机械制造工艺过程设计.docx
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机械制造工艺过程设计
.
前言
通过机床工艺及夹具设计，汇总所学专业知识如一体（如《公差
于配合》、《机械零件设计》、《机械原理》、《机械制造工艺》等）。
让
我们对所学的专业课得以巩固、复习及实用，在理论与实践上有机结
合；使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解，并为以后的实际工
作奠定坚实的基础！
在这次设计中，我们主要设计C6140拨叉的夹具。
在设计中阅读
大量的参考资料并且得到老师的指导由于能力有限在设计中难免有
不足之处，恳请各位老师、同学批评指正。
.
.
一．设计的目的：
机械制造工艺学课程设计,是在学完机械制造工艺学及夹具设计
原理课程，经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节；在老
师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课
程，并且独立完成的一项工程基本训练。
同时，也为以后搞好毕业设
计打下良好基础。
通过课程设计达到以下目的：
1、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般
方法。
通过学生亲手设计夹具（或量具）的训练，提高结构设计的能
力。
2、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的
知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺
规程等问题的方法。
3、学会使用手册及图表资料。
掌握与本设计有关的各种资料的
名称和出处，能够做到熟练运用。
4、通过课程设计也提高了自己的编写文件的能力
二．零件的分析
（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，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要
求进行工作。
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30+0.0120mm的面寸精度要求很高，因为在拨叉拔动
.
.
使滑移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙很大时，滑移齿轮得不到
很高的位置精度。
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，宽度为30+0.0120mm
的面和槽之间滑移齿轮的配合精度要求很高。
（二）、零件的工艺分析：
CA6140拨叉共有两组加工表面。
1.以花键孔的中心线为基准的加工面
这一组面包括?
26+0.230mm的六齿方花键孔、?
23+0.280花键底孔两端的2X150到角和距中心线为22mm的平面。
2.以工件右端面为基准的?
26+0.230mm的花键经上述分析可知，对于两组加工表面，可先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面。
二、工艺规程设计
（一）确定毛坯的制造形成。
零件材料HT200、考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲
击性载荷，因此选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零
件的工作可靠。
由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很
大，故可采取模锻成型。
经查《金属机械加工工艺人员手册》表
5-5取等级为2级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量
为3±0.8mm。
毛坯零件图见附图：
（二）基准的选择。
.
.
1.粗基准的选择：
因为要保证花键的中心线垂直于右端面，所以以Φ40的外圆表面的粗基准。
2.精度基准的选择：
为保证定位基准和工序基准重合，以零件
的A面为精基准。
（三）制定工艺路线
工艺路线方案一：
工序一：
铸造毛坯；
工序二：
粗、半精铣左端面C面，
工序三：
终检，入库。
工序四：
拉花键Φ25H7
工序五：
粗铣底面D面及18H11槽；
工序六：
半精铣底面D面及18H11槽；
工序七：
钻配作孔、螺纹孔；
工序八：
去毛刺；
工序九：
钻孔并扩花键底孔Φ22并锪2×75°倒角工艺路线方案二：
工序一：
铸造毛坯；
工序二：
粗、半精铣左端面C面，
工序三：
钻孔并扩花键底孔Φ22并锪2×75°倒角；工序四：
拉花键
工序五：
粗、半精铣底面D面；
工序六：
钻配作孔、螺纹孔；
工序七：
粗、半精铣槽；
工序八：
去毛刺；
工序九：
终检，入库。
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比较两种工序加工方案，考虑到加工过程中粗精铣同一面可用同一夹具和刀具，为了减少换夹具及刀具的时间，缩短加工工时提高加工效率，故采用第二种加工方案。
（四）、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定：
CA6140的拨叉材料为HT200。
毛坯重量为1.0kgσb=160MPaHBS
生产类型为由大、中批量生产，采用模锻锻模。
根据上述原始资料和加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以及毛坯尺寸。
根据零件图计算轮廓尺寸，长40mm，宽为80mm，高为75mm，故零件
最大轮廓尺寸为80mm。
选取公差等级CT由《机械制造技术基础课程设计指南》中表5-1可查得
毛坯件的公差等级为8~10级，，取为10级。
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《机械
制造技术基础课程设计指南》中表5-3可查得尺寸公差为CT=3.2mm
求机械加工余量由《机械制造技术基础课程设计指南》表5-5查得机械
加工余量等级范围为D~F，取为E级
求RAM（要求的机械加工余量）对所有的加工表面取同一数值，由《机械制造技术基础课程设计指南》表5-4查得最大轮廓尺寸为80mm、机械加工余量为E级，得RAM数值为0.7mm。
求毛坯尺寸2-M8通孔和Φ5锥孔较小铸成实心；C、Ｄ面单侧加工，
应由《机械制造技术基础课程设计指南》式5-2求出，即：
R=F+RAM+CT/2=80+0.7+3.2/2=82.3mm
D面为单侧加工，毛坯尺寸由机械制造技术基础课程设计指南》式
5-1求
出，即：
R=F+RAM+CT/2=72+0.7+3.2/2=74.3mm
为了简化铸件的形状取R＝75mm
.
