CA6140拨叉831005说明书(附机械加工工艺过程卡和全套图纸)

螁机械制造工艺学

膇课程设计说明书

薃设计题目：设计“CA6140车床”拨叉零件的机械加工

螄工艺规程及工艺装备（中批量生产）

袁设计者

薇指导教师

芅机械制造工艺学课程设计说明书

薂题目设计“CA6140车床”拨叉零件的机械加工工艺规程及工艺装备（中批量生产）羁内容1.零件图一张

羈2．毛坯图一张

螃3．机械制造加工工艺过程综合卡片一张

莁4．结构设计装配图一张

肁5．结构设计零件图一张

肅6．课程设计说明书一份

蒅前言

肀通过机床工艺及夹具设计，汇总所学专业知识如一体(如《公差于配合》、《机械零件设计》、《金属切削机床》、《机械制造工艺》等)。让我们对所学的专业课得以巩固、复习及实用，在理论与实践上有机结合；使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解，并为以后的实际工作奠定坚实的基础！

膀在些次设计中我们主要是设计CA6140拨叉的铣床夹具。在此次课程设计过程中，我小组成员齐心协力、共同努力完成了此项设计。在此期间查阅了大量的书籍，并且得到了有关老师的指点，尤其是教务处张永丹老师，我系刘学斌老师的大力帮助，在此表示感谢！

G小组

蒆机制0202班第

袃2006年1月15日

一．

二．膃设计的目的：

芀机械制造工艺学课程设计,是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程，经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初

步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。同时，也为以后搞好毕业设计打下良好基础。通过课程设计达到以下目的：

袇1、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。

蚅2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。通过学生亲手设计夹具（或量具）的训练，提高结构设计的能力。

袂3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。

三．

四．莀零件的分析

芈（一）、零件的作用：题目给定的零件是CA6140拨叉（见附图1）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进行工作。宽度为18+0.0120mm 的槽尺

肃寸精度要求很高，因为在拨叉拔动使滑

蚁移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙

莀很大时，滑移齿轮得不到很高的位置精

莅度。所以，宽度为18+0.012

0mm

的槽和滑

螅移齿轮的配合精度要求很高。

蒀（二）、零件的工艺分析：

蒀CA6140拨叉共有两组加工表面。

1.

2.螆以花键孔的中心线为基准的加工面

节这一组面包括?25+0.23

0mm

的六齿方花键孔、?22+0.280花键底孔两端的2X150到角

和距中心线为27mm的平面。

3.

4.蒃以工件右端面为基准的8+0.030mm的槽和18+0.120mm的槽

薀经上述分析可知，对于两组加工表面，可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。

膆二、工艺规程设计

(一)

(二)羄确定毛坯的制造形成。

芁零件材料HT200、考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击性载荷，因此选

用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠。由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大，故可采取模锻成型。经查《金属机械加工工艺人员手册》表5-5取等级为2级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为3±0.8mm。毛坯零件图如下图：

蚀（二）基准的选择。

1.

2.薇粗基准的选择：因为要保证花键的中心线垂直于右端面，所以以Φ40的外

圆表面的粗基准。

3.

4.蒂精度基准的选择：为保证定位基准和工序基准重合，以零件的A面为精基

准。

(三)

(四)羀制定工艺路线。

薂方案一

螀工序：

1.

2.羆粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15°倒角。

3.

4.袅粗、精铣削B面。

5.

6.蚂铣削8+0.030mm的槽。

7.

8.羇铣削18+0.0120mm的槽。

9.

10.蚈拉花键。

薄方案二

螂工序：

1.

2.莈粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15°倒角。以Ф40mm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。

3.

4.肆拉花键。以A面为基准，

5.

6.莃铣削槽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

7.

8.螁铣削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。

9.

