机械制造基本工艺专业课程设计拔叉.doc

机械制造技术基本
课程设计阐明书

题目：CA6140车床拨叉831007机械加工工艺规程设计（中批生产）

院 系：机械与电子工程系
班 级：10机制（1）班
姓 名：陈林
学 号：
指引教师：刘春景
日 期：.10.15

目录
第一章 零件分析 2
1.1零件作用 2
1.2零件工艺性分析和零件图审查 3
第二章 工艺规程设计 4
2.1拟定毛坯制造形式 5
2.2基面选取 5
2.3.1粗基准选取 5
2.3.2精基准选取 5
2.3.3加工阶段划分 5
2.3.4工序集中和分散 6
2.3.5加工原则 6
2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸拟定 7
第三章 制定工艺路线 9
3.1工艺路线方案一 9
3.2工艺路线方案二 11
3.3工艺方案比较及分析 14
3.4拟定切削用量及基本工时 16
设计心得 22
参照文献 23

第一章 零件分析
1.1零件作用
题目所给零件是CA6140车床拨叉。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工作，获得所需速度和扭矩作用。零件上方φ22孔与操纵机构相连，二下方φ55半孔则是用于与所控制齿轮所在轴接触。通过上方力拨动下方齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。
1.2零件工艺性分析和零件图审查
零件材料为HT200，灰铸铁生产工艺简朴，锻造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此如下是拨叉需要加工表面以及加工表面之间位置规定
1.小头孔以及与此孔相通锥孔、螺
2.大头半圆孔Ф55
　　 3.小头孔端面、大头半圆孔上下Ф73端面，大头半圆孔两端面与小头孔中心线垂直度误差为0.07mm，小头孔上端面与其中心线垂直度误差为0.05mm。
　　由上面分析可知，可以粗加小头孔端面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度规定。再依照各加工办法经济精度及机床所能达到位置精度，并且此拨叉零件没有复杂加工曲面，因此依照上述技术规定采用常规加工工艺均可保证。

第二章 工艺规程设计
2.1拟定毛坯制造形式
拟定毛坯种类：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，生产类型为中批生产，故选取铸件毛坯。
查《机械制造工艺及设备设计指引手册》（后称《指引手册》）选用铸件尺寸公差级别CT9级。
2.2基面选取
定位基准是影响拨叉零件加工精度核心因素。基准选取得合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工过程中将问题百出，更有甚者，导致零件大批报废，使生产无法正常进行。
2.3.1粗基准选取
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φ22 孔不加工外轮廓表面作为粗基准，运用一组共两块V形块支承这两个φ40作重要定位面，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。
2.3.2精基准选取
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，应当进行尺寸互算。
2.3.3加工阶段划分
该拨叉加工质量规定较高，可将加工阶段划提成粗加工、半精加工和精加工几种阶段。
2.3.4工序集中和分散
本拨叉选用工序集中原则安排拨叉加工工序。该拨叉生产类型为成批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；并且运用工序集中原则使工件装夹次数少，不但可缩短辅助时间，并且由于在一次装夹中加工了许多表面，有助于保证加工表面之间相对位置精度规定。

2.3.5加工原则
1）遵循“先基准后其她”原则，一方面加工基准——拨叉下端面
2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排加工工序。
3）遵循“先主后次”原则.
4）遵循“先面后孔”原则.

