ca6140拨叉831003课程设计说明书及工序卡片

重庆大学本科学生课程毕业设计（论文）

机械制造课程设计

学生：彭永伟

学号：

指导教师：鞠萍华

专业：工业工程

重庆大学机械工程学院

二O一五年一月

课程设计指导教师成绩评定

指导教师评定成绩：

指导教师签名：鞠萍华年月

日

重庆大学本科学生课程设计任务书

目录

设计总说明.................................. 错误!未定义书签。

1............................................................. 零件的分析错误!未定义书签。

......................................................... 零件的作用错误!未定义书签。

.................................................... 拨叉的技术要求错误!未定义书签。2........................................................ 工艺规程的设计错误!未定义书签。

................................................ 确定毛坯的制造形式错误!未定义书签。

......................................................... 基面的选择错误!未定义书签。

粗基准的选择.......................... 错误!未定义书签。

精基准的选择.......................... 错误!未定义书签。

...................................................... 制订工艺路线错误!未定义书签。

工艺路线方案.......................... 错误!未定义书签。

加工工艺过程卡片...................... 错误!未定义书签。

代表性工序卡片（见附页）.............. 错误!未定义书签。

......................... 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定错误!未定义书签。

........................................... 确定切削用量及基本工时错误!未定义书签。3............................................................... 夹具设计错误!未定义书签。

....................................... 夹具设计定位基准与定位误差错误!未定义书签。

定位基准的选定........................ 错误!未定义书签。

定位误差的分析........................ 错误!未定义书签。.................................................... 夹具的具体设计错误!未定义书签。

定位.................................. 错误!未定义书签。

辅助支撑.............................. 错误!未定义书签。

夹紧.................................. 错误!未定义书签。

夹紧力................................ 错误!未定义书签。

防松动................................ 错误!未定义书签。参考文献.................................... 错误!未定义书签。心得体会.................................... 错误!未定义书签。

设计总说明

本设计是CA6140车床拨叉831003零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。CA6140拨叉零件的主要加工表面是平面、孔、槽和螺纹孔。一般来说，机械加工工序先后顺序一般遵循先加工定位基面，再加工其他表面；先加工主要表面，后加工次要表面；先安排粗加工工序，后安排精加工工序；先加工平面，后加工孔。选择右端R20的端面，上顶端40×80的面和右侧75×80的面为粗基准，选择为花键孔和72×40的端面为粗基准。先粗铣75×40的左端面,精铣75×40的左端面直至符合表面粗糙度要求；接着钻、扩φ22的花键孔，锪两端倒角2×15；然后拉花键，保证精度要求；再粗铣、精铣沟槽，粗、精铣上平面至符合表面粗糙度要求；然后钻攻2-M8螺纹孔、钻φ5圆锥孔。最后去毛刺、清洗、终检。

关键词：拨叉；加工工艺；夹具；定位；夹紧

“CA6140车床拨叉”831003零件的机械加工工艺规程设计

课程设计说明书

1.零件的分析

1.1.零件的作用

该零件是C6140车床拨叉，它位于车床变速机构中，主要其换挡作用。通过拨叉的拨动使车床滑移齿轮与不同的齿轮啮合从而达到要求的主轴转速。宽度为30mm的面的尺寸精度要求很高，在拨叉工作工程中，如果拨叉和槽的配合尺寸精度不高或者它们之间的空隙很大时。滑移齿轮就达不到很高的定位精度，这样滑移齿轮就不能很好的与其他齿轮进行正确有效的啮合。从而影响整个传动系统的工作。所以拨叉宽度为30mm的面和槽之间要达到很高的配合精度。

1.2.拨叉的技术要求

2.工艺规程的设计

2.1.确定毛坯的制造形式

零件的材料是HT200，工作环境良好，不会承受较大的冲击载荷，由于年生产量为5000件，已经达到了大批量生产，并且材料可铸。因此从提高生产率，保证经济性的角度讲，应该采用铸造成型中的“金属模机械造型”铸造的方法制造毛坯。

2.2.基面的选择

基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会出现很多问题，使生产无法正常进行。

2.2.1.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。所以选择右端R20的端面，上顶端40×80的面和右侧75×80的面为粗基准。

2.2.2.精基准的选择

精基准的选择有利于保证加工精度，并使工件装夹方便。在选择时，主要应该考虑基准重合、基准统一等问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行

尺寸换算。精基准选择为花键孔和72×40的端面，在加工中采用专用夹具夹持。

2.3.制订工艺路线

制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批量生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量是工序集中来提高生产效率。除此之外，还应当考虑经济效果，以使生产成本尽量下降。

