CA6140车床拨叉要点

1、序言机械课程设计是在学习完了机械制造技术基础和机械制造装备设计以及一些专业课， 并进行了实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础以及机械制造装备设计中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良 好的基础。在这次课程设计中我主要的任务是写出 CA6140车床手柄座的机械加工工艺以及对410H 7孔的加工进行夹具设计，具体内容包括毛胚设计、机械加工工艺设计、夹具设计和设计说明书。在设计夹具时，我通过以前学的三维制图软件solidworks做出夹具装配图，然后转到AUTOCAD二

2、维图。想要完整的课程设计，下载完本文档后，到邮箱549669847t要、零件的分析(1)零件的作用题目所给白零件是CA6140车床的手柄座。它位于车床操作机构中，可同时操纵离合 器和制动器，即同时控制主轴的开、停、换向和制动。操作过程如下：当手把控制手柄座 向上扳动时，车床内部的拉杆往外移，则齿扇向顺时针方向转动，带动齿条轴往右移动， 通过拨叉使滑套向右移，压下羊角形摆块的右角，从而使推拉杆向左移动，于是左离合器 接合，主轴正转；同理，当手把控制手柄座向下扳动时，推拉杆右移，右离合器接合，主 轴反转。当手把在中间位置时，推拉杆处于中间位置，左、右离合器均不接合，主轴的传 动断开，此时齿条轴上的

3、凸起部分正压在制动器杠杆的下端，制动带被拉紧，使主铀制动。2)手柄座的技术要求由给的零件图可知：手柄座零件技术要求如下表表1-1加工表面尺寸偏差(mm公差及精度等级表面粗糙度值ra (m形位公差(mm45凸台面43IT123.2425m m孔25IT81.6曲4mm孔14IT71.6410mm孔10IT71.645mm圆锥孔5IT71.6怩.5mm孔5.5IT812.5M 10螺纹孔IT7键槽6IT103.2槽 14mm140*23IT116.3(3)零件的工艺分析由零件图纸知：手柄座左右两端面和孔端面均有要求切削加工，孔端面、孔端面、孔端面和孔凸台端面均为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，

4、以保证孔的加工精度，而螺纹孔 M10ffi圆锥孔的端面均为圆柱面保证孔的加工精度较困难；另外在轴向方向上的孔凸台端面作为定位基准加工要求较其他端面高。主要工作表面虽然加工精度也相对较高，但也可 以在正常生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。由此可见该零件的工艺性较好。现将主要加工面分述如下：该零件共有5个孔要加工：小45mn#圆凸台端面(孔凸台端面)是零件的主要加工 面，其他的面、孔与其有位置尺寸度要求， 因而是后续工序的主要精基准面， 需精加工出 来；小10mnfL与孔有平行度要求，也需要精加工；小14mmi不通孔，特别注意该孔的加工深度；小5mnH锥孔需精较，小5.5mmz由孔表

5、面粗糙度有Ra1.6m的要求，因此对其也 应该要进行精较。具体如下1) .以25H8为中心的加工表面这一组的加工表面有425 H 8的孔，以及上下端面，下端面为445的圆柱端面；孔壁上有距下端面11mm与425H 8孔中心轴所在前视面呈30 tl角的螺纹孔，尺寸为 M10另外 还有一个尺寸为6H9的槽，孔与槽的总宽度为27.3H11。2) .以4H 7为中心的加工表面该组的加工表面有 轲4H 7的螺纹孔(有位置要求)，加工时测量深度为 25mm钻孔深度为28mm上孔壁有一个 则配钱的锥销通孔，该通孔有位置要求。3) .以轲0H 7为中心的加工表面本组的加工表面有 何0H 7的孔（两个），及其两

