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1、机械制造技术基础课程设计说明书题目：CA6140车床拨叉831007机械加工工艺规程设计（中批生产）院 系：机械与电子工程系班 级：10机制（1）班姓 名：陈林学 号：51001011011指导教师：刘春景日 期：2013.10.15目录第一章 零件分析21.1零件的作用21.2零件的工艺性分析和零件图的审查3第二章 工艺规程设计42.1确定毛坯的制造形式52.2基面的选择52.3.1粗基准的选择52.3.2精基准的选择52.3.3加工阶段的划分52.3.4工序的集中和分散62.3.5加工原则62.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定7第三章 制定工艺路线93.1工艺路线方案一93.2工艺
2、路线方案二113.3工艺方案的比较及分析143.4确定切削用量及基本工时16设计心得22参考文献23第一章 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。零件上方的22孔与操纵机构相连，二下方的55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。1.2零件的工艺性分析和零件图的审查零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求1.小
3、头孔以及与此孔相通的的锥孔、螺 2.大头半圆孔55 3.小头孔端面、大头半圆孔上下73端面，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm，小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为0.05mm。由上面分析可知，可以粗加小头孔端面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，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。第二章 工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式确定毛坯种类：零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择铸件
4、毛坯。查机械制造工艺及设备设计指导手册（后称指导手册）选用铸件尺寸公差等级CT9级。2.2基面的选择定位基准是影响拨叉零件加工精度的关键因素。基准选择得合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工过程中将问题百出，更有甚者，造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。2.3.1粗基准的选择粗基准的选择。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。根据这个基准选择原则，现选取22 孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个40作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由
5、度，达到完全定位,然后进行铣削。2.3.2精基准的选择精基准的选择。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，应该进行尺寸互算。2.3.3加工阶段的划分该拨叉加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段。2.3.4工序的集中和分散本拨叉选用工序集中原则安排拨叉的加工工序。该拨叉的生产类型为成批生产，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，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证加工表面之间的相对位置精度要求。2.3.5加工原则1）遵循“先基
6、准后其他”原则，首先加工基准拨叉下端面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. 4）遵循“先面后孔”原则.2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“CA6140车床拨叉”零件材料为HT200，毛坯重量约为1.6,生产类型为中批生产，采用砂型铸造毛坯。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：1.外圆表面（40mm及73mm外表面）考虑到此表面为非加工表面，其精度为铸造精度CT9即可。又因它们是对称的两个零件最后还需铣断，故对40mm的中心轴线的尺寸偏差为1201.25的范围内。2. 两小孔毛坯为实心，
7、两内孔精度要求界于IT7IT8之间，参照切屑加工简明实用手册表8-21确定工序尺寸及余量：钻孔：21.8mm 2Z=21.8mm铰孔：mm 2Z=0.2mm3.中间孔（55mm及73mm）中间孔尺寸相对较大可以铸造，根据机械制造工艺设计手册表1-13得：孔的铸造毛坯为49. 73的孔是在55孔的基础之上铣削加工得到，其轴向尺寸上下表面距离为30mm，由于其对轴向的尺寸要求不高，直接铸造得到。参照切屑加工简明实用手册表8-95确定73mm工序尺寸及余量：粗铣：71mm Z=4mm精铣：73mm Z=1mm参照切屑加工简明实用手册表8-95确定55mm工序尺寸及余量：粗 镗：53mm 2Z=4mm
