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1、精品学习资源机械制造工艺学课程设计说明书设计题目 设计“ CA6140 车床拨叉，型号 861002”零件的机械加工工艺及工艺设备设计者 ：范青云学号： 06 号指导老师： 吴矜仁目录序言一零件的分析 1（一） 零件的作用 1（二） 零件的工艺分析 2二工艺规程的设计 3（一） 确定毛坯的制造形式 .3（二） 基面的选择 3（三） 制定工艺路线 3（四） 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定5（五） 确立切削用量及基本工时 7三夹具设计 . 13（一） 问题的提出 13欢迎下载精品学习资源（二） 夹具设计 .13四参考文献 .17序言机械制造工艺学课程设计使我们学完了高校的全部基础课、技术基
2、础课以 及大部分专业课之后进行的 .这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深化的综合性的总复习 ,也是一次理论联系实际的训练 ,因此,它在我们四年的高校生活中占有重要的位置；就我个人而言，我期望能通过这次课程设计对自己将来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锤炼自己分析问题、解决问题的才能，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础；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，使主轴回转运动依据工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用；零件上方的 25 孔与操纵机构相连，二下方的60 半孔就是用于与所把握齿轮所在的
3、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；（二） 零件的工艺分析CA6140 车床共有两处加工表面，其间有确定位置要求；分述如下：1. 以 25mm 孔为中心的加工表面这一组加工表面包括： 25H7mm 的孔，以及 42mm 的圆柱两端面， 其中主要加工表面为 25H7mm 通孔；2. 以 60mm 孔为中心的加工表面这一组加工表面包括： 60H12 的孔，以及 60H12 的两个端面；主要是 60H12的孔；3. 铣 16H11的槽这一组加工表面包括：此槽的端面， 16H11mm的槽的底面， 16H11mm的槽两侧面；4. 以 M221.5 螺纹孔为中心的加工表面
4、；这一组加工表面包括： M221.5 的螺纹孔，长 32mm的端面；主要加工表面为 M221.5 螺纹孔；这两组加工表面之间有着确定的位置要求，主要是：（1） 60 孔端面与 25H7 孔垂直度公差为 0.1mm.；（2） 16H11mm 的槽与 25H7 的孔垂直度公差为 0.08mm；由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组；二、工艺规程设计欢迎下载精品学习资源一确定毛坯的制造形式零件材料为 HT200；考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简洁，故选择铸件毛坯；（二）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
5、以使加工质量得到保证，生产率得以提高；否就，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，仍会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行；（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；而对有如干个不加工表面的工件，就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；依据这个基准选择原就，现选取 2500.021 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 42 作主要定位面，限制 5 个自由度，再以一个销钉限制最终 1 个自由度，达到完全定位 ,然后进行铣削；（2） 精基准的选择；主要应当考虑基准重合的问题；当设计基准与工序基准不重合时，应当进行尺寸换算，这
6、在以后仍要特地运算，此处不再重复；（三）制定工艺路线制定工艺路线的动身点 ,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形下 ,可以考虑接受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，仍应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降；1. 工艺路线方案一工序一 粗、钻、扩、铰、精铰 25、 60 孔工序二粗、精铣 60、25 孔下端面；工序三粗、精铣 25 孔上端面工序四粗、精铣 60 孔上端面工序五 切断；工序六 铣螺纹孔端面；工序七钻 22 孔（装配时钻铰锥孔）；工序八攻 M2 21.5 螺纹；工序九粗铣 半精铣 精铣槽所在的
