CA6140车床拨叉831003课程设计说明书小批量.docx

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CA6140车床拨叉831003课程设计说明书小批量

CA6140车床拨叉

831003（小批量）课程

设计说明书

学

院：

汽车与机械工程学院

专

业：

机械设计制造及其自动化

姓

名：

沈胜安

学

号：

201421030503

指导老师：

李旭宇

课

程：

机械制造技术基础

2016.12

1.零件分析

1.1零件的作用

题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。

它位于车床变速机构中，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。

1.2零件材料

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。

1.3零件的工艺分析

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。

1.4主要加工表面

加工表面

尺寸及偏差

公差及精度等级

表面粗糙度Ra

形位公差

mm

m

mm

拨叉左端面

80

3.2

拨叉上表面

30

3.2

∥

0.10

A

花键小径

φ22

+0.021

IT7

0

花键大径

φ25

+0.021

IT7

1.6

0

通槽上底面

35

6.3

通槽内侧面

18

+0.11

3.2

⊥

0.08

A

0

通槽下底面

35

2×M8通孔

φ8

φ5锥孔配件

φ5

1.5确定生产类型

经老师给定题目，确定为小批量生产。

2．确定毛坯、绘制毛坯简图

2.1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，故选用木模手工砂型铸件，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。

2.2确定毛坯尺寸公差和机械加工余量

2.2.1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。

2.2.2铸件重量

已知机械加工后波插件的重量为0.84kg，由此可初步估计机械加工前

铸件毛坯的重量为1kg。

2.2.3零件表面粗糙度

由零件图可知，该拨叉各加工表面的粗糙度Ra均大于等于1.6m2.2.4机械加工余量

由铸件铸造类型为金属型铸造，因此加工余量等级选为H。

项目

机械加工余量mm

尺寸公差mm

公差等级

长度80

3

3.2

IT10

通槽深35

3

2.6

IT10

通槽宽18

3

2

IT10

2.3绘制铸件毛坯简图

3工艺方案和内容的论证

3.1定位基准的选择

定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。

3.1.1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。

3.1.2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。

3.2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Ra1.6μm，毛坯孔未铸出，需钻，扩、铰孔、然后再线切割。

（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Ra3.2μm及Ra6.3μm，经粗铣和半精铣即可。

（3）：

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。

（4）：

内倒角加工角度为15度的内倒角，采用铣床加工即可。

3.3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小批量生产，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。

3.4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

3.5确定工艺路线

在综合考虑上述工序顺序安排原则基础上下表列出了拨叉的工艺路线

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

+0.021

mmRa=3.2m

立式钻床Z535

麻花钻、扩孔钻、铰刀、卡尺、塞规

钻孔φ20mm、扩孔至φ220

线切割花键

线切割机床

卡尺

精铣左端面至80mmRa=3.2

m

立式铣床X51

端面铣刀、游标卡尺

粗铣沟槽

、精铣沟槽18+0

0.11×35

立式铣床X51

三面刃铣刀、卡规、深度游标卡尺

a

m槽内侧

a

m

槽底R=6.3

R=3.2

粗铣上平面

、精铣上平面Ra=3.2

m

立式铣床X51

端面铣刀、游标卡尺

钻孔2×φ7

立式钻床Z525

麻花钻、内径千分尺

攻螺纹2×M8mm

立式钻床Z525

丝锥

钻、铰φ5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

平锉

清洗

清洗机

清洗机

终检

塞规、百分表、卡尺等

产品型号

CA614

产品型

831003

共1

页

0

号

机械加工工艺过程卡片

零件名

产品名称

机床

拨叉

第1

页

称

毛

材料牌号

铸

毛坯

铸

坯

毛坯件

1

每台

备

HT200

铁

种类

件

φ80

数

1

注

尺

件数

寸

工序

工序

车间

工

设

号

工序内容

段

工艺装备

名称

备

1

铣削

1.粗铣左端面

铣床

2

铣

夹具、高速钢镶嵌式端面铣刀，

车间

床

游标卡尺

2.

精铣左端面

2

钻孔

1.钻孔φ20

钻床

2

钻

夹具、直柄麻花钻，卡尺，塞

扩孔

2.扩孔至φ22

车间

床

规

3

倒角

车床

1

车

普通车刀，游标卡尺

1.

倒角15°

车间

床

线

线切

线切

切

4

割花

割车

1

割

卡尺

键

间

机

1.

线切割花键

床

5

铣削

1.粗铣沟槽

铣床

2

铣

专用夹具、盘铣刀深度，

2.粗铣上平面

车间

床

游标卡尺

铣床

铣

专用夹具、高速钢镶嵌式端面

6

铣削

1.精铣沟槽

2

铣刀，

车间

床

2.精铣上平面

游标卡尺

7

钻孔

钻床

1

钻

专用夹具、麻花钻，内径千分

1.

钻孔2×φ8

车间

床

尺

8

攻螺

钳工

1

锥

锥丝

纹

1.攻螺纹2×M8

车间

丝

9

检验

检验

塞规，卡尺等。

车间

设计（日期）

审核（日期）

2016.12.17

标记

处数

更改

签字

日期

标

更改文

签字

文件

处数

件号

记

工时

准单

终件

60s

100

s

200

s

会签（日

期）

日期

4、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

C6140拨叉材料为HT200毛坯质量为0.84kg，δb=220MPa，HBS=157。

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为

H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H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

H

H

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

5、确定切削用量及基本工时

工序一：

铸造毛坯

工序二：

粗铣左端面至尺寸

81

工序六：

精铣右端面至尺寸

80

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

nD

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

30

i为次给次数i＝do

8

4

l1＝0.5do+（0.5～1.0）＝9mm

l2＝1～2mm取l2＝2mm

则

t＝

8092＝5.86min

124.2

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＝1mm

2、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＝n

1000v

＝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

工序三：

以外圆为基准钻Φ201）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，do20.5，

查f＝0.93mm/s，故取f＝0.48

由《切削用量简明手册》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。

由《切削用量简明手册》表2.12查的钻头后刀面最大磨损量取0.6mm，寿命为T=15mim。

3）确定切削速度

n

1000v

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Mc

Mm，Pc

Pe，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：

tm＝L

nf

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＝

80

10

＝0.69mim。

nf

272*0.48

工序四：

以花键中心孔和左端面为基准粗铣底槽18H11

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

Vf＝fznz＝0.09×3×460

。

则实际转速为

＝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

lwl1l2i

Vf

＝4092

124.2

＝0.82min

工序五：

以花键中心孔为基准粗铣上顶面

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。

Vf

＝fzZn＝477.6～875.6r/mm。

故取n＝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。

工序七：

以外圆为基准扩孔Φ22H12

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

V

1

~1Vn

1~1*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＝LL1L2，式中各参数：

L=80mm，

fn

L1＝1.707～2.107，取L1＝2mm。

故

tm＝0.8min

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

1）