CA6140车床拨叉831003课程设计报告.docx
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CA6140车床拨叉831003课程设计报告
一、零件的分析1
（―）零件的作用1
（二）零件的工艺分析1
二、工艺规程设计2
（―）确定毛坯的制造形式2
（二）基面的选择3
（三）制定工艺路线3
（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定5
（五）确定切削用量及基本工时6
三、央具设计15
（一）问题的提出15
（二）夹具的设计15
（三）夹具设计中的特点17
四、总结17
资料.
19
五、参考文献
一、零件的分析
（一）零件的作用
题目给定的零件是CA6140拨叉（见附图1）它位于车床变速机构中，主要起换挡作用。
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的免得尺寸精度要求很高，在拨叉工作过程中，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
CA614。
车床拨叉共有三组加工面，它们之间有一定的位置要求。
现分述如下：
1.以025mm的花键孔为中心的加工表面
这一组加工表面包括：
025H7O.O21mm的六齿方齿花键孔、022H12花键底孔及两端2X15°倒角，尺寸为80mm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025mm的花键孔平行的表面
这一组加工表面包括：
与花键孔中心轴线相距22mm的上表面,与上表面垂直的两个M8通孔和一个05锥孔。
这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：
（1）.上表面与025mm花键孔中心线平行度为0.10mm;
（2）.18HU通槽两侧面与025mm花键孔中心线的垂直度为0.08mm。
由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其一组表面，然后借助专用夹具加工另一个表面，并且保证它们之间的位置精度要求。
二、工艺规程设计
（一）确定毛坯的制造形式
零件材料为HT200o考虑到车床拨叉在工作中没有交变载荷，而且属于间歇工作，中间还有加强肋，故选用铸件即可以满足零件工作要求。
由于此零件需加工表面少，精度要求不高，选用金属型铸件，还可以满足不加工表面的粗糙度要求及生产要求。
因为零件形状简单，因此毛坯形状需要与零件的形状尽量接近，又因为孔较小，因此不可以直接铸出。
由于零件是中批量生产，采用金属型铸件还可以提高生产率。
（-）基面的选择
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
基面选择的正确与合理，可以使加工质量得以保证，生产率得以提高。
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，使生产无常进行。
（1）粗基准的选择。
此零件的右端面没有粗糙度要求，而且左端面是设计基准。
按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工面表面时，应以这些不加工表面作粗基准;若零件有若干个不加工表面时，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为粗基准），现选取右端面作为粗基准，利用一面两夹板，支撑板支撑住拨叉的外表面作为主要定位面，以消除x,y,N三个个自由度，两个夹板夹持住前后表面，用以消除艾,y两个自由度，而V方向的自由度可以不考虑，从而达到了不完全定位。
（2）精基准的选择。
精基准的选择应满足基准重合，基准统一,自为基准，互为基准等原则。
所选的精基准，应能保证定位准确，夹紧可靠，夹具简单，操作方便等。
要从保证孔与孔、孔与面、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。
从拨叉零件图分析可知，它的025H7花键孔，适于做精基准选择使用。
（三）制定工艺路线
制定工艺路线的出发点，应当是是零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。
在生产纲领已经确定为中批量生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。
除此以外，还应考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
1.工艺路线方案一
工序I粗精锐左端面。
工序II钻孔并扩花键孔底孔022,倒两端15°角。
工序III粗精铁上端面。
