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1、PAGE PAGE 25机械制造工艺学学课程设计说明书书设计题目： 设计“CA61440车床”拨叉零件的的机械加工工艺规程及工艺艺装备（中批批量生产） 设计者 指导教师 张永丹 刘学斌 天津工程师范学学院机制0202班班2006年1月月3日天津工程师范学学院机械制造工艺学学课程设计说说明书 题目 设计计“CA61440车床”拨叉零件的的机械加工工工艺规程及工工艺装备（中中批量生产）内容 1.零件图 一张 2毛坯坯图 一张 3机机械制造加工工工艺过程综综合卡片 一张4结构设计装装配图 一张 5结构构设计零件图图 一张6课程设计说说明书 一份前 言通过机床工艺及及夹具设计，汇汇总所学专业业知识如一

2、体体(如公差差于配合、机机械零件设计计、金属属切削机床、机机械制造工艺艺等)。让让我们对所学学的专业课得得以巩固、复复习及实用，在在理论与实践践上有机结合合；使我们对对各科的作用用更加深刻的的熟悉与理解解，并为以后后的实际工作作奠定坚实的的基础！在些次设计中我我们主要是设设计CA61140拨叉的的铣床夹具。在在此次课程设设计过程中，我我小组成员齐齐心协力、共共同努力完成成了此项设计计。在此期间间查阅了大量量的书籍，并并且得到了有有关老师的指点点，尤其是教教务处张永丹丹老师，我系系刘学斌老师的的大力帮助，在在此表示感谢谢！机制0202班班 第G小组2006年1月月15日设计的目的：机械制造工艺学

3、学课程设计,是在学完机机械制造工艺艺学及夹具设设计原理课程程，经过生产产实习取得感感性知识后进进行的一项教教学环节；在在老师的指导导下，要求在在设计中能初初步学会综合合运用以前所所学过的全部部课程，并且且独立完成的的一项工程基基本训练。同同时，也为以以后搞好毕业业设计打下良良好基础。通通过课程设计计达到以下目目的：1、能熟练的运运用机械制造造工艺学的基基本理论和夹夹具设计原理理的知识，正正确地解决一一个零件在加加工中的定位位，夹紧以及及合理制订工工艺规程等问问题的方法，培培养学生分析析问题和解决决问题的能力力。2、通过对零件件某道工序的的夹具设计，学学会工艺装备备设计的一般般方法。通过过学生亲

4、手设设计夹具（或或量具）的训训练，提高结结构设计的能能力。3、课程设计过过程也是理论论联系实际的的过程，并学学会使用手册册、查询相关关资料等，增增强学生解决决工程实际问问题的独立工工作能力。零件的分析（一）、零件的的作用：题目目给定的零件件是CA61140拨叉（见见附图1）它它位于车床变变速机构中，主主要起换档，使使主轴回转运运动按照工作作者的要求进进行工作。宽度为为18+0.01220mm的槽尺寸精度要求很高高，因为在拨拨叉拔动使滑滑移齿轮时如果槽槽的尺寸精度度不高或间隙隙很大时，滑移齿齿轮得不到很很高的位置精精度。所以，宽度度为18+00.01200mm的槽和和滑移齿轮的配合精精度要求很高

5、高。（二）、零件的的工艺分析：CA6140拨拨叉共有两组组加工表面。以花键孔的中心心线为基准的的加工面这一组面包括25+0.230mm的六齿齿方花键孔、22+0.280花键底孔两端的2X150到角和距中心线为27mm的平面。以工件右端面为为基准的8+0.030 mm的槽和18+0.120mm的槽经上述分析可知知， 对于两两组加工表面面，可先加工工其中一组表表面，然后借借助于专用夹夹具加工另一一组表面。二、工艺规程设设计确定毛坯的制造造形成。 零件材材料HT2000、考虑到到此零件的工工作过程中并并有变载荷和和冲击性载荷荷，因此选用用锻件，以使使金属纤维尽尽量不被切断断，保证零件件的工作可靠靠。

