机械制造技术基础 拨叉课程设计

1、目录一、零件的工艺分析及生产类型的确定11、零件的作用12、零件的工艺分析13、零件的生产类型2二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图21、选择毛坯22、确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差2三、选择加工方法，制定工艺路线42、零件表面加工方法的选择53、制订工艺路线5四、工序设计81、选择加工设备与工艺装备82、确定工序尺寸10五、确定切削用量及基本时间111、工序10切削用量及基本时间的确定。112、工序20切削用量及基本时间的确定。123、定位方案15六、参考文献16七、 总 结17一、零件的工艺分析及生产类型的确定1、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，

2、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。零件上方的孔与操纵机构相连，下方的半孔则是用于与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。图1 零件图2、零件的工艺分析 拨叉（CA6140车床）共有三处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下： 1）以为中心的加工表面 这一组加工表面包括：孔的内表面，以及其上端面，上端面与孔有位置要求，孔壁上有一个装配时钻铰的锥销孔，一个M8的螺纹孔。这两个都没有高的位置度要求。2）、以为中心的加工表面 这一组加工表面包括：孔的内表面，以及其上下两个台阶面。 这两组表面有一定的位置度要求,即的

3、孔上下两个端面与的孔有垂直度要求。由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。3、零件的生产类型 依设计题目知：Q=12000件/年 N=Qn（1+a%）（1+b%） 零件是CA6140车床的拨叉，质量为1kg，查表2-1 （生产类型与生产纲领的关系） 可知其属轻型零件，生产类型为大批生产。二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图1、选择毛坯零件材料为HT200，毛坯重量约1.0Kg生产大批。考虑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，故选择砂型铸造机器造型毛坯。2、确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差 参见参考文献【1】第五章第一节铸件尺寸公差与机械

4、加工余量（摘自GB/T 6414-1999）确定，步骤如下1)由于工件较小，为方便加工节省材料将两件铸在一起，同时加工。2)铸件的圆角半径 按参见参考文献【2】表1-16 选择砂型铸造 R=3-5mm。3)两内孔,考虑其孔径较小铸造困难，为简化铸造毛坯外型，现直接将40圆柱铸成实心的。4）求最大轮廓尺寸 根据零件图计算轮廓尺寸，长160mm,宽73mm,高50mm,故最大轮廓尺寸为160mm。 5）选取公差等级CT 由参见参考文献【1】表5-1，铸造方法按机器造型、铸件材料按灰铸铁，得公差等级CT范围812，取为10级。 6）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，由表5-3查

5、得，公差带相对于基本尺寸对称分布。7）求机械加工余量等级 由由参见参考文献，铸造方法按机器造型、铸件材料按灰铸铁，得机械加工余量等级范围EG级，取为F级。8）求RMA（要求的机械加工余量）对所有加工表面取同一个数值，由由参见参考文献【1】表5-4查最大轮廓尺寸为160mm、机械加工余量等级为F级，得RMA数值为1.5mm。9）求毛坯基本尺寸 和M8孔较小，铸成实心；圆筒上顶面单侧加工，应由式求出，即 孔属于内腔加工，应由式（5-3）求出，即 拨叉铸件毛坯尺寸公差与加工余量见下表表2.1 拨叉铸件毛坯尺寸公差与加工余量项目圆筒上顶面 孔、和M8孔圆柱及台阶公差等级CT1010-加工面基本尺寸50

6、55-铸件尺寸公差2.82.8-机械加工余量等级FF-RMA1.51.5-毛坯基本尺寸52.950.60厚303、设计毛坯图根据以上各步分析得毛坯图如下：三、选择加工方法，制定工艺路线1、定位基准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，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。 （1）粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取40 圆柱的不加工外轮廓表面作