7、端面工序十粗铣 半精铣 精铣 16H11 的槽；工序十一检查；上面的工序加工不太合理，由于由体会告知我们大多数都应当先铣平面再加工孔，那样会更能简洁中意零件的加工要求，效率不高，但同时钻两个孔， 对设备有确定要求；且看另一个方案；2. 工艺路线方案二工序一粗、精铣 25 孔上端面；工序二粗、精铣 25 孔下端面；工序三钻、扩、铰、精铰 25 孔；欢迎下载精品学习资源工序四钻、扩、铰、精铰 60 孔；工序五粗、精铣 60 孔上端面工序六粗、精铣 60 孔下端面；工序七切断；工序八铣螺纹孔端面；工序九钻 22 孔（装配时钻铰锥孔）；工序十攻 M2 21.5 螺纹；工序十一 粗铣 半精铣 精铣槽所在
8、的端面工序十二 粗、半精铣 精铣 16H11 的槽；工序十三检查；上面工序可以适合大多数生产，但是在全部工序中间的工序七把两件铣断，对以后的各工序的加工定位夹紧不便利，从而导致效率较低；再看另一方案；3. 工艺路线方案三工序一粗、精铣 25 孔上端面；工序二粗、精铣 25 孔下端面；工序三钻、扩、铰、精铰 25 孔；工序四钻、扩、铰、精铰 60 孔；工序五粗、精铣 60 孔上端面工序六粗、精铣 60 孔下端面；工序七铣螺纹孔端面；工序八钻 22 孔（装配时钻铰锥孔）；工序九攻 M2 21.5 螺纹；工序十 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面；工序十一 粗、半精铣 精铣 16H11 的槽；工序十二
9、切断；工序十三 检查；此方案仍有先钻孔再铣平面的不足，所以这个方案仍不是最好的工艺路线综合考虑以上各方案的各不足因素，得到以下我的工艺路线；4. 工艺路线方案四工序一以 42 外圆为粗基准，粗铣 25 孔下端面；工序二 精铣 25 孔上下端面；工序三以 25 孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰 25 孔,孔的精度达到 IT7 ；工序四 以 25 孔为精基准，粗铣 60 孔上下端面；工序五 以 25 孔为精基准，精铣 60 孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过 0.1；工序六以 25 孔为精基准，钻、镗、铰 60 孔，保证空的精度达到 IT8 ；工序七以 25 孔为精基准，铣螺纹孔端面；
10、工序八以 25 孔为精基准，钻 20 孔（装配时钻铰锥孔）；工序九以 25 孔为精基准，钻一个 20 孔，攻 M221.5 螺纹；工序十以 25 孔为精基准，铣槽端面；工序十一以 25 孔为精基准，铣 16H11 的槽保证槽的侧面相对孔的垂直度误差是 0.08；欢迎下载精品学习资源工序十二 两件铣断工序十三检查；虽然工序仍然是十三步，但是效率大大提高了；工序一和工序二比起工艺路线方案二快了一倍（实际铣削只有两次，而且刀具不用调整）；多次加工 60、25 孔是精度要求所致；以上工艺过程详见图 3；（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定”CA6140 车床拨 叉 ”； 零件 材料为 HT20
11、0 ， 硬度 190 210HB ，毛 坯重 量1.45kg，生产类型为中批量，铸造毛坯；据以上原始资料及加工路线，分别确定各家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（ 42）考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯， 没有粗糙度要求，因此直接铸造而成；2. 外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（ 25， 60 端面）；查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表3.1 26，取 25， 60 端面长度余量均为 2.5 （均为双边加工） 铣削加工余量为：粗铣 2mm半精铣 0.7mm3. 内孔（ 60 已铸成 50 的孔）查工艺手册表 2.2 2.5
12、 ，为了节省材料，取 60 孔已铸成孔长度余量为3，即铸成孔半径为 50mm；工序尺寸加工余量：钻孔 5mm欢迎下载精品学习资源扩孔 0.5mm精铰 0mm铰孔 0.1mm欢迎下载精品学习资源同上，零件 25 的孔也已铸出 15 的孔；工序尺寸加工余量：钻孔至 23 余量为 8mm扩孔钻1.8 mm粗铰孔0.14 mm精铰孔0.06 mm4. 槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量铸出槽端面至中心线 47mm的距离，余量为 3mm；工序尺寸加工余量：粗铣端面2.1 mm半精铣0.7 mm精铣0.2 mm5. 螺纹孔顶面加工余量铸出螺纹孔顶面至 25 孔轴线且垂直轴线方向 40mm的距离，余量
13、为4 mm欢迎下载精品学习资源工序尺寸加工余量： 粗铣顶面 3.1 mm半精铣0.7 mm精铣0.2 mm 6.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，应当接受调整加工；因此在运算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认；（ 五）确立切削用量及基本工时工序一 以 42 外圆为粗基准，粗铣 25 孔上下端面；1. 加工条件工件材料： HT200, b=0.16GPa HB=200241,铸造；加工要求：粗铣 25 孔上下端面；机床： X53 立式铣床；刀具： W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀 ,牌号 YG6 ；铣削宽度 ae=60,深度 ap=4, 齿数 z=10,故据切削用