8、半精镗：54mm精 镗：55mm 4.螺纹孔及销孔无可非议此销尺寸铸造为实体。参照切屑加工简明实用手册表8-70确定钻8螺纹孔和8圆柱销孔及螺纹孔的攻丝。5.铣断第三章 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夹具,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。3.1工艺路线方案一工序 1： 以40的上平面为基准加工下表面。工序 2： 以40下表面粗铣上表面。工序 3：铣40上平面，保证表面粗糙度3.2工序 4：钻22的孔。工序5：绞22
9、的孔，保证表面粗糙度1.6。工序 6：粗镗55的孔。工序 7：半精镗55的孔，保证表面粗糙度3.2。工序 8： 粗镗55孔的上端面。工序 9： 半精镗 55孔上端面，保证表面粗糙度3.2。工序10：粗镗55孔的下端面。工序11：半精镗 55孔下端面，保证表面粗糙度3.2。为保证设计尺寸20在工序6至工序9应该进行尺寸链换算，由于零件的定位基准是40的上表面，进行尺寸链换算如下：（1）确定自由公差等级（查机械制造工艺设计简明手册P27页 表1.424）（2）确定封闭环，工序尺寸，尺寸链图。 列竖式：计算工序尺寸A： 增环： 50 0 -0.1 减环： -25 0.084 0 -20 0.21 0
10、.07 封闭环： 5 0.294 -0.03 由计算可得A的基本尺寸为5，上偏差.为0.294，下偏差为0.03时，才能保证设计尺寸。 250-0.084 20-0.07-0.02 500-0.01A工序 12： 钻锥孔8及M8底孔。工序 13：攻丝 精绞8孔，保证粗糙度1.6。 在加工M8螺纹时，为保证工序基准和定位基准重合，需要进行尺寸链换算。 （1）确定自由公差等级（查机械制造工艺设计简明手册P27页 表1.424）（2）确定封闭环，工序尺寸，尺寸链图。 列竖式：计算工序尺寸A：增环： 30 -0.36 -0.52 减环： 10 +0.36 0 封闭环：20 0 -0.52 只有A的基本
11、尺寸为30，上偏差为-0.36，下偏差为-0.52是才的保证M8螺纹的位置。100-0.36A200-0.52工序14： 切断。工序15： 检验3.2工艺路线方案二工序1：钻22的孔。工序2：绞22的孔，保证表面粗糙度1.6。工序 3： 以40的上平面为基准加工下表面。 工序 4： 以40下表面粗铣下表面。工序 5：铣40上平面，保证表面粗糙度3.2工序6：粗镗55的孔。工序7：半精镗55的孔，保证表面粗糙度3.2。 工序 8：粗镗55孔的上端面, 73。工序9：半精镗 55孔上端面，保证表面粗糙度3.2。工序10：粗镗55孔的下端面, 73。工序11：半精镗 55孔下端面，保证表面粗糙度3.
12、2。为保证设计尺寸在工序6 -工序9应进行尺寸链换算.（1）确定自由公差等级（查机械制造工艺设计简明手册P27页 表1.424）（2）确定封闭环，工序尺寸，尺寸链图 列竖式：计算工序尺寸A： 增环： 50 0 -0.1 减环： -25 0.084 0 -20 0.21 0.07 封闭环： 5 0.294 -0.03 由计算可得A的基本尺寸为5，上偏差.为0.294，下偏差为0.03时，才能保证设计尺寸。 250-0.084 20-0.07-0.02 500-0.01A工序 12： 钻锥孔8及M8底孔。工序 13：攻丝 精绞8孔，保证粗糙度1.6。为保证加工M8螺纹时，工序基准与定位基准重合，进
13、行尺寸链换算. （1） 确定自由公差等级（查机械制造工艺设计简明手册P27页 表1.424）（2） 确定封闭环，工序尺寸，尺寸链图。 列竖式：计算工序尺寸A： 增环： 30 -0.36 -0.52 减环： 10 +0.36 0 封闭环：20 0 -0.52 只有A的基本尺寸为30，上偏差为-0.36，下偏差为-0.52是才的保证M8螺纹的位置。100-0.36A200-0.52工序14： 切断。工序15： 检验。3.3工艺方案的比较及分析上述两方案:方案一：是先加工内孔22, 再以22孔为基准加工55内孔,而方案二：先镗孔55,以底面及22外圆面为基准，再以55内孔及上平面加工22孔。由零件图
14、可知22孔的设计基为准55孔的中心线，所以加工22孔时定位基准最好为55孔的中心线，可保证其加工的位子精度，符合中批生产要求,方案二较为合理。最终工艺路线工序1：钻22的孔。工序2：绞22的孔，保证表面粗糙度1.6。工序 3： 以40的上平面为基准加工下表面。 工序 4： 以40下表面粗铣下表面。工序 5：铣40上平面，保证表面粗糙度3.2工序6：粗镗55的孔。工序7：半精镗55的孔，保证表面粗糙度3.2。 工序 8：粗镗55孔的上端面, 73。工序9：半精镗 55孔上端面，保证表面粗糙度3.2。工序10：粗镗55孔的下端面, 73。工序11：半精镗 55孔下端面，保证表面粗糙度3.2。工序
15、12： 钻锥孔8及M8底孔。（以40上平面及22的内孔为基准）工序13：攻丝 精绞8孔，保证粗糙度1.6。工序14： 切断。工序15： 检验。（四）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定:1、圆柱表面工序尺寸：前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度工序余量最小最大55IT12铸件7.0CT12粗镗4.0IT126.30.956.8半精镗3.0IT103.22.93.2520IT7钻20IT1117.8918扩1.8IT106.31.7161.910粗铰0.14IT83.20.1070.224精铰0.
