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1、机械制造技术基础课程设计任务书设计题目“CA6140车床拨叉”零件的机械加工艺规程制定及铳槽工序专用夹具的设计ContentsIIII目录III一、零件分析Pagel二、设计条件Page2三、选择毛坯的说明Page31、粗基准的选择Page32、精基准的选择Page3五、各工艺方案的分析、对比与取舍1、工艺方案一Page42、工艺方案二Page43、工艺路线的比较与分析Page5六、加工余量及工序尺寸的确定.Page6七、确定切削用量的说明.Page6八、专用夹具设计方案的确定Page8九、夹紧力的计算Page9十、设计小结.Pagell十一、参考文献.Page12机械制造工艺学课程设计说明书
2、设计题目：设计“CA6140车床拔叉”零件的机械加工工艺规程及夹具（大批量生产）（一）零件的分析P-1 jT一才丄I糾已DO零件的作用：该拨叉用在CA6140的主轴上，和其他零件配合， 在改变转速的时候承受轻微的载荷，所以应该保证本零件的重要工作 表面符合技术要求。结构特点：该拨叉形状特殊、结构简单，属典型的叉杆类零件。 主要加工表面：该拨叉零件的主要加工表面是平面、内花键和槽 系。主要技术要求:加工表面尺寸及偏差mm表面粗糙度Ra|J m形位公差/mm拨叉头后端面803.2拨叉头前端面80拨叉脚槽后端面103.2拨叉脚槽前端面183.2丨丄卩口拨叉脚槽底面156.3拨叉头顶下台阶 面223.
3、2-拨叉左端面20拨叉右端面40申22mm孑L226.3R20mm外圆20申22mm孔内花键 槽侧面63.225mm花键槽底 圆面251.6主要技术关键：一般来说，保证平面的加工精度要比保证内花键 的加工精度容易。因此，对于拨叉C来说，加工过程中的主要问题是 保证内花键的尺寸精度及位置精度，处理好内花键和平面之间的相互 关系以及槽的各尺寸精度。（二）设计条件分析零件图可知，拨叉头前后两端面和叉脚左右两端面均要求切 削加工，且拨叉头的前端由肋板连接，这样节省了材料，且提高了拨 叉在换档时的刚度；另外，该零件除主要工作表面（拨叉脚部槽的两 端面、叉轴孔e 22mm （H12）和拨叉头下台阶面外，其
4、余表面加工精 度均较低，不需要高精度机床加工，通过铳削、钻床的粗加工就可以 达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在 正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。（三）选择毛坯的说明拨叉C毛坯选择金属行浇铸，因为生产率很高，所以可以免去 每次造型。单边余量一般在13mm，结构细密，能承受较大的压力， 占用生产的面积较小。生产类型为中批量生产。（四）选择工艺基准的说明基面的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，生产率得到提高。否则，加工工 艺过程中会出现很多问题，使生产无法正常进行。（1）粗基准的选择对于零件而言，尽可能
5、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。所以选择右端R20的端面，上顶端40X80的面和右侧75 X80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。在选择时, 主要应该考虑基准重合、基准统一等问题。当设计基准与工序基准不重 合时，应该进行尺寸换算。精基准选择为花键孔和72X40的端面，在 加工中采用专用夹具夹持。（五）各工艺方案的分析、对比与取舍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得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批 量生产的条件下，可
6、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效率。除此之外，还应当考虑经济效果，以使生 产成本尽量下降。工序路线方案一：工序1:铸造；工序2：时效处理；工序3：粗铳、半精铳后端面；工序4粗铳、半精铳顶面；工序5：钻、扩e 22孔；工序6：车e 22倒角；工序7：拉花键孔；工序8：铳18mm槽；工序9：钻M8底孔e 6.7、攻丝M8、配钻e 5锥孔；工序10：去刺；工序11：检验；工序路线方案二：工序1：铸造；工序2：时效处理；工序3：粗铳、半精铳后端面；工序4：钻、扩e 22孔；工序5：车e 22倒角；工序6：拉花键孔；工序7：粗铳、半精铳顶面；工序8：粗铳、半精铳18mm槽
7、；工序9钻M8底孔6.7、攻丝M8、配钻5锥孔；工序10：去刺；工序11：检验；工艺路线的比较与分析：1. 工艺路线不同于第一条是将工序4、5、6, “钻、扩22孔，车倒 角，拉花键”放在工序7 “粗铳、半精铳顶面”和工序8 “铳槽”之 前，虽不满足“先面后孔”的加工顺序，而且多了一次装夹，但以加 工后的花键孔为精基准加工顶面和槽，可以满足其位置度要求，综上 所述，第二种工艺路线比较合理。2. 热处理工序铸件为了消除残余应力，需在粗加工前、后各安排一次时效处理， 在半精加工前各安排一次时效处理。3. 辅助工序在精加工后，安排去毛刺、终检工序。综上所述，该拨叉工序的安排顺序为：基准加工一一主要表
