合铸铣开拨叉课程设计说明书

第一节   序言

机械制造工艺学是以机械制造中的工艺问题为研究对象，实践性较强的一门学科，通过对此门学科的课程设计，使我在下述各方面得到了锻炼：

⒈能熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确的解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线的安排、工艺尺寸的确定等问题，保证零件的加工质量。

⒉提高结构设计能力。通过设计夹具的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、既经济合理又能保证加工质量的夹具的能力。

⒊学会使用手册及图表资料。

⒋培养了一定的创新能力。

通过对CA6140拔叉的工艺及夹具设计，汇总所学专业知识如一体(如《互换性与测量技术基础》、《机械设计》、《金属切削机床概论》、《机械制造工艺学》、《金属切削原理与刀具》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！

第二节 零件的分析

1零件的作用

题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。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φ22孔与操纵机构相连，二下方的φ55半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。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。

2零件的实物图

3零件的工艺分析

零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求

1.小头孔以及与此孔相通的的锥孔、螺纹孔

2.大头半圆孔Ф55

　　 3.小头孔端面、大头半圆孔上下Ф73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。

　　由上面分析可知，可以粗加小头孔端面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证

4工艺规程设计

4.1确定毛坯种类

1零件材料为HT250，零件结构较简单，中等批量生产，选择砂型铸造毛坯，查《机械制造工艺设计简明手册》，表2-2-5，选用铸件尺寸公差等级为CT-12。

2确定加工余量及形状

加工余量

上端面                 5

55上端面             5

55下端面             5

22孔                 4

55                   10

73                   10

3绘制铸件毛坯图

4.2基面的选择

定位基准是影响拨叉零件加工精度的关键因素。基准选择得合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工过程中将问题百出，更有甚者，造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。

　　（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φ22 孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个φ40作主要定位面，5个自由度，再以一个销钉最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。

（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，应该进行尺寸互算。

（3）加工阶段的划分

该拨叉加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段。

(4）工序的集中和分散

本拨叉选用工序集中原则安排拨叉的加工工序。该拨叉的生产类型为成批生产，可以采用万能型机床配以专用工装、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证加工表面之间的相对位置精度要求。

(5) 加工原则:

1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工基准——拨叉下端面

2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。

3）遵循“先主后次”原则. 

4）遵循“先面后孔”原则.

4.3制定工艺路线

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,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

工艺路线方案：

01    划线

10  以下端面为基准，钻18孔

20  以下端面为基准，粗车40, 55, 73上端面，55, 73内圆

30  以下端面为基准，精车40, 55, 73上端面，55, 73内圆

40  以上端面为基准，粗车55, 73下端面

50  以上端面为基准，精车55,73下端面

60  以上端面为挡板，以55, 73内孔为基准，粗车18,至21.5，精度达IT8

70  以上端面为挡板，以55, 73内孔为基准，精车21.5,至22，精度达IT7

80  钻8圆锥孔

90  钻7.8底孔，功M8内螺纹

100 铣断

110 去毛刺

120 检验

4.4机械加工余量工序尺寸及公差的确定

圆柱表面工序尺寸：

前面已确定各表面加工余量，现确定各表面多工序的加工余量

工序01.  划线

根据图样技术要求，在毛坯上用划线工具画出加工界限

工序10   钻18孔

1.选择钻头

查《切削》，选择高速钢麻花钻钻头，=18

钻头采用双锥后磨横刃，查《切削》表2-1-2，取后角=120

二重刃长度=3.5，横刃长度b=2，弧面长度=4，棱带长度=1.5

查表2-2得2=120，=30

2.选择切削用量

（1）确定进给量

按加工要求确定进给量，查《切削》表2-7，f=0.43~0.53

查《切削》表2-7，修正系数k=1.0

按钻头迁都选择，查《切削》表2-8，钻头允许进给量为1.45mm/n，按机床进给机构强度选择：查《切削》表2-9，机床进给机构允许轴向力为8330N时，进给伟f=0.93mm/n

以上三个进给量比较得出，受的进给量是加工要求，其值为0.43~0.53mm/n，最终选择进给量f=0.48mm/n

根据《切削》表2-9，由进给量和钻头直径得钻孔是轴线力=5880N，轴向修正系数为1，故=5880，根据Z525立式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为8830N，故所选进给量可用.

