机械制造工艺学课程设计说明书(CA6140拨叉831003铣18H11键槽)

1、机械制造工艺学课程设计说明书题目： CA6140车床拨叉831003 零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 机械设计制造及其自动化专业课程设计任务书题目：CA6140车床拨叉831003 零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计内容：1、零件图 1张2、毛胚图 1张3、机械加工工艺过程综合卡片 1份4、工艺装备的装配图和零件图 折合约2张A0号图纸5、课程设计说明书 1份 班 级： 姓 名： 学 号： 目录一、 序言4二、 零件的分析42、1零件的作用42、2零件的工艺分析42、3零件的特点5三、工艺规程设计5（一）确定毛坯的制造形式5（二）基面的选择5（三

2、）制定工艺路线5（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定6（五）确定切削用量及基本工时6四、夹具的设计14五、结论16六、参考文献1619一、序言机械制造工艺学设计是在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对自己末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，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。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

3、。二、零件的分析2.1 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18mm的槽尺寸精度要求很高，因为在b拔叉拔动使滑移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙很大时，滑移齿轮得不到很高的位置精度。所以，宽度为18mm的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。2.2 零件的工艺分析CA6140拔叉（型号：831003）共有3组加工表面：1、 零件两端面，可以后端面加工精度高，可以先以后端面为粗基准加工右端面，再以前端面为精基准加工左端面；2、 以花键中心线为基准的加工面：这一组面包括Ø25H7的六齿方花键孔、Ø

4、22H12的花键底孔、两端的2X150倒角和距花键中心线为22mm的上顶面；3、 以工件右端面为基准的18H11mm的槽、上顶面的2-M8通孔和Ø5锥孔。经上述分析可知， 对于后两组加工表面，可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。2.3 零件的特点拔叉831003的毛坯为铸造件，在零件图上只有2处位置误差要求，即上顶面与花键中心线的平行度误差0.10， 18H11槽的两侧面与花键中心线的垂直度误差0.08。三、工艺规程设计（一）、确定毛坯的制造形式零件材料为HT200。考虑到零件在工作过程中有交变载荷和冲击载荷，因此选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作

5、可靠。生产纲领定为中批生产且零件轮廓尺寸并不很大，故可采取模锻成型。这从提高生产率、保证加工精度上考虑也是应该的。（二）、基面的选择基面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，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。（1） 粗基准的选择。因为要保证花间道中心线垂直于右端面，所以40的外圆表面为粗基准。（2） 精基准的选择。为保证定位基准和工序基准重合，加工2M8、5锥孔、18H11槽以零件的左端面和花键的中心线为精基准，铣上顶面以花键中心线为精基准。（三）制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当

6、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中批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外好应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。1、 工艺路线方案一工序10：粗、精铣后端面；工序20：钻、扩花键底孔22H12；工序30：倒角1.5 X 15°；工序40：粗、精铣上顶面；工序50：粗、精铣18H11底槽；工序60：钻2M8通孔并攻丝，钻5锥孔；工序70：拉内花键25H7；工序80：挫圆角；工序90：去毛刺，清洗；工序100：终检。2、 工艺路线方案二工序10：粗、精铣后端面；工序20：钻、扩花键底

7、孔22H12；工序30：倒角1.5 X 15°；工序40：拉内花键25H7；工序50：粗、精铣18H11底槽；工序60：粗、精铣上顶面；工序70：钻2M8通孔并攻丝，钻5锥孔；工序80：挫圆角；工序90：去毛刺，清洗；工序100：终检。3、 两套工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一把拉内花键25H7放在粗、精铣18H11底槽之后，这样后面的工序50、工序60、工序70很难对工件进行定位和夹紧。造成生产率的下降。而工艺路线二把花键底孔22H12钻削出来并倒角后紧接着就拉内花键25H7。这样后面的工序就很容易对工件进行定位和夹紧，即以花键中心线进行定位、进行螺旋夹紧。此

8、方案定位精度高，专用夹具结构简单、可靠。通过以上两种工艺路线的优缺点分析。最后确定工艺路线二为该零件的加工路线，工艺过程详见加工工序卡片。（四）、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“CA6140拨叉（编号831003）”零件材料为HT200，毛坯重量约为0.84kg。生产类型为中批量生产。采用铸造毛坯。根据上述原始资料加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量、工序尺寸以及毛坯尺寸如下：1、后端面加工余量后端面有3±0.8mm的加工余量，足以把铸铁的硬质表面层切除。后端面粗铣一次、精铣一次。粗铣加工余量2.8mm、工序经济精度等级IT11、公差值0.22mm。精铣加工余量0.2

