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1、一、 零件分析题目所给的零件是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操作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的25孔与操纵机构相连，二下方的55叉口则是用于与所控制齿轮所在的轴接触，拨动下方的齿轮变速。其生产纲领为批量生产，且为中批生产。图1-1 CA6140拨叉零件图二、 零件的工艺分析零件材料采用HT200，加工性能一般，在铸造毛坯完成后，需进行机械加工，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、小头孔25：该加工面为内圆面，其尺寸精度要求为25 0+0.023；2、叉口半圆孔55：该加工面为内圆面，其尺寸精度要求为55 0
2、+0.4；3、拨叉左端面：该加工面为平面，其表面粗糙度要求为Ra3.2，位置精度要求与25 0+0.023内圆面圆心距离为23-0.3 0；4、叉口半圆孔两端面，表面粗糙度要求为Ra3.2，其垂直度与小头孔中心线的垂直度为0.1mm；5、拨叉左端槽口，其槽口两侧面内表面为平面，表面粗糙度要求为Ra3.2，其垂直度与小头孔中心线的垂直度为0.08mm。6、40孔圆柱外端铣削平面，加工表面是一个平面，其表面粗糙度要求为Ra6.3。由上面分析可知，可以先以较大平面下端面为粗基准，加工其他加工面，再以新加工面作为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
3、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。对于有多个加工表面的工件，可以先选择一个表面作为粗精准进行粗加工加工，然后再改变基准，利用专用夹具加工另一表面，从而使得各加工表面达到精度要求。三、 确定毛坯1、确定毛坯种类：零件材料为HT200，查阅机械制造手册，有b=170240MPa，考虑零件在机床运行过程中受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸造毛坯。图 3-1 毛坯模型2、毛坯特点：（1）性能特点： （2）结构特点：一般多设计为均匀壁厚，对于厚大断面件可采用空心结构。CA6140拨叉厚度较均匀，出现疏松和缩孔的概率低。（3）铸造工艺参数：铸
4、件尺寸公差：铸件公称尺寸的两个允许极限尺寸之差成为铸件尺寸公差。成批和大量生产采用金属型时，铸钢和铸件尺寸公差等级为CT7CT9级，选择尺寸公差等级为CT8。机械加工余量：查阅参考文献5，铸铁件的加工余量等级为E、F、G，故设计铸件公差为T6414-CT8-RMA1.4（F）。最小铸出孔：由于孔深为78mm，孔壁厚度为7.5mm，此时灰铸铁的最小铸出孔直径大于25mm，故25mm孔不铸出，采用机械加工的方法加工。3、毛坯尺寸的确定：图 3-2如图所示，现对图中1、2、3、4处加工面进行余量计算。毛坯加工工艺方法选择金属型铸造，GB6414/86，公差等级选择8级。所以，铸件基本尺寸根据计算以及
5、查表所得数据可以得到：左端面到25的基本尺寸及公差：R=F+2RMA+12CT=23+2.0+122.2=26.1，圆整之后，取基本尺寸和公差为26.51.5；55的内圆基本尺寸及公差：R=F-2RMA-12CT=55+21.5-121.4=51.3，圆整之后，取基本尺寸和公差为511；40圆端面到底部大平面基本尺寸及公差：R=F+RMA+12CT=80+2.0+121.6=82.8，圆整之后，取基本尺寸和公差为831；55孔两端面基本尺寸及公差：R=F+2RMA+CT=12+22.0+121.1=16.6，圆整之后，取基本尺寸和公差为171。四、 选择定位基准基面选择是工艺规程设计中的重要工
6、作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得到提高。否则，加工工艺过程中就会问题百出，甚至会造成零件大批报废。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为粗基准；若零件有若干不加工表面时，则应以加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做粗基准。现以零件的底面作为定位的粗基准。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，叉口两端面与25孔中心线的垂直度误差为0.1mm；槽口端面与25孔中心线的垂直度误差为0.08mm，故以25孔为精基准。五、 工序的安排该拨叉选用工序集中原则安
7、排拨叉的加工工序。该拨叉的生产类型为中批生产，采用万能型机床和立式（卧式）升降台铣床，以及专用工、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减少，不但可以缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工多个表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。1、 加工方法的选择（1）25孔是配合面，又是其他加工表面的基准，其终加工是铰孔，其前面的工步则是钻孔、扩孔。（2）叉口内圆终加工可用半精铣或半精镗，其前面的工步则是粗铣或粗镗；（3）叉口侧面终加工可用半精铣，其前面的工步则是粗铣；（4）叉口断面
