CA6140车床拨叉说明书

1、机械制造工艺学课程设计说明书设计题目： 设计“CA6140车床”拨叉零件的机械加工工艺规程及工艺装备（大批量生产） 设计者 张 方 杰 指导教师 杜 皓 河北师范大学大学 机械教研室 2013年9月23日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 1张 2毛坯图 1张 3机械制造加工工艺过程综合卡片 1张 4夹具设计装配图 1张 5夹具设计零件图 1张 6课程设计说明书 1份 班 级 机械（1）班 学 生 张 方 杰指导教师 杜 皓2013年9月23日序言本设计是CA6140车床拨叉零件的加工工艺规程及一些工序

2、的专用夹具设计。CA6140拨叉零件的主要加工表面是平面、孔、槽和螺纹孔。一般来说，机械加工工序先后顺序一般遵循先加工定位基面，再加工其他表面；先加工主要表面，后加工次要表面；先安排粗加工工序，后安排精加工工序；先加工平面，后加工孔。选择右端R20的端面，上顶端4080的面和右侧7580的面为粗基准，选择为花键孔和7240的端面为粗基准。先粗铣7540的左端面,精铣7540的左端面直至符合表面粗糙度要求；接着钻、扩22的花键孔，锪两端倒角215；然后拉花键，保证精度要求；再粗铣、精铣沟槽，粗、精铣上平面至符合表面粗糙度要求；然后钻攻2-M8螺纹孔、钻5圆锥孔。最后去毛刺、清洗、终检。零件的分析

3、零件的作用该零件是C6140车床拨叉，它位于车床变速机构中，主要其换挡作用。通过拨叉的拨动使车床滑移齿轮与不同的齿轮啮合从而达到要求的主轴转速。宽度为30mm的面的尺寸精度要求不高，在拨叉工作工程中，如果拨叉和槽的配合尺寸精度不高或者它们之间的空隙很大时。滑移齿轮就达不到很高的定位精度，这样滑移齿轮就不能很好的与其他齿轮进行正确有效的啮合。从而影响整个传动系统的工作。所以拨叉宽度为30mm的面和槽之间要达到很高的配合精度。工艺规程的设计确定毛坯的制造形式零件的材料是HT200，工作环境良好，不会承受较大的冲击载荷，由于年生产量为6000件，已经达到了大批量生产，并且材料可铸。因此从提高生产率，

4、保证经济性的角度讲，应该采用铸造成型中的“金属模机械造型”铸造的方法制造毛坯。基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会出现很多问题，使生产无法正常进行。粗基准的选择对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。所以选择右端R20的端面，上顶端4080的面和右侧7580的面为粗基准。精基准的选择精基准的选择有利于保证加工精度，并使工件装夹方便。在选择时，主要应该考虑基准重合、基准统一等问题。当设计基准与工序基准不重合

5、时，应该进行尺寸换算。精基准选择为花键孔和7240的端面，在加工中采用专用夹具夹持。制订工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批量生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量是工序集中来提高生产效率。除此之外，还应当考虑经济效果，以使生产成本尽量下降。工艺路线方案：工序1 粗铣7540的左端面,精铣7540的左端面直至符合表面粗糙度要求。工序2 钻、扩22的花键孔，锪两端倒角215。工序3 拉花键，保证精度要求。工序4 粗铣沟槽后 精铣沟槽至符合表面粗糙度要求。工序5 粗、精铣上平面。工序6 钻攻2

6、-M8螺纹孔。工序7 钻5圆锥孔。工序8 去毛刺工序9 清洗工序10 终检机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“拨叉”零件的材料为HT200，净重量为0.84千克，生产类型为大批量生产，可以采用“金属模机械造型”铸造的方法进行毛坯的制造。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 考虑到零件的很多表面没有粗糙度要求，不需要加工。从铸造出来即可符合使用要求，因此，只采取7540的表面留有2.57540的加工余量。毛坯的尺寸公差为CT8,可以从机械制造技术基础课程设计指导教程得到CT8=1.6mm。相应计算如下：最大极限尺寸=80+2.5+CT8/2

7、=83.3mm最小极限尺寸=80+2.5-CT8/2=81.7mm7540的端面的精加工余量为1mm，（从机械制造技术基础课程设计指导教程中查得）粗加工余量2.5-1=1.5mm。确定切削用量及基本工时工序1：粗、精铣7540的端面至符合要求。工步1：粗铣背吃刀量为=2.5-1.0=1.5mm。进给量的确定：机床的功率510Kw,工件夹具系统的刚度为中等条件，按切削用量简明手册中表3.3选取该工序的每齿进给量为=0.2mm/z。铣削速度：参考机械制造技术基础课程设计指导教程得，选用镶齿铣刀，其中在d/z=80/10的条件下选取。铣削速度为v=40m/min。有公式n=1000r/d可以得到:n

