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范文一：拨叉831003课程设计
机械加工技术
课程设计说明书
设计题目 （CA6140车床拨叉）
班 级
设 计 者
学 号
指导教师
设计日期
题目: 设计”CA6140车床拨叉”零件的机械加工工艺规则及
工艺装备
具体要求：
1.零件图
2.毛坯图
3.机械加工工艺过程卡
4.机械加工工序卡
5.课程设计说明书
张 张 套 套 套 1 1 1 1 1
目 录
一 设计任务书----------------------------------P4
二 前言----------------------------------------P5
三 对零件的工艺分析----------------------------P6
四 工艺设计------------------------------------P7
五 参考文献------------------------------------P18
六 工艺过程卡的填写----------------------------P
七 工序卡的填写--------------------------------P
八 零件图--------------------------------------P
九 毛坯图--------------------------------------P
机械加工技术课程设计任务书
一、课程设计的目的
(1)培养学生综合运用机械制造工艺学及相关专业课程(工程材料与热处理、机械设计、互换性与测量技术、金属切削加工及装备等)的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计中等复杂程度零件的工艺规程的能力。
(2)使学生熟悉和能够应用有关手册、标准、图表等技术资料，指导学生分析零件加工
的技术要求和本企业具备的加工条件，掌握从事工艺设计的方法和步骤。
二、课程设计的要求
本课程设计要求就一个中等复杂程度的零件编制一套机械加工工艺规程，并撰写设计说明书。设计编制工艺中教师指定一个零件的设计。学生应在教师的指导下，认真地、有计划地、独立按时完成设计任务。学生对待自己的设计任务必须如同在工厂接受设计任务一样，对于自己所作的技术方案、数据选择和计算结果必须高度负责，注意理论与实践相结合，以期使整个设计在技术上是先进的、在经济上是合理的、在生产中是可行的。
三、课程设计的内容
本课程设计主要有以下内容：
(1)绘制产品零件图，了解零件的结构特点和技术要求。
(2)根据生产类型和所拟企业的生产条件，对零件进行结构分析和工艺分析。
(3)确定毛坯的种类及制造方法，绘制毛坯图。
(4)拟定零件的机械加工工艺过程，选择各工序的加工设备和工艺装备(刀具、夹具、量具、模具、工具)，确定各工序的加工余量和工序尺寸，计算各工序的切削用量和工时定
额，并进行技术经济分析。
(5)填写机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片(可根据课程设计时间的长短和工
作量的大小，由指导教师确定只填定部分主要加工工序的工序卡片)等工艺文件。
(6)撰写设计说明书。
前 言
机械课程设计是我们学习完了大学的全部基础课以及大部分专业课之后进行的一次专业化的大型作业，这是我们在进行毕业设计之前对所学课程的的一次系统化的总复习，也是一次理论联系实际的综合训练，进一步加强了我们对各科的熟悉与理解，进而锻炼自己分析问题的能力，解决问题的能力，为以后的工作打下坚定的基础。
在这次设计中我们主要设计CA6140车床拨叉的工艺规程，进一步培养学生机械制图、设计计算、结构设计和编写技术文件等的基本技能。在此期间我查阅了大量资料和参考文献，并且得到了刘红普老师的有关指导，在此表示感谢。
一、零件的工艺性分析
（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。获得所需要的速度和扭矩宽度为30mm的面寸精度要求很高，因为在拨叉拨动滑移齿轮时如果槽的尺寸精度不够或间隙很大时，滑移齿轮得不到高的位置精度，所以宽度为30mm的面槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。
（二）、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，通过铸造毛坯可得到基本形状，减少了工序加工，又节约了材料。除了拨叉上表面外，其余加工表面精度低，不需要高度机床加工，可通过铣削、钻床等车床的粗加工就可以达到要求；而主要工作表面----拨叉上表面加工精度虽然较高，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。由此可见，该零件工艺性较好。 CA6140拨叉共有三组加工表面
（1） 零件两端面，可以后端面加工精度高，可以先以后端面为粗基准加工右端面，再以前端面为精基准加工左端面；
(2） 以花键中心线为基准的加工面：这一组面包括?25H7的六齿方花键孔、?22H12的花键底孔、两端的2X150倒角和距花键中心线为22mm的上顶面；
（3) 以工件右端面为基准的18H11mm的槽、上顶面的2-M8通孔和?5锥孔。
经上述分析可知， 对于后两组加工表面，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
（1）选择毛坯
零件材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能良好，考
虑到零件加工表面少，精度要求不高，有强肋，且工作条件不差，既没有变载荷，又属间歇性工作，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。
零件的形状简单，因此毛坯形状需要与零件形状尽量接近，
又因内花键较小，因此不可直接铸出。
（2)确定毛坯尺寸公差和机械加工余量
2.2.1.公差等级
由拨叉的功能和技术要求，确定该零件的公差等级为IT10
2.2.2.零件表面粗糙度
由零件图可知，该拨叉各加工表面粗糙度Ra均大于等于
1.6um
2.2.3.机械加工余量
由铸件铸造类型为金属铸造，因此加工余量等级选用F 机械加工余量为3
2.4.绘制铸件毛坯简图
见附图2
（二 、基准的选择
基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基准的选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高，否则，加
工工艺过程中将会出现很多问题，使生产无法进行。
（1）粗基准的选择 因为要保证花间道中心线垂直于右端面，所以Φ40的外圆表面为粗基准。
（2）精基准的选择 为保证定位基准和工序基准重合，加工2—M8、Φ5锥孔、18H11槽以零件的左端面和花键的中心线为精基准，铣上顶面以花键中心线为精基准。
（三）、制定工艺路线
制定工艺路线的出发点，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。在生产纲领已确定为中批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外好应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
1、 工艺路线方案一
工序10：粗、精铣后端面；
工序20：钻、扩花键底孔Φ22H12；
工序30：倒角1.5 X 15°；
工序40：粗、精铣上顶面；
工序50：粗、精铣18H11底槽；
工序60：钻2—M8通孔并攻丝，钻Φ5锥孔；
工序70：拉内花键Φ25H7；
工序80：挫圆角；
工序90：去毛刺，清洗；
工序100：终检。
2、 工艺路线方案二
工序10：粗、精铣后端面；
工序20：钻、扩花键底孔Φ22H12；
工序30：倒角1.5 X 15°；
工序40：拉内花键Φ25H7；
工序50：粗、精铣18H11底槽；
工序60：粗、精铣上顶面；
工序70：钻2—M8通孔并攻丝，钻Φ5锥孔；
工序80：挫圆角；
工序90：去毛刺，清洗；
工序100：终检。
3、 两套工艺方案的比较与分析
上述两个工艺方案的特点在于：方案一把拉内花键Φ25H7放在粗、精铣18H11底槽之后，这样后面的工序50、工序60、工序70很难对工件进行定位和夹紧。造成生产率的下降。而工艺路线二把花键底孔Φ22H12钻削出来并倒角后紧接着就拉内花键Φ25H7。这样后面的工序就很容易对工件进行定位和夹紧，即以花键中心线进行定位、进行螺旋夹紧。此方案定位精度高，专用夹具结构简单、可靠。 通过以上两种工艺路线的优缺点分析。最后确定工艺路线二为该零件的加工路线，工艺过程详见加工工序卡片。
（四）、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
“CA6140拨叉（编号831003）”零件材料为HT200，毛坯重量约为0.84kg。生产类型为中批量生产。采用铸造毛坯。
根据上述原始资料加工工艺，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如下：
1、后端面加工余量
后端面有3±0.8mm的加工余量，足以把铸铁的硬质表面层切除。后端面粗铣一次、精铣一次。粗铣加工余量2.8mm、工序经济精度等级IT11、公差值0.22mm。精铣加工余量0.2mm、工序经济精度等级IT7、公差值0.035mm、表面粗糙度Ra3.2um、工序基本尺寸80mm。
2、矩形花键底孔
要求以花键外径定心，故先钻中心孔。再扩最后拉削内孔尺寸为Φ22H12（见零件图）。参照《金属机械加工工艺人员手册》表3—59确定孔加工余量的分配：
钻孔Φ20mm。工序经济加工精度等级IT11、公差值0.13mm； 扩孔Φ22H12mm、工序经济加工精度等级IT10、公差值0.084mm、粗糙度Ra6.3um；
拉内花键，花键孔以外径定心，拉削时加工余量参照《金属机械加工工艺人员手册》取2Z=1mm。
3、18H11底槽的加工余量
槽底面粗铣余量为35mm。槽侧面的铣削余量为17.9mm、工序经济精度等级为IT12、公差值0.25mm、槽底面表面粗糙度Ra6.3um。精铣的加工余量为侧面余量0.1mm、工序经济精度等级为IT9、公差值为0.021mm、侧面粗糙度为Ra3.2um。
4、上顶面的加工余量
此工序为两个工步：①、粗铣上顶面 ②、精铣上顶面
粗铣加工余量为2.8mm、工序经济加工精度等级为IT11、公差值0.22mm；
精铣加工余量为0.2mm、工序经济加工精度等级为IT7、公差值0.035mm、表面粗糙度Ra3.2um。
（五）、确定切削用量及基本工时
工序10:以Φ40外圆为基准，粗、精铣后端面。
1、 加工条件：
工件材料：HT200，?b?0.16GPa HB?190~241HBS,铸造。
加工要求：粗、精铣后端面，尺寸保证80mm。
机床:X51型立式铣床
刀具材料：镶齿铣刀
2. 计算切削用量：
工步1：粗铣
背吃刀量为ap?2.8mm
进给量的确定：机床的功率5～10Kw，工件夹具系统的刚度为中等条件，按《切削用量简明手册》中表3.3选取该工序的每齿进给量为fz?0.2mm/z。
铣削速度：参考《机械制造技术基础课程设计指导教程》得，选用镶齿铣刀，其中在d/z?80/10的条件下选取。铣削速度为v?40m/min。有公式n?1000r1000?40 可以得到：n? ?159.15?r/min?。d?80
由于手册中的X51型立式铣床的主轴转速为n?160?r/min?，所以，160?3.14?80?40.19?m/min?。 10001000
基本时间t：根据面铣刀平面（对称铣削、主偏角kr?90?）的基l?l1?l2l?75mm，本时间计算公式：。其中，取l2?2mm，l2?1~3mm，t?fmz实际铣削速度为：v?n?d?