6、由于生产产纲领为中批批生产而且零零件的尺寸并并不很大，故故可采取模锻锻成型。经查查金属机械械加工工艺人人员手册表表5-5取等等级为2级精精度底面及侧侧面浇注确定定待加工表面面的加工余量量为30.8mmm。毛坯零件件图如下图：（二）基准的选选择。粗基准的选择：因为要保证证花键的中心心线垂直于右右端面，所以以以40的外圆圆表面的粗基基准。精度基准的选择择：为保证定定位基准和工工序基准重合合，以零件的的A面为精基基准。制定工艺路线。 方方案一工序：粗、精车端面，钻钻、扩花键底底孔、倒两端端15倒角。粗、精铣削B面面。铣削8+0.0030mm的槽。铣削18+0.0120mm的槽。拉花键。 方案二工序：

7、粗、精车端面，钻钻、扩花键底底孔、倒两端端15倒角。 以40mm圆柱柱面为粗基准准。选用C33163-11转塔式六角角车床及三爪爪卡盘夹具。拉花键。以A面面为基准，铣削槽B面。以以花键的中心心线及A面为为基准。选用用X62W卧卧式铣床加专专用夹具铣削8+0.0030mm的槽。以以花键的中心心线及A面为为基准。选用用X62W卧卧式铣床加专专用夹具。铣削18+0.0120mm的槽。以以花键的中心心线及A面为为基准。选用用X62W卧卧式铣床加专专用夹具。方案分析：上述两方案中，工工艺方案一把把拉花键放在在最后一道工工序。但此方方案中2.33.4工序很很难对工件进进行定位和加加紧、方案二二中，把花键键

8、放在第一道道工序的后边边，这样，方方案二中的33.4.5道道工序很容易易对工件进行行定位与加紧紧即以花键中中心线和A面面作为3.44.5道工序序的定位基准准。此方案定定位精度高，专专用夹具结构构简单、可靠靠，所以采用用方案二比较较合理。以上工艺过程详详见附表1“机械加工工工艺过程综合合卡片”机械加工余量。 CAA6140的的拨叉材料为为HT2000。毛坯重量量为1.0 kgb =1600MPa HBS 生产类型为为由大、中批批量生产，采采用模锻锻模模。根据上述的原始始资料加工工工艺，分别确确定各个加工工表面的机械械加工余量，工工序尺寸以毛毛坯尺寸如下下：A面的加工余量量 A面有30.8mm的加

9、加工余量，足足够把铸铁的的硬质表面层层切除矩形花键底孔。要求以矩形花键键的外径定心心，故采用拉拉削加工内孔孔尺寸为22 0+0.288，见零件图图，参照金金属机械加工工工艺人员手手册 表3-559确定孔加加工余量的分分配。钻孔20mmm扩孔21mmm拉花键 花键孔要求以外外径定心：拉拉削时加工余余量参照金金属机械加工工工艺人员手手册取 22=1mmB面的加工余量量。此工序分2个工工步1、粗铣铣B面 2、精铣铣B面。精加工余量为00.2mm粗铣加工余量为为2.8mmm(五)确定切削削用量及基本本工时。工序 ：车车削A面。 1加工条件件。工件材料：灰口口铸铁HT2200。 b=1455MPa。铸造

10、。加工要求：粗、半半精车A面并并保证28mmm的工序尺尺寸，Ra=3.2m机床C31633-1。转塔塔式六角卧式式车床。刀具：刀片材料料。 rr =12. ao=6-8 b= -10 oo=0.5 Kr=90 n=155 2、计算切削用用量。（1）已知长度度方向的加工工余量为30.8mmm 。实际端端面的最大加加工余量为33.8mm 。故分二次次加工（粗车车和半精车）。长长度加工公差差IT 级 取-00.46 mm （入入 体方向向） （2）进给量、根根据切削简简明手册（第第3版）表11.4 当刀刀杆尺寸为116mm25mm,mm时，以以及工件直径径为60mm时（由由于凸台B面面的存在所以以直

