机械制造技术基础拨叉课程设计.docx

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机械制造技术基础拨叉课程设计

一、零件的工艺分析及生产类型的确定1

1、零件的作用1

2、零件的工艺分析1

3、零件的生产类型2

二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图2

1、选择毛坯2

2、确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差2

三、选择加工方法，制定工艺路线4

2、零件表面加工方法的选择5

3、制订工艺路线5

四、工序设计8

1、选择加工设备与工艺装备8

2、确定工序尺寸10

五、确定切削用量及基本时间11

1、工序10切削用量及基本时间的确定。

11

2、工序20切削用量及基本时间的确定。

12

3、定位方案15

六、参考文献16

七、总结17

•、零件的工艺分析及生产类型的确定

1、零件的作用

题目所给白零件是CA6140^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2200°21孔与

操纵机构相连，下方的55。

0.5半孔则是用于与控制齿轮所在的轴接触。

通过上方的力拨动

2、零件的工艺分析

拨叉（CA614/床）共有三处加工表面，其间有一定位置要求。

分述如下：

1）以22。

°.021为中心的加工表面

这一组加工表面包括：

2200.021孔的内表面，以及其上端面，上端面与孔有位置要求，孔壁

上有一个装配时钻钱的锥销孔，一个M8的螺纹孔。

这两个都没有高的位置度要求。

二二0.5

2）、以550为中心的加工表面

这一组加工表面包括：

5500.5孔的内表面，以及其上下两个台阶面。

这两组表面有一定的位置度要求,即55o0.5的孔上下两个端面与22。

0.021的孔有垂直度要

求。

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。

3、零件的生产类型

依设计题目知：

Q=12000牛/年

N=Qn（1+a%（1+b%

零件是CA6140车床的拨叉,质量为1kg,查表2-1（生产类型与生产纲领的关系）可知

其属轻型零件，生产类型为大批生产。

二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图

1、选择毛坯

零件材料为HT200毛坯重量约1.0Kg生产大批。

考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择砂型铸造机器造型毛坯。

2、确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差

参见参考文献第五章第一节《铸件尺寸公差与机械加工余量（摘自GB/T6414-1999）》

确定，步骤如下

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。

2）铸件的圆角半径按参见参考文献【2】表1-16选择砂型铸造R=3-5mm

3）两内孔2200.021,考虑其孔径较小铸造困难，为简化铸造毛坯外型，现直接将小40圆柱铸成实心的。

4）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160mm

5）选取公差等级CT由参见参考文献【11表5-1,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8~12,取为10级

6）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,由表5-3查得，公差带相对于基本尺寸对称分布。

7）求机械加工余量等级由由参见参考文献，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E~G级，取为F级。

8）求RMA（要求的机械加工余量）对所有加工表面取同一个数值，由由参见参考文献【11

表5-4查最大轮廓尺寸为160mm机械加工余量等级为F级，得RM徽值为1.5mm

9）求毛坯基本尺寸8和M8孔较小，铸成实心；圆筒上顶面单侧加工，应由式求出，即

RFRMACT/2501.52.8/252.9

55孔属于内腔加工，应由式（5-3）求出，即

RF2RMACT/25521.52.8/250.6

拨叉铸件毛坯尺寸公差与加工余量见下表

表2.1拨叉铸件毛坯尺寸公差与加工余量

项目

圆筒上顶面

55孔

8、

22oO.O21和

M8孔

40圆柱

73oO.5及台

阶

公差等级CT

10

10

--

--

--

加，向基本尺寸

50

55

--

--

--

铸件尺寸公差

2.8

2.8

--

--

--

机械加工余量等级

F

F

--

--

--

RMA

1.5

1.5

--

--

--

毛坯基本尺寸

52.9

50.6

0

40

__o0.53j4人

73°厚30

3、设计毛坯图

根据以上各步分析得毛坯图如下:

技术要求：

人铸造回就3-5.

Z丽牖在-越麟应无关港气孔.

M材料HT200.

