车床拔叉机械设计项目说明指导书.doc

机械制造技术课程设计

设计题目
拨叉（CA6140车床）
零件机械加工工艺规程及夹具设计
学生姓名

学号

班级

成绩

指引教师

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（一种零件）
□ 4．机械加工工艺过程卡和工序卡（一种工序）
□ 5．设计阐明书
□ 6．其他

目录
前言………………………………………......... ……………1
1. 零件分析 ………………………………………………1
1.1.零件作用 …………………..........................................1
1.2.零件技术规定……………………….............................1
1.3.零件工艺分析………………........................................2
2. 工艺规程设计……………………………......................2
2.1. 拟定毛坯制造形式……………….............................2
2.2. 基面选取…………………..........................................2
2.3. 制定工艺路线……………………….............................3
2.4. 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸拟定 …….. …4
2.5. 确立切削用量及基本工时…………............................5
3. 夹具设计……………………...….........................................12
3.1. 问题提出……………………………………………...12
3.2. 夹具设计………………………………………………….12
4. 参照文献……………………………………………………….14
5. 小结……………………………………………………………..14

前言

机械制造技术课程设计是咱们学习了机械制造技术基本课程以及其她基本课程基本上进行.这是咱们在进行毕业设计之前对所学各课程一次进一步综合性总复习,也是一次理论联系实际训练,因而,它在咱们四年大学生活中占有重要地位。
我但愿能通过这次课程设计对自己将来将从事工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题能力。
由于能力所限，设计尚有许多局限性之处，恳请教师予以指引。
1. 零件分析
1.1.零件作用：题目给定零件是CA6140拨叉（见附图1）它位于车床变速机构中，重要起换档，使主轴回转运动按照工作者规定进行工作。宽度为30+0.0120mm面
寸精度规定很高，由于在拨叉拔动使齿轮滑移时如果
该面尺寸精度不高或间隙很大时，滑移齿轮将得不
到很高位置精度。因此，宽度为30+0.0120mm面和滑
移齿轮配合精度规定很高。

1.2零件技术规定
拨叉零件技术规定表
加工表面
尺寸及偏差（mm）
公差及精度级别
表面粗糙度(Ra)
形位公差/mm
Φ25孔左端面
75×40

3.2
∥
0.10
A

Φ5锥孔
5

Φ22孔
22
H12
1.6

Φ25孔
25
H7
1.6

螺纹孔顶面
80×30

3.2

M8螺孔

铣18H11槽
42×18
H11
3.2

1.3.零件工艺分析：
CA6140拨叉共有三组加工表面：
1.3.1. Φ25mm孔，以及Φ25mm圆柱两端面，其重要加工表面为Φ25mm通孔。
1.3.2.铣18 H11槽
这一组加工表面涉及：此槽端面，槽地面，槽两侧面。
1.3.3.以M8螺孔为中心加工表面
这组加工表面涉及：长80×30螺纹孔顶面，M8螺孔
这两组加工表面之间又一定位置规定，重要是：
1.3.3.1.长80×30螺纹孔顶面和Φ25mm孔中心平行度公差为0.10mm
1.3.3.2.18 H11槽与Φ25mm孔中心垂直度公差为0.08

2.工艺规程设计
2.1拟定毛坯制造形式
零件材料为HT200。考虑零件在机床运营过程中所受冲击不大，零件构造又比较简朴，故选取铸件毛坯。待加工表面机械加工余量为2mm，公差级别CT8。
2.2.基面选取
基面选取是工艺规程设计中重要工作之一。基面选取得对的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，还会导致零件大批报废，是生产无法正常进行。
2.2.1. 粗基准选取
对于零件而言，尽量选取不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面工件，则应以与加工表面规定相对位置精度较高不加工表面作粗基准。依照这个基准选取原则，现选用φ25mm孔不加工左侧面和底面作为粗基准，运用两个支撑板和两个支撑钉定位，限制5个自由度，再以一种销钉限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。
2.2.2. 精基准选取。
重要应当考虑基准重叠问题。当设计基准与工序基准不重叠时，应当进行尺寸换算，这在后来还要专门计算，此处不再重复。
2.3 制定工艺路线
制定工艺路线出发点,应当是使零件几何形状、尺寸精度及位置精度等技术规定能得到合理保证,在生产大纲已拟定状况下,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
工序二 以台阶面为精基准扩Φ22孔
工序三 倒角0.5×15 0
工序四 以右端面和Φ22孔定位加工75×40面
工序五 以Φ22孔左侧面为基准粗铣18H11槽
工序六 拉花键Φ25
工序七 精铣18H11槽
工序八 钻Φ5锥孔
工序九 钻螺纹孔M6×2
工序十 攻螺纹孔M8×2
拨叉工艺路线及设备、工装选用