11、径取60mm）=0.6-00.8mm/.按车床说说明书取= mm/n。由于存在间歇加加工所以进给给量乘以k=0.750.85 所以：实实际进给量ff=0.60.8=0.48 mmm/按车床说说明书0.533（3）计算切削削速度。按切切削简明手册册表1.227 ，切削削速度的计算算公式为（寿寿命选T=660min）刀具材料YG66 V=Cv/(TTmap xvf yv) kv其中：Cv=1158 xv=0.155 yv=0.4 M=0.2修正正系数Ko见切削手手册表1.28kmv=1.115 kkv=0.88 kkkrv=0.8 kksv=1.004 kkBV=0.881Vc =1558/( 6

12、600.220.150.53 00.4) 1.150.80.80.810.97 =466.9(m/min)（4）确定机床床主轴转速 ns=1000vvc/dw=2229.8（rr/min）按车床说说明书200 rmin所以实际切削速速度V=400.8m/min （5）切削工时时，按工艺艺手册表66.2-1 由于铸造毛坯表表面粗糙不平平以及存在硬硬皮，为了切切除硬皮表层层以及为下一一道工步做好好准备Tm=(L+LL1+L2+L3)/nw x f=0.333（minn） L=(65-0)/2=32.5 L1=3、L2=0、L3=02、精车已知粗加工余量量为0.5mmm。进给量f. 根根据切削用用量

13、简明手册册表1.66 ， f=0.150.25mmm/r按车床说明书书0.16 mm/r计算切削速度 按切削用用量简明手册册表1.227，切削速速度的计算公公式为（寿命命选T=600min）V=Cv/(TTmap xvf yv) kv=158/( 600.2220.150.16 00.4) 1.150.80.80.810.97 =83.85(m/minn)确定机床主轴转转速. nw=1000vc/ dw =4100.8（r/min）按按3车床说说明书取nw=400（rr/min）实际切削速度VV=57.11m/minn切削工时，查工工艺手册表表6.2-11 Tm=(L+LL1+L2+L3)/n

14、nwxf=222.5/4000 x0.116=0.335（minn） 由于下一道工序序是钻孔，所所以留下20mm的台台阶，所以LL=(65-20)/22=22.55 mm L1=3.L2=0. L33=0 3、钻孔、扩孔孔、倒角。 （1）、钻钻孔钻头选择：见切切削用量简明明手册表22.2钻头几何形状为为（表2.11及表2.22）：双锥修修磨具刃，钻钻头参数：20 =30，2=118，2=70，b=3.5mmm ,ao=12,=55,bb=2mm，=4mm。根据切削用量量简明手册表表2-9确定定f=0.448、按机床进给给强度决定进进给量：根据据表2.9 ,当b210MMPa 020.55mm

15、可可确定f=00.75。 按C-车床说明书书取 f=0.662mm/nn.、 决定钻头头磨钝标准及及寿命 表22.21，当当do=20mm、钻钻头最大磨损损量取0.66 寿命T=45minn.、切削速度由切削用用量简明手册册，表2.15得 =21m/miinn=1000VV/D=3334.4 由机床技术术资料得和3334.4接接近的有2880n/m和和400n/min 取280nn/min取n=280mm/min. 实际=17 m/mmin 、 基本工工时，Tm=L/nf=(80+10)/2280 x0.62=0.32 (mmin) 入切量及超切量量由表2.229. 查出出+=10mm 所以T

16、m=L/nf=(80+10)/2280 x0.62=0.32 (mmin) （2）、扩孔刀具直径do=21mm；刀刀具几何参数数同上。 由于两孔孔直径相差不不大，为了节节省停车和调调换走刀量等等辅助时间，nn和f都不变变，所以Tmm同上 Tmm=0.322 倒角刀具15锪钻由于两两孔直径相差差不大，以表表面粗度要求求不高手动进进给。（3）、倒角 刀具：专用刀具具。此工步使使用到专用刀刀具与手动进进给。检验机床功率 按切削削用量简明手手册表 11.2可以查出当160245HBBS2.80.641min3.4kkw按车床说说明书主电电机功率11可见比小小得多所以机机床功率足够够所用切削用用量符合要

