CA6140车床拨叉毕业课程设计

机械制造工艺学

课程设计说明书

班 级-----

学 生-----

指 导 老师----- 年 月

题目：设计“拨叉（831003）”零件的机械加工工艺规程及工艺装备

（中批量生产）

内容：1 零件图 1张 2 毛坯图 1张 3 机械加工工艺过程综合卡片 1张 4 结构设计装配图 1张 5 结构设计零件图 1张 6 课程设计说明书 1张

序言

机械制造工艺学课程设计是我们学完大学的全部基础课·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未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。

由于能力有限，设计上有许多不足之处，恳请老师给于指教。

一、零件的分析

（一）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。

（二）零件的工艺分析

CA6140拨叉共有两组加工表面：

1、这一组加工表面包括:A端面和轴线与A端面相垂直的花键底孔 2、这一组加工表面包括: 六个方齿花键孔,Φ25mm花键底孔两端的2×75°倒角。

对于两组加工表面可先加工一组表面，再用专用夹具加工另一组表面。

二、工艺规程设计

（一）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。因为生产纲领为中批量生产。因为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

（二）基准面的选择

1、粗基准的选择：因为要保证花键的中心线垂直于拨动滑移齿轮的右端面。所以以Φ40的外圆表面为粗基准。

2、精基准的选择：为了保证定位基准和加工工艺基准重合，所以选择零件的左端面为精基准。

（三）制定工艺路线

工艺路线方案：

工序一：铸造毛坯

工序二：粗铣左端面至尺寸81 工序三：以外圆为基准钻Φ20

工序四：以花键中心孔和左端面为基准粗铣底槽18H11 工序五：以花键中心孔为基准粗铣上顶面 工序六：精铣铣右端面至尺寸80 工序七：以外圆为基准扩孔Φ22H12 工序八：车倒角1.5X1.5

工序九：以花键孔中心线为基准粗铣上顶面

工序十：以花键孔中心线和左端为基准精铣底槽18H11 工序十一：1 钻螺纹通孔2XΦ8 2 钻Φ5圆锥孔 3 攻丝 工序十二：拉花键

工序十三：终检，入库

产品型号 机械加工工艺过程卡片 产品名称 毛坯 种类 毛铸 坯 件 尺寸 车CA6140 机床 产品型号 零件名称 1 831003 共 1 页 拨叉 每台 件数 第 1 页 材料牌号 HT200 工工铸 铁 φ80 毛坯件数 1 备注 工 序 内 容 工设工 艺 装 备 工 时

序号 序 名称 铣削 钻孔 扩孔 倒角 1. 倒角15° 拉花键 铣削 间 段 备 准单终 件 专用夹具、高速钢镶嵌式端面铣刀， 游标卡尺 60s 1 1.粗铣左端面 2. 精铣左端面 2 1.钻孔φ20 2.扩孔至φ22 3 4 1. 拉花键 5 1.粗铣沟槽 2.粗铣上平面 6 铣削 1.精铣沟槽 2.精铣上平面 7 钻孔 1. 钻孔2×φ8 攻螺纹 检验 设计（日期） 8 1.攻螺纹2×M8 9 铣床车间 钻床车间 车床车间 拉床车间 铣床车间 铣床车间 钻床车间 钳工车间 检验车间 铣2 床 2 钻专用夹具、直柄麻花床 钻，卡尺，塞规 100s 1 车普通车刀，游标卡尺 床 1 拉床 专用夹具、拉刀 铣2 床 专用夹具、盘铣刀深度， 游标卡尺 专用夹具、高速钢镶嵌式端面铣刀， 游标卡尺 200s 铣2 床 1 钻专用夹具、麻花钻，床 内径千分尺 1 锥丝 锥丝 塞规，卡尺等。 审核（日期） 会签（日期）

标记 处数 更改文件 签字 日标期 记 处数 更改文件号 签字 日期 湖南工学院 机械设计制造极其自动化专业 机 械 加 工 工 序 卡 生产片 类型 中批生产 工序号 I 零件拨 叉 零件 名称 号 零件 同时加工1 重量 零件数 材 料 毛 坯 牌 硬 型 重 量 号 度 式 HB170铸 HT200 ~241 件 设 备 名 称 型 号 切进削 给深量度(mm(mn) m) 主轴转速 （rmin） 夹具和辅助工具 切基本削 工时 速 度(mmmin) 工 工 序 步 工步说明 刀 具 量 具 走刀 长度 （mm） 走刀 次数 1 I 铸造毛坯 游标卡尺

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60～110mmin则机床主轴转速n＝1000VcD=238.8~437.9rmim取n＝300rmin，则Vf＝150mmmin。

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 t＝ ＝

＝0.61mim

工序十：以花键孔中心线和左端为基准精铣底槽18H11

1、选取与粗铣18H11槽同一规格的铣刀，背吃刀量ap＝5 mm。 2、确定进给量

由《机械加工工艺手册》表2.1-72查得每齿进给量为fz＝0.05～0.08 mmz取fz＝0.06 mmz。 由《机械加工工艺手册》表2.1-75查得后刀面最大磨损限度为0.22～0.25 mm。由表2.1-76查得铣刀寿命为T＝60 min 3、切削用量的确定