工序IV粗精铁18H］低槽。
工序V钻2—M8通孔和05mm锥孔。
工序VI拉花键025H7O
工序VII攻螺纹2—M8。
工序IX去毛刺清洗。
工序X检验。
2.工艺路线方案二
工序I粗精铁左端面。
工序II钻孔并扩花键孔底孔022,倒两端15°角。
工序III拉花键025H7。
工序IV粗精铁18H1低槽。
工序V粗精铢上端面。
工序VI钻2—M8通孔和05mm锥孔。
工序VII攻螺纹2—M8。
工序IX去毛刺清洗。
工序X检验。
3.工艺方案的比较与分析
上述两个方案的特点在于：
方案一是先打上下表面，再加工花键孔；方案二是先拉花键孔，再以该花键孔为基准加工其余平面。
两相比较可以看出，方案二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，而方案一不能，所以选择方案二作为零件的加工工序。
以上过程详见附表1“机械加工工艺过程综合卡片”。
（4）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
拨叉“零件材料为HT200,毛坯重量约为1.0。
kg,生产类型为中批量生产，采用金属型铸造。
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、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1.铁端面
考虑左端面的粗糙度R。
为3.2,参照《机械制造工艺设计手册》——以下简称“手册”，表1—43,确定工序尺寸为Z=3.0mm,其中粗加工的加工余量Z二2.0mm,精加工的加工余量Z=1.0mmo右端面没有粗糙度要求，只要求粗加工，所以余量定位3.0mm。
2.花键孔（6-025H7X022H12X6H11）o
要求花键孔为外径定心，故采用拉削加工。
孔022H12mm:
钻孔：
020mm
扩钻：
022mm2Z二2.0mm
拉花键孔（6-025H7X022H12X6H11）
花键孔要求外径定心，花键径拉削时的加工余量为孔的公差0.17
3.铁表面
根据“手册”表1—49,取上表面的机械加工余量为4.0mm,下
Z=3.0mm
Z=1.0mm
Z=3.0mm
2Z=4.0mm
2Z=2.0mm
表面的余量为3.0mm。
粗铁上表面
精铢上表面的台阶面
粗铁下表面
4.铁通槽18H11
粗铢16mm
半精铢18mm
毛坯制造尺寸及技术要求见毛坯图。
（五）确定切削用量及基本工时
工序I：
铢端面。
1）粗铁左端面
背吃刀量为。
广1.5mm（表3-28）
进给量的确定：
机床的功率5〜1OKw,工件夹具系统的刚度为中等条件，按《切削用量简明手册》中表3.3选取该工序的每齿进给量为/:
=0.2mm/Zo
铁削速度：
参考《机械制造技术基础课程设计指导教程》得，选用高速钢三面刃。
铁削速度为v二40m/min,有公式n=1000x40"x80=159.15r/mino
由于手册中的X51型立式铁床的主轴转速为n=160r/minz所以，实际的铢削速度为：
v=nnd/1000=160x3.14x80/1000=40mm/min
基本时间t:
根据铢刀平面（对称铁削、主偏角、二90°）的基本时间计算公式:
t=（/+/1+/2）//H,2o其中，/=75mm,/广】〜3mm,取匕二2mm,ae=40mmo则有：
'=0.5）+2=0.5（80-丁8。
2TO?
）+2二7.36mm。
f„z=fxn=f.xzxn=0.2xlOx160=320mm/min
+,+,』//〃广（75+7.36+2）/320二0.264min*15.82s
2））精铁左端面
背吃刀量的确定：
％=1mm.
进给量的确定：
由《切削用量简明手册》中表3.3,按表面粗糙度为上二3.2pm的条件选取，该工序的每转进给量f=0.8mm/ro
铁削速度的计算：
根据其他有关资料确定，按镶齿铁刀，d/z=80/10,人二0.08mm/z的条件选取，铁削速度v为:
v=57.6mm/min。
由公式:
n=1000r/nd可以求得铁刀转速n=229.3r/mino参照《机械制造技术基础课程设计指导教程》中4-15的X51型立式铁床的主轴转速，选取转速为n二210r/min。
再将此转速代入上面公式，可以求得：
v=nnd/1000=52.78mm/mino
基本时间的确定：
根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表5-43中面铁刀铁平面（对称铢削、主偏角＜=90°）的基本时间公式+可以求得该工序的基本时间，其中/二75mm,
/2=1—3mm,取匕=2mm,心二40mm,'=7.36mm,得
fm.-fxn=0.8mm/rx21Or/min=l68mm/min
仁（/+,+,』/九二（75+2+7.36）/168二0.502min*30.13s