.
铸件毛坯尺寸公差与加工余量见下表：
项目
C面
D面
公差等级CT
10
10
加工面基本尺寸
80
72
铸件尺寸公差
3.2
3.2
机械加工余量等级
E
E
RAM
0.7
0.7
毛坯基本尺寸
82.3
75
1、C面的单边总加工余量为Z＝2.3mm。
查《机械制造技术基础课程设计指
南》表5-49精加工余量故粗加工余量为Z＝1.3m
2、D面精加工余量同C面Z＝1mm故D面粗加工余量Z＝2mm
3、花键孔
要求以花键外径定心，故采用拉削加工
内空尺寸为22H12。
由《机械制造技术基础课程设计指南》表5-42却定孔
的加工余量分配：
钻孔：
20mm
扩孔：
22mm
拉花键孔（6-25H7*22H12*6H9）
4、铣18H11槽
由《机械制造技术基础课程设计指南》表5-41查得粗铣后半精铣宽度余量Z
＝3mm粗铣后公差为+0.18～+0.27半精铣后公差为+0.11（IT11）
（五）确定切削用量及基本工时
.
.
工序一：
铸造毛坯
工序二：
粗、半精铣左端面75×40面即C面。
一、
粗铣面75×40面
1、
背吃刀量的确定
因为切削余量较小故一次切削就可切除所有余量故a10
。
=z=1.3mm
2、
进给量的确定。
选用硬质合金端铣刀刀具材料为
YG6铣刀直径为8mm齿数为10，选
用X5032，立式升降台铣床，功率为7.5KW。
由《实用机械加工工艺手册》表11－92可查得每齿进给量fz＝0.14～0.24mm取fz＝0.2mm/z
3、
铣削速度的确定。
由《实用机械加工工艺手册》表
11-94可查得灰铸铁的硬度为
150～
225HBS，查得Vc=60~10m/min。
则主轴转速为
n＝1000Vc/
D＝
238.8～437.9r/min。
V
f＝fz＝
477.6
～
875.6r/mm
。
故取
n＝
Zn
300r/min，Vf＝480mm/min。
切削工时：
由《切削用量简明手册》表3.26可查得入切量及超切量Y+=12mm。
故
LY
t＝
Vf
＝7512
480
＝0.18mim。
二、精铣75×40面
1、背吃刀量的确定
由《实用机械加工工艺手册》表6-30查得半精铣的铣削用量为1mm，
即ap＝1mm。
2、进给量的确定
选用与粗铣刀同样的刀具与机床，由《实用机械加工工艺手册》表
11-92要求表面粗糙度为3.2查得每转进给量为0.5～1.0故取0.5mm/r3、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60～110m/min则机床主轴转速n＝1000Vc/D=238.8~437.9r/mim取n＝300r/min，则Vf＝
150mm/min。
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
LY
t＝
Vf
＝8012
150
.
.
