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1、学号：200715151025河北联合大学轻工学院课程设计任务说明书全套CAD图纸，加153893706设计题目：CA6140车床拨叉（831006）的机械加工工艺规则和工艺装备专业： 机械设计制造及其自动化班级： 07机械10班姓名： 指导教师： 目 录序言41.零件的分析51.1零件的作用.5 1.2零件的工艺分析52.工艺规程的设计.5 2.1确定毛坯的制造形式5 2.2基准的选择5 2.3制定工艺路线6 2.4机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定7 2.5确定切削用量及基本工时103.专用夹具设计.23 3.1机床夹具介绍23 3.2现代夹具的发展方向23 3.3机床夹具的定位及夹紧
2、23 3.4工件的装夹方式25 3.5基准及其分类26 3.6工件的定位26 3.7工件的夹紧27 3.8夹具的设计274.课程设计小结.285.附表 机械加工工艺过程卡.296.参考文献.29机械制造工艺学课程设计任务书题目：设计CA6140车床拨叉（831006）零件的机械加工工艺规则及工艺装备内容：1.机械加工工艺卡片 1套2.毛坯图 1张3.零件图 1张4.夹具总装图 1张5.夹具零件图 1张6.课程设计设计说明书 1份班级：07机械10班 学生姓名： 指导教师： 2011年1月10日课程设计说明书一 序言 本次课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行
3、的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各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。 这次课程设计是我在毕业前对之前学过的知识的一次综合演练，我得到以下几方面的锻炼： 运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确的解决一个零件在加工中的定位，加紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。 提高结构设计能力。通过设计夹具的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效，省力，经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。 学会使用手册以及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称，出处，能够做到熟练的运
4、用。 就我个人而言，我希望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，从中锻炼自己发现问题、分析问题喝解决问题的能力。1、零件的分析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。零件的25孔与操纵机构相连，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。1.2零件的工艺分析零件的材料为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
5、小头孔25mm，精度要求为IT7到IT8之间。2大头半圆孔及其端面，圆孔的精度是在IT12 到IT13之间，端面的精度要求也是IT12 到IT13，并且两端对小孔的中心线有一定的垂直度要求。3右端面距小孔中心线23mm 168槽，同样槽也对小孔有一定的垂直度要求。440外圆斜面；5大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.1mm，槽端面与小头孔中心显得垂直度误差为0.08m。由上面分析可知，工件的毛坯可以一起铸造成对的形状，这样对于大孔的两端面的位置度保证有一定的好处，由于加工原则是“先面后孔，先粗后精，先主后次，先基准后其他”，可以粗加工拨叉底面，然后可以作为粗基准采用专用夹具进行加工
6、，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的精度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才采用常规的加工工艺均可保证。2、工艺规程的设计2.1确定毛坯的制造形式已知此拨叉零件的生产类型为中批量生产，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，股采用铸造精度较高的金属型铸造。这对提高生产率、保证加工质量也是有利的。2.2 基准的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成大批报废，使生