ae?40mm。则有：
l1?0.5(d?d2?ae)?(1~3)?0.5(80?802?402)?2?7.36mm。 2
fmz?f?n?fz?z?n?0.2?10?160?320mm/min
?l?l1?l2???75?7.36?2??0.264min?15.82s t?fmz320
工步2：精铣
背吃刀量的确定ap?0.2mm。
进给量的确定：由《切削用量简明手册》中表3.3，按表面粗糙度为Ra?3.2um的条件选取，该工序的每转进给量为f?0.8mm/r。 铣削速度的计算：根据其他有关资料确定，按镶齿铣刀，d?80/10，f?0.08mm/z的条件选取，铣削速度v为v?57.6mm/min。z
由公式n?
1000r可以求得铣刀转速n?229.3r/min。参照《机械制造技d
术基础课程设计指导教程》中4-15的X51立式铣床的主轴转速，选取转速为n?210r/min。再将此转速代入上面公式。可以求得：
v?n?d
?52.78mm/min。
基本时间的确定：根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表5-43中面铣刀铣平面（对称铣削、主偏角kr?90?）的基本时间公式t??l?l1?l2?，可以求得该工序的基本时间，其中l?75mm，fmz
l2?1~3mm，取l2?2mm，ae?40mm，l1?7.36mm，得：
fmz?f?n?0.8mm/r?210r/min?168mm/min
t??l?l1?l2???75?2?7.36??0.502min?30.13s。 fmz168
工序20：以Φ40mm外圆为基准钻、扩花键底孔Φ22H12mm
1、加工条件：
工件材料：HT200，?b?0.16GPa HB?190~241HBS,铸造。
加工要求：钻花键底孔，尺寸保证20mm。
机床：Z525型立式钻床
刀具材料：高速钢直柄麻花钻Φ20mm、扩孔钻Φ22mm
1、 计算切削用量：
工步1：钻Φ20mm花键底孔
背吃刀量：ap?20mm
进给量的确定：选取该工步的每齿进给量 f?0.3mm/r。
切削用量的计算：因为该工件的材料为HT200，所以选取切削速度为v?22m/min。由式n?
n?1000v可以求得： d1000?22?350.32r/min ?20
1000v中，d参照《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表4-9所列的Z525型立式钻床的主轴转速。先取n?392r/min，再将n代入n?
得到：v?392???20
100024.6m/min
Dcotkr??1~2??10?1.66?1?12.66mm2基本时间t： 其中l?80mm，l1?，
l2?1~4mm，取l2?2mm。所以基本时间t为：
t??l?l1?l2?
f?n?80?12.66?2?0.24min?14.48s 0.3?392
工步2：扩Φ20mm花键底孔至Φ22H12mm
背吃刀量确定 ap?1mm。
进给量的确定：由《切削用量简明手册》中表2.10的资料，选取该工件的没转进给量f?1.1mm/r。
切削速度的确定：根据相关资料，确定：v?0.4v钻?0.1?22?8.8m/min 由公式n?1000v
d。可以得到：n?1000?8.8
22?127.4r/min
按机床选取n?140r/min，得到切削速度v?n?d
1000?9.67m/min
基本时间t：
其中l?80mm，l1?D
2cotkr??1~2??1?1.66?1?3.66mm/min，
l2?1~4mm 取l2?2mm。所以基本时间t为：
t??l?l1?l2?80?3.66?2
f?n?1.1?140?0.56min?33.4s
工序30：以Φ40mm外圆为基准，倒角1.5 X 15°
1、 加工条件
工件材料：HT200, ?b?0.16GPa HB?190~241HBS,铸造。
加工要求：倒角1.5?15°
机床：C3163?1车床
刀具材料：专用刀具。
此工步使用到专用刀具与手动进给。
检验机床功率 按《切削用量简明手册》表 1.24
可以查出 当σｂ＝160～241HBS
工艺过程详见加工工序卡片
ap?2.8mm f?0.6mm/r
vc?41m/min Pc?3.4kw
按C3163?1 车床说明书 主电机功率P?11Kw
可见Pc比P小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求
钻削功率检验按《切削用量简明手册》表 2.21
当do?21mm f?0.64mm
查得转矩M?61.8n?m
《切削用量简明手册》表由表2.32 得功率公式
Pc?McVc61.8?17??1.67Kw 30d030?21
按C3163?1车床说明书 主电机功率P?11Kw
可见Pc比P小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要求。
工序40：拉内花键Φ25H7
1、加工条件：
工件材料：HT200，铸件；
加工要求：花键底孔粗糙度Ra6.3μm，键槽侧面粗糙度Ra3.2μm，键槽底面粗糙度Ra1.6μm，键槽尺寸6mm，偏差代号H9；
刀具：高速钢拉刀；④切削液：乳化液；
机床：拉床。①确定齿升量：根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿升量为0.06mm；
②切削速度：查有《切削简明手册》有切削速度为0.06m/s（3.6m/min）；
③切削工时： t=Zblηk/1000vfzZ
式中： Zb 单面余量1.5mm(由Φ22mm拉削到Φ
25mm)；
l 拉削表面长度，80mm；
η 考虑校准部分的长度系数，取1.2； k 考虑机床返回行程系数，取1.4 ；
v 拉削速度（m/min）；
fz 拉刀单面齿升；
Z 拉刀同时工作齿数，Z=l/p；
P 拉刀齿距。 P?(1.25~1.9) 所以 P?(1.25~1.9)?12mm
因为拉刀同时工作齿数z=l/p=80/12?7所以其本工时 Tm=1.5×80×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×7=0.13min=7.8s 。
工序50：粗、精铣18H11底槽
1、 加工条件
工件材料：HT200, ?b?0.16GPa HB?190~241HBS,铸造。
加工要求：以花键中心线为基准粗、精铣18H11底槽、底面表面粗糙度Ra?6.3um、侧面表面粗糙度Ra?3.2um。
机床：立式升降台铣床（X52K）
刀具材料：根据《实用机械加工工艺师手册》表21-5选用高速钢镶齿三面刃铣刀。外径160mm，内径40mm，刀宽粗铣16mm，精铣18mm，齿数为24齿。
工步1、粗铣16槽
铣削深度ap：ap?33mm
每齿进给量af：查《机械加工工艺手册》表2.4-75，得
af?0.2~0.3mm/z，取af?0.2mm/z。
铣削速度V：查《机械加工工艺师手册》表30-33，得V?14 机床主轴转速n：
n?1000V1000?14??27.9r/min ?D3.14?160
查《机械加工工艺手册》表3.1-74取n?30r/min
3.14?160?30?0.25m/s 10001000?60
进给量Vf：Vf?afZn?0.2?24?30/60?2.4mm/s 实际切削速度v：v??Dn?
