CA6140车床拨叉831007课程设计说明书

1、攀枝花学院学生课程设计题目机械加工工艺及夹具设计学生姓名：马顺福 学号：1089所在院（系）：机械工程学院专 业： 机械设计制造及其 自动化班 级： 2013级先进制造班指导教师：杨光春 职称:教授2016年12月10日攀枝花学院教务处制攀枝花学院本科学生课程设计任务书题目拨叉加工工艺及夹具设计1、课程设计的目的一方面要求学生通过设计获得综合运用所学课程进行工艺及结构设计的基本能力；另一 方面为毕业设计进行一次综合训练和准备。通过设计，学生应在以下几个方面得到锻炼：1、 能综合运用所学知识正确解决一个零件在加工中的定位、夹紧及工艺路线安排等问题, 保证加工质量2、通过夹具设计，提高结构设计能力

2、。3、学会使用手册、图表、图册等资料，学会相关资料的检索及查询。2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）设计对象：后托架加工夹具生产纲领：中批设计要求：1、零件图：1张2、毛坯图：1张3、 机械加工工艺过程卡：1张4、夹具设计：12套5、 夹具主要零件图：3张以上6、设计说明书：1分3、主要参考文献1、 李庆余主编机械制造装备设计北京：机械工业出版社2、王先逵主编机械制造工艺学北京：机械工业出版社3、 赵家齐主编机械制造工艺学课程设计指导书北京：机械工业出版社4、HIRAM E. GRANT编着夹具非标准夹具装置 北京：机械工业出版社4、课程设计工作进度计划设计时间：14

3、16周：熟悉零件，画零件图：约占 8 %确定工艺方案、路线及填写工艺过程卡：约25%夹具设计：约45%设计说明书：约14 %修改：约占8 %指导教师（签字）日期年月日教研室意见：年月日学生（签字）：接受任务时间：年月日注：任务书由指导教师填写。课程设计（论文）指导教师成绩评定表题目名称评分项目分 值得 分评价内涵工 作 表 现20%01学习态度6遵守各坝纪律，丄作刻苦努力，具有艮好的科学 工作态度。02科学实践、调研7通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠 道获取与课程设计有关的材料。03课题工作量7按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。能 力 水 平 35%04综合运用知识的能力10能运用

4、所学知识和技能去发现与解決实际问题， 能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析， 得岀有价值的结论。05应用文献的能力5能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并 较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种 信息及获取新知识的能力。06设计（实验）能力，方案 的设计能力5能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、 操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清 晰、完整。07计算及计算机应用能力5具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机 进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。08对计算或实验结果的分析 能力（综合分析能力、技 术经济分析能力）10具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。成

5、果 质 量45%09插图（或图纸）质量、篇 幅、设计（论文）规范化 程度5符合本专业相关规范或规定要求；规范化符合本 文件第五条要求。10设计说明书（论文）质量30综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分， 结论严谨合理；实验正确，分析处理科学。11创新10对前人工作有改进或突破，或有独特见解。成绩指 导 教 师 评 语指导教师签名：年 月曰在生产过程中，使生产对象（原材料，毛坯，零件或总成等）的质和量的状态发生 直接变化的过程叫工艺过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺过 程。在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的 机车及机床的进给量，切削深

6、度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具， 还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。关键词 工序，工艺，工步，加工余量，定位方案，夹紧力ABSTRACTEnable producing the target in process of production (raw materials, the blank , state of quality and quantity on part become always ) take place direct course of change ask craft course, if the blank i

7、s made, machining, heat treatment assemble etc. and call it the craft course. In the course of making the craft , is it confirm every erector location and worker step that process need this of process to want, the locomotive of processing , this process , and the entering the giving amount of the la

8、the, cut depth , the rotational speed of the main shaft and speed of cutting, the jig of this process, the cutter and measuring tool, a one hundred sheets of number of times still leaves and a one hundred sheets of length leaves, calculate basic time of this process , auxiliary time and service time

