车床机械行业管理加工艺规程及工模板.doc

湘潭大学
机械制造工艺学课程设计说明书

题目：设计“CA6140车床拨叉”零件机械加工艺规程及工艺装备（年产量为4000件）
内容： 1. 零件图 1张
2. 毛坯图 1张
3. 机械加工工艺过程综合卡片 1张
4. 结构设计装配图 1张
5. 结构设计零件图 5张
6．课程设计说明书 1份

班 级 05 机 三
学 生
指 导 老 师
教研室主 任

二零一零年 一 月

序言
机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学全部基础课、技术基础课和大部分专业课以后进行.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程一次深入综合性总复习,也是一次理论联络实际训练,所以,它在我们三年大学生活中占相关键地位。
就我个人而言，我期望能经过这次课程设计对自己未来将从事工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、处理问题能力，为以后参与祖国“四化”建设打下一个良好基础。
因为能力所限，设计还有很多不足之处，恳请各位老师给指教。

一、零 件 分 析
（一）零件作用
题目所给零件是CA6140车床拨叉。它在车床变速机构中，关键起换档，使主轴回转运动根据工作者要求工作，取得所需速度和扭矩作用。零件上方φ22孔和操纵机构相连，二下方φ55mm半孔则是用于和所控制齿轮所在轴接触。经过上方力拨动下方齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。

（二）零件工艺分析
零件材料为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表面和加工表面之间位置要求
需要加工表面：
1.小孔上端面、大孔上下端面；
2.小头孔mm和和此孔相通mm锥孔、螺纹
孔；
3.大头半圆孔mm；

位置要求：
小头孔上端面和小头孔中心线垂直度误差为0.05mm、大孔上下端面和小头孔中心线垂直度误差为0.07mm。
由上面分析可知，能够粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准采取专用夹具进行加工，而且确保位置精度要求。再依据各加工方法经济精度及机床所能达成位置精度，而且此拨叉零件没有复杂加工曲面，所以依据上述技术要求采取常规加工工艺均可确保。

二、 工 艺 规 程 设 计
（一）确定毛坯制造形式
零件材料为HT200。考虑到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，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。选择铸件尺寸公差等级CT9级，已知此拨叉零件生产纲领为4000件/年，零件质量是1.0Kg/个，可确定该拨叉生产类型为大批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程工序划分阶段；工序合适集中；加工设备以通用设备为主，大量采取专用工装。

（二）基面选择
基面选择是工艺规程设计中关键工作之一。基面选择得正确和合理，能够使加工质量得到确保，生产效率得以提升。不然，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成大批报废，使生产无法正常进行。
（1） 粗基准选择：以零件底面为关键定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。这么就能够达成限制五个自由度，再加上垂直一个机械加紧，就能够达成完全定位。
（2） 精基准选择：考虑要确保零件加工精度和装夹正确方便，依据“基准重合”标准和“基准统一”标准，以粗加工后底面为关键定位精基准，以两个小头孔内圆柱表面为辅助定位精基准。当设计基准和工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再反复。

（三） 制订工艺路线
制订工艺路线出发点，应该是使零件几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理确保。再生产纲领已确定为大批生产条件下，能够考虑采取万能性机床配以专用夹具，并尽可能使工序集中来提升生产率。处此之外，还应该考虑经济效果，方便使生产成本尽可能下降。
1.工艺路线方案一
工序Ⅰ 粗铣Ф40mm孔两头端面，Ф73mm孔上下端面。
工序Ⅱ 精铣Ф40mm孔两头端面，Ф73mm孔上下端面。
工序Ⅲ 粗镗、半精镗、精镗Ф55mm孔至图样尺寸。
工序Ⅳ 钻、扩、铰两端Ф22mm孔至图样尺寸。
工序Ⅴ 钻M8螺纹孔，钻Ф8锥销孔钻到二分之一，攻M8螺纹。
工序Ⅵ 铣断确保图样尺寸。
工序Ⅶ 去毛刺，检验。

2.工艺路线方案二
工序Ⅰ 粗铣Ф40mm孔两头端面。
工序Ⅱ 钻、铰两端Ф22mm孔之图样尺寸。
工序Ⅲ 粗铣中间孔上端面至Ф25mm，周径至Ф71mm；粗铣中间孔下端面至22mm，周径至Ф71mm；精铣两头孔端面至50mm；精铣中间孔上端面至25mm，周径至Ф73mm；精铣中间孔下端面至周径至Ф73mm；
工序Ⅳ 粗镗、半精镗、精镗Ф55mm孔至图样尺寸。
工序Ⅴ 钻Ф8mm锥销孔钻到二分之一，然后和轴配做钻通，再钻M8x1mm螺纹孔，攻M8x1mm螺纹。
工序Ⅵ 铣断确保图样尺寸
工序Ⅶ 去毛刺，检验。

