“CA6140车床拨叉”零件的机械加工工艺及铣槽夹具设计

1 目录

一、序言................................2

二、设计题目............................2

三、设计内容............................2

四、工艺规程设计........................3

（一）拨叉的工艺分析及生产类型的确定......3

（二）确定毛坯、绘制毛坯件图...............4

（三）拟定拨叉工艺路线.....................6

（四）确定加工余量及工序尺寸...............9

（五）确定切削用量及时间定额...............10

五、夹具设计............................16

六、夹具设计中的特点....................20

七、总结................................20

八、参考文献............................20

2 一．序言

机械制造工艺课程设计时在我们学习完了大学的全部基础课，技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。

就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题坚决问题的能力，为今后参加祖国的四化建设打下一个良好的基础。

由于能力有限，设计尚有不足之处，恳请各位老师给予指导。

二．设计题目：

设计“CA6140车床拨叉”零件的机械加工工艺及铣槽夹具设计

三.设计内容：

（1）零件--毛坯合图

（2）机械加工工艺规程

（3）夹具总装图、主要零件图

（4）课程设计说明书

拨叉得工艺分析及生产类型的确定

某拨叉零件的零件图如下图所示： 3 其余未注明圆角半径R3~5mm5锥孔配作2-M8通孔

一、拨叉的用途

题目给定的零件是CA6140拨叉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，获得所需的速度和扭矩的作用。

拨叉在改换档位时要承受弯曲应力和冲击载荷的作用，因此该零件应具有足够的强度、刚度和韧性，以适应拨叉的工作条件。

二、拨叉的工艺分析

拨叉这个零件从零件图上可以看出，它一共有两组加工表面，而这二组加工表面之间有一定的位置要求，现将这二组加工表面分述如下：

1．以Ø25mm孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：21.0025的六齿花键孔及倒角，尺寸为80㎜与花键孔垂直的两端面，尺寸为11.0018与花键孔垂直的通槽。

2． 与Ø25mm花键孔平行的表面。这一组加工表面包括：与花键孔中心轴

线相距22㎜的上表面，与上表面垂直的二个M8通孔和一个Ø 5锥孔。

这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：

1． 上表面与Ø25mm花键孔中心线平行度为0.10㎜；

2． 11.0018通槽两侧面与Ø25mm花键孔中心线的垂直度为0.08㎜。

由以上分析可知，对于这二组加工表面而言，我们可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具进行另一组表面的加工，并且保证它们之间的位置精度要求。由此可见，该零件 4 的工艺性很好。

三、确定拨叉的生产类型

依设计题目知：Q=2000件/年，m=1件/台；结合生产实际，备品率a%和废品率b%分别取10%和1% 带入式（1-1）得

N=Qm（1+a%）（1+b%）=2000件/年1件/台（1+10%）（1+1%）=2222件/年

根据拨叉得质量查表1-4知，该拨叉属轻型零件;再由表1-5可知，该拨叉得生产类型为中批生产。

确定毛坯、绘制毛坯简图

一、选择毛坯

根据生产纲领可知，CA6140拨叉属于中批量生产，零件材料为灰口铸铁，毛坯制造选用铸造毛坯，这样毛坯与成品相似，加工方便，省工省料。铸造方法选用砂型铸造，且为手工造型。