7、为粗基准，利用零件下底面支承限制3个自由度，两块V形块夹紧这两个40圆柱面作主要定位面再限制3个自由度，达到完全定位,然后进行车削。 （2）精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算。2、零件表面加工方法的选择本零件的加工面有内孔、端面、台阶面、小孔、螺纹等，材料为铸铁。以形位公差和粗糙度要求，参考参考文献【1】有关资料，其加工方法选择如下。1）内孔 公差等级为IT13，表面粗糙度为Ra3.2，需粗镗、半精镗。2）台阶孔 公差等级为IT13，表面粗糙度为Ra6.3，需粗镗。3）端面 为未注公差尺寸，表面粗糙度为Ra3.2，需粗

8、车、半精车4）内孔 公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra1.6，需进行钻、扩、粗铰、精铰3、制订工艺路线制定工艺路线得出发点,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,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效益，以便使生产成本尽量下降。1）工艺路线方案一:工序00 铸造毛坯工序10 钻、扩、粗铰、精铰两孔工序20 粗车、半精车端面工序30 粗镗、半精镗孔工序40 粗镗台阶面工序50 钻锥孔8及M8底孔工序60 攻螺纹M8工序70 磨拨叉圆柱端面，对孔垂直度0.05工序80 铣断使之为两个零件工

9、序90 校正拨叉脚端面，对孔垂直度0.07工序100 拨叉脚局部淬火，硬度50HRC，淬深0.7-1.2mm工序110 去毛刺 工序 120 清洗工序130 终检2）工艺路线方案二:工序00 铸造毛坯工序10 粗车、半精车端面工序20 钻、扩、粗铰、精铰两孔 工序30 粗镗、半精镗孔工序40 粗镗台阶面工序50 钻锥孔8及M8底孔工序60 攻螺纹M8工序70 磨拨叉圆柱端面，对孔垂直度0.05工序80 铣断使之为两个零件工序90 校正拨叉脚端面，对孔垂直度0.07工序100 拨叉脚局部淬火，硬度50HRC，淬深0.7-1.2mm工序110 去毛刺 工序 120 清洗工序130 终检3）、工艺方

10、案比较分析: 上述两方案:方案一是先加工内孔, 再以孔为基准加工顶面，然后加工内孔等；而方案二先加工顶面,以顶面为基准加工两台阶面及和内孔.由方案一可见孔为基准加工顶面，精度易于保证,但加工台阶面时不符合定位基准与设计基准重合原则且需另外设计一套夹具。由方案二可见圆柱端面为基准加工其他各面更合理，且仍可用前面所用的夹具，而且也能很好地保证垂直度要求 ,保证便于定位加工，符合中批生产要求,较为合理。因此，最后的加工路线确定如下：工序00 铸造毛坯工序10 粗车、半精车上端面，以下底面为粗基准 工序20 钻、扩、粗铰、精铰两孔 ，以上端面为精基准工序30 粗镗、半精镗孔，以上端面为精基准工序40

11、粗镗台阶面，以上端面为精基准工序50 钻锥孔8及M8底孔，以上端面为精基准工序60 攻螺纹M8工序70 磨拨叉圆柱端面，对孔垂直度0.05，以孔轴线为基准工序80 铣断使之为两个零件，以孔轴线为基准工序90 校正拨叉脚端面，对孔垂直度0.07，以孔轴线为基准工序100 拨叉脚局部淬火，硬度50HRC，淬深0.7-1.2mm工序110 去毛刺 工序 120 清洗工序130 终检四、工序设计1、选择加工设备与工艺装备1）选择机床 根据不同的工序选择机床a、工序10、30、40是粗车和半精车。各工序的步数不多，成批生产不要求很高的生产率，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大，精度要求不是很

