毕业设计（论文）CA6140拨叉的工艺规程编程

1、毕业设计任务书设计题目： ca6140拨叉的工艺规程编程任务与要求1.产品零件图2.毕业设计说明书3. 产品毛坯图4. 机械加工工艺过程卡片5. 机械加工工序卡片6. 夹具设计装配图7. 夹具设计零件图2011年2月20日毕业设计进度计划表日 期工 作 内 容执 行 情 况指导教师签 字3月1日产品零件图完成3月2日产品毛坯图完成3月3日至3月5日毕业设计说明书完成3月6日至3月8日夹具设计完成3月9日至3月10日生成电子稿完成3月11日至3月12日填写机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片完成3月13日至3月15日利用cad进行画图完成指导教师对进度计划实施情况总评 签名 年 月 日 本表作

2、评定学生平时成绩的依据之一。摘 要本论文主要阐述了ca6140拨叉设计的全过程，ca6140拨叉位于机床的主轴箱中，通常与连杆相连从而实现变速的目的，要求具有一定的强度和较高的精度。确定各组加工面的内容，根据零件的材料和生产批量确定毛坯的制造形式为机器砂型铸造。基准面地选择，要符合粗、精基准的选择原则。为了保证零件的几何形状、尺寸精度及位置精度，并尽量使工序集中，可分为十三道工序加工此零件。根据相关资料确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸，选择加工各工序时所用的机床和刀具。在针对槽的加工进行专用夹具的设计。设计专用夹具主要是为了提高劳动生产率、保证加工质量和降低劳动强度。关键词 毛坯的选择 基

3、准面的确定 切削用量的选择 夹具设计 目 录一、零件的分析11、零件的作用12、零件的工艺分析12.1 以孔为中心的加工表面12.2 凸台断面的加工1二、工艺规程设计11、确定毛坯的制造形式12、基面的选择12.1 粗基准的选择22.2 精基准的选择23、制订工艺路线24、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定的确定35、确定切削用量及基本工时35.1 选择机床35.2 选择夹具45.3 选择刀具45.4 选择量具45.5 工序切削用量及基本时间的确定45.6 工序切削用量及基本时间确定75.7 工序切削用量及基本时间确定85.8 工序切削用量及基本时间的确定95.9 工序切削用量及基本时间的

4、确定106、专用夹具设计126.1设计主旨126.2 对刀方案126.3 夹具体与定位键126.4 夹具总图上的尺寸，公差的分析126.5 夹具设计及操作的简要说明136.6 定位方案确定及定位误差的分析136.7 夹紧方案确定夹紧力计算136.8 夹紧力的计算146.9 切削力的计算14结 束 语15谢 辞16参考文献17一、零件的分析1、零件的作用题目所给定的零件是ca6140拨叉（见图1），它位于ca6140的变速箱中，其主要作用是与连杆相连从而实现变速的目的。2、零件的工艺分析ca6140拨叉共有两组加工表面，它们相互间有一定的位置要求和尺寸要求。分析如下：2.1 以孔为中心的加工表面

5、这一组加工表面包括：mm的孔：公差等级it12。表面粗糙度ra1.6m需粗镗，半精镗，mm的孔：公差等级it11。表面粗糙度ra3.2m需钻、扩r26mm凸台面为未标注公差根gb1800-79规定其公差按it14，表面粗糙度ra6.3m，需粗车。 2.2 凸台断面的加工尺寸为r26mm凸台右端面表面粗糙度ra25m粗铣即可，mm两端面为未标注公差按it14表面粗糙度ra12.5m粗铣的加工由以上分析可知，对于这几组加工表面而言，可以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，并保证它们之间的位置精度要求。二、工艺规程设计1、确定毛坯的制造形式零件材料为zg45，考虑到汽车在运行中所受

6、到的载荷，因此应该用铸件，这对于提高生产率，保证加工质量也是有利的。2、基面的选择2.1 粗基准的选择该零件的定位基准分为水平方向上和竖直方向上为了避免由于基准不重合而产生误差应尽量使定位基准与设计基准重合水平方向：粗基准以零件的外形定位，精基准已加工过的r26mm两端面或mm的两端面定位2.2 精基准的选择竖直方向：粗基准以零件的外形定位，精基准选择已加工过的mm孔或的孔定位精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算3、制订工艺路线零件的加工工艺路线一般按照“基准先行”“先面后孔”的原则，所以该零件的工艺路线可以按以下方式进行。工序：选择毛坯（精密