（2）确定钻头磨钝标准及寿命

查《切削》表2-1-2，得后刀面最大磨损限度为0.7mm，寿命T=50min

（3）切削速度

查《切削》表2.30，切削速度计算公式为：

其中=11.1   =18  =0.25    =9    =0    =0.4   =0.48

m=0.125

查得修正系数=0.85

（4）检验机床扭矩及功率

查《切削》表2.20，当f<=0.51, <21时，

修正系数为1.2 

故=43.16x1.2=51.8NM

查机床说明书，=144.2NM

查《切削》表2.23，钻头消耗功率=1.7KW

查机床说明书，=2.8x0.81=2.26KW

因为<,<  

故切削用量可用，即f=0.48，n=272，=13

3.计算工时

查《切削》表2.29的=10

工序20  粗车40上端面，55上端面，55，73内圆，以下端面为粗基准，加工后表面粗糙度达到6.3

1.加工条件

工件材料：HT250，=170~240Mpa，铸造，

加工要求：粗车40孔端面，加工余量4mm，加工后表面粗糙度达到6.3

机床：CA6140

刀具：YG6硬质合金端面车刀，前角=10，后角=6，主偏角=15 副偏角=12，刃倾角=-6，取刀杆尺寸BxH=20x30

2.切削用量

1）切削深度

因为余量较小，选择=2，一次走刀完成

2）进给量

查《切削用量简明手册》表1-4，有刀杆尺寸和工件直径，选取f=1mm/n

3）确定刀具寿命和磨钝标准

查《切削》表1.9，选后刀面最大磨损限度为0.9mm，因为是硬质合金普通车刀，车刀寿命T=60min

4）计算切削速度和每分钟进给量

查《切削》表1.11，由灰铸铁硬度和进给量=1，选取=44

主轴转速： ==

每分钟进给量：

5）校检机床功率

查《切削》表1.31，主轴允许功率为7.5KW>

最终确定=4.0mm

=350mm/min  =44m/min

6）计算基本工时

查《切削手册》表1.26，入切量及超切量为=12.5mm

=   L=l+=160+12.5=172.5mm

==

粗车55, 73上端面，55, 73内圆孔，加工后表面粗糙度达到6.3，切削用量与粗车40上端面相同

计算基本工时，查《切削》表1.26，入切量及超切量为=12.5mm

====0.24min

工序30  精车40上端面，以下端面为基准，加工后表面粗糙度达到3.2，保证55上端面垂直度要求

刀具：YG硬质合金车刀

机床：CA6140

加工要求：精度40上端面，加工余量1mm，加工后表面粗糙度达到3.2

选择=1mm，两次走刀

查《切削》表1.6，进给量f=0.25~0.4mm/r，取f=0.4mm/r

查《切削》表1.11，查得=90m/min

==717r/min

查《简明手册》取=700

则实际切削速度v==88m/min

当=600r/min

每分钟进给量=0.4x700=280mm

工时===0.59

精车55, 73上端面，55, 73内圆孔，加工后满足孔德公差要求，切削用量与精车40上端面相同

工时==*2=0.56min

工序40  粗车55, 73下端面，以上端面为基准

切削用量及工时与工序20一样

工序50  精车55, 73下端面，以上端面为基准

切削用量及工时与工序30一样，加工后满足孔的公差要求

工序60  以上端面为挡板，以55, 73轴线为基准，粗车18到21.5，加工后精度达到IT18，表面粗糙度达到3.2

1.选择刀具

查《机械手册》表5.26，选择硬质合金镗刀，取d=12,mm，总长L=125

2.选择切削用量

查《课程设计》表5-69，取=2mm，选择刀具类型为刀头，切削速度=0.66~1.32m/s，=0.3~1.0mm/r

现取=0.9m/s=54m/min   f=0.5mm/r

取主轴转速=200

