拨叉零件的机械加工工艺规程及工艺装备

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1、序言机械制造工艺学课程设计是我们学完大学的全部基础课、技术 基础课及大部分专业课后进行的。这是我们进行毕业设计前的对所学 的各课程的的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的 的训练，因此它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的 工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力， 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定的零件是 CA6140 车床的上的拨叉，它位于车床的变 速机构中，主要起换挡，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获 得所需的速度和扭矩的作用，零件上方的

2、22mm孔与操纵机构相连， 55mm的半孔是用于与所控制的齿轮所在轴接触，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）零件的工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能良好，但是韧 性较差、脆性高，不适合磨削，以下是拨叉加工表面及加工表面之间 的位置要求：1、 小头孔22 + eg mm以及与此孔相通的8mm的锥孔、0M8mm 螺纹孔。2、大头半圆孔55 + 0.4mm及73 + 0.5 mm的两沉槽。0 03、拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔两端面与小头孔中心 线的垂直度误差为0.07mm，小头孔上端面与其中心线的 垂直度误差为 0.05mm.由以上

3、分析可知，小头孔的伤端面与其中心线的垂直度课一 次装夹完成，拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔两端面与小头 孔中心线的垂直度可以在加工完小头孔与其端面后，以一面两孔 定位，采用专用夹具保证位置精度，由于此零件没有复杂的加工 曲面，所以根据上述的技术要求采用常规的加工工艺均可以保 证。二、 工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式零件的材料为HT200，考虑机床在运行过程中所受的冲击不是很大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择铸件毛坯。（二）基准面的选择 基面选择是工艺规程设计的重要任务之一，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。否则，加工工艺过程中 会问题百出，

4、更为甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常 进行。由此零件的零件图要求知道，此零件在加工小端孔的上表面和两小孔 必须一次装夹完成，以保证零件的小端上表面和小孔的垂直度，故加 工时以地面定位和使用两个 V 块定位夹紧，其中一个 V 型块使用活 动 V 型块。（2）精基准的选择。考虑要保证零件的加工精度和装夹得准确和方 便，依据“基准重合”和“基准统一”的原则，以加工后的小端上表 面和小孔的外圆为主要的定位精基准。（三）制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置 精度得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批生产的条件下，可 以考虑采用万能性能的机床配以专用夹具

5、，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，以便使生产成本尽量下 降。工艺路线如下：工序1钻、扩、铰22mm的两孔，锪小端孔的上端面。工序2 镗55mm的孔。工序 3 将零件铣开。工序4 铣73mm的沉槽。工序5 钻M8的螺纹底孔6.7mm, 攻螺纹M8mm。工序6 粗钻8mm的锥销孔到7.9mm工序 7 去毛刺（四）选择毛坯、确定毛坯尺寸1、选择毛坯“拨叉”零件的材料为HT200,毛坯重量为1.0kg,生产类型为中批生产，采用砂型铸造毛坯2、确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 求最大轮廓尺寸 根据零件图计算轮廓尺寸，长160mm，宽 73mm，高50mm，故最大轮廓尺寸为

6、160mm。 选取公差等级CT查文献（1）表8-2，铸造方法按机器造型、 铸件材料按灰铸铁，得公差等级CT范围1114级，取为12级。 求铸件尺寸公差 根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级 CT， 查文献（1）表 8-3，其中公差带相对于基本尺寸按对称分布。 求机械加工余量等级 查文献（1）表 8-1，铸造方法按机器造 型、铸件材料按灰铸铁，得机械加工余量等级范围 FH 级，取为 G 级。 求RMA （要求的机械加工余量）对所有加工表面取同一个数 值，由文献（1）表8-1查最大轮廓尺寸为160mm、机械加工余量等 级为 G 级，得 RMA 数值为 4.0mm。 求毛坯基本尺寸2X 0 22孑L,

7、 2XM8孔较小，4xQ 8锥孔 铸成 实心；小头孔上端面属单面加工，应由式 R=F+RMA+CT2=50+4+5.6/2=56.8mm 求出。拨叉铸件毛坯尺寸公差与加工余量见下表项目小头孔上端面拨叉孔中间孔小头孔中心距公差等级CT12121212加工表面基本 尺寸502255120铸件的尺寸公 差2.82.82.83.5机械加工余量 等级GGGGRMA42250毛坏基本尺寸54050120（五）选择加工设备和工艺设备1、 机床的选择：工序1采用Z3025摇臂钻床。工序 2 采用 CD6140A 卧式车床。工序3、4均采用X60W万能卧铣。工序 5、 6 均采用 Z3025 摇臂钻床。2、选择

