CA6140拨叉831006零件的加工工艺规程及Φ25孔的工艺装备设计.docx
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CA6140拨叉831006零件的加工工艺规程及Φ25孔的工艺装备设计
优秀设计
课程设计
题目：
CA6140拨叉（831006）零件的加工工艺规程及Φ25孔的工艺装备设计
班 级：
姓 名：
指导教师：
完成日期：
课程设计任务书
一、设计题目
CA6140拨叉加工工艺设计及加工Φ25孔的夹具设计。
二、原始资料
（1）被加工零件的零件图1张
（2）生产类型:
大批生产
三、上交材料
（1）被加工工件的零件图1张
（2）工件的毛坯图1张
（3）机械加工工艺过程卡片 1张
（4）与所设计夹具对应那道工序的工序卡片1张
（5）夹具装配图1张
（6）夹具体图1张
（7）课程设计说明书（6000～8000字）1份
说明书主要包括以下内容（章节）
①目录
②摘要（中外文对照的，各占一页）
③零件工艺性分析
④机械加工工艺规程设计
⑤指定工序的专用机床夹具设计
⑥方案综合评价与结论
⑦体会与展望
⑧参考文献
列出参考文献（包括书、期刊、报告等，10条以上）
课程设计说明书一律用A4纸、纵向打印.
四、进度安排（参考）
（1）熟悉零件,画零件图2天
（2）选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程综合卡片5天
（3）工艺装备设计（画夹具装配图及夹具体图）9天
（4）编写说明书3天
（5）准备及答辩2天
五、指导教师评语
成绩：
指导教师
日 期
成绩评定
采用五级分制，即优秀、良好、中等、及格和不及格。
优秀：
设计方案合理并新颖，设计说明书及设计图纸规范、内容丰富。
在设计过程中勤奋好学、有创新思想；
良好：
设计方案合理，设计说明书及设计图纸比较规范、内容比较丰富。
在设计过程中勤奋好学、有创新思想；
中等：
设计方案一般，设计说明书及设计图纸欠规范、内容一般。
在设计过程中比较勤奋、创新思想不明显；
及格：
设计方案不完善，存在一些小错误，说明书及设计图纸欠规范、内容一般。
在设计过程中勤奋精神不够：
不及格：
设计方案有严重错误，设计说明书及设计图纸不规范、内容浅薄。
在设计过程中勤奋好学精神不够。
摘 要
这次设计的是CA6140车床（831006）拨叉，包括零件图、毛坯图、装配图各一张，机械加工工艺过程卡片和与工序卡片各一张。
首先我们要熟悉零件和了解其作用，它位于车床变速机构中，主要起换档作用。
然后，根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和械加工余量。
最后拟定拨差的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，
画出夹具装配图。
就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习打好基础。
Abstract
ThistimeIdesignthelathesoftheshiftforksCA6140（831006）,includingthatthepartpursuing,theblankpursues,assemblingpursues,themachineworkprocedurecardtheworkingprocedurecardeverysheet.Weshouldknowthepartverywellandknowitseffectfirst,itisworkedintheorganizationwhichisusedforchangethespeedinalathe,andthemainlyroleofthepartisalterthespeed.Then,wedesignthedimensionoftheblankandinstrumentprocessamarginofthepartaccordingtopartcharacterandtheharshnessofeachface.Finally,Idesignthehandicraftsroutepictureoftheshiftforks,workoutthefasteningmotionschemebeingworkpiece'sturn,drawupclampassemblingpicture.
Asfarasmyindividualbeconcerned,Iwanttoknowingthegeneralproductivetechnologyofmachinepart,consolidatinganddeepeningtheknowledgeofbasiccourseandspecializedcoursewhatIhavealreadylearned,integratestheorywithpractice,andimprovethe
abilitytosolveproblems,what’smore,strikingthebasisforthefutureworkandthefollowingcourse’sstudying.