每分钟进给量=0.5x200=100mm/r

基本工时==

工序70  以上端面为挡板，以55, 73轴线为基准，精车21.5到22，加工后精度达IT7，表面粗糙度达到7.6

取=0.5mm，走刀两次

查《课程设计》表5-9，取=1.1m/s=66m/min   f=0.3mm/r

去主轴转速300r/min

每分钟进给量=0.3x300=90mm/r

基本工时：==

工序80  钻8孔，以22中心轴线为基准

刀具：专用刀具

机床：Z525立式钻床

确定进给量：

查《切削》表2.7，f=0.22~0.26mm/r  现取f=0.24mm/r

查《切削》表2.15，v=14m/min

主轴转速===571r/min

取=600r/min

则实际切削速度为v===14.7m/min

切削基本工时==

工序100  铣断 以22中心轴线为基准

选择锯片铣刀,d=160mm，l=4mm，中齿，Z=40

采用X61卧铣

查《切削》表3.5，选择进给量f=0.1mm/z，切削速度v=27m/min

则===54r/min

查《简明机械加工工艺手册》表4.2，取=100r/min

则实际切削速度v===50.2m/min

每分钟进给量=z=0.1*40*100=400mm/min

基本工时====0.25min

第二章  夹具设计

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。

（一）  问题的提出：

本夹具是用来铣断φ55的孔，由于此孔为预铸孔 ，在前面的加工过程中保证了加工精度，经过与老师商议决定采用X5032立式升降台铣床，设计铣断夹具。

 （二）夹具设计：

1 定位基准的选择：

      由零件图可知，φ22孔的轴线与φ40的外圆的上表面有垂直度的要求，所以铣断时采用φ22两孔的中心线及底面为主要的定位面。

2 夹紧设计及操作的简要说明：

如前所述，在设计夹具时，应该注意提高生产率，为此，采用手动夹紧，此夹具的工作原理：采用“一面两孔”制，三个自由度。采用一个短圆柱销和削边销定位，三个自由度。夹紧方式采用手动螺纹夹紧。

夹具装配图如下：见附页

设计总结

夹具课程设计即将结束。回顾整个过程，经过老师和同学的帮助，还有自己不懈的努力，终于定时定量的完成了这次课程设计。课程设计作为机械制造与自动化专业的重点，使理论与实践结合，对理论知识加深了理解，使生产实习中的理解和认识也到了强化。

本次课程设计主要是机械加工工艺规程设计和专用夹具设计。机械加工工艺规程设计运用了基准选择等知识，夹具设计的运用了工件定位、夹紧机构等知识。通过此次设计，使我基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。本次设计还存在很多不足之处。由于对知识的掌握不够扎实，在设计过程中不能全面地考虑问题。仍需要进一步研究和实践。

这次设计，让我对基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了思考、解决问题，创新设计的能力。为以后的设计工作打下了较好基础。本设计存在很多不足之处，最后恳请各位老师、同学批评指正！

参考文献

1、赵家奇,机械制造工艺学课程设计指导书(2版),机械工业出版社,2006年.

2、李益明主编,机械制造工艺设计简明手册,机械工业出版社,1993年.

3、金属切削机床夹具设计手册.上海柴油机厂工艺设备研究所编,机械工业出版社，1987年.

4.机械制造工艺设计简明手册/李益民主编.——北京：机械工业出版社，1993年6月

5.机械制造工艺学/陈明主编.——北京：机械工业出版社，2005.8

6.机械制造工艺学课程设计机床专用夹具图册/李旦，王杰等著.——2版。——哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2005.2