7、产无法正常进行。1） 粗基准的选择按有关基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准。对本零件而言，则应以零件的底面为主要的定位粗基准。2） 精基准的选择考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则。对本零件而言，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.1mm，槽端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.08mm，则应以25小头孔为精基准。3） 注意要求由于是先加工大孔的两个面，在以此作为基准加工孔，因此，在加工孔的时候要以此两个面为基准加工，所以对于定位
8、有着严格的要求！2.3制定工艺路线制订工艺路线的出发点，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达到合理的保证。在生产纲领已确定为大批量生产的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具,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。1工艺路线方案一 工序1：实效处理 工序2：粗铣55mm孔德两端面 工序3：铣40mm外圆端面 工序4：镗55mm孔 工序5：加工25mm小头孔 工序6：切断 工序7: 铣切断面 工序8： 铣3040端面 工序9： 铣816槽工序 工序10：铣40mm外圆斜面 工序11：去毛刺 工序12： 终检 工序13：清洗2
9、工艺路线方案二 工序1：实效处理 工序2：粗铣55mm孔德两端面 工序3：铣40mm外圆端面 工序4：镗55mm孔 工序5：加工25mm小头孔 工序6：中检 工序7: 铣3040端面 工序8：铣816槽 工序9：切断 工序10：铣切断面 工序11：铣40mm外圆斜面 工序12：去毛刺 工序13：终检 工序14：清洗3工艺方案的比较与分析 上述两个方案的特点在于：方案一是先加工55mm圆与两端面，然后加工小孔并进行中检，为后续加工提供保证，并利用了两个合铸的优势，提高了工作效率；方案二是先加工55圆与两端面，40mm外圆端面，然后切开，在分别加工，方便了后续工序的装夹。综合两种方案最后可以将工序
10、定为方案二。2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定计算说明 主要结果1、零件材料HT200，硬度170220HBS，毛坯重量为2.4kg。生产类型为 材料HT200中批量生产，采用金属模铸造毛坯。 硬度170220H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、 重量为2.4kg工序尺寸及毛坯尺寸如下：1） 75mm大圆外端面的加工余量及公差（|计算长度为12-0.06 -0.18mm，） 计算长度为考虑其加工精度及表面粗糙度，要求粗铣及半精铣即满足要求。 12-0.06 -0.18mm 查机械加工工艺手册（以下简称工艺手册）表2.2-5，得成批和大量生产铸造精度等级C
11、T7MAF。 精度等级CT7MAF查表2.2-4，加工单边余量数值为Z=2.0mm Z=2.0mm查表2.2-1，铸件的公差数值为0.78mm 公差数值0.78mm2）查机械加工工艺实用手册表8-33，半精铣切削余量单边为 单边为0.7mm0.7mm，铣削公差即零件公差0.12mm。 零件公差0.12mm3）粗铣余量，粗铣单边余量为Z=1.3,铣削公差规定本工序的加工精 Z=1.3mm度为IT12，因此可以知道本工序的加工尺寸偏差是-0.08. 精度为IT12由于毛坯及以后各刀工序的加工都有加工误差，因此所规定的加工余量只 尺寸偏差-0.18是名义上的加工余量，实际上的加工余量有最大和最小之分
12、。由于本设计规定的零件为成批生产，应采用调整法加工，因此在计算最大，最小加工余量时，应按时调整加工方法加工方式予以确定. 毛坯尺寸为160.78mm， 毛坯尺寸为 粗铣后尺寸13.40 -0.11mm 160.78mm 半精铣后尺寸12-0.06 -0.018mm 粗铣后尺寸 由于40mm圆柱的上端面公差未注所以只需粗铣就可以达到要求。 13.40 -0.11mm 半精铣后尺寸 12-0.06 -0.018mm 2、孔55+0.4 -0mm的精度要求介于IT12IT13之间表面粗糙度为ra3.2机械制造技术基础表5-3可得应进行粗膛半精膛。参照工艺手册表2.2-4可Z=1.5由机械加工工艺实用
13、手册得半精镗加工余量为2Z=1，粗镗为2z=2。粗镗精度等级为13级。 铸孔：52mm 粗镗：54 +0.46 0 mm 2Z=2 半精镗：55+0.4 -0mm 2Z=13、孔25+0.023 -0 mm由几何精度测量表1-1的精度要求介于IT7-IT8之间表面 粗糙度为Ra3.2 机械制造技术基础表5-2可得应进行钻孔、扩孔、粗铰孔、 精铰孔。参照工艺手册表2.3-8 钻孔：23mm 扩孔：24.8mm 2Z=1.8 粗铰：24.94mm 2Z=0.14 精铰：25+0.023 0mm 2Z=0.064、铣右端面，由几何精度测量表1-1精度要求介于IT12-IT13，表面粗糙度 a3.2机
