全套CA6140车床的拨叉831003.docx
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全套CA6140车床的拨叉831003
1.零件的工艺性分析
拨叉的用途
题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。
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工作，获得所需的速度和扭矩的作用。
宽度为30mm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。
所以，宽度为30mm的面的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高
拨叉的技术要求
加工表面
尺寸及偏差
mm
公差及精度等级
表面粗糙度Ra
m
形位公差
mm
拨叉左端面
80
拨叉上表面
30
//A
花键小径
©22+
IT7
花键大径
©25+
IT7
通槽上底面
35
通槽内侧面
18+
丄A
通槽下底面
35
2XM8通孑L
©8
©5锥孔配件
©5
审查拨叉的工艺性
分析零件图可知，该拨叉形状、结构比较简单，通过铸造毛坯可以得到基本形状，减少了加工工序，又节约了材料。
除了拨叉上表面外，其余表面加工精度较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻
床等车床的粗加工就可以达到加工要求；而主要工作表面----拨叉上表面虽然加工精度较高，但也可以在正常的生产条件下，采用经济的方法保质保量的加工出来。
由此可以见，该零件的工艺性较好。
2.确定毛坯、绘制毛坯简图
选择毛坯
零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，考虑到零件需加工表面少，精度要求不高，有强肋，且工作条件不差，既无交变载荷，又属于间歇工作，故选用金属型铸件，以满足不加工表面的粗糙度要求及生产要求。
零件形状简单，因此毛形状需要与零件的形状尽量接近，又因内花键较小，因此不可直接铸出
确定毛坯尺寸公差和机械加工余量
公差等级由拨叉的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为IT10
铸件重量
已知机械加工后波插件的重量为，由此可初步估计机械加工前铸件毛坯的重量为1kg。
零件表面粗糙度
由零件图可知，该拨叉各加工表面的粗糙度Ra均大于等于
由铸件铸造类型为金属型铸造，因此加工余量等级选为F
项目
机械加工余量mm
尺寸公差mm
公差等级
长度80
3
IT10
通槽深35
3
IT10
通槽宽18
3
2
IT10
2.3绘制铸件毛坯简图
3拟定拨叉工艺路线
定位基准的选择
粗基准的选择
对于同时具有加工表面与不加工表面的工件，为了保证不加工面与加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面作为定位基准。
若工件上有多个不加工表面，应选其中与加工表面位置精度要求高的表面为粗基准。
如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。
为保证工件某重要表面的余量均匀，应选重要表面为粗基准。
应尽可能选择光滑平整，无飞边，浇口，冒口或其他缺陷的表面为粗基准，以便定位准确，夹紧可靠。
粗基准一般只在头道工序中使用一次，应该尽量避免重复使用。
因此，选择零件的右表面作为粗基准。
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。
该零件根据形位公差的要求，选择花键中心线为精基准。
表面加工方法的选择
本零件的毛坯为铸件，待加工面有内孔，端面，及锥孔，内倒角
等。
公差等级及粗糙度要求参考零件图。
其加工方法的选择如下：
（1）:
花键花键大径表面粗糙度为卩m，毛坯孔未铸出，需钻，扩、铰孔、然后直接用拉刀拉出即可。
（2）：
端面本零件的端面大部分尺寸精度要求不高，很大部分无需去除材料。
待加工的主要端面有零件的上端面和左端面以及通槽，除通槽内侧表面粗糙度为卩m及卩m,经粗铣和半精铣即可。
（4）：
M8mm螺纹孔，由《机械加工工艺手册》查知.配钻方式加工。
在加工的适当工艺过程中我们对产品进行质量检查，以满足工艺要求。
（5）：
内倒角加工角度为15度的内倒角，采用铣床加工即可。
工序集中与分散
选用工序集中原则安排拔叉的加工工序。
该拔叉的生产类型为中批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短辅助时间，而且由于与一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各种加工表面之间的相对位置精度要求。
工序顺序的安排
1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工基准——拨叉左端面
2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排加工工序。
3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面——拔叉头左端面内
花键孔，后加工次要表面拨叉上端面和通槽底面及内侧面。
4）遵循“先面后孔”原则，先加工拨叉左端面，再加工内花键孔；先拨叉上端面，再钻M8孔
确定工艺路线
在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，表列出了拨叉的工艺路线，如下：
工序名称
设备
工艺装备
粗铣左端面
立式铣床X51
端面铣刀、游标卡尺
钻孔©20mm、扩孔至©22+Ra=
立式钻床Z535
麻花钻、扩孔钻、铰刀、卡尺、塞规
拉花键
卧式拉床L6110A
拉刀、卡规
精铣左端面至80mmRa=
立式铣床X51
端面铣刀、游标卡尺
粗铣沟槽、精铣沟槽18+x35槽底Ra=槽内侧Ra=
立式铣床X51
三面刃铣刀、卡规、深度游标卡尺
粗铣上平面、精铣上平面Ra=
立式铣床X51
端面铣刀、游标卡尺
钻孔2X©7
立式钻床Z525
麻花钻、内径千分尺
攻螺纹2xM8mm
立式钻床Z525
丝锥
钻、铰©5锥销孔
立式钻床Z525
麻花钻、锥度铰刀、塞规、卡尺
去毛刺
钳工台
平锂
清洗
清洗机
清洗机
终检
塞规、百分表、卡尺等
4.切削用量、时间定额的计算
切削用量的计算
工序6-----钻孔2X©7