8、用铣刀切断；（5）拨叉左端面终加工可用精铣，前面的工步则是粗铣、半精铣；（6）槽口终加工可用精铣，其前面的工步则是粗铣、半精铣；（7）25孔外圆平面可以用粗铣达到表面质量要求。2、 机械加工工序（1） 遵循“先基准，后其他”原则，首先加工精基准；（2） 遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；（3） 遵循“先面后孔”原则。3、 热处理工序铸造成型后，进行调制处理。4、 辅助工序粗精加工工序之间，应安排去应力退火、去毛刺和中间检验工序。六、 制定工艺路线制定工艺路线应以零件的几何形状、尺寸精度和位置精度等技术要求得到保证为出发点。在生产纲领以确定为中批量生产的条件下，可以考虑采
9、用万能机床配以专用工、夹具，尽量是工序集中来提高生产效率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。1、 工艺路线一工序名称加工基准1、粗铣两处40端面1、不加工大底面2、钻55内孔、钻扩铰25内孔2、不加工大底面3、粗铣55孔上端面3、55内孔轴线4、精铣55孔上端面4、25内孔轴线5、粗铣55孔下端面5、25内孔轴线6、精铣55孔下端面6、25内孔轴线7、铣断7、25内孔轴线8、铣左端面8、25内孔轴线9、铣拨叉左端16mm8mm槽9、25内孔轴线10、铣40外圆45斜面10、25内孔轴线11、清洗12、检测2、 工艺路线二工序名称加工基准1、粗车55内孔1、不加工大底面2、精
10、车55内孔2、不加工大底面3、粗铣两处40端面3、不加工大底面4、钻扩铰两处25内孔4、55内孔轴线5、铣断5、25内孔轴线6、粗铣55孔上端面6、25内孔轴线7、精铣55孔上端面7、25内孔轴线8、粗铣55孔下端面8、25内孔轴线9、精铣55孔下端面9、25内孔轴线10、铣左端面10、25内孔轴线11、粗铣拨叉左端16mm8mm槽11、25内孔轴线12、精铣拨叉左端16mm8mm槽12、25内孔轴线13、铣40外圆45斜面13、25内孔轴线14、清洗15、检验3、 工艺路线比较与分析上述两个方案的特点：方案一是先加工55圆与两个25内孔，并把这两步放在一个工序中，利用夹具和夹具上的定位元件保
11、证以保证25内孔和55孔的相对位置精度。在后续加工时，以25内孔为精基准，保证后续加工精度，并利用了两件合铸的优势，提高了工作效率；方案二与方案一不同之处在于是先加工55内孔，使之达到要求精度，然后再利用一锥销保证25内孔和55孔的相对位置精度，工序上不如方案一效率高，但是在可操作性上面比方案一略高。可以将工序定为：工序名称加工基准机床刀具1、铣两处40端面，保证尺寸78mm1、不加工大底面125硬质合金圆柱形铣刀；X61卧式铣床2、镗55内孔，保证尺寸55 0+0.4，保证表面粗糙度3.22、不加工大底面YG6硬质合金镗刀；T68型镗床3、钻扩铰两处25内孔，保证25 0+0.023和表面粗
12、糙度1.63、55内孔轴线23高速钢麻花钻头、24高速钢扩孔钻、25硬质合金铰刀；Z525立式钻床4、铣断，保证尺寸6mm4、25内孔轴线高速钢锯片铣刀；X61卧铣5、铣55孔两端面，保证尺寸12-0.18-0.065、25内孔轴线90组合三面刃铣刀；X61卧式铣床6、粗铣操作槽端面，保证尺寸24mm6、25内孔轴线YG6硬质合金立铣刀；X51卧式铣床7、精铣操作槽端面，保证尺寸23-0.3 07、25内孔轴线YG6硬质合金立铣刀；X51卧式铣床8、粗铣拨叉左端14mm7mm槽8、25内孔轴线14高速钢立铣刀；X51立式铣床9、精铣拨叉左端16mm8mm槽，保证尺寸16 0+0.12和垂直度0
13、.089、25内孔轴线16高速钢立铣刀；X51立式铣床10、铣40外圆45斜面保证尺寸17mm和表面粗糙度3.210、25内孔轴线40高速钢立铣刀；X51立式铣床11、清洗、检验七、 机械加工余量、工序尺寸的确定CA6140车床拨叉，零件材料为HT200，硬度190210HB，毛坯重量约为1.1kg，生产类型为中批量生产，铸造毛坯。根据以上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）由于工件较小，为方便加工节省材料将两件铸在一起，同时加工。按机械制造工艺设计简明手册（后称文献10）表2.2-1查得铸件在长度最大方向公差尺寸CT=2.2mm，同理可查得40
14、外圆轴线方向CT=1.6mm；大头孔CT=1.4mm；75外圆轴线方向CT=1.1mm。根据文献10表2.2-4按8F标准查得机械加工余量MA分别为2.0mm、2.0mm、1.5mm（双边余量）、2.0mm。根据文献10图2.2-1及图2.2-2可以得出毛坯各尺寸，经过圆整后得出尺寸如下：40外圆端面到大底面距离831大头孔直径51175外圆两端面距离17140外圆轴线到小凸台距离26.51.5（2）铸件的圆角半径，按文献10表2.2-9金属型铸造圆角公式R=1416（A+B）mm ，对于黑色金属有Rmin=2mm。故选取R=35mm。按表2.2-8选取拔模斜度外表面1内表面130自然时效处理以消除铸造应力。（3）两内孔25 0+0.023，考虑其孔径较小铸造困难，为简化铸造毛坯外型，现直接将40圆柱铸成实心的。（4）铣40端面加工余量及公差。两40圆柱端面为自由尺寸和公差，表面粗糙度没有明确要求，考虑切除铸造缺陷区及提供定位精基准的需要，进行一步粗铣，根据表2.2-4查得加工余量MA=2.0mm。又因为公差CT=1.6，根据毛坯尺寸，工序余量Z=3mm。（5）镗55内孔毛坯为铸孔