人选择加工方法，制定工艺路线

1、定位基准的选择

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，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还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。

根据这个基准选择原则，现选取小40圆柱的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用零件下底面支承限制3个

自由度，两块V形块夹紧这两个小40圆柱面作主要定位面再限制3个自由度，达到完全定位，然后进行车削。

（2）精基准的选择。

主要应该考虑基准重合的问题。

当设计基准与工序基准不重合时，应

该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算。

2、零件表面加工方法的选择

本零件的加工面有内孔、端面、台阶面、小孔、螺纹等，材料为铸铁。

以形位公差和粗糙

度要求，参考参考文献⑴有关资料，具加工方法选择如下。

1）5500.5内孔公差等级为IT13,表面粗糙度为Ra3.2m,需粗链、半精链。

2）7300.5台阶孔公差等级为IT13,表面粗糙度为Ra6.3m,需粗链。

3）40端面为未注公差尺寸，表面粗糙度为Ra3.2m,需粗车、半精车

4）2200.021内孔公差等级为IT7,表面粗糙度为Ra1.6m,需进行钻、扩、粗较、精较

3、制订工艺路线

制定工艺路线得出发点，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，在生产纲领已确定的情况下，可以考虑采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。

除此之外，还应当考虑经济效益，以便使生产成本尽量下降。

1）工艺路线方案一：

工序00铸造毛坯

工序10钻、扩、粗较、精较两孔22。

0.021

工序20粗车、半精车40端面

工序30粗链、半精链孔5500.5

工序40粗链台阶面7300.5

工序50钻锥孔小8及M8底孔

工序60攻螺纹M8

工序70磨拨叉圆柱端面，对孔2200.021垂直度0.05

工序80铳断使之为两个零件

工序90校正拨叉脚端面，对孔2200.021垂直度0.07

工序100拨叉脚局部淬火，硬度50HRC淬深0.7-1.2mm

工序110去毛刺

工序120清洗

工序130终检

2）工艺路线方案二：

工序00铸造毛坯

工序10粗车、半精车40端面

工序20钻、扩、粗较、精较两孔2200.021

工序30粗链、半精链孔5500.5

工序40粗链台阶面7300.5

工序50钻锥孔小8及M8底孔

2200.021垂直度0.05

2200.021垂直度0.07

50HRC淬深0.7-1.2mm

工序60攻螺纹M8

工序70磨拨叉圆柱端面，对孔

工序80铳断使之为两个零件

工序90校正拨叉脚端面，对孔

工序100拨叉脚局部淬火，硬度

工序110去毛刺

工序120清洗

工序130终检

3）、工艺方案比较分析：

上述两方案：

方案一是先加工内孔

22。

°.°21,再以22。

°.021孔为基准加工顶面，然后加工

5500.5内孔等；而方案二先加工顶面，以顶面为基准加工两台阶面及2200.021和5500.5内孔.由

方案一可见22oO.O21孔为基准加工顶面，精度易于保证，但加工7300.5台阶面时不符合定位基准

与设计基准重合原则且需另外设计一套夹具。

由方案二可见40圆柱端面为基准加工其他各面

更合理，且仍可用前面所用的夹具，而且也能很好地保证垂直度要求，保证便于定位加工，符

合中批生产要求，较为合理。

因此，最后的加工路线确定如下：

工序00铸造毛坯

工序10粗车、半精车40上端面，以40下底面为粗基准

工序20钻、扩、粗较、精较两孔2200.021,以40上端面为精基准

工序30粗链、半精链孔5500.5,以40上端面为精基准

工序40粗链台阶面73。

0.5,以40上端面为精基准

工序50钻锥孔小8及M8底孔，以40上端面为精基准

工序60攻螺纹M8

工序70磨拨叉圆柱端面，对孔22。

0.021垂直度0.05,以22。

0.021孔轴线为基准

工序80铳断使之为两个零件，以22。