8、=100040/80=159.15r/min由于手册中的X51型立式铣床的主轴转速为n=160r/min,所以，实际的铣削速度为：V=nd/1000=1603.1480/1000=40.19m/min基本时间t: 根据面铣刀平面（对称铣削、主偏角=90）的基本时间计算公式:t=()/。其中，=75mm，=13mm，取=2mm，=40mm。则有： =0.5（d- ）+(13)=0.5(80-)+2=7.36mm。=n=zn=0.210160=320mm/min基本工时：tj=()/=(75+7.36+2)/320=0.264min15.82s辅助时间：tf=0.15tj=0.1515.82s=2

9、.373s其他时间：tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06(15.82+2.373)=1.09s工步2：精铣背吃刀量的确定：=1mm .进给量的确定：由切削用量简明手册中表3.3，按表面粗糙度为=3.2m的条件选取，该工序的每转进给量f=0.8mm/r。铣削速度的计算：根据其他有关资料确定，按镶齿铣刀，d/z=80/10，=0.08mm/z的条件选取，铣削速度v为： v=57.6mm/min。由公式：n=1000r/d可以求得铣刀转速n=229.3r/min 。参照机械制造技术基础课程设计指导教程中4-15的X51型立式铣床的主轴转速，选取转速为n=210r/min。再将此转速代入上面公

10、式，可以求得：v= nd/1000=52.78mm/min。基本时间的确定：根据机械制造技术基础课程设计指导教程中表5-43中面铣刀铣平面（对称铣削、主偏角=90）的基本时间公式T=()/，可以求得该工序的基本时间，其中=75mm，=13mm，取=2mm，=40mm，=7.36mm，得=n=0.8mm/r210r/min=168mm/min基本工时：tj=()/=(75+2+7.36)/168=0.502min30.13s辅助时间：tf=0.15tj=0.1530.13=4.52s其他时间：tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06(30.13+4.52)=2.08s2.1.1 工序2：钻、

11、扩22的花键孔，锪两端倒角230。 工步1：钻20mm的孔。（从机械制造技术基础课程设计指导教程中表2-28查得第一次钻孔的直径为20mm）背吃刀量=20mm进给量的确定：选取该工步的每齿进给量=0.3mm/r。（从机械制造技术基础课程设计指导教程中表5-21查得f=0.3mm/r）切削用量的计算：因为该工件的材料为HT200，硬度HBS为175225，所以选取切削速度v=17m/min。(从机械制造技术基础课程设计指导教程中表5-21查得v=17m/min)由式n=1000v/d可以求得：n=100017/(20)=270.7r/min参照机械制造技术基础课程设计指导教程中表4-9所列的Z5

12、25 型立式钻床的主轴转速，选取n=272r/min，再将n代入n=1000v/d中，得到：v=27220/1000=17.1m/min基本时间t:其中=80mm，=100.577+1=6.77mm，=14mm,取=2mm。基本工时：辅助时间：tf=0.15tj=0.1565.3=9.80s其他时间：tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06(65.3+9.80)=4.51s工步2：扩20mm的孔至22mm。背吃刀量的确定：取=2mm。进给量的确定：从机械制造技术基础课程设计指导教程中表5-23查得，选取该工件的每转的进给量=0.8 mm/r 。切削速度的确定：从机械制造技术基础课程设计指导

13、教程中表5-24查得v=87.5 m/min，由式n=1000v/d可以求得：n=100087.5/(22)=1226 r/min按机床选取n=1360r/min（从机械制造技术基础课程设计指导教程中表4-9查得），得切削速度v=基本时间t: 其中=80mm, =110.577+1=7.35mm =14mm, 取=2mm。基本工时：辅助时间：tf=0.15tj=0.735s其他时间：tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06(4.9+0.735)=0.34s 工步3：锪两端倒角230进给量的确定：从机械制造技术基础课程设计指导教程中表5-32查得f=0.15mm切削速度的确定：从机械制造技术

14、基础课程设计指导教程中表5-32查得v=20m/min，由式n=1000v/d可以求得：n=100020/25=254.8r/min, 按机床选取n=272 r/min（从机械制造技术基础课程设计指导教程中表4-9查得）。再将n代入n=1000v/d中，得到： v=基本时间t: 其中=1mm，=12，取=1基本工时：tj=(1+1)/(0.15272) 0.05min=3s辅助时间：tf=0.15tj=0.153=0.45s其他时间：tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06(3+0.45)=0.207s2.1.2 工序3：拉花键：拉花键孔，选用L6110A卧式内拉床，使用专用拉床夹具。选择