3. 工艺方案比较和分析
上述两个工艺方案特点在于：方案一是先加工完和Ф22mm孔有垂直度要求面再加工孔。而方案二悄悄相反，先是加工完Ф22mm孔，再以孔中心轴线来定位加工完和之有垂直度要求三个面。方案一装夹次数少，但在加工Ф22mm时候最多只能确保一个面定位面和之垂直度要求。其它两个面极难确保。所以，此方案有很大弊端。方案二在加工三个面时全部是用Ф22mm孔中心轴线来定位这么很轻易就能够确保其和三个面位置度要求。这么也表现了基准重合标准。很是审美！其它工序尤为日常简单无需再议。这么一比较最终工艺方案为：

工序Ⅰ 粗铣Ф40mm孔两头端面。
工序Ⅱ 钻、铰两端Ф22mm孔之图样尺寸。
工序Ⅲ 粗铣中间孔上端面至Ф25mm，周径至Ф71mm；粗铣中间孔下端面至22mm，周径至Ф71mm；精铣两头孔端面至50mm；精铣中间孔上端面至25mm，周径至Ф73mm；精铣中间孔下端面至周径至Ф73mm；
工序Ⅳ 粗镗、半精镗、精镗Ф55mm孔至图样尺寸。
工序Ⅴ 钻Ф8mm锥销孔钻到二分之一，然后和轴配做钻通，再钻M8x1mm螺纹孔，攻M8x1mm螺纹。
工序Ⅵ 铣断确保图样尺寸
工序Ⅶ 去毛刺，检验。

以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。

（四） 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确实定
“CA6140车床拨叉”零件材料为HT200，毛坯重量约为1.6㎏,生产类型为大批生产，采取砂型铸造毛坯。
依据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸以下：
1.外圆表面（Ф40mm及Ф73mm外表面）
考虑到此表面为非加工表面，其精度为铸造精度CT9即可。又因它们是对称两个零件最终还需铣断，故对Ф40mm中心轴线尺寸偏差为120±1.25范围内。
2. 两小孔
毛坯为实心，两内孔精度要求界于IT7~IT8之间，参考《切屑加工简明实用手册》表8-21确定工序尺寸及余量：
钻孔：Ф21.8mm 2Z=21.8mm
铰孔：mm 2Z=0.2mm
3.中间孔（Ф55mm及Ф73mm）
中间孔尺寸相对较大能够铸造，依据机械制造工艺设计手册表1-13得：孔铸造毛坯为Ф49. Ф73孔是在Ф55孔基础之上铣削加工得到，其轴向尺寸上下表面距离为30mm，因为其对轴向尺寸要求不高，直接铸造得到。参考《切屑加工简明实用手册》表8-95确定Ф73mm工序尺寸及余量：
粗铣：Ф71mm Z=4mm
精铣：Ф73mm Z=1mm
参考《切屑加工简明实用手册》表8-95确定Ф55mm工序尺寸及余量：
粗 镗：Ф53mm 2Z=4mm
半精镗：Ф54mm
精 镗：Ф55mm

4.螺纹孔及销孔
无可非议此销尺寸铸造为实体。
参考《切屑加工简明实用手册》表8-70确定钻Ф8螺纹孔和Ф8圆柱销孔及螺纹孔攻丝。

5.铣断

（五）确定切削用量及基础工时
工序Ⅰ 粗铣Ф40mm孔两头端面。
1. 加工条件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，铸造。
加工要求：粗铣两头端面至51mm、粗铣大孔端面至30mm。
机床：X52K立式铣床参数。
刀具：涂层硬质合金盘铣刀Ф45mm，选择刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1mm。

2.计算切削用量
1）铣削深度 因为切削量较小，故能够选择ap=2mm，一次走刀即可完成所需长度。
2）计算切削速度 按《简明手册》
V c=
算得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
据X52K立式铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.14×80×475/1000=1.06m/s,实际进给量为
f zc=V fc/ncz=475/(300×10)=0.16mm/z。

3)校验机床功率 查《简明手册》Pcc=1.5kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。
最终确定 ap=2mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=1.06m/s，f z=0.15mm/z。