2.3.1.工艺路线方案

工序1 粗铣75×40的左端面,精铣75×40的左端面直至符合表面粗糙度要求。

工序2 钻、扩φ22的花键孔，锪两端倒角15°。

工序3 拉花键，保证精度要求。

工序4 粗、精铣沟槽至符合表面粗糙度要求。

工序5 粗、精铣上平面。

工序6 钻攻2-M8螺纹孔。

工序7 钻φ5圆锥孔。

工序8 去毛刺

工序9 清洗

工序10 终检

2.3.2.加工工艺过程卡片

2.3.3.代表性工序卡片（见附页）

2.4.机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

“拨叉”零件的材料为HT200，生产类型为大批量生产，可以采用“金属模机械造型”铸造的方法进行毛坯的制造，由零件净重量千克可估计毛培重量为1千克。

根据零件图计算轮廓尺寸，长40mm，宽为80mm，高为75mm，故零件最大轮廓尺寸为80mm。选取公差等级CT由《机械制造技术基础课程设计指南》中表5-1可查得毛坯件的公差等级为8~10级，，取为10级。根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级CT，由《机械制造技术基础课程设计指南》中表5-3可查得尺寸公差为CT8=

机械加工余量由《机械制造技术基础课程设计指南》表5-5查得机械加工余量等级范围为D~F，取为E级求RAM（要求的机械加工余量）对所有的加工表面取同一数值。由《机械制造技术基础课程设计指南》表5-4查得最大轮廓尺寸为80mm、机械加工余量为E级，得RAM数值为。

毛坯尺寸左端面和上顶面单侧加工，应由《机械制造技术基础课程设计指南》式5-2求出，即：

R=F+RAM+CT/2=80++2=

上顶面为单侧加工，毛坯尺寸由机械制造技术基础课程设计指南》式

5-1求出，即：

R=F+RAM+CT/2=72++2=

为了简化铸件的形状取R＝75mm（见毛坯图）

2.5. 确定切削用量及基本工时

工序1：粗、精铣75×40的端面至符合要求。

工步1：粗铣

查资料可知精铣的加工量为1mm 因此粗铣的背吃刀量为 =。

进给量的确定：机床的功率5~10Kw,工件夹具系统的刚度为中等条件，按《切削用量简明手册》中表选取该工序的每齿进给量为 =z 。

铣削速度：参考《机械制造技术基础课程设计指导教程》得，选用镶齿铣刀，其中在d/z=80/10的条件下选取。铣削速度为v=40m/min 。有公式n=1000r/πd 可以得到:n=1000×40/π×80=min

由于手册中的X51型立式铣床的主轴转速为n=160r/min,所以，实际的铣削速度为：V=n πd/1000=160××80/1000=min

基本时间t: 根据面铣刀平面（对称铣削、主偏角r k =90°）的基本时间计算公式:t=(21l l l ++)/

mz

f 。其中，l =75mm ，2l =1~3mm ，取2l =2mm ，

e

a =40mm 。则有：

1l =（d-2

2e a d - ）+(1~3)=(80-224080-)+2=7.36mm 。

mz

f =f ×n=z f ×z ×n=×10×160=320mm/min

基本工时：tj=(21l l l ++)/mz f

=(75++2)/320=≈

辅助时间：tf==×=

其他时间：tb+tx=(tj+tf)=×+= 工步2：精铣

背吃刀量的确定：1

p a =1mm .进给量的确定：由《切削用量简明手册》中表，

按表面粗糙度为

a

R =μm 的条件选取，该工序的每转进给f=0.8mm/r 。铣削速度

的计算：根据其他有关资料确定，按镶齿铣刀，d/z=80/10，z f =0.08mm/z 的条件选取，铣削速度v 为： v=57.6mm/min 。由公式：n=1000r/πd 可以求得铣刀转速n=min 。参照《机械制造技术基础课程设计指导教程》中4-15的X51型立式铣床的主轴转速，选取转速为n=210r/min 。再将此转速代入上面公式，可

以求得：v= n πd/1000=52.78mm/min 。基本时间的确定：根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表5-43中面铣刀铣平面（对称铣削、主偏角r k =90°）的基本时间公式T=(21l l l ++)/

mz

f ，可以求得该工序的基本时间，其中l =75mm ，

2l =1~3mm ，取2l =2mm ，

e

a =40mm ，1l =7.36mm ，得

mz

f =f ×n=0.8mm/r ×210r/min=168mm/min

基本工时：tj=(21l l l ++)/mz

f =(75+2+/168=≈

辅助时间：tf==×=

其他时间：tb+tx=(tj+tf)=×+=

工序2：钻、扩φ22的花键孔，锪两端倒角2×15°。

工步1：钻φ20mm 的孔。

（从《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表2-28查得第一次钻孔的直径为φ20mm ）背吃刀量

p

a =20mm 进给量的确定：选取该工步的每齿进给量f =r 。

（从《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表5-21查得f=r ）切削用量的计算：因为该工件的材料为HT200，硬度HBS 为175～225，所以选取切削速度v=17m/min 。(从《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表5-21查得v=17m/min)由式n=1000v/πd 可以求得：

n=1000×17/(π×20)=min 参照《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表4-9所列的Z525 型立式钻床的主轴转速，选取n=272r/min ，再将n 代入n=1000v/πd 中，得到：v=272×π×20/1000=min 参照《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表4-9所列的Z525 型立式钻床的主轴转速，选取n=272r/min ，再将n 代入n=1000v/πd 中，得到：v=272×π×20/1000=min