16、06IT71.60.0390.0932、平面工序尺寸工序号工序内容加工余量基本尺寸经济精度工序尺寸偏差工序余量最小最大铸件5.0CT1201粗铣40孔下端面4.058121.57.7502粗铣40孔上端面4.054121.57.7503精铣40孔上端面4.05081.86.3804粗镗55孔的上下端面4.026120.751.28305精镗55孔的上下端面1.0X22080.751.2833.4确定切削用量及基本工时工序粗铣40mm孔的两头的端面。a. 加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。加工要求：粗铣两头端面至51mm、粗铣大孔端面至30mm。机
17、床：X5032立式铣床参数。刀具：涂层硬质合金盘铣刀45mm，选择刀具前角o5后角o8，副后角o=8，刀齿斜角s=10,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1mm。b.计算切削用量1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=2mm，一次走刀即可完成所需长度。2）计算切削速度 按指导教程V c=算得 Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据X52K立式铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.1480475/1000=1.06m/s,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.1
18、6mm/z。3)校验机床功率 查指导教程Pcc=1.5kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=2mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=1.06m/s，f z=0.15mm/z。4）计算基本工时tmL/ Vf=9.4s。工序 钻、铰两端22mm孔之图样尺寸。a. 加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。加工要求：钻孔至21.8mm，精铰至22mm，保证孔壁粗糙度Ra=1.6m。机床：Z353台式钻床。刀具：YG8硬质合金麻花钻21.8mm，钻头采用双头刃磨法，后角12、二重刃长度=2.5mm、横刀长b=
19、1.5mm、宽l=3mm、棱带长度 、 、。YG8硬质合金铰刀22mm。b.计算切削用量1）查指导教程 。 按钻头强度选择 按机床强度选择，最终决定选择机床已有的进给量 。2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查指导教程）为0.5.mm，寿命3）切削速度查指导教程 修正系数 故。查指导教程机床实际转速为。故实际的切削速度。4) 计算基本工时由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。钻和精铰的切削用量如下：钻孔： 。精铰： 。工序-工序 粗铣中间孔上端面至25mm，周径至71mm；粗铣中间孔下端面至22mm，周径至71mm；精铣两头孔的端面至50mm；精铣中间孔上端面至
20、25mm，周径至73mm；精铣中间孔下端面至20mm,周径至73mm。a. 加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。加工要求：粗铣中间孔上端面至25mm，周径至71mm；粗铣中间孔下端面至22mm，周径至71mm；精铣两头孔的端面至50mm；保证粗糙度Ra=3.2m；精铣中间孔上端面至25mm，周径至73mm；精铣中间孔下端面至保证20mm,周径至73mm，保证端面粗糙度Ra=3.2m，保证孔壁粗糙度Ra=6.3m。机床：X63卧式铣床。刀具：涂层硬质合金盘铣刀45mm，选择刀具前角o5后角o8，副后角o=8，刀齿斜角s=10,主刃Kr=60,过渡刃K