工序II：
钻、扩花键底孔并倒角
1）钻孔020mm
机床：
轻型圆柱立式钻床Z535
刀具：
查《实用机械加工工艺手册》表10-175,选高速钢直柄麻花钻，钻孔到©20mm,所以d=20mm。
进给量/：
根据《机械加工工艺手册》表2.4-38,取f=0.5mm/r
切削速度V:
参照《机械加工工艺手册》表2.4-41,取u=o.45〃n
也£挡二划竺竺二7.16r/s（430r/min）
Ji.dw3.14x20
按照《机械加工工艺手册》表3.1-36,取nH-430r/min
故实际切削速度v二耳耕二0.45m/s
切削工时1=80mm,1^6mm,l2=3mm
（0.42min）
_1+lj+12_80+6+3=25s
”nw•/7.16x0.5
2）扩孔022mm
刀具：
查《实用机械加工工艺手册》表10-175,选高速钢钻，钻孔到022mm,所以d=22mm。
进给量/：
根据《机械加工工艺手册》表2.4-38,取f=1.07mm/r
切削速度V:
参照《机械加工工艺手册》表2.4-41,取
v=0.175m/s（10.5m/min）
按机床选取nM.=l36r/min=2.27r/s
故实际切削速度V二哈S=0.16m/s
切削工时1=80mm,I,=3mm,l2=1.5mm
（0.6min）
_1+1,+1,_80+3+1.5=35snw•/2.27x1.07
3）倒角1.07x15°
f=0.05mm/r（表3—17）
v=0.516m/s
（参照表3-21）
1000-vnr仃j=
=¥：
W；16=6.3〃s（378r/min）
按机床选取n,=380r/min=6.33r/s
切削工时I=2.0mm,1,=2.5mm,
（0.23min）
=1+1«=2.0+A=]4swnw•/6.33x0.05
工序三：
拉花键022mm
机床：
卧式拉床L6120。
刀具：
查《复杂刀具设计手册》表1.3-1,选择拉刀类型为矩形花键拉刀第三型号，该刀具特点：
拉削长度大于30mm,同时加工齿数不小于5。
材料：
W18Cr4V做拉刀材料，柄部采用40C「材料。
拉削过程中，刀具进给方向和拉削方向一致，拉刀各齿齿升量详见拉刀设计，拉削的进给量即为单面的齿升量。
查《机械加工工艺手册》表2.4-118和24119,确定拉削速度v=0.075-0.06m/s,取v=0.07m/so
拉削工件长度/：
/=80〃〃〃；
拉刀长度A：
l=753fwn（见拉刀设计）；
拉刀切出长度/2=5—10mm,取i2=\0mmo
走刀次数一次。
根据以上数据代入公式（计算公式由《机械加工工艺手册》表2.5-20获得），得机动时间。
=曳旦次+753+10=2（0.2min）
lj1000v1000x0.07
工序四：
粗、精铢上端面
机床：
卧式升降台铁床X63
刀具：
根据《实用机械加工工艺手册》表10-231,选用高速钢错
齿三面刃铁刀，规格为：
D=\60〃?
m,d=40〃〃〃,L=12mm,齿数为24齿。
（1）粗铢上端面
车先削深度匕：
Clp=2mm
每齿进给量％:
查《机械加工工艺手册》表2.4-75,
q.=0.15~0.25mm/z,取q=0.2mm]zo
铢削速度心查《实用机械加工工艺师手册》表H-94,得
u=15~20m/s=0.25〜0.33mm/s,取u=0.3m/s
机床主轴转速〃:
1000Vn==
ttD
=1000x0.3x60^583r/m.n
3.14x160
查《机械加工工艺手册》表3.1-74取〃=37.5/・/min
进给量匕:
匕=afZn=0.2x12x37.5/60=1.5mm/s
工作台每分进给量/s：
f,n=Vf=1.5"〃〃/$=90〃〃〃/min
被切削层长度/：
由毛坯尺寸可知/=80〃〃〃
刀具切入长度，：
4=0.5。
+（1~2）
二82mm
刀具切出长度，2：
取，2=2〃助
走刀次数为1
（2）精铢上端面
切削深度％:
七=1〃〃〃
根据《实用机械加工工艺师册》表11-91查得：
每齿进给量
=0.01~0.02〃?
〃?
/z,取=0.02〃"〃/z,根据《实用机械加工工艺师册》表11-94
查得切削速度V=18时min
机床主轴转速〃：
1000V1000x18
n==a33.1/7min
nd3.14x160
按照《机械加工工艺手册》表3.1-74取〃=37.5〃min
实际切削速度V：
nDn3.14x160x37.5.
v==q0.3im/s
10001000x60
进给量七:
匕==0.02x12x37.5/60=1.5mm/5
工作台每分进给量九”：
fm=Vf=1.39〃〃〃/$=83.6"〃〃/min被切削层长度/：
由毛坯尺寸可知/=20〃〃〃，
刀具切入长度，：
4=0.5。
+（1~2）
二81mm
刀具切出长度匕：
取A=2〃助
走刀次数为1
in—I□I/+/]+/•>20+81+2°与.