2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸拟定
“CA6140车床拨叉”零件材料为HT200，毛坯重量约为1.6㎏,生产类型为中批生产，采用砂型锻造毛坯。
依照上述原始资料及加工工艺，分别拟定各加工表面机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1.外圆表面（Ф40mm及Ф73mm外表面）
考虑到此表面为非加工表面，其精度为锻造精度CT9即可。又因它们是对称两个零件最后还需铣断，故对Ф40mm中心轴线尺寸偏差为120±1.25范畴内。
2. 两小孔
毛坯为实心，两内孔精度规定界于IT7~IT8之间，参照《切屑加工简要实用手册》表8-21拟定工序尺寸及余量：
钻孔：Ф21.8mm 2Z=21.8mm
铰孔：mm 2Z=0.2mm
3.中间孔（Ф55mm及Ф73mm）
中间孔尺寸相对较大可以锻造，依照机械制造工艺设计手册表1-13得：孔锻造毛坯为Ф49. Ф73孔是在Ф55孔基本之上铣削加工得到，其轴向尺寸上下表面距离为30mm，由于其对轴向尺寸规定不高，直接锻造得到。参照《切屑加工简要实用手册》表8-95拟定Ф73mm工序尺寸及余量：
粗铣：Ф71mm Z=4mm
精铣：Ф73mm Z=1mm
参照《切屑加工简要实用手册》表8-95拟定Ф55mm工序尺寸及余量：
粗 镗：Ф53mm 2Z=4mm
半精镗：Ф54mm
精 镗：Ф55mm
4.螺纹孔及销孔
无可非议此销尺寸锻造为实体。
参照《切屑加工简要实用手册》表8-70拟定钻Ф8螺纹孔和Ф8圆柱销孔及螺纹孔攻丝。
5.铣断

第三章 制定工艺路线
制定工艺路线得出发点,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。
3.1工艺路线方案一
工序 1： 以Ф40上平面为基准加工下表面。
工序 2： 以Ф40下表面粗铣上表面。
工序 3：铣φ40上平面，保证表面粗糙度3.2
工序 4：钻Ф22孔。
工序5：绞Ф22孔，保证表面粗糙度1.6。
工序 6：粗镗Ф55孔。
工序 7：半精镗Ф55孔，保证表面粗糙度3.2。
工序 8： 粗镗Ф55孔上端面。
工序 9： 半精镗 Ф55孔上端面，保证表面粗糙度3.2。
工序10：粗镗Ф55孔下端面。
工序11：半精镗 Ф55孔下端面，保证表面粗糙度3.2。
为保证设计尺寸20在工序6至工序9应当进行尺寸链换算，由于零件定位基准是Ф40上表面，进行尺寸链换算如下：
（1）拟定自由公差级别（查《机械制造工艺设计简要手册》P27页 表1.4——24）

（2）拟定封闭环，工序尺寸，尺寸链图。
列竖式：计算工序尺寸A：
增环： 50 0 -0.1
减环： -25 0.084 0
-20 0.21 0.07
封闭环： 5 0.294 -0.03

由计算可得A基本尺寸为5，上偏差.为0.294，下偏差为0.03时，才干保证设计尺寸。

250-0.084

20-0.07-0.02 500-0.01

A

工序 12： 钻锥孔Ф8及M8底孔。
工序 13：攻丝 精绞Ф8孔，保证粗糙度1.6。

在加工M8螺纹时，为保证工序基准和定位基准重叠，需要进行尺寸链换算。

（1）拟定自由公差级别（查《机械制造工艺设计简要手册》P27页 表1.4——24）

（2）拟定封闭环，工序尺寸，尺寸链图。
列竖式：计算工序尺寸A：
增环： 30 -0.36 -0.52
减环： 10 +0.36 0

封闭环：20 0 -0.52

只有A基本尺寸为30，上偏差为-0.36，下偏差为-0.52是才保证M8螺纹位置。

100-0.36

A
200-0.52

工序14： 切断。
工序15： 检查

3.2工艺路线方案二
工序1：钻Ф22孔。
工序2：绞Ф22孔，保证表面粗糙度1.6。
工序 3： 以Ф40上平面为基准加工下表面。
工序 4： 以Ф40下表面粗铣下表面。
工序 5：铣φ40上平面，保证表面粗糙度3.2
工序6：粗镗Ф55孔。
工序7：半精镗Ф55孔，保证表面粗糙度3.2。
工序 8：粗镗Ф55孔上端面，Ф73。
工序9：半精镗 Ф55孔上端面，保证表面粗糙度3.2。
工序10：粗镗Ф55孔下端面，Ф73。
工序11：半精镗 Ф55孔下端面，保证表面粗糙度3.2。