°.°21孔轴线为基准

工序90校正拨叉脚端面，对孔2200.021垂直度0.07,以2200.021孔轴线为基准

工序100拨叉脚局部淬火，硬度50HRC淬深0.7-1.2mm

工序110去毛刺

工序120清洗

工序130终检

四、工序设计

1、选择加工设备与工艺装备

1）选择机床根据不同的工序选择机床

a、工序10、30、40是粗车和半精车。

各工序的步数不多，成批生产不要求很高的生产率，

故选用卧式车床就能满足要求。

本零件外廓尺寸不大，精度要求不是很高，选用C630车床即可。

b、工序20是钻、扩、粗较、精较孔。

由于加工的零件外廓尺寸不大，故宜在车床上进行加工，因此仍可选用C630车床。

c、工序50、60是钻孔、攻螺纹。

选用Z525型立式钻床。

d、工序70是磨端面。

选用M7120服床。

e、工序80是铳断端面。

选用立式铳床X5012

2）选择刀具根据不同的工序选择刀具。

a、在车床上加工的工序，一般都选用硬质合金车刀和链刀。

这里选用普通车刀。

b、在工序20中钻、扩、较孔，选用直柄麻花钻、锥柄扩孔钻和锥柄用钱刀。

c、工序50、60是钻孔、攻螺纹。

选用直柄麻花钻和细柄机用丝锥。

d、工序70是磨端面。

刀具为砂轮。

e、工序80是铳断端面。

选用直柄立铳刀。

3）选择量具

本零件属成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。

根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，参考有关资料，选择如下。

工序

加，向尺寸

尺寸精度

量具

10

车上顶面保证尺寸50mm

0.1

读数值0.05,测量范围0-125,三角游标卡尺

20

1、钻孔2200.021至20

0.001

分度值0.001,测量量程10-50,内径千分尺

2、扩孔2200.021至21.8

0.001

分度值0.001,测量量程10-50,内径千分尺

3、粗较孔2200.021至

21.94,精校孔2200.021达要

求

0.001

分度值0.001,测量量程10-50,内径千分尺

30

车内孔5500.5至图样要求

0.1

读数值0.05,测量范围0-125,三角游标卡尺

40

车上下台阶孔7300.5保证尺

寸

0.1

读数值0.05,测量范围0-125,三角游标卡尺

501

、钻孔8

0.1

读数值0.05,测量范围0-125,三角游标卡尺

2、钻螺纹孔M8的底孔6.6

0.1

读数值0.05,测量范围0-125,三角游标卡尺

60

攻螺纹孔M8

螺纹直径8,粗牙1.25,螺纹塞规

70

磨拨叉圆柱端面，对孔

2200.021垂直度0.05

0.01

垂直度测量仪

80

铳断使之为两个零件

0.1

读数值0.05,测量范围0-125,三角游标卡尺

90

校正拨叉脚端面，对孔

2200.021垂直度0.07

0.01

垂直度测量仪

100

拨叉脚局部淬火，硬度

50HRC淬深0.7-1.2mm

0.01

硬度计

2、确定工序尺寸

3、

加工表面

工序双（单）边余量

公序尺寸及公差

表面粗糙度

粗

精

粗

精

粗

W

精

车上顶向保证尺寸50mm

1.9

（单）

1（单）

51

5O

Ra6.3

Ra3.2

1、钻孔

22oO.O21至

20

1O

2O

Ra12.5

2、扩孔

22oO.O21至

21.8

O.9

21.8

Ra6.3

3、粗较孔

0.021

22o至

21.94,精钱孔

22oO.O21达

要求

O.O7

O.O3

21.94

8O.O21

22O

Ra3.2

Ra1.6

2、车内孔

O.5一

55o至

图样要求

3.4

1.1

53.9

55

Ra6.3

Ra3.2

3、车上下台阶孔

73oO.5保

证尺寸

23

73

Ra6.3

五、确定切削用量及基本时间

切削用量包括背吃刀量ap、进给量f和切削速度v。

确定顺序是先确定ap、f,再确定vpp

1、工序10切削用量及基本时间的确定

（1）切削用量本工序为粗车、半精车40圆柱端面。

已知加工材料为HT20Q机床为C63Q工位夹具为专用车床夹具。

由于车床C630的中心高280mm故选刀杆尺寸为BXH=20mmX30mm.

