CA6140车床拨叉(26页).doc

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1、-CA6140车床拨叉-第 25 页摘 要拨叉的加工质量将直接影响机器的性能和使用寿命。本次设计旨在提高CA6140车床拨叉的加工效率，由此我们首先对拨叉的结构特征和工艺进行了仔细的分析，然后确定了一套合理的加工方案，加工方案要求简单，操作方便，并能保证零件的加工质量。在制定加工工艺规程的顺序如下：1分析零件；2选择毛坯；3设计工艺规程：包括制定工艺路线，选择基准面等；4工序设计：包括选择机床，确定加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸，确定切削用量及计算基本工时等；5编制工艺文件。此外，为了提高劳动生产率，降低劳动强度，保证加工质量，需设计专用夹具，本次设计选择了第六道工序铣断双体的专用夹具设计，以满

2、足加工过程的需要。关键词：拨叉; 工艺规程; 夹具设计Abstract Dials the fork processing quality directly will affect the machine the performance and the service life. This design is for the purpose of enhancing the CA6140 Lathe machine Dials the fork the processing efficiency, first has carried on the careful analysis from t

3、his us to the Dials the fork structure characteristic and the craft, then had determined set of reasonable processings plans, the processing plan request are simple, the ease of operation, and can guarantee the components the processing quality. In formulation processing technological process order

4、as follows:1 analysis the components;2 choices semifinished materials;3 designs technological process: Including division Craft route, preferred orientation datum and so on;4 working procedures designs: Including chooses the engine bed, the determination processing remainder, the computation working

5、 procedure size and its the Semifinished materials size, the determination cutting specifications and the computation man-hour and so on;5 establishments technological document.In addition, in order to enhance the labor productivity, reduces the labor intensity, guaranteed the processing quality, mu

6、st design the unit clamp, this design chose the six working procedure to The mill breaks Catarmaran Special-purpose jig design, by satisfied the processing process the need.Key words: Dials the fork; technological process; jig desin。目 录摘 要1前 言4 1 零件的分析511 零件的作用512 零件的工艺分析52 工艺规程的设计621 毛坯的制造形式622 基准面

7、的选择6221 粗基准的选择6222 精基准的选择623 制定工艺路线624 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定825 确定切削用量及基本工时83 绘制零件图和编制工艺卡2631 绘制零件图263. 2 编制工艺文件264 夹具设计28 41 问题的提出2842 夹具体设计28421 定位基准的选择28422 切削力及夹紧力的计算28423 定位误差分析30424 夹具设计及操作的简要说明305 结论326 致谢337 参考文献34前 言毕业设计是学生在学校完成了大学四年的全部课程，并在进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节，也是学生在校学习阶段的最后一个重要的教学环节，是完成工程师基本

8、训练的一个必不可少的过程。通过毕业设计培养学生综合运用所学知识独立解决本专业一般工程技术问题的能力，树立正确的设计思想和工作作风。毕业设计是在毕业实习的基础上进行的，根据自己的设计课题，在毕业实习期间认真调查研究、搜索资料。 本次设计是提高CA6140车床上拨叉的加工效率，设计正确的加工工艺路线，以及某道工序的夹具。这次设计涉及到机床，机械加工工艺，工装夹具等机制专业的几乎所有的专业基础知识。是一次全面地，系统地检查自己在大学期间对专业知识学习的情况，在整个设计过程中做到严谨认真，一丝不苟的精神，尽量使自己的设计达到理想的水平，通过独立的查找资料，分析，计算完成方案设计，图纸设计和编写技术文件

9、等，设计了这套比较完整的加工工艺路线，使自己对机制专业有了更深刻的认识。 由于时间短促，经验不足以及水平有限，本次设计难免许多不妥和错误之处，敬请批评指正，以便及时改正。 一、 拨叉的工艺分析及生产类型确定一 零件的分析（一）、零件的作用：题目给定的零件是CA6140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进行工作。宽度为18+0.0120mm的槽尺寸精度要求很高，因为在拨叉拔动使滑移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙很大时，滑移齿轮得不到很高的位置精度。所以，宽度为18+0.0120mm的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。（二）、拨叉的工艺分析：CA6140拨叉共有

