CA6140拨叉831003说明书蚌埠学院课程设计

1、拨叉零件机械加工工艺规程学院 ：蚌埠学院专业（班级）：15级机械设计制造及其自动化专业作者（学号）：（515011110）指导教师：业红玲完成日期：2016年12月16日蚌埠学院教务处制目 录引言11 零件的分析21.1 零件的分析21.1.1 零件的作用21.1.2 零件的工艺分析22 工艺规程设计22.1 确定毛坯的制造形式22.2 基准的选择32.2.1 选择定位基准32.3 制定工艺路线42.3.1工艺方案的比较与分析52.4 机械加工余量、工序及毛坯尺寸的确定62.5确定切削用量及基本工时8总结20参考文献21引 言此次设计任务是对拨叉 C 零件的加工工艺、夹具以及拉刀设计，该工件由

2、于上端面和底槽均与花键孔中心有位置关系，因此在工序安排上，先加工花键孔，再通过花键孔定位加工底槽和上端面，最后攻螺纹孔，其中各种夹具均采用专用夹具，由于该零件的尺寸小，所需的夹紧力不大，因此都采用手动夹紧，它的机构设计简单、方便，且满足夹紧要求。夹具设计作为高等工科院校教学的基本训练科目，在毕业设计中占极其重要的位置。夹具结构设计在加深对课程基本理论的理解和加强对解决工程实际问题能力的培养方面发挥着极其重要的作用。因此，选择拨叉的夹具设计能很好的综合考查我们大学几年来所学知识。本次所选拨叉的工艺分析及夹具设计内容主要包括：拨叉工艺路线的确定，夹具方案的优选，装配图、零件图的绘制以及拉刀设计，设

3、计说明书的编写等。夹具是工艺装备的主要组合部分，在机械制造中占有重要地位，夹具对保证产品质量，提高生产率，减轻劳动强度，缩短产品生产周期等都具有重要意义。随着先进制造技术的发展和市场竞争的加剧，传统的夹具设计方式已成为企业中产品快速上市的瓶颈，各企业迫切需要提高夹具设计的效率。1 零件的分析1.1 零件的分析1.1.1 零件的作用题目给定的零件是C6140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很高，在拨叉工作工程中，和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

4、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。1.1.2 零件的工艺分析拨叉831003共有两组加工表面，而这二组加工表面之间有一定的位置要求，分述如下：1.以Ø25mm孔为中心加工表面，加工的有：Ø25H7mm的l六齿花键孔及倒角，尺寸为80与花键孔垂直的两端面，尺寸为18H11与花键孔垂直的通槽。2.与花键孔平行的表面。加工表面有：与花键孔中心轴线相距22的上表面，与上表面垂直的二个M8通孔和一个Ø 5锥孔。 这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是

5、：(1) 上表面与Ø25mm花键孔中心线平行度为0.10；(2) 18H11通槽两侧面与与Ø25mm花键孔中心线的垂直度为0.08。由以上分析可知，对于这二组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具进行另一组表面的加工，并且保证它们之间的位置精度要求。2 工艺规程设计2.1 确定毛坯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金属型铸造。该零件能够承受较大载荷和冲击载荷，能够满足使用要求。由于零件年产量为500件，小批生产的水平。而且零件形状简单故毛坯形状需与零件的形状尽量接近，可选为铸出。2.2 基准的选择2.2.1 选择定位基准粗基

6、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。1.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

7、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。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C 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准。2.精基准选择应当满足以下要求：（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

8、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。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

9、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。选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准。3.基准面的选择：基准面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，还会造成零件大批报废，使生产无

10、法正常进行。（1）粗基准的选择：选择粗基准时，主要保证各加工面有足够的余量，使加工表面与不加工表面的尺寸符合图纸的要求。所以以上下表面和两 侧面作为粗基准，以消除，三个自由度，用以消除，三个自由度，达到完全定位。（2） 精基准的选择：选择精基准时，是从保证工件加工精度要求出发的，其次是安装方便可靠。所以根据精基准选择原则中的基准重合原则，选用设计基准作为精基准，以避免定位基准与设计基准不重合引起的误差。2.3 制定工艺路线在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下，成批量生产可以考虑采用专用机床，以便提高生产率。但同时考虑到经济效果，降低生产成本，拟订两个加工工艺路线方案。工艺路线方

11、案一:工序I 铸造毛坯工序II 粗铣左右两端面工序III 钻孔Ø20mm、扩花键底孔Ø22mm工序IV 内花键孔倒角2×15°工序V 拉花键孔工序VI 精铣左端面工序VII 粗、精铣80x30面工序VIII 钻2M8孔工序IX 铣通槽18H11工序X 攻螺纹2M8工序XI 去毛刺工序XII 检查工艺路线方案二:工序I 铸造毛坯工序II 先粗铣右端面工序III 粗铣左端面在精铣左端面工序IV 钻孔Ø20mm工序V 扩花键底孔Ø22mm、内花键孔倒角2×15°工序VI 粗、精铣80x30面工序VII 钻2M8孔，