由《机械加工工艺手册》表2.1-92查得V＝22 mmin，则主轴转速 n＝=437.9 rmin

根据机床的说明书确定主轴转速为n＝460 rmin。 则Vf＝fznz＝82.8 mmmin 工序十一：1 钻螺纹通孔2XΦ8 2 钻Φ5圆锥孔 3 攻丝

（一） 钻螺纹通孔2XΦ8 1、选择切削用量

选择高速钢直柄麻花钻直径为Φ7，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f＝0.36～0.44mmr，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f＝0.86mmr。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f＝1.6mmr。故由Z525型立式钻创说明书取f＝0.36mmr。

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0.5～0.8寿命为T＝35min。

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V＝18mmin。则主轴转速为

n＝＝818.9 rmin。

由Z525钻床说明书由就近原则取n＝680 rmin。故实际切削速度为v＝14.9 mmin

4、校核机床扭矩及功率

由《切削用量简明手册》表2.20查得

3、

=420, =1 ＝0.8， =0.206, 2.0, =0.8 ＝420×72×0.360.8×1 ＝1298.3 N

Mc＝0.206×72×0.360.8×1＝4.5 Nm Pc＝＝0.32 KW

根据Z525机床说明书可知Mm=42.2 Nm, Pe=2.8*0.81=2.26 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 t＝＝

＝0.07 min

因为表面存在俩加工孔故加工工时为T=2t＝0.14 min。 （二）、攻M8螺纹

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Vc＝11～12 mmin。故钻床主轴的转速为： 我n＝＝437.9 ～477.7 rmin

由Z525的说明书的参数可取n＝392 rmin。故实际切削速度为 Vc＝9.8 mmmin 攻螺纹机动实际的计算 我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＝（2～3）P取＝3。 ：攻螺纹是的转速＝392 rmin。 ：丝锥退出时的转速＝680 rmin。 P:螺距。 工序十二：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0.04～0.1mm，取齿开量为0.06mm。拉削速度由《机械加工工艺手册》表4.1－65查得表面粗糙度要切Ra＝1.25～2.5，拉削速度为级的花键拉削速度为

Vc＝4.5～3.5 mmin 取Vc＝3 mmin 拉削级别由《机械加工工艺手册》表4.1－66查得。 拉削加工工时 t＝

式中Zb为单面余量Zb ＝＝1.5 mm

L为拉削表明长度 L＝80 mm 为拉削系数，取＝1.2

K 考虑机床返回行程系数取 k＝1.4 v为拉削速度

fz为拉刀单面齿开量

z为拉刀同时工作齿数z＝LP

P为拉刀齿距 P＝（1.25~1.5）＝1.35

＝12 mm 所以拉刀同时工作齿数为 z＝LP=80127 所以

t＝

＝0.16 min

三 专用夹具设计

3.1 夹具的选择

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。设计工序为钻φ7mm孔、攻螺纹M8mm的专用机床夹具。这类夹具定位准确、装卸工件迅速，但设计与制造的周期较长、费用较高。因此，主要适用于产品相对稳定而产量较大的成批或大量生产。

3.2 定位方案的设计

3.2.1 夹具的设计思想

设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完全符合要求。

本夹具主要用来对2×M8mm的通孔进行加工，这个螺纹孔尺寸精度要求一般，需要先钻出φ7mm孔，之后用丝锥攻螺纹M8mm。所以设计时要在满足精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。 3.2.2 工件在夹具中的定位与夹紧

定位：一个带键的长心轴限制4个自由度，在工件左端面用两个支承钉限制一个自由度，在工件右端面用夹紧件限制一个自由度。这样就限制了工件在空间六个方向的活动性，使工件在空间占据了惟一确定的位置。

夹紧：在工件两端用垫片和螺母实现螺旋夹紧。(右端改成用开槽垫圈可以节省装卸时间提高生产率

3.3 夹具体的设计

3.3.1 定位基准的选择

在加工中用作确定工件在夹具中占有正确位置的基准，称为定位基准。据《夹具手册》知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。所以加工2×

M8mm的通孔时，选取工件左端面和花键心轴的中心线为主定位基准。 3.3.2 定位误差的分析

夹具的主要定位元件为一个面与两个孔的定位，因为该定位元件的定位基准和工序基准均为内花键的轴线，只需保证夹具的花键心轴的制造精度和安装精度，所以不存在不重合误差和基准位移误差，基准重合△b=0，△j=0。

3.4 导向元件的设计

加工2×M8mm的通孔选用立式钻床，钻床夹具的刀具导向元件为钻套。钻套的作用是确定刀具相对夹具定位元件的位置，并在加工中对钻头等孔加工刀具进行引导，防止刀具在加工中发生偏移。由于加工工序为先钻φ7mm孔，之后用丝锥攻螺纹M8mm。所以选用快换钻套和钻套用衬套。相关计算如下：

1）钻套高度H

钻套高度与所钻孔的孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具刚度、工件表面形状等因素有关。钻套高度H越大，刀具的导向性越好，但刀具与钻套的摩擦越大，一般取H=(1～2.5)d，所以H=1.5×8mm=12mm。

2）排屑间隙h

钻套底部与工件间的距离h称为排屑间隙。=4mm。

3.5 夹紧元件的设计

在加工过程中，工件会受到切削力、惯性力、离心力等外力的作用，为了保证在这些外力作用下，工件仍能在夹具中保持定位的正确位置，而不致发生位移或产生振动，一般在夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置，把工件压紧夹牢在定位元件上。

该工件选用螺旋夹紧机构，查机械加工工艺手册，夹紧力计算如下：F?2FL，

2D3?d3d2tan(a??)?f23D?d2----螺纹升角 ----螺纹摩擦角

----螺母端面与工件之间摩擦系数 ----螺杆中径

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