12、高，选用C630车床即可。b、工序20是钻、扩、粗铰、精铰孔。由于加工的零件外廓尺寸不大，故宜在车床上进行加工，因此仍可选用C630车床。c、工序50、60是钻孔、攻螺纹。选用Z525型立式钻床。d、工序70是磨端面。选用M7120A磨床。e、工序80是铣断端面。选用立式铣床X5012。2）选择刀具 根据不同的工序选择刀具。a、 在车床上加工的工序，一般都选用硬质合金车刀和镗刀。这里选用普通车刀。b、 在工序20中钻、扩、铰孔，选用直柄麻花钻、锥柄扩孔钻和锥柄用铰刀。c、 工序50、60是钻孔、攻螺纹。选用直柄麻花钻和细柄机用丝锥。d、 工序70是磨端面。刀具为砂轮。e、 工序80是铣断端面。

13、选用直柄立铣刀。3）选择量具本零件属成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，参考有关资料，选择如下。工序加工面尺寸尺寸精度量具10车上顶面保证尺寸50mm0.1读数值0.05，测量范围0-125，三角游标卡尺201、钻孔至0.001分度值0.001，测量量程10-50，内径千分尺2、扩孔至0.001分度值0.001，测量量程10-50，内径千分尺3、粗铰孔至，精铰孔达要求0.001分度值0.001，测量量程10-50，内径千分尺30车内孔至图样要求 0.1读数值0.05，测量范围0-125，三角游标卡尺40车上下台阶孔保证尺寸0.1读数值0.05，测量范围

14、0-125，三角游标卡尺501、钻孔 0.1读数值0.05，测量范围0-125，三角游标卡尺2、钻螺纹孔的底孔0.1读数值0.05，测量范围0-125，三角游标卡尺60攻螺纹孔螺纹直径8，粗牙1.25，螺纹塞规70磨拨叉圆柱端面，对孔垂直度0.050.01垂直度测量仪80铣断使之为两个零件0.1读数值0.05，测量范围0-125，三角游标卡尺90校正拨叉脚端面，对孔垂直度0.070.01垂直度测量仪100拨叉脚局部淬火，硬度50HRC，淬深0.7-1.2mm0.01硬度计2、 确定工序尺寸3、加工表面工序双（单）边余量公序尺寸及公差表面粗糙度粗半精精粗半精精粗半精精车上顶面保证尺寸50mm1.

15、9（单）1（单）5150Ra6.3Ra3.21、钻孔至10Ra12.52、扩孔至0.9Ra6.33、粗铰孔至，精铰孔达要求0.070.03Ra3.2Ra1.62、车内孔至图样要求3.41.1Ra6.3Ra3.23、车上下台阶孔保证尺寸23Ra6.3五、确定切削用量及基本时间切削用量包括背吃刀量、进给量和切削速度。确定顺序是先确定、，再确定。1、工序10切削用量及基本时间的确定。 （1）切削用量 本工序为粗车、半精车圆柱端面。已知加工材料为HT200，机床为C630， 工位夹具为专用车床夹具。由于车床C630的中心高280mm,故选刀杆尺寸为BXH=20mmX30mm.1）粗车圆柱端面时a、确定

16、背吃刀量 粗车单边余量为1.9mm，则=1.9mm b、确定进给量 根据参考文献，在粗车铸铁、刀杆尺寸为BXH=20mmX30mm、， 工件直径为40mm时，,选择 c、确定切削速度 根据参考文献1，当用YG6硬质合金刀切削灰铸铁，=1.9mm，时，切削速度。查参考文献，车床C630接近转速为750r/min,取故实际的切削速度2）半精车圆柱端面时a、确定背吃刀量 粗车单边余量为1mm，则=1mm b、确定进给量 根据参考文献，在半精车铸铁、表面粗糙度Ra=3.2、刀尖圆弧半径时，,选择 c、确定切削速度 根据参考文献，当用YG6硬质合金刀切削灰铸铁，=1mm，时，切削速度。查参考文献，车床C