9、 of place of working finally.Keywords： The process, worker one, worker's step , the surplus of processing, orient the scheme , clamp strength设计零件原图图1（图1为CA6140车床拨叉831007的CADS）图2（图2为CA6140车床拨叉831007的proe图）目录1、序言 42、设计具体内容 4、零件的作用 4、零件的工艺性分析 4、工艺规程设计 5、 确定毛坯的制造形式 5、基面的选择 5、制定工艺路线 5、选择加工设备和工艺设备 7、机

10、械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 7、确定切削用量及基本工时 83、夹具设计 13、零设计任务 13、确定毛坯的制造形式 14、定位基准选择 15、夹紧方案的选择 15、定位误差分析 15、夹具结构介绍 154、参考文献 151 序言机械制造工艺学课程设计是我们学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，了解并认识一般机器零件的生产工艺 过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识

11、，理论联系实际，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、解决问题的能力，为今后的 工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习打好基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。2 设计具体内容、零件的作用题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。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工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的© 22孔与操纵机构相连，而下方的© 55mn半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方 的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。、零件的工艺分析零件的材料为HT20

12、Q灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高， 不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1）需要加工的表面：a. 小孔的上端面、大孔的上下端面；b. 小头孔 22 00.021 mm以及与此孔相通的 8 mm勺锥孔、M 8螺纹孔；c. 大头半圆孔 55mm；2）位置要求：小头孔上端面与小头孔中心线的垂直度误差为、大孔的上下端面与小头孔中心线的垂直度误差为。由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加 工，并且保证位置精度要求。 再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度， 并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技

13、术要求采用常规的加工工艺均可 保证。、 工艺规程设计、确定毛坯的制造形式零件材料为HT2O0考虑到零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简 单，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。选用铸件尺寸公差等级CT9级，已知零件的质量是个，所以初步确定工艺安排为：加工过程工序划分阶段；工序适当集中；加工 设备以通用设备为主，大量采用专用工装。、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。基面选择得正确与合理，可以使加 工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者， 还会造成大批报废，使生产无法正常进行。（1）粗基准的选择：以零件的底面为主要的定位粗基准，以

14、两个小头孔外圆表面为 辅助粗基准。这样就可以达到限制五个自由度，再加上垂直的一个机械加紧，就可以达 到完全定位。（2）精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合” 原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔内圆 柱表面为辅助的定位精基准。、 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、尺寸精度及位置精度等技术要 求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机 床配以专用的夹具，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。选择零件的加工方法及工艺路线方案如

15、下：a. 工艺路线方案一工序I 粗铣40mn孔的两头的端面，73mn孔的上下端面。工序U 精铣40mn孔的两头的端面，73mn孔的上下端面。工序川粗镗、半精镗、精镗55mn孔至图样尺寸。工序W钻、扩、铰两端22mm孔至图样尺寸。工序V钻M8的螺纹孔，钻 8的锥销孔钻到一半，攻 M8的螺纹。工序切铣断保证图样尺寸。工序去毛刺，检查。b. 工艺路线方案二工序I粗铣40mm孔的两头的端面。工序U钻、铰两端 22mm孔之图样尺寸。工序川粗铣中间孔上端面至 25mm周径至 71mm粗铣中间孔下端面至22mm周径至71mm工序W精铣两头孔的端面至50mm精铣中间孔上端面至25mm周径至 73mm精铣中间孔

16、卜端面至周径至73mm工序V粗镗、半精镗、精镗55mn孔至图样尺寸。工序切钻 8mm的锥销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻M8x1mn的螺纹孔，攻M8x1m的 螺纹。工序铣断保证图样尺寸工序毗去毛刺，检查。c. 工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工完与 22mm勺孔有垂直度要求的面 再加工孔。而方案二悄悄相反，先是加工完 22mm勺孔，再以孔的中心轴线来定位加工 完与之有垂直度要求的三个面。方案一的装夹次数少，但在加工22mm勺时候最多只能保证一个面定位面与之的垂直度要求。其他两个面很难保证。因此，此方案有很大的弊 端。方案二在加工三个面时都是用 22mn孔的中心轴