工作台每分进给量fm： fm?Vf?2.4mm/s?144mm/min
被切削层长度l：由毛坯尺寸可知l?40mm
刀具切入长度l1：
l1?0.5D?(1~2)
=81mm
刀具切出长度l2：取l2?2mm
走刀次数1次
机动时间tj1：tj1?l?l1?l240?81?2??0.85min fm144
工步2、精铣18槽
切削深度ap：ap?35mm
根据《机械加工工艺手册》表2.4?76查得：进给量af?0.05mm/z,查《机械加工工艺手册》表2.4-82得切削速度V?23m/min， 机床主轴转速n：
n?1000V1000?23??45.8r/min， ?d3.14?160
查《机械加工工艺手册》表3.1-74取n?47.5r/min
3.14?160?47.5?0.40m/s 10001000?60
进给量Vf：Vf?afZn?0.05?24?47.5/60?0.95mm/s 实际切削速度v：v??Dn?
工作台每分进给量fm： fm?Vf?0.18mm/s?57mm/min
被切削层长度l：由毛坯尺寸可知l?40mm，
刀具切入长度l1：
l1?0.5D?(1~2)
=81mm
刀具切出长度l2：取l2?2mm
走刀次数为1
机动时间tj1：tj1?l?l1?l240?81?2??1.52min fm57
本工序机动时间tj?tj1?tj2?0.85?1.52?2.37min
工序60：粗、精铣上顶面
机床：立式升降台铣床X5012
刀具：根据《实用机械加工工艺手册》表10-231，选用高速钢错齿三面刃铣刀，规格为：D?160mm,d?40mm,L?32mm，齿数为12齿。
工步1、粗铣上端面
铣削深度ap： ap?2mm
每齿进给量af：查《机械加工工艺手册》表2.4-75，
af?0.15~0.25，取af?0.20。 z
铣削速度V：查《实用机械加工工艺师手册》表11-94，得
V?15~20?0.25~0.33，取V?0.3
机床主轴转速n：
n?1000V1000?0.3?60??35.83r/min ?D3.14?160
查《机械加工工艺手册》表3.1-74取n?37.5r/min
3.14?160?37.5?0.31m/s 10001000?60
进给量Vf：Vf?afZn?0.2?12?37.5/60?1.5mm/s 实际切削速度v：v??Dn?
工作台每分进给量fm： fm?Vf?1.5mm/s?90mm/min
被切削层长度l：由毛坯尺寸可知l?80mm
刀具切入长度l1：
l1?0.5D?(1~2)
=82mm
刀具切出长度l2：取l2?2mm
走刀次数为1
机动时间tj1：tj1?l?l1?l280?82?2??1.82min fm90
工步2、精铣上端面
切削深度ap：ap?1mm
根据《实用机械加工工艺师册》表11-91查得：每齿进给量
af?0.01~0.02mm/z,取af?0.02mm/z，根据《实用机械加工工艺师册》表11-94
查得切削速度V?18m/min
机床主轴转速n：
n?1000V1000?18??33.1r/min， ?d3.14?160
按照《机械加工工艺手册》表3.1-74取n?37.5r/min
3.14?160?37.5?0.31m/s 10001000?60
进给量Vf：Vf?afZn?0.02?12?37.5/60?1.5mm/s 实际切削速度v：v??Dn?
工作台每分进给量fm： fm?Vf?1.39mm/s?83.6mm/min
被切削层长度l：由毛坯尺寸可知l?20mm，
刀具切入长度l1：
l1?0.5D?(1~2)
=81mm
刀具切出长度l2：取l2?2mm
走刀次数为1
机动时间tj1：tj1?
l?l1?l220?81?2??1.23min fm83.6
本工序机动时间tj?tj1?tj2?1.82?1.23?3.05min
工序70：钻M8孔并攻丝
机床：摇臂钻床Z3025
刀具：根据参照《机械加工工艺手册》表4.3-9硬质合金锥柄麻花钻头。
工序1、钻孔?6.7
钻孔前铸件为实心，根据上文所的加工余量先钻孔到?6.7mm再攻丝，所以D?6.7mm。
钻削深度ap：ap?9.5mm
进给量f：根据《机械加工工艺手册》表2.4-38，取f?0.33mm/r
4.1/ms 切削速度V：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取V?0
机床主轴转速n，有：
1000v1000?0.41?60??1169.31r/min， ?d3.14?6.7
按照《机械加工工艺手册》表3.1-31取n?1600r/min
?dn3.14?6.7?1600??0.56m/s 所以实际切削速度v：v?10001000?60n?
切削工时
被切削层长度l：l?42mm
刀具切入长度l1：
D6.7ctgkr?(1~2)?ctg120??1?2.89mm?3mm 22
刀具切出长度l2：l2?1~4mm 取l2?2mm l1?
走刀次数为1，钻孔数为2个
机动时间tj1：tj1?L42?3?2?2??2?0.5min fn0.33?1600
工序2、攻2-M8螺纹通孔
刀具：钒钢机动丝锥
进给量f：查《机械加工工艺手册》表1.8-1得所加工螺纹孔螺距p?1.25mm,因此进给量f?1.25mm/r
切削速度V：参照《机械加工工艺手册》表2.4-105，取
V?0.133m/s?7.98m/min
机床主轴转速n：n?
n?350r/min 1000V1000?7.98??317.68r/min，取?d03.14?8
丝锥回转转速n回：取n回?350r/min
实际切削速度V?：V???d0n
1000
被切削层长度l：l?9.5mm ?3.14?8?350?0.15m/s 1000?60
刀具切入长度l1：l1?(1~3)f?3?1.25?3.75mm
刀具切出长度l2：l2?（2~3）f?3?1.25?3.75mm，加工数为2
机动时间tj2：
tj2?（l?l1?l2l?l1?l29.5?3.75?3.759.5?3.75?3.75?）?2?（?）?2?0.13min fnfn回1.5?3501.5?350
本工序机动时间tj：tj?tj1?tj2?0.5?0.13?0.63min。
三、结论
通过本次的课程设计，使我能够对书本的知识做进一步的了解与学习，对资料的查询与合理的应用做了更深入的了解，本次进行工件的工艺路线分析、工艺卡的制定、工艺过程的分析，对我们在大学期间所学的课程进行了实际的应用与综合的学习提高了我了思考问题，解决问题的能力以及创新设计的能力，为以后的设计工作打下了坚实的基础。
由于能力有限，设计中还有很多不足之处，恳请老师批评指导
四、参考文献
《切削用量简明手册》
《机械制造工艺设计手册》
《机械加工艺手册》
《机械加工技术、基础课程设计指导》
范文二：拨叉831003课程设计说明书
目录
1. 零件的分析 .................................................................................................................. 2 1.1零件的作用 ...................................................................................................................... 2
1.2零件的工艺分析 .............................................................................................................. 2
2. 工艺规程的设计 ........................................................................................................... 3 2.1确定毛坯的制造形式 ...................................................................................................... 3 2.2基准的选择 ...................................................................................................................... 3 2.3制定工艺路线 .................................................................................................................. 3 2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 .............................................................. 5
