CA6140车床拨叉831003课程设计说明书.doc
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机械制造技术课程设计说明书
设计题目：
CA6140车床拨叉813003零件的
机械加工工艺规程及夹具设计
学生：
学号：
班级：
指导教师：
大学工程学院机械系
201年月日
目录
序言------------------------------------------------------------------------------------------------1
1.零件的工艺性分析---------------------------------------------------------------------------1
1.1拨叉的用途---------------------------------------------------------------------------------1
1.2拨叉的技术要求---------------------------------------------------------------------------1
1.3审查拨叉的工艺性------------------------------------------------------------------------1
2.确定毛坯制造方式和毛坯简图------------------------------------------------------------2
2.1选择毛坯------------------------------------------------------------------------------------2
2.2确定毛坯尺寸公差和机械加工余量--------------------------------------------------2
2.3绘制毛坯简图------------------------------------------------------------------------------3
3.拟定拨叉工艺路线---------------------------------------------------------------------------3
3.1选择定位基准------------------------------------------------------------------------------3
3.2表面加工方法的选择---------------------------------------------------------------------3
3.3加工阶段的划分---------------------------------------------------------------------------4
3.4工序集中与分散---------------------------------------------------------------------------4
3.5工序顺序的安排---------------------------------------------------------------------------4
3.6确定加工路线------------------------------------------------------------------------------4
3.7工艺过程卡---------------------------------------------------------------------------------5
4.机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定-------------------------------------------5
5.确定切削用量及基本工时------------------------------------------------------------------7
5.1粗铣80×30面-----------------------------------------------------------------------------7
5.2精铣80×30面-----------------------------------------------------------------------------8
6.夹具的设计------------------------------------------------------------------------------------9
6.1切削力及夹紧力的计算------------------------------------------------------------------9
6.2定位基准的选择----------------------------------------------------------------------10
6.3夹具的组成-------------------------------------------------------------------------------10
7.参考文献-------------------------------------------------------------------------------------11
8.设计的感想与体会-------------------------------------------------------------------------12
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。
1.零件的工艺性分析
1.1拨叉的用途
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
3.2
拨叉上表面
30
3.2
∥
0.10
A
花键小径
φ22+00.021
IT7
花键大径
φ25+00.021
IT7
1.6
通槽上底面
35
6.3
通槽内侧面
18+00.11
3.2
⊥
0.08
A
通槽下底面
35
2×M8通孔
φ8
φ5锥孔配件
φ5
1.3审查拨叉的工艺性
1
1
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.确定毛坯制造方式和毛坯简图
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。
（《课程设计指导书》表2-1）
2.2确定毛坯尺寸公差和机械加工余量
2.2.1公差等级
拨叉的功用和技术要求（材料铸铁，大批量生产毛坯铸件）确定该零件的公差等级为IT10（《课程设计指导书》表2-1）
2.2.2铸件重量
已知机械加工后拨叉件的重量为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1.6m
2.2.4确定机械加工余量
由铸件铸造类型为金属型铸造，因此加工余量等级选为F。
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绘制毛坯简图
见附图
3拟定拨叉工艺路线
3.1选择定位基准
3.1.1精基准选择
为使工件减少定位误差，保证加工精度，使夹具结构简单，工件装夹方便，根据基准重合、基准统一、互为基准、自为基准和便于装夹等原则。
为满足形位公差要求，选择花键中心线为精基准。
3.1.2粗基准选择
选择粗基准主要选第一道机械加工工序的定位基准，以便后续工序提供基准。
粗基准的选择对保证加工余量的均匀分配和加工面与非加工面（作为粗基准的非加工面）的位置关系具有重要影响。
根据：
保证互相位置要求原则。
保证加工表面加工余量合理分配的原则，便于工件装夹原则，粗基准在同一尺寸方向上只允许使用一次的原则，因此选择零件的右表面作为粗基准。
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、然后直接用拉刀拉出即可。
（《课设》表1-7）
（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。
（《课设》表1-8（10））
（3）：
φ5锥孔尺寸精度要求不高，去除材料，可用“钻—扩”孔直接加工出来。
（《课设》表1-7）
（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。
3.3加工阶段的划分
零件的加工质量要求较高或结构较为复杂时，一般工艺路线较长，工序较多，通常在安排工艺路线时，将其分为几个阶段，根据精度要求不同，可分为：
（1）粗加工阶段（切除各加工表面大部分余量）
（2）半精加工阶段
（3）精加工（切除余量较少）