6、个内端面（对称），两端面均有位置要求，端面之间的距离为14”24mm,孔除了有位置要求以外还有平行度的形状公差要求（与巾25H 8孔壁之间的平行度公差为*0.2）4) .以帕.5为中心的加工表面这组的加工表面有 眄.5的孔，该孔通至425H 8上的槽，并有位置要求。由上面的分析可知，加工时应先加工完一组表面，再以这组加工后的表面为基准加工 另外一组。5) .以小5mnffl锥孔为中心的加工表面配较（2）该零件共有1个端面要加工：（|）45mn#圆凸台端面精度要求较高，同时也是配合（|）25mmL作为后续工序的精基准面，需半精加工。该零件仅有2个槽需加工：小25mmfl上键槽两侧面粗糙度为 Ra

7、3.2mm需精加工， 且键槽也有对称度要求，底面加工精度要求也较高，加工键槽时很难以4 45mm外圆端面为定位基准，因而工序尺寸的计算较复杂；而槽14mmW侧面粗糙度均为Ra6.3mm粗铳即可。M10mmi纹孔的加工，它与小10mmi和小25mmFL连心有30°角度要求，同时螺纹 孔中心线与小45mnH柱端面有11mmi勺尺寸位置要求。二、工艺规程设计（一）、确定毛坯、绘制毛坯简图（1）选择毛坯由于该手柄座在工作过程中不经常变动， 受力不大，毛坯选用铸件，该手柄座轮廓尺 寸不大，且生产类型为中批生产，为提高生产率和铸件精度，宜采用机器造型铸造，毛坯 的拔模斜度为5。，铸造圆角半径为R

8、35,选择在左视图中中心平面为分模面， 分模线为 直线，属平直分模线。（2）确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量毛坯总余量的确定：由参考文献【1】表2-1、表2-2和2-5 ,对于中批量生产砂型机 器造型，取尺寸公差等级为10级，加工余量等级为G级；再由参考文献【1】表2-4查得 每侧加工余量数值为1.4mm故取R13mm凸台端面的毛坯总加工余量为：z总=1.4mm。粗铳余量： A铳=1.4mm145mm外圆凸台端面毛坯加工总余量为：z总=1.4mm。半精铳余量：口精铳=1.0mm；粗铳余量：z粗铳=0.4mm ;手柄座大端面毛坯加工总余量为：z总=1.4mm 0粗铳余量：入铳=0.4mm。(二)

9、、拟定手柄座工艺路线(1)定位基准的选择根据该手柄座零件的技术要求和装配要求， 选择手柄座IZb/mm孔及445mm外圆 凸台端面作为精基准零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工，遵循了 “基准统一”原则。又轴孔425/033 mm的轴线是设计基准，选用其作为精基准定位加工手柄座脚 上孔弧0。a°15 mm和孔弧47.°18 mm以及其他的孔和表面，实现了设计基准和工艺基准重合， 保证了被加工表面的位置度要求及何000.015 mm孔轴线和425.°33 mm孔轴线的平行度要求。选用手柄座, 45mm外圆凸台端面作为精基准同样是遵循了 “基准重合”原则，因为

10、 该手柄座上的尺寸多以该端面作为设计基准。选用蚓Smm孔及945mm外圆凸台端面作为精基准，夹紧力可作用在手柄座 125，.033 mm孔的大端面上，夹紧稳定可靠。作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺欠。该手柄座加工时选用 425。也°33 mm孔大端面为基准的方法进行加工出精基准表面。(2)表面加工方法的确定根据手柄座零件图上各加工尺寸精度和表面粗糙度，确定加工零件各表面的加工方 法，如表3-1所小。表2-1零件表面的加工方法加工表面公差及精度等级表面粗糙度值ra(9加工方案参考文献力45凸台端面IT113.2粗铳半精铳参考文献1表 1-1125mm孔IT81.6粗较

11、精钱参考文献1表 1-10414mm孔IT71.6粗较精钱参考文献1表 1-10410mm孔IT71.6粗较精钱参考文献1表 1-1045mm圆锥孔IT71.6钻一钱参考文献1表 1-10©5.5mm孔IT812.5钻一粗较参考文献1表 1-10M10 螺纹孔IT712.5钻一攻螺纹参考文献1表 1-12键槽IT103.2拉参考文献11 表 1-8槽 14mmIT116.3粗铳参考文献1表 1-11(3)加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段：1)、粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多余的金属， 为以后的精加工创造较好的条件，并为半 精加工，精加工提