14、械制造基础表5-2可得应进行粗铣、半精铣。参照工艺手册表 2.2-1加工余量Z=2mm。由机械加工工艺实用手册表8-33半精铣余量单边 为0.7mm，铣削公差为零件公差粗铣余量为Z=1.3mm，粗铣公差为IT13。偏差 为-0.33。 毛坯尺寸为25+ -0.39mm 粗铣后尺寸23.70 -0.33 mm 半精铣后尺寸23-0 -0.3 mm5、铣侧面凹槽16+0.12 -0 mm表面粗糙度Ra3.2、Ra6.3机械制造技术基础5-6可知 应进行粗铣、半精铣。由机械加工工艺实用手册表8-32半精铣加工余量为 3mm，半边加工余量为1.5，粗加工精度为IT13。 粗铣尺寸3mm 半精铣尺寸16
15、+0.12 -0 mm6、切断，选择宽度为2mm的切断铣刀，查机械加工工艺实用手册表5-6，由 表面粗糙度Ra6.4还应进行半精铣7、40mm的外圆柱面Ra6.3公差未注，机械制造技术基础5-6，粗铣即可。半精镗加工余量：2Z=1粗镗：2Z=2铸孔：52mm粗镗：54 +0.46 0 mm半精镗:55+0.4 -0mm钻孔：23mm扩孔：24.8mm 2Z=1.8粗铰：24.94mm 2Z=0.14精铰：25+0.023 0mm 2Z=0.06精铣余量0.7mm粗铣余量Z=1.3mm粗铣公差IT13偏差-0.33毛坯25+ -0.39mm粗铣后尺寸23.70 -0.33 mm半精铣加工余量:3
16、mm 半边加工余量为1.5 粗加工精度为IT13 粗细尺寸13mm半精铣16+0.12 -0 mm2.5确定切削用量及基本工时2.5.1工序：时效处理在自然条件下，放置半年以上。2.52工序：粗铣75mm两端面1、粗铣两端面 保证尺寸13.4+0 -0.1mm，由工艺手册表4.2-35选择铣床X53T。1） 进给量查金属切削手册表9-12粗铣没齿进给量fz为0.3mm/z。由金属切削手册表9-7此工序采用高速钢镶齿三面刃铣刀直径为dw=80mm，齿数z=10。2） 铣削速度查金属切削手册表9-12切削速度v=16m/min。主轴速度ns=63.7（r/min）先采用x53t立式铣床，根据机床使
17、用说明书查工艺手册表4.2-36，取nw=56r/min故实际切削速度为;V=14.4(m/min)当Dw=56（r/min）工作台每分钟进给量Fm应为Fm=fzZnw=0.31056=168mm/min查机床说明书工艺手册表4.2-37，fm=160mm/min 故选用160 mm/min切削工时，由于是粗铣，故整个铣刀盘不必铣整个工件。利用作图法，可得出行程。查工艺手册表9.4-31，切削工时计算公式： Tm=(75+5)2/160 =0.94min所以Tm=1min2.5.3工序III：半精铣75孔两端面，保证尺寸12-0.06 -0.181、进给量 、 查机械加工工艺手册表15-54，
18、取f=0.15mm/r2、切削速度 根据金属切削手册表9-14，确定v=20m/mm采用高速钢镶齿三面刃铣刀刀具直径dw=80mm，齿数z=10 则ns=100020/80=79.6（r/min） 查工艺手册表4.2-36，取nw=71r/min 故实际切削速度为 V= =8071/1000 =17.8m/min 当nw=71r/min时，每分钟进给量fm=1.571=106.5mm/min 查工艺手册表4.2-31取fm=110 mm/min 3、切削工时，半精铣，整个铣刀铣过整个平面。 利用作图法可得出行程 Tm= =（75+80+6）2/110 =2.8min 所以：tm=2.8min2
19、.5.4 工序IV:粗铣40上端面，保证尺寸801、进给量 查金属切削手册表9-12，取f z=0.3mm2、切削速度 查金属切削手册表9-12，取v=16m/min 采用套式面铣刀，刀具直径d w=63mm，齿数z=10查金属切削手册表9-7则n s=100016/63=80.1 r/min查工艺手册表4.2-36取n w =71r/min 当n w =71r/min时，工作台每分钟进给量fm应为 fm=f z*z*n w =0.31071213mm/min查工艺手册表4.2-37，取fm=225mm/min 3、切削工时，粗铣整个铣刀需过整个平面。 t m = (63233225 0.58
20、min 所以：t m=0.58(min)2.5.5 工序 V：粗镗，半精镗55+0.4 0mm查工艺手册表 4.2-19，选用机床T68 6.5Kw1、 粗镗54mm,单边余量为Z=0.5mm 一次镗去全部余量ap=1mm查工艺手册表4.2-20，进给量f=0.28mm/r根据相关手册确定机床切削速度v=30m/minn w = =10003055=174rmin 查工艺手册表4.2-20，取n w=160rmin2、 切削工时L=12mm，l1=4mm，l2=3mmTm= = (12+4+3 ) (1740.28 =0.39min 所以tm=0.39min3、 半精镗孔至55+0.4 0 m