（4）精整和完整加工阶段（高精度加工）
3.4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大批生产，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。
（《课设》15页）
3.5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
3.6确定加工路线
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
钻孔φ20mm、扩孔至φ22+00.021mmRa=3.2m
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=3.2m
立式铣床X51
端面铣刀、游标卡尺
粗铣沟槽、精铣沟槽18+00.11×35
槽底Ra=6.3m槽内侧Ra=3.2m
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=3.2m
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
3.7工艺过程卡
另附表
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《机械制造基础课程设计指导书》中表2-1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导书》中表2-3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导书》表2-5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导书》表2-4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；
左端面为单侧加工，应由《机械制造技术基础课程设计指导书》式2-2求出，即：
R=F+RAM+CT/2=80+0.7+3.2/2=82.3mm
上端面为单侧加工，毛坯尺寸由《机械制造技术基础课程设计指导书》式2-1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
根据零件图槽的轮廓尺寸，长40mm，宽18mm，深35mm，故槽的最大轮廓尺寸为40mm。
选取公差等级CT由《机械制造基础课程设计指导书》中表2-1可查得毛坯件的公差等级为8~10级，取为10级。
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导书》中表2-3可查得槽深和槽宽尺寸公差分别为CT=2.6mm和2.4mm。
求机械加工余量由《机械制造技术基础课程设计指导书》表2-5查得机械加工余量等级范围为D~F，取为F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导书》表2-4查得槽的最大轮廓尺寸为40mm、机械加工余量为F级，得RAM数值为0.5mm。
表格如下：
项目
左端面（75X40）
上端面（80X40）
通槽深35
通槽宽18
公差等级
IT10
IT10
IT10
IT10
加工面基本尺寸（mm）
80
72
35
18
铸件尺寸余量等级（mm）
3.2
3.2
2.6
2.4
机械加工余量等级
E
E
F
F
RAM（mm）
0.7
0.7
0.5
0.5
毛坯基本尺寸（mm）
82.3
75
32
15
精加工余量（mm）
1
1
1
0.5
粗加工余量（mm）
1.3
2
2
1
花键孔
要求以花键外径定心，故采用拉削加工内空尺寸为。
由《机械制造技术基础课程设计指导书》表2-28和表2-30确定孔的加工余量分配：
钻孔：
20mm
扩孔：
22mm
拉花键孔（6-25H7**6H9）
5.确定切削用量及基本工时
根据老师的工序分配，我负责的是以花键中心孔为基准铣上顶面
5.1粗铣80×30面
5.1.1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。
5.1.2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
n＝=358.3~577.2r/min
取n＝460r/min，由此可得Vf＝＝0.09×3×460＝124.2mm/min
5.1.3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＝
式中：
i为次给次数i＝8
＝0.5do+（0.5～1.0）＝9mm
＝1～2mm取＝2mm
则t＝＝5.86min
5.2精铣80×30面
5.2.1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
5.2.2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
5.2.3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＝＝437.9r/min
取n＝460r/min。
则Vf＝fz*z*n＝0.06*3*460=82.8mm/min
5.2.4计算铣削加工工时
由上面可知
t＝
式中
、、与上述所相同。
＝30/3＝10
将各参数代入上式可得：
t＝×10＝11min
6.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。
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。
设计工序为铣拨叉30X80上表面的专用机床夹具。
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。
6.1切削力及夹紧力的计算
切削刀具：
高速钢直齿三面刃铣刀
式中：
=30
计算结果
由于切削力对夹紧力影响不大，故夹紧力只需达到将工件固定即可。
6.2定位基准的选择
由零件图知，该端面相对于花键孔中心线有垂直度要求，其设计基准是花键孔中心线，为了使定位误差为零，故选择以花键孔中心线为主要定位基准，所以由定位其准不重合引起的误差为零。
6.3夹具的组成
6.3.1夹紧机构
根据零件的定位方案、加工方法、生产率要求，运用手动夹紧可以满足。
采用螺旋夹紧机构，通过拧紧夹紧螺母7使工件夹紧，有效提高了工作效率。
手动螺旋夹紧是可靠的，可免去夹紧力计算。
6.3.2对刀装置
采用直角对刀块对刀，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺配合使用）
6.3.3夹具与机床连接元件
夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置,以利于铣削加工。
6.3.4使用说明
安装工件时，先将工件花键孔装入定位心轴，安装开口垫圈，用夹紧螺母拧紧，夹紧工件。
6.3.5结构特点
该夹具结构简单，操作方便，容易铸成，加工定位方便
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2005.11
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2007.2
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2000.5
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2006.11
5、秦宝荣主编《机床夹具设计》中国建材工业出版社1998.2
6、陈国香主编《机械制造与模具制造工艺学》清华大学出版社2006.5
7、李彩霞主编《机械精度设计与检测技术》上海交通大学出版社2006.1
8、方子良主编《机械制造技术基础》上海交通大学出版社2005.1
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2000.9
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2002.12
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2004.8
8.设计的感想与体会
为期三周的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。
课程设计作为我们机械课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深理论知识的理解，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CAD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
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