7、铸造，两件和铸）。工序：退火处理。工序：划各端面及三个孔的线。工序：镗mm孔至mm并车孔的两侧面保证尺寸mm以外定位。工序：半精镗mm内孔至图样尺寸，定位基准以零件的外形定位。工序：铣mm下端面，保证尺寸160.1mm，定位基准mm 内孔及端面定位。工序：铣mm上端面保证尺寸28mm，定位基准mm下端面。工序：铣、扩mm孔，孔口倒角145，定位基准mm内孔及端面定位。工序：划mm孔中心线及切开线。工序：切工件成单件切口2mm，定位基准mm外形及下端面。工序：粗铣 端面，距中心2mm偏移，定位基准mm下端面，mm内孔。工序：倒mm145的角工序：按图样要求检查各部分尺寸及精度。4、机械加工余量、

8、工序尺寸及毛坯尺寸的确定的确定根据表面粗糙度值、尺寸公差和垂直度要求选取合适的加工方法：（1）铸件的加工余量按（gb/t11351-89）确定铸件加工余量首先确定铸件的尺寸公等级和加工余量等级，参考书目录2.2-3查得砂型机器造型。铸钢的公差等级ct：810级又由表2.2-5查得铸件的尺寸公差加工余量等级ma：h，已知该零件各尺寸均小于100mm。由表2.2-4查得加工余量2.5mm3.5mm。（2）对于140+0.11mm的孔如果表面加工余量太大会给铸造带来困难所以应适当减小加工余量。面对于r20+0.3+0.6mm的孔表面粗糙度ra1.6m需粗车和半精加工应适当增加加工余量，其余各表面ra

9、1.6m这些表面的毛坯尺寸只需将零件尺寸加工所查得的余量既可。5、确定切削用量及基本工时5.1 选择机床工序、是车、粗镗、半精镗，各工序的工步数够的选用卧式车床就能满足需求，因参考书目选择常用的c620-1型卧式车床。工序、是铣端面可以在立式铣床上加工，由参考书目选xa5032。工序和工序是切断和铣拨叉叉口侧面，可以在卧式铣床上进行，由参考书目查得选择x62。工序是钻孔和扩孔可以在立式钻床上进行因参考书目查得选择z525。5.2 选择夹具考虑零件的形状、结构的影响零件的加工都需用专用夹具。5.3 选择刀具在车床上加工的工序一般选用硬质合金车刀，加工钢质零件采用分类硬质合金粗车镗加工用yt5。半

10、精镗用yt15。为提高生产率及经济性，可选用可转位车刀（gb5343.1-85）。5.4 选择量具该零件属成批生产，一般采用通用量具，选择量具的方法有二种：一是按计量器具的不确定选择。二是按计量器具的测量方法极限误差选择，选择可采用其中的一种方法即可。5.5 工序切削用量及基本时间的确定本工序为镗孔，车端面，已知加工材料zg45，b=650mpa，铸件：机床为c620-1型卧式车床，工件装夹在专用夹具上。 确定车端面的切削用量所选刀具为yt5硬质合金可转位车刀，根据切削用量简明手册第一部分表1.1由于c620-1机床中心高为200mm（表1.30）故选d杆尺寸bh=16mm25mm，刀片厚度为

11、4.5mm。根据表1.3，选择车刀的形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角r0=12，后角a0=6，主偏角fr=90，削偏角fr=10刃倾角s=0刀尖圆弧半精ra=0.8mm。 确定切削深度ap由于单边余量仅为2mm，可在一次走刀内完成。ap=14-102=2mm确定进给量f，根据表1.4，在粗车钢料时，刀杆尺寸16mm25mm，ap3时，工件内孔尺寸为4050mm时。按c620-1机床的进给量（表4.2-9）选择f=0.4mm/r确定的进给量尚需满足机床进给机构强度要求的故需进行校验。根据表1.30，c620-1机床进给机构允许的进给力fmax=3530n根据表1.21，当钢料b=570670mp