8、面粗 加工及一些余量大的表面粗加工主要表面半精加工和次要表面 加工热处理主要表面精加工。（六）加工余量及工序尺寸的确定“拨叉”零件的材料为HT200,净重量为0.84千克，生产类型为 中批量生产，可以采用“金属模机械砂型”铸造的方法进行毛坯的制 造。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余 量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：参照机械加工工艺手册表2.2-2，2.2-25,2.3-13和互换 性与技术测量表1-8,可以查得：钻孔的精度等级：it二12，表面粗糙度Ra二12.5um，尺寸偏差 是 0.15 mm。查机械加工工艺手册表2.3-47，表2.3-48，表2.3-71。确定
9、工序尺寸及加工余量为：加工该组孔的工艺是：钻攻丝 钻孔：0 6 . m m攻丝：攻2-M8螺纹孔。（七）确定切削用量的说明工序：钻M8孔并攻丝机床：钻床刀具：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。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0 6.7mm再攻 丝，所以D = 6.7mm。钻削深度a : a = 9.5mmp p进给量f :根据机械加工工艺手册表2.4-38，取f =0.33mm / r 切削速度V:参照机械加工工艺手册表2.4-41,取V = 041 m s机床主轴转速n，有:1000vn =兀d1000 x 0.41 x 603.14 x
10、 6.7沁 1169.31r/min，按照机械加工工艺手册表3.1-31取n = 1600r/min所以实际切削速度v : v =也=34X6.7X160 . 0.56m/s10001000 X 602 .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 = 7.98 m /min机床主轴转速n : n = 1000V = 1000x7.98 皑 317.68r/min，取兀 d 3.14 x 80n
11、= 350r /min丝锥回转转速n ：取n = 350r /min回回实际切削速度V : V，血=34x8x350.0.15m/s10001000 x 60（八）专用夹具设计方案的确定321研究原始质料利用本夹具主要用来钻两个6.7mm孔并攻M8螺纹。加工时应 保证螺纹孔与侧面的位置距离及螺纹孔中心线与锥孔中心线距离。为 了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳 动生产率和降低劳动强度。322定位基准的选择由零件图可知：两螺纹孔与侧面有位置要求，在对螺纹孔进行加 工前，花键孔已进行了拉削加工。因此，选底侧面定位，花键内圆孔 定心限制了除在X轴的旋转自由度以外的所有自由度，
12、从而来满足螺 纹孔与端面的位置要求。3.2.3夹具方案的设计选择方案一：利用移动弯压板夹紧。方案二：采用夹紧定位一体，即在定位心轴上加工一段螺栓，利用螺栓、 螺母夹紧。方案三：采用两短圆锥销装夹在花键孔两端，两短圆锥销利用气压夹紧并 定位。根据任务书要求，两螺纹孔分布在零件两端，利用心轴上加工螺栓来夹紧， 其夹紧刚度比较低，且夹紧、定位在一起相互有一定影响。方案三中，夹紧力比 较理想，但夹具装备比较复杂，成本也高，因此选用方案一采用移动弯压板夹紧， 夹紧、定位分开，且夹具装备简单。压板形状见图4.2。A= AAA图4.2钻孔用移动弯压板（九）夹紧力的计算刀具材料：WC V （高速钢镶齿三面刃铳
13、刀）18 r 4刀具有关几何参数：y = 10015。d = 812oa = 58。00n0 = 15o 25oD = 63mm Z = 8 a = 0.25mm/ za = 2.0mm/p由机床夹具设计手册表1-2-9可得铳削切削力的计算公式:F = C a1.1 f 0.72 D-1.1 B 0.9 zKC p p zP式（2.1）查机床夹具设计手册表1-2 -10得：C = 510p对于灰铸铁：K = （HB ）0.55p 190式（2.2）取 HB = 175 ，即 K = 0.96p所以 F = 510x 2.01.1 x0.250.72 x63-1.1 x600.9 x8 x0.9
14、6 = 640.69（N）C由金属切削刀具表1-2可得：垂直切削力：F二0.9 F二576.62（N）（对称铳削）式（2.3）CNC背向力：F 二 0.55F 二 352.38（N）PC根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对 夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为 保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：W = K - F式（2.4）K安全系数K可按下式计算：K 二 K K K K K K K0123456式（2.5）式中：KK为各种因素的安全系数，见机床夹具设计手册0 6表 1 - 2 -1 可得：K 二 1.2 x 1.2 x 1.0 x 1.2 x 1.3 x 1.0 x 1.0 二 2.25所以 W 二 K - F 二 640.69x 2.25 二 1441.55（N）式（2.6）KCW 二 K- F 二 576.72x2.25 二 1297.62（N）式（2.7）KCNW = K - F = 352.38 x 2.25 = 792.86（ N）式（2.8）KP由计算可知所需实际夹
