机械制造工艺学课程设计CA6140拨叉831005说明书

机械制造工艺学课程设计实例机械制造工艺学课程设计说明书设计题目设计“拨叉”零件的机械加工工艺规程及工艺装备（中批量生产）设计者：张瑞锋指导老师：张接信长安大学机制教研室2014年1月16日长安大学机械制造工艺学课程设计说明书题目设计“CA6140车床”拨叉零件的机械加工工艺规程及工艺装备（中批量生产）内容 1.零件图一张 2．毛坯图一张3．机械制造加工工艺过程综合卡片一张4. 工艺装备设计一张5 .工艺装备零件图三张6．课程设计说明书一份班级：机制四班学生：张瑞锋（2504100410）指导老师：张接信2014年1月前言通过机床工艺及夹具设计，汇总所学专业知识如一体(如《公差与配合》、《机械零件设计》、《金属切削机床》、《机械制造工艺》等)。

让我们对所学的专业课得以巩固、复习及实用，在理论与实践上有机结合；使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解，并为以后的实际工作奠定坚实的基础！在些次设计中我们主要是设计CA6140拨叉的铣床夹具。

在此次课程设计过程中，我小组成员齐心协力、共同努力完成了此项设计。

在此期间查阅了大量的书籍，并且得到了有关老师的指点，张接信老师，苏进展老师，高琳老师，贺朝霞老师给了我们大力帮助，在此表示感谢！机制四班 831005小组2014年1月16日设计的目的：机械制造工艺学课程设计,是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程，经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。

同时，也为以后搞好毕业设计打下良好基础。

通过课程设计达到以下目的：1、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。

2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。

通过学生亲手设计夹具（或量具）的训练，提高结构设计的能力。

3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。

一．零件的分析（一）、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，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18+0.0120mm的槽尺寸精度要求很高，因为在拨叉拔动使滑移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙很大时，滑移齿轮得不到很高的位置精度。

所以，宽度为012.018 mm的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。

（二）、零件的工艺分析：CA6140拨叉共有两组加工表面。

1. 以花键孔的中心线为基准的加工面这一组面包括023.0025+φmm 的六齿方花键孔、28.0022+φ花键底孔两端的2× 15到角和距中心线为27mm 的平面。

2. 以工件右端面为基准的03.008+mm 的槽和012.0018+mm 的槽经上述分析可知， 对于两组加工表面，可先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面。

二、工艺规程设计(一) 确定毛坯的制造形成。

零件材料为HT200，由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大，故可采用金属型铸造。

从《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-1，,2.2-3,2.2-4,2.2-5中查得：铸件尺寸为9级精度，长度尺寸80mm 的加工余量为3±1.1mm,尺寸27mm 的加工余量为3±0.9mm 。

（二）基准的选择。

1. 粗基准的选择：以Φ40的外圆表面，工件未加工的左端面作为粗基准。

2. 精度基准的选择：以零件已加工的右端面以及已加工的花键孔中心线为精基准。

(二) 制定工艺路线。

工序：Ⅰ.铣右端面，保证尺寸80mm 。

以工件左端面作为粗基准。

选用卧式铣床X63及专用夹具。

Ⅱ.钻，扩花键底孔Φ22mm ，以已加工的右端面面为基准，选用转塔车床C365及专用夹具。

Ⅲ.Ф220+0.28mm 内孔倒角2×15ｏ，以花键底孔的中心线为基 准，选用卧式铣床X63及专用夹具。

Ⅳ. 拉花键孔3×06.003.0023.0028.0062522++++⨯⨯φφmm ，以花键底孔的中心线及已加工右端面为基准，选用卧式拉床L6120及专用夹具。

Ⅴ.铣上底面，保证尺寸27mm ，以花键孔中心线为基准。

铣直槽4019803.00⨯⨯+mm ，保证尺寸10mm ，以花键孔中心线及已加工的右端面为基准。

选用卧式铣床X63及专用夹具。

Ⅵ.铣直槽17.4×50×40mm ，保证尺寸26.3mm ，以花键孔中心 线及已加工的右端面为基准，选用卧式铣床X63及专用夹具。

Ⅶ.磨削直槽405018012.00⨯⨯+mm ，保证尺寸26mm ，以花键孔中心线及已加工的右端面为基准，选用卧轴矩形平面磨床M7130及 专用夹具。

Ⅷ.去毛刺。

Ⅸ.终检。

(三) 机械加工余量。

CA6140的拨叉材料为HT200。

毛坯重量为1.0 kg ，σb =160MP a ，HBS=175HBS ，生产类型为由中批量生产，采用金属型铸造。

根据上述的原始资料加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以毛坯尺寸如下：1.右端面的加工余量右端面有3±1.1mm的加工余量，足够把铸铁的硬质表面层切除。

根据《机械制造工艺设计简明手册》表3.3确定粗铣后精铣的加工余量为1mm。

2.矩形花键底孔。

要求以矩形花键的外径定心，故采用拉削加工内孔尺寸为Φ22+0.28，参照《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-9确定孔加工余量的分配：钻孔：Φ20mm扩孔：Φ21mm拉花键孔：拉削时的加工余量参照《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-19取2Z=1mm。