10、两组加工表面。1. 以花键孔的中心线为基准的加工面这一组面包括25+0.230mm的六齿方花键孔、22+0.280花键底孔两端的2X150到角和距中心线为27mm的平面。2. 以工件右端面为基准的8+0.030 mm的槽和18+0.120mm的槽经上述分析可知， 对于两组加工表面，可先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面。二 生产类型确定 年产量为5000件（大批生产） 二、工艺规程设计(一) 确定毛坯的制造形成。 零件材料HT200、考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击性载荷，因此选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠。由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并

11、不很大，故可采取模锻成型。经查文献【3】表5-5取等级为2级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为3。毛坯零件图在附：(二) 定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准1精基准的选择：根据该拨叉零件的技术要求和装配要求，为了保证定位基准和工序基准重合，以零件的右端面（A面）为精基准，遵循了“基准重合”。2粗基准的选择：作为粗基准的表面应平整，没有飞边毛刺或其他表面缺陷。因为要保证花键的中心线垂直于右端面，所以40的外圆表面为粗基准。(三) 加工阶段的划分该拨叉的加工质量要求较高，可将加工阶段划分为粗加工、精加工阶段。在粗加工阶段，首先将精基准（A面）准

12、备好，使后续都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣拨叉B面。在精加工阶段，完成拨叉22孔的钻、扩加工；在精加工阶段，进行拨叉18的磨削加工。(四) 工序的集中和分散该拨叉选用工序集中的原则安排拨叉的加工工序。该拨叉的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床和立式铣床，以及专用工、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啦许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。(五) 工序顺序的安排1、 机械加工工序（1） 遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准拨叉右端面（2） 遵循“先粗后精”原则，先安排粗精粗

13、加工工序，后安排精加工工序（3） 遵循“先面后孔”原则，先加工拨叉右端面，再加工叉轴孔22。2、 热处理工序模锻成型后切边，进行调质，调质硬度为241285HBS，并进行酸洗，喷丸处理，喷丸处理可提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面因脱碳而对机械加工带来不利影响。3、 辅助工序精加工够，安排去毛刺和中间检验工序(六) 确定工艺路线1、粗、精车端面，以40mm圆柱面为粗基准。选用X51卧式铣床加专用夹具2、钻、扩花键底孔、倒两端15倒角。选用Z550立式铣床加专用夹具3、拉花键。以A面为基准。选用Z550立式铣床加专用夹具。4、铣削槽B面。以花键的中心线及A面为基准。选用X51卧式铣床加专用夹

14、具5、铣削8+0.030mm的槽。以花键的中心线及A面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具。6、铣削18+0.0120mm的槽。以花键的中心线及A面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具。 三、加工余量、工序尺寸和公差确定CA6140的拨叉材料为HT200。毛坯重量为1.0 kgb =160MPa HBS 生产类型为由大、中批量生产，采用模锻锻模。根据上述的原始资料加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以毛坯尺寸如下：1. A面的加工余量 A面有3mm的加工余量，足够把铸铁的硬质表面层切除2. 矩形花键底孔。由文献【1】表2-28查得，扩孔余量：Z扩=2mm , 钻孔余量Z钻

15、=20mm ；查文献【1】表1-20可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为：扩：IT12，钻：IT13。根据上述结果，再查文献【1】表2-40标准公差数值可确定各工步的公差值分别为：扩：0.21，钻：0.33。综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为：扩孔220+0.21mm钻孔200+0.33 mm 。3. 拉花键。花键孔要求以外径定心：拉削时加工余量参照【3】取 2=1mm4. B面的加工余量。此工序分2个工步1、粗铣B面 2、精铣B面。粗铣加工余量为2.8mm精加工余量为0.2mm四、切削用量、时间定额的计算1、车削用量和基本时间的计算（1） 粗铣1）.背吃刀量的确定 ap=2.5mm