12、a ap2mm f0.53mm/r fr=45 u=65m/mm（预计）时进给力ff=630n。ff的修正系数为kr0ff=1.0 ksff=1.0 kfrff=1.17（表1.29-2）故实际进给力为：ff=6301.17n=737.1n由于切削的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选的f=0.4mm/r可用。确定切削速度v切削速度v可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。根据表1.10，当用yt15硬质合金车刀加工b=630700mpa ，钢料ap3mm，f0.75mm/r，切削速度v=109mm/min。切削速度的修正系数为ksv=0.8，ktv=0.65，kv

13、rv=0.81，ktv=1.15，kmv=kkv=1.0（由表1.28），故u=1090.80.650.811.151=52.8m/minn=1000ud=100052.836=467.1r/min按c620-1机床的转速（表4.2-8），选择n=305r/min则实际切削速度v=dn1000=349.8m/min=0.83m/s确定切削速度v按表1.27的计算公式确定v=cvtmapxvfv kv式中： cu=291 m=0.2，xu=0.15，u=0.2，t60min，ku=0.90.80.65=0.468，ap=2mm，f=0.2mm/rv=291600.220

14、.150.20.20.468=78m/min=1.3m/sn=1000vd=10007852=443.5r/min按c620-1机床上的转速选择n=480r/min=8r/m最后决定的切削用量为ap=2mm，f=0.2mm/r，n=8r/min，v=1.3m/s车端面的基本时间t1=lfni其中ld-d1+l1+l2+l3式中：d=52mm，d1=34mm，f=0.4mmr，n=5.1rs，i=1，l1=2m，l2=4mm，l3=0，l=52-342=9mm， t1=9+2+40.45.1=7.8s镗34mm孔的基本时间选择镗刀主偏角kr=45，t2=lfn，l=l+l1+l2式中l=60mm

15、,l1=3.5mm,l2=4mmt2=10+3.5+40.28s=11s5.6 工序切削用量及基本时间确定本工序为粗铣端面选择刀具为yt15硬质合金刀片（由参考书目表3.1），铣削深度ap4mm时，端铣刀直径为d0=80mm ae=60mm，已知铣削实度ae=25mm所以选择d0=80mm 由于采用标准硬质合金端铣刀的齿数t=5铣刀几何形状（3.2）由于b=860mpa故选择kr=60，kra=30，kr=5，a0=8假定acmax0.08mma0=10s=15r0=5 确定切削用量确定铣削深度ap由于加工余量不大，故可在一次走刀内完成则ap=h=3mm决定每齿进给量fz，采用不对端铣以提高进

16、给量根据表3.5当使用yt15铣床功率为7.5kw（由表3.20，x62型说明书） fz=0.090.18m/z采用不对称端铣，故取fz=0.18m/z根据x62型铣床（表3.30）选择nc=300r/min vfc=300m/min因此实际切削速度和每齿进给量为uc=d0n1000=3.141003001000=94.2m/minfzc=vfcncz=3003005=0.20mm/z 确定基本时间t3=lvf其式中：l=l+,l=25mm根据表3.26不对称安装铣刀入切量及超切量+=31mm则l=25+31mm=56mmt3=56300min=0.186min=112.s5.7 工序切削用量

17、及基本时间确定该工序为钻孔、扩孔选择高速钢麻花钻头和扩孔钻。由于有45倒角可以选择复合麻花钻头其直径d0=13.5mm钻头几何形状由表2.1选择双锥修磨横刃=30,2=118,21=70,bw=3.5mm,a0=12,=55,b=2mm,l=4mm 选择切削用量：确定进给量f按加工要求决定进给量：根据表2.7钢的强度b1800mpa，d0=13.5mm时f=0.310.37mm/r由于钻后需扩孔，应乘以孔深的修正系数。f=0.30.310.5mm/r=0.1550.185mm/r按钻头强度进给量：根据表2.8当b=650mpa,d0=13.5mm.钻头强度允许的进给量f=0.78mm/r按机床