2.5确定切削用量及基本工时 .............................................................................................. 6
3. 夹具的设计 ................................................................................................................ 12 3.1问题的提出 .................................................................................................................... 12
3.2夹具设计 . ....................................................................................................................... 13
4. 总结 ........................................................................................................................... 14
5. 参考文献 .................................................................................................................... 15
设计说明
本次设计是在我们学完了大学的全部基础课程、 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, 为今后参加祖国的现 代化建设打下一个良好的基础。
由于能力所限,设计尚有许多不足之处,恳请各位老师给予指教。
1. 零件的分析
1.1零件的作用
给零件是 CA6140车床拨叉,它位于车床变速机构中,主要起到换挡作用。 通过拨叉的拨动使车床滑移齿轮与不同的出齿轮啮合从而达到要求的主轴转速。 宽度为 30mm 的面的尺寸精度不高或者他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。
1.2零件的工艺分析
831003拨叉共有两组加工表面,他们之间有一定的位置要求。分析如下: (1) 以 Φ25H7mm 花键孔为中心的加工表面。 这一组包括:Φ25H7mm 的花键 孔及倒角, 30×80mm 的台阶面,两个 M8的通孔和一个 Φ5的圆锥孔。
(2) 以 40×75mm 的端面为基准的加工表面。 这一组加工表面包括:18H11mm 的槽, 40×75mm 的端面。
这两组加工表面之间有着一定的位置要求,主要是:
30×80mm 的台阶面与 Φ25H7mm 的花键孔中心线的平行度公差为 0.1mm 。 18H11mm 槽的端面与 Φ25H7的花键孔中心线的垂直公差为 0.08mm 。
由以上分析可知, 对于这两组加工表面而言, 可以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,并且保证它们之间的位置精度要求。
2. 工艺规程的设计
2.1确定毛培的制造形式
零件的材料为 HT200,工作环境良好,不会承受比较大的冲击载荷,为大批 量生产,且材料可铸。采用铸造成型中的“金属模机械造型”铸造的方法制造毛 坯。
2.2基准的选择
(1)粗基准的选择
对于零件而言, 尽量选择不加工的表面为粗基准。 对于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表面作为粗基准。 因此选右 端 R20mm 的端面,顶部 40×80mm 的面和里面 75×80mm 的面为粗基准。
(2)精基准的选择
精基准的选择有利于保证加工精度, 并使工件装夹方便。 选择时要考虑基准 重合基准统一原则。精基准选择为花键孔和左边 72×40mm 的端面,加工中用专 用夹具。
2.3制订工艺路线
由于生产类型为大批生产, 采用万能机床配以专用夹具, 尽量使工序集中来 提高生产效率。除此之外,还应降低生产成本。
(1)工艺路线方案一:
工序 1:粗铣 75×40mm 的左端面,精铣 75×40mm 的左端面至符合表面粗 糙度要求
工序 2:钻、扩花键孔到 Φ22mm
工序 3:锪花键孔两端倒角 2×15°
工序 4:拉花键
工序 5:粗、精铣 30×80mm 台阶面
工序 6:粗、精铣宽度为 18mm 的槽和槽的上表面平面
工序 7:钻 2×M8孔,攻螺纹,钻 Φ5锥孔
工序 8:去毛刺
工序 9:终检
(2)工艺路线方案二:
工序 1:粗铣 75×40mm 的左端面,精铣 75×40mm 的左端面至符合表面粗糙 度要求
工序 2:钻、扩花键孔到 Φ22mm
工序 3:锪花键孔两端倒角 2×15°
工序 4:粗、精铣 30×80mm 台阶面
工序 5:粗、精铣宽度为 18mm 的槽和槽的上表面平面
工序 6:钻 2×M8孔,攻螺纹,钻 Φ5锥孔
工序 7:拉花键
工序 8:去毛刺
工序 9:终检
(3)工艺路线方案三:
工序 1:粗铣 75×40mm 的左端面,精铣 75×40mm 的左端面至符合表面粗糙 度要求
工序 2:钻、扩花键孔到 Φ22mm
工序 3:锪花键孔两端倒角 2×15°
工序 4:粗、精铣 30×80mm 台阶面
工序 5:钻 2×M8孔,攻螺纹,钻 Φ5锥孔
工序 6:粗、精铣宽度为 18mm 的槽和槽的上表面平面
工序 7:拉花键
工序 8:去毛刺
工序 9:终检
工艺方案的比较与分析。 先看方案二和方案三, 方案三把钻孔安排在加工好 台阶面之后接着进行, 之后又还要进行铣槽的工序, 为了方面加工和合理安排加 工顺序,所以还是把铣的部分安排在一起,方便加工。这里方案二更好用一点。 方案一是在花键孔钻完之后直接拉花键, 而方案二是先用花键孔定位, 在加工完 其余步骤之后, 再加工精度较高的花键。 因为先拉花键, 更适合之后铣 30×80mm
的台阶面,使定位准确度高,因此第一方案,把拉花键作为前面工序比较合理。 以上工艺过程详见机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。
2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
CA6140拨叉的材料为 HT200,硬度为 190~210HB ,净重量为 0.84kg ,生产 类型为大批量生产,可用“金属模机械造型”铸造的方法制造毛坯。
(1) 75×40mm 左端面的加工余量
查《简明机械加工工艺手册》 (一下简称《简明手册》 )表 10-6取铣削的加 工余量:
粗铣:3mm
精铣:1mm
(2)花键底孔的加工余量
内孔 Φ20先铸出,所以取钻孔的双边加工余量为 2mm ,单边为 1mm
(3)拉花键孔,花键孔按外径定位
查《机械加工工艺手册》表 3.2-19取加工余量为 2Z=1mm
(4) 30×80mm 台阶面的加工余量
查《工艺手册》表 1-22取铣削的加工余量:
粗铣:2mm
精铣:1mm
(5)宽为 18mm 的槽
查《机械加工工艺手册》表 3.2-29取铣削的加工余量:
粗铣:3mm (双边余量)
精铣:1mm (双边余量)
(6)其他尺寸铸造得到
考虑到零件的很多表面没有粗糙度要求, 不需要加工。 从铸造出来即可符合 使用要求,因此,只采取 75×40mm 的加工表面余量。查《机械加工工艺手册》 表 3.1-24,确定毛坯的尺寸公差为 CT7,表 3.1-21查的 CT7=1.1mm。则
毛坯名义尺寸:80+4=84mm
毛坯最大极限尺寸:80+4+CT7=85.1mm
毛坯最小极限尺寸:80+4-CT7=82.9mm
2.5确定切削用量及基本工时
工序 1:粗铣 75×40mm 的左端面,精铣 75×40mm 的左端面至符合表面粗糙度要 求
(1)加工条件
工件材料:HT200,查《简明手册》表 10-3,取 σb =195N/mm2=0.195GPa。选
取用金属型铸造。
加工要求:粗铣 75×40mm 右端面,然后精铣此端面。
铣床:查《机械加工工艺手册》表 9.1-2,选用 X6132A 卧式铣床。主轴转 速 30~1500r/min,机床功率 9.06kw 。最高表面粗糙度可达 1.6.