8、夹具：该拨叉的生产纲领为中批生产，所以采用专用夹具3、选择刀具：钻床上使用的钻头和忽刀均为高速钢，铰刀为硬质 合金，车床上使用的是硬质合金，铣床上使用的是高速钢。4、选择量具：两小孔和中间孔都使用塞规，其余均使用游标卡尺（六）确定加工余量及基本工时工序1：钻、扩、铰22mm的两孔，忽小端孔的上端面。1、 加工条件：工件材料：HT200, & b=160Mpa，木模铸造加工要求：钻20mm的孔，锪小孔的上表面，扩、铰22mm的孔道零件图尺寸要求。刀具材料：钻头、忽刀均为高速钢(W6Mo5Cr4V2),铰刀为硬质合 金。2、计算切削用量：(1) 钻20mm的两孔1 )进给量：根据文献( 1 )表

9、8-69 查得：f=0.70.86mm/r取 f=0.7mm/r2) 切削速度：查文献(1)表 8-71 查得V =0.35m/sc3) 背吃刀量：查文献(2)的 118 页得：a =d/2=20/2=10mmp4) 确定主轴转速：n=1000*60V /斤 d=1000*0.35*60几 *20=334r/minV兀兀c由文献(4)表 3.1-31，取 n=315 r/min所以实际的切削速度是V =兀 dn/1000X60=0.33 m/sc5) 切削工时：查文献(3)公式 4-23t=1 + + 12 i=(54+0+5)*l/0.7*315=0.27minnf(2) 锪小孔的上表面1)

10、 进给量：根据文献(1)表 8-80，由刀具材料为高速钢，加工材料为灰铸铁查得f=0.130.18mm/r取 f=0.15mm/r2) 切削速度：查文献(1)表8-80 查得V =0.7m/sc3) 背吃刀量：a =4mmp4)确定主轴转速：n=1000*60V /仃 d=1000*0.7*60几 *50=268r/minV兀兀c由文献(4)表 3.1-31，取 n=200 r/min所以实际的切削速度是V =兀 dn/1000*60=0.5 m/s c5) 切削工时：查文献(3)公式 4-23t=1 + I + 12 i=(4+0+0)*1/0.15*200=0.13min nf(3)扩两孔

11、到21.9mm1) 进给量：根据文献(1)表 8-7，f=1.01.2mm/r取 f=1.0mm/r2) 切削速度：查文献(1)表 8-81 查得取 V =1/2* V =1/2*0.35=0.175m/sc钻3) 背吃刀量：a =0.95mmp4)确定主轴转速：n=1000*60V /“ d=1000*0.175*60/n *21.9=153r/minc由文献(4)表 3.1-31，取 n=125 r/min所以实际的切削速度是=_ dn/1000*60=0.14 m/s 兀c5) 切削工时：查文献(3)公式 4-23t=1 + I + 12 i=(50+0+2)*l/l*125=0.4mi

12、n nf(4)铰22mm的两孔1 )进给量：根据文献(1 )表 8-7，f=1.02.0mm/r取 f=1.0mm/r2) 切削速度：根据相关资料，加工铸铁是确定为v =1220m/minc取 v =12 m/minc3) 背吃刀量：4)确定主轴转速：n=1000*v /“ d=1000*12/兀 22=174r/minc由文献（4）表 3.1-31 ，取 n=200 r/min所以实际的切削速度是V =兀 dn/1000*60=0.2 m/sc5） 切削工时：查文献（3）公式 4-23t=1 + 1! + 12 i=（50+0+2）*l/l*200=0.26minnf工序2：镗55mm的孔，

13、选用机床：CD6140A2） 进给量：根据文献（1）表 8-87，粗镗孔时：f=0.3lmm/r,取 f=0.3mm/r精镗孔时：f=0.150.5mm/r，取 f=0.2mm/r、2）切削速度：根据相关资料，加工铸铁是确定为粗镗孔时： V =48m/minc精镗孔时： V =36 m/minc3）背吃刀量：粗镗孔时： a=2mmp精镗孔时： a=0.5mmp4）确定主轴转速：粗镗孔时：n=1000*v 人 d=1000*48/n *54=283r/minc由文献（4）表 3.1-31，取 n=280r/min精镗孔时：n=1000*v 人 d=1000*36/n 55=208r/min c由

14、文献（4）表 3.1-31，取 n=200r/min5) 切削工时：查文献(3)公式 4-23粗镗时：t=1 + + 12 i=(30+5+5)*l/0.3*280=0.48minnf精镗时：t=1 + + 12 i=(30+5+5)*1/0.2*200=1minnf工序 3 ：将零件铣开选用机床： X60W 万能卧铣刀具：细齿锯片铣刀（D=80mm）1） 进给量：根据文献（1）表 8-97，f=1.02.0mm/r取 f=1.0mm/r2） 切削速度：根据文献（1）表 8-99=1.01.83m/sc取 v =1.0 m/sc=4mm p3）背吃刀量：4）确定主轴转速n=1000*v *60

