1、课程设计课程设计CA6140 车床拨叉 831008 机械加工工艺规程CA6140 车床拨叉 831008 机械加工工艺规程及铣50 外圆上端面夹具课课程设计及铣50 外圆上端面夹具课课程设计课 程 名 称：课 程 名 称：机械加工课程设计机械加工课程设计题 目 名 称：题 目 名 称：拔叉加工（CA6140 车床）设计拔叉加工（CA6140 车床）设计年级专业及班级：年级专业及班级：姓 名：姓 名：学学 号：号：指 导 教 师：指 导 教 师：评 定 成 绩：评 定 成 绩：教 师 评 语：教 师 评 语：目目 录录目 录.II1 序 言1 序 言.42 零件的分析2 零件的分析.42.1
2、零件的形状零件的形状.42.2 零件的工艺分析零件的工艺分析.53 工艺规程设计3 工艺规程设计.63.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式.63.2 基面的选择基面的选择.63.3 制定工艺路线制定工艺路线.63.3.1 工艺路线方案一.73.3.2 工艺路线方案二.73.3.3 工艺方案的比较与分析.73.4 选择加工设备和工艺装备选择加工设备和工艺装备.83.4.1 机床选用.83.4.2 选择刀具.83.4.3 选择量具.83.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.83.6 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时.104 专用夹具设
3、计4 专用夹具设计.164.1 问题的指出问题的指出.164.2 定位基准的选择定位基准的选择.164.3 夹具方案的设计夹具方案的设计.164.4.切削力和夹紧力计算切削力和夹紧力计算.174.5 夹紧力的计算夹紧力的计算.174.6 定位误差分析定位误差分析.185 零、部件的设计与选用5 零、部件的设计与选用.196 确定夹具体结构尺寸和总体结构6 确定夹具体结构尺寸和总体结构.21总 结总 结.23致 谢致 谢.24参 考 文 献参 考 文 献.25一、零件的分析一、零件的分析(一一)零件的作用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
4、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。零件上方的 20 孔与操纵机构相连，二下方的 50 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。(二二)零件的工艺分析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 20 以及与此孔相通的 8 的锥孔、M6 螺纹孔2、大头半圆孔 503、拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔端面，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.07mm，小头孔上端面与其中心线
5、的垂直度误差为 0.05mm。由上面分析可知，可以粗加工拨叉下端面，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。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、工艺规程设计二、工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式（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，生产类型为中批生产，故选择木摸手工砂型铸件毛坯。查机械制造工艺设计简明手册第 41 页表 2.2-5,选用铸件尺寸公差等级为 CT-12。(二)基面的选择：(二)基面的选择：1
6、 粗基准的选择1 粗基准的选择：以零件的小头上端面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。2 精基准的选择2 精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔外圆柱表面为辅助的定位精基准。（三）制定工艺路线（三）制定工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，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工卡具,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。查机械制造工艺设计简明手册第 20 页
7、表 1.4-7、1.4-8、1.4-11，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工序 1 粗铣 32、72 下端面，以 T2 为粗基准，采用 X51 立式铣床加专用夹具；工序 2 粗铣 32，72 上端面，以 T1，T4 为定位基准，采用 X51 立式铣床加专用夹具；工序 3 精铣 32 下端面，以 T2 为基准。精铣 72 端面，以 D1 为基准，采用 X51 立式铣床加专用夹具；工序 4 钻、扩 20 孔，以 32 外圆和 T2 为基准，采用 Z520 立式钻床加专用夹具；工序 5；粗铰、精铰 20 孔，以 T2 和 32 外圆为基准，采用 Z520 立式钻床加专用夹具；工序 6 精铣 2
8、0 上端面，以 T1 为基准，精铣 50 端面，以 D1 为基准,采用 X51 立式铣床加专用夹具；工序 7：粗，精镗 50 孔，以 20 孔轴线为基准；工序 8：钻 7 通孔，钻 M6 孔；工序 9：用三面刃铣刀铣斜槽面；工序 10 铣断，以 D1 为基准，采用 X60 卧式铣床加专用夹具；工序 11 去毛刺；工序 12 终检。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定（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 200HBW，毛皮重量1.2KG，生产类型大中批量，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量、