机动时I司小.。
=一-―=一——a1.23min
Jm庭.0
本工序机动时间“=*+顷=1.82+1.23=3.05min工序五：
粗、精18H11底槽
机床：
立式升降台铁床（X62）
刀具：
根据《实用机械加工工艺师手册》表21-5选用高速钢镶齿三面刃铢刀。
外径160mm,径40mm,刀宽粗铁16mm,精锐
18mm,齿数为24齿。
（1）粗铁16槽
铢削深度％:
劣=15〃〃”
每齿进给量％：
查《机械加工工艺手册》表2.4-75,得
，-=0.2~0.3mm/z,取af=0.2mm/zo
铢削速度V:
查《机械加工工艺师手册》表30-33,得v=14,n/nin机床主轴转速〃：
1000Vn==
=1000x14^27i9r/n.n
iD3.14x160
查《机械加工工艺手册》表3.1-74取〃=30/7min
实际切削速度u：
rcDn3.14x160x30…厂/=b0.25〃〃s10001000x60
进给量七:
匕=cifZn=0.2X24X30/60=2Amm/5
工作台每分进给量fm:
fm=Vf=2Amm/s=144〃w/min
被切削层长度/：
由毛坯尺寸可知/=40〃〃〃
刀具切入长度，：
4=0.5。
+（1~2）
=81mm
刀具切出长度匕：
取匕=2mm走刀次数1次
⑵精铁18槽
切削深度％:
0,=7.5〃质
根据《机械加工工艺手册》表2.4-76查得：
进给量af=0.05mm/zt查《机械加工工艺手册》表2.4-82得切削速度\，=23〃加n,机床主轴转速〃：
查《机械加工工艺手册》表3.1-74取〃=47.5〃min
nDn_3.14x160x47.5
10001000x60
进给量匕：
匕=0/07=0.05x24x47.5/60=0.95〃〃〃/$
工作台每分进给量九：
fm=Vf=0.18"mi/s=57〃〃〃/min
被切削层长度/：
由毛坯尺寸可知/=40〃〃〃，
刀具切入长度4：
4=0.5。
+（1~2）
二81mm
刀具切出长度匕：
取，2=2〃助
走刀次数为1
4-n—4in-4-i*./+/]+/•>40+81+2.uc.
机动时I可顼•tjx=一-—=——vl.52min
Jm。
/
本工序机动时间“=tj}+tj2=0.85+1.52=2.37min
工序六：
钻M8孔并攻丝
机床：
摇臂钻床Z3025
刀具：
根据参照《机械加工工艺手册》表4.3-9硬质合金锥柄麻花钻头。
（1）钻孑L06.7
钻孔前铸件为实心，根据上文所的加工余量先钻孔到。
6.7〃冲再攻丝，所以。
=6.7〃〃〃。
钻削深度0p：
a,=67mm
进给量/：
根据《机械加工工艺手册》表2.4-38,取f=0.33mm/r切削速度心参照《机械加工工艺手册》表2.4-41,取V=0A\m/s
机床主轴转速〃，有:
按照《机械加工工艺手册》表3.1-31取/7=16OOr/min
所以实际切削速度y：
V=^!
L=3J4x6.7x160（）Q56in/s
10001000x60
切削工时
被切削层长度I-I=42/77/7?
刀具切入长度，：
DA7
L=—ctgk,+（l~2）=^—ctg\20°+\=2.89m〃zr3mm
22
刀具切出长度匕：
匕=1~4"〃〃取匕=走刀次数为1,钻孔数为2个
机动时间。
】：
=—x2=.x2«0.5min
刀71fn0.33x1600
（2）攻2-M8螺纹通孔
刀具：
制钢机动丝锥
进给量/：
查《机械加工工艺手册》表1.8-1得所加工螺纹孔螺
F巨〃=1.25〃?
〃?