钻床：
选用Z525立式钻床。
钻头：
选用直柄麻花钻,钻头直d=,l=74mm,11=34mm,
a〜
1）背吃刀量的确定查《机械制造技术基础课程设计指南》由表5-52取螺距为的普通细牙螺纹，攻螺纹前钻孔用麻花钻直径为所以背吃刀量取ap=
2）进给量的确定查《机械制造技术基础课程设计指南》由表5-133,选取该工步的每转进给量f=r
3）切削速度的计算查《机械制造技术基础课程设计指南》由表5-133,按工件材料为铸铁的条件选取，切削速度可取20m/min。
由公式n1000v/d可求的该工序的钻头转速为n=min,参照《机械制造技术基础课程设计指南》由表5-65所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=960r/min。
再将此转速带入公式n1000v/d,可求出该工序的实际钻削速度
vnd/1000=960r/minXX7mm=min
工序7----攻螺纹2XM8mm
1）背吃刀量的确定查《机械制造技术基础课程设计指南》由表
5-52取螺距为的普通细牙螺纹，攻螺纹前钻孔用麻花钻直径为，因此攻螺纹的背吃刀量a）=8mm-7mm=1mm
2）进给量的确定由于攻螺纹的进给量就是被加工螺纹的螺距，因此
f=1mm/r
3）切削速度的选择查《机械制造技术基础课程设计指南》由表5-141差的攻螺纹的切削速度v=5~10m/min，所以暂取
v=5m/min。
由公式求得该工序的主轴转速n1000v/d=1000X
5m/min/x8mm~min,参照《机械制造技术基础课程设计指南》由表5-65所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=272r/min。
再将此转速带入公式n1000v/d，可求出该工序的实际钻削速度vnd/1000=272r/minxx8mm/1000=min
时间定额的确定
基本时间的计算
1）钻孔工步根据《机械制造技术基础课程设计指南》由表2-26，钻孔的
基本时间可由公式「
L1一12求得。
式中l=，I2=1~4，取12=2mm，
fn
fn
l1Dcotkr（1~2）=7mmcot54°
22
1mmn=960r/min；
=r。
将上述结果带入
公式，则该工序的基本时间「f
9.5mm5.2mm2mm
〜
0.16mm/r960r/min
2）攻螺纹工步根据《机械制造技术基础课程设计指南》由表5-97，选用细
柄机用丝锥，螺纹加工机动时间的计算由公式Tj
（亠亠）求
fnfn0
li=2mm，I2=2mm，
，将上述结果带入
得。
式中1=，li=（1~3）P,12=（2~3）P，P=1mm，所以取
f=1mm/r;n=272r/min;i为丝锥数量1；n°=272r/min
9.5mm2mm2mm9.5mm2mm2mm
公式，求得Tj（）1
1mm/r272r/min1mm/r272r/min
辅助时间的确定
辅助时间tf与基本时间tj之间的关系为tf=（~）tj，取tf=tj，则各工序的辅助时间分别
为：
钻孔工步的辅助时间tf=x=
攻螺纹工步的辅助时间tf=x=
5.夹具的设计
夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的
工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。
在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制
造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。
正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。
同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。
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©7mm孑L、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。
定位方案的设计
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2XM8mm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©7mm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。
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。
夹具体的设计
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2XM8mm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。
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。
导向元件的设计
加工2XM8mm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©7mm孑L,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〜d，所以H=X8mm=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。
h值太小，切屑难以自由排出，使加工表面损坏；h值太大时，会降低钻套对钻头的导向作用。
加工铸铁时，h=〜d,所以h=x8mm=4mm。
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
d2tan（a
2FL
2,2
3Dd
a----螺纹升角
----螺纹摩擦角
f----螺母端面与工件之间摩擦系数
d2----螺杆中径
则所需夹紧力F=298N
夹具操作的简要说明
此次设计的夹具夹紧原理为：
通过花键孔轴线和拨叉左端面为定位基准，以钻模板上的快换钻套和钻套衬套引导刀具进行加工。
夹紧时采用手动螺旋夹紧机构作为夹紧工件。
同时为了保证定位基准的精度，采用十字垫圈。
如前所述，在设计夹具时，应该考虑提高劳动生产率。
为此，设计采用了快换装置。
攻螺纹时，取出快换钻套和钻套衬套，即可替换钻套，进行攻螺纹加工。