21、m，由于半精镗和粗镗公用一个镗杆，故切削量及工时均与粗镗相同。 所以：Ap=0.5mmF=0.28mmNw=160rminV=30mminT=0.39min256工序VI：钻、扩、铰25+0.023 0mm1、钻孔23mm选择钻床Z525，确定进给量根据工艺手册表4.2-16，取进给量f=0.36mmr查金属切削手册表7-9，切削速度取v=29.5mmmin所以Ns= =100029.523 =408rmin根据机床说明书，查工艺手册表4.2-15取nw=392rmin故实际切削速度为V=233921000=28.3mmin切削工时L=78mm，l1=9mm， l2=3mmTm= =78933
22、920.36 =0.64min 2、扩孔到24.8mm专用扩孔钻查工艺手册表4.2-16进给量f=0.62mm/r机床主轴转速取n=97r/min切削速度v=7.6m/min机动工时，L=78mm L1=6mm L2=3mmTm= =（78+6+3）/（97 0.62） =1.45min 所以tm=1.45min3、粗铰孔至24.94mm查金属切削手册表7-40和工艺手册表4.2-16确定进给量F=0.62mm/r 机床的主轴转速取n=97 r/min切削速度为v=7.6m/min机动工时L=78mm L1=3mm L2=3mmTm= =（78+3+3）/(97 62) =1.4min所以tm
23、 =1.4min4、 精铰孔至25+0.023 0查工艺手册表4.2-16确定进给量f=0.81mm/r机床主轴转速取n=97r /min切削速度v=7.6 m/min机动工时 L=78mm L1=3mm L2=3mm Tm= =（78+3+3）/(970.81) =1.1mm 所以tm=.1mm2.5.7工序XII：粗、半精铣右端面保证尺寸230 -0.3 mm1、 粗铣至230 -0.3 mm查工艺手册表4.2-38，选择机床X62查金属切削手册表9-14取v=16mm/min查金属切削手册9-7选取套式面铣刀铣刀直径dw=63mm，齿数z=10则Ns= =100016/63 =80.1r
24、/min 查工艺手册表4.2-39 取nw=75r/min 故实际切削速度 V= =6375/1000 =14.8r/min 当nw=75r/min时， 工作台每分钟进给量fm应为 Fm=fzZnw=0.41075=300mm/min 查工艺手册表4.2-40，取fm=300mm/min 切削工时，Tm= =（40+3+63+3）/300 =0.36min 所以tm=0.36min2、 半精铣、保证尺寸230 -0.3查机械加工工艺实用手册表15-54，每转进给量f=1.5mm/r查金属切削手册表9-14,9-7确定切削速度v=20m/min刀具直径dw=63mm，z=10则Ns= =1000
25、20/63=101.1 r/min查工艺手册表4.2-39取nw=95r/min故实际切削速度V= =9563/1000=18.8m/min选择铣床X53T fz=0.3mm/zdw=80mmz=10切削速度V=16m/minns=63.7r/minX53T立式铣床V=14.1 m/minFm=168mm/minfm=160mm/minTm=1minf=0.15mm/rv=20m/mmdw=80mmz=10ns=79.6r/minnw=71r/min v=17.8m/minfm=106.5mm/min fm=110 mm/mintm=2.8minf z=0.3mmv=16m/mind w=63
26、mmz=10n s=80.1 r/minfm=225mm/mint m=0.58(min)选用机床T68 6.5Kw单边余量为Z=0.5mmf=0.28mm/rv=30m/minn w=174rmin取n w=160rmin所以tm=0.39minAp=0.5mmF=0.28mmNw=160rminV=30mminT=0.39min钻床Z525f=0.36mmrv=29.5mmminNs=408rminV=28.3mminTm=0.64minf=0.62mm/rn=97r/minv=7.6m/mintm=1.45minF=0.62mm/rn=97 r/minv=7.6m/mintm =1.4m
27、inf=0.81mm/rn=97r /minv=7.6 m/mintm=1.1mm选择机床X62v=16mm/min选取套式面铣刀dw=63mmz=10ns=80.1r/minnw=75r/minfm=300mm/minTm=0.36minf=1.5mm/rv=20m/mindw=63mmz=10ns=101.1 r/minnw=95r/minv=18.8m/min当n w=95时，工作台每分钟进给量fm应为Fm=f zZn w =1.595 =142.5mm/min查工艺手册表4.2-40，取fm=150mm/min切削工时，Tm=（40+63+3+3）/150=0.72min所以tm=0.