，因it匕进给量f=1.25〃〃〃//
切削速度V:
参照《机械加工工艺手册》表2.4-105,取
V=0.133/77/5=7.98/7?
/min
1000V1000x7.98今,,・而
机床主轴转速〃:
n==^317.68/7min,取
/rd。
3.14x8
〃=350〃min
实际切削速度V'：
V，=^=£14x8x350“m/s
10001000x60
被切削层长度/:
I=9.5mm
刀具切入长度4:
4=（1~3）/=3x1.25=3.75〃?
〃？
刀具切出长度，2：
匕=（2~3）/=3x1.25=3.75〃?
〃?
，加工数为2
机动时间山:
）x2^0.13min
/+«+/,/+，+/,、c,9.5+3.75+3.759.5+3.75+3.75
——!
■_+——!
__）x2=（+
fn龙回1.5x3501.5x350
本工序机动时间。
：
tj=妇+。
2=0.5+0.13=0.63min。
最后，将以上各工序用量、工时定额的计算结果，连同其他
加工数据，一并填入机械加工工艺过程综合卡片，见附表1。
三、专用夹具设计
该工件为中批量生产，所以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，
二，提出问题
利用本夹具来钻拔叉上表面上的三个工作孔，在加工本工序时，其他工序都已基本完成。
因此，在本工序加工时，主要考虑如何保证侧面和孔轴线和花键轴线在同一平面，如何降低劳动强度，提高劳动生产率，而且精度也有一定的要求。
三，夹具设计
1,定位基准的选择。
有零件图可知，为了定位误差为零，则选择零件的左侧表面为主要基准，花键轴线为辅助基准，
2,切削力及夹紧力的计算。
（1）刀具：
直炳麻花钻,高速钢钻头，钻头直径6.5mm,
钻头转速n=5.63r/s
工件材料:
灰铸铁HB=210
（2）计算
M=CM-doXM-fYmm乩.I。
"=225.63X6.52X0.25°8X10-3二3.144N•m
F二CF.dOXF.fyF.KF,
查表得，
Cf=588.60,yf=0.8,xF=l,
F=588.60X6.5X0.2508X1.0=1262.07N
当HB=21。
时，查表得休正系数K=0.9
实际切削扭矩M及轴向力F为：
M二3.144x0.9=2.8296（N-m）,
F=1262.07x0.9=1135.86（N）
切削功率为：
Pm=2a・M•n•10一3二2x3.14x2.8196x13.6
X10-3=0.24（KW）
切削扭矩M二1444N・mm,对工件定位的影响很少，可以忽略
当偏心夹紧时，夹紧力公式为：
W0礼5疽如质5"03）
wo：
偏心夹紧时的夹紧力（N）；
L：
力臂长（mm）;
u:
摩擦因数（tg0i=tg02=u）;
R：
偏心轮半径（mm）;
E:
偏心量（mm）;
「：
转轴半径
偏心轮几何中心与转动中心联线和几何中心与夹紧点
联线间的夹角（°）；
S=S1+S2+S3+S4；
sl=0.3mm,s2=0.1mm,s3=0.1mm,s4=0.2mm,
/.s=0.3+0.1+0.1+0.2=0.7mm;
偏心轮工作段为沦为150。
〜180。
，
偏心量：
偏心量：
偏心量：
e=（〃叫）==1.4〃?
〃?
，
cos/1一cos/2cos150一cos180
偏心轮直径D2（14〜20）e,
转轴直径：
cU0.25,D=0.25x25=6.25mm,
•-WO二j“培…",=kql（n）=100x70x0.43二301°N
总的来看对夹具体的要求还是比较高的，所以我们在夹具体的选材上要合理，且应采用铸造结构，来可靠度。
四，夹具装配图标注尺寸、配合及技术要求
（1）确定定位元件间的尺寸，心轴与削边销中心距尺寸为
96.8
（2）根据加工孔的加工要求，确定钻套中心线与定位销轴线垂直度为零件相应尺寸的公差值的V3o位置度公差为零件相应尺寸0.1的公差值的1/3。
（3）心轴中心线与夹具底面的平行度公差为0.02mm。
（4）标注关键件的配合尺寸如图。
五，夹具操作简要说明
本夹具使用在立式钻床上，加工工件上端面上的两个
M8螺纹孔和一个锥形孔。
以左端
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