9、mm、工序经济精度等级IT7、公差值0.035mm、表面粗糙度Ra3.2um、工序基本尺寸80mm。2、矩形花键底孔要求以花键外径定心，故先钻中心孔。再扩最后拉削内孔尺寸为22H12（见零件图）。参照金属机械加工工艺人员手册表359确定孔加工余量的分配：钻孔20mm。工序经济加工精度等级IT11、公差值0.13mm；扩孔22H12mm、工序经济加工精度等级IT10、公差值0.084mm、粗糙度Ra6.3um；拉内花键，花键孔以外径定心，拉削时加工余量参照金属机械加工工艺人员手册取2Z=1mm。3、18H11底槽的加工余量槽底面粗铣余量为35mm。槽侧面的铣削余量为17.9mm、工序经济精度等级

10、为IT12、公差值0.25mm、槽底面表面粗糙度Ra6.3um。精铣的加工余量为侧面余量0.1mm、工序经济精度等级为IT9、公差值为0.021mm、侧面粗糙度为Ra3.2um。4、上顶面的加工余量此工序为两个工步：、粗铣上顶面 、精铣上顶面粗铣加工余量为2.8mm、工序经济加工精度等级为IT11、公差值0.22mm；精铣加工余量为0.2mm、工序经济加工精度等级为IT7、公差值0.035mm、表面粗糙度Ra3.2um。（五）、确定切削用量及基本工时工序10:以40外圆为基准，粗、精铣后端面。1、 加工条件：工件材料：HT200， ,铸造。加工要求：粗、精铣后端面，尺寸保证80mm。机床:刀具

11、材料：镶齿铣刀2、 计算切削用量：工步1：粗铣背吃刀量为进给量的确定：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。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，其中在的条件下选取。铣削速度为。有公式 可以得到：。由于手册中的X51型立式铣床的主轴转速为，所以，实际铣削速度为：。基本时间t：根据面铣刀平面（对称铣削、主偏角）的基本时间计算公式：。其中，取，。则有：。工步2：精铣背吃刀量的确定。进给量的确定：由切削用量简明手册中表3.3，按表面粗糙度为的条件选取，该工序的每转进给量为。铣削速度的计算：根据其他有关资料确

12、定，按镶齿铣刀，的条件选取，铣削速度v为。由公式可以求得铣刀转速。参照机械制造技术基础课程设计指导教程中4-15的X51立式铣床的主轴转速，选取转速为。再将此转速代入上面公式。可以求得：。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）的基本时间公式，可以求得该工序的基本时间，其中，取，得：。工序20：以40mm外圆为基准钻、扩花键底孔22H12mm1、加工条件：工件材料：HT200， ,铸造。加工要求：钻花键底孔，尺寸保证20mm。机床：刀具材料：高速钢直柄麻花钻20mm、扩孔钻22mm3、 计算切削用量：工步1：钻20mm花键底孔背吃刀量：

13、进给量的确定：选取该工步的每齿进给量 。切削用量的计算：因为该工件的材料为HT200，所以选取切削速度为。由式可以求得：参照机械制造技术基础课程设计指导教程中表4-9所列的的主轴转速。先取，再将n代入中，得到：基本时间t：其中，取。所以基本时间t为：工步2：扩20mm花键底孔至22H12mm背吃刀量确定 。进给量的确定：由切削用量简明手册中表2.10的资料，选取该工件的没转进给量。切削速度的确定：根据相关资料，确定：由公式。可以得到：按机床选取，得到切削速度基本时间t：其中， 取。所以基本时间t为：工序30：以40mm外圆为基准，倒角1.5 X 15°1、 加工条件工件材料：HT20

14、0, ,铸造。加工要求：倒角1.515°机床： 刀具材料：专用刀具。此工步使用到专用刀具与手动进给。检验机床功率 按切削用量简明手册表 1.24可以查出当160241HBS 按车床说明书主电机功率可见比P小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求钻削功率检验按切削用量简明手册表 2.21当 查得转矩切削用量简明手册表由表2.32得功率公式按车床说明书主电机功率可见比小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要求。工序40：拉内花键25H71、加工条件：工件材料：HT200，铸件；加工要求：花键底孔粗糙度Ra6.3m，键槽侧面粗糙度Ra3.2m，键槽底面粗糙度Ra1.6m，键槽尺寸6m

15、m，偏差代号H9；刀具：高速钢拉刀；切削液：乳化液；机床：拉床。确定齿升量：根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿升量为0.06mm；切削速度：查有切削简明手册有切削速度为0.06m/s（3.6m/min）；切削工时： t=Zblk/1000vfzZ式中： 单面余量1.5mm(由22mm拉削到25mm)； 拉削表面长度，80mm； 考虑校准部分的长度系数，取1.2； 考虑机床返回行程系数，取1.4 ； 拉削速度（m/min）； fz 拉刀单面齿升； Z 拉刀同时工作齿数，Z=l/p； P 拉刀齿距。 所以 因为拉刀同时工作齿数z=l/p=80/127所以其本工时 Tm=1.5×