28、72min 2.5.8 工序VIII： 铣槽1、粗铣 由金属切削手册表9-7选择X53T机床 故用三面刃铣刀，直径dw=80mm，宽14mm，齿数z=14 查金属切削手册表9-12,9-14 每齿进给量fz=0.3mm 切削速度v=16m/min 则Ns= =100016/80 =63.7r/min根据工艺手册表4.2-36取nw=71r/min 故实际切削速度为 V= =8071/1000 =17.8m/min 当n=71r/min时，工作台每分钟进给量是 Fm=fzZnw 0.3.1471=298.2mm 查工艺手册表4.2-37取fm=315mm/min 切削工时，Tm= =（40+80
29、+6+3）/315 =0.41min所以tm=0.41min 2、半精铣 查金属切削手册表9-7 选用错齿三面铣刀，直径dw=80mm，宽16mm，齿数z=14 查金属切削手册表9-12,9-14 每齿进给量fz=0.2mm 切削速度v=20m/min则 Ns= =100020/80 =79.6r/min 根据工艺手册表4.2-36取nw=71r/min 故实际切削速度 V= =8071/1000 =17.8m/min 当n=71r/min时，工作台每分钟进给量是 Fm=fzZnw =021471 198.8mm 查工艺手册表4.2-37 取fm=220mm/min 切削工时 Tm= =（40
30、+80+60+3）/220 =0.57min 所以tm=0.57min2.5.9 工序IX：切断 选用机床X62 选用细齿锯片铣刀，直径dw=100mm，宽度2mm，齿数z=40 查金属切削手册表9-13,9-14 每齿进给量fz=0.02mm 切削速度v=20m/min 则Ns= =100020/100 =63.7r/min根据工艺手册表4.2-39，取nw=60r/min故实际切削速度 V=10060/1000=18.8m/min工作台每分钟进给量Fm=fzZnw =0.024060 =48mm/min查工艺手册表4.2-40 取fm=47.5mm/min切削工时 Tm= =（75+10+
31、10）/47.5 =2min 所以tm =2min 2.5.10 工序X：半精铣切断面 选用机床X62 查金属切削手册表9-7，选用套式面铣刀，直径dw=63mm， Z=10 查机械加工工艺实用手册表15-54Fm=142.5mm/minfm=150mm/mintm=0.72min选择X53T机床dw=80mm宽14mm齿数z=14fz=0.3mmv=16m/minns=63.7r/minnw=71r/minv=17.8m/minfm=298.2mm取315mm/mintm=0.41min dw=80mm宽16mm齿数z=14fz=0.2mmv=20m/minns=79.6r/minnw=71
32、r/minv=17.8m/minfm=220mm/mintm=0.57min选用机床X62dw=100mm宽度2mmz=40fz=0.02mmv=20m/minns=63.7r/minnw=60r/minv=18.8m/minfm=48mm/min取fm=47.5mm/mintm =2min选用机床X62dw=63mmZ=10 每转进给量fm=1.5mmr 查金属切削手册表9-14 切削速度v=20mmmin 则n s = =10002063 =101.1rmin 查工艺手册表4.2-39 取nw=95rmin 故实际切削速度 V= =(63951000 =18.8mmin 当nw=95时，工
33、作台每分钟进给量fm应为fm=1.5nw =1.595 =142.5mmmin 查工艺手册表4.2-40取fm=150 mmmin切削工时，Tm=756333150=0.96所以tm=0.962.5.11 工序XI铣40mm圆柱外端面 选用机床X53T 选用粗齿锥柄立铣刀，直径dw=40mm，齿数Z=4 查金属切削手册表9-12 每齿进给量fz=0.3mm查金属切削手册表9-14切削速度v=20mmmin则Ns= =10002040 =159.2rmin 查工艺手册表4.2-36 Ns= =401801000 =22.6mmin当nw=180rmin时，工作台每分钟进给量fm应为Fm=fznw =0.34180 =216mmmin查工艺手册表4.2-37 取fm=220mmmin切削时，tm= =214036220 =0.32min 所以tm=0.32minfm=1.5mmrv=20mmminnw=95rmin取fm=150 mmmintm=0.96Ns=22.6mminfm=220mmmintm=0.32min3. 专用夹具设计3.