＝0.61mim
工序三钻Φ22花键底孔，扩花键底孔Φ22倒2×75o倒角
一、钻Φ20的孔
1）决定进给量
由《切削用量简明手册》表2.7选择高速钢麻花钻头其直径do＝20mm。
铸铁的硬度大于200HBS查得进给量f=0.43~0.53mm/r由于Yd＝80/20＝4查得修
正系数Ktf＝0.95则f＝0.41～0.50mm/r。
由《切削用量简明手册》表
2.8可查得
钻头强度允许的进给量为f＝1.75mm/r。
由《切削用量简明手册》表
2.9可知机
床进给机构强度所允许的钻削进给量。
选用Z525钻床由表2.35查得进给机构允
许的最大抗力Fmax＝8830N，do
，查
＝
，故取
f
＝
0.48
由《切削
20.5f
0.93mm/s
用量简明手册》表2.19查得高速钢钻头钻孔的轴向力
F＝5510N小于Fmax，故
可用。
2）
确定钻头的磨钝标准及寿命。
2.12查的钻头后刀面最大磨损量取
0.6mm，寿
由《切削用量简明手册》表
命为T=15mim。
3）
确定切削速度
n
100v0
do
1000*18
3.14*20
＝286.6r/min
由《切削用量简明手册》表2.35取n＝272r/min则实际切削速度
Vc＝Dn
＝272*20*3.14＝17.1m/min。
1000
1000
4）检验机床扭矩及功率
由《切削用量简明手册》表2.20可查得f0.5mm/r时，Mc＝76.81Nm。
当
nc＝272r/min时由《切削用量简明手册》表2.35可查得Mm＝144.2Nm。
由《切削用量简明手册》表2.23查得Pc＝1.1kw。
Pe＝2.6×0.81＝7.76kw。
因为McMm，PcPe，故所选切削用量可用。
f＝0.48mm/r，n＝nc＝272r/min。
Vc＝17m/min。
计算基本工时：
L
tm＝
由《切削用量简明手册》表
2.29查得入切量与超切量分别为
10mm和10mm。
故：
tm＝L＝
8010
＝0.69mim。
nf
272*0.48
.
.
二、扩20孔。
1、确定背吃刀量
由《切削用量简明手册》查得背吃刀量为2mm。
2、确定进给量
由《切削用量简明手册》查的f＝0.6～0.7mm/r。
根据机床说明书取f＝
0.62mm/r
3、计算切削速度
1
1
1
1
V
~Vn
~
*17.1
2
3
2
3
＝5.7～8.5m/min
由此可知主轴的的转速为：
n＝82.5r/min
根据机床说明书取n＝140r/min，则实际切削速度
v＝140V＝9.67m/min
1000
4、计算切削工时
由《切削用量简明手册》表
2.5可查得Kv＝30～60，取Kv＝45。
由《机械加工工艺手册》表
3.5.1查得tm＝L
L1L2，式中各参数：
fn
L=80mm，L1＝1.707～2.107，取L1＝2mm。
故
tm＝0.8min
工序四拉花键孔
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＝4.5～3.5m/min取Vc＝3m/min
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＝ZbL
k
1000vfzz
式中Zb为单面余量Zb
＝25
22＝1.5mm
2
L为拉削表明长度
L＝80mm
为拉削系数，取
＝1.2
K考虑机床返回行程系数取k＝1.4v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＝L/P
P为拉刀齿距P＝（1.25~1.5）80＝1.3580
＝12mm
所以拉刀同时工作齿数为
z＝L/P=80/127
所以
t＝1.5*80*1.2*1.4
1000*3*0.06*7
＝0.16min
工序五粗、精铣80×30面
一、粗铣80×30面
1、加工余量的确定
由前面可知粗加工加工余量为2mm，加工余量较小故采用一次切削故ap
＝2mm。
2、切削用量的确定
由《机械加工工艺手册》表2.1－20选择高速钢立铣刀，铣刀直径为16mm
齿数为3。
由《机械加工工艺手册》表2.1－96查得加工材料为灰铸铁，铣削宽度为aw＝do/4，铣刀的铣削速度为v＝18.29m/min，每齿进给量为0.063～0.102mm/z则主轴转速为
1000v
n＝=358.3~577.2r/min
取n＝460r/min，由此可得Vf＝fzzn＝0.09×3×460
＝124.2mm/min
3、铣削加工工时的计算
由《机械加工工艺手册》表2.1－94可查得
t＝Lwl1l2i
vf
式中
i为次给次数i＝30
8
do
4
l1＝0.5do+（0.5～1.0）＝9mm
l2＝1～2mm取l2＝2mm
则
8092
t＝＝5.86min
.
.