18、进给机构强度决定进给量：根据表2.9当b840mpa,d014.5mm机床进给机构允许的轴向力为833n时进给量为0.69mm/r可以由三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求其值为f=0.150.18mm/r根据z525钻床说明书选择f=0.17，在孔即将钻通时用手动进给避免钻头折断。由表2.19可查出钻孔的轴向力，当f=0.17mm/r，d014.5mm轴向力ff=2520n轴向力的修正系数均为1.0故ff=2520n根据z525钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为fmax=8830n由于fffmax故f=0.17mm/r可用 确定基本时间式中：l=l+, l=28, 入

19、切量及超切量由表2.29查出+=8mmt4=28+86.50.17s=32.6s扩13.5mm孔时根据参考资料表2.10查得钻扩13.5mm孔时的进给量并根据机床规格选择f=0.48mm/r扩孔钻扩孔时的切削速度根据有关资料确定v扩=0.4v钻式中：v钻为用钻头同样尺寸实心孔时的切削速度v扩=0.4v钻=0.412m/min=4.8m/min=0.08m/sn=10000.0813.5r/s=2r/s按机床选取n=97r/min=1.6r/s确定基本时间t=lfn式中:l=l+l1+l2, l1=3mm, l2=1.5mm, l=28mm， f=0.48mm/r, n=1.6r/st=28+3

20、+1.50.481.6=4355.8 工序切削用量及基本时间的确定该工序为切断可以选择高速钢合金锯片铣刀，由表3.1-41选择d0=80mm, l=2mm细齿数z=32的铣刀。铣刀的几何形状kr=60，a0=20 确定切削用量确定铣削宽度ae因为加工余量不大可在一次走刀内完成则ae=h=10mm决定每齿进给量fz根据x62铣床说明书其功率7.5kw中等系统刚度根据表3.4fz=0.0250.01 取fz=0.01mm/z选择铣刀磨钝标准及刀具寿命根据表3.7铣刀刀齿的最大磨损量为0.2mm由于铣刀直径d0=80mm故刀具寿命t=60min切削速度vc可根据表3.27中的公式计算。式中：cv=2

21、4.4, d0=80mm, qv=0.25, t=60, ap=2mm, xv=0.2, fx=0.2, fz=0.01mm/z, v=0.02, ae=10mm, uv=0.3, z=32, pv=0.1公式: v=cvd0qvtmapxvfzvaevzpvkvv=24.4800.25600.220.20.010.2100.3320.11=20.07m/minhc=1000vd=100020.073.1480=79.9r/min根据x62型铣床说明书选择n=60r/min实际切削速度v=dn1000=3.1480601000=0.25m/s工作台每分钟进给量为fmz=0.013260=19.

22、2mm/min根据x62型铣床工作台进给量表可选择fmz=30mm/min则实际每齿进给量fz=303260=0.016mm/t 确定基本时间t5=lfmt其中 l=l+, l=52mm, +=4mm, vf=30mm/mint5=5030min=112s5.9 工序切削用量及基本时间的确定 确定切削用量该工序为粗铣侧面，所选刀具为高速钢错齿三面刃铣刀。铣刀直径d=50mm宽度l=4mm齿数z=12。由表3.2选择铣刀几何形状。加工钢料的b在6001000mpa范围内故选前角r0=15，后角a0=12,a0=6。确定进给量fz根据3.3x62卧式铣床的功率7.5kw工艺系统刚性为中等，细齿盘铣

23、刀加工钢料，查得每齿进给量fz=0.060.1mm/t。现取fz=0.07mm/t选择铣刀磨钝标准及其耐用度可根据表3.7用高速盘铣刀粗加工钢料时，铣刀刀齿后刀面最大磨损为0.6mm，铣刀直径d=50mm，耐用度t=120min。确定切削速度v和工作台每分钟进给量fmz根据表3.27公式u=cvqvtmapxvfzvaev0zpvkv式中： cv=48, qv=0.25, xv=0.1, v=0.2, uv=0.3, pv=0.1，m=0.2， t=120min, ap=2mm, z=12, d=50mm, kv=1.0, ae=6mmu=485000251200.220.10.070.260

24、.3120.1m/min=35.4m/minn=100035.450r/min=225.8r/min根据x62型卧式铣床主轴转速表（4.2-39）选择n=150r/min=2.5r/s实际切削速度v=0.4m/s工作台每分钟进给量为fmt=0.0712150=2.1mm/s=126mm/min根据x62工作台进给量（表6.30）选择fmt=95mm/min=1.6mm/s则实际的每齿进给量ft=9512150mmt=0.052mm/t最后确定切削用量为ft=0.052mm/t,fmt=1.6mm/s,n=2.5r/s,v=0.4m/s 确定基本时间t6=l+l1+l2fmti式中： l=6mm