基本时间t: 其中 l=80mm ，1cot (1~2)2

r D

l k =

+ =10×+1=，l 2 =1~4mm,取 l 2=2mm 。

基本工时：

s n f l l l t j 3.65min 08.12723.02

77.68021≈=?++=?++=

辅助时间：tf==×=

其他时间：tb+tx=(tj+tf)=×+=

工步2：扩φ20mm 的孔至φ22mm 。 背吃刀量的确定：取

p

a =2mm 。进给量的确定：从《机械制造技术基础课程设计指导教

程》中表5-23查得，选取该工件的每转的进给量f = mm/r 。切削速度的确定：从《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表5-24查得v= m/min ，由式n=1000v/πd 可以求得：n=1000×(π×22)=1226 r/min 按机床选取n=1360r/min （从《机械制造技术基础课程设计

指导教程》中表4-9查得），得切削速度v=min /95.931000m d

n =π

基本时间t:

其中l =80mm, 1l =)2~1(cot 2+r k D

=11×+1= 2l =1~4mm, 取2l =2mm 。

基本工时：

s n f l l l t j 9.4min 082.013608.02

35.78021≈=?++=?++=

辅助时间：tf==

其他时间：tb+tx=(tj+tf)=×+= 工步3：锪两端倒角2×15°

进给量的确定：从《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表5-32查得f=切削速度的确定：从《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表5-32查得v=20m/min ，由式n=1000v/πd 可以求得：n=1000×20/25=min, 按机床选取n=272 r/min （从《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表4-9查得）。再将n 代入n=1000v/πd 中，得到：

v=min

/79.181000m d

n =π

基本时间t:

n f l l T ?+=

1

其中l =1mm ，1l =1～2，取1l =1

基本工时：tj=(1+1)/×272) ≈=3s 辅助时间：tf==×3=

其他时间：tb+tx=(tj+tf)=×(3+= 工序3：拉花键：

拉花键孔，选用L6110A卧式内拉床，使用专用拉床夹具。选择高速钢花键拉刀，齿数为6，花键孔外径为25mm，内径为22mm，键宽为6mm拉削长度为80mm.单面余量的确定：双边背吃刀量为h=3mm。进给量的确定：从《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表5-33查得

f=～，取f=0.06mm/z。拉削速度的确定：从《机械制造技术基础课程设计指导教

程》中表5-34查得拉削速度v=～3，取3m/min。基本时间t:

vfz

k

lh

T

1000

η

=

，式中

mm

l80

=，η为校准部分的长度系数，取，k为考虑机床返回行程系数取，z为拉刀同时工作齿数z= l/t,t为拉刀齿距查《金属机加工手册》表15-33得t=14mm z=80/14=6

基本工时：tj=3×80××(1000×××6)==

辅助时间：tf==×=

其他时间：tb+tx=(tj+tf)=×+=

工序4: 铣沟槽

工步1：初铣沟槽

背吃刀量确定：双边背吃刀量为

a e=16mm，切槽深度a p=34mm。

分两次铣槽，第一次切槽深度

mm

a p20

1

=

，第二次切槽深度2

a p

=14mm

进给量的确定：从《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表5-19查得，机床的功率按5~10Kw，选取该工序的每齿进给量为z f=z。

铣削速度的确定：参考《机械制造技术基础课程设计指导教程》得，选用硬质合金镶齿三面刃铣刀，其中在d/z=200/12的条件下选取。铣削速度为

v=156m/min。有公式n=1000v/πd可以得到: n=1000×156/π×200=248r/min 由于《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表4-18中的X62型立式铣床的主轴转速为n=235r/min,所以，实际的铣削速度为：V=nπd/1000=235××200/1000=min

