课程设计拨叉(831005)说明书

CA6140车床拨叉零件的机械加工工

艺规程设计

姓名

学号

班级

指导教师

机械制造技术基础课程设计说明书

题目：“CA6140车床”拨叉零件的机械加工工艺规程设计

生产纲领：中批生产

内容：1. 课程设计说明书一份2．机械制造加工工艺过程综合卡片一张

3．工序卡片一份

4．毛坯图一张

5．零件图一张

目录

前言 (3)

一、设计目的 (4)

二、零件的分析 (4)

1零件的作用 (4)

2零件的工艺性分析 (4)

三、工艺规程设计 (5)

（一）确定毛坯的制造形成 (5)

（二）基准的选择 (5)

（三）制定工艺路线 (5)

（四）机械加工余量 (7)

（五）确定切削用量及基本工时 (8)

四、设计心得及致谢 (18)

参考文献 (19)

前言

通过CA6140车床”拨叉零件的机械加工工艺规程设计，汇总所学专业知识于一体(如《机械制造技术基础》、《公差配合与测量技术》、《机械设计》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！

在些次设计中我们主要是设计CA6140拨叉的加工工艺规程。在此次课程设计过程中，我小组成员齐心协力、共同努力完成了此项设计。在此期间查阅了大量的书籍，并且得到了有关老师的指点，在此表示感谢！

一． 设计的目的：

机械制造技术基础课程设计,是在学完《机械制造技术基础》课程后，在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。同时，也为以后搞好毕业设计打下良好基础。通过课程设计达到以下目的：

1、能熟练的运用机械制造技术基础的基本理论的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。

2、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。

二． 零件的分析

1、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1812

.000+mm 和83.000mm 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1812.000+mm 和83.000mm 的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。

2、零件的工艺分析

CA6140拨叉共有两组加工表面。 1）以花键孔的中心线为基准的加工面

这一组面包括?2523.000+mm 的六齿花键孔、?228

.200+mm 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83.00

0mm的槽和1812.00

mm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。

三、工艺规程设计

（一）确定毛坯的制造形成。

零件材料HT200，考虑零件到在机床运行过程中承受交变载荷及冲击性载荷不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大，故可采取壳模铸造。经查《金属机械加工工艺人员手册》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4±0.8mm及3±0.8mm。

（二）基准的选择。

1.粗基准的选择：因为要保证花键的中心线垂直于右端面，所以

以Φ40的外圆表面做粗基准。

2.精度基准的选择：为保证定位基准和工序基准重合，以零件的

左端面为精基准。

（三）制定工艺路线。

方案一

工序：

05.粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15°倒角。以Ф40mm

圆柱面为粗基准。选用C3163-1转塔式六角车床及三爪卡盘夹

具。

10.粗、精铣削上端面。以花键的中心线及左端面为基准。选用

X62W卧式铣床加专用夹具。

15.铣削83.00

+mm的槽。以花键孔的中心线及左端面为基准。选

用X62W卧式铣床加专用夹具。

20.铣削1812.00

+mm的槽。以花键孔的中心线及左端面为基准。

选用X62W卧式铣床加专用夹具。

25.拉花键。以左端面为基准。

30.终检。

方案二

工序：

05.粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15°倒角。以

Ф40mm圆柱面为粗基准。选用C3163-1转塔式六角车床及三爪

卡盘夹具。

10.拉花键。以左端面为基准。

15.铣削上端面。以花键的中心线及左端面为基准。选用X62W

卧式铣床加专用夹具。

20.铣削83.00

+mm的槽。以花键的中心线及左端面为基准。选用

X62W卧式铣床加专用夹具。

25.铣削1812.00

+mm的槽。以花键的中心线及左端面为基准。选

用X62W卧式铣床加专用夹具。

30.终检。

方案分析：

上述两方案中，工艺方案一把拉花键放在最后一道工序，但此方案

中10、15、20工序很难对工件进行定位和夹紧；方案二中，把花键放在第一道工序的后边，这样，方案二中的15、20、25工序很容易对工件进行定位与夹紧即以花键中心线和左端面作为15、20、25工序的定位基准。此方案定位精度高，专用夹具结构简单、可靠，所以采用方案二比较合理。

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。

CA6140的拨叉材料为HT200，零件重量为1.0 kg，生产类型为中批量生产，采用壳模铸造。

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.左端面的加工余量

左端面有3±0.8mm的加工余量，足够把铸铁的硬质表面层切除，分两次加工，长度加工公差IT10级取-0.14mm（入体方向）。

粗车加工余量2.5mm

精车加工余量0.5mm

2.矩形花键底孔。

要求以矩形花键的外径定心，故采用拉削加工内孔尺寸为Φ22 0+0.28，见零件图，参照《机械加工工艺手册》表3-59确定孔加工余量的分配。

钻孔Φ20mm

扩孔Φ21mm

拉花键

花键孔要求以外径定心：拉