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1、课程设计说明书设计题目:设计“ CA6140 车床拔叉”零件的机械加工工艺规程及工艺装备（大批生产）设计者 XXX指导教师 XXX、八 、亠前言通过所学的专业课知识（公差与配合、工程材料、机械原理、机 械设计制造、 机械制造技术基础等）和金工实习使我们对机械设计制造有了一 定的感性和理性认识。 这次机床工艺及夹具设计让我们对所学的专业课得以复习、 巩 固和应用。 是理论和实践相结合的有效手段。 不仅为大四的毕业设计做准备， 而且为 以后的工作打下一定的基础。在这次设计中，我们主要设计 C6140 拨叉的夹具。在设计中阅读大量的参考资料 并且得到老师的指导由于能力有限在设计中难免有不足之处， 恳
2、请各位老师、 同学批 评指正。一、零件的分析一）零件的作用题目给定的零件是 C6140 拨叉（见附图 1）它位于车床变速机构中， 主要其换挡作用。 通过拨叉的拨动使车床滑移齿轮与不同的齿轮啮合从而达到要求的主轴转速。 宽度为 30mm 的面的尺寸精度要求很高，在拨叉工作工程中，和如果拨叉和槽的配合尺寸精 度不高或者它们之间的空隙很大时。 滑移齿轮就达不到很高的定位精度， 这样滑移齿 轮就不能很好的与其他齿轮进行正确有效的啮合。 从而影响整个传动系统的工作。 所 以拨叉宽度为 30mm 的面和槽之间要达到很高的配合精度。二）零件的工艺分析CA6140 拨叉共有两组加工表面：1、这一组加工表面包括
3、 :A 端面和轴线与 A 端面相垂直的花键底孔2、这一组加工表面包括：六个方齿花键孔，及25mm花键底孔两端的2X 75倒角对于两组加工表面可先加工一组表面，再用专用夹具加工另一组表面二、工艺规程设计一）确定毛坯的制造形式此次所设计的拨叉材料为HT200,根据材料成型工艺可知用金属型铸造。该零件 能够承受较大载荷和冲击载荷， 能够满足使用要求。 因为生产纲领为大批量生产。 因 为零件形状简单故毛坯形状需与零件的形状尽量接近,又因内孔很小,可不铸出。毛坯零件图见附图 2。（二）基准面的选择1、粗基准的选择：因为要保证花键的中心线垂直于拨动滑移齿轮的右端面。所 以以40的外圆表面为粗基准。2、精基
4、准的选择：为了保证定位基准和加工工艺基准重合,所以选择零件的左 端面为精基准。（三）制定工艺路线 工艺路线方案一：工序一：铸造毛坯； 工序二：粗、半精铣左端面 C 面, 工序三：钻孔并扩花键底孔22并锪2X 75倒角； 工序四：拉花键25H7 工序五：粗、半精铣底面 D 面； 工序六：钻配作孔、螺纹孔；工序七：粗、半精铣槽；工序八：去毛刺； 工序九：终检,入库。工艺路线方案二：工序一：铸造毛坯； 工序二：粗、半精铣左端面 C 面, 工序三：终检,入库。工序四：拉花键25H7工序五：粗铣底面 D面及18H11槽；工序六：半精铣底面 D面及18H11槽； 工序七：钻配作孔、螺纹孔； 工序八：去毛刺
5、； 工序九：钻孔并扩花键底孔22并锪2X 75倒角； 比较两种工序加工方案, 考虑到加工过程中粗精铣同一面可用同一夹具和刀具, 为了减少换夹具及刀具的时间, 缩短加工工时提高加工效率, 故采用第一种加工方案。（四）、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定：C6140拨叉材料为 HT200毛坯质量为 0.84kg , 5b=220MPa HBS=157根据上述原始资料和加工工艺， 分别确定各个加工表面的机械加工余量， 工序尺寸以 及毛坯尺寸。根据零件图计算轮廓尺寸，长 40mm,宽为80mm,高为75mm,故零件最大轮廓尺 寸为 80mm。选取公差等级 CT 由机械制造技术基础课程设计指南中表
6、5-1 可查得毛坯件的公 差等级为 810 级,取为 10 级。求铸件尺寸公差根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级CT,由机械制造技术基础课程设计指南中表5-3可查得尺寸公差为CT=3.2mm求机械加工余量由机械制造技术基础课程设计指南表 5-5查得机械加工余量等级 范围为DF,取为E级求RAM （要求的机械加工余量）对所有的加工表面取同一数值，由机械制造技术 基础课程设计指南表5-4查得最大轮廓尺寸为80mm、机械加工余量为E级，得 RAM数值为0.7mm。求毛坯尺寸2-M8通孔和5锥孔较小铸成实心；C D面单侧加工，应由机械制造 技术基础课程设计指南式5-2求出，即：R=F+RAM+CT/2