一、零件的工艺分析及生产类型的确定
1.1、零件的用途
CA6140车床的拨叉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。
零件上方的φ25孔与操纵机构相连，二下方的φ55半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。
通过上方的力拨动下方的齿轮变速。
两件零件铸为一体，加工时分开。
1.2、分析零件的技术要求
该拨叉的全部技术要求列如下表:
加工表面
尺寸及偏差（mm）
公差及等级精度
表面粗糙度Ra（µm）
形位公差（mm）
拨叉头右端面
80
6.3
拨叉脚两端面
IT6
3.2
拨叉脚内表面
Φ55
IT13
3.2
Φ25mm孔
Φ25
IT7
1.6
操纵槽内侧面
16
IT11
3.2
操纵槽底面
8
6.3
拨叉头侧面
17
6.3
拨叉底板端面
23
IT13
3.2
拨叉头顶面
134.5
IT9
6.3
该拨叉在改换档位时要承受弯曲应力和冲击载荷作用，因此该零件应具有足够的强度，以适应拨叉的工作条件，因此该拨叉采用肋板结构。
该拨叉的主要工作面为拨叉脚两端面、叉轴孔Φ25和操纵槽内表面，在设计工艺规程时应重点予以保证。
1.3、审查拨叉的工艺性
该零件两个面都没有尺寸精度的要求，也无粗糙度的要求。
￠25的孔的粗糙度值要求1.6，需要精加工。
因是大批量生产，所以需用钻削。
保证其加工精度。
下面的叉口有3.2的粗糙度的要求，所以采用先粗铣再精铣来满足精度的要求，同时保证￠25的孔和叉口的垂直度。
同时该零件上还需加工40×16的槽，其粗糙度值为6.3，所以一次铣销即可。
但同时要满足该槽与￠25的孔的垂直度。
1.3.1、以φ25为中心的加工表面
这一组加工表面包括：
φ25的孔，以及其右端面，槽端面与孔有位置要求，孔壁上有一个一定角度的斜加工面，操纵槽的三个表面，其中侧面与Φ25孔的中心线有垂直度要求为0.08mm。
1.3.2、以φ55为中心的加工表面
这一组加工表面包括：
φ55的孔，以及其上下两个端面。
这两组表面有一定的位置度要求,即φ55的孔上下两个端面与φ25的孔有垂直度要求为0.1mm。
由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。
并且保证位置精度要求。
再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。
1.4、确定拨叉的生产类型
已知此拨叉零件的生产纲领为5000件/年，拨叉属于轻型零件，查《机械制造工艺及设备设计指导手册》，可确定该拨叉生产类型为大批生产，所以初步确定工艺安排为：
加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。
二、确定毛坯
根据《机械制造工艺设计简明手册》（机械工业出版出版社、哈尔滨工业大学李益民主编）零件材料为HT200，采用铸造。
根据《机械加工工艺师手册》（机械工业出版出版社、杨叔子主编），得知大批量生产的铸造方法有两种金属模机械砂型铸造和压铸，由于压铸的设备太昂贵，根据手册数据采用铸造精度较高的金属型铸造。
三、工艺规程设计
3.1、基面的选择
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。
否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。
3.1.1粗基准的选择
对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。
而对有若干个不加工表面的工件，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粗基准。
因本零件毛坯是金属模铸造成型，铸件精度较高，所以选择Φ40mm圆一个端面作为粗基准加工另一个端面。
再加一个钩形压板和一个V形块限制自由度，达到完全定位。
3.1.2精基准的选择
主要应该考虑基准重合的问题。
当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算。
3.2、制定工艺路线
制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。
除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
3.2.1.工艺路线方案一
工序Ⅰ：
钻、扩、粗铰、精铰Φ25孔。
以Φ40外圆和其端面为基准，选用Z5120A立式钻床加专用夹具。
工序Ⅱ：
铣φ55的叉口及上、下端面。
利用Φ25的孔定位，以两个面作为基准，选用X5020A立式铣床和专用夹具。
工序Ⅲ：
粗、精铣
的叉口的内圆面。
利用Φ25的孔定位，以两个面作为基准，选用X5020A立式铣床和专用夹具。
工序Ⅳ：
粗铣35×3的上表面。
以Φ25的孔和Φ55的叉口定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。
