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1、 机械制造工艺学课程设计说明书题目:拨叉零件机械加工工艺规程及关键工序夹具设计 专 业：机械工程及其自动化班 级：设 计 者：学 号：指导教师：目 录一、零件的分析1. 零件的作用2. 零件的工艺分析3. 零件的尺寸图二、确定生产类型三、确定毛坯的制造形式四、工艺规程设计1. 基面的选择2. 制定工艺路线3. 机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定4. 确立切削用量及基本工时五、夹具设计1. 问题的提出2. 夹具设计3. 绘制夹具零件图六、参考文献七、小结八、附录一、零件的分析（一） 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
2、要求工作，工作过程：拨叉零件是在传动系统中拨动滑移齿轮，以实现系统调速，转向。其花键孔25mm通过与轴的配合来传递凸轮曲线槽传来的运动，零件的两个叉头部位与滑移齿轮相配合。（二） 零件的工艺分析CA6140车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：1. 零件孔22mm的上下加工表面及花键孔25mm这一组加工表面包括：孔22mm的上下加工表面，孔22mm的内表面，有粗糙度要求为Ra小于等于6.3um，25mm的六齿花键孔，有粗糙度要求Ra小于等于3.2um，扩两端面孔，有粗糙度要求Ra=6.3um;加工时以上下端面和外圆40mm为基准面，有由于上下端面须加工，根据“基准先行”的原则，故
3、应先加工上下端面（采用互为基准的原则），再加工孔22mm, 六齿花键孔25mm和扩孔。2. 孔22mm两侧的拨叉端面这一组加工表面包括：右侧距离18mm的上下平面，Ra=3.2um，有精铣平面的要求，左侧距离为8mm的上下平面，Ra=1.6um，同样要求精铣。 加工时以孔22mm，花键孔25 mm和上下平面为基准定位加工。根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面尺寸，上述表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证，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，并且保证它们的位置精度要求（三） 零件的尺寸图二、确定生产类型1
4、.结合生产实际，备品率a和废品率b分别抽取5和2。则N=Qn（1+%+%）=38001（15%2%）=4066件/年 2.由于拨叉零件的年产量为4066件，现已知该产品属于轻型机械，叉的重量为1.0，根据表可知生产类型为中批生产。三、确定毛坯的制造形式1.零件材料为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，故选择铸件毛坯。2.已知零件的生产纲领是4066件每年,故查表，可确定其为中批生产，初步确定工艺安排的基本倾向为：加工过程划分阶段，工序适当集中，加工设备主要以通用设备为主，采用专用夹具，这样投资较少，投产快生产率较高，转产较容易。3.根据零件的材料确定毛坯为铸件
5、，材料为HT200，毛坯的铸造方法为模锻铸造，铸件尺寸公差等级为CT9级。4.下图为所制的毛坯尺寸图。四、工艺规程设计（一）基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。（1）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孔的不加工外轮廓底面作为粗基准，利用圆柱来定位，另外四爪握住两边来限制六个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。（2）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
6、重合时，应该进行尺寸换算。（二）制定工艺路线 在生产纲领确定的情况下, 根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求来制定工艺路线。可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,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.工艺路线方案的对比方案一工序：1. 粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15倒角。2. 粗、精铣削B面。3. 铣削8+0.030mm的槽。4. 铣削18+0.0120mm的槽。5. 拉花键。 方案二工序：1. 粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15倒角。 以40mm圆柱面为粗基准。选用C3163-1转塔式六角车床及三爪卡盘夹具。2.