16、 2）.进给量的确定：由文献【1】表5-11按铣刀直径50mm，齿数为6的条件选取每齿进给量fz为0.4mm/z 3）.由文献【1】表5-13.按高速钢立铣刀d/z=50/6的条件选取，铣削速度v=42m/min 由文献【1】公式（5-1） n=100042/3.1450=267.38 r/min参照文献【1】表4-15选取X51型立式铣床的主轴转速，取转速n=255r/min，再将此转速代入公式（5-1）可求出实际铣削速度v=dn/1000=40.06 m/min4）. 基本时间tj的计算：根据文献【1】表5-43中面铣刀铣平面（对称铣削），主偏角等于90的基本时间计算公式取l1=0.5d-

17、(d2-ae2）1/2+1=0.550-(502-402）1/2+3=11.5，l2=3,fmz=fzZn=0.46255=612 mm/min所以该工序的基本时间tj=(l+l1+l2)/fmz=(50+11.5+3)/612=0.10min=60s（2） 精铣 1）.背吃刀量的确定 ap=0.5mm 2）.进给量的确定：由文献【1】表5-11，按铣刀直径50mm，齿数为6的条件选取每齿进给量fz为0.25mm/z 3）.铣削速度的计算：由文献【1】表5-13，按高速钢立铣刀d/z=50/6的条件选取，铣削速度v为47 m/min。由文献【1】公式（5-1）n=100047/3.1450=2

18、99.21 r/min 。参照文献【1】表4-15选取X51立式铣床主轴转速，取n=300 r/min，再将此转速代入文献【1】公式（5-1）可求出该工序实际铣削速度为 v=dn/1000=47.12 m/min。4）. 基本事件tj的计算：根据文献【1】表5-43中面铣刀铣平面（对称铣削），主偏角等于90的基本时间计算公式取l=50，l1=11.5，l2=3,fmz=fzZn=0.256450=450 mm/min所以该工序的基本时间tj=(l+l1+l2)/fmz=(50+11.5+3)/450=0.14 min=8.20s工序2钻、扩22孔、倒角（1） 钻孔1）.背吃刀量的确定 ap=2

19、0 mm 2).进给量的确定：由文献【1】表5-22，取每转进给量f=0.20mm/r 3).切削速度的计算：由文献【1】表5-22，工件材料HT200条件选取，切削速度v=15m/min，由文献【1】公式（5-1）得n=100015/3.1420=238.73 r/min。参照文献【1】表4-9选取Z550立式钻床主轴转速n=250r/min。再将此转速代入文献【1】代入公式（5-1）可求实际钻削速度v=dn/1000=20250/1000=15.71 m/min.4). 基本事件tj的计算：根据文献【1】表5-41钻孔的基本时间可由tj=（l+l1+l2）/fn求的。式中l=80l2=1,

20、L1=D/2cotKr+1=20/2cot54+1=100.72+1=8.18 ，f=0.20/r,n=250r/min, 所以基本时间：tj=（l+l1+l2）/fn=（80+8.18+1）/0.2250=1.78 min=107.2s（2） 扩孔1).背吃刀量的确定 ap=2 mm 2).进给量的确定：由文献【1】表5-23，取每转进给量f=0.7 mm/r 3).切削速度的计算：由文献【1】表5-24,选取切削速度v=92.9 m/min由文献【1】公式（5-1）得n=100092.9/3.1422=1344.14 r/min，参照文献【1】表4-9选取Z550立式钻床主轴转速n=140

21、0 r/min。再将此转速代入公式（5-1）可求实际切削速度v=dn/1000=221400/1000=96.76m/min.4). 基本事件tj的计算：根据文献【1】表5-41扩孔的基本时间可由tj=L/fn（l+l1+l2）/fn,式中l=80l2=4,L1=（D-d1）/2cotKr+1=（22-20）/2cot45+2=3，所以基本时间：tj=（l+l1+l2）/fn=（80+3+4）/0.71400=0.89 min=5.33s（3）、倒角 刀具：专用刀具。此工步使用到专用刀具与手动进给。检验机床功率 按文献【2】表 1.2可以查出当160245HBS2.80.641min3.4kw