12、供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、 粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所 以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为IT11IT12。粗糙度为Ra80100a m2）、半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为 IT9IT10。表面粗糙度为 Ra10-1.25i nr3）、精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量，主要目的是保证零件的形状位置几精度，尺寸 精度及

13、表面粗糙度，使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后，可防止或减 少工件精加工表面损伤。精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度.精加工的加工精度一般为IT6IT7 ,表面粗糙度为Ra10-1.25i m（4）工艺路线方案的确定拟定工艺路线的内容除选择定位基准外，还要选择各加工表面的加工方法，安排工序的先后顺序，确定加工设备，工艺装备等。工艺路线的拟定要考虑使工件的几何形状精度， 尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理保证，成批生产还应考虑采用组合机床，专用夹具，工序集中，以提高效率，还应考虑加工的经济性，以便使生产成本尽量下降。在综合考虑上述工序顺序安排原

14、则的基础上，工艺方案确定如下：1、粗、半精铳小45mnH柱小端面，以小45mnrt端面为定位基准2、钻、较小25H8mml，以645mnffl柱大端面和（|）45mnH柱凸台圆周面（用 V型块）为定 位基准3、钻、较小10H7mW R13圆周面（用V型块）和小45mnH柱小端面为基准4、钻、较小14H7mmL,定位与4工序相同，保证孔深度25mm5、钻小5mnH锥孔，定位与4工序相同6、钻、攻M10mrmt纹孔，定位与4工序相同7、铳槽，定位与4工序相同，保证尺寸30mm8、拉键槽，为便于加工,以小45mnffl柱小端面,小10H7mnJL和小14H7mml端面定位，同时 要保证尺寸27.3H

15、11mm9、钻小5.5mmfL,定位与4工序相同10、去锐边，毛刺，尤其注意小25H8mmi表面可能因为钻 M10mrmt纹孔以及插槽带来的表 面鳞次损伤11、清洗去除铁屑、油污12、终检，入库手柄座工艺路线及设备，工装的选用如下表3-2:表3-2手柄座工艺路线及设备，工装的选用工序号工序名称机床设备刀具量具1粗铳、半精铳小45m 圆柱凸台面；m 立式铳床X51高速钢套式面铳刀游标卡尺2钻、粗较、精较小25mnfL摇臂钻床Z37硬质合金锥柄麻花钻、钱力游标卡尺、内径千分尺、塞 规3钻、粗较、精较小10mnfL立式钻床Z525复合麻花钻、钱力游标卡尺、内径千分尺、塞 规4钻、粗较、精较小14mn

16、fL立式钻床Z525复合麻花钻、钱力游标卡尺、内径千分尺、塞规5钻、较小5mnH锥孔立式钻床Z525麻花钻、锥柄机用1: 50锥度上打钱力内径千分尺、塞规6钻、攻M10m醺纹孔摇臂钻床Z37拉床莫氏锥柄阶梯麻花钻、丝锥卡尺螺纹塞规7粗铳槽14mm卧式铳床X62高速钢镶齿二面刃铳刀游标卡尺、塞规8拉键槽6mm拉床L6110拉刀游标卡尺9钻、较小5.5mm孔立式钻床Z525麻花钻、钱力内径千分尺、塞规10去锐边,毛刺钳工台平锂11清洗清洗机12终检游标卡尺、内径千分尺、塞 规、螺纹塞规（三）、加工余量、工序尺寸和公差的确定根据设计题目要求只对指定工序进行加工余量、工序尺寸和公差的计算3.3.1工序

17、4:钻一钱14mmi各数据的确定由参考文献【1】表2-20可喳 孔余重Z钻=13.0mm参考文献【1 较：IT7;粗较：IT10;钻：IT12 差分别为，精较：0.018mm粗钱综上所述，该工序各工步的工1粗较：轲3.9500.07°mm；钻：广得，精较余量 Z精较=0.05mm 粗较余量Z粗较=0.95mm 钻1表1-10可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为，精。根据上述结果，再标准公差数值表可确定各工步的公:0.070mm 钻：0.180mm手尺寸及公差分别为，精较：. 1400.018 mm轲300.180mm,它们的相互关系如图4-1所示。钻一粗较一精较小14孔的加工余量、工