17、630接近转速为945r/min,取故实际的切削速度（2）基本时间1）确定粗车圆柱端面的基本时间。车端面基本时间式中，则 Tji=2（20+2）0.4275060=8.42）确定半精车圆柱端面的基本时间。车端面基本时间式中，则 Tj2=222600.39459.43)确定辅助时间辅助时间大约为粗车的和半精车的 。4)工序工时 总工序时间为2、工序20切削用量及基本时间的确定。（1）切削用量 本工序为钻、扩、粗铰、精铰。已知加工材料为HT200，机床为C630，工位夹具为专用车床夹具。1）钻孔至时a、确定背吃刀量根据参考文献【1】表5-42查得钻头直径应该选用，则=10mm b、确定进给量 根据

18、参考文献【1】表5-127，在高速钢钻头钻孔时进给量，钻头直径，,选择 c、确定切削速度 根据参考文献，当用硬质合金钻头钻削灰铸铁，时，切削速度，取切削速度。查参考文献【1】表5-56，车床C630转速最高为945r/min,取故实际的切削速度2）扩孔至时a、确定背吃刀量 扩孔双边余量为1.8mm，则=0.9mmb、确定进给量 根据参考文献，在高速钢和硬质合金扩孔，扩孔钻直径，,选择 c、确定切削速度 根据参考文献扩钻与扩孔的切削用量，切削速度，取切削速度。查参考文献，车床C630转速最高为478r/min,取故实际的切削速度3）粗铰孔至a、确定背吃刀量 铰孔双边余量为0.14mm，则=0.0

19、7mmb、确定进给量 根据参考文献【1】表5-136，在硬质合金铰刀铰孔，铰刀直径，背吃刀量时，,选择 c、确定切削速度 根据参考文献，在硬质合金铰刀铰孔，铰刀直径，,选择。查参考文献，车床C630转速最高为149r/min,取故实际的切削速度4）精铰孔至a、确定背吃刀量 铰孔双边余量为0.06mm，则=0.03mmb、确定进给量 根据参考文献【1】表5-136，在硬质合金铰刀铰孔，铰刀直径，背吃刀量时，,选择 c、确定切削速度 根据参考文献，在硬质合金铰刀铰孔，铰刀直径，,选择。查参考文献，车床C630转速最高为149r/min,取故实际的切削速度（2）基本时间1）确定钻孔至的基本时间。根据

20、参考文献，钻孔和钻中心孔的基本时间式中，则 Tj1=262600.8945=4.922）确定扩孔至的基本时间。根据参考文献，扩钻、扩孔和铰圆柱孔的基本时间式中，则 Tj2=52.9601.0478=6.63）确定粗铰孔至的基本时间。根据参考文献，扩钻、扩孔和铰圆柱孔的基本时间式中，则 Tj3=52.07600.4149=52.44）确定精铰孔至的基本时间。根据参考文献，扩钻、扩孔和铰圆柱孔的基本时间式中，则 Tj4=52.03600.25149=83.85)确定辅助时间查参考文献【2】表4-106得辅助时间大约为钻孔的、扩孔的、粗铰孔的和精铰孔的 。6)工序工时 总工序时间为Tj=Tj1+Tj

21、2+Tj3+Tj4+T辅=4.9252.483.8124240810120=1623、定位方案 方案一：工件以下底面及两个圆柱面为定位基准，采用平面与V形块组合定位方案，在燕尾槽平面上定位，限制3个自由度，另外固定V形块限制2个自由度，活动V形块限制1个自由度。共限制六个自由度。由活动V形块进行夹紧。燕尾槽可在导轨上滑动，且导轨两端使用挡销定位，中间使用定位销定位，从而实现三位移动定位。方案二： 工件以下底面及两个内表面为定位基准，采用一平面两销的组合定位方案，在燕尾槽平面上定位，限制3个自由度，另外一个短圆柱销限制2个自由度，菱形销限制1个自由度。共限制六个自由度。由偏心夹紧机构进行夹紧。燕尾槽可在导轨上滑动，且导轨两端使用挡销定位，中间使用定位销定位，从而实现三位移动定位。 比较上述两个方案可以看出它们各在估缺点。 方案一、二的定位基准与设计基准均重合，