切削用量手册 ，推荐速度为 60110 ，粗.专业专注.加工取较小值 ， V=60m/min ，主轴转速 n=1000v/ d=1000*60/ *100=191.1r/min,参照表 4-18 所列 X62 型卧式铣床的主轴转速 ，取转速n=190r/min ，可求该工序实际铣削速度v=n d/1000=190* *100/1000=59.7m/m

20、in. 计算基本工时tm（ L+L1+ L 2 ）/ f M=0.11min 。工序六 拉花键孔 25 孔选择刀具设备选择 25 花键拉刀 ，卧式拉床 。切削用量单面齿升 ：根据有关手册 ，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿为拉削速度v=0.06m/s(3.6m/min)切削工时t=Zb l k/1000vf zZ式中：Zb单面余量 1.5mm( 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 1.2；k考虑机床返回行程系数 ，取 1.4 ；v拉削速度 （m/min ）；fz拉刀单面齿升 ；Z拉刀同时工作齿数 ，Z=l/p ；.专业专注.P 拉刀齿距

21、。P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm拉刀同时工作齿数z=l/p=80/127工时 Tm=1.5 ×80 ×1.2×1.4/1000 ×3.6×0.06×7=0.13(min)工序七精铣 18H11 槽刀具加工设备选择机床： X53k 卧式铣床 。刀具：高速镶三面刃铣刀切削用量铣削深度该工序加工余量为0.5，故可以选择 ap=0.5mm ，一次走刀即可完成所需长度。每齿进给量机床功率为 10kw 。查 切削手册 f=0.140.24mm/z。由于是精铣 ，选较小量 f=0.14 mm/z 。查后刀面最大

22、磨损及寿命查机械切削用量手册 表 8，寿命 T=180min2.5.7.2.4. 计算切削速度按切削手册 表 14，V=192 m/minn=375 r/min2.5.7.2.5. 计算基本工时Ll y32.77stm Tma f znvf2.5.8. 工序八钻锥孔 5.专业专注.以 25 孔左端面为精基准 ，钻、精铰 5 孔选择钻床及钻头选择 X53K 钻床，选择高速钢麻花钻钻头 ，粗钻时 do =4.8mm ，钻头采用双头刃磨法 ，选择切削用量决定进给量由 do =4.8mm, 查切削手册 表 5按钻头 f0.47 0.57mm/ r按机床强度查 1 表 10.1-2 选择 f0.056

23、1.8mm / r最终决定选择机床已有的进给量f0.48mm / r耐用度查2表 9 T=4500s=75min主轴转速及切削速度查1表 10.1-2n=50-2000r/min取 n=1000r/min. v=n d/1000=72.22m/min2.5.8.2.4.计算工时L8012t m10.480.19 minnf1000由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间 。扩铰和精铰的切削用量如下：精铰：选高速钢铰刀 n 1000r / min f 1.3 2.6mm/ r d0 25H 7.专业专注.tm2= L/nf= （ 80+12 ）/1.3*1000=0.07m

24、in工序九钻螺纹孔 6选择钻头选择高速钢麻花钻钻头 ，粗钻时 d o =6mm ，钻头采用双头刃磨法 。选择 Z525 钻床n=22.41000r/min,f=0.0631.2mm/r.选择切削用量决定进给量查切削手册 表 5 钻头进给量f1.0 1.2mm / r按钻头强度选择f1.0mm / r按机床强度选择f0.9mm / r最终决定选择 Z5163A 机床已有的进给量f0.8mm / r计算工时选择 n=600r/min所以 tm (12 23) / 600 0.8 0.07 min2.5.10. 工序十攻螺纹孔 M8选择钻头选择高速钢螺母丝锥 ，选择 Z525 钻床n=22.4100

25、0r/min,f=0.0631.2mm/r.选择切削用量决定进给量查切削手册 表 5 钻头进给量f1.0 1.2mm / r ,按钻头强度选择f1.0mm / r按机床强度选择f0.9mm / r , 最终决定选择Z525 机床已有的进给量 f0.8mm / r计算工时.专业专注.选择 n=600r/min所以 tm(1223) / 6000.80.07 min3.夹具设计3.1. 问题的提出本夹具用于在卧式铣床上粗加工拨叉的18H11 槽，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 。3.2. 夹具设计定位基准的选择工件以 22H12 的孔、左边已加工的 75&#

26、215;40 端面为定位基准 ，采用长销、浮动支承和挡销实现完全定位。采用汽缸有斜楔推动导杆上升，带动杠杆使压块夹紧工件 。汽缸松开后 ，可抽开压块以便工件的装卸。夹紧力的计算由于夹紧力的方向和切削力的方向垂直，所以夹紧力FJ=KF/f 1=1920.6N夹紧螺钉 ： 公称直径 d=20mm ，材料 45 钢性能级数为 6.8 级B6100MPas8B4 8 0M P a10螺钉疲劳极限 ： 10.32 B0.32 600 192MPa极限应力幅 ： a limk m k51.76MPak1许用应力幅 ：aa lim17.3MPaSa螺钉的强度校核 ：螺钉的许用切应力为sss=3.54取s=4.专业专注.得120MPa4FH2.8满足要求22 d c1.34 N15 M P a2d c经校核： 满足强度要求 ，夹具安全可靠 ，定位误差分析定位孔以定位销的配合尺寸取22H12/h5 ，其中工件尺