15、/斤 d=1000*1*60/斤 *80=239r/minV兀兀c所以实际的切削速度是“_ dn/1000*60=1.2 m/sV兀c5) 切削工时：查文献(3)公式 4-23t=1 + + 12 i=(73+0+80)*l/0.01*80=0.9minnf工序4 :铣73mm的沉槽。选用机床：X60W万能卧铣刀具：直齿三面刃铣刀（D73mm）a） 进给量：根据文献（1）表 8-97，f=0.015mm/r2）切削速度：根据文献（1）表 8-99V =0.250.35m/sc取 v =0.25 m/sc3）背吃刀量：a =5mmp4）确定主轴转速：根据相关资料，加工铸铁是取 n=400 r/m

16、in5）切削工时：查文献（3）公式 4-23t=1 + + 12 i=9+0+0)*l/0.01*400=1.5min nf（1）钻M8的螺纹底孔6.7mm1）进给量：根据文献（1）表8-69 查得：f=0.360.44mm/r取 f=0.36mm/r2） 切削速度：查文献（1）表8-71 查得V =0.35m/sc3）背吃刀量：查文献（2）的 118页得：a =d/2=6.8/2=3.4mmp4）确定主轴转速：n=1000*60V /斤 d=1000*0.35*60几 *6.8=984r/minV 兀兀c由文献（4）表 3.1-31，取 n=1000 r/min所以实际的切削速度是V =斤

17、dn/1000*60=0.36 m/s兀c5） 切削工时：查文献（3）公式 4-23t=1 + + 12 i=（9+0+5）*l/0.36*1000=0.04minnf（ 2）攻螺纹 M8mm由相关资料选用的主轴转速为：n=160r/min工序6 :粗钻8mm的锥销孔到7.9mm1）进给量：根据文献（1）表 8-69 查得：f=0.360.44mm/r取 f=0.36mm/r2） 切削速度：查文献（1）表8-71 查得=0.35m/sc3） 背吃刀量：查文献（2）的 118页得：p =d/2=7.9/2=3.95mm4）确定主轴转速：n=1000*60V /斤 d=1000*0.35*60几

18、*7.9=847r/minV 兀兀c由文献(4)表 3.1-31，取 n=1000 r/min所以实际的切削速度是V =斤 dn/1000*60=0.4 m/s兀c5） 切削工时：查文献（3）公式 4-23t=1 + + 12 i=(40+0+5)*l/0.36*1000=0.13min nf三、夹具的设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计 专用夹具。本次的夹具设计为第2道工序的镗55mm的孔的车床夹具, 本夹具将用于CD6140A卧式车床,刀具为YG15内孔车刀，对55mm 的孔进行粗精加工。（一）问题的提出本夹具主要用于粗精镗55mm的孔，若本工序使用通用夹具， 将

19、耗费大量的时间，降低了生产效率，零件的精度也没办法很好的保 证，故本道工序加工时，主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强 度，同时也是提高零件的加工精度。（三）夹具的设计1、定位基准的选择本道工序加工时可以使用“一面两孔”定位，一面就是以第一道 工序已加工的两个端面来定位，两孔就是22mm的两个内孔，定位 是使用的是大端面加短圆柱销，夹紧使用的是机械夹紧，使用螺旋夹 紧。2、切削力及夹紧力的计算刀具：YG15硬质合金内孔车刀F 二 C axFcfyFc “Jc F pc查文献（2）表 3-1 得C = 1205 xF 二 1.0 y F = 0.85 nF = 0Fcccc所以 F 二 120

20、5X 21 x 0 30 8 5X 0.8 二 8 6 6 . 1 N c3、定位误差的计算基准位置误差的计算，下图画出了工件两中心连线O O与夹具上两12销中心连线O O偏移的情况（图中画出了一个极端位置，另一个极34端位置只画出了孔心连线）当两孔直径均为最大，而两销直径均为最 小时，可能出现的最大偏移角为：a = arctan(D - d + D - dImax1 min2 max2 min )2L由此得到一面两孔定位时的转角定位误差的计算公式：A = arctan(DWD - d + D1max1 min2Lmax-d2 minD、D1max 2 maxd、d1 min 2 minL工件

21、上与圆柱销和菱形销配合孔的最大直径夹具上圆柱销和菱形销最小直径；两孔（两销）中心距将各各参数代入上式得：D - d + D - dA= arctan(1max1 min2 max2 min )DW2L0 . 021+ 0.013+ 0.021+ 0.013= 0 .016= arctan()2 x1204、夹具设计及操作的简要说明在设计夹具时，应该使零件的装夹快速和方便，有利于提高零件 的加工精度，并且零件的加工精度在使用工装夹具之后是通过夹具来 保零件的形位公差，本次的夹具使用的一面两孔定位，夹具体上面的 孔与机床的过度盘配合，夹具体的定位准确，便于车削加工。七）参考文献文献（1）切削加工简明实用手册第二版文献（2）金属切削原理与刀具第四版文献（3）机械制造工艺学第二版文献（4）机械加工工艺手册文献（5）机械制图第六版