1）粗车40圆柱端面时

a、确定背吃刀量ap粗车单边余量为1.9mm则ap=1.9mm

b、确定进给量f根据参考文献，在粗车铸铁、刀杆尺寸为BXH=20mmX30mmp3mm,

工件直径为40mm寸，f0.40.5,选择f0.42

c、确定切削速度v根据参考文献1,当用YG6®质合金刀切削灰铸铁，ap=1.9mmf0.42

时，切削速度v101m/min。

查参考文献，车床C630接近转速为750r/min,取ns750r/min

故实际的切削速度外—竺二5094.2m/min10001000

2）半精车40圆柱端面时

a、确定背吃刀量ap粗车单边余量为1mm则ap=1mmpp

b、确定进给量f根据参考文献，在半精车铸铁、表面粗糙度Ra=3.2、刀尖圆弧半径

1mm时，f0.250.40,选择f0.30

ap=1mmf0.30

c、确定切削速度v根据参考文献，当用YG6硬质合金刀切削灰铸铁,

1000v1000114

907r/min

查参考文献，车床C630接近转速为945r/min,取ns945r/min

（2）基本时间

Tj手

fn

1i%[J（2~3）,k900,1i2,l20,l30,

tank

则Tji=2X（20+2）+0.42+750X60=8.4〃

2）确定半精车40圆柱端面的基本时间。

车端面基本时间

L.

Tj

—i

fn

一届Ld1il2kJ（2~3）,k90°,1i2J0%0,

式中，2tank

f0.30,n945r/min,i1

贝（JTj2=2X22X60+0.3+945=9.4〃

3）确定辅助时间

辅助时间大约为粗车的1'22”和半精车的1'37”。

4）工序工时总工序时间为

TjTj1Tj2T辅8.4"9.4"1'22''1'37''3'17"

2、工序20切削用量及基本时间的确定。

（1）切削用量本工序为钻、扩、粗较、精较22；.021。

已知加工材料为HT20Q机床为C63Q工位夹具为专用车床夹具。

0。

0.021

1）钻孔220至20时

a、确定背吃刀量ap根据参考文献⑴表5-42查得钻头直径应该选用20,则ap=10mm

pp

b、确定进给量f根据参考文献⑴表5-127,在高速钢钻头钻孔时进给量，钻头直径

d016~20mm,f0.700.86,选择f0.80

c、确定切削速度v根据参考文献，当用硬质合金钻头钻削灰铸铁，d08〜20mm时,

切削速度v

50~70m/min,取切削速度v70m/min。

ns

1000v

d0

100070

1115r/min

20

【"表5-56,车床C630转速最高为945r/min,取ns945r/min

故实际的切削速度

vc

2）

扩孔

do%

1000

0.021

220

2094559.3m/min

1000

至21.8时

a、

确定背吃刀量aD扩孔双边余量为1.8mm则a0=0.9mmpp

b、

确定进给量f根据参考文献，在高速钢和硬质合金扩孔，扩孔钻直径d。

20〜25mm,

1.01.2,选择f1.0

c、确定切削速度v根据参考文献扩钻与扩孔的切削用量，切削速度Vc（1/2~1/3）v钻,

取切削速度v35m/min。

1000v100035.

ns511r/min

d0

21.8

查参考文献，车床C630转速最高为478r/min,取ns478r/min

故实际的切削速度

d°ns

vc

1000

21.8478

32.7m/min

1000

0.021

3）粗钱孔220

21.94

a、确定背吃刀量

ap

钱孔双边余量为0.14mm则aD=0.07mmp

b、确定进给量

根据参考文献s表5-136,在硬质合金钱刀较孔，钱刀直径

d010~25mm,

背吃刀量ap0.06~0.15时，f0.3~0.5,选择f0.4

c、确定切削速度v根据参考文献，在硬质合金钱刀较孔，较刀直径d010~25mm,

v8~12,选择v10。

”0.021

1）确定钻孔220至

1000v100010一广，.