14、量简明手册（后简称切削手册）取刀具 直径 do=80mm；选择刀具前角o 0后角 o 15，副后角o=10，刀齿斜角 s=15 ,主刃 Kr=60 ,过渡刃 Kr=30, 副刃 Kr =5过渡刃宽 b=1.5mm；2. 切削用量1）铣削深度由于切削量较小，故可以选择 ap=1.3mm，一次走刀即可完成所需长度；2）每齿进给量机床功率为 10kw ；查切削手册 f=0.080.15mm/z；由于是对称铣，选较小量 f=0.15mm/z；3）查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表 8，寿命 T=180min4） 运算切削速度 按2表 14， V=1.84n=7.32Vf =6.445） 运算基
15、本工时tmL/V f =90+36/6.44=6.99min；工序二 精铣 25 孔上下端面 ；1. 加工条件工件材料： HT200, b=0.16GPa HB=200241,铸造；加工要求：精铣 25 上下端面；机床： X6140 卧式铣床；刀具： W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀 , 牌号 YG6 ；铣削宽度ae=60, 深度ap=4,齿数 z=10,故据切削用量简明手册（后简称切削手册） 取刀具直径 do=80mm；选择刀具前角 o 5后角 o 8，副后欢迎下载精品学习资源角 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；2.
16、 切削用量 1）铣削深度由于切削量较小，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度；2） 每齿进给量机床功率为 7.5kw；查切削手册表5f=0.140.24mm/z；由于是对称铣，选较小量 f=0.14mm/z；3） 查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表 8，寿命 T=180min4） 运算切削速度 按切削手册表 14，查得 V f6.44mm/s，5） 运算基本工时tmL+182/V f=2+182/6.44=5.9min；工序三 以 25 孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰25 孔，孔的精度达到 IT7；1. 选择钻床及钻头选择 Z5125A 钻床，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时d
17、o=23mm，钻头接受双头刃磨法，2. 选择切削用量（1）准备进给量由 do=23mm, 查2表 5欢迎下载精品学习资源按钻头 f0.47 0.57 mm / r欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源按机床强度查 1 表 10.1-2 选择 f0.056 1.8mm / r欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源最终准备选择机床已有的进给量f（2） ）耐用度0.48mm / r欢迎下载精品学习资源查2 表 9T=4500s=75min（3） ）切削速度查1表 10.1-2n=50-2000r/min取 n=1000r/min.欢迎下载精品学习资源. 运算工时Ltm1nf800.4812100
18、00.19 min欢迎下载精品学习资源由于全部工步所用工时很短，所以使得切削用量一样，以削减帮忙时间；扩铰和精铰的切削用量如下：欢迎下载精品学习资源扩钻：选高速钢扩孔钻 n1000r/ minf0.7 0.8mm / r d024.8mm欢迎下载精品学习资源Lt m2nf800.751210000.12 min欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源铰孔：选高速钢铰刀 n1000r/ minf1.3 2.6mm / r d024.94mm欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源Ltm3nf801.31210000.07 min欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源精铰：选高速钢铰刀 n100
19、0r/ min f1.3 2.6mm / r d025H 7欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源Ltm4nf801.31210000.07 min欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源Tmtm1tm2tm3tm 40.45min欢迎下载精品学习资源工序四 以 25 孔为精基准，钻、粗镗、精镗 60 孔，保证孔的精度达到 IT7 ；1. 选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=55mm，钻头接受双头刃磨法；选择 Z5163A 钻床 n=22.41000r/min,f=0.0631.2mm/r.2. 选择切削用量（1） ）准备进给量欢迎下载精品学习资源查2表 5 钻头进给量 f1.0 1.