为保证设计尺寸在工序6 -----工序9应进行尺寸链换算.
（1）拟定自由公差级别（查《机械制造工艺设计简要手册》P27页 表1.4——24）

（2）拟定封闭环，工序尺寸，尺寸链图
列竖式：计算工序尺寸A：

增环： 50 0 -0.1
减环： -25 0.084 0
-20 0.21 0.07
封闭环： 5 0.294 -0.03
由计算可得A基本尺寸为5，上偏差.为0.294，下偏差为0.03时，才干保证设计尺寸。

250-0.084

20-0.07-0.02 500-0.01

A

工序 12： 钻锥孔Ф8及M8底孔。
工序 13：攻丝 精绞Ф8孔，保证粗糙度1.6。

为保证加工M8螺纹时，工序基准与定位基准重叠，进行尺寸链换算.
（1） 拟定自由公差级别（查《机械制造工艺设计简要手册》P27页 表1.4——24）
（2） 拟定封闭环，工序尺寸，尺寸链图。

列竖式：计算工序尺寸A：

增环： 30 -0.36 -0.52

减环： 10 +0.36 0

封闭环：20 0 -0.52

只有A基本尺寸为30，上偏差为-0.36，下偏差为-0.52是才保证M8螺纹位置。

100-0.36

A
200-0.52

工序14： 切断。
工序15： 检查。
3.3工艺方案比较及分析
上述两方案:方案一：是先加工内孔φ22，再以φ22孔为基准加工φ55内孔,而方案二：先镗孔φ55,以底面及φ22外圆面为基准，再以φ55内孔及上平面加工φ22孔。由零件图可知φ22孔设计基为准φ55孔中心线，因此加工φ22孔时定位基准最佳为φ55孔中心线，可保证其加工位子精度，符合中批生产规定,方案二较为合理。
最后工艺路线
工序1：钻Ф22孔。
工序2：绞Ф22孔，保证表面粗糙度1.6。
工序 3： 以Ф40上平面为基准加工下表面。
工序 4： 以Ф40下表面粗铣下表面。
工序 5：铣φ40上平面，保证表面粗糙度3.2
工序6：粗镗Ф55孔。
工序7：半精镗Ф55孔，保证表面粗糙度3.2。
工序 8：粗镗Ф55孔上端面，Ф73。
工序9：半精镗 Ф55孔上端面，保证表面粗糙度3.2。
工序10：粗镗Ф55孔下端面，Ф73。
工序11：半精镗 Ф55孔下端面，保证表面粗糙度3.2。
工序 12： 钻锥孔Ф8及M8底孔。（以φ40上平面及φ22内孔为基准）
工序13：攻丝 精绞Ф8孔，保证粗糙度1.6。
工序14： 切断。
工序15： 检查。
（四）机械加工余量、工序尺寸及公差拟定:
1、圆柱表面工序尺寸：前面依照资料已初步拟定工件各面总加工余量，当前拟定各表面各个加工工序加工余量如下：