ns145r/min

d021.94

查参考文献，车床C630转速最高为149r/min,取ns149r/min

故实际的切削速度

d0ns21.94149

vc10.3m/min

10001000

0.0210.021

4）精校孔220至220

a、确定背吃刀量ap较孔双边余量为0.06mm则ap=0.03mm

b、确定进给量f根据参考文献e表5-136,在硬质合金钱刀较孔，钱刀直径

d010~25mm,背吃刀量ap0.03~0.06时，f0.2~0.3,选择f0.25

c、确定切削速度v根据参考文献，在硬质合金钱刀较孔，较刀直径d010~25mm,

v8~12,选择v10m/min。

1000v100010……,.

ns144.7r/min

d022

查参考文献，车床C630转速最高为149r/min,取ns149r/min

故实际的切削速度

d0ns22149

vc10.3m/min

10001000

（2）基本时间

20的基本时间。

根据参考文献，钻孔和钻中心孔的基本时间

本时间

的基本时间

Tj3=52.07X60+0.4+149=52.4〃

孔的基本时间

Tj4=52.03X60+0.25+149=83.8〃

5）确定辅助时间

查参考文献⑵表4-106得辅助时间大约为钻孔的1'24”、扩孔的2'40”、粗较孔的8'10''和精校孔的1'20''

6）工序工时总工序时间为

Tj=Tj1+Tj2+Tj3+Tj4+T辅=4.92〃+52.4〃+83.8〃+1'24〃+2'40〃+8'10〃+

1'20〃=16'2〃

3、定位方案

工件以下底面及两个

40圆柱面为定位基准，采用平面与V形块组合定位方案，在燕尾槽

平面上定位，限制3个自由度，另外固定V形块限制2个自由度，活动V形块限制1个自由度。

共限制六个自由度。

由活动V形块进行夹紧。

燕尾槽可在导轨上滑动，且导轨两端使用挡销定

位，中间使用定位销定位，从而实现三位移动定位。

工件以下底面及两个2200.021内表面为定位基准，采用一平面两销的组合定位方案，在燕尾

槽平面上定位，限制3个自由度，另外一个短圆柱销限制2个自由度，菱形销限制1个自由度。

共限制六个自由度。

由偏心夹紧机构进行夹紧。

燕尾槽可在导轨上滑动，且导轨两端使用挡销定位，中间使用定位销定位，从而实现三位移动定位。

比较上述两个方案可以看出它们各在估缺点。

方案一、二的定位基准与设计基准均重合，这是它个共同的优点。

方案二，使用两个22o0.021

内表面能更好地保证定位加工精度，但需要在钻床上加工孔之后才可进行，这样就增加了工序

和其他的设备，且夹紧方案仍较繁锁。

方案一，使用两个40圆柱面为定位基准，这样在一次

夹紧后可加工多处，精度也较高，夹紧方案也较容易实现。

固采用方案一较好。

六、参考文献

[11

崇凯，机械制造工艺学课程设计指南，北京，化学工业出版社，2008

[2]

黄如林，汪群；金属加工工艺及工装设计，北京，化学工业出版社，2006

【3】

吉卫喜，机械制造工艺学，北京，高等教育出版社，2008

[4]

黄如林，切削加工简明实用手册（第二版），北京，化学工业出版社，2010

[51

王光斗，王春福；机床夹具设计手册，上海，上海科学技术出版社，2000

[61

黄如林，五金手册，北京，化学工业出版社，2006

七、总结

实践是检验真理的唯一标准，当然也是检验学习成果的标准。

在经过一段间的学习之后，我们需要了解自己的所学应该如何应用在实践中，因为任何知识都源于实践，归于实践，所以将所学的知识要在实践中来检验。

课程设计期间，在老师的指导下，通过自身的不断努力，无论在思想，还是学习工作上，都取得了长足的发展和巨大的收获。

通过这次的课程设计，理论加上实践，使我对机械加工设计有了更深刻的认识，也纠正了自己以前很多不对的看法。

当然在设计的过程中，我们也遇到了很多困难，在查阅了大量的书籍资料之后，对这次设计有了一个整体的认识，作出了初步的原理图，然后经过反复的调试后，逐步修改，尽量使其性能达到完美。

这个过程是最困难的过程，也是我收获最大的过程，使我受益匪浅，使我在以后的工作中的动手能力有了进一步的提高。

总之，这次设计使我的学习有了更大的信心