21、r=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1mm。b.计算切削用量 1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=4mm，一次走刀即可完成所需长度。2）计算切削速度 按简明手册V c=算得 Vc98mm/s，n=780r/min,Vf=490mm/s据X5032立式铣床参数，选择nc=750r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.1480750/1000=1.78m/s,实际进给量为f zc=V fc/ncz=750/(30010)=0.25mm/z。3)校验机床功率 查指导教程Pcc=2kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1mm，nc=750r
22、/min,Vfc=475mm/s，V c=1.78m/s， f z=0.15mm/z。4）计算基本工时粗铣中间孔上端面至25 mm，周径至71mm；tm1=L/ Vf=13s粗铣中间孔下端面至22mm，周径至71mm；tm2=L/ Vf=13s精铣小孔上端面至50mm，tm3=L/ Vf=8s；精铣中间孔上端面至周径至73mm，tm4= L/ Vf=10s；精铣中间孔下端面至周径至73mm，tm5= L/ Vf=10s。工序 粗镗、半精镗、精镗55mm孔至图样尺寸。a. 加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。加工要求：粗镗中间孔至53mm、半精镗中间
23、孔至54mm、精镗中间孔至55mm。机床：T616卧式镗床。刀具：YG8硬质合金镗刀。b.计算切削用量单边余量 分三次切除，则 第一次。根据指导教程4.2-20查得，取 。根据指导教程4.2-21查得，取：。c.计算切削基本工时：同理，当第二次，第三次时，进给量和，机床主轴转速都取64r/min，切削基本工时分别为100s和80s。工序 钻8mm的锥销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻M8x1mm的螺纹孔，攻M8x1mm的螺纹。a. 加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。加工要求：先钻8mm的锥销孔，钻到一半后将与该孔配合的轴安装进去，把两者配做加工
24、，为的使保证孔与轴的同轴度，同时在尺寸上保证距上端面10mm；再钻M8x1mm的螺纹孔，攻M8x1mm的螺纹。机床：组合机床。刀具：8mm麻花钻、7.5mm麻花钻、8mm的丝锥。b.计算切削用量1）钻8mm的锥销孔根据切削手册查得，进给量为0.180.33mm/z,现取f=0.3mm/z，v=5m/min，则：查指导教程表4.2-15，取。所以实际切削速度为： 计算切削基本工时：2)钻M8的螺纹孔刀具：7.5mm麻花钻。根据切削手册查得，进给量为0.180.33mm/z,现取f=0.3mm/z，v=5m/min，则：查指导教程表4.2-15，取。所以实际切削速度为：计算切削基本工时：3）攻M8
25、x1mm的螺纹刀具：丝锥M6，P=1mm切削用量选为：，机床主轴转速为：，按机床使用说明书选取：，则 ；机动时，计算切削基本工时：工序 铣断保证图样尺寸a. 加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。加工要求：铣断后保证两边对称相等。 刀具：YG硬质合金圆盘铣刀，厚度为4mm。 机床：组合机床。b.计算切削用量查切削手册，选择进给量为：,切削速度为：，则：根据指导教程表4.2-39，取，故实际切削速度为：查切削手册表4.2-40，刚好有。计算切削基本工时：工序 去毛刺，检查。设计心得此次课程设计是在我们学完了大学三年的全部基础课程、技术基础课程以及部分专
26、业课的基础之上进行的，是一次深入的综合性的应用和总结，也是一次理论联系实际的训练，为我们大四的毕业设计打下基础和铺垫。就我个人而言，这次课程设计包括三个部分：（1）前期资料的搜集和整理：这是很重要的一个环节，因为设计离不开资料的参考和搜集。（2）工艺：工艺是生产中最活跃的因素，落实在由工件、刀具、机床、量具组成的工艺系统中。此设计历时两周的时间，通过自己的认识、计算、研究、设计、查手册得到了最终结果，真正地起到了训练自己的目的，希望此次设计能为以后的工作打好一定的实践基础，也提供一些宝贵的经验。最后，感谢老师们的辛勤指导和帮助！谢谢！ 参考文献1丁殿忠，姜鸿维.金属工艺学课程设计.北京：机械工业出版社，19972艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册.北京：机械工业出版社，19943邹青，呼永.机械制造技术基础课程设计指导教程.北京：机械工业出版社，20124顾崇衔等.机械制造工艺学.北京：机械工业出版社，1997
