ca6140车床拨叉831003课程设计.docx

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ca6140车床拨叉831003课程设计

机械制造工艺学

课程设计说明书

班级-----------------

学生-----------------

指导老师-----------------

年月

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课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。

就我个人而言，我希望能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。

由于能力有限，设计上有许多不足之处，恳请老师给于指教。

一、零件的分析

（一）零件的作用

题目给定的零件是C6140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，和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。

（二）零件的工艺分析

CA6140拨叉共有两组加工表面：

1、这一组加工表面包括:

A端面和轴线与A端面相垂直的花键底孔2、这一组加工表面包括:

六个方齿花键孔,Φ25mm花键底孔两端的2×75°倒角。

对于两组加工表面可先加工一组表面，再用专用夹具加工另一组表面。

二、工艺规程设计

（一）确定毛坯的制造形式

此次所设计的拨叉材料为HT200，根据材料成型工艺可知用金属型铸造。

该零件能够承受较大载荷和冲击载荷，能够满足使用要求。

因为生产纲领为中批量生产。

因为零件形状简单故毛坯形状需与零件的形状尽量接近，可选为铸出

（二）基准面的选择

1、粗基准的选择：

因为要保证花键的中心线垂直于拨动滑移齿轮的右端面。

所以以Φ40的外圆表面为粗基准。

2、精基准的选择：

为了保证定位基准和加工工艺基准重合，所以选择零件的左端面为精基准。

（三）制定工艺路线

工艺路线方案：

工序一：

铸造毛坯

工序二：

粗铣左端面至尺寸81

工序三：

以外圆为基准钻Φ20

工序四：

以花键中心孔和左端面为基准粗铣底槽18H11

工序五：

以花键中心孔为基准粗铣上顶面

工序六：

精铣铣右端面至尺寸80

工序七：

以外圆为基准扩孔Φ22H12

工序八：

车倒角1.5X1.5

工序九：

以花键孔中心线为基准粗铣上顶面

工序十：

以花键孔中心线和左端为基准精铣底槽18H11

工序十一：

1钻螺纹通孔2XΦ8

2钻Φ5圆锥孔

3攻丝

工序十二：

拉花键

工序十三：

终检，入库

机械加工工艺过程卡片

产品型号

CA6140

产品型号

831003

共1页

产品名称

机床

零件名称

拨叉

第1页

材料牌号

HT200

铸

铁

毛坯

种类

铸

件

毛坯

尺寸

φ80

毛坯件数

1

每台

件数

1

备注

工序号

工序

名称

工序内容

车间

工段

设备

工艺装备

工时

准终

单件

1

铣削

1.粗铣左端面

2.精铣左端面

铣床车间

2

铣床

专用夹具、高速钢镶嵌式端面铣刀，

游标卡尺

60s

2

钻孔

扩孔

1.钻孔φ20

2.扩孔至φ22

钻床车间

2

钻床

专用夹具、直柄麻花钻，卡尺，塞规

100s

3

倒角

1.倒角15°

车床车间

1

车床

普通车刀，游标卡尺

4

拉花键

1.拉花键

拉床车间

1

拉床

专用夹具、拉刀

5

铣削

1.粗铣沟槽

2.粗铣上平面

铣床车间

2

铣床

专用夹具、盘铣刀深度，

游标卡尺

200s

6

铣削

1.精铣沟槽

2.精铣上平面

铣床车间

2

铣床

专用夹具、高速钢镶嵌式端面铣刀，

游标卡尺

7

钻孔

1.钻孔2×φ8

钻床车间

1

钻床

专用夹具、麻花钻，内径千分尺

8

攻螺纹

1.攻螺纹2×M8

钳工车间

1

锥丝

锥丝

9

检验

检验车间

塞规，卡尺等。

设计（日期）

2021-12-17

审核（日期）

会签（日期）

标记

处数

更改文件

签字

日期

标记

处数

更改文件号

签字

日期

湖南工学院

机械设计制造极其自动化专业

机械加工工序卡片

生产类型

中批生产

工序号

I

零件名称

拨叉

零件号

零件重量

同时加工零件数

1

材料

毛坯

牌号

硬度

型式

重量

HT200

HB170~241

铸件

设备

夹具和辅助工具

名称

型号

工

序

工

步

工步说明

刀

具

量

具

走刀

长度

（mm）

走刀

次数

切削

深度（mm）

进给量（mm/n）

主轴转速

（r/min）

切削

速度（mm/min）

基本工时

I

1

铸造毛坯

游标卡尺

湖南工学院

机械设计制造极其自动化专业

机械加工工序卡片

生产类型

中批生产

工序号

II

零件名称

拨叉

零件号

零件重量

同时加工零件数

1

材料

毛坯

牌号

硬度

型式

重量

HT200

HB170~241

铸件

设备

夹具辅助工具

名称

型号

专用

夹具

立式铣床

X51

工

序

工

步

工步说明

刀

具

量

具

走刀

长度

（mm）

走刀

次数

切削

深度（mm）

进给量（mm/r）

主轴转速

（r/min）

切削

速度（mm/s）

基本工时min

II

1

2

粗铣表面75×40

精铣表面75×40

YG6

YG6

游标卡尺

游标卡尺

87

87

1

1

1.3

1.0

0.2

0.5

300

300

0.18

0.61

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机械加工工序卡片

生产类型