25、, l1=aed-de+(13),ae=6mm,d=50mm,l1=6(50-6)+2=18mm,l2=4mm,fmt=95mm/t,i=1t6=6+18+49560=17.65因为有两侧面所以总切削时间t=2ts，t=217.6535.3s6、专用夹具设计为了提高劳动生产力，保证加工质量，降低劳动强度需要设计专用夹具。经过老师指导，决定设计第xi道工序铣削拨叉叉口两侧面的铣床夹具；本夹具将用于x62卧式铣床刀具为高速钢三面刃铣刀。6.1设计主旨本夹具的设计是在铣床上铣削拨叉叉口的两侧，距中心偏移2mm设计夹具时应注意装置的位置精度。已知叉口表面的精度要求不高，所以在设计夹具时主要考虑提高生产

26、效率，降低劳动强度，而精度方面不是主要考虑问题。6.2 对刀方案铣削拔叉口的端面，只需一个方向对刀。故选择方形对刀块的高度利用夹具体底座高度来控制。6.3 夹具体与定位键为了在夹具体上安装联动夹紧机构，夹具体应确保有适当高度和空间。为保证夹具体在工作台上安装的稳定可靠，应按照夹具体的高宽不大于1.25的原则确定其宽度并在两端设置座以便固定。为保证夹具体在工作台上的相对位置的稳定，夹具体底面应设置定位键，为减少夹具的安装误差，宜采用b型定位键。6.4 夹具总图上的尺寸，公差的分析（1）夹具体总最大轮廓尺寸s1为282mm，126mm，165mm。（2）影响夹具稍度安装的尺寸和公差为定位键与铣床工

27、作台t形槽的配合尺寸1868（t形槽为18h8）。（3）安装误差定位键应在t形槽中不置安装误差。（已知定向键极限偏差h8118-0.0。xa=xmax=(0.027+0.02)1mm=0.054mm误差等于塞尺厚度公差。6.5 夹具设计及操作的简要说明在设计夹具时，为提高劳动生产率，应首先着眼于机动又考虑经济效益，所以本工序选择了手动夹紧方式，本工序是粗铣、切削力较大。为了夹紧工件，为确保夹紧工件，在铣削时应尽量减少背吃刀量，以降低切削力。夹具体上装有对刀块少使夹具在一批零件加工之前与塞尺配合使用很好地对刀；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上有一正确安装位置，以利于铣削加工。

28、6.6 定位方案确定及定位误差的分析为减小定位误差保证定位精度应遵循“基准重合”的原则的端面为主要定位面。拨叉的侧面为次要定位基面。利用轴心可限制三个自由度。其端面限制 二个自由度支承钉可限制一个自由度。从而实现了全定位。拨叉的尺寸为mm，心轴的尺寸14mm.拨叉用心轴定位时由于受最小配合间隙的影响。定位基准加工尺加工尺寸方向有位移误差。式中：为定位基准的直径公差=0.11mm为圆柱心轴直径公差=0.03mmxmin圆柱心轴所需最小间隙xmin=0mm由于基准重合所以=0.07+0.07=0.14mm6.7 夹紧方案确定夹紧力计算根据夹紧力的方向应朝向主要定位面以及作用点应落在定位元件的支承范围内的原则。若采用气动夹紧方案，夹具太大不便安装铣床工作台上，又考虑生产效率和经济效益，可以选择手动联动夹紧方案。夹紧时利用两压板通过联动机构同时压向端面及侧面。6.8 夹紧力的计算铣削侧面的铣削力作用于工件竖直向下所以此竖直夹紧力无需太大。由螺旋压板夹紧力计算公式得。式中：fq作用力的平均力80nh压板的高度22mml压板与轴线至夹紧点的距离12mmf摩擦系数为0.16.9 切削力的计算切削刀具为错齿三面刃铣刀。由切削用简明于明表3.28查得圆周铣削力。式中cf=650，ap=