15、高速钢花键拉刀，齿数为6，花键孔外径为25mm，内径为22mm，键宽为6mm拉削长度为80mm.单面余量的确定：双边背吃刀量为h=3mm。进给量的确定：从机械制造技术基础课程设计指导教程中表5-33查得=0.060.2，取=0.06mm/z。拉削速度的确定：从机械制造技术基础课程设计指导教程中表5-34查得拉削速度v=3.53，取3m/min。基本时间t: ，式中 ，为校准部分的长度系数，取1.2，k为考虑机床返回行程系数取1.4，z为拉刀同时工作齿数z= /t,t为拉刀齿距查金属机加工手册表15-33得t=14mmz=80/14=6基本工时：tj=3801.21.4/(10003.60.06

16、6)=0.31min=18.6s辅助时间：tf=0.15tj=0.1518.6=2.79s其他时间：tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06(18.6+2.79)=1.28s2.1.3 工序4:粗铣沟槽后 精铣沟槽至符合表面粗糙度要求。工步1.粗铣沟槽。背吃刀量确定：双边背吃刀量为=16mm，切槽深度=34mm。分两次铣槽，第一次切槽深度，第二次切槽深度=14mm进给量的确定：从机械制造技术基础课程设计指导教程中表5-19查得，机床的功率按510Kw，选取该工序的每齿进给量为=0.12mm/z。铣削速度的确定：参考机械制造技术基础课程设计指导教程得，选用硬质合金镶齿三面刃铣刀，其中在d/z

17、=200/12的条件下选取。铣削速度为v=156m/min。有公式n=1000v/d可以得到: n=1000156/200=248r/min由于机械制造技术基础课程设计指导教程中表4-18中的X62型立式铣床的主轴转速为n=235r/min,所以，实际的铣削速度为：V=nd/1000=2353.14200/1000=147.6m/min基本时间t的确定：据面铣刀铣平面不对称铣削的计算时间计算公式： =zn其中机械制造技术基础课程设计指导教程中表5-44查得mm，=40mm基本工时：tj=（40+55）/0.1212235= 0.34min=20.3s辅助时间：tf=0.15tj=0.1520.

18、3=3.045s其他时间：tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06(20.3+3.045)=1.40s工步2.精铣沟槽至符合表面粗糙度要求。背吃量和进给量的给定：背吃量为1mm；参照指导教程表5-19取fz=0.08mm/z；切削速度的确定：参照指导教程表5-20取v=268m/min代入公式查指导教程表4-18取n=1225r/min，代入公式 精铣时，l=40mm；l2=25mm,取l2=5mm；ae=35mm；ap=18mm；D=100mm； l1=+(13)= +1mm=48.7mm；fz=0.08mm/z；Z=10z/r；n=1225r/min； fMz=0.08101225mm

19、/min=980mm/min将上述结果代入公式：基本时间：tj=35辅助时间：tf=0.15tj=0.1511.15=1.67s其他时间：tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06(11.15+1.67)=0.77s2.1.4 工序6 粗、精铣上平面工步1：粗铣背吃刀量为16mm，查指导教程表5-19取进给量fz=0.1mm/z；参照指导教程表5-20取v=200m/min，代入公式；查指导教程表4-18取n=725r/min，代入公式；基本时间tm的计算根据指导教程表5-43中面铣刀铣槽的基本时间计算公式，其中；粗铣时，l=40mm；l2=25mm,取l2=5mm；ae=30mm；ap=1

20、2mm；D=80mm； l1=+(13)=+1mm=39.72mm；fz=0.1mm/z；Z=10z/r；n=725r/min；fMz=0.110725mm/min=725mm/min将上述结果代入公式：工步2：精铣 背吃量为1mm；参照表5-19取fz=0.08mm/z；参照指导教程表5-20取v=268m/min代入公式，查指导教程4-18取n=1225r/min，代入公式。精铣时，同理，根据指导教程表5-43中的公式，计算基本工时，其中l=80mm；l2=5mm；ae=30mm；ap=12mm；l1=+(13)=+1mm=39.72mm；fz=0.08mm/z；Z=10z/r；n=122