工序Ⅴ：
精铣35×3的上表面。
以Φ25的孔和Φ55的叉口定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。
工序Ⅵ：
粗铣40×16的槽，以Φ25的孔定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。
工序Ⅶ：
切断φ55的叉口，用宽为4的切断刀，选用X5020A立式铣床加专用夹具。
工序Ⅷ 检验。
3.2.2.工艺路线方案二
工序Ⅰ：
钻、扩、粗铰、精铰Φ25孔。
以Φ40外圆和其端面为基准，选用Z5120A立式钻床加专用夹具。
工序Ⅱ：
铣φ55的叉口及上、下端面。
利用Φ25的孔定位，以两个面作为基准，选用X5020A立式铣床和专用夹具。
工序Ⅲ：
粗、精铣
的叉口的内圆面。
利用Φ25的孔定位，以两个面作为基准，选用X5020A立式铣床和专用夹具。
工序Ⅳ：
切断φ55叉口，用宽为4的切断刀，选用X5020A立式铣床加专用夹具。
工序Ⅴ：
粗铣35×3的上表面。
以Φ25的孔和Φ55的叉口定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。
工序Ⅵ：
精铣35×3的上表面。
以Φ25的孔和Φ55的叉口定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。
工序Ⅶ：
：
粗铣40×16的槽，以Φ25的孔定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。
工序Ⅷ 检验。
以上工艺过程详见附表1“机械加工工艺卡片”。
以上加工方案大致看来是合理的，但通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段之后，就会发现仍有问题，主要表现在φ25的孔及其16的槽和φ55的端面加工要求上,以上三者之间具有位置精度要求。
图样规定：
先钻
mm的孔。
由此可以看出：
先钻φ25的孔，再由它定位加工φ55的内圆面及端面，保证φ25的孔与φ55的叉口的端面相垂直。
因此，加工以钻φ25的孔为准。
为了在加工时的装夹方便，因此将切断放在最后比较合适。
为了避免造成一定的加工误差；通过分析可以比较工艺路线方案一最为合理。
具体方案如下：
工序Ⅰ：
钻、扩、粗铰、精铰Φ25孔。
以Φ40外圆和其端面为基准，选用Z5120A立式钻床加专用夹具。
工序Ⅱ：
铣φ55的叉口及上、下端面。
利用Φ25的孔定位，以两个面作为基准，选用X5020A立式铣床和专用夹具。
工序Ⅲ：
粗、精铣
的叉口的内圆面。
利用Φ25的孔定位，以两个面作为基准，选用X5020A立式铣床和专用夹具。
工序Ⅳ：
粗铣35×3的上表面。
以Φ25的孔和Φ55的叉口定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。
工序Ⅴ：
精铣35×3的上表面。
以Φ25的孔和Φ55的叉口定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。
工序Ⅵ：
粗铣40×16的槽，以Φ25的孔定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。
工序Ⅶ：
切断φ55的叉口，用宽为4的切断刀，选用X5020A立式铣床加专用夹具。
工序Ⅷ 检验。
3.3、机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定
零件材料为HT200，硬度170~220HBS，毛坯重量约1.12kg。
根据《机械加工工艺师手册》（以下简称《工艺手册》机械工业出版出版社、杨叔子主编）知生产类型为大批生产，采用金属模铸造毛坯。
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：
3.3.1.毛坯余量及尺寸的确定
毛坯余量及尺寸的确定主要是为了设计毛坯图样，从而为工件毛坯的制造作准备，该工序在这里不做详细说明，主要说明一下毛坯尺寸及相应公差的确定，以便毛坯制造者参考。
根据《机械加工工艺师手册》（以下简称《工艺手册》机械工业出版出版社、杨叔子主编），结合加工表面的精度要求和工厂实际，要合理地处理好毛坯余量同机械加工工序余量之间的不足。
粗铣φ55的叉口的上、下端面的加工余量及公差。
该端面的表面粗糙度为3.2，所以先粗铣再精铣。
查《机械加工余量手册》（以下简称《余量手册》机械工业出版社、孙本序主编）中的表4-2成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为7~9级，选用8级。
MA为F。
再查表4-2查得加工余量为2.0mm。
由《工艺手册》表2.2-1至表2.2-4和《机械制造工艺与机床夹具》（机械工业出版出版社、刘守勇主编）中表1-15及工厂实际可得：
Z=2.0mm，公差值为T=1.6mm。
加工35×3的上表面的加工余量及公差。
