拨叉课程设计说明书

1、拨叉课程设计说明书设 计 者：楼雪樵学 号：110311123学 院：机电工程学院专 业：机械设计制造及其自动化指导教师：许 颖机械制造技术基础课程设计任务书题目：设计“CA6140拨叉”零件的机械加工工艺规程及夹具内容：1.零件图 1张2.毛坯图 1张3.机械加工工艺规程 1张4.夹具结构设计装配图 1张5.夹具结构设计零件图 1张6.课程设计说明书 1份一、零件的分析（一）零件的作用题目给定的零件是CA6140拨叉，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30+0.0120mm的面寸精度要求很高，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

2、大时，滑移齿轮得不到很高的位置精度。所以，宽度为30+0.0120mm的面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、A端面和轴线与A端面相垂直的花键底孔2、六个方齿花键孔，及25mm花键底孔两端的2×75°倒角。对于两组加工表面可先加工一组表面，再用专用夹具加工另一组表面。二、工艺规程设计（一）确定毛坯的的制造形式此次所设计的拨叉材料为HT200，根据材料成型工艺可知用模锻。该零件能够承受较大载荷和冲击载荷，能够满足使用要求。因为生产纲领为大批量生产。因为零件形状简单故毛坯形状需与零件的形状尽量接近，又因内孔很小，可不锻

3、出。（二）基准面的选择1、粗基准的选择：选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。 粗基准选择应当满足以下要求： （1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。 （2）选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基

4、准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。 （3）应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。 （4）应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。 （5）粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。 要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证拨叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拨叉零件图分析可知，选择作为拨叉加工粗基

5、准。因为要保证花键的中心线垂直于拨动滑移齿轮的右端面。所以以40的外圆表面为粗基准。2、精基准的选择：（1）基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。 （2）基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。 （3）互为基准的原则。选择精基

6、准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。 （4）自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。 此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。 要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证拨叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拨叉零件图分析可知

7、，它的257Hf内花键槽、零件的左端面适于作精基准使用。 （三）制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置等技术要求得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批生产的条件下，可以考虑采取万能机床配以专用夹具，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。 1 工艺路线方案一：工序一：粗铣75*40的端面；工序二：半精铣75*40的断面至满足粗糙度要求；工序三：孔预制孔至22并锪2*15°倒角；工序四：拉花键；工序五：粗铣底槽；工序六：半精铣底槽至满足粗糙度要求，尺寸要求和行位要求工序七：粗铣30*80上端面工

8、序八：半精铣30*80上端面至满足粗糙度要求工序九：上端面钻孔攻螺纹M8工序十：检验并清洗2工艺路线方案二：工序一：粗、半精铣左端面；工序二：插键槽；工序三：钻孔并扩花键底孔22并锪2*15°倒角；工序四：拉花键；工序五：粗、半精铣上平面；工序六：钻螺纹孔，攻螺纹至M8；工序七：终检，入库。比较两种工序加工方案，考虑到加工过程中粗精铣同一面可用同一夹具和刀具，为了减少换夹具及刀具的时间，缩短加工工时提高加工效率，故采用第一种加工方案。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定：C6140拨叉材料为HT200净重质量为0.84kg，大批生产，模锻毛坯。根据上述原始资料和加工工艺，分别

9、确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以及毛坯尺寸。根据零件图计算轮廓尺寸，长40mm，宽为80mm，高为75mm，故零件最大轮廓尺寸为80mm。 选取公差等级CT由机械制造设计工艺简明手册可查得毛坯件的公差等级为810级，取为10级。（1）预制孔及花键孔的偏差及加工余量计算  加工预制孔时，由于锻造是没锻出，且为一次钻出，通过拉削后保证花键尺寸25H7mmf，预制孔尺寸22H12mmf，查机械加工工艺手册表2.3-54，得花键拉削余量为0.70.8mm，取0.8mm，即预制孔加工到21.2mmf，一次拉削到设计要求，查机械加工工艺手册表1.12-11，得花键偏差为mm（

10、2）拨叉上端面的偏差及加工余量计算 根据工序要求，其加工分粗、精铣加工。各工步余量如下： 粗铣：参照机械加工工艺手册第1卷表3.2-23。其余量值规定为1.4-1.8mm，现取1.5mm。表3.2-27粗铣平面时厚度偏差取-0.28mm。 精铣：参照机械加工工艺手册表3.2-25，其余量值规定为1mm。 铸造毛坯的基本尺寸为72+3.0+1=76mm。根据机械加工工艺手册表2.3-11,铸件尺寸公差等级选用CT7，再查表3.1-38可得铸件尺寸公差为1.2mm。 毛坯的名义尺寸为：72+3.0=75mm+=。 毛坯最小尺寸为：75-0