7、=80+ +2=82.3mmD面为单侧加工，毛坯尺寸由机械制造技术基础课程设计指南式5-1求出，即：R=F+RAM+CT/2=72+2=74.3mm为了简化铸件的形状取 R= 75mm铸件毛坯尺寸公差与加工余量见下表：项目C面D面公差等级CT1010加工面基本尺寸8072铸件尺寸公差机械加工余量等级EERAM毛坏基本尺寸751、C面的单边总加工余量为Z = 2.3mm。查机械制造技术基础课程设计指南 表5-49精加工余量故粗加工余量为 Z= 1.3m2、D面精加工余量同 C面Z = 1mm故D面粗加工余量Z = 2mm3、花键孔要求以花键外径定心，故采用拉削加工内空尺寸为22H 12。由机械制
8、造技术基础课程设计指南 表5-42却定孔的加工余量分配：钻孔：20mm 扩孔：22mm 拉花键孔(6- 25H7* 22H12*6H9)4、铣 18H11槽 由机械制造技术基础课程设计指南表5-41查得粗铣后半精铣宽度余量Z= 3mm 粗铣后公差为+半精铣后公差为+ (IT11)(五) 确定切削用量及基本工时 工序一：铸造毛坯工序二：粗、半精铣左端面 75X 40面即C面。一、粗铣面75X 40面1、背吃刀量的确定因为切削余量较小故一次切削就可切除所有余量故aio=z=1.3mm。2、进给量的确定。选用硬质合金端铣刀刀具材料为 YG6铣刀直径为8mm齿数为10,选用 X5032,立式升降台铣床
9、，功率为。由实用机械加工工艺手册表 11 92可查得每齿进给量fz= 0.24mm取fz = 0.2mm/z3、铣削速度的确定。由实用机械加工工艺手册表11-94可查得灰铸铁的硬度为150 225HBS，查得 Vc=6010m/min。则主轴转速为 n= 1000Vc/ D =min。Vf= fzZn = mm。故取 n = 300r/min , Vf = 480mm/min。 切削工时：由切削用量简明手册表可查得入切量及超切量丫+ =12m m。故L 丫=75 12480=。二、 精铣75X 40面1、背吃刀量的确定由实用机械加工工艺手册表 6-30查得半精铣的铣削用量为1mm,即印=1mm
10、。2、进给量的确定选用与粗铣刀同样的刀具与机床，由实用机械加工工艺手册表 11-92 要求表面粗糙度为查得每转进给量为故取0.5mm/r3、铣削速度的确定由实用机械加工工艺手册查得铣削速度为60110m/min则机床主轴转速 n= 1000Vc/ D=mim 取 n = 300r/min，则 Vf= 150mm/min。4、计算切削工时由切削用量简明手册表查得入切量和超切量丫+二12m m。则L 丫t= 80 12150工序三钻22花键底孔，扩花键底孔22倒2X 75倒角1、钻20的孔。1) 决定进给量由切削用量简明手册表选择高速钢麻花钻头其直径d = 20mm。铸铁的硬度大于200HBS查得
11、进给量f=0.53mm/r由于Yd = 80/20= 4 查得修正系数Ktf =则f =0.50mm/r。由切削用量简明手册表可查得钻头强度允许的进给量为f =1.75mm/r。由切削用量简明手册表可知机床进给机构强度所允许的钻削进给 量。选用Z525钻床由表查得进给机构允许的最大抗力 Fmax= 8830N, 查f= 0.93mm/s，故取f =由切削用量简明手册表查得高速钢钻头 钻孔的轴向力F= 5510N小于Fmax，故可用。2) 确定钻头的磨钝标准及寿命。由切削用量简明手册表查的钻头后刀面最大磨损量取0.6m m,寿命为 T=15mim。3) 确定切削速度=min由切削用量简明手册表取
12、 n = 272r/min则实际切削速度、/ Dn 272* 20*3.14 彳,.Vc = 17.1 m/mi n。1000 10004) 检验机床扭矩及功率由切削用量简明手册表可查得 f 0.5 mm/r时，Me =。当nc= 272r/min时由切 削用量简明手册表可查得 Mm =。由切削用量简明手册表查得 Pc=。Pe=x =。因为Me Mm , Pc Pe,故所选切削用量可用。f = 0.48mm/r, n= nc= 272r/min。 Vc = 17m/min。计算基本工时：tm =Lnf由切削用量简明手册表查得入切量与超切量分别为10mm和10m m。故:丄 L 80 10tm