18、序尺寸和公差相互关系图(四)、切削用量、时间定额的计算切削用量的计算工序1:粗铳手柄座凸台端面该工序分为二个工步，工步1是以如图5-1所示B面定位，粗铳A面图5-1(1)背吃刀量的确定 工步1的背吃刀量ap1取值为A面的毛坯总余量减去工序2的余 量，即 ap1=0.4mm(2)进给量的确定机床功率宅5kw,工件一夹具系统刚度为中等条件选取该工序的每齿进给量fz=0.150.3mm/z,则每分钟进给量为：f m户fz><zMn=(0.150.3)父10M160mm/min=240480mm/min10参照参考文献【11表4-16所列x51型立式铳床的横向进给量取:f M=320mm/

19、min(3)切削速度的计算 由参考文献【1】表5-11按镶齿铳刀，d/z=80/10的条件选取切削速度v=40m/min。由参考文献【1】公式n=1000v/nd,可求得该工序铳刀转速为：n=1000v/二d=1000 40/(二 80) r/min=159r/min参照参考文献【11表4-16所列x51型立式铳床的主轴转速取转速 n=160r/min。再 将此转速代入参考文献【11公式v=nnd/1000,可求出该工序的实际铳削速度：v=n二d/1000=160>3： 80/1000 (m/min)=40.19 m/min工步二：半精铳手柄座左端面 A(445mn#圆凸台端面)(1)背

20、吃刀量的确定 a p=1.4mm(2)进给量的确定 由参考文献【2】表2.1-73按表面粗糙度Ra3.2Nm的条件选取该 工序的每转进给量f=0.51.2mm/r,则每分钟进给量为：f Mz=fz z n=f n=(0.51.2)10 210 mm/min=105252mm/min参照参考文献【11表4-16所列x51型立式铳床的纵向进给量取：f Mz=105mm/min(3)切削速度的计算 由参考文献【2】表2.1-77中公式：C vdfyvawuvzPv可计算得切削速度。式中，d。为刀具尺寸(mm)； ap背吃刀量(mm)； af为每齿进给量(mm/r) ； aw为切削深度 (mm)； z

21、为齿数。由参考文献【2】表2.1-76查得：刀具寿命T=180min；由参考文献【3】表 2.1-77 查得：C =23; qv=0.2; m=0.15; xv=0.1 ; yv=0.4; Uv=0.1 ;Pv=0.1 ； kv=1o计算得切削速度为：v=50.47m/min。由参考文献【1】公式(5-1 ),可求得该工序铳刀转速为：n=1000v/二d=1000 50.47/(二 80) r/min=200r/min11参照参考文献【11表4-16所列x51型立式铳床的主轴转速取转速 n=210r/min。再 将此转速代入参考文献【1】公式（5-1）,可求出该工序的实际铳削速度：v=n二d/

22、1000=210 二 80/1000 （m/min）=52.75 m/min时间定额的计算1 ）、基本时间tj的计算工序1:粗铳、半精铳手柄座凸台端面根据参考文献【1】表5-43,面铳刀铳平面（对称铳削，主偏角 kr=90°）的基本计算 公式：tj =（l l1%）/ fMz可求出该工序的基本时间。由于该工序包括两个工步，先计算第一个工步，故式中：l=45 mm;参照参考文献【11表5-45,取l 1+l2=18mm将上述结果代入公式，则该工序的基本时间：tj=（l+l 1+l2）/f mz=（45+18）/320 min=11.8s工步2:半精铳手柄座左端面 A （ . 45mmz