基本时间t的确定：据面铣刀铣平面不对称铣削的计算时间计算公式：据面铣刀铣平面不对称铣削的计算时间计算公式：

mz f l l l t 2

1++=

mz f =z f zn

其中《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表5-44查得

55

2

1

=+l

l mm ，l

=40mm

基本工时：tj=（40+55）/×12×235= = 辅助时间：tf==×=

其他时间：tb+tx=(tj+tf)=×+=

工步2 ：精铣沟槽至符合表面粗糙度要求。

背吃量和进给量的给定：背吃量为1mm ；参照《指导教程》表5-19取fz=z ；切削速度的确定：参照《指导教程》表5-20取v=268m/min 代入公式查《指导教程》表4-18取n=1225r/min ，代入公式：

min /88.10661000r d v

n ==

π

精铣时，l=40mm ；l2=2～5mm,取l2=5mm ；ae=35mm ；ap=18mm ；D=100mm ；

l1=)(2

a e e a D -?+(1～3)=[

)3535100(2

-?+1]mm=48.7mm ； fz=0.08mm/z ；Z=10z/r ；n=1225r/min ； fMz=×10×1225mm/min=980mm/min 将上述结果代入公式：

基本时间：tj=35×s

r 15.11min /1225185

7.4840=?++

辅助时间：tf==×=

其他时间：tb+tx=(tj+tf)=×+=

工序5 粗、精铣上平面

工步1：粗铣

背吃刀量为16mm ，查《指导教程》表5-19取进给量fz=z ；参照《指导教程》表5-20

取v=200m/min ，代入公式

min /7961000r d v

n ==

π；查《指导教程》表4-18取n=725r/min ，

代入公式

min /1821000m d v

n ==

π；基本时间tm 的计算根据《指导教程》表5-43中面铣

刀铣槽的基本时间计算公式fMz l l i t j )

(21+=

，其中p e a a i =；

粗铣时，l=40mm ；l2=2～5mm,取l2=5mm ；ae=30mm ；ap=12mm ；D=80mm ； l1=

2

e

e a a D -?+(1～3)=[2

30-30×80+1]mm=39.72mm ；

fz=0.1mm/z ；Z=10z/r ；n=725r/min ； fMz=×10×725mm/min=725mm/min 将上述结果代入公式：

s

t 01.2672512)

572.3980(301=?++?=

工步2：精铣

背吃量为1mm ；参照表5-19取fz=0.08mm/z ；参照《指导教程》表5-20取v=268m/min

代入公式

min /88.10661000r d v

n ==

π，查《指导教程》4-18取n=1225r/min ，代入公式

min /7.3071000m d v

n ==

π。精铣时，同理，根据《指导教程》表5-43中的公式，计算基

本工时，其中l=80mm ；l2=5mm ；ae=30mm ；ap=12mm ； l1=

2

e

e a a D -?+(1～3)=[2

30-30×80+1]mm=39.72mm ；

fz=0.08mm/z ；Z=10z/r ；n=1225r/min ；fMz=fz ×Z ×n=×10×1225 =980mm/min

将上述结果代入，

s

t 15.998012)

572.3980(302=?++?=

基本时间：tj=t1+t2=+= 辅助时间：tf==×=

其他时间：tb+tx=(tj+tf)=×+=

工序6 钻2-M8螺纹孔

工步1 钻2×Φ7孔

选择切削用量：选择高速钢直柄麻花钻直径为Φ7，钻头形状为双锥修磨横刃。由《切削用量简明手册》表查得进给量f ＝～r ，由《切削用量简明手册》

表和钻头允许的进给量确定进给量f ＝r 。由《切削用量简明手册》表机床进给机构所允许的钻削进给量查得f ＝r 。故由Z525型立式钻床说明书取f ＝r 。确定钻头磨钝标准及寿命：由《切削用量简明手册》表查得磨钝标准为～寿命为T ＝35min 。确定切削速度：由《切削用量简明手册》表查得切削速度为V ＝18m/min 。

则主轴转速为n ＝D v

π1000 ＝ r/min 。由Z525钻床说明书由就近原则取n ＝680

r/min 。故实际切削速度为v ＝ m/min 校核机床扭矩及功率：

由《切削用量简明手册》表查得

F

y Z o

F f k f

d C F F

F

=

M y Z

o M K f d C Mc M

M

=

d McVc Pc 30=

F C =420, F Z =1 F y ＝，M C =, M Z =, M y =

f

F ＝420×72× ＝ N

Mc ＝×72× Nm

Pc ＝7*309

.14*415＝ KW

根据Z525机床说明书可知Mm= Nm, Pe=*= KW, Fmax=8830 N 由于上面所算出的的数据都小于机床的各个相应的参数，故机床符合要求。

计算钻削加工工时：

由《切削用量简明手册》表查得入切量和超切量y ＋?的值为6 mm 。故

t ＝nf y L ?++＝680*36.0610+

＝ min 因为表面存在两个加工孔故加工工时为: 基本工时：tj=2t ＝ min= 辅助时间：tf==×=

其他时间：tb+tx=(tj+tf)=×+=