17、求求钻削功率检验按按切削用量量简明手册表表 2.211当21 0.64 查得转矩661.8NN.M切削用量简明明手册表由由表2.322得功率公公式CMcVcc/30do=61.88x17/330 x21=1.67kkm按车床说说明书主电电机功率11可见C比小小得多，所以以机床功率足足够，所用切切削用量符合合要工序 拉花花键孔单面齿升：根据据有关手册，确确定拉花键孔孔时花键拉刀刀的单面齿为0.06mmm,拉削速度 v=0.066m/s(3.66m/minn)切削工时 t=ZZblk/10000vfzZ式中： Zb 单面余量1.5mm(由由21mm拉削到25mm)； LL 拉削表面面长度，800m

18、m； 考虑校准准部分的长度度系数，取11.2； k 考虑机床返返回行程系数数，取1.44 ； v 拉削速度（mm/min）； fz 拉刀单面面齿升； Z 拉拉刀同时工作作齿数，Z=l/p； P 拉拉刀齿距。 P=(11.25-11.5)sqqrt80=1.35ssqrt800=12mmm拉刀同时工作作齿数z=ll/p=800/127其本工时 TTm=1.5801.21.4/110003.60.067=0.113(minn)工序 粗粗铣，精铣BB面。加工要求：粗铣铣B面，精铣铣B面，Raa=3.2。用标准镶齿圆柱柱铣刀粗铣 加工余量量3mm机床 ：622W加工工件尺寸：宽度：400mm 长度度：

19、28mmm1. 粗铣选择刀具 根据切削用量量简明手册表表3.1 铣铣削宽度ae5mm时。直直径为do=50mm故故齿数，由于采用用标准镶齿圆圆柱铣刀铣刀几何参数（表表3.2）rrn=10ao=16 切削用量 留精铣的加工余余量为0.22，所以本道道工步切削宽宽度ac2.80.8，由于加工工表面精度要要求Ra=3.2 uum.根据表表3.5得每每转进给量0.5mm/r就能能满足要求，但但考虑到662W功率为为7.5kww，机床为中中等系统刚度度和62WW铣床说明书书 所以每每转进给量0.6mmm/r选择刀具磨钝标标准及刀具寿寿命。根据切切削用量简明明手册表33.7、铣刀刀刀齿后刀面面的最大磨损损

20、量为0.66镶齿铣刀ddo=50mm， 刀具寿命命 T=1220min（表表3.8）决定切削速度VVc、可根据切切削用量简明明手册表33.9确定Z=8, aPP=40-700mm, ac=2.80.8, fz=f/z=0.07550.1mmm/zVc=(Cvddoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv) Cv=20,qqv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.225,Km=1.122,Ksv=0.88,KTv=0.822,Kv=KmxKsvxKTv=1.122x0.8xx0.82=0.79Vc=(Cvxxdoxqv)/(TmxapxXvx

21、fzxyvxaexuvxZpv)=233.7(m/min) n=10000V/dd=(10000 x23.7)/(33.14x550)=1551r/miin 根据X662W型铣床床说明书选nn=160rr/minVc=3.144nd/10000=(1160 x3.14x500)/10000=25.1m/min Vf=nf=1160 x0.6=96mmm/minn 选Vf=80mmm/minn 实际fzz=Vf/(nxzz)=0.00625mmm/z5) 机床功率率：根据切切削用量简明明手册表33.20 当当 Vc=71m/miin ae=2.8mmm ap=41mm fz=0.088 Kmpc

22、=1.4kw 切削功率的修正正系数：故Pct0.8,根据X62W型型铣床说明书书，机床主轴轴允许的功率率为Pcm=7.550.75=5.63kkw 故PccPcm 因因此所决定的的切削用量可可以采用。 aae=2.8mmm Vf=80m/minn=1160r/mmin Vc=25.1mm/min fz=0.06625mmmm/z6) 基本工时时根据 切削用量量简明手册表表3.5Tm=(L+LL1+)/Vf=(28+14)/880=0.5525（miin） L1+=14mm2. 精铣1）选择刀具 刀具与上道工步步是同一把刀刀。 2）切削用量 精铣的加工余量量为0.2，所所以本道工步步切削宽度 a