刀具:查《简明手册》表 12-21,取刀具材料 YG6. 查《机械加工工艺手册》 表 9.2-11,选取镶齿套式面铣刀(GB1129-85) ,刀具直径 D=80mm,齿数 z=10。 Kr=90°
(2)计算切削用量
①粗铣 75×40mm 右端面
进给量选择:
根据《机械加工工艺手册》表 9.4-1,工件夹具系统刚度为中等条件,取每 齿进给量 z f =0.2mm/z。
背吃刀量:p a =3mm。
铣削速度:
参考《简明手册》表 11-28,选取铣削速度为 60m/min。
按《机械加工工艺手册》表 9.2-11选取 d/z=80/10,即铣刀直径 80mm ,铣 刀齿数为 10。
由公式
min /23880
14. 36010001000r d v n =??==π 铣床为 8级级数,按机床手册及计算,有 n=240r/min这一转速,与理论转 速相近,即可选此转速。
实际铣削速度
min /28. 601000
8014. 32401000m d n v =??==π。
计算铣削工时:
查《机械加工工艺手册》表 9.4-31,可知铣削基本时间 12w m f
l l l t v ++=, 其中 f v 为工作台每分钟进给量, 0.210240f z v f z n =??=??=480mm/min w l 为工件铣削部分长度, 75mm
1l 为切入行程长度,有公式
(()10.51~3l d =
+(0.5802=+=7.36mm 2l 为切出行程长度, 82mm
所以粗铣时基本时间为 m t =(75+7.36+82) /480=0.342min=21s
②精铣 75×40mm 右端面
铣床,刀具的选取同粗铣一致。
背吃刀量:p a =1mm,
铣削速度:要求表面粗糙度为 a R =3.2m μ, 查 《机械加工工艺手册》 表 9.4-3, 每转进给量取 f =0.8mm/r。
根据《简明手册》表 11-28,可取铣削速度 v=80m/min。
1000100080318.47/min 3.1480
v n r d π?===?。 查机床手册及计算,取铣床转速为 n=320r/min。
实际铣削速度
3203.148080.384/min 10001000
n d v m π??===。 基本时间计算:如粗铣
0.8320256/min f v f n mm =?=?=
w l , 1l , 2l 与粗铣加工相同。
757.36820.64min 39256
m t s ++=== 工序 2:钻、扩花键孔到Φ22mm
选用摇臂钻床 z3063,查《简明手册》表 14-12,钻速范围 20~1600r/min。
钻头材料:高速钢
由《简明手册》表 11-10查得每转进给量 f =0.8mm/r,
查表 11-12,钻削速度取 v 钻 =0.35m/s=21m/min
扩钻孔时的切削速度 0.40.4218.4/min v v m ==?=钻
由公式 100010008. 4121. 60/m i n 3. 1422
v n r d π?===? 按机床选取 n=140r/min。
得实际钻削速度
1403.14229.7/min 10001000
n d v m π??=== 基本时间 t
由《金属切削手册》表 7-7有:0(0.3) /T L d s =+分
其中 0.8140112s f n =?=?=分 mm/s
L 为钻削长度, 0d 为钻削直径。
()800.322/1120.7min 47T s =+?==
工序 3:锪花键孔两端倒角 2×15°
由于此道工序用时较短,一次就可以完成,按经验选取时间为 3s 。 工序 4:拉花键
刀具:短形花键拉刀,表 8-2《金属切削手册》
据表 8-6选取拉刀齿开量 S齿 =0.08mm
根据 《金属切削手册》 拉削速度一般在 1-8m/min内。 HB=195.6, 取 V=3m/min即 V=0.05m/s
拉削工时 t=Zb·l ·η·k/1000VfzZ
Zb 单面余量(25-22) /2=1.5mm
L 拉削表面长度 80mm
Η校准部分长度系数,取 1.2
K 机床返回行程系数,取 1.4
Z 拉刀同时工作齿数,取 Z=7 表 8-7
P 拉刀齿距,取 P=13 表 8-7
t=(1.5×80×1.4×1.2) /(1000×3×0.08×7) =0.12min=8s
工序 5:粗、精铣 30×80mm 台阶面
①粗铣
刀具选择:YG6的 镶齿端面铣刀
机床 : 查《机械加工工艺手册》选取
立式铣床 X5020A 功率为:3.79Kw
主轴转速范围为:40-1800 r/min
表 9.2-11选取: d/z=80/10
背吃刀量:2mm
查《简明手册》表 1-22选取
进给量取 f z =0.25mm/r
铣削速度根据《简明手册》表 11-28 选: V=60m/min
由公式
d 1000πv
n ==(1000?60) /(3.14?60) =238 r/min
按机床选取转速为 n=240r/min
所以,实际铣削速度 V=nπd/1000=60.29 m/min
基本时间:
由《机械加工工艺手册》表 9.4-31 主偏角 Kr=90°
f mz =f z ?n ?z=600mm/min
200125. 0a d d l e --=+(1~3) =92. 423080805. 022=+--) (mm
t=) (32l l l ++/f mz =(80+4.92+82)/600=0.28min=17s
②精铣
背吃刀量:1mm
查《机械加工工艺手册》表 9.4-3选每齿进给量:z /mm 15. 0f z =
查《简明手册》表 11-28选 铣削速度 V=75m/min
d 1000πv
n ==(1000×75) /(3.14×80)=298r/min
按机床选取转速 n=300r/min
则实际额铣削速度为 V= V=nπd/1000=75.36 m/min
基本时间:
f mz =f z ?n ?z=0.15×300×10=450 mm/min
t=) (321l l l ++/f mz =(80+4.92+82)/450=23s
工序 6:粗、精铣宽度为 18mm 的槽和槽的上表面平面
加工要求:用乳化液冷却,加工工件,槽宽 18mm ,公差代号 H11,长 40mm , 槽的侧面与花键孔中心线的垂直度误差≤ 0.08mm ,底面粗糙度为 Ra6.3μm 。
加工余量:25mm 。
由于零件此处的设计精度比较高, 用铣削很难达到尺寸精度的要求, 所以为 了留给下一道公序磨削的加工余量,分两步走, a e =25, a p =10mm。
选择刀具
铣刀参数:L=10 D=100mm d=30mm ro =15°a o =12°a n =6°Z=24
选择铣削用量
由于槽的宽度为 18mm, 故二次走完, a e =25mm ap =10mm
由 《 切 削 用 量 简 明 手 册 》 表 3.3 确 定 f=0.5mm/r 现 取 f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z
选择铣刀磨钝标准及刀具寿命:根据《切削用量简明手册》表 3.7, 得最大 磨损量为 0.5 由表 3.8确定刀具寿命:T=120。
确定切削速度 V c 和每齿进给量:决定切削速度 V c 和每齿进给量 V f 、由《切
削用量简明手册》的公式
)
60Z a f )/(Tdo (CVc m -1p u e y z x p m q v v v v v v ??????=a C v =25,qv =0.2,Xv =0.1,yv =0.2,uv =0.5,pv =0.1,m=0.25,Km =1.12, min
/6. 98) 60Z a f )/(Tdo (CVc m -1p u e y z x p m q v v v v v v m a =??????= n =1000×Vc/πdo=1000×98.6/3.14×100=314r/min
根据《金属机械加工工艺人员手册》 X62W 型铣床说明选 nc=300r/min 实际速度 Vc=πdo n c/1000=94.2m/min
选 V fc =n cf =300×0.5=150mm/min 根 据 X62W 型 铣 床 说 明 书 选 V f =150mm/min
f zc =150/300×24=0.020mm/z
基本工时基本工时根据 《切削用量简明手册》表 3.5 Tm=(L+L1+△ ) ×i/V f =(40+20)×2/150=0.8(min ) L1+△ =20mm i=2(走两次 )
工序 7:钻 2×M8孔,攻螺纹,钻Φ5锥孔
安装 1
①钻孔 2-6.7mm
确定进给量 f :
根据《机械加工工艺手册》表 10.4-1. 当 HT200的 σb <200mpa,加工此直径 孔的="" f="0.36~0.44mm/r," 由于零件在加工孔后要螺纹,="" 故进给量应乘以="" 0.5,="" 则="" f="(0.36~0.44)×0.5=0.18~0.22mm/r。查《简明手册》表" 2-35,选用="" z525立式钻床,根据机床选用="" f="">
切削速度:
根据《简明手册》表 2-15,得 V=19m/min,所以
N s =1000v/πd w =1000×19/π×6.7=903r/min
根据 Z525机床,选用 N w =960r/min,故实际切削速度为
V=π×6.7×960/1000=20.2m/min
切削加工时, l=11mm,查《机械加工工艺手册》 10.4-43有, l 1=3mm,
l f =(d w ×cotk r /2) +3=6.35mm (取 k r =45°)
则 t m1=(l+l1+lf ) /Nw f=(11+3+6.35) /960×0.22=0.0964min 以上为一个孔的机动时间,
故本工步的机动时间为 t m =2×t m1=0.193min=11.6s ②钻孔 Φ4mm
确定进给量 f :根据 《机械加工工艺手册》 表 10.4-1. 当 HT200的 σb<200mpa, 加工此直径孔的="" f="0.18~0.22mm/r,查《简明手册》表" 2-35,选用="" z525立式钻="" 床,根据机床选用="" f="">
切削速度,根据《简明手册》表 2-15,得 V=19m/min,所以
N s =1000v/πd w =1000×19/×4=1512r/min
根据 Z525立式钻床,选用 Nw =960r/min,故实际切削速度为
V=π×4×960/1000=12.1m/min
切削加工时, l=11mm,查《机械加工工艺手册》 10.4-43有, l 1=3mm,
l f =(d w ×cotk r /2) +3=5mm (取 k r =45°)
所以 t m2=(l+l1+lf ) /Nw f=(11+3+5) /960×0.22=0.0900min=5.4s 安装 2
① M8丝锥攻螺纹 2-M8
查《机械加工工艺手册》表 16.2-15. 得切削速度
V=0.1m/s=6m/min, Ns=238r/min
按机床选取 N w =195r/min,则 V=×8×195/1000=4.9m/min 机动加工时, l=11mm, l 1=3mm, l 2=3mm,
攻 M8孔 t m1=[(l+l1+l2)×2/Nw f] ×2=0.349min ②铰 Φ5mm 锥孔
查表《机械加工工艺手册》 16.4-40 得 f=0.08mm/r 按 Z525立式钻床选取 f=0.1mm/r
查表《机械加工工艺手册》 16.4-41 得 V=6m/min,则实际速度
V=π
×5×195/1000=3.06m/min
机动加工时 lw =11mm,lf =3mm
查《机械加工工艺手册》表 16.4-43可得。
所以 t m = (l w +lf ) /Nw f=(3+11) /195×0.1=0.718min=43s
最后,将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果,连同其它加工数据, 一并填入机械加工工艺过程综合卡片(后附) 。
3. 夹具的设计
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, 经过与指导老师协商,决定设计第 8道工序——铣宽为 18H11mm 槽的铣床夹具。 本夹具将用与 X62W 卧式铣床。刀具为高速钢直齿三面刃铣刀,来对工件进行加 工。
3.1问题的提出
本夹具主要用来铣宽为 18H11mm 的槽,采用宽为 15mm 的精密级高速钢直齿
三面刃铣刀, 二次铣削, 所以主要应该考虑如何提高劳动生产率, 降低劳动强度。
3.2夹具设计
(1)定位基准的选择