13、=。nf 272*0.48二、扩 20孔。1、确定背吃刀量由切削用量简明手册查得背吃刀量为2mm。2、确定进给量由切削用量简明手册查的f =0.7mm/r。根据机床说明书取f= 0.62mm/r3、计算切削速度=8.5 m/min由此可知主轴的的转速为：n= min根据机床说明书取n= 140r/min，则实际切削速度140 V1000=9.67 m/min4、计算切削工时由切削用量简明手册表可查得 Kv = 3060,取Kv = 45由机械加工工艺手册表 查得tm= -L1一L2，式中各参数：L=80mm , fn=，取 Li = 2mm。故tm =工序四拉花键孔65由机械加工工艺手册表拉刀
14、的齿开量查得矩形花键拉刀，工件材料铸铁的 齿开量为0.1mm，取齿开量为0.06mm。拉削速度由机械加工工艺手册表一查得表面粗糙度要切Ra=，拉削速度为级的花键拉削速度为Vc =3.5 m/min 取 Vc = 3 m/min拉削级别由机械加工工艺手册表66查得 拉削加工工时ZbL k1000vfzz式中Zb为单面余量Zb= 2L_22 = 1.5 mm2L为拉削表明长度L = 80 mm为拉削系数，取=K考虑机床返回行程系数取k=v为拉削速度fz为拉刀单面齿开量z为拉刀同时工作齿数z= L/PP为拉刀齿距 P=(80 = 80=12 mm所以拉刀同时工作齿数为z= L/P=80/12 7所以
15、A 1.5*80* t=1000*3*0.06* 7工序五粗、精铣80X 30面一、粗铣80X 30面1加工余量的确定由前面可知粗加工加工余量为 2 mm,加工余量较小故采用一次切削故 印=2 mm。2、切削用量的确定由机械加工工艺手册表20选择高速钢立铣刀，铣刀直径为16 mm齿数为3。由机械加工工艺手册表96查得加工材料为灰铸铁，铣削宽度为 aw= do/4，铣刀的铣削速度为v= 18.29m/min,每齿进给量为0.102 mm/z则主轴转速为1000Vn=minnD取 n = 460r/min，由此可得 Vf = fzzn = x 3X 460=124.2 mm/min3、铣削加工工时
16、的计算由机械加工工艺手册表94可查得Vf式中i为次给次数30 8do411 = + （）=9 mm12 = 1 2 mm 取 a = 2 mm则80 92t=124.2精铣80 x 30面1、加工背吃刀量印的确定由前面可知道精铣的加工余量为1 mm，故印=1 mm2、进给量的确定由精铣加工工艺手册表72查得高速钢立铣刀直径为16 mm,选用与粗铣 时同一铣刀和机床。铣削宽度为aw = 3 mm是的每齿进给量为0.05 mm/z，因为表精度要求较高故fz= 0.06 mm/z3、切削用量的确定由机械加工工艺手册表-75查得铣刀磨钝标准查得后刀面最大磨损限度为0.25 mm。由机械加工工艺手册表一
17、76限度寿命查得限度寿命T=60min。由机械加 工工艺手册表查得 Vc= 22 m/min，则铣床的主轴转速：n= n1000v=mindo取 n = 460r/min。则 Vf= fz*z*n = *3*460=82.8 mm/min4、计算铣削加工工时 由上面可知t=Lw l112iVf式中lw、11、I2与上述所相同i = 30/3= 10将各参数代入上式可得:X 10x 8092t=82.8=11min工序六钻两M8底孔及攻螺纹1、选择切削用量选择高速钢直柄麻花钻直径为7,钻头形状为双锥修磨横刃。由切削用量简明手 册表查得进给量f =0.44mm/r，由切削用量简明手册表和钻头允许的
18、进给量 确定进给量f = 0.86mm/r。由切削用量简明手册表机床进给机构所允许的钻削进 给量查得f = 1.6mm/r。故由Z525型立式钻创说明书取f = 0.36mm/r。2、确定钻头磨钝标准及寿命由切削用量简明手册表查得磨钝标准为寿命为T= 35mi n。3、确定切削速度由切削用量简明手册表查得切削速度为V= 18m/mi n。则主轴转速为1000v.n= min。D由Z525钻床说明书由就近原则取n = 680r/min。故实际切削速度为v = 14.9 m/min4、校核机床扭矩及功率由切削用量简明手册表查得CF =420, Z F =1 yF =, CM =, ZM , yM