工序号
工序名称
机床设备
刀具
量具
1
铣80×30台阶面
立式铣床
镶齿三面刃铣刀
游标卡尺
2
扩Φ22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单倒角立式铣刀
内径千分尺
4
铣75×40面
立式铣床
镶齿面铣刀
游标卡尺
5
粗铣18H11槽
卧式铣床
镶齿三面刃铣刀
游标卡尺
6
拉花键Φ25
卧式拉床
矩形花键拉刀
内径千分尺
7
精铣18H11槽

立式铣床
镶齿三面刃铣刀
游标卡尺
8
钻Φ5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
高速钢螺母丝锥
内径千分尺
10
攻螺纹2－M8
立式钻床
高速钢螺母丝锥
内径千分尺
2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸拟定
”CA6140车床拨叉”；零件材料为HT200，硬度190～210HB，毛坯重量1.45kg，生产类型为中批量，锻造毛坯。
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
因此,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，分别拟定各家工表面机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
2.4.1．外圆表面（φ40）
考虑其零件外圆表面为非加工表面，因此外圆表面为锻造毛坯，
没有粗糙度规定，因而直接锻造而成。
2.4.2． 螺纹孔顶面加工余量
铸出螺纹孔顶面至φ25孔轴线且垂直轴线方向21mm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
2.4.3．内孔（φ22已铸成φ17孔）
查《工艺手册》表2.2～2.5，为了节约材料，取φ22孔已铸成孔长度为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
2.4.4．外圆表面沿轴线方向长度方向加工余量及公差（φ40端面）。
查《机械制造工艺设计简要手册》（如下称《工艺手册》）表3.1～26，取82mm，端面长度余量为2（单边加工）
2.4.5. 拉花键孔φ25
工序加工余量：2mm
2.4.6.铣18H11槽加工余量
铸出槽底面面至中心线17mm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
2.4.7.锥孔φ5
钻孔至4.8mm，精绞孔0.2mm
2.4.8.螺纹孔
钻螺纹孔φ6 攻螺纹φ8
2.4.9. 其她尺寸直接锻造得到
由于本设计规定零件为中批量生产，应当采用调节加工。因而在计算最大、最小加工余量时应按调节法加工方式予以确认。

2.5.确立切削用量及基本工时
2.5.1.工序一 铣80×30台阶深面
该工序有3mm加工余量，为达到规定表面粗糙度，分两个工步，工步2.5.1.1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
2.5.1.2. 切削用量
2.5.1.2.1.背吃刀量拟定 工步1背吃刀量ap1取为2.5，工步2背吃刀量ap2取3-2.5=0.5。
1.5.1.2.2.进给量拟定
机床功率为10kw。查《切削手册》f=0.20~0.40mm/z。粗铣时，选较大量f=0.40mm/z，精铣时选较小值0.20mm／z。
2.5.1.2.3.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
2.5.1.2.4.计算切削速度 按《切削手册》表14
2.5.1.2.4.1. 粗铣时切削速度取小值60m/n,由n=1000ν/πd可求得该工序铣刀速度，n=1000*60min/π*80mm=238.9r/min,参照表4-15所列X53K型立式铣床主轴转速，取转速n=235r/min,可求该工序实际铣削速度v=nπd/1000=235*π*80/1000=59m/min。
2.5.1.2.4.2. 精铣时取较大切削速度110m/min，由n=1000v/πd=1000*110/π*80=437.9r/min，参照表4-15所列X53K型立式铣床主轴转速，取转速n=475r/min,可求得该工序实际铣削速度v=nπd/1000=475*π*80/1000=119.3m/min。