16、80×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×7=0.13min=7.8s 。工序50：粗、精铣18H11底槽1、 加工条件工件材料：HT200, ,铸造。加工要求：以花键中心线为基准粗、精铣18H11底槽、底面表面粗糙度、侧面表面粗糙度。机床：立式升降台铣床（） 刀具材料：根据实用机械加工工艺师手册表21-5选用高速钢镶齿三面刃铣刀。外径160mm，内径40mm，刀宽粗铣16mm，精铣18mm，齿数为24齿。工步1、粗铣16槽铣削深度：每齿进给量：查机械加工工艺手册表2.4-75，得，取。铣削速度：查机械加工工艺师手册表30-33，得机床

17、主轴转速：查机械加工工艺手册表3.1-74取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度： =81mm刀具切出长度：取走刀次数1次机动时间： 工步2、精铣18槽 切削深度：根据机械加工工艺手册表查得：进给量,查机械加工工艺手册表2.4-82得切削速度，机床主轴转速：，查机械加工工艺手册表3.1-74取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： =81mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 本工序机动时间工序60：粗、精铣上顶面机床：立式升降台铣床刀具：根据实用机械加工工艺手册表10-231，选用高速钢错齿

18、三面刃铣刀，规格为：，齿数为12齿。工步1、粗铣上端面铣削深度： 每齿进给量：查机械加工工艺手册表2.4-75，取。铣削速度：查实用机械加工工艺师手册表11-94，得，取机床主轴转速： 查机械加工工艺手册表3.1-74取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度： =82mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 工步2、精铣上端面 切削深度：根据实用机械加工工艺师册表11-91查得：每齿进给量,取，根据实用机械加工工艺师册表11-94查得切削速度机床主轴转速：，按照机械加工工艺手册表3.1-74取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度

19、：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： =81mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 本工序机动时间 工序70：钻孔并攻丝机床：摇臂钻床刀具：根据参照机械加工工艺手册表4.3-9硬质合金锥柄麻花钻头。工序1、钻孔钻孔前铸件为实心，根据上文所的加工余量先钻孔到再攻丝，所以。钻削深度：进给量：根据机械加工工艺手册表2.4-38，取切削速度：参照机械加工工艺手册表2.4-41，取机床主轴转速，有：，按照机械加工工艺手册表3.1-31取所以实际切削速度：切削工时 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取走刀次数为1，钻孔数为2个机动时间： 工序2、攻2-M8螺纹通孔刀具：钒钢机动丝锥 进给量：

20、查机械加工工艺手册表1.8-1得所加工螺纹孔螺距,因此进给量切削速度：参照机械加工工艺手册表2.4-105，取机床主轴转速：，取丝锥回转转速：取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：，加工数为2机动时间：本工序机动时间：。专用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。在加工拨叉C零件时，需要设计专用夹具。根据任务要求中的设计内容，需要设计加工底槽夹具及钻、攻丝2-M8螺纹孔夹具各一套。其中加工底槽的夹具将用于卧式镗床，刀具采用三面刃铣刀。一、问题的提出利用本夹具主要用来粗、精铣底槽，该底槽侧面对花键孔的中心线要满足尺寸要求以及垂直度要求。在粗铣此底槽时，其他都

21、是未加工表面。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。二、夹具设计1、定位基准的选择由零件图可知：粗铣平面对花键孔的中心线有尺寸要求及垂直度要求，其设计基准为花键孔的中心线。为了使定位误差达到要求的范围之内，在此选用特制心轴找中心线，这种定位在结构上简单易操作。采用心轴定心平面定位的方式，保证底槽加工的技术要求。同时，应加一花键轴定位，防止心轴带动工件在X方向上的旋转自由度。2、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： 由机床夹具设计手册表1-2-9 可得铣削切削力的计算公式： 式（2.1）查机床夹具设计手册表得：

22、对于灰铸铁： 式（2.2）取 ， 即所以 由金属切削刀具表1-2可得：垂直切削力 ：（对称铣削） 式（2.3）背向力：根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即： 式（2.4） 安全系数K可按下式计算： 式（2.5）式中：为各种因素的安全系数，见机床夹具设计手册表可得： 所以 式（2.6） 式（2.7） 式（2.8）由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。单个螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算： 式（2.9）式中参数由机床夹具设计手册可查得： 其中： 螺旋夹紧力：易得：经过比较实际夹紧力远远大于要求的夹紧力，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。3、 误差分析与计算该夹具以平面定位心轴定心，心轴定心元件中心线与底槽侧面规定的垂直度偏差0.08mm，槽的公差为mm。为了满足工序的加工要求，必须