二、毛坯尺寸公差与机械加工余量的确定

（1）、求最大轮廓尺寸

根据零件图轮廓尺寸可知，CA6140拨叉的最大轮廓尺寸为80mm。

（2）、选取公差等级CT

铸造方法为手工造型，铸件材料为灰铸铁，查表得，公差等级范围为11~14级，取为12级。

（3）、求机械加工余量等级

铸造方法为手工造型，铸件材料为灰铸铁，查表得，机械加工余量等级范围为F~H，取为F级。

（4）、求RAM

由CA6140拨叉的最大轮廓尺寸为80mm，机械加工余量等级为F级得，RAM数值为2mm。

（5）、锻件分模线形状

分析该拨叉的特点，本列选择零件宽度方向的对称平面为分模面，属平直分模线。

（6）、零件表面粗糙度

有零件图可知，该拨叉各加工表面的粗糙度均大于等于1.6m，因此这些表面的毛坯尺寸只需要将零件的尺寸加上余量值即可。 5

三、确定毛坯尺寸

（1）、确定加工零件左端面前的毛坯尺寸：

R=F+RAM+CT/2

=80+2+6/2

=85mm

（2）、确定加工21.0022孔之前的毛坯尺寸：

R=F-2RAM-CT/2

=22-4-4.6/2

=15.7mm

（3）、确定加工零件通槽前槽的毛坯尺寸：

槽深： R=F-RAM-CT/2

=31-2-5/2

=35.5mm

槽宽： R=F+2RAM+CT/2

=18-4-4.6/2

=11.7mm

（4）、确定加工零件上端面前的毛坯尺寸：

R=75mm

四、绘制拨叉锻造毛坯简图： 6

拟定拨叉工艺路线

一、定位基准的选择

定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后确定粗基准。

1.精基准的选择

根据拨叉零件的技术要求和装配要求，选择拨叉的设计基准叉头左端面、花键底孔21.0022和花键孔21.0025作为精基准，符合“基准重合”原则：同时，零件上的很多表面都可以采用该组表面作为精基准，又遵循了“基准统一”原则。花键底孔的轴线是设计基准，选用其做精基准定位加工通孔2M8,、通槽和花键孔，有利于保证被加工表面的垂直度；选用拨叉头左端面做为精基准同样是服从了“基准重合”的原则，因为该拨叉在轴向方向上的尺寸多以该端面做设计基准；另外，由于拨叉刚性差，受力易产生弯曲变形，为了避免在机械加工中产生夹紧变形，选用拨叉头左端面作精基准，夹紧力可作用在拨叉头的右端面上，夹紧稳定可靠。

2.粗基准的选择 7 作为粗基准的表面应平整，没有飞边，毛刺或其他表面缺欠。本例选择花键底孔22的外圆面和拨叉头右端面作为粗基准。采用22外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀；采用拨叉头右端面做粗基准加工左端面，接着以左端面为基准加工右端面，可以为后续工序准备好精基准。

二、加工阶段的划分

在选定拨叉个表面加工方法之后，就需进一步确定这些加工方法在工艺路线中的顺序及位置，这就涉及加工阶段划分方面的问题。对于精度要求较高的表面，总是先粗加工后精加工，但工艺过程划分成几个阶段是对整个加工过程而言的，不能拘泥于某一表面的加工。该拨叉加工质量要求较高，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工和精加三个阶段。

在粗加工阶段，首先将精基准（拨叉头左端面和花键底孔）准备好，使后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；另外，拨叉头右端面、上端面、槽内侧面和底面、花键孔的加工也都放在粗加工阶段进行。在半精加工阶段，完成拨叉左端面和花键孔的加工。在精加工阶段，进行花键孔的加工。

三、工序的集中与分散

工序的集中于分散是确定工序内容多与少的依据，他直接影响整个工艺路线的工序数目及设备、工装的选用等。由于本列拨叉零件的生产类型为中批生产，确定选用工序集中的原则组织工序内容，一方面可以采用万能、通用机床以专用夹具加工，以提高生产率；另一方面也可以减少工件的装夹次数，有利于保证各加工表面之间的相互位置精度，并可以缩短辅助时间。

四、工序顺序的安排

1.机械加工工序

1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准——拨叉头左端面和花键底孔21.0022。

2）遵循“先粗后精”原则，对各加工表面都是先安排先粗加工工序，后安排精加工工序。

3）遵循“显著后此”原则，先加工主要表面——拨叉头左端面和花键底孔21.0022、花键孔21.0025；后加工次要表面——槽底面和内侧面、拨叉头上端面。

4）遵循“先面后孔”原则，先加工拨叉头端面，再加工花键底孔21.0022和花键孔21.0025；先铣槽，在钻孔2M8。

2.辅助工序 8 粗加工拨叉左端面和热处理后，安排较直工序；在半精加工后，安排去毛刺、中检工序；粗加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。

综上所述，该拨叉工序的安排顺序为：基准加工——主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工——主要表面半精加工和次要表面加工——热处理——主要表面精加工，其间穿插一些辅助工序。

五、机床设备及工艺装备的选用

1.机床设备的选用

在中批生产条件下，可以选用通用万能设备和数控机床设备。本例各工序所选机床设备详见下表。

2.工艺装备的选用

工艺装备主要包括刀具、夹具、量检具和辅具等。本例各工序所选刀具、量具详见下表。夹具均采用专用机床夹具。

六、确定工艺路线

归纳以上考虑，制定了拨叉的工艺路线，详见下表：

工序号 工序名称 机床设备 刀具 量具 定位基准

1 粗、半精铣拨叉头左端面 X51 面铣刀 游标卡尺 两侧面和底面

2 粗扩、精扩、倒角、铰花键底孔φ22 Z535 扩孔钻、铰刀 卡尺、塞规 底面、左端面和上侧面

3 拉花键孔φ25 L6110 拉刀 左端面和花键底孔φ22

4 铣通槽18H11mm X51 面铣刀 游标卡尺 内花键孔和左端面

5 铣上表面 X51 面铣刀 游标卡尺 内花键孔和左端面

6 钻2×M8通孔并攻丝 Z525、SB408 扩孔钻、铰刀 卡尺、塞规 内花键孔和左端面

7 去毛刺 钳工台

8 中检 卡尺、塞规、百分表等

9 清洗 清洗机 平锉刀

10 终检 卡尺、塞规、百分表等

确定加工余量和工序尺寸