由零件图可知, 18H11槽设计基准为花键孔中心线和工件的右端面为定位基 准。因此选用工件以加工了的右端面和花键心轴的中心线为主定位基准。
(2)切削力及夹紧力的计算 刀具:高速钢直齿三面刃铣刀
铣刀参数:L=10 D=100mm d=30mm ro=15°ao=12°an=6°Z=24
c
c F e
Z
p F ZK d a f a C Fc 83
. 00
83
. 065
. 0-=
(由《金属切削原理与刀具》表 15.7查得)
C F c =282 a p =10mm f Z = 0.02mm/s
a e =25mm d o =100 Z = 24 k F c
=(HB/198)
0.55
解得 Fc=200N
在计算切削力时,必须考虑安全系数。安全系数 K= k1 k2 k3 k4 查资料,有: k1为基本安全系数 1.5 k1为加工性质系数 1.1 k1为刀具钝化系数 1.1 k1为断续切削系数 1.1
切削力为 F=K×Fc=1.5×1.1×1.1×1.1×200=400N
实际夹紧力为 Fj= FK/U1U 2=400/0.5=800N, 其中 U1和 U2为夹具定位面 及加紧面上的磨擦系数, U 1U 2=0.5
螺母选用 M16X1.5细牙三角螺纹,由《机械设计》螺纹联接的预紧力公式, 产生的加紧力为:
]32) tan(/[2F 2
0203
030
20d D d D f d T c v --++=?ψ
其中: T=19000 N.M d2=14.8mm ψ=20
29,
d D 5. 10≈ fc=1.5
f v 155. 1arctan =?(f为摩擦系数,无润滑时 f ≈ 0.1~0.2)
解得 F 0=10405N
此时螺母的夹紧力 F0已大于所需的 800(N)的加紧力, 故本夹具可安全工作。 (3)定位误差的分析
由于槽的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合, 故轴向尺寸无基准不重合度 误差。 径向尺寸无极限偏差、 形状和位置公差, 故径向尺寸无基准不重合度误差。 即不必考虑定位误差,只需保证夹具的花键心轴的制造精度和安装精度。
(4)夹具设计及操作的简要说明
如前所述 , 在设计夹具时 , 应该注意提高劳动率 . 为此 , 在螺母夹紧时采用开 口垫块 , 以便装卸 , 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。结果,本夹具总体的感觉还比较紧凑。
夹具上装有对刀块装置, 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) ;同时,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 有一正确的安装位置,以有利于铣削加工。
铣床夹具的装配图及夹具体零件图和部分零件图附图纸
4. 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 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。
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! 5. 参考文献
范文三：CA6140车床拨叉831003课程设计
（中批量生产）
内容：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张
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,Φ25mm花键底孔两端的2×75°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Φ40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Φ20
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Φ22H12 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
工序十：以花键孔中心线和左端为基准精铣底槽18H11 工序十一：1 钻螺纹通孔2XΦ8 2 钻Φ5圆锥孔 3 攻丝 工序十二：拉花键
工序十三：终检，入库
（四）、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
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)
（五）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2 mm，加工余量较小故采用一次切削故
ap＝2 mm。
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16 mm
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0.063～0.102 mm/z
则主轴转速为
1000v
n＝=358.3~577.2 r/min
?nD 取n＝460r/min，由此可得Vf＝fzzn＝0.09×3×460 ＝124.2 mm/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＝ 式中
i为次给次数i＝
Lw?l1?l2
i vf
30
? 8 do4
l1＝0.5do+（0.5～1.0）＝9 mm l2＝1～2 mm取l2＝2 mm 则
80?9?2
＝5.86 min
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1 mm，故ap＝1 mm 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16 mm，选用与粗铣时同一铣刀和机床。
铣削宽度为aw＝3 mm是的每齿进给量为0.08～0.05 mm/z，因为表精度要
t＝
求较高故fz＝0.06 mm/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0.2～0.25 mm。
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＝22 m/min，则铣床的主轴转速：
n＝n?1000v＝437.9 r/min ?do
取n＝460 r/min。
则Vf＝fz*z*n＝0.06*3*460
=82.8 mm/min
4、计算铣削加工工时
由上面可知
t＝
式中
lw、l1、l2与上述所相同。 Lw?l1?l2i vf
i＝30/3＝10
将各参数代入上式可得：
80?9?2 t＝×10 82.8
＝11 min
工序三：以外圆为基准钻Φ20
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?20.5，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?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
?Dn272*20*3.14Vc＝＝＝17.1 m/min。 10001000
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f?0.5 mm/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＝1.1 kw。Pe＝2.6×0.81＝7.76 kw。 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＝80?10L＝＝0.69 mim。 272*0.48nf
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35 mm 故铣18H11槽时底边留有5 mm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＝30 mm
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＝18～29 m/min
每齿进给量为fz＝0.063～0.102 mm/z取fz＝0.09 mm/z。则铣床主轴转速
为
1000V n＝=358.3～577.2 r/min ?D
根据机床说明书可取n＝460 r/min。则实际转速为
Vf＝fznz＝0.09×3×460
＝124.2 mm/min
3、切削加工工时
由《机械加工工艺手册》表2.1-99查得 tm?
lw?l1?l2i Vf＝40?9?2 124.2
＝0.82 min
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
L?Y?? t＝ Vf
75?12 480
＝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 ＝
?11??11?V??~?Vn??~?*17.1 ?23??23?
＝5.7～8.5 m/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
140?Vv＝＝9.67 m/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=80mm，L1＝1.707～2.107，取L1＝2mm。
故 L?L1?L2，式中各参数：fn
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、 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/r
3、 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
L?Y?? t＝ Vf
80?12 150
＝0.61mim
工序十：以花键孔中心线和左端为基准精铣底槽18H11
1、选取与粗铣18H11槽同一规格的铣刀，背吃刀量ap＝5 mm。
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＝0.05～0.08 mm/z
取fz＝0.06 mm/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0.22～0.25 mm。由表2.1-76查得铣刀寿命为T＝60 min
3、切削用量的确定
由《机械加工工艺手册》表2.1-92查得V＝22 m/min，则主轴转速
1000V n＝=437.9 r/min ?D
根据机床的说明书确定主轴转速为n＝460 r/min。
则Vf＝fznz＝82.8 mm/min
工序十一：1 钻螺纹通孔2XΦ8
2 钻Φ5圆锥孔
3 攻丝
（一） 钻螺纹通孔2XΦ8
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
1000v n＝＝818.9 r/min。 ?D
由Z525钻床说明书由就近原则取n＝680 r/min。故实际切削速度为v＝14.9 m/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
KM Mc?CMdo
Pc?ZMfyMMcVc 30d
CF=420, ZF=1 yF＝0.8，CM=0.206, ZM2.0, yM=0.8
Ff＝420×72×0.360.8×1
＝1298.3 N
Mc＝0.206×72×0.360.8×1＝4.5 Nm
415*14.9 Pc＝＝0.32 KW 30*7
根据Z525机床说明书可知Mm=42.2 Nm, Pe=2.8*0.81=2.26 KW, Fmax=8830 N 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6 mm。故 t＝10?6L?y??＝ 0.36*680nf
＝0.07 min
因为表面存在俩加工孔故加工工时为T=2t＝0.14 min。
（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＝11～12 m/min。故钻床主轴的转速为：
1000Vc 我n＝＝437.9 ～477.7 r/min ?D
由Z525的说明书的参数可取n＝392 r/min。故实际切削速度为
Vc＝9.8 mm/min
攻螺纹机动实际的计算
我tm＝l1?l???11?? ????p?nn1?