中批生产

工序号

Ⅲ

零件名称

拨叉

零件号

零件重量

同时加工零件数

1

材料

毛坯

牌号

硬度

型式

重量

HT200

HB170~241

铸件

设备

夹具和辅助工具

名称

型号

专用

夹具

立式钻床

Z535

工

序

工

步

工步说明

刀

具

量

具

走刀

长度

（mm）

走刀

次数

切削

深度（mm）

进给量（mm/r）

主轴转速

（r/min）

切削

速度（m/min）

基本工时min

III

1

2

3

钻φ20孔

扩φ22孔

倒角

麻花钻do=23mm

高速钢钻do=24.8mm

游标卡尺

20

2

1.75

0.62

272

140

17.1

9.67

0.69

0.8

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机械加工工序卡片

生产类型

中批生产

工序号

IV

零件名称

拨叉

零件号

零件重量

同时加工零件数

1

材料

毛坯

牌号

硬度

型式

重量

HT200

HB170~241

铸件

设备

夹具和辅助工具

名称

型号

专用

夹具

卧式拉床

L6110A

工

序

工

步

工步说明

刀

具

量

具

走刀

长度

（mm）

走刀

次数

齿升量（mm）

进给量（mm/z）

主轴转速

（r/min）

切削

速度（m/min）

基本工时min

IV

1

拉花键

立

铣

刀

游

标

卡

尺

10

1

0.06

300

3.0

0.14

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机械加工工序卡片

生产类型

中批生产

工序号

V

零件名称

拨叉

零件号

零件重量

同时加工零件数

1

材料

毛坯

牌号

硬度

型式

重量

HT200

HB170~241

铸件

设备

夹具

辅助工具

名称

型号

专用

夹具

立式铣床

X51

工

序

工

步

工步说明

刀

具

量

具

走刀

长度

（mm）

走刀

次数

切削

深度（mm）

进给量（mm/z）

主轴转速

（r/min）

切削

速度（mm/min）

基本工时min

V

1

2

粗铣80×30表面

精铣80×30表面

立

铣

刀

游

标

卡

尺

91

91

1

1

2

1

0.102

0.06

460

460

124

82.8

5.86

11

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机械加工工序卡片

生产类型

中批生产

工序号

VI

零件名称

拨叉

零件号

零件重量

同时加工零件数

1

材料

毛坯

牌号

硬度

型式

重量

HT200

HB170~241

铸件

设备

夹具

辅助工具

名称

型号

专用

夹具

立式铣床

X51

工

序

工

步

工步说明

刀

具

量

具

走刀

长度

（mm）

走刀

次数

切削

深度（mm）

进给量（mm/z）

主轴转速

（r/min）

切削

速度（mm/min）

基本工时min

VI

1

2

粗铣18H11槽

半精铣18H11槽

立

铣

刀

游

标

卡

尺

51

51

1

1

30

5

0.09

0.06

460

460

124.2

82.8

0.82

1.2

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机械加工工序卡片

生产类型

中批生产

工序号

VII

零件名称

拨叉

零件号

零件重量

同时加工零件数

1

材料

毛坯

牌号

硬度

型式

重量

HT200

HB170~241

铸件

设备

夹具

辅助工具

名称

型号

专用

夹具

立式钻床

Z525

工

序

工

步

工步说明

刀

具

量

具

走刀

长度

（mm）

走刀

次数

切削

深度（mm）

进给量（mm/r）

主轴转速

（r/min）

切削

速度（mm/min）

基本工时min

VII

1

2

钻M8底孔

攻M8螺纹

高速钢麻花钻

丝锥

游

标

卡

尺

3

3.75

1

2

9.5

9.5

0.33

1.25

680

392

14.9

9.8

0.50

0.63

（四）、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定：

C6140拨叉材料为HT200毛坯质量为0.84kg，δb=220MPa，HBS=157。

根据上述原始资料和加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以及毛坯尺寸。

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。

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《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CT=3.2mm

求机械加工余量由《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0.7mm。

求毛坯尺寸2-M8通孔和Φ5锥孔较小铸成实心；C、Ｄ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+0.7+3.2/2=82.3mm

D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+0.7+3.2/2=74.3mm为了简化铸件的形状取R＝75mm