21、5r/min ；fMz=fzZn=0.08101225 =980mm/min 将上述结果代入，基本时间：tj=t1+t2=26.01+9.15=35.16s辅助时间：tf=0.15tj=0.1535.16=5.27s其他时间：tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06(35.16+5.27)=2.43s2.1.5 工序7 钻攻2-M8螺纹孔工步1 钻26.75孔选择切削用量：选择高速钢直柄麻花钻直径为6.75，钻头形状为双锥修磨横刃。由切削用量简明手册表2.7查得进给量f0.360.44mm/r，由切削用量简明手册表2.8和钻头允许的进给量确定进给量f0.86mm/r。由切削用量简明手册表2

22、.9机床进给机构所允许的钻削进给量查得f1.6mm/r。故由Z525型立式钻床说明书取f0.36mm/r。确定钻头磨钝标准及寿命：由切削用量简明手册表2.12查得磨钝标准为0.50.8寿命为T35min。确定切削速度：由切削用量简明手册表2.15查得切削速度为V18m/min。则主轴转速为 n818.9 r/min。由Z525钻床说明书由就近原则取n680 r/min。故实际切削速度为v14.9 m/min校核机床扭矩及功率：由切削用量简明手册表2.20查得 =420, =1 0.8，=0.206, =2.0, =0.8 420720.360.81 1298.3 N Mc0.206720.36

23、0.814.5 Nm Pc0.32 KW根据Z525机床说明书可知Mm=42.2 Nm, Pe=2.8*0.81=2.26 KW, Fmax=8830 N 由于上面所算出的的数据都小于机床的各个相应的参数，故机床符合要求。计算钻削加工工时：由切削用量简明手册表2.29查得入切量和超切量y的值为6 mm。故 t 0.07 min因为表面存在两个加工孔故加工工时为:基本工时：tj=2t0.14 min=8.4s辅助时间：tf=0.15tj=0.158.4=1.26s其他时间：tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06(8.4+1.26)=0.58s工步2 攻2-M8螺纹孔 由机械加工工艺手册表7

24、.2-4选用M8细柄机用丝锥，在Z525型立式钻床上攻丝。 由机械加工工艺手册表7.2-13在Z525型立式钻床上攻丝切削速度表查得Vc1112 m/min。故钻床主轴的转速为： n437.9 477.7 r/min 由Z525的说明书的参数可取n392 r/min。故实际切削速度为 Vc9.8 mm/min攻螺纹机动实际的计算 tm 其中：工件螺纹的长度10 mm。 ：丝锥切削长度22 mm。 ：攻螺纹是的超切量（23）P取3。 ：攻螺纹是的转速392 r/min。 ：丝锥退出时的转速680 r/min。 P:螺距。则 tmmin0.11min因为表面存在两个加工孔故加工工时为基本工时：tj

25、=2tm0.22 min=13.2s辅助时间：tf=0.15tj=0.1513.2=1.98s其余时间：tb+tx=0.03(tj+tf)=0.03(13.2+1.98)=0.45s2.1.6 工序8 钻5圆锥孔选择切削用量：选择高速钢直柄麻花锥型钻直径为5，由Z525型立式钻床说明书取f0.36mm/r。由切削用量简明手册表2.15查得切削速度为V18m/min。则主轴转速为 n726.9 r/min。由Z525钻床说明书由就近原则取n680 r/min。故实际切削速度为v14.9 m/min由切削用量简明手册表2.29查得入切量和超切量y的值为6 mm。故 t 0.07 min基本工时：t

26、j=0.07 min=4.2s辅助时间：tf=0.15tj=0.154.2=0.63s其他时间：tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06(4.2+0.63)=0.29s夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具经过与指导老师协商，决定设计第5道工序精铣沟槽。 根据任务书要求，铣槽时要保证槽宽18H11，槽两侧面粗糙度3.2，底面粗糙度6.3，且要保证底面与花键中心尺寸15mm，以及槽两侧面与花键孔中心的垂直度误差不大于0.08mm，现设计夹具方案为：方案：采用压板，用螺栓、螺母联接，利用手动夹紧，这种夹紧方式夹紧力小，但成本低。本次设计零件为大批量生产，要求成

27、本低，且在加工过程中夹紧力要求不高，因此夹具夹紧方案利用螺栓、螺母手动夹紧合理。如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动率.为此,在螺母夹紧时采用开口垫圈,以便装卸,夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置,以利于铣削加工。结果，本夹具总体的感觉还比较紧凑。夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺配合使用）；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一个正确的安装位置，以便有利于铣削加工。安装工件时，先将工件花键孔装入定位心轴，安装开口垫圈，用夹紧螺母拧紧，夹紧工件。 切削力及夹紧分析计算刀具材料：高速钢镶齿三面刃铣刀（）刀具有关几何参数： 由参考文献13表1-2