加工
表面
加工
内容
加工余量
精度级别
工序
尺寸
表面粗
糙度
工序余量
最小
最大

φ55
IT12

铸件
7.0
CT12

粗镗
4.0
IT12

6.3
0.95
6.8
半精镗
3.0
IT10

3.2
2.9
3.25

φ20
IT7

钻
20
IT11

17.89
18
扩
1.8
IT10

6.3
1.716
1.910
粗铰
0.14
IT8

3.2
0.107
0.224
精铰
0.06
IT7

1.6
0.039
0.093

2、平面工序尺寸

工序号
工序
内容
加工
余量
基本
尺寸
经济
精度
工序尺寸偏差
工序余量
最小
最大

铸件
5.0

CT12

01
粗铣φ40孔下端面
4.0
58
12

1.5
7.75
02
粗铣φ40孔上端面
4.0
54
12

1.5
7.75
03
精铣φ40孔上端面
4.0
50
8

1.8
6.38
04
粗镗φ55孔上下端面
4.0
26
12

0.75
1.283
05
精镗φ55孔上下端面
1.0X2
20
8

0.75
1.283

3.4拟定切削用量及基本工时
工序Ⅰ粗铣Ф40mm孔两头端面。
a. 加工条件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，锻造。
加工规定：粗铣两头端面至51mm、粗铣大孔端面至30mm。
机床：X5032立式铣床参数。
刀具：涂层硬质合金盘铣刀Ф45mm，选取刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1mm。
b.计算切削用量
1）铣削深度 由于切削量较小，故可以选取ap=2mm，一次走刀即可完毕所需长度。
2）计算切削速度 按《指引教程》
V c=
算得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
据X52K立式铣床参数，选取nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度
V c=3.14×80×475/1000=1.06m/s,实际进给量为
f zc=V fc/ncz=475/(300×10)=0.16mm/z。
3)校验机床功率 查《指引教程》Pcc=1.5kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。
最后拟定 ap=2mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=1.06m/s，f z=0.15mm/z。
4）计算基本工时
tm＝L/ Vf=9.4s。
工序Ⅱ 钻、铰两端Ф22mm孔之图样尺寸。
a. 加工条件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，锻造。
加工规定：钻孔至Ф21.8mm，精铰至Ф22mm，保证孔壁粗糙度Ra=1.6μm。
机床：Z353台式钻床。
刀具：YG8硬质合金麻花钻Ф21.8mm，钻头采用双头刃磨法，后角＝12°、二重刃长度=2.5mm、横刀长b=1.5mm、宽l=3mm、棱带长度 、° °、°。YG8硬质合金铰刀Ф22mm。
b.计算切削用量
1）查《指引教程》 。
按钻头强度选取 按机床强度选取，
最后决定选取机床已有进给量 。
2）钻头磨钝原则及寿命　
后刀面最大磨损限度（查《指引教程》）为0.5～０.８mm，寿命．
3）切削速度
查《指引教程》 修正系数 故。

查《指引教程》机床实际转速为。
故实际切削速度。
4) 计算基本工时

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。
钻和精铰切削用量如下：
钻孔： 。
精铰： 。
工序Ⅲ-工序Ⅳ 粗铣中间孔上端面至25mm，周径至Ф71mm；粗铣中间孔下端面至22mm，周径至Ф71mm；精铣两头孔端面至50mm；精铣中间孔上端面至25mm，周径至Ф73mm；精铣中间孔下端面至20mm,周径至Ф73mm。
a. 加工条件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，锻造。
加工规定：粗铣中间孔上端面至25mm，周径至Ф71mm；粗铣中间孔下端面至22mm，周径至Ф71mm；精铣两头孔端面至50mm；保证粗糙度Ra=3.2μm；精铣中间孔上端面至25mm，周径至Ф73mm；精铣中间孔下端面至保证20mm,周径至Ф73mm，保证端面粗糙度Ra=3.2μm，保证孔壁粗糙度Ra=6.3μm。
机床：X63卧式铣床。
刀具：涂层硬质合金盘铣刀Ф45mm，选取刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1mm。
b.计算切削用量
1）铣削深度 由于切削量较小，故可以选取ap=4mm，一次走刀即可完毕所需长度。
2）计算切削速度 按《简要手册》
V c=
算得 Vc＝98mm/s，n=780r/min,Vf=490mm/s
据X5032立式铣床参数，选取nc=750r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度
V c=3.14×80×750/1000=1.78m/s,
实际进给量为
f zc=V fc/ncz=750/(300×10)=0.25mm/z。
3)校验机床功率 查《指引教程》Pcc=2kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。
最后拟定 ap=1mm，nc=750r/min,Vfc=475mm/s，V c=1.78m/s， f z=0.15mm/z。
4）计算基本工时
粗铣中间孔上端面至25 mm，周径至Ф71mm；tm1=L/ Vf=13s
粗铣中间孔下端面至22mm，周径至Ф71mm；tm2=L/ Vf=13s
精铣小孔上端面至50mm，tm3=L/ Vf=8s；
精铣中间孔上端面至周径至Ф73mm，tm4= L/ Vf=10s；
精铣中间孔下端面至周径至Ф73mm，tm5= L/ Vf=10s。
工序Ⅴ 粗镗、半精镗、精镗Ф55mm孔至图样尺寸。
a. 加工条件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，锻造。
加工规定：粗镗中间孔至Ф53mm、半精镗中间孔至Ф54mm、精镗中间孔至Ф55mm。
机床：T616卧式镗床。
刀具：YG8硬质合金镗刀。
b.计算切削用量
单边余量 分三次切除，则 第一次。依照《指引教程》4.2-20查得，取 。依照《指引教程》4.2-21查得，取：。
c.计算切削基本工时：