23、卜圆凸台端面）根据参考文献【1】表5-43,面铳刀铳平面（对称铳削，主偏角 kr=90°）的基本计算 公式：tj =（l l1 l2）/fMz可求出该工序的基本时间。式中：l=45mm1i = 0.5（d - <d 2 ae2）十（1 3） = 0.5 父（80 ，80 2 - 45 2 ） + 1m m = 7.93 m m ;l2 = 3mm ；12fMZ = 105 mm / min ；将上述结果代入公式，则该工序的基本时间：tj u(l 1112)/ fMz =(457.933)/105 min =0.53 min =31.8s2)、辅助时间tf的计算辅助时间tf与基本

24、时间tj之间的关系为：tf=(0.150.2)t j现取tf=0.2t j,则各工序的辅助时间分别为：(1)工序1:粗铳、半精铳手柄座凸台端面工步一的辅助时间：tf=0.2 11.8s=2.36s工步二的辅助时间：tf=0.2 31.8s=6.36s3)、其他时间的计算由于该手柄座的生产类型为中批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间是忽略不 计，布置工作地时间tb是作业时间的 工%7%休息与生理需要时间tx是作业时间的2%- 4%现均取为3%则各工序的其他时间可按关系式：(t b+tx尸(3%+3%) (t j+tf)计算，它们分别为：(1)工序1:粗铳、半精铳手柄座凸台端面工步一的其他时间

25、：tb+tx=6% (11.8+2.36) s=0.85s工步二半精车凸台端面：tb+tx=6% (31.8+6.36) s=2.29s4 )、单件时间tdj的计算工序一的单件时间为：t dj =(11.8+2.36+31.8+6.36+0.85+2.29) s=55.46s三、机床夹具设计13（一）、夹具体的设计定位方案设计在设计任务书中本夹具用于在钻床上加工CA6140车床手柄座的4 10H7孔，工件以425H8孔及端面、R13外圆面作为定位基准，在一面一销一活动 V型块上实现完全定位，由手动直接夹紧工件。工件的定位基面为 4 25H8孔内表面及端面、R13外圆面表面。1）、定位元件的选用

26、425H8孔用一个固定式短圆柱销定位限制二个自由度。425H8孔端面用一个平面定位限制三个自由度。R13外圆面用一个活动V型块定位限制一个自由度。定位误差分析定位误差是指由于定位不准确引起的某一工序的尺寸或位置精度要求方面的加工误 差。对于夹具设计中采用的定位方案，一般定位误差控制在工件公差的1/31/5,即可认为定位方案符合加工要求。对于本次设计的夹具，需要保证的尺寸要求：保证盲孔（|）10H7mmi深度距端38mmi勺 要求。定位基准是 小45mnH柱小端面和 25H8孔、R13外圆面，由一面一销一活动 V型 块实现完全定位。由于小45mnffl柱小端面经过半精铳，表面粗糙度达到Ra3.2

27、仙m故可认 为小45mnH柱小端面的平面度误差为0,即可认为不存在基准位置度误差；而两定位销是 水平放置，由于工件自重作用，工件定位孔与定位销上母线接触， 在这垂直方向上的定位 误差非常小，而加工通孔4 10H7mr«度尺寸要求并不严格，综上所述，只要支撑面的标 准尺寸得到保证，是不存在定位误差的。对于本工序要求，基准位置误差则取决于两孔直径尺寸公差以及圆度误差，由于两孔公差等级达到IT8、IT7和表面精度都达到Ra3.2pm都经过精较，故基准位置误差也可 以忽略，只要两销的标准尺寸以及相对位置关系得到保证，定位误差也是非常小的。综上所述，该定位方案是符合加工要求的。（二）、导向装置的设计1）、钻套的设计由于该夹具用于一个孔经钻、粗较、精较三个工步加工的工序，所以选择固定式钻套,14固定式钻套已标准化2）、钻套高度和排屑间隙由参考文献【1】表9-8查得：钻套高度：H=20mm排屑间隙：h =（0.30.7）d式中，d为所加工孔径，排屑间隙系数选取 0.5。所以：H=0.5x10mm=5mm根据快换钻套（JB/T8045.1-1999）,基本尺寸d=10mm（三）、夹紧装置