23、e0.2mmm，00.63）决定切削速速度Vc、可根据切切削用量简明明手册表33.9确定ac=0.2mmm, Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=33.11m/minn n=1000VV/d=(11000 x333.1)/(3.144x50)=211r/min根据据X62W型型铣床说明书书选n=2110r/miinVf=nf=2210 x0.6=1266mm/miin、VF=125mmm/min fz=Vf/(nxzz)=0.0074mm/Z4）基本工时基基本工时根据据 切削用用量简明手册册表3.55Tm=(L+LL1+)/Vf=(28+14)/112

24、5=0.336（mmin） L1+=14mm工序 铣削削8+0.030mm槽。 加加工工件尺寸寸：8+0.030mm , 长长度L=400mm 加加工要求：高高速钢错齿三三面刃铣刀（精精密级K8）加加工余量8 用乳化液冷冷却机床：X62WW选择刀具：由加加工尺寸公差差0-0.33 。所以铣铣刀精度为精精密级K8铣刀参数：L=8mm DD=63 dd=22 dd1=34 ro=15ao=12aan=6Z=16选择切削量由于槽的深度为为8mm, 故故一次走完，ae=8mm ap=8mm由切削用量简简明手册表表3.3 确定f=00.15-00.3mm/r 现取取f=0.33mm/r fz=0.3/1

25、6=0.018mmm/z3) 选择铣铣刀磨钝标准准及刀具寿命命：根据切切削用量简明明手册表33.7,得最最大磨损量为为0.5 由由表3.8确确定刀具寿命命：T=1000min其其中4) 决定切切削速度Vcc和每齿进给给量Vf、由切削削用量简明手手册3.227的公式Vc=(Cvxxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv Cv=25,qqv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.225,Km=1.122,Ksv=0.88,KTv=0.822,Kv=KmxKKsvxKTTv=1.112x0.88x0.822=0.799 Vc=(Cvx

26、xdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv =82.886m/miinn=1000Vc/do=1000082.866/3.14463=4118.87rr/min根据X62W型型铣床说明书书选nc=375rr/min实际速度Vc=donc/10000=74.22m/minn 选Vfc=nccf=3755X0.3=112.55mm/miin 根根据X62WW型铣床说明明书选选Vff=110mmm/minfzc=1100/37516=0.0018mm/z机床功率：根据据切削用量量简明手册表表3.28 公式 圆周力 ffc=(CFapxffzyFaeVFZ/doaFnWF

27、)KFC KTV=0.990 KMFC=0.94 由表28 得 CF=30，XF=1.0，yyF=0.655，UF=0.833，WF=0，qF=0.833，KFC=1.228 Fc=(CCFapxffzyFaeVFZ/doqFnWF)KFC=30 X 8 XX 0.0118 X 88/ 63 X 3755 =5055.6 N MM=FCdo/2103=15.99NM PPc=FcVc/10000=1.188km 根据据X62W型型铣床说明书书，功率足够够。6) 基本工工时基本工时时根据 切削用量量简明手册表表3.5Tm=(L+LL1+)/Vf=(40+14)/1110=0.49（miin） L

28、1+=14mm工序铣宽为1180+0.12mmm槽加工要求：用乳乳化液冷却，加加工工件尺寸寸，宽1800+0.12mmm，长L=440mm，加加工余量233mm 由于此此工步的设计计尺寸精度要要求很高，用用铣削加工很很难达到尺寸寸精度的要求求，所以为了了留给下一道道公序磨削的的加工余量，所所以分两步走走，ae=23，ap=10mm，选择刀具铣刀参数：L=10 DD=100mmm d=30mmm ro=15ao=12aan=6Z=24选择铣削用量由于槽的宽度为为18mm, 故二次走完完，ae=23mm ap=10mm由切削用量简简明手册表表3.3 确定f=00.5mm/r 现取取f=0.88mm

29、/r fz=0.5/24=0.02mmm/z3）选择铣刀磨磨钝标准及刀刀具寿命：根根据切削用用量简明手册册表3.77,得最大磨磨损量为0.5 由表33.8确定刀刀具寿命：TT=100mmin其中4）确定切削速速度Vc和每齿进给给量：决定切切削速度Vcc和每齿进给给量Vf、由切削削用量简明手手册3.227的公式Vc=(Cvxxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv Cv=25,qqv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.225,Km=1.122,Ksv=0.88,KTv=0.822,Kv=KmxKKsvxKTv=1.122x0.