19、=2415*14 9Ff = 420X 7 X根据Z525机床说明书可知 Mm=,Pe=*=,Fmax=8830由于上面30* 7所算出的的数据都小于机床的各个相应的参数，故机床符合要求。5、计算钻削加工工时由切削用量简明手册表查得入切量和超切量y + 的值为6 mm故nf10 60.36 * 680因为表面存在俩加工孔故加工工时为 T=2t =。二、攻M8螺纹由机械加工工艺手册表选用 M8细柄机用丝锥，在普通钻床上攻丝。由机械加工工艺手册表在普通钻床上攻丝切削速度表查得Vc= 1112 m/min。故钻床主轴的转速为：1000Vc.我n=minD由Z525的说明书的参数可取n = 392r/
20、min。故实际切削速度为Vc= 9.8 mm/min攻螺纹机动实际的计算我t尸1丄p n n1其中：I :工件螺纹的长度1 = 10 mmh :丝锥切削长度h = 22 mm:攻螺纹是的超切量=（23） P取 =3。n :攻螺纹是的转速n = 392r/min。m :丝锥退出时的转速n1 = 680r/min。P:螺距。工序七铣18H11的槽一、粗铣18H11槽1、选择与加工80 X 30平面同一规格的铣刀，同一铣床。因为槽深为35 mm故铣18H11槽时底边留有5 mm的加工余量，精铣以达到图纸所规 定的表面粗糙度的要求故ap= 30 mm2、切削用量的确定由机械加工工艺手册表查得切削速度为
21、V= 1829 m/min每齿进给量为fz=0.102 mm/z取fz = 0.09 mm/z。则铣床主轴转速为1000V.n=minD根据机床说明书可取n= 460r/min。则实际转速为V = fznz=x 3X 460=124.2 mm/min3、切削加工工时由机械加工工艺手册表查得124.2二、半精铣18H11槽1、选取与粗铣18H11槽同一规格的铣刀，背吃刀量 ap= 5 mm2、确定进给量由机械加工工艺手册表查得每齿进给量为fz =0.08 mm/z取fz= 0.06 mm/z 由机械加工工艺手册表查得后刀面最大磨损限度为 0.25 mm由表查得铣刀寿命为T= 60min3、切削用
22、量的确定由机械加工工艺手册表查得 V= 22 m/min，则主轴转速n=1000VD=minn= 460r/min。根据机床的说明书确定主轴转速为则 V = fznz = 82.8 mm/min4、计算切削工时由机械加工工艺手册表查得二、夹具设计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。经分析决 定设计第七道工序铣18H11槽的铣床专用夹具。一、问题的提出本夹具用来铣18H11槽，该槽相对于花键孔中心有一定的技术要求。因此在 本道工序加工时，在考虑零件的技术要求的前提下降低劳动强度提高劳动生产 率。二、夹具设计1、定位基准的选择由零件图知，18H11槽的两边相对于花键孔
23、中心线有垂直度要求，其设计基准是 花键孔中心线，为了使定位误差为零，故选择以花键孔中心线为主要定位基准，所以由定位其准不重合引起的误差为零。2. .夹紧机构根据零件的定位方案、加工方法、生产率要求，运用手动夹紧可以满足。采用螺 旋夹紧机构，通过拧紧夹紧螺母7使工件夹紧，有效提高了工作效率。手动螺旋夹紧 是可靠的，可免去夹紧力计算。3. 对刀装置采用直角对刀块对刀，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺配合 使用）4. 夹具与机床连接兀件夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置，以利于铣削加工。5. 使用说明安装工件时，先将工件花键孔装入定位心轴，安装开口垫圈，用夹紧螺母拧紧， 夹紧工件。6. 结构特点该夹具结构简单，操作方便，容易铸成，加工定位方便。参考文献：1、艾兴肖诗纲切削用量简明手册机械工业出版社 2、王光斗王春福机床夹具设计手册上海科学技术出版社3、孟宪栋刘彤安机床夹具图册机械工业出版社4、冯道机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册机械工业出版社 5、吴宗泽罗盛国机械设计课程设计手册高等教育出版社6、机械加工工艺手册机械工业出版社7、陈铁鸣机械设计哈尔滨工业大学出版社8、机械加工工艺手册 1、2 卷主编王先逵机械工业出版社9、实用机械加工工艺手册主编陈宏钧机械工业出版10、机械加工工艺手册主编李洪北京出版社