17、线来定位这样很容易就可以保证其 与三个面的位置度要求。这样也体现了基准重合的原则。 这样一比较最终的工艺方案为方案二 ： 工序I 粗铣40mm孔的两头的端面。工序U 钻、铰两端 22mn孔之图样尺寸。工序川 粗铣中间孔上端面至 25mm周径至 71mm粗铣中间孔下端面至22mm周径 至71mm工序W 精铣两头孔的端面至50mm精铣中间孔上端面至25mm周径至73mm精铣中 间孔下端面至20mn周径至73mm工序V 粗镗、半精镗、精镗55mn孔至图样尺寸。工序切 钻 8mm的锥销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻M8x1mm勺螺纹孔，攻M8x1m的螺纹。工序 铣断保证图样尺寸工序毗去毛刺，检查。

18、以上工艺过程详见“过程卡” 。、选择加工设备和工艺设备a) 机床的选择：工序010为铣平面，可采用X52K立式铣床。工序020采用Z512台式钻床工序030采用X52K卧式铣床工序040采用X52K卧式铣床工序 050 采用 T616 卧式镗床工序 060 采用钻床。多刀具组合机床。工序 070 采用铣断机床b) 选择夹具： 该拨叉的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。c) 选择刀具： 在铣床上加工的各工序，采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。d) 选择量具： 两小头孔、中间孔均采用极限量规。e) 其他： 对垂直度误差采用千分表进行检测，对角度尺寸利用专用夹具保证，其他尺寸采用通用量具即可。、

19、 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“CA6140车床拨叉”零件材料为 HT20Q毛坯重量约为kg ,生产类型为大批生产，采 用砂型铸造毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：a. 外圆表面(40mm及73mn#表面)考虑到此表面为非加工表面，其精度为铸造精度 CT9即可。又因它们是对称的两个零件最后还需铣断，故对 40mm的中心轴线的尺寸偏差为120 土的范围内b. 两小孔 2200.21毛坯为实心，两内孔精度要求界于 IT7IT8 之间，参照实用手册表 8-21 确定工 序尺寸及余量：钻孔：2Z=铰孔：220 0.21 mm2Z=c.

20、 中间孔（55mm及73mm中间孔尺寸相对较大可以铸造，根据机械制造工艺设计手册表 1-13 得：孔的铸造毛坯为49、73的孔是在 55孔的基础之上铣削加工得到，其轴向尺寸上下表面距离 为30mm由于其对轴向的尺寸要求不高，直接铸造得到。参照实用手册表 8-95确定 73mn工序尺寸及余量：粗铣： 71mmZ=4mm精铣： 73mmZ=1mm参照切屑加工简明实用手册表 8-95确定55mn工序尺寸及余量：粗 镗： 53mm2Z=4mm半精镗：54mm精镗：55mmd. 螺纹孔及销孔无可非议此销尺寸铸造为实体。参照实用手册表8-70确定钻8螺纹孔和8圆柱销孔及螺纹孔的攻丝。e. 铣断、确定切削用

21、量及基本工时工序I粗铣40mn孔的两头的端面。a. 加工条件工件材料：HT20Q硬度190260HBS c b =，铸造。加工要求：粗铣两头端面至 51mm粗铣大孔端面至30mm机床：X52K立式铣床参数。刀具：涂层硬质合金盘铣刀 45mm选择刀具前角 丫。二+ 5°后角a。二8°,副后角 a o' =8°,刀齿斜角入s= 10° ,主刃Kr=60° ,过渡刃Kr £ =30° ,副刃Kr' =5°过渡刃宽 b £ =1mmb. 计算切削用量1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=2

22、mm次走刀即可完成所需长度2）计算切削速度 按简明手册Cvd°qvTmapXv fzyvaeUvZ pvKv算得 Vc= 98mm/s n=439r/min,V f=490mm/s据X52K立式铣床参数，选择nc=475r/min,V fc=475mm/s则实际切削速度V c=x 80X 475/1000=s,实际进给量为f zc=V fc/n cZ=475/（300 X 10）=z。3）校验机床功率查简明手册Pcc=,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc故校验合格最终确定 a p=2mm nc=475r/min,V fc=475mm/s V c=s, f z=z。4）计算基本工