10.蝿铣削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。

袈方案分析：

膂以上工艺过程详见附表1“机械加工工艺过程综合卡片”

(五)

(六)袁机械加工余量。

膀CA6140的拨叉材料为HT200。毛坯重量为1.0kgσb=160MP a HBS生产类型为由大、中批量生产，采用模锻锻模。

芆根据上述的原始资料加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以毛坯尺寸如下：

1.

2.膅A面的加工余量

羁A面有3±0.8mm的加工余量，足够把铸铁的硬质表面层切除

3.

4.芇矩形花键底孔。

+0.28，见零件图，羈要求以矩形花键的外径定心，故采用拉削加工内孔尺寸为Φ220

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。

羄钻孔Φ20mm

肁扩孔Φ21mm

蚈拉花键

蒅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2Ζ=1mm

5.

6.螃B面的加工余量。

膁此工序分2个工步1、粗铣B面2、精铣B面。

肈精加工余量为0.2mm

膇粗铣加工余量为2.8mm

螅(五)确定切削用量及基本工时。

芁工序Ⅰ：车削A面。

葿1．加工条件。

蚅工件材料：灰口铸铁HT200。σb=145MP a。铸造。

薄加工要求：粗、半精车A面并保证28mm的工序尺寸，R a=3.2μm

莁机床C3163-1。转塔式六角卧式车床。

a o=6-8b=-10o=0.5K r=90n=15

袀刀具：刀片材料。r=12.

莇2、计算切削用量。

芃（1）已知长度方向的加工余量为3±0.8mm。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IT１２级取-0.46mm（入体方向）

莁（2）进给量、根据《切削简明手册》（第3版）表1.4当刀杆尺寸为16mm×25mm,ａｅ≤３mm时，以及工件直径为Φ60mm时（由于凸台B面的存在所以直径取Φ60mm）

肇?=0.6-0.8mm/ｒ.

螅按C３１６３－１车床说明书取?=0.6mm/n。

肂由于存在间歇加工所以进给量乘以k=0.75—0.85所以：实际进给量f=0.6×0.8=0.48mm/ｒ

蒀按C３１６３－１车床说明书?＝0.53ｍｍ／ｒ

蒈（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）

蒇刀具材料YG6

肅V=C v/(T

m·a p x v·f y v)·kv

薀其中：C v=158

x v=0.15y v=0.4M=0.2修正系数K o见《切削手册》表1.28 衿k mv=1.15k kv=0.8k krv=0.8k sv=1.04k BV=0.81

羅∴Vc=158/(600.2·20.15·0.53

0.4

)·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97

袄=46.9(m/min)

蚀（4）确定机床主轴转速ns=1000

v c/ dw=229.8（r/min）

芀按C３１６３－１车床说明书

ｎ＝200r／min

蚇所以实际切削速度V=40.8m/min

蚃（5）切削工时，按《工艺手册》表6.2-1

螀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

蚁T m=(L+L1+L2+L3)/

n w xf=0.33（min）L=(65-0)/2=32.5L1=3、L2=0、L3=0

膄2、精车

1)

2)蚆已知粗加工余量为0.5mm。

3)

4)袀进给量f.根据《切削用量简明手册》表1.6，f=0.15－0.25mm/r按C３１

６３－１车床说明书ｆ＝0.16mm/r

螇计算切削速度按《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）

袆V=Cv/(T m

·a p x v·f y v)·kv

蒄=158/(600.2·20.15·0.16

0.4

)·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97

羀=83.85(m/min)

5)

6)膈确定机床主轴转速.n w=1000v c/ d w=410.8（r/min）按C3163－１车床说明书

取n w=400（r/min）

薈实际切削速度V=57.1m/min

7)