12、16;5mm锥孔，攻螺纹2M8工序VIII 铣通槽18H11工序IX 拉花键孔工序X 去毛刺工序XI 检查2.3.1工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先拉Ø25H7mm的l六齿花键孔，再以该花键孔为基准加工尺寸为80与花键孔垂直的两端面，尺寸为18H11与花键孔垂直的通槽，方案二是先铣上面，再拉花键孔。两相比较可以看出，方案一可以避免加工上表面和槽的设计基准和加工基准不重合的问题，但方案一中钻花键孔和倒角分了两道工序，钻螺纹孔和攻螺纹也分了两道工序，这样增加了两道工序浪费了装夹的时间，因此决定综合两套方案。具体工艺过程如下：工序I 铸造毛坯工序II 先粗铣右端面

13、工序III 粗铣左端面在精铣左端面工序IV 钻孔Ø20mm工序V 扩花键底孔Ø22mm、内花键孔倒角2×15°工序VI 拉花键孔工序VII 粗、精铣80x30面工序VIII 钻2M8孔，Ø5mm锥孔，攻螺纹2M8工序IX 铣通槽18H11工序X 去毛刺工序XI 检查以上工艺过程详见附表“机械加工工艺过程综合卡片”2.4 机械加工余量、工序及毛坯尺寸的确定CA6140的拨叉材料为HT200。毛坯重量为1.0 kgb =160MPa HBS 生产类型为由小批量生产，采用铸造。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

14、毛坯尺寸如下：(1)铣端面：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由机械制造技术基础课程设计指南中表5-2可查得毛坯件的公差等级为1113级，取为11级。求铸件尺寸公差 根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级CT，由机械制造技术基础课程设计指南中表5-3可查得尺寸公差为CT=4.4mm求机械加工余量由机械制造技术基础课程设计指南表5-5查得机械加工余量等级范围为FH，取为F级。求RAM（要求的机械加工余量）对所有的加工表面取同一数值，由机械制造技术基础课程设计指南表5-4查得最大轮廓尺寸为80mm、机械加工余量为F级，得RAM

15、数值为1mm。求毛坯尺寸 2-M8通孔和5锥孔较小铸成实心；左、上端面面单侧加工，应由机械制造技术基础课程设计指南式5-1求出，即： R=F+RAM+CT/2=80+1+4.4/2=83.2mm左右端面粗加工，右端面精加工所以取R=85mm上面为单侧加工，毛坯尺寸由机械制造技术基础课程设计指南式5-1求出，即： R=F+RAM+CT/2=72+1+4.4/2=75.2mm 为了简化铸件的形状取R75mm为方便装夹，所以在前端面(2)花键孔要求花键孔为外径定心，故采用拉削加工。内孔Ø22H12：钻孔：Ø20扩钻：Ø22 2Z=2.0拉花键孔（6-Ø25H7

16、×Ø22H12×6H11）花键孔要求外径定心，花键内径拉削时的加工余量为孔的公差0.17。铣通槽18H11粗铣16 2Z=4.0半精铣18 2Z=2.0根据上述的原始资料加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以毛坯尺寸如下：左端面的加工余量，左端面有3±0.8mm的加工余量，足够把铸铁的硬质表面层切除矩形花键底孔，要求以矩形花键的外径定心，故采用拉削加工内孔尺寸为23 0+0.28，见零件图。钻孔20mm扩孔21mm(3)拉花键花键孔要求以外径定心：拉削时加工余量参照金属机械加工工艺人员手册取 2=1mm台阶面的加工余量，此工序分2个工步

17、1、粗铣台阶面2、精铣台阶面。精加工余量为0.2mm粗铣加工余量为2.8mm2.5确定切削用量及基本工时工序：铸造毛坯工序II:铣右端面粗铣右端面至尺寸至83mm1）加工余量的确定 由前面可知左右两端面粗加工加工余量都为2mm，加工余量较小故采用一次切削故ap2mm。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32 mm齿数为4。 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/2，铣刀的铣削速度为v18.29m/min，每齿进给量为0.1020.13mm/z则主轴转速为n=358.3577.2 r/min取n460r/min，由此可得

18、Vf0.11×4×460 202.4mm/min3）铣削加工工时的计算由机械加工工艺手册表2.199可查得t式中i为次给次数i 20.5do+（0.51.0）17mm12 mm取1 mm则辅助时间与基本时间之间的关系，这里取，则：其他时间除了工作休息时间（基本时间与辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置场地时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于该工件的生产类型为中小批量生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计;布置场地时间是工作时间的2%-7%(取为5%),休息与生理需要时间是工作时间的2%-4%(取为3%),故各工序的其他时间：可按关系式

19、计算，则：这本工序基本时间工序III:铣左端面1）粗铣左端面至尺寸81mm,设计步骤如同上一工序，故2）半精铣左端面至尺寸80mm(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)进给量的确定由机械加工工艺手册表2.172查得高速钢立铣刀直径为32 mm，选用与粗铣时同一铣刀和机床。铣削宽度为awdo/2是的每齿进给量为0.160.10 mm/z，因为表精度要求较高故fz0.12mm/z(3)切削用量的确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=60m