7、拉花键。以A面为基准，3. 铣削槽B面。以花键的中心线及A面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具4. 铣削8+0.030mm的槽。以花键的中心线及A面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具。5. 铣削18+0.0120mm的槽。以花键的中心线及A面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具。方案分析：上述两方案中，工艺方案一把拉花键放在最后一道工序。但此方案中2.3.4工序很难对工件进行定位和加紧、方案二中，把花键放在第一道工序的后边，这样，方案二中的3.4.5道工序很容易对工件进行定位与加紧即以花键中心线和A面作为3.4.5道工序的定位基准。此方案定位精度高，专用夹具结构简单、可靠。2. 补充
8、选定的方案工序0铸坯。工序1 粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15倒角。 以40mm圆柱面为粗基准。选用C3163-1转塔式六角车床及三爪卡盘夹具。工序2 拉花键。以A面为基准，工序3 铣削槽B面。以花键的中心线及A面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具工序4 铣削8 +00.03mm的槽。以花键的中心线及A面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具。工序5 铣削18+0.0120mm的槽。以花键的中心线及A面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具。工序6 磨槽。工序7 去毛刺。工序8 检验。3，选择机床（1） 工序1为车端面和钻孔、扩孔、倒角，可用C3163-1转塔式六角车床。（2） 工
9、序2为拉花键，采用普通拉床。（3） 工序3和4为铣端面，可采用X62W铣床。( 4) 工序6磨削采用磨床。4.选择夹具:每个工序都可以采用专用的夹具,夹具后面再设计。5.选择刀具:在铣床上用高速钢立铣刀，铣上下两槽用三面刃铣刀，在车床上选普通车刀，内拉床选矩形齿花键拉刀6.选择量具:精度要求较高的可用内径千分尺量程50125，其余用游标卡尺分度值为0.02。（三）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 CA6140的拨叉材料为HT200。毛坯重量为1.0 kg，b =160MPa HB170240 生产类型为由大、中批量生产，采用模锻锻模。据以上原始资料及加工路线，分别确定各加工表面的机械加工
10、余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. A面的加工余量 A面有30.8mm的加工余量，足够把铸铁的硬质表面层切除2. 矩形花键底孔。要求以矩形花键的外径定心，故采用拉削加工内孔尺寸为22+00.28，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20mm扩孔21mm拉花键 花键孔要求以外径定心：拉削时加工余量参照金属机械加工工艺人员手册取 2Z=1mm3. B面的加工余量。此工序分2个工步1、粗铣B面 2、精铣B面。精加工余量为0.2mm粗铣加工余量为2.8mm4上凹槽:对于上凹槽的加工，由于事先未被铸出，要满足其槽的深度先需要粗铣，现确定其加工余量取8mm。为了保证槽
11、两边的表面粗糙度和槽的水平尺寸8 +00.03的精度要求，需要进行精铣槽的两侧面,加工余量取0.5mm。5. 下凹槽:由于此平面没有加工，只加工平面的凹槽，其基本尺寸为槽宽18+0.0120 (精度较高，IT6级)，槽的深度为15，可事先铸出该凹槽，该槽的三个表 面的粗糙度都为，在粗铣-后精铣能达到粗糙度要求。6. 孔：钻孔其尺寸为20mm，加工余量取2mm,扩孔钻，保留0.5mm的拉刀加工余量。孔里的花键槽用组合装配式拉刀成型式的加工方式一次拉出。7其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为中批量生产，采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。（四）确立切削用量
12、及基本工时工序0 毛坯工序。 铸造尺寸如毛坯图工序1 ：车削A面。加工条件工件材料：灰口铸铁HT200,铸造。加工要求：粗、半精车A面并保证28mm的工序尺寸，Ra=3.2m机床C3163-1：转塔式六角卧式车床。刀具：刀片材料。 r =12. ao=6-8 b= -10 o=0.5 Kr=90 n=15 工序图：1. 计算切削用量（1）已知长度方向的加工余量为30.8mm 。实际端面的最大加工余量为3.8mm 。故分二次加工（粗车和半精车）。长度加工公差IT 12级。 （2）进给量、根据切削简明手册（第3版）表1.4 当刀杆尺寸为16mm25mm,ae3mm时，以及工件直径为60mm时（由于
13、凸台B面的存在所以直径取60mm）f=0.6-0.8mm/r.按C3163-1车床说明书取f=0.6 mm/r。由于存在间歇加工所以进给量乘以k=0.750.85 所以实际进给量f=0.60.8=0.48 mm/r按C3163-1车床说明书f0.53mm/r（3）计算切削速度。按切削简明手册表1.27 ，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）刀具材料YG6 V=Cv/(TmapXvfYv) kv其中：Cv=158 Xv=0.15 Yv=0.4 m=0.2修正系数Ko见切削手册表1.28kmv=1.15 kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.04 kBV=0.81Vc =158/(
14、 600.220.150.530.4) 1.150.80.80.810.97 =46.9(m/min)（4）确定机床主轴转速 ns =1000vc/dw=229.8（r/min）按C31631车床说明书n200 rmin所以实际切削速度V=40.8m/min （5）切削工时，按工艺手册表6.2-1 由于铸造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮，为了切除硬皮表层以及为下一道工步做好准备Tm=(L+L1+L2+L3)/nw x f=0.33（min） L=(65-0)/2=32.5 L1=3、L2=0、L3=0。2、精车1) 已知粗加工余量为0.5mm。2) 进给量f 根据切削用量简明手册表1.6 ， f=0.150.25mm/r按C31631车床说明书f0.16 mm/r3) 计算切削速度 按切削用量简明手册表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）V=Cv/(TmapXvfYv) kv=158/( 600.220.150.160.4) 1.150.80.80.810.97 =83.85(m/min)4) 确定机床主轴转速nw=1000vc/ dw =410.8（r/min）