23、时tL/ V f = o工序U 钻、铰两端 22mm孔之图样尺寸。a.加工条件工件材料：HT20Q硬度190260HBS c b =，铸造。加工要求：钻孔至 ，精铰至 22mm保证孔壁粗糙度Ra予m机床：Z512台式钻床。刀具：YG8硬质合金麻花钻 ，钻头采用双头刃磨法，后角ao二12°、二重刃长度 卜=、横刀长 b=、宽 l=3mm 棱带长度 h 1.5mm、2120 °010 °、30 °。YG8 硬质合金铰刀22mm1.1mm/r。b.计算切削用量1）查简明手册 f按钻头强度选择f 1.75mm/r 按机床强度选择f 0.53mm/r，最终决定选择

24、机床已有的进给量 f 1.1mm/r。2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查简明手册）为0 . 8 mm寿命T 60min .3）切削速度查简明手册vc 12mm/r 修正系数 KTV 1.0 KMV 1.0 Ktv 1.0 Kxv 1.0K1v 1.0 Kapv 10 故vc 12mm/ r。1000vns465r/mind。查简明手册机床实际转速为nc 460r/min 。故实际的切削速度vc益0.52m/s4）计算基本工时tmLnf30 10272 1.457s由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。钻和精铰的切削用量如下：钻孔： n 460r/min f

25、1.1mm/r v 0.52m/s d°21.8mm。精铰：n 850r/min f 1mm/ r vc 0.98m/ s d0 22mm 。工序川-工序W 粗铣中间孔上端面至 25mm周径至 71mm粗铣中间孔下端面至22mm周径至 71mm精铣两头孔的端面至 50mm精铣中间孔上端面至25mm周径至 73mm精铣中间孔下端面至周径至 73mma.加工条件工件材料：HT20Q硬度190260HBS c b =,铸造。加工要求：粗铣中间孔上端面至 25mm周径至 71mm粗铣中间孔下端面至22mm周径至 71mm精铣两头孔的端面至50mm保证粗糙度Ra二卩m 精铣中间孔上端面至 25

26、mm周径至 73mm精铣中间孔下端面至保证 20mm周径至73mm保证端面粗糙度Ra茯m,保证孔壁粗糙度Ra茯m>机床：X63卧式铣床。刀具：涂层硬质合金盘铣刀 45mm选择刀具前角 丫。二+ 5°后角a。二8°,副后角a o' =8°,刀齿斜角入s= 10° ,主刃Kr=60° ,过渡刃Kr £ =30° ,副刃Kr' =5°过渡刃宽 b £ =1mmb.计算切削用量1）铣削深度因为切削量较小，故可以选择ap=4mm次走刀即可完成所需长度2）计算切削速度 按简明手册_Cvd

27、6;qvc=TmapXv fzyvaeUvZpvKv算得：98mm/s n=780r/min,V f=490mm/s据 X52K立式铣床参数，选择 nc=750r/min,V fc=475mm/s,则实际切削速度：V c=x 80 X 750/1000=s实际进给量为：f zc=V fc/n cZ=750/（300 X 10）=z。3）校验机床功率查简明手册Pcc=2kw，而机床所能提供功率为Pcm>PcG故校验合格最终确定 a p=1mm n c=750r/min, V fc =475mm/s V c=s, f z=z。4）计算基本工时粗铣中间孔上端面至 25 mm,周径至 71mm

28、t m=L/ Vf=13s粗铣中间孔下端面至22mm周径至 71mm t m=L/ V f=13s精铣小孔上端面至 50mm t m-=L/ V f=8s；精铣中间孔上端面至周径至 73mm tm= L/ V f=10s；精铣中间孔下端面至周径至 73mm t m5= L/ V f=10s。工序V 粗镗、半精镗、精镗55mn孔至图样尺寸。a. 加工条件工件材料：HT20Q硬度190260HBS c b =，铸造。加工要求：粗镗中间孔至 53mm半精镗中间孔至 54mm精镗中间孔至 55mm 机床：T616卧式镗床。刀具：YG8硬质合金镗刀。b. 计算切削用量单边余量 Z 3mm,分三次切除，则