22、按Z550立式钻床车床说明书主电机功率11可见比小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求钻削功率检验按文献【2】表 2.21当21 0.64 查得转矩61.8N.M文献【2】表由表2.32得功率公式CMcVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km按C车床说明书主电机功率11可见C比小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要工序3拉花键孔单面齿升：根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿为0.06mm,拉削速度 v=0.06m/s(3.6m/min)切削工时 t=Zblk/1000vfzZ式中： Zb 单面余量1.5mm(由21mm拉削到25mm)； L 拉削表面长度，80

23、mm； 考虑校准部分的长度系数，取1.2； k 考虑机床返回行程系数，取1.4 ； v 拉削速度（m/min）； fz 拉刀单面齿升； Z 拉刀同时工作齿数，Z=l/p； P 拉刀齿距。 P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm拉刀同时工作齿数z=l/p=80/127其本工时 Tm=1.5801.21.4/10003.60.067=0.13min=7.8s工序4粗、精铣B面加工工件尺寸：长度28，宽度40，加工余量3（1）粗铣 1).背吃刀量的确定： ap=2.8 mm 2).进给量的确定：由文献【1】表5-11按铣刀直径32mm，齿数为6的条件选取每齿进给量fz为

24、0.18mm/z 3).铣削速度的计算：由文献【1】表5-13.按高速钢立铣刀d/z=32/6铣削速度v=39m/min 由文献【1】 公式（5-1）得 n=100039/3.1432=387.94 r/min。参照文献【1】表4-15选取X51型立式铣床，取转速n=380 r/min再将此转速代入公式（5-1）可求出实际铣削速度v=dn/1000=38.20m/min4). 基本事件tj的计算：根据文献【1】表5-43中面铣刀铣平面（对称铣削），主偏角等于90，其基本时间可由tj=(l+l1+l2)/fmz求得。式中l=40mm, l2=3mm,l1=0.5d-(d2-ae2）1/2+1=0

25、.532-(322-282）1/2+1=9.75mm,fmz=fzZn=0.186380=410.4 mm/min 所以该工序的基本时间tj=(l+l1+l2)/fmz=(40+9.75+3)/410.4=0.13min=7.71s（2）精铣1).背吃刀量的确定： ap=0.2mm2).进给量的确定：由文献【1】表5-11按铣刀直径32mm，齿数为6的条件选取每齿进给量fz为0.12mm/z 3).铣削速度的计算：由文献【1】表5-13.按高速钢立铣刀d/z=32/6铣削速度v=42m/min 由文献【1】 公式（5-1）得 n=100039/3.1432=417.78 r/min。参照文献【

26、1】表4-15选取X51型立式铣床，取转速n=490 r/min。再将此转速代入公式（5-1）可求出实际铣削速度v=dn/1000=49.26m/min4). 基本事件tj的计算：根据文献【1】表5-43中面铣刀铣平面（对称铣削），主偏角等于90，其基本时间可由tj=(l+l1+l2)/fmz求得。式中l=40mm, l2=3mm,l1=0.5d-(d2-ae2）1/2+1=0.532-(322-282）1/2+1=9.75mm,fmz=fzZn=0.126490=352.8 mm/min 所以该工序的基本时间tj=(l+l1+l2)/fmz=(40+9.75+3)/352.8=2.89min

27、=173.13s工序5 铣削8+0.030mm槽。 加工工件尺寸：8+0.030mm , 长度L=40mm 加工要求：高速钢错齿三面刃铣刀（精密级K8）加工余量8 用乳化液冷却机床：X62W1) 选择刀具：由加工尺寸公差0-0.3 。所以铣刀精度为精密级K8铣刀参数：L=8mm D=63 d=22 d1=34 ro=15ao=12an=6Z=162) 选择切削量由于槽的深度为8mm, 故一次走完，ae=8mm ap=8mm由文献【2】表3.3 确定f=0.15-0.3mm/r 现取f=0.3mm/r fz=0.3/16=0.018mm/z3) 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据文献【2】表3.7

28、,得最大磨损量为0.5 由表3.8确定刀具寿命：T=100min其中4) 决定切削速度Vc和每齿进给量Vf、由文献【2】3.27的公式Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv =82.86m/minn=1000Vc/do=100082.86/3.1463=4