11、.4=74.6mm-= 毛坯最大尺寸为：75+0.8=75.8mm+= 粗铣后最大尺寸为：72+1=73mm+= 粗铣后最小尺寸为：73-0.2=72.8mm-=  精铣后尺寸与零件图尺寸相同，即保证尺寸72mm，表面与花键轴的平行度公差为0.1mm。 （3）18H11槽偏差及加工余量： 锻造时槽没锻出，参照机械加工工艺手册表21-5，得粗铣其槽边双边机加工余量2Z=2.0mm，槽深机加工余量为2.0mm，再由参照参考文献1表21-5的刀具选择可得其极限偏差：粗加工为+，精加工为。+粗铣两边工序尺寸为：18-2=16mm-=

12、； 粗铣后毛坯最大尺寸为：16+0.11=16.11mm+=； 粗铣后毛坯最小尺寸为：16+0=16mm； 粗铣槽底工序尺寸为：33mm； 精铣两边工序尺寸为：+，已达到其加工要求： 。+。 （4）、2-M8螺纹偏差及加工余量：参照机械加工工艺手册表2.2-2，2.2-25,2.3-13和互换性与技术测量表1-8，可以查得： 钻孔的精度等级：IT12，表面粗糙度Ra=12.5um，尺寸偏差是0.15mm。查机械加工工艺手册表2.3-47，表2.3-48，表2.3-71。确定工序尺寸及加工余量为： 加工该组孔的工艺是：钻攻丝&

13、#160;钻孔6-7mm：攻丝：攻2-M8螺纹孔 （五）确定切削用量及基本工时：工序一：粗左端面75×40面。（1) 背吃刀量的确定因为切削余量较小故一次切削就可切除所有余量故a10=z=3mm。（2) 进给量的确定。选用硬质合金端铣刀铣刀直径为8mm齿数为10，选用X5032，立式升降台铣床，功率为7.5KW。由实用机械加工工艺手册表1192可查得每齿进给量fz0.140.24mm取fz0.2mm/z（3) 铣削速度的确定。由实用机械加工工艺手册表11-94可查得灰铸铁的硬度为150225HBS，查得Vc=6010m/min。则主轴转速为n1000Vc/D238.8437.9r/m

14、in 。VffzZn477.6875.6r/mm。故取n300r/min ，Vf480mm/min。切削工时：由切削用量简明手册表3.26可查得入切量及超切量Y+=12mm。故 t 0.58mim。工序二：半精铣左端面75×40面（1) 背吃刀量的确定由实用机械加工工艺手册表6-30查得半精铣的铣削用量为1mm ，即ap1mm。（2) 进给量的确定选用与粗铣刀同样的刀具与机床，由实用机械加工工艺手册表11-92要求表面粗糙度为3.2查得每转进给量为0.51.0故取0.5mm/r（3) 铣削速度的确定由实用机械加工工艺手册查得铣削速度为60110m/min则机床主轴转速n1000Vc/

15、D=238.8437.9r/mim取n300r/min，则Vf150mm/min。（4) 计算切削工时由切削用量简明手册表3.26查得入切量和超切量Y+12mm。则 t 0.61min 工序三 扩22键槽底孔，底孔22倒2×15o倒角工步1： f=0.8mm/r =27.5m/min n=398r/min 按机床选取 n=400r/min 故实际切削速度 =0.16m/s 切削工时 l=20mm，l= 3mm，l=2mm t= =0.5min 工序3：倒角2×15 f=0.05/r =35m/min n=428.7r/min 按机床选取 n=450r/min 切削工时 l=

16、2.0mm，l= 3mm， t= =0.26min工序四 拉内花键机床：卧式拉床L6120。刀具：查复杂刀具设计手册表1.3-1，选择拉刀类型为矩形花键拉刀第三型号，该刀具特点：拉削长度大于30mm，同时加工齿数不小于5。材料：W18Cr4V做拉刀材料，柄部采用40Cr材料（具体刀具设计见拉刀设计）。拉削过程中，刀具进给方向和拉削方向一致，拉刀各齿齿升量详见拉刀设计，拉削的进给量即为单面的齿升量。查机械加工工艺手册表2.4-118和2.4-119，确定拉削速度=0.1160.08，取。拉削工件长度：；拉刀长度：（见拉刀设计）；拉刀切出长度=510mm，取。走刀次数一次。根据以上数据代入公式（计

17、算公式由机械加工工艺手册表2.5-20获得），得机动时间工序五 粗铣18H11槽（1）选择与加工80×30平面同一规格的铣刀，同一铣床。 因为槽深为35 mm 故铣18H11槽时底边留有5 mm的加工余量，精铣以达到图纸所规定的表面粗糙度的要求故ap30 mm（2）切削用量的确定 由机械加工工艺手册表2.1-96查得切削速度为V1829 m/min 每齿进给量为fz0.0630.102 mm/z取fz0.09 mm/z。则铣床主轴转速为n=358.3577.2 r/min根据机床说明书可取n460 r/min。则实际转速为Vffznz0.09×3×460124.2