同理，当第二次，第三次时，进给量和，机床主轴转速都取64r/min，切削基本工时分别为100s和80s。
工序Ⅵ 钻Ф8mm锥销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻M8x1mm螺纹孔，攻M8x1mm螺纹。
a. 加工条件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，锻造。
加工规定：先钻Ф8mm锥销孔，钻到一半后将与该孔配合轴安装进去，把两者配做加工，为使保证孔与轴同轴度，同步在尺寸上保证距上端面10mm；再钻M8x1mm螺纹孔，攻M8x1mm螺纹。
机床：组合机床。
刀具：Ф8mm麻花钻、Ф7.5mm麻花钻、Ф8mm丝锥。
b.计算切削用量
1）钻Ф8mm锥销孔
依照《切削手册》查得，进给量为0.18～0.33mm/z,现取f=0.3mm/z，v=5m/min，则：

查《指引教程》表4.2-15，取。因此实际切削速度为：
计算切削基本工时：

2)钻M8螺纹孔
刀具：Ф7.5mm麻花钻。
依照《切削手册》查得，进给量为0.18～0.33mm/z,现取f=0.3mm/z，v=5m/min，则：

查《指引教程》表4.2-15，取。因此实际切削速度为：
计算切削基本工时：
3）攻M8x1mm螺纹
刀具：丝锥M6，P=1mm
切削用量选为：，机床主轴转速为：，按机床使用阐明书选用：，则 ；机动时，，计算切削基本工时：
工序Ⅶ 铣断保证图样尺寸
a. 加工条件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，锻造。
加工规定：铣断后保证两边对称相等。
刀具：YG硬质合金圆盘铣刀，厚度为4mm。
机床：组合机床。
b.计算切削用量
查《切削手册》，选取进给量为：,切削速度为：，则：

依照《指引教程》表4.2-39，取，故实际切削速度为：

查《切削手册》表4.2-40，刚好有。
计算切削基本工时：

工序Ⅷ 去毛刺，检查。

设计心得
本次课程设计是在咱们学完了大学三年所有基本课程、技术基本课程以及某些专业课基本之上进行，是一次进一步综合性应用和总结，也是一次理论联系实际训练，为咱们大四毕业设计打下基本和铺垫。
就我个人而言，这次课程设计涉及三个某些：
（1）前期资料收集和整顿：
这是很重要一种环节，由于设计离不开资料参照和收集。
（2）工艺：
工艺是生产中最活跃因素，贯彻在由工件、刀具、机床、量具构成工艺系统中。
此设计历时两周时间，通过自己结识、计算、研究、设计、查手册得到了最后成果，真正地起到了训练自己目，但愿本次设计能为后来工作打好一定实践基本，也提供某些宝贵经验。
最后，感谢教师们辛勤指引和协助！谢谢！

参照文献
[1]丁殿忠，姜鸿维.金属工艺学课程设计.北京：机械工业出版社，1997
[2]艾兴，肖诗纲.切削用量简要手册.北京：机械工业出版社，1994
[3]邹青，呼永.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]顾崇衔等.机械制造工艺学.北京：机械工业出版社，1997