同上方法得：
2Z=4.0，公差值为1.3mm。
铣40×16的槽的上表面的加工余量及公差。
同上方法得：
2Z=4.0，公差值为1.6mm。
3.4、各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坏尺寸的确定
3.4.1钻φ25的孔加工余量及公差
毛坯为实心，不冲出孔。
该孔的精度要求在IT7~IT9之间，参照《工艺手册》表2.3-9~表2.3-12确定工序尺寸及余量为：
查《工艺手册》表2.2-5，成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为7~9级，选用8级。
MA为F。
公差值T=0.12mm，
钻孔φ23mm
扩孔φ24.8mm2Z=1.8mm
铰孔φ25mm2Z=0.2mm
由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定。
φ25mm的孔的加工余量和工序间余量及公差分布图见图1。
由图可知：
铸件毛坯
钻孔
扩孔
粗铰
精铰
加工前尺寸
最大
φ23
φ24.8
φ24.94
最小
φ22.5
φ24.45
φ24.79
加工后尺寸
最大
φ23
φ24.8
φ24.94
φ25
最小
φ22.5
φ24.45
φ24.79
φ24.95
加工余量
23
24.8
24.94
25
由图可知：
毛坯名义尺寸：
42（mm）
钻孔时的最大尺寸：
23（mm）
钻孔时的最小尺寸：
22.5（mm）
扩孔时的最大尺寸：
23+1.8=24.8（mm）
扩孔时的最小尺寸：
24.8-0.35=24.45（mm）
粗铰孔时的最大尺寸：
24.8+0.14=24.94（mm）
粗铰孔时的最小尺寸：
24.94-0.15=24.79（mm）
精铰孔时的最大尺寸：
24.94+0.06=25（mm）
精铰孔时的最小尺寸：
25-0.05=24.95（mm）
3.4.2铣φ55的叉口及上、下端面
因为叉口的粗糙度为3.2，所以粗铣再精铣。
参照《工艺手册》表2.3-9~表2.3-12确定工序尺寸及余量为：
查《工艺手册》表2.2-5，成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为7~9级，选用8级。
MA为F。
公差值T=1.4mm
粗铣φ55的叉口及上、下端面余量1.0mm。
2Z=2.0
精铣φ55的叉口及上、下端面。
2Z=2.0
3.4.3粗铣35×3的上端面
因为该面的粗糙度为6.3，所以粗铣一次即可。
参照《工艺手册》表2.3-9~表2.3-12确定工序尺寸及余量为：
查《工艺手册》表2.2-5，成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为7~9级，选用8级。
MA为F。
公差值T=1.3mm
粗铣35×3的上端面2z=2.0
3.4.4粗铣40×16的上表面
此面的粗糙度要求为3.2，所以分粗精加工即可。
参照《工艺手册》表2.3-9~表2.3-12确定工序尺寸及余量为：
查《工艺手册》表2.2-5，成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为7~9级，选用8级。
MA为F。
公差值T=1.6mm，其偏差±0.7
粗铣40×16的上表面2Z=2.0
3.4.5铣40×16的槽
此面的粗糙度要求为3.2，所以粗铣再精铣。
参照《工艺手册》表2.3-9~表2.3-12确定工序尺寸及余量为：
查《工艺手册》表2.2-5，成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为7~9级，选用8级。
MA为F。
公差值T=1.6mm。
粗铣40×16的槽2Z=2.0
精铣40×16的槽2Z=2.0
3.4.6切断φ55叉口
3.5、确立切削用量及基本工时
3.5.1工序Ⅰ：
钻、扩、粗铰、精铰Φ25孔
1）加工条件
工件材料：
灰铸铁HT200
加工要求：
钻Φ25的孔，其表面粗糙度值为Rz=1.6μm；先钻Φ23的孔在扩Φ24.8的孔，再粗铰Φ24.94孔，再精铰Φ25孔。
机床：
Z5125A立式钻床。
刀具：
Φ23麻花钻，Φ24.8的扩刀，铰刀。
2）计算切削用量
钻Φ23的孔。
①进给量
查《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》P47表2-23钻孔进给量f为0.39~0.47mm/r，由于零件在加工
23mm孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则f=（0.39~0.47）×0.75=0.29~0.35mm/r，查表得出，现取f=0.25mm/r。
此工序采用Φ23的麻花钻。
所以进给量f=0.25mm/z
2钻削速度
切削速度：
根据手册表2.13及表2.14，查得切削速度V=18m/min。
根据手册nw=300r/min,故切削速度为
3切削工时
l=23mm，l1=13.2mm.