20、2mm / r欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源按钻头强度选择 f1.0mm / r按机床强度选择 f0.9mm / r欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源最终准备选择 Z5163A机床已有的进给量f（2） ）运算工时0.8mm / r欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源选择 n=600r/min 所以 tm. 选择镗刀1223 / 6000.80.07 min欢迎下载精品学习资源选择高速钢镗刀，粗镗时 do=59.9mm选择卧式镗床 T68,粗镗时 v=20-35m/min,f=0.3-1.0mm/r精镗时 v=15-30m/min,f=0.15-0.5mm/r工序五 粗铣 半
21、精铣 精铣槽 16H11 的端面1. 选择机床刀具选择立式铣床 X53K 硬质合金钢 Yab端铣刀 ap602. 切削用量欢迎下载精品学习资源查 2 表 5f=0.140.24mm/rT=180min 取 f=0.15mm/r v=1.84m/min欢迎下载精品学习资源n=7.32r/min Vf3. 运算工时6.44m/ min欢迎下载精品学习资源t m1L3244.19s欢迎下载精品学习资源nf半精铣6.44欢迎下载精品学习资源t m2L2244.04s欢迎下载精品学习资源nf6.44欢迎下载精品学习资源Tmt m1t m28.23s欢迎下载精品学习资源工序六 精铣槽 16H11本道工序精
22、铣槽之前已进行了粗铣和半精铣工步，此工序精铣槽须中意各技术要求包括：槽宽 16H11，槽深 8H12，槽两侧面粗糙度为 3.2，槽底面粗糙度为 6.3；1. 选择机床及刀具机床 x61W 型万能铣床刀具 错齿三面刃铣刀铣槽 do=16mm 查1 表 8国家标准 GB1118 D=160mmd=40mmL=16mm 齿数 z=242. 运算切削用量（1） 由1 表 9.41 和3 查得 走刀量 f=0.67 mm/r（2） 铣刀磨钝标准和耐用度由1 表 9.46 查得 磨钝标准为 0.20.3表 9.47 查得 耐用度为 T=150min（3） 切削速度由1 式 3.2vqwvCV d 0k欢迎
23、下载精品学习资源VpfT m a X a YVa uV z PVv欢迎下载精品学习资源查表 9.48 得其中：修正系数 kv1.0欢迎下载精品学习资源CV40 qv0.2 X v0.1欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源Yv0.4 uv0.5 pv0.1m=0.5欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源af0.67fz240.028mm aw6 ap8欢迎下载精品学习资源代入上式，可得 v=49.5m/min=0.82m/s欢迎下载精品学习资源（4） 确定机床主轴速度欢迎下载精品学习资源n1000vsdw6.5r / s390.5r/ min欢迎下载精品学习资源由3按机床选取主轴转速为 6
24、.33 r/s所以 实际切削速度为欢迎下载精品学习资源vnw d w3.27m / s196.2m / min欢迎下载精品学习资源10003. 运算切削工时欢迎下载精品学习资源TLlym32.77s欢迎下载精品学习资源v fa f zn工序七 铣螺纹孔顶面1. 选择机床及刀具机床： X53K 立式铣床；刀具：硬质合金钢端铣刀 ,牌号 YG6；2. 切削用量 1） 铣削深度由于切削量较小，故可以选择ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需长度；2） 刀具耐用度查2表 寿命 T=180min；3） 运算切削速度查2 得 V c0.38mm/s， n=1.53r/min,V f=1.42mm/s欢迎下
25、载精品学习资源tL1.58m1.16s欢迎下载精品学习资源nf28.20工序八 两件铣断三、夹具设计设计工序精铣槽 16H11 的夹具；（一） 问题的提出本夹具要用于精铣槽 16H11，对槽 16H11 的要求有：槽宽 16H11 精度等级为 IT12 级，槽深 8H12 精度等级为 IT12 级，槽两侧面粗糙度为 3.2，槽底面粗糙度为 6.3；本道工序只精铣一下槽即达到各要求，因此，在本道工序加工时，我们应第一考虑保证槽的各加工精度，如何提高生产效率，降低劳动强度；（二）夹具设计1. 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准；定位基准的选择必需合理，否就将直接影响所制定的零件加工工
26、艺规程和最终加工出的零件欢迎下载精品学习资源质量；基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要 求；因此我们应当依据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求动身，合理选择定位基准；此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度；25 的孔和其两端面都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的 25 孔和其端面作为定位精基准， 来设计本道工序的夹具，以两销和两已加工好的 25 孔的端面作为定位夹具；为了提高加工效率，缩短帮忙时间，准备用简洁的螺母作为夹紧