8)膃切削工时，查《工艺手册》表6.2-1

羀T m=(L+L1+L2+L3)/

n w xf=22.5/400x0.16=0.35（min）

蕿由于下一道工序是钻孔，所以留下?20mm的台阶，所以L=(65-20)/2=22.5mmL1=3.L2=0.L3=0

肆3、钻孔、扩孔、倒角。

羂（1）、钻孔

肀钻头选择：见《切削用量简明手册》表2.2

羀钻头几何形状为（表2.1及表2.2）：双锥修磨具刃，钻头参数：

,a o=12°,螈ｄ＝Ф20ｍｍβ=30°，2Φ=118°，2Φ=70°，bε=3.5mm

=55°,b=2mm，=4mm。

肅Ψ

腿根据《切削用量简明手册》表2-9确定f=0.48

σb＝210MPa

肇ａ、按机床进给强度决定进给量：根据表2.9,当

膆ｄ0＝20.5mm可确定f=0.75。

螄按C3163-1车床说明书取f=0.62mm/n.

艿ｂ、决定钻头磨钝标准及寿命表 2.21，当d o=20mm、钻头最大磨损量取0.6寿命T=45min.

蒈ｃ、切削速度由《切削用量简明手册》，表2.15得Ｖ=21m/min

袈n=1000V/ D=334.4由机床技术资料得和334.4接近的有280n/m和400n/min 取280n/min

n=280m/min.实际Ｖ=17m/min

薃取

n f=(80+10)/280x0.62=0.32(min)

薃ｄ、基本工时，Tm=L/

衿入切量及超切量由表2.29.查出Ψ+△=10mm

n f=(80+10)/280x0.62=0.32(min)

莆所以T m=L/

薆（2）、扩孔

蚃刀具直径d o=21mm；刀具几何参数同上。

芀由于两孔直径相差不大，为了节省停车和调换走刀量等辅助时间，n和f都不变，所以Tm同上T m=0.32

肇倒角刀具15°锪钻由于两孔直径相差不大，以表面粗度要求不高手动进给。

莅（3）、倒角

螃刀具：专用刀具。此工步使用到专用刀具与手动进给。

螁检验机床功率按《切削用量简明手册》表1.2４

薅可以查出当σｂ＝160～245HBS

膃ａｐ≤2.8ｍｍｆ≤0.6ｍｍ／ｒ

袃Ｖｃ≤41ｍ／minＰｃ＝3.4kw

袇按C３１６３－１车床说明书主电机功率Ｐ＝11ｋｗ

芇可见Ｐｃ比Ｐ小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求袂钻削功率检验按《切削用量简明手册》表2.21

羃当ｄｏ＝21ｍｍｆ＝0.64ｍｍ

芈查得转矩Ｍ＝61.8N.M

蚅《切削用量简明手册》表由表2.32得功率公式

羅ＰC＝M c V c/30d o=61.8x17/30x21=1.67km

肃按C３１６３－１车床说明书主电机功率Ｐ＝11ｋｗ

虿可见ＰC比Ｐ小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要

蒇工序Ⅱ拉花键孔

蚄单面齿升：根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿膂为0.06mm,

肀拉削速度v=0.06m/s(3.6m/min)

袅切削工时t=Z b lηk/1000vf z Z

蒃式中：Z b单面余量1.5mm(由Φ21mm拉削到Φ25mm)；

膂L拉削表面长度，80mm；

膇η考虑校准部分的长度系数，取1.2；

薇k考虑机床返回行程系数，取1.4；

节v拉削速度（m/min）；

节f z拉刀单面齿升；

薈Z拉刀同时工作齿数，Z=l/p；

肅P拉刀齿距。

芅P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm

莂∴拉刀同时工作齿数z=l/p=80/12≈7

罿∴其本工时T m=1.5×80×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×7=0.13(min) 螆工序Ⅲ粗铣，精铣B面。

肄加工要求：粗铣B面，精铣B面，R a=3.2ｕｍ。

蒂用标准镶齿圆柱铣刀粗铣加工余量3mm

莀机床：Ｘ62W

芄加工工件尺寸：宽度：40mm长度：28mm

螂1.粗铣

1)

2)薂选择刀具

a e≤5mm时。直径为d o=50mm故

螀根据《切削用量简明手册》表3.1铣削宽度

齿数Ｚ＝８，由于采用标准镶齿圆柱铣刀

r n=10°a o=16°

羆铣刀几何参数（表3.2）

3)