精铣80×30面
1、加工背吃刀量ap的确定
由前面可知道精铣的加工余量为1mm，故ap＝1mm2、进给量的确定
由《精铣加工工艺手册》表2.1－72查得高速钢立铣刀直径为16mm，选用与粗铣时同一铣刀和机床。
铣削宽度为aw＝3mm是的每齿进给量为0.08～0.05mm/z，因为表精度要求较高故fz＝0.06mm/z
3、切削用量的确定
由《机械加工工艺手册》表2.1－75查得铣刀磨钝标准查得后刀面最大磨
损限度为0.2～0.25mm。
由《机械加工工艺手册》表2.1－76限度寿命查得限度寿命T=60min。
由《机械加工工艺手册》表2.1-92查得Vc＝22m/min，则铣床的主轴转速：
n＝n1000v＝437.9r/min
do
取n＝460r/min。
则Vf＝fz*z*n＝0.06*3*460=82.8mm/min
4、计算铣削加工工时
由上面可知
t＝Lwl1l2i
vf
式中
lw、l1、l2与上述所相同。
i＝30/3＝10
将各参数代入上式可得：
8092
t＝×10
＝11min
工序六钻两M8底孔及攻螺纹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＝0.36～0.44mm/r，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＝0.86mm/r。
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＝1.6mm/r。
故由Z525型立式钻创说明书取f＝0.36mm/r。
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＝18m/min。
则主轴转
速为
.
.
n＝1000v＝818.9r/min。
D
由Z525钻床说明书由就近原则取n＝680r/min。
故实际切削速度为v＝
14.9m/min
4、校核机床扭矩及功率
由《切削用量简明手册》表2.20查得
Ff
CFdoZFfyFkF
Mc
ZM
f
y
MKM
CMdo
McVc
Pc
30d
CF=420,ZF=1yF＝0.8，CM=0.206,ZM2.0,yM=0.8
Ff＝420×72×0.360.8×1
＝1298.3N
Mc
＝0.206×72×0.360.8×1＝4.5Nm
Pc
＝415*14.9＝0.32KW
30*7
根据Z525机床说明书可知Mm=42.2Nm,Pe=2.8*0.81=2.26
KW,Fmax=8830N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6mm。
故
t
＝Ly
＝
10
6
nf
0.36
*680
＝0.07min
因为表面存在俩加工孔故加工工时为T=2t＝0.14min。
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～
12m/min。
故钻床主轴的转速为：
我n＝1000Vc＝437.9～477.7r/min
D
由Z525的说明书的参数可取n＝392r/min。
故实际切削速度为
Vc＝9.8mm/min
攻螺纹机动实际的计算
m
l1l
1
1
我t＝
p
n
n1
其中：
l：
工件螺纹的长度l＝10mm。
l1：
丝锥切削长度l1＝22mm。
.
.
：
攻螺纹是的超切量＝（2～3）P取＝3。
n：
攻螺纹是的转速n＝392r/min。
n1：
丝锥退出时的转速n1＝680r/min。
P:
螺距。
工序七铣18H11的槽一、粗铣18H11槽
1、选择与加工80×30平面同一规格的铣刀，同一铣床。
因为槽深为35mm故铣18H11槽时底边留有5mm的加工余量，精铣以达到图纸所规定的表面粗糙度的要求故ap＝30mm
2、切削用量的确定
由《机械加工工艺手册》表2.1-96查得切削速度为
V＝18～29m/min
每齿进给量为fz＝0.063～0.102mm/z取fz＝0.09mm/z。
则铣床主轴转速为
n＝1000V=358.3～577.2r/min
D
根据机床说明书可取n＝460r/min。
则实际转速为Vf＝fznz＝0.09×3×460
＝124.2mm/min
3、切削加工工时
由《机械加工工艺手册》表2.1-99查得
tm
lwl1
l2i
Vf
＝4092
124.2
＝0.82min
二、半精铣18H11槽
1、选取与粗铣18H11槽同一规格的铣刀，背吃刀量ap＝5mm。
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＝0.05～0.08mm/z
取fz＝0.06mm/z。
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0.22～0.25mm。
由表2.1-76查得铣刀寿命为T＝60min
3、切削用量的确定
由《机械加工工艺手册》表2.1-92查得V＝22m/min，则主轴转速
n＝1000V=437.9r/min
D
根据机床的说明书确定主轴转速为n＝460r/min。
则Vf＝fznz＝82.8mm/min
4、计算切削工时
由《机械加工工艺手册》表2.1-99查得
.
.
tm
lwl1l2i
Vf
4092*2
82.8
＝1.2min
三、夹具设计
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。
经分析决定设计第七道工序铣18H11槽的铣床专用夹具——开档夹具。
一、问题的提出
本夹具用来铣18H11槽，该槽相对于花键孔中心有一定的技术要求。
因
此在本
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