查《工艺手册》P9-143表9.4-31，切削工时计算公式：
1扩孔的进给量
查《切削用量手册》表2.10规定,查得扩孔钻扩Φ24.8的孔时的进给量,并根据机床规格选取
F=0.3mm/z
②切削速度
扩孔钻扩孔的切削速度,根据《工艺手册》表28-2确定为
V=0.4V钻
其中V钻为用钻头钻同样尺寸的实心孔时的切削速度.故
V=0.4×21.67=8.668m/min
按机床选取nw=195r/min.
③切削工时
切削工时时切入L1=1.8mm,切出L2=1.5mm
1粗铰孔时的进给量
根据有关资料介绍,铰孔时的进给量和切削速度约为钻孔时的1/2~1/3,故
F=1/3f钻=1/3×0.3=0.1mm/r
V=1/3V钻=1/3×21.67=7.22m/min
②切削速度
按机床选取nw=195r/min,所以实际切削速度
③切削工时
切削工时,切入l2=0.14mm,切出l1=1.5mm.
1精铰孔时的进给量
根据有关资料介绍,铰孔时的进给量和切削速度约为钻孔时的1/2~1/3,故
F=1/3f钻=1/3×0.3=0.1mm/r
V=1/3V钻=1/3×21.67=7.22m/min
②切削速度
按机床选取nw=195r/min,所以实际切削速度
③切削工时
切削工时,切入l2=0.06mm,切出l1=0mm.
3.5.2.工序Ⅱ：
铣φ55的叉口的上、下端面
1进给量
采用端面铣刀，齿数4，每齿进给量
=0.15mm/z（《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》（吴拓、方琼珊主编）。
故进给量f=0.6mm
②铣削速度：
（m/min）（表9.4-8）
由《数控加工工艺》（田春霞主编）中第五章表5-6得切削速度为9~18m/min
根据实际情况查表得V=15m/min
③切削工时
引入l=2mm，引出l1=2mm，l3=75mm。
查《工艺手册》P9-143表9.4-31，切削工时计算公式：
3.5.3.工序Ⅲ铣φ55的叉口
①进给量
由《工艺手册》表3.1-29查得采用硬质合金立铣刀,齿数为5个，由《数控加工工艺》（田春霞主编）中第五章表5-5得硬质合金立铣刀每齿进给量f为0.15~0.30，由手册得f取0.15mm/z
故进给量f=0.75mm/z.
②铣削速度：
由《数控加工工艺》（田春霞主编）中第五章表5-6得硬质合金立铣刀切削速度为45~90mm/min,由手册得V取70mm/min.
③切削工时
引入l=2mm，引出l1=2mm，l3=75mm。
查《工艺手册》P9-143表9.4-31，切削工时计算公式：
3.5.4.工序Ⅳ：
铣35×3的上端面
1进给量
采用端铣刀，齿数4，每齿进给量
=0.15mm/z（《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》，吴拓、方琼珊主编）。
故进给量f=0.6mm
②铣削速度：
（m/min）（表9.4-8）
由《数控加工工艺》（田春霞主编）中第五章表5-6得切削速度为9~18m/min
根据实际情况查表得V=15m/min
③切削工时
切入l=3mm,行程l1=35。
查《工艺手册》P9-143表9.4-31，切削工时计算公式：
3.5.5工序Ⅴ：
铣40×16槽的表面
1进给量
该槽面可用变速钢三面刃铣刀加工，由前定余量为2mm故可一次铣出，铣刀规格为φ32，齿数为8。
由《工艺手册》表2.4-73，取每齿进给量为0.15mm/z,ap=2mm故总的进给量为f=0.15×8=1.2mm/z。
②切削速度
由《工艺手册》表3.1-74,取主轴转速为190r/min。
则相应的切
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