其中：l：工件螺纹的长度l＝10 mm。
l1：丝锥切削长度l1＝22 mm。
?：攻螺纹是的超切量?＝（2～3）P取?＝3。
n：攻螺纹是的转速n＝392 r/min。
n1：丝锥退出时的转速n1＝680 r/min。
P:螺距。
工序十二：拉花键
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＝4.5～3.5 m/min 取Vc＝3 m/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＝1.5 mm 2
L为拉削表明长度 L＝80 mm
?为拉削系数，取?＝1.2
K 考虑机床返回行程系数取 k＝1.4
v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）＝1.35
＝12 mm
所以拉刀同时工作齿数为
z＝L/P=80/12?7
所以
1.5*80*1.2*1.4 t＝ 1000*3*0.06*7
＝0.16 min
三 专用夹具设计
3.1 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φ7mm孔、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。
3.2 定位方案的设计
3.2.1 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2×M8mm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φ7mm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。
3.2.2 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。(右端改成用开槽垫圈可以节省装卸时间提高生产
率！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！）
3.3 夹具体的设计
3.3.1 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2×M8mm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。
3.3.2 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。
3.4 导向元件的设计
加工2×M8mm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φ7mm孔，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=(1～2.5)d，所以H=1.5×8mm=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=(0.3～0.7)d，所以h=0.5×8mm=4mm。
3.5 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，夹紧力计算如下：F?2FL， 2D3?d3
d2tan(a??)?f23D?d2
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
3.6 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。
五. 参考文献
1. 杨叔子，机械加工工艺师手册[M]，北京：机械工业出版社，2004。
2. 上海金属切削技术协会，金属切削手册[M]，上海：上海科学技术出版社，2004。
3. 顾崇衔，机械制造工艺学，陕西：山西科学技术出版社1996。
4. 方昆凡，公差与配合手册[M]，北京：机械工业出版社，1999。
5. 赵家齐，机械制造工艺学课程设计指导书，北京：机械工业出版社，2000。
6. 邓文英，金属工艺学，北京：高等教育出版社，2008
范文四：CA6140车床拨叉831003课程设计
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
（中批量生产）
内容：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张
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,Φ25mm花键底孔两端的2×75°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Φ40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Φ20
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Φ22H12 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
工序十：以花键孔中心线和左端为基准精铣底槽18H11 工序十一：1 钻螺纹通孔2XΦ8 2 钻Φ5圆锥孔 3 攻丝 工序十二：拉花键
工序十三：终检，入库
（四）、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
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)
（五）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2 mm，加工余量较小故采用一次切削故
ap＝2 mm。
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16 mm
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0.063～0.102 mm/z
则主轴转速为
1000v
n＝=358.3~577.2 r/min
?nD 取n＝460r/min，由此可得Vf＝fzzn＝0.09×3×460 ＝124.2 mm/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＝ 式中
i为次给次数i＝
Lw?l1?l2
i vf
30
? 8 do4
l1＝0.5do+（0.5～1.0）＝9 mm
l2＝1～2 mm取l2＝2 mm
则
80?9?2＝5.86 min 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1 mm，故ap＝1 mm
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16 mm，选
用与粗铣时同一铣刀和机床。
铣削宽度为aw＝3 mm是的每齿进给量为0.08～0.05 mm/z，因为表精度要
求较高故fz＝0.06 mm/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0.2～0.25 mm。
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＝22 m/min，则铣床的主轴转速： t＝
n＝n?1000v＝437.9 r/min ?do
取n＝460 r/min。
则Vf＝fz*z*n＝0.06*3*460
=82.8 mm/min
4、计算铣削加工工时
由上面可知
t＝
式中
lw、l1、l2与上述所相同。 Lw?l1?l2i vf
i＝30/3＝10
将各参数代入上式可得：
80?9?2 t＝×10 82.8
＝11 min
工序三：以外圆为基准钻Φ20
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?20.5，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?
?100v0 ?do1000*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
?Dn272*20*3.14Vc＝＝＝17.1 m/min。 10001000
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f?0.5 mm/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＝1.1 kw。Pe＝2.6×0.81＝7.76 kw。 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＝80?10L＝＝0.69 mim。 272*0.48nf
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35 mm 故铣18H11槽时底边留有5 mm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＝30 mm
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＝18～29 m/min
每齿进给量为fz＝0.063～0.102 mm/z取fz＝0.09 mm/z。则铣床主轴转速
为
1000V=358.3～577.2 r/min ?D
根据机床说明书可取n＝460 r/min。则实际转速为
Vf＝fznz＝0.09×3×460
＝124.2 mm/min n＝
3、切削加工工时
由《机械加工工艺手册》表2.1-99查得 tm?
lw?l1?l2i Vf＝40?9?2 124.2
＝0.82 min
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
L?Y?? t＝ Vf
75?12 480
＝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 ＝
?11??11?V??~?Vn??~?*17.1 ?23??23?
＝5.7～8.5 m/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
140?Vv＝＝9.67 m/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?L1?L2，式中各参数：fn
L=80mm，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、 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/r
3、 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
L?Y?? t＝ Vf
80?12 150
＝0.61mim
工序十：以花键孔中心线和左端为基准精铣底槽18H11
1、选取与粗铣18H11槽同一规格的铣刀，背吃刀量ap＝5 mm。
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＝0.05～0.08 mm/z
取fz＝0.06 mm/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0.22～0.25 mm。由表2.1-76查得铣刀寿命为T＝60 min
3、切削用量的确定
由《机械加工工艺手册》表2.1-92查得V＝22 m/min，则主轴转速 ＝
1000V=437.9 r/min ?D
根据机床的说明书确定主轴转速为n＝460 r/min。
则Vf＝fznz＝82.8 mm/min
工序十一：1 钻螺纹通孔2XΦ8
2 钻Φ5圆锥孔
3 攻丝
（一） 钻螺纹通孔2XΦ8
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
1000v n＝＝818.9 r/min。 ?D
由Z525钻床说明书由就近原则取n＝680 r/min。故实际切削速度为v＝14.9 m/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 n＝
Ff?CFdoZFfyFkF
KM Mc?CMdo
Pc?ZMfyMMcVc 30d
CF=420, ZF=1 yF＝0.8，CM=0.206, ZM2.0, yM=0.8
Ff＝420×72×0.360.8×1
＝1298.3 N
Mc＝0.206×72×0.360.8×1＝4.5 Nm
415*14.9 Pc＝＝0.32 KW 30*7
根据Z525机床说明书可知Mm=42.2 Nm, Pe=2.8*0.81=2.26 KW, Fmax=8830 N 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6 mm。故
t＝10?6L?y??＝ 0.36*680nf
＝0.07 min
因为表面存在俩加工孔故加工工时为T=2t＝0.14 min。
（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＝11～12 m/min。故钻床主轴的转速为：
1000Vc 我n＝＝437.9 ～477.7 r/min ?D
由Z525的说明书的参数可取n＝392 r/min。故实际切削速度为 Vc＝9.8 mm/min
攻螺纹机动实际的计算
我tm＝l1?l???11?? ????p?nn1?