4）计算基础工时
tm＝L/ Vf=9.4s。
工序Ⅱ 钻、铰两端Ф22mm孔之图样尺寸。
1. 加工条件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，铸造。
加工要求：钻孔至Ф21.8mm，精铰至Ф22mm，确保孔壁粗糙度Ra=1.6μm。
机床：Z512台式钻床。
刀具：YG8硬质合金麻花钻Ф21.8mm，钻头采取双头刃磨法，后角＝12°、二重刃长度=2.5mm、横刀长b=1.5mm、宽l=3mm、棱带长度 、° °、°。YG8硬质合金铰刀Ф22mm。

2.计算切削用量
1）查《切削用量简明手册》 。
按钻头强度选择 按机床强度选择，
最终决定选择机床已经有进给量 。
2）钻头磨钝标准及寿命　
后刀面最大磨损程度（查《简明手册》）为0.5～０.８mm，寿命．
3）切削速度
查《切削用量简明手册》 修正系数 故。

查《简明手册》机床实际转速为。
故实际切削速度。

3. 计算基础工时

因为全部工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以降低辅助时间。
钻和精铰切削用量以下：
钻孔： 。
精铰： 。

工序Ⅲ 粗铣中间孔上端面至Ф25mm，周径至Ф71mm；粗铣中
间孔下端面至22mm，周径至Ф71mm；精铣两头孔端面至50mm；精铣中间孔上端面至25mm，周径至Ф73mm；精铣中间孔下端面至周径至Ф73mm。
1. 加工条件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，铸造。
加工要求：粗铣中间孔上端面至Ф25mm，周径至Ф71mm；粗铣
中间孔下端面至22mm，周径至Ф71mm；精铣两头孔端面至50mm；确保粗糙度Ra=3.2μm；精铣中间孔上端面至25mm，周径至Ф73mm；精铣中间孔下端面至确保20mm,周径至Ф73mm，确保端面粗糙度Ra=3.2μm，确保孔壁粗糙度Ra=6.3μm。
机床：X63卧式铣床。
刀具：涂层硬质合金盘铣刀Ф45mm，选择刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1mm。

2.计算切削用量
1）铣削深度 因为切削量较小，故能够选择ap=4mm，一次走刀即可完成所需长度。

2）计算切削速度 按《简明手册》
V c=
算得 Vc＝98mm/s，n=780r/min,Vf=490mm/s
据X52K立式铣床参数，选择nc=750r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.14×80×750/1000=1.78m/s,实际进给量为
f zc=V fc/ncz=750/(300×10)=0.25mm/z。
3)校验机床功率 查《简明手册》Pcc=2kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。
最终确定 ap=1mm，nc=750r/min,Vfc=475mm/s，V c=1.78m/s， f z=0.15mm/z。
4）计算基础工时
粗铣中间孔上端面至Ф25 mm，周径至Ф71mm；tm1=L/ Vf=13s
粗铣中间孔下端面至22mm，周径至Ф71mm；tm2=L/ Vf=13s
精铣小孔上端面至50mm，tm3=L/ Vf=8s；
精铣中间孔上端面至周径至Ф73mm，tm4= L/ Vf=10s；
精铣中间孔下端面至周径至Ф73mm，tm5= L/ Vf=10s。

工序Ⅳ 粗镗、半精镗、精镗Ф55mm孔至图样尺寸。
1. 加工条件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，铸造。
加工要求：粗镗中间孔至Ф53mm、半精镗中间孔至Ф54mm、精镗中间孔至Ф55mm。
机床：T616卧式镗床。
刀具：YG8硬质合金镗刀。

2.计算切削用量
单边余量 分三次切除，则 第一次。依据《简明手册》4.2-20查得，取 。依据《简明手册》4.2-21查得，取：。
3.计算切削基础工时：

同理，当第二次，第三次时，进给量和，机床主轴转速全部取64r/min，切削基础工时分别为100s和80s。

工序Ⅴ 钻Ф8mm锥销孔钻到二分之一，然后和轴配做钻通，再钻M8x1mm螺纹孔，攻M8x1mm螺纹。
1. 加工条件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，铸造。
加工要求：先钻Ф8mm锥销孔，钻到二分之一后将和该孔配合轴安装进去，把二者配做加工，为使确保孔和轴同轴度，同时在尺寸上确保距上端面10mm；再钻M8x1mm螺纹孔，攻M8x1mm螺纹。
机床：组合机床。
刀具：Ф8mm麻花钻、Ф7.5mm麻花钻、Ф8mm丝锥。