铸件毛坯尺寸公差与加工余量见下表

项目

C面

D面

公差等级CT

10

10

加工面基本尺寸

80

72

铸件尺寸公差

3.2

3.2

机械加工余量等级

E

E

RAM

0.7

0.7

毛坯基本尺寸

82.3

75

1、C面的单边总加工余量为Z＝2.3mm。

查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-49精加工余量故粗加工余量为Z＝1.3m

2、D面精加工余量同C面Z＝1mm故D面粗加工余量Z＝2mm

3、花键孔

要求以花键外径定心，故采用拉削加工

内空尺寸为

。

由《机械制造技术基础课程设计指南》表5-42却定孔的加工余量分配：

钻孔：

20mm

扩孔：

22mm

拉花键孔（6-

25H7*

*6H9）

（五）确定切削用量及基本工时

工序一：

铸造毛坯

工序二：

粗铣左端面至尺寸81

工序六：

精铣右端面至尺寸80

1、加工余量的确定

由前面可知粗加工加工余量为2mm，加工余量较小故采用一次切削故ap＝2mm。

2、切削用量的确定

由《机械加工工艺手册》表2.1－20选择高速钢立铣刀，铣刀直径为16mm齿数为3。

由《机械加工工艺手册》表2.1－96查得加工材料为灰铸铁，铣削宽度为aw＝do/4，铣刀的铣削速度为v＝18.29m/min，每齿进给量为0.063～0.102mm/z