29、18.87r/min根据X62W型铣床说明书选nc=375r/min实际速度Vc=donc/1000=74.2m/min 选Vfc=ncf=375X0.3=112.5mm/min 根据X62W型铣床说明书选选Vf=110mm/minfzc=110/37516=0.018mm/z1) 机床功率：根据文献【2】表3.28 公式 圆周力 fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doaFnWF)KFC KTV=0.90 KMFC=0.94 由表28 得 CF=30，XF=1.0，yF=0.65，UF=0.83，WF=0，qF=0.83，KFC=1.28 Fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doqF

30、nWF)KFC=30 X 8 X 0.018 X 8/ 63 X 375 =505.6 N M=FCdo/2103=15.9NM Pc=FcVc/1000=1.18km 根据X62W型铣床说明书，功率足够。6) 基本工时基本工时根据 文献【2】表3.5Tm=(L+L1+)/Vf=(40+14)/110=0.49min=29.4s L1+=14mm工序6铣宽为180+0.12mm槽加工要求：用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽180+0.12mm，长L=40mm，加工余量23mm 由于此工步的设计尺寸精度要求很高，用铣削加工很难达到尺寸精度的要求，所以为了留给下一道公序磨削的加工余量，所以分两步走，a

31、e=23，ap=10mm，1) 选择刀具铣刀参数：L=10 D=100mm d=30mm ro=15ao=12an=6Z=242) 选择铣削用量由于槽的宽度为18mm, 故二次走完，ae=23mm ap=10mm由文献【2】表3.3 确定f=0.5mm/r 现取f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据文献【2】表3.7,得最大磨损量为0.5 由表3.8确定刀具寿命：T=100min其中4）确定切削速度Vc和每齿进给量：决定切削速度Vc和每齿进给量Vf、由文献【2】3.27的公式Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaex

32、uvxZpv)Kv Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv =98.6m/minn=1000Vc/do=100098.6/3.14100=314r/min根据X62W型铣床说明书选nc=300r/min实际速度Vc=donc/1000=94.2m/min 选Vfc=ncf=300X0.5=150mm/min 根据X62W型铣床说明书选选Vf

33、=150mm/minfzc=150/30024=0.020mm/z5）基本工时基本工时根据 文献【2】表3.5Tm=(L+L1+)i/Vf=(40+20)X2/150=0.8min=48s L1+=20mm i=2(走两次)工序7 磨18mm槽，保证尺寸18mm 1) 选择砂轮。见文献【2】第三章中磨料选择各表，结果为GZ46KV6P35040127其含义为：磨轮磨料为棕刚玉，为了防止粒度过小而磨轮堵塞，所以选用为粒度为46#，硬度为软2级。 平型砂轮，其尺寸为16640（DdH）。2) 切削用量的选择。砂轮转速n砂=3000r/min(见机床说明书)，v砂=2.5m/s进给量f=50mm/m

34、in 双单行程 fr=0.015mm3) 切削工时。当加工1个表面时 Tm=(L+y+)i K/50=3.1min=186s2、辅助时间ta的计算根据文献【1】的第五章第二节所述，辅助时间tf与基本时间tj之间的关系tf=（0.150.2）tj，本零件tf=0.15tj，则各工序的辅助时间分别为：工序1的粗铣A面辅助时间：tf=0.156s=0.9s工序1的精铣A面辅助时间：tf=0.158.20s=1.23s工序2钻孔的辅助时间：tf=0.15107.02s=16.05s工序2扩孔的辅助时间：tf=0.155.0s=0.75s工序3拉花键的辅助时间：tf=0.157.8s=1.17s工序4粗

35、铣B面的辅助时间：tf=0.157.71s=1.16s工序4精铣B面的辅助时间：tf=0.15173.13s=26.0s工序5铣8槽的辅助时间：tf=0.1529.4s=4.41s工序6铣18槽的辅助时间：tf=0.1548s=7.2s工序7磨18槽的辅助时间：tf=0.15186s=27.9s3、其他时间的计算除了作业时间（基本时间与辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括还布置工作地时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于该拨叉的生产类型为大型生产，分摊到每个工件上的的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作地时间tb是作业时间的2%7%，休息与生理需要时间tx是作业时间的2%4%，该拨叉取3%，则各工序的其他时间（tb+t