18、 mm/min（3）切削加工工时 由机械加工工艺手册表2.1-99查得 0.82 min工序六 半精铣18H11槽（1）选取与粗铣18H11槽同一规格的铣刀，背吃刀量ap5 mm。（2）确定进给量由机械加工工艺手册表2.1-72查得每齿进给量为fz0.050.08 mm/z取fz0.06 mm/z。由机械加工工艺手册表2.1-75查得后刀面最大磨损限度为0.220.25 mm。由表2.1-76查得铣刀寿命为T60 min（3）切削用量的确定由机械加工工艺手册表2.1-92查得V22 m/min，则主轴转速 n=437.9 r/min根据机床的说明书确定主轴转速为n460 r/min。则Vffz

19、nz82.8 mm/min（4）计算切削工时由机械加工工艺手册表2.1-99查得 1.2 min工序七 粗铣80×30面 1、粗铣80×30面（1）加工余量的确定 由前面可知粗加工加工余量为2 mm，加工余量较小故采用一次切削故ap2 mm。（2）切削用量的确定 由机械加工工艺手册表2.120选择高速钢立铣刀，铣刀直径为16 mm齿数为3。 由机械加工工艺手册表2.196查得加工材料为灰铸铁，铣削宽度为awdo/4，铣刀的铣削速度为v18.29m/min，每齿进给量为0.0630.102 mm/z则主轴转速为 n=358.3577.2 r/min 取n460r/min，由此

20、可得Vf0.09×3×460 124.2 mm/min（3）铣削加工工时的计算 由机械加工工艺手册表2.194可查得 t 式中i为次给次数i 8 0.5do+（0.51.0）9 mm 12 mm取2 mm则 t5.86 min工序八 半精铣 80×30面（1）加工背吃刀量ap的确定由前面可知道精铣的加工余量为1 mm，故ap1 mm（2）进给量的确定由精铣加工工艺手册表2.172查得高速钢立铣刀直径为16 mm，选用与粗铣时同一铣刀和机床。铣削宽度为aw3 mm是的每齿进给量为0.080.05 mm/z，因为表精度要求较高故fz0.06 mm/z（3）切削用量的确

21、定由机械加工工艺手册表2.175查得铣刀磨钝标准查得后刀面最大磨损限度为0.20.25 mm。由机械加工工艺手册表2.176限度寿命查得限度寿命T=60min。由机械加工工艺手册表2.1-92查得Vc22 m/min，则铣床的主轴转速： n437.9 r/min取n460 r/min。 则Vffz*z*n0.06*3*460=82.8 mm/min（4）计算铣削加工工时由上面可知t式中 、与上述所相同。30/310将各参数代入上式可得： t×1011 min工序九 钻两M8底孔及攻螺纹1. 钻两M8底孔(1)选择切削用量 选择高速钢直柄麻花钻直径为7，钻头形状为双锥修磨横刃。由切削用

22、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2.83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2.9机床进给机构所允许的钻削进给量查得f1.6mm/r。故由Z3025型摇臂钻床说明书取f0.36mm/r。(2)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。(3)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Z3025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(4)校核机床扭矩及功率

23、由切削用量简明手册表2.20查得 =420, =1 0.8，=0.206, 2.0, =0.8 420×72×0.360.8×11298.3 N Mc0.206×72×0.360.8×14.5 Nm Pc0.32 KW根据Z3025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。(5)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 t0.07 min 因为表面存在俩加工孔故加工

24、工时为T=2t0.14 min。2.攻M8螺纹 由机械加工工艺手册表7.2-4选用M8细柄机用丝锥，在普通钻床上攻丝。 由机械加工工艺手册表7.2-13在普通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Z3025的说明书的参数可取n392 r/min。故实际切削速度 Vc9.8 mm/min攻螺纹机动实际的计算 tm=0.14min 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。3、 夹具

25、的设计本夹具要用于钻22孔，对22孔的要求有：22孔精度等级为IT12级，粗糙度为6.3。由于在此道序之后，还要对孔进行扩、拉花键，因此，在此道工序加工时，主要考虑如何提高生产率，降低劳动强度，而精度不是主要问题。（2） 夹具设计 一） 定位基准的选择 拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求

26、，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。在钻此孔时，只对此孔的端面进行了精铣，所以，在钻此孔时所用基准为粗基准。而粗基准选择有如下基本原则： 如果工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则因选择该表面 为粗基准。 如果必须首先保证工件加工表面与不加工表面之间的位置精度，则因 以不加工表面作为粗基准。 如果零件上每个表面都要加工，则应以加工余量最小的表面为粗基准。 选用粗基准的表面，应平整，没有浇口、冒口或飞边等缺陷，以便定位可靠。 粗基准一般只能使用一次，以免产生较大的位置误差。 很显然，本次工序是孔的加工，所以必须保证该孔的加工余量均匀，因此，此次工序的定位基准为75*40底面。2） 定位元件的选择 工件以平面定位，底面利用支撑板限制三个自由度定位，70*40平面用