9、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（20，50 端面）。查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表 2.22.5，取 20，50 端面长度余量均为 2（均为双边加工）铣削加工余量为：粗铣 1mm精铣 1mm2.内孔（50 已铸成孔）查工艺手册表 2.22.5，取 50 已铸成孔长度余量为 2，即铸成孔半径为 46mm。工序尺寸加工余量：钻孔 9mm扩孔 0.120mm粗铰 0.035mm精铰 0.015mm3.其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为大批量生产，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。加工余量计算表
10、工序加工尺寸及公差锻件毛坯（32，72上下端面距离，零件尺寸34mm）扩20 孔粗，精铰20 孔加工前尺寸34mm18mm19.8mm加工后尺寸30mm19.7mm19.94mm加工余量（单边）2.0mm0.85mm0.07mm加工公差（单边）+0.021/0+0.021/0(五五)确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时工序工序 1 粗铣粗铣 32、72 下端面，以下端面，以 T2 为粗基准为粗基准1.加工条件工件材料：HT200,b=170240MPa，铸造;工件尺寸：aemax=72mm，l=176mm;加工要求：粗铣 20 孔下端面，加工余量 4mm;机床：X51 立式铣床；刀具：
11、YG6 硬质合金端铣刀。铣削宽度 ae90,深度 ap6,齿数 z=12,故根据机械制造工艺设计简明手册（后简称简明手册）表 3.1，取刀具直径 d0=120mm。根据切削用量手册（后简称切削手册）表 3.16，选择刀具前角 00后角 08，副后角 0=10，刃倾角 s=10,主偏角Kr=60,过渡刃 Kr=30,副偏角 Kr=5。2.切削用量1）确定切削深度 ap 因为余量较小，故选择 ap=4mm，一次走刀即可完成。2）确定每齿进给量 fz 由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据 切削手册 表 3.5，使用 YG6硬质合金端铣刀
12、加工，机床功率为 4.5kw（据简明手册表 4.2-35，X51立式铣床）时：fz=0.090.18mm/z故选择：fz=0.18mm/z。3）确定刀具寿命及磨钝标准 根据切削手册表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 1.5mm；由于铣刀直径 d0=120mm，故刀具使用寿命 T=180min（据简明手册表3.8）。4）计算切削速度 vc和每分钟进给量 vf根据切削手册表 3.16，当 d0=120mm，Z=12，ap7.5，fz0.18mm/z时，vt=98m/min,nt=200r/min,vft=471mm/min。各修正系数为：kMV=1.0，kSV=0.8。切削速度计算公式为：vp
13、vevzvpTvvckzuayfxaqdcvvm0其中 mmae72，mmap4，245vC，2.0qv，15.0 xv，35.0yv，8.08.00.1kkkSvMvv，2.0uv，0pv，32.0m，min180T，zmmfz/18.0，12Z，将以上数据代入公式：min/1428.0122.07235.008.015.041802.012524532.0mvc确定机床主轴转速：min/3611000rdvnwcs。根据简明手册表 4.2-36，选择 nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，实际进给量和每分钟进给量为：vc=10000nd=100030012514.3m/
14、min=118m/minf zc=v fc/ncz=390/30012 mm/z=0.1mm/z5)校验机床功率 根据切削手册表 3.24，近似为 Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率 Pcm=4.50.75kw=3.375kwPcc。故校验合格。最终确定:ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。6）计算基本工时 tmL/vf，L=l+y+，l=176mm.查切削手册表 3.26，入切量及超切量为：y+=40mm，则：tmL/Vf=(176+40)/390=0.81min。工序 2工序 2 粗铣粗铣 32,7
15、2 上端面，以上端面，以 T1，T4 为定位基准为定位基准;粗铣粗铣 32 上端面上端面:切削用量和时间定额及其计算过程同工序 1粗铣粗铣 32 上端面上端面:刀具：YG6 硬质合金端铣刀，6,400zmmd机床：X51 立式铣床根据切削手册查的，mmzmmafpz4,/13.0现采用 X51 立式铣床，根据简明手册4.2-36 查得取min/300rnw，故实际切削速度min/7.371000300401000mdvnww当min/300rnw时，工作台每分钟进给量应为min/3903001013.0mmznffwzm查说明书，取min/400mmfm计算切削工时mmyL82107272因此
16、min205.039082ftmmL工序 3 精铣 32 下端面，以 T2 为基准。精铣 72 端面，以 D1 为基准，工序 3 精铣 32 下端面，以 T2 为基准。精铣 72 端面，以 D1 为基准，刀具：YG6 硬质合金端铣刀；机床：X51 立式铣床；查切削手册表 3.5，进给量min/0.15.0mmfz，取为 0.5mm/r参考有关手册，确定min/124mv，采用 YG6 硬质合金端铣刀，12,125zmmdw，则：min/31612512410001000rdvnws现采用 X51 立式铣床，根据简明手册表 4.2-36，取min/300rnw故实际切削速度：min/75.11710003001251000mndvww当min/300rnw时，工作台每分钟进给量：min/1800300125.0mmnzffwzm，取为 980mm/min本工序切削时间为：62.0980125176222flttmmmin工序 4 钻、扩 20 孔，以 32 外圆和 T2 为基准，采用 Z520 立式钻床加专用夹具；工序 4 钻、扩 20 孔，以 32 外圆和 T2 为基准，采用 Z520