则主轴转速为

n＝

=358.3~577.2r/min

取n＝460r/min，由此可得Vf＝

＝0.09×3×460

＝124.2mm/min

3、铣削加工工时的计算

由《机械加工工艺手册》表2.1－94可查得

t＝

式中

i为次给次数i＝

8

＝0.5do+（0.5～1.0）＝9mm

＝1～2mm取

＝2mm

则

t＝

＝5.86min

精铣80×30面

1、加工背吃刀量ap的确定

由前面可知道精铣的加工余量为1mm，故ap＝1mm

2、进给量的确定

由《精铣加工工艺手册》表2.1－72查得高速钢立铣刀直径为16mm，选用与粗铣时同一铣刀和机床。

铣削宽度为aw＝3mm是的每齿进给量为0.08～0.05mm/z，因为表精度要求较高故fz＝0.06mm/z

3、切削用量的确定

由《机械加工工艺手册》表2.1－75查得铣刀磨钝标准查得后刀面最大磨损限度为0.2～0.25mm。

由《机械加工工艺手册》表2.1－76限度寿命查得限度寿命T=60min。

由《机械加工工艺手册》表2.1-92查得Vc＝22m/min，则铣床的主轴转速：

n＝

＝437.9r/min

取n＝460r/min。

则Vf＝fz*z*n＝0.06*3*460

=82.8mm/min

4、计算铣削加工工时

由上面可知

t＝

式中

、

、

与上述所相同。

＝30/3＝10

将各参数代入上式可得：

t＝

×10

＝11min

工序三：

以外圆为基准钻Φ20

1）决定进给量

由《切削用量简明手册》表2.7选择高速钢麻花钻头其直径do＝20mm。

铸铁的硬度大于200HBS查得进给量f=0.43~0.53mm/r由于Yd＝80/20＝4查得修正系数Ktf＝0.95则f＝0.41～0.50mm/r。

由《切削用量简明手册》表2.8可查得钻头强度允许的进给量为f＝1.75mm/r。

由《切削用量简明手册》表2.9可知机床进给机构强度所允许的钻削进给量。

选用Z525钻床由表2.35查得进给机构允许的最大抗力Fmax＝8830N，do

20.5，查f＝0.93mm/s，故取f＝0.48由《切削用量简明手册》表2.19查得高速钢钻头钻孔的轴向力F＝5510N小于Fmax，故可用。

2）确定钻头的磨钝标准及寿命。

由《切削用量简明手册》表2.12查的钻头后刀面最大磨损量取0.6mm，寿命为T=15mim。

3）确定切削速度

＝286.6r/min

由《切削用量简明手册》表2.35取n＝272r/min则实际切削速度

Vc＝

＝

＝17.1m/min。

4）检验机床扭矩及功率

由《切削用量简明手册》表2.20可查得f

0.5mm/r时，Mc＝76.81Nm。

当nc＝272r/min时由《切削用量简明手册》表2.35可查得Mm＝144.2Nm。

由《切削用量简明手册》表2.23查得Pc＝1.1kw。

Pe＝2.6×0.81＝7.76kw。

因为Mc

Mm，Pc

Pe，故所选切削用量可用。

f＝0.48mm/r，n＝nc＝272r/min。

Vc＝17m/min。

计算基本工时：

tm＝

由《切削用量简明手册》表2.29查得入切量与超切量分别为10mm和10mm。

故：

tm＝

＝

＝0.69mim。

工序四：

以花键中心孔和左端面为基准粗铣底槽18H11

1、选择与加工80×30平面同一规格的铣刀，同一铣床。

因为槽深为35mm故铣18H11槽时底边留有5mm的加工余量，精铣以达到图纸所规定的表面粗糙度的要求故ap＝30mm

2、切削用量的确定

由《机械加工工艺手册》表2.1-96查得切削速度为

V＝18～29m/min

每齿进给量为fz＝0.063～0.102mm/z取fz＝0.09mm/z。

则铣床主轴转速为

n＝

=358.3～577.2r/min

根据机床说明书可取n＝460r/min。

则实际转速为

Vf＝fznz＝0.09×3×460

＝124.2mm/min

3、切削加工工时

由《机械加工工艺手册》表2.1-99查得

＝

＝0.82min

工序五：

以花键中心孔为基准粗铣上顶面

1、背吃刀量的确定

因为切削余量较小故一次切削就可切除所有余量故a10=z=1.3mm。

2、进给量的确定。

选用硬质合金端铣刀刀具材料为YG6铣刀直径为8mm齿数为10，选用X5032，立式升降台铣床，功率为7.5KW。

由《实用机械加工工艺手册》表11－92可查得每齿进给量fz＝0.14～0.24mm取fz＝0.2mm/z

3、铣削速度的确定。

由《实用机械加工工艺手册》表11-94可查得灰铸铁的硬度为150～225HBS，查得Vc=60~10m/min。

则主轴转速为n＝1000Vc/

D＝238.8～437.9r/min。

Vf＝fzZn＝477.6～875.6r/mm。

故取n＝300r/min，Vf＝480mm/min。

切削工时：

由《切削用量简明手册》表3.26可查得入切量及超切量Y+

=12mm。

故

t＝

＝

＝0.18mim。

工序七：

以外圆为基准扩孔Φ22H12

1、确定背吃刀量

由《切削用量简明手册》查得背吃刀量为2mm。

2、确定进给量

由《切削用量简明手册》查的f＝0.6～0.7mm/r。

根据机床说明书取f＝0.62mm/r

3、计算切削速度

＝5.7～8.5m/min

由此可知主轴的的转速为：

n＝82.5r/min

根据机床说明书取n＝140r/min，则实际切削速度

v＝

＝9.67m/min

4、计算切削工时

由《切削用量简明手册》表2.5可查得Kv＝30～60，取Kv＝45。

由《机械加工工艺手册》表3.5.1查得tm＝

，式中各参数：

L=80mm，L1＝1.707～2.107，取L1＝2mm。

故

tm＝0.8min

工序八：

车倒角1.5X1.5

工序九：

以花键孔中心线为基准粗铣上顶面

1、背吃刀量的确定

由《实用机械加工工艺手册》表6-30查得半精铣的铣削用量为1mm，即ap＝1mm。

2、进给量的确定

选用与粗铣刀同样的刀具与机床，由《实用机械加工工艺手册》表11-92要求表面粗糙度为3.2查得每转进给量为0.5～1.0故取0.5mm/r

3、铣削速度的确定

由《实用机械加工工艺手册》查得铣削速度为60～110m/min则机床主轴转速n＝1000Vc/

D=238.8~437.9r/mim取n＝300r/min，则Vf＝150mm/min。

4、计算切削工时

由《切削用量简明手册》表3.26查得入切量和超切量Y+

＝12mm。

则

t＝

＝

＝0.61mim

工序十：

以花键孔中心线和左端为基准精铣底槽18H11

1、选取与粗铣18H11槽同一规格的铣刀，背吃刀量ap＝5mm。

2、确定进给量

由《机械加工工艺手册》表2.1-72查得每齿进给量为fz＝0.05～0.08mm/z取fz＝0.06mm/z。

由《机械加工工艺手册》表2.1-75查得后刀面最大磨损限度为0.22～0.25mm。

由表2.1-76查得铣刀寿命为T＝60min

3、切削用量的确定

由《机械加工工艺手册》表2.1-92查得V＝22m/min，则主轴转速

n＝

=437.9r/min

根据机床的说明书确定主轴转速为n＝460r/min。

则Vf＝fznz＝82.8mm/min

工序十一：

1钻螺纹通孔2XΦ8

2钻Φ5圆锥孔

3攻丝

（一）钻螺纹通孔2XΦ8

1、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2.7查得进给量f＝0.36～0.44mm/r，由《切削用量简明手册》表2.83和钻头允许的进给量确定进给量f＝0.86mm/r。

由《切削用量简明手册》表2.9机床进给机构所允许的钻削进给量查得f＝1.6mm/r。

故由Z525型立式钻创说明书取f＝0.36mm/r