其中：l：工件螺纹的长度l＝10 mm。
l1：丝锥切削长度l1＝22 mm。
?：攻螺纹是的超切量?＝（2～3）P取?＝3。
n：攻螺纹是的转速n＝392 r/min。
n1：丝锥退出时的转速n1＝680 r/min。
P:螺距。
工序十二：拉花键
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＝4.5～3.5 m/min 取Vc＝3 m/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＝1.5 mm 2
L为拉削表明长度 L＝80 mm
?为拉削系数，取?＝1.2
K 考虑机床返回行程系数取 k＝1.4
v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）＝1.35
＝12 mm
所以拉刀同时工作齿数为
z＝L/P=80/12?7
所以
1.5*80*1.2*1.4 t＝ 1000*3*0.06*7
＝0.16 min
三 专用夹具设计
3.1 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φ7mm孔、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。
3.2 定位方案的设计
3.2.1 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2×M8mm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φ7mm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。
3.2.2 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。(右端改成用开槽垫圈可以节省装卸时间提高生产
率！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！）
3.3 夹具体的设计
3.3.1 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2×M8mm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。
3.3.2 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。
3.4 导向元件的设计
加工2×M8mm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φ7mm孔，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=(1～2.5)d，所以H=1.5×8mm=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=(0.3～0.7)d，所以h=0.5×8mm=4mm。
3.5 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，夹紧力计算如下：F?2FL， 2D3?d3
d2tan(a??)?f23D?d2
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
3.6 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。
五. 参考文献
1. 杨叔子，机械加工工艺师手册[M]，北京：机械工业出版社，2004。
2. 上海金属切削技术协会，金属切削手册[M]，上海：上海科学技术出版社，2004。
3. 顾崇衔，机械制造工艺学，陕西：山西科学技术出版社1996。
4. 方昆凡，公差与配合手册[M]，北京：机械工业出版社，1999。
5. 赵家齐，机械制造工艺学课程设计指导书，北京：机械工业出版社，2000。
6. 邓文英，金属工艺学，北京：高等教育出版社，2008
范文五：CA6140拨叉831003课程设计
设计题目 : 设计 “ CA6140车床拔叉” 零件的机械加工工艺规程 及工艺装备(大批生产)
前 言
通过所学的专业课知识(《公差与配合》 、 《工程材料》 、 《机 械原理》 、 《机械设计制造》 、 《机械制造技术基础》等)和金工实 习使我们对机械设计制造有了一定的感性和理性认识。 这次机床 工艺及夹具设计让我们对所学的专业课得以复习、巩固和应用。 是理论和实践相结合的有效手段。不仅为大四的毕业设计做准 备,而且为以后的工作打下一定的基础。
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、零件的分析
(一)零件的作用
题目给定的零件是 C6140拨叉(见附图 1)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,及 Φ25mm 花键底孔两端的 2×75°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。 因为生产纲领为大批量生产。 因为零件形状简单故毛坯 形状需与零件的形状尽量接近,又因内孔很小,可不铸出。
毛坯零件图见附图 2。
(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 Φ40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
工艺路线方案一:
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 Φ25H7
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。
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: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; 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,故采用第一种加工方案。
(四) 、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:
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 12
22H
φ。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:φ20mm
扩孔:φ22mm
拉花键孔 (6-φ25H7*12
22H
φ*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
a 10=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 f z =0.14~0.24mm 取 f z =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/πD =238.8~437.9r/min 。 V f =f z Zn =477.6~875.6r/mm。 故取 n =300r/min , V f =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
t =f
V Y L ?++ =480
1275+ =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 a p =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/r
3、 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/πD=238.8~437.9r/mim取 n =300r/min,则 V f =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
t =f
V Y L ?++ =150
1280+ =0.61mim
工序三 钻 Φ22花键底孔,扩花键底孔 Φ22倒 2×75o
倒角
1、 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 d o =20mm 。
铸 铁 的 硬 度 大 于 200HBS 查 得 进 给 量 f=0.43~0.53mm/r由于 Y d =80/20=4查得修正系数
K tf =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 , d o ≤20.5,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
o d v n π1000=
20*14. 318*1000= =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 =1000Dn π=1000
14. 3*20*272=17.1 m/min。 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 f ≤0.5 mm/r时, Mc =76.81Nm 。当 n c =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 =1.1 kw 。 Pe =2.6×0.81=7.76 kw。
因为 Mc ≤Mm , Pc ≤Pe ,故所选切削用量可用。
f =0.48mm/r , n =n c =272r/min。 Vc =17m/min。
计算基本工时:
t m =nf L
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:
t m =
nf L =48
. 0*2721080+=0.69 mim。 二、扩 φ20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. 17*31~2131~21??? ??=??? ??=Vn V =5.7~8.5 m/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 =
1000140V π=9.67 m/min 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 t m =fn L L L 2
1++,式
中各参数:L=80mm, L 1=1.707~2.107,取 L 1=2mm 。 故
t m =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 =4.5~3.5 m/min 取 Vc =3 m/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 =z
vf k L Z z b 1000η 式中 Z b 为单面余量 Z b =222
25-=1.5 mm
L 为拉削表明长度 L =80 mm
η为拉削系数,取 η=1.2
K 考虑机床返回行程系数取 k =1.4
v 为拉削速度
f z 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) =1.35
=12 mm
所以拉刀同时工作齿数为
z =L/P=80/12 7
所以
t =7
*06. 0*3*10004. 1*2. 1*80*5. 1 =0.16 min
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 2 mm, 加工余量较小故采用 一次切削故 a p =2 mm。
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 16 mm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 a w =d o /4,铣刀的铣削速度为 v =18.29m/min, 每齿进给量为 0.063~0.102 mm/z
则主轴转速为
n =nD
v π1000=358.3~577.2 r/min 取 n =460r/min,由此可得 V f =zn f z =0.09×3×460
=124.2 mm/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 =
i v l l Lw f 21++ 式中
i 为次给次数 i =≈430o
d 8
1l =0.5d o +(0.5~1.0)=9 mm
2l =1~2 mm取 2l =2 mm
则
t =2
. 1242980++=5.86 min 精铣 80×30面
1、加工背吃刀量 a p 的确定
由前面可知道精铣的加工余量为 1 mm,故 a p =1 mm
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 16 mm,选用与粗铣时同一铣刀和机床。
铣削宽度为 a w =3 mm是的每齿进给量为 0.08~0.05 mm/z, 因为表精度要求较高故 f z =0.06 mm/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 0.2~0.25 mm。
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 =22 m/min, 则铣床的主轴转速:
n =o d v n π1000=
=437.9 r/min 取 n =460 r/min。
则 V f =f z *z*n=0.06*3*460
=82.8 mm/min
4、计算铣削加工工时
由上面可知
t =
i v l l Lw f
21++ 式中
w l 、 1l 、 2l 与上述所相同。
i =30/3=10
将各参数代入上式可得:
t =8. 822980++×10 =11 min
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=D
v π1000=818.9 r/min。 由 Z525钻床说明书由就近原则取 n =680 r/min。故实际切 削速度为 v =14.9 m/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
F y Z o F f k f
d C F F F = M y Z o M K f d C Mc M M = d McVc
Pc 30=
F C =420, F Z =1 F y =0.8, M C =0.206, M Z 2.0, M y =0.8
f F =420×72×0.360.8
×1
=1298.3 N
Mc=0.206×72×0.360.8
×1=4.5 Nm
Pc=7*309. 14*415=0.32 KW 根据 Z525机床说明书可知 Mm=42.2 Nm, Pe=2.8*0.81=2.26 KW, Fmax=8830 N 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 6 mm。故
t=nf y L ?++=680*36. 0610+
=0.07 min
因为表面存在俩加工孔故加工工时为 T=2t=0.14 min。
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 =11~12 m/min。故钻床主轴的转速为: 我 n =D
Vc π1000=437.9 ~477.7 r/min 由 Z525的说明书的参数可取 n =392 r/min。故实际切削速度 为
Vc=9.8 mm/min
攻螺纹机动实际的计算
我 t m =???
? ??+?++1111n n p l l 其中:l :工件螺纹的长度 l =10 mm。
1l :丝锥切削长度 1l =22 mm。
?:攻螺纹是的超切量 ?=(2~3) P 取 ?=3。 n :攻螺纹是的转速 n =392 r/min。
1n :丝锥退出时的转速 1n =680 r/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 35 mm 故铣 18H11槽时底边留有 5 mm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 a p =30 mm
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=18~29 m/min
每齿进给量为 f z =0.063~0.102 mm/z取 f z =0.09 mm/z。则铣 床主轴转速为
n=D V
π1000=358.3~577.2 r/min
根据机床说明书可取 n =460 r/min。则实际转速为
Vf =f z nz =0.09×3×460
=124.2 mm/min
3、切削加工工时
由《机械加工工艺手册》表 2.1-99查得 i V l l l t f w m 21++=
=2
. 1242940++ =0.82 min
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 a p =5 mm。
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 f z =0.05~0.08 mm/z取 f z =0.06 mm/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 0.22~0.25 mm。由表 2.1-76查得铣刀寿命为 T =60 min
3、切削用量的确定
由《机械加工工艺手册》表 2.1-92查得 V =22 m/min,则主 轴转速
n=D V
π1000=437.9 r/min
根据机床的说明书确定主轴转速为 n =460 r/min。
则 V f =f z nz =82.8 mm/min
4、计算切削工时
由《机械加工工艺手册》表 2.1-99查得 i V l l l t f
w m 21++= 2*8. 822940++=
=1.2 min
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。
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。因此在本道工序加工时,在考虑零件的技术要 求的前提下降低劳动强度提高劳动生产率。
二、 夹具设计
1、定位基准的选择
由零件图知, 18H11槽的两边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。
2、 . 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
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