2.5.1.2.5计算基本工时
粗加工时 tm1＝（L+L1+ L2）/ fM1=(80+36)/0.4*10*235=0.12min
精加工时 tm2＝（L+L1+ L2）/ fM2=(80+36)/0.2*10*475=0.12min
2.5.2.工序二 扩孔φ22
2.5.2.1. 选取钻头
选取高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=22mm，钻头采用双头刃磨法。
选取Z535钻床 n=22.4~1000r/min， f=0.063~1.2mm/r.
2.5.2.2.选取切削用量
2.5.2.2.1决定进给量
查《切削手册》表5钻头进给量
按钻头强度选取 按机床强度选取
最后决定选取Z535K机床已有进给量
2.5.2.2.2计算工时
选取n=600r/min因此　
2.5.3.工序三 倒角0.5×150
2.5.3.1．选取刀具和设备
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=1２,故据《切削手册》取刀具直径do=125mm。
2.5.3.2. 切削用量
2.5.3.2.1铣削深度 由于切削量较小，故可以选取ap=0.3mm，一次走刀即可完毕所需长度。
2.5.3.2.2.查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。
查《切削手册》表3.8，寿命T=180min
2.5.3.2.3.计算切削速度 按《切削手册》，将f降一级为f=0.5 mm/z。查得 Vc＝110mm/s，n=252r/min,Vf=577mm/s
据X525铣床参数，选取nc=235r/min,Vfc=600mm/s,则实际切削速度V c=600.4 mm/s,实际进给量为fzc=V fc/ncz=0.21mm/z。
2.5.3.2.4.计算基本工时
tm＝L/ Vf=(72+9)/375=0.216min.
成果ap=0.3mm，f=0.21 mm/z，nc=235r/min,Vfc=600.4mm/s.
2.5.4.工序四 以另一端面两侧面为粗基准，铣端面75×40
2.5.4.1. 加工条件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=200~241,锻造。
加工规定：铣铣端面75×40
机床： X53K立式铣床。
刀具：高速钢镶齿套面铣刀
2.5.4.2.计算切削用量。
2.5.4.2.1.铣削深度
该工序有2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。均一次走刀完毕所需长度。
2.5.4.2.2每齿进给量
机床功率为10kw。查《切削手册》f=0.20~0.40mm /z，粗铣时选取f1=0.40，精铣时选取f2=0.20。
2.5.4.2.3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
2.5.4.2.4.计算切削速度 按《切削手册》表14，
2.5.4.2.4.1. 粗铣时切削速度取小值60m/n,由n=1000ν/πd可求得该工序铣刀速度，n=1000*60min/π*80mm=238.9r/min,参照表4-15所列X53K型立式铣床主轴转速，取转速n=235r/min,可求该工序实际铣削速度v=nπd/1000=235*π*80/1000=59m/min。
2.5.4.2.4.2. 精铣时取较大切削速度110m/min，由n=1000v/πd=1000*110/π*80=437.9r/min，参照表4-15所列X53K型立式铣床主轴转速，取转速n=475r/min,可求得该工序实际铣削速度v=nπd/1000=475*π*80/1000=119.3m/min。
2.5.4.2.5.计算基本工时
粗加工时 tm1＝（L+L1+ L2）/ fM1=(75+30)/0.4*10*235=0.11min
精加工时 tm2＝（L+L1+ L2）/ fM2=(75+30)/0.2*10*475=0.11min
2.5.5工序五 粗铣18H11槽
2.5.5.1．选取设备刀具
机床： x62卧式铣床。
刀具：硬质合金镶齿三面刃铣刀
2.5.5.2. 切削用量
2.5.5.2.1．铣削深度
由于切削量较小，故可以选取ap=1.5mm，一次走刀即可完毕所需长度。
2.5.5.2.2．每齿进给量
机床功率为10kw。查《切削手册》f=0.14~0.24mm /z。由于是粗铣，选较大量f=0.24 mm/z。
2.5.5.2.3．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
2.5.5.2.4．计算切削速度 查《机械切削用量手册》，推荐速度为60~110，粗加工取较小值，V=60m/min，主轴转速n=1000v/πd=1000*60/π*100=191.1r/min，参照表4-18所列X62型卧式铣床主轴转速，取转速n=190r/min，可求该工序实际铣削速度v=nπd/1000=190*π*100/1000=59.7m/min.
2.5.5.2.5．计算基本工时
tm＝（L+L1+ L2）/ fM=0.11min。
2.5.6.工序六 拉花键孔φ25孔
2.5.6.1选取刀具设备
选取φ25花键拉刀，卧式拉床。
2.5.6.2．切削用量
2.5.6.2.1单面齿升：依照关于手册，拟定拉花键孔时花键拉刀单面齿
为0.06mm,
2.5.6.2.2拉削速度
v=0.06m/s(3.6m/min)
切削工时 t=Zblηk/1000vfzZ
式中： Zb 单面余量1.5mm(由Φ21mm拉削到Φ25mm)；
L 拉削表面长度，80mm；
η 考虑校准某些长度系数，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 拉刀同步工作齿数，Z=l/p；
P 拉刀齿距。
P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm
拉刀同步工作齿数z=l/p=80/12≈7
工时 Tm=1.5×80×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×7=0.13(min)
2.5.7.工序七 精铣18H11槽
2.5.7.1．刀具加工设备选取
机床： X53k卧式铣床。
刀具：高速镶三面刃铣刀
2.5.7.2. 切削用量
2.5.7.2.1.铣削深度
该工序加工余量为0.5，故可以选取ap=0.5mm，一次走刀即可完毕所需长度。
2.5.7.2.2.每齿进给量
机床功率为10kw。查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。由于是精铣，选较小量f=0.14 mm/z。
2.5.7.2.3.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
2.5.7.2.4.计算切削速度 按《切削手册》表14，
V=192 m/min n=375 r/min
2.5.7.2.5.计算基本工时
tm＝
2.5.8.工序八 钻锥孔Φ5
以φ25孔左端面为精基准，钻、、精铰φ5孔
2.5.8..1选取钻床及钻头
选取X53K钻床，选取高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=4.8mm，钻头采用双头刃磨法，
2.5.8.2.选取切削用量
2.5.8.2.1.决定进给量
由do=4.8mm,查《切削手册》表5
按钻头
按机床强度查[1]表10.1-2选取
最后决定选取机床已有进给量
2.5.8.2.2.耐用度　
查[2]表9
T=4500s=75min
　2.5.8.2.3.主轴转速及切削速度
查《1》表10.1-2
n=50-r/min 取n=1000r/min. v=n∏d/1000=72.22m/min
2.5.8.2.4.计算工时