2.计算切削用量
（1）钻Ф8mm锥销孔
依据《切削手册》查得，进给量为0.18～0.33mm/z,现取f=0.3mm/z，v=5m/min，则：

查《简明手册》表4.2-15，取。所以实际切削速度为：

计算切削基础工时：

（2）钻M8螺纹孔
刀具：Ф7.5mm麻花钻。
依据《切削手册》查得，进给量为0.18～0.33mm/z,现取f=0.3mm/z，v=5m/min，则：

查《简明手册》表4.2-15，取。所以实际切削速度为：

计算切削基础工时：

（3）攻M8x1mm螺纹
刀具：丝锥M6，P=1mm
切削用量选为：，机床主轴转速为：，按机床使用说明书选择：，则 ；机动时，，计算切削基础工时：

工序Ⅵ 铣断确保图样尺寸
1. 加工条件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，铸造。
加工要求：铣断后确保两边对称相等。
刀具：YG硬质合金圆盘铣刀，厚度为4mm。
机床：组合机床。

2.计算切削用量
查《切削手册》，选择进给量为：,切削速度为：，则：

依据《简明手册》表4.2-39，取，故实际切削速度为：

查《切削手册》表4.2-40，刚好有。
计算切削基础工时：

工序Ⅶ 去毛刺，检验。

三、 夹具设计
为了提升劳动生产率，确保加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。并设计工序Ⅰ 粗铣Ф40mm孔两头端面。
(一)问题提出
本夹具是用来粗铣Ф40mm孔两头端面,包含后面工序精铣，该工序完成后此端面关键作为后道工序精基准，所以关键考虑怎样提升劳动生产率,降低劳动强度和表面粗糙度要求。
(二)夹具设计
1．定位基准选择
因为是第一道工序，只能是以底面为粗基准。因为底面是粗基准，所以采取四个球头支撑钉。
2．切削力及夹紧力计算
1）.切削力

查表得其中： 修正系数

z=24
代入上式，可得 F=889.4N
因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。
安全系数 K=
其中：为基础安全系数1.5
为加工性质系数1.1
为刀具钝化系数1.1
为断续切削系数1.1
所以

2) 夹紧力
采取V型块夹紧
预防转动
=
K=2.5
=0.16
R=18
得出
=11.2
预防移动
=
K=2.5
=0.2
得出
=8686.1N
因为工件所受夹紧力大于工件所受切削力，而且实际夹紧力大于所需夹紧力。故本夹具安全可靠。

3.具体夹具装配图见附图

4.夹具设计及操作简明说明
如前所述，在设计夹具时，应该注意提升劳动生产率避免干涉。应使夹具
结构简单，便于操作，降低成本。提升夹具性价比。本道工序为镗床夹具选择了压紧螺钉夹紧方法。本工序为精镗切削余量小，切削力小，所以通常手动夹紧就能达成本工序要求。本夹具最大优点就是结构简单紧凑。夹具夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提升生产力，使用快速螺旋夹紧机构。

参考文件:
1.杨叔子，机械加工工艺师手册[M]，北京：机械工业出版社，。
2. 上海金属切削技术协会，金属切削手册[M]，上海：上海科学技术出版社，。
3. 李洪，机械加工工艺手册[M]，北京：机械工业出版社，1990。
4. 方昆凡，公差和配合手册[M]，北京：机械工业出版社，1999。
5.王光斗，王春福，机床夹具设计手册[M]，上海科学技术出版社，。
6. 东北重型机械学院等，机床夹具设计手册[M]，上海：上海科学技术出版社，1979。
7. 吴宗泽，机械设计实用手册[M]，北京：化学工业出版社，。
8.刘文剑，曹天河，赵维，夹具工程师手册[M]，哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1987。
9. 上海金属切削技术协会，金属切削手册[M]，上海：上海科学技术出版社，1984。
10. 周永强，高等学校毕业设计指导[M]，北京：中国建材工业出版社，。
11.黄如林.切屑加工简明实用手册 北京：化学工业出版社,.7.
12.王绍俊.机械制造工艺手册. 北京:机械工业出版社,1985.
13.孟少农.机械加工工艺手册.北京:机械工业出版社,1991.
14. 杨叔子.机械加工工艺师手册.北京:机械工业出版社，.
15. 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，.
16.吴宗泽、罗圣国.机械设计课程设计手册. 北京:高等教育出版社.
附件图纸

V形块

对中块

滑块

夹具体零件图

螺杆

毛坯