4)袅切削用量

a c＝2.8±0.8ｍｍ，由于加

蚂留精铣的加工余量为0.2，所以本道工步切削宽度

工表面精度要求R a=3.2um.根据表3.5得每转进给量ｆ＝0.5～１mm/r就能满足要求，但考虑到Ｘ62W功率为7.5kw，机床为中等系统刚度和Ｘ62W铣床说明书所以每转进给量ｆ＝0.6mm/r

5)

6)羇选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据《切削用量简明手册》表3.7、铣刀刀齿

后刀面的最大磨损量为0.6镶齿铣刀d o=50mm，刀具寿命T=120min（表3.8）7)

8)蚈决定切削速度V c、可根据《切削用量简明手册》表3.9确定

a P=40-70mm,a c=2.8±0.8ｍｍ,f z

薄Z=8,

q v)/(T m x a p xX v xf z xy v xa e xu v xZ pv)

螂V c=(C v d o

莈C v=20,q v=0.7,X v=0.3,y v=0.2,u v=0.5,p v=0.3,m=0.25,K m=1.12,

肆K sv=0.8,KT v=0.82,K v=K m xK sv xKT v

莃

V c=(C v xd o xq v)/(T m xa p xX v xf z xy v xa e xu v xZ pv)=23.7(m/min)n=1000V/ d=(1000x23.

7)/(3.14x50)=151r/min根据X62W型铣床说明书选n=160r/min

螁V c=3.14nd/1000=(160x3.14x50)/1000=25.1m/minV f=nf=160x0.6=96mm/min 蝿选V f=80mm/min实际f z=V f/(nxz)=0.0625mm/z

袈5)机床功率：根据《切削用量简明手册》表 3.20当V c=71m/min a e=2.8mm a p=41mmf z=0.08K mpc=1.4kw

膂切削功率的修正系数：

袁故P ct＜0.8,

膀根据X62W型铣床说明书，机床主轴允许的功率为

P cc＜P cm因此所决定的切削用量可以采用。

芆P cm=7.5×0.75=5.63kw故

a e=2.8mmV f=80m/minn=160r/minV c=25.1m/minf z=0.0625mmm/z

膅6)基本工时根据《切削用量简明手册》表3.5

羁T m=(L+L1+△)/V f=(28+14)/80=0.525（min）L1+△=14mm

芇2.精铣

羈1）选择刀具

羄刀具与上道工步是同一把刀。

肁2）切削用量

蚈精铣的加工余量为0.2，所以本道工步切削宽度

蒅a e＝0.2mm，ｆ＝0.6

螃3）决定切削速度V c、可根据《切削用量简明手册》表3.9确定

膁a c=0.2mm,V c=(C v d o q v)/(T m xa p xX v xf z xy v xa e x uv xZ pv)=33.1m/min

肈n=1000V/ d=(1000x33.1)/(3.14x50)=211r/min根据X62W型铣床说明书选n=210r/min

膇

V f =nf=210x0.6=126mm/min 、V F =125mm/minf z =V f /(nxz)=0.074mm/Z

螅

4）基本工时基本工时根据《切削用量简明手册》表3.5

芁

T m =(L+L1+△)/V f =(28+14)/125=0.336（min ）L1+△=14mm

葿

工序Ⅳ铣削8+0.030mm 槽。

蚅

加工工件尺寸：8+0.030mm,长度L=40mm

芀

加工要求：高速钢错齿三面刃铣刀（精密级K8）加工余量8用乳化液冷却

肇

机床：X62W

1)

2) 蚆选择刀具：由加工尺寸公差0-0.3。所以铣刀精度为精密级K8

肃

铣刀参数：L=8mmD=63d=22d1=34r o =15°

聿

a o =12°a n =6°Z=16

3)

4) 膆选择切削量

螃

由于槽的深度为8mm,故一次走完，a e =8mm a p =8mm