由于所有工步所用工时很短，因此使得切削用量一致，以减少辅助时间。
扩铰和精铰切削用量如下：
精铰：选高速钢铰刀
tm2=L/nf=（80+12）/1.3*1000=0.07min
2.5.9.工序九 钻螺纹孔φ6
2.5.9.1.选取钻头
选取高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=6mm，钻头采用双头刃磨法。
选取Z525钻床 n=22.4~1000r/min， f=0.063~1.2mm/r.
2.5.9.2.选取切削用量
2.5.9.2.1.决定进给量
查《切削手册》表5钻头进给量
按钻头强度选取 按机床强度选取
最后决定选取Z5163A机床已有进给量
2.5.9.2.2.计算工时
选取n=600r/min因此
2.5.10.工序十 攻螺纹孔M8
2.5.10.1. 选取钻头
选取高速钢螺母丝锥，
选取Z525钻床 n=22.4~1000r/min， f=0.063~1.2mm/r.
2.5.10.2.选取切削用量
2.5.10.2.1.决定进给量
查《切削手册》表5钻头进给量 ,按钻头强度选取 按机床强度选取，最后决定选取Z525机床已有进给量
2.5.10.2.2.计算工时
选取n=600r/min因此
3.夹具设计
3.1.问题提出
本夹具用于在卧式铣床上粗加工拨叉18H11槽，为了提高劳动生产率，保证加工质量，减少劳动强度，需要设计专用夹具。
3.2. 夹具设计
3.2.1. 定位基准选取
工件以φ22H12孔、左边已加工75×40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装卸。
3.2.2.夹紧力计算
由于夹紧力方向和切削力方向垂直，因此夹紧力FJ=KF/f1=1920.6N
夹紧螺钉： 公称直径d=20mm，材料45钢 性能级数为6.8级

螺钉疲劳极限：
极限应力幅：
许用应力幅：
螺钉强度校核：螺钉许用切应力为
[s]=3.5~4 取[s]=4
得
满足规定

经校核： 满足强度规定，夹具安全可靠，
3.2.3.定位误差分析
定位孔以定位销配合尺寸取φ22H12/h5，其中工件尺寸φ22H12（φ22+0.21），定位销尺寸φ22h5（φ22-0.009）。定位误差Δd=TD+Td+ΔS=（0.21+0.009+0.00）mm=0.219mm。
由于该工序为粗加工，因此定位误差在容许范畴内，不需修改。

4、重要参照文献
4.1. 于骏一，邹青主编.机械制造技术基本.北京：机械工业出版社，
4.2. 邹青主编.机械制造技术基本课程设计指引教程. 北京：机械工业出版社，
4.3.王兰美主编.机械制图.北京：高等教诲出版社，
4.4. 冯辛安主编.机械制造装备设计. 北京：机械工业出版社，
4.5.上海市金属切削技术协会编.金属切削手册.上海：上海科学技术出版社，
4.6.包善斐，王龙山，于骏一编.机械制造工艺学.长春：吉林科学技术出版社，1995
4.7.马贤智主编.实用机械加工手册.沈阳：辽宁科学技术出版社，
小 结
为期两周夹具课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，我组五名同窗在教师指引下，获得了可喜成绩，课程设计作为《机械制造工艺学》、《机床夹具设计》课程重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识理解，强化了生产实习中感性结识。
本次课程设计重要经历了两个阶段：第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。第一阶段咱们运用了基准选取、切削用量选取计算、机床选用、时间定额计算等方面知识；夹具设计阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件构造设计等方面知识。
通过本次设计，使咱们基本掌握了零件加工过程分析、工艺文献编制、专用夹具设计办法和环节等。学会了查有关手册、选取使用工艺装备等等。
总来说，这次设计，使咱们在基本理论综合运用及对的解决实际问题等方面得到了一次较好训练。提高了咱们思考、解决问题创新设计能力，为后来设计工作打下了较好基本。
由于能力所限，设计中尚有许多局限性之处，恳请各位教师、同窗们批评指正！