27、机构；2. 切削力和夹紧力运算（1）刀具： 高速钢错齿三面刃铣刀160mm z=24机床： x61W 型万能铣床由3 所列公式得欢迎下载精品学习资源CF a pFXyuFzFf zaezq欢迎下载精品学习资源0dV n wF欢迎下载精品学习资源查表 9.48 得其中： 修正系数 kv1.0欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源CF30 qF0.83 X F1.0欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源y F0.65 uF0.83 aP8 z=24 wF0欢迎下载精品学习资源代入上式，可得 F=889.4N因在运算切削力时，须把安全系数考虑在内；安全系数 K= K1K 2 K3 K 4其中：
28、K1 为基本安全系数 1.5K 2 为加工性质系数 1.1K 3 为刀具钝化系数 1.1K 4 为断续切削系数 1.1欢迎下载精品学习资源所以 FKF1775.7 N欢迎下载精品学习资源（2）夹紧力的运算选用夹紧螺钉夹紧机由N f1f 2KF欢迎下载精品学习资源其中 f 为夹紧面上的摩擦系数，取f1f 20.25欢迎下载精品学习资源F= Pz +GG 为工件自重欢迎下载精品学习资源NFf 1f23551.4 N欢迎下载精品学习资源夹紧螺钉： 公称直径 d=20mm，材料 45 钢 性能级数为 6.8 级欢迎下载精品学习资源BB6100MPas810480MPa欢迎下载精品学习资源螺钉疲乏极限：
29、10.32B0.32600192MPa欢迎下载精品学习资源极限应力幅：a limkm k k151.76MPa欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源许用应力幅：aa limSa17.3MPa欢迎下载精品学习资源螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为sss=3.54取s=4欢迎下载精品学习资源4FH2得2.8120MPa中意要求欢迎下载精品学习资源2 dc欢迎下载精品学习资源21.34Ndc15MPa欢迎下载精品学习资源经校核： 中意强度要求，夹具安全牢靠，使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调剂夹紧力调剂装置，即可指定牢靠的夹紧力3. 定位误差分析（1） 定位元件尺寸及公差确定；夹具的主要定位元件
30、为一平面和两定位销，孔与销间隙协作；（ 2）工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销协作的最大间隙量；本夹具是用来在卧式镗床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触；此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半；工件的定位基准为孔心；工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，就其定位误差为：Td=Dmax-D min本工序接受确定位销，一挡销定位，工件始终靠近定位销的一面，而挡销的偏角会使工件自重带来确定的平行于夹具体底版的水平力，因此，工件不在在定位销正上方，进而使加工位置有确定转角误差；但是，由
31、于加工是自由公差，故应当能中意定位要求；4. 夹具设计及操作的简要说明欢迎下载精品学习资源如前所述，在设计夹具时，应当留意提高劳动生产率防止干涉；应使夹具结构简洁，便于操作，降低成本；提高夹具性价比；本道工序为镗床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式；本工序为精镗切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求；本夹具的最大优点就是结构简洁紧凑；夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧；为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构；参考文献12 赵家齐主编 机械制造工艺学课程设计指导书；北京：机械工业出版社3 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院编；机床夹具设计手册上海：上海科学技术出版社， 19794 艾兴，肖诗纲主编；切削用量手册北京：机械工业出版社5金 属 切 削 手 册上 海 ： 上 海 科 学 文 化 技 术 出 版 社欢迎下载精品学习资源附件图纸拨叉专用夹具欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源铣床夹具欢迎下载精品学习资源零件图 工艺卡片欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源欢迎下载