30、8xx0.82=0.79 Vc=(Cvxxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv =98.66m/minnn=1000Vc/do=100098.6/3.14100=3314r/mmin根据X62W型型铣床说明书书选nc=3300r/mmin实际速度Vc=donc/10000=94.2m/miin 选Vfc=nccf=3000X0.5=150mmm/min 根据X662W型铣床床说明书选选选Vf=150mmm/minfzc=1500/30024=0.0020mm/z5）基本工时基基本工时根据据 切切削用量简明明手册表33.5Tm=(L+LL1+)i/Vf=(40+

31、20)X22/150=0.8（mmin） L1+=20mm ii=2(走两两次)工序 磨118mm槽，保证尺寸18mmm 选择砂轮。见切削手册第第三章中磨料料选择各表，结结果为GZ46KV66P35040127其含含义为：磨轮轮磨料为棕刚刚玉，为了防防止粒度过小小而磨轮堵塞塞，所以选用用为粒度为446#，硬度为软软2级。 平平型砂轮，其其尺寸为166640（DdH）。切削用量的选择择。砂轮转速速n砂=30000r/minn(见机床说说明书)，v砂=2.5mm/s进给量f=500mm/miin 双单行行程 fr=0.0155mm切削工时。当加加工1个表面面时 Tm=(L+y+)i K/500=3

32、.1mmin 最后，将以上各各个工序切削削用、工时定定额的计算结结果，连同其其它加工数据据，一起填入入机械加工工工艺卡片中，见见附后表。夹具设计（一）问题的提提出为了提高劳动生生产率，保证证加工质量，降降低劳动强度度，需要设计计专用夹具经过与指导老师师协商，决定定设计第4道道工序铣宽为80+0。03mm槽的铣床床夹具。本夹夹具将用与XX63卧式铣铣床。刀具为为高速钢直齿齿三面刃铣刀刀，来对工件件进行加工。 本夹具具主要用来铣铣宽为80+0。03mm的槽，由由于采用宽为为80+0。0222mm的精密级级高速钢直齿齿三面刃铣刀刀，一次铣削削，所以主要要应该考虑如如何提高劳动动生产率，降降低劳动强度

33、度（二）夹具设计计 1定位基准的的选择由零件图可知，宽宽为80+0。03mm的槽，其其设计基准为为花键孔中心心线和工件的的右加工表面面（A）为定定位基准。因因此选用工件件以加工右端端面（A）和和花键心轴的的中心线为主主定位基准。 2切削力及夹夹紧力的计算算刀具：高速钢直直齿三面刃铣铣刀，63mm, Z=14Fz=CPtt0.83Sz0.65D-O.833BZkP (见见切削手册册3-566表)解得 Fz =200 (N)其中CP=522， t=88mm, Sz=0.08mmm/s, B=8mmm, DD=63mmm, Z=14, kP=(HB/198)00.55在计算切削力时时，必须考虑虑安全

34、系数。安安全系数K= k1 k2 k3 k4水平切削分力FFH=1.1 Fz =2200 (N)垂直切削分力FFv=0.33 Fz=60 (N)其中： k1为为基本安全系系数1.5 k1为加工性质质系数1.11 k1为刀具钝化化系数1.11 k1为断续切削削系数1.11F,=KFH =1.5 X 1.11 X 1.1 X 11.1 X 200=4400 (NN)实际加紧力为WWK= KFH/U1U2=400/0.5=8800 (NN)其中U1和U22为夹具定位位面及加紧面面上的磨擦系系数，U1=U2=0.0225螺母选用M166X1.5细细牙三角螺纹纹，产生的加加紧力为W=2M/D22tg(a+655)+00.66(