20、in。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：n278.7r/min取n280 r/min。 则Vffz*z*n0.12*4*280=134.4 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。 I 2将各参数代入上式可得： 工序IV：钻孔20mm以外圆为基准钻20决定进给量,由切削用量简明手册表2.7选择高速钢麻花钻头其直径do20mm。铸铁的硬度大于200HBS查得进给量f=0.430.53mm/r由于Yd80/204查得修正系数Ktf0.95则f0.410.50mm/r。由切削用量简明手册表2.8可查得钻头强度允许的进给量为f1.7

21、5mm/r。由切削用量简明手册表2.9可知机床进给机构强度所允许的钻削进给量。选用Z525钻床由表2.35查得进给机构允许的最大抗力Fmax8830N，do20.5，查f0.93mm/s，故取f0.48由切削用量简明手册表2.19查得高速钢钻头钻孔的轴向力F5510N小于Fmax，故可用。1）确定钻头的磨钝标准及寿命。由切削用量简明手册表2.12查的钻头后刀面最大磨损量取0.6mm，寿命为T=15mim。 2）确定切削速度286.6r/min由切削用量简明手册表2.35取n272r/min则实际切削速度Vc17.1 m/min4）检验机床扭矩及功率 由切削用量简明手册表2.20可查得f0.5

22、mm/r时，Mc76.81Nm。当nc272r/min时由切削用量简明手册表2.35可查得Mm144.2Nm。由切削用量简明手册表2.23查得Pc1.1 kw。Pe2.6×0.817.76 kw。因为McMm，PcPe，故所选切削用量可用。f0.48mm/r ，nnc272r/min。Vc17m/min。计算基本工时：tm由切削用量简明手册表2.29查得入切量与超切量分别为10mm和10mm。故：0.69 min。工序V：扩底孔倒角1.以外圆为基准扩孔22H121）确定背吃刀量由切削用量简明手册查得背吃刀量为2mm。2）确定进给量由切削用量简明手册查的f0.60.7mm/r。根据机床

23、说明书取f0.62mm/r3）计算切削速度 5.78.5 m/min由此可知主轴的的转速为：n82.5r/min根据机床说明书取n140r/min，则实际切削速度v9.67 m/min4）计算切削工时由切削用量简明手册表2.5可查得Kv3060，取Kv45。 由机械加工工艺手册表3.5.1查得tm， 式中各参数：L=80mm，L11.7072.107，取L12mm。故:0.8min2.倒角f=0.05/r =0.516m/sn=6.3r/s (378r/min) 按机床选取 n=380r/min=6.33r/s 切削工时 L=2.0mm，L= 2.5mm，t= =14s （0.23min）工序

24、VI：拉花键由机械加工工艺手册表4.1-42拉刀的齿开量查得矩形花键拉刀，工件材料铸铁的齿开量为0.040.1mm，取齿开量为0.06mm。拉削速度由机械加工工艺手册表4.165查得表面粗糙度要切Ra1.252.5，拉削速度为级的花键拉削速度为 Vc4.53.5 m/min 取Vc3 m/min拉削级别由机械加工工艺手册表4.166查得。拉削加工工时t式中Zb为单面余量Zb 1.5 mmL为拉削表明长度 L80 mm为拉削系数，取1.2K 考虑机床返回行程系数取 k1.4v为拉削速度fz为拉刀单面齿开量z为拉刀同时工作齿数zL/PP为拉刀齿距 P（1.251.5）1.3512 mm所以拉刀同时

25、工作齿数为zL/P=80/127所以 t0.16 min工序VII：粗、半精铣台阶面1.粗铣上表面的台阶面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=2mm。2）进给量的确定。选用硬质合金端铣刀刀具材料为YG6铣刀直径为8mm齿数为10，选用X5032，卧式升降台铣床，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/z3）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/min 。Vf

26、fzZn477.6875.6r/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 0.18min2.半精铣上顶面 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/r3）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/D=238.8437.9r/mim取n300r/min

27、，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0.61min工序VIII：钻2-M8底孔、攻丝、5锥孔1.钻螺纹通孔2X71）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Z525型立式钻创说明书取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.

28、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/min4）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, =0.8420×72×0.360.8×1 1298.3 NMc0.206×72×0.360.8×14.5 NmPc0.32 KW根据Z525机床说明书可知Mm=42.2 Nm, Pe=2.8*0.81=2

29、.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 因为表面存在俩加工孔故加工工时为Tj8.1=2t0.14 min2.攻丝 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

30、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p=0.5mm 3 钻5锥孔同钻螺纹通孔工序IX：铣槽18H111.粗铣 1）选择与加工左右端面同一铣床。选择高速钢立铣刀，铣刀直径为16mm齿数为3。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 mm2）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