29、第一次ap 2mm。根据简明手册查得，取n 245r / min 。f 1mm/ r。根据简明手册查得，取:c. 计算切削基本工时：tm200 0.5230s同理，当第二次ap 0.6mm，第三次ap 0.4m m时，进给量f 0.3mm/r和f 0.12mm/r , 机床主轴转速都取64r/min，切削基本工时分别为100s和80s。工序切 钻 8mm的锥销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻M8x1mn!i勺螺纹孔，攻M8x1m的螺纹。a. 加工条件工件材料：HT20Q硬度190260HBS c b =，铸造。加工要求：先钻 8mm的锥销孔，钻到一半后将与该孔配合的轴安装进去，把两者配做 加

30、工，为的使保证孔与轴的同轴度，同时在尺寸上保证距上端面10mm再钻M8x1mr的螺 纹孔，攻M8x1mr的螺纹。机床：组合机床。刀具：8mn麻花钻、麻花钻、8mm的丝锥。b. 计算切削用量1）钻8mm的锥销孔根据切削手册查得，进给量为 f 乙现取f=z，v=5m/min，贝U：1000vnsd w1000 58199r / min查简明手册表，取nw 195r / mi n。所以实际切削速度为：dw nw v10008 19510000.1m/s计算切削基本工时:tm| yfm64195 0.2232s2）钻M8的螺纹孔 刀具：麻花钻。根据切削手册查得，进给量为f乙 现取 f=z，v=5m/m

31、in，贝U：1000v1000 5ns7.5212r / min查简明手册表，取nw195r / min所以实际切削速度为：dw nw v10007.5 19510000.1m/s计算切削基本工时:tm64195 0.332s3）攻M8x1mr的螺纹刀具：丝锥 M6 P=1mm切削用量选为：v 0.1m/s，机床主轴转速为：ns 219r/min，按机床使用说明书选取:nw 195r/min，贝U v 0.1m/s ;机动时,l 6 4 10mm，计算切削基本工时:tml yfm64195 0.332s工序 铣断保证图样尺寸a. 加工条件工件材料：HT20Q硬度190260HBS c b =，

32、铸造加工要求：铣断后保证两边对称相等。刀具：YG硬质合金圆盘铣刀，厚度为4mm 机床：组合机床。b. 计算切削用量查切削手册，选择进给量为：f 0.3mm/ r,切削速度为：v 1m/s，则:1000vnsd w1000 173100r /min73 10010001m/s查切削手册表，刚好有f计算切削基本工时：400mm/ min。72 30400126s根据简明手册表，取nw 100r/min，故实际切削速度为:dw nw v1000工序毗去毛刺，检查。、夹具设计设计任务钻M8螺纹孔（不含螺纹加工）夹具大批量生产确定毛坯的制造形式零件材料为HT2O0考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零

33、件结构又比较简单，生产类型为大批生产，故选择木摸手工砂型铸件毛坯。铸造时两件铸在一起。 定位基准选择由零件图可知，M8螺纹孔垂直于 22中心线，为使基准重合，应该选择 22孔为 定位基准。孔在拨叉上的位置尺寸20的设计基准为 8锥销孔中心线，但是此孔较小且 属于斜孔，不适合用于定位，故选择 22 孔上端面作为定位基准。根据上述分析，可以选择长销小平面组合进行定位。但是零件图上要求两件铸在一起，若两件都用长销小平面组合进行定位将造成过定位。考虑到前面的工序已将22孔上端面进行了精加工，两头的端面可以看成是一个面，故最终确定一面两孔进行定位。夹紧方案的选择1 、切削力的计算刀具：硬质合金麻花钻， d 6.6mm 。由实际加工的经验可知 , 钻削时的主要切削力为钻头的切削方向 ,即垂直于工作台， 切削力计算公式为：F CFd0ZF f yFkF其中： CF 410， ZF 1.2， yF 0.75， d0 6.6mm， f 0