3.上底面的加工余量。

此工序分2个工步1、粗铣上底面 2、精铣上底面。

精加工余量为1mm。

4.03.08+mm直槽的加工余量。

参照《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-22粗铣后精铣的加工余量取2Z=2mm。

5.012.018+mm直槽的加工余量。

参照《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-22，粗铣后精铣的加工余量为2Z=2.4mm，精铣后磨削的加工余量为2Z=0.6mm。

(五)确定切削用量及基本工时。

工序 Ⅰ ：铣削右端面。

1．加工条件。

工件材料：灰口铸铁HT200。

σb=145 MP a 。

铸造。

加工要求：粗、精铣右端面并保证80mm 的工序尺寸，R a =3.2µm 机床X63。

刀具：高速钢镶齿三面刃铣刀d=Φ225mm ，L=40mm ，刀片材料：高速钢 γ= 12， mm a mm a e p 40,40~12≤= ， 16=α， K r = 90，12=β ， z=202、计算切削用量。

.粗铣（1）已知长度方向的加工余量为3±1.1mm 。

实际端面的最大加工余量为4.1mm 。

故二次加工（粗铣和精铣）。

长度加工公差IT １3级 取-0.54 mm （入 体方向）（2）进给量、根据《切削简明手册》表3.3取20.0=z f mm/齿. （3）计算切削速度。

按《切削简明手册》表3.27 ，切削速度的计算公式为（寿命选T=120min ，表3.8）v p u e y z x p m q v k za f a T d C v v v v v v=式中v C =48，v q =0.25，v x =0.1，v y =0.2，v u =0.3，v p =0.1，m=0.2，T=120min ，p a =40mm ，z f =0.20mm/齿，e a =3.1mm ，z=20，d=225mm ，v k =1.0. 得 v=27m/min 。

（4）确定机床主轴转速 382252710001000=⨯==ππωd v n s （r/min) 采用x63卧式铣床，根据机床使用说明书（见《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-39），取w n =37.5r/min,所以实际切削速度V=26.5m/min w z m zn f f ==0.20×20×37.5=150mm/min,查说明书，刚好m f =150mm/min ， 故直接选用此值。

（5）切削工时，按《工艺手册》表6.2-7T m=zf l l l m 21++=15082=0.55min ， l = 53.6mm ， l 1=25.8mm ，l 2=3.6mm 、精铣1) 已知精加工余量为1mm 。

进给量f. 根据《切削用量简明手册》可得， f=1mm/r 2) w w m n fn f ==，故根据《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-39和表 4.2-40，以及精加工时，应用较大的切削速度，故取min /95mm f m =，min /95r n w =，所以v=67.2m/min3) 切削工时，查《工艺手册》表6.2-7T m =zf l l l m 21++=9572=0.76min L=72mm 工序Ⅱ.钻孔、扩孔。

（1）、钻孔Φ20mm钻头选择：见《切削用量简明手册》表2.2 采用高速钢麻花钻头钻头几何形状为（表2.1及表2.2）：双锥修磨具刃，钻头参数：ｄ＝Ф20ｍｍ β=30°，2Φ=118°，2Φ=70°，b ε=3.5mm ,a o =12°,Ψ=55°,b=2mm ，=4mm 。

a.进给量 根据《切削用量简明手册》表2-15确定f=0.70mm/rb.切削速度 由《切削用量简明手册》，表2.15得 Ｖ=17m/mins n =1000V/πD=270.6r/min 根据表4.2-2取w n =238r/min ， 实际v=14.95m/min c. 基本工时，Tm=fn l l l w 21++=70.02381480⨯+=0.56min ，L=94mm （《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-5） （2）扩孔 Φ22mm刀具直径d o =22mm ；刀具几何参数同上。

根据有关此料介绍，利用钻头进行扩孔时，其进给量与速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度之关系为钻钻）（v 21~31v )8.1~2.1(==f f 所以计算得m f =1.24mm/r,v=5.7m/min.s n =82.5r/min,选取w n =78r/min故加工工时T=24.1785.480⨯+=0.87min工序Ⅲ.倒角刀具：高速钢直柄 75反燕尾槽铣刀 d=22mm ，z=15 根据《切削用量简明手册》表3.3得齿/20.0mm f z =根据一般资料以及 v p u e y z x p m q v k za f a T d C v v v v v v=计算得v=12.8r/min=s n 185r/min,按机床说明书取min /190r n w = 实际切削速度 v=13.1m/min 切削工时T=2.019022⨯+×2=0.22min工序Ⅳ 拉花键孔单面齿升：根据《机械加工工艺手册，单行本，拉削、刨削、插削加工》，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿为0.06mm, 拉削速度 v=6m/min 切削工时 t=Z b l ηk/1000vf z Z式中： Z b 单面余量1.5mm(由Φ22mm 拉削到Φ25mm)； L 拉削表面长度，80mm ；η 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 ）； f z 拉刀单面齿升；Z 拉刀同时工作齿数，Z=l/p ； P 拉刀齿距。