在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。
应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。
提高夹具性价比。
本夹具操作简单，省时省力。
6.设计的感想与体会
为期三周的夹具课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，经过老师和同学的帮助，还有自己不懈的努力，终于定时定量的完成了这次课程设计。
课程设计作为《机械制造技术基础》课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。
本次课程设计主要经历了两个阶段：
第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。
第一阶段运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。
通过此次设计，使我基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。
学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。
本设计还存在很多不足之处。
一是由于本人对CAXA画图软件的掌握还不够熟练,在画图遇到复杂图和难的地方时显得力不从心，使图不能达到预期设计出来的水平。
二是本人对换档叉结构和工作原理掌握的不够熟练，在设计过程中不能全面地考虑问题，造成走许多弯路，设计速度缓慢，这些都需要进一步研究和进一步实践来解决。
总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。
提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。
本设计还存在很多不足之处。
一是由于本人对CAXA画图软件的掌握还不够熟练,在画图遇到复杂图和难的地方时显得力不从心，使图不能达到预期设计出来的水平。
二是本人对拨叉结构和工作原理掌握的不够熟练，在设计过程中不能全面地考虑问题，造成走许多弯路，设计速度缓慢，这些都需要进一步研究和进一步实践来解决。
由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正！
7.参考文献
1、黄健求主编《机械制造技术基础》机械工业出版社
2、崇凯主编《机械制造技术基础课程设计指南》化学工业出版社
3、肖继德、陈宁平主编《机床夹具设计（第二版）》机械工业出版社
4、秦国华、张卫红主编《机床夹具的现代设计方法》航空工业出版社
9、孙志礼、冷兴聚、魏延刚、曾海泉主编《机械设计》东北大学出版社
10、孙丽媛主编《机械制造工艺及专用夹具设计指导》冶金工业出版社
11、邹青主编《机械制造技术基础课程设计指导教程》机械工业出版社
机械制造工艺学
课程设计说明书
题目：
设计“拨叉（831003）”零件的机械加工工艺规程及工艺装备
内容：
（中批量生产）
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
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，①25mm花键底孔两端的2X75°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①40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①20
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①22H12
工序八：
车倒角工序九：
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^一:
1钻螺纹通孔2X①8
2钻①5圆锥孔
3攻丝
工序十二：
拉花键
工序十三：
终检，入库
机械加工工艺过程卡片
产品型号
CA6
140
产品型号
831003
共1
页
产品名称
机床
零件名称
拨叉
第1
页
材料牌号
HT200
铸铁
毛坯种类
铸件
毛坯尺寸
680
毛坯件数
1
每台件数
1
备注
工
序号
工序名称
工序内容
车间
工
段
设备
工艺装备
工时
准终
单件
1
铣削
1.粗铣左端面
2.精铣左端面
2
铣床
专用夹具、高速钢镶嵌式端面铣刀，游标卡尺
60
s
2
钻孔扩孔
1.钻孔©20
2.扩孔至622
钻床车间
2
钻床
专用夹具、直柄麻花钻，卡尺，塞规
10
0s
3
倒角
1.倒角15°
车床车一
1
车床
普通车刀，游标卡尺
间
4
拉花键
1.拉花键
拉床车间
1
拉床
专用夹具、拉刀
5
铣削
1.粗铣沟槽
2.粗铣上平面
铣床车间
2
铣床
专用夹具、盘铣刀深度，
游标卡尺
20
0s
6
铣削
1•精铣沟槽
2.精铣上平面
铣床车间
2
铣床
专用夹具、高速钢镶嵌式端面铣刀，游标卡尺
7
钻孔
1.钻孑L2X©8
钻床车间
1
钻床
专用夹具、麻花钻，内径千分尺
8
攻螺纹
1.攻螺纹2XM8
钳工车间
1
锥丝
锥丝
9
检验
检验车间
塞规，卡尺等。
设计（日期）
2011-12-17
审核（日期）
会签
（日期）
标记
处数
更改文件
签字
日期
标记
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
机械加工工序卡片
生产
类型
中批生产
工
序号
I
I
湖南工学院机械设计制造极其
自动化专业
机械加工工序卡片
生产
类型
中批生产
工
序号
旁/片
零件号
i
零件
拨叉
「名称
零件
1
y11
重芒L
零件数
刀
工
工
序
步
具
/、
材
牌
号
HT20
0
名
称
立式
钻床
III
工步说明
具
/、
钻©20
麻花钻
孔
do=23mm
扩©22
咼速钢钻d
孔
倒角
0=
1
2
3
走
刀
长
度
（m
m）
走刀次数
湖南工学院
机械设计制造极其
自动化专业
料
硬
度
HB17
0~241
Z535
毛
型
式
铸
件
重
夹具和辅助工
具
/、
专用
夹具
切
削
深
度
（m
m）
进
给
量
（m
m/r
）
主
轴
转
速
（r/min）
切
削
速
度
（m/min）
基
本
工
时
mi
n
20
2
272
140
机械加工工序卡
片
零件重量
零件
名称
材
牌
号
生产
类型
中批生产
拨叉
工
序号
零件
号
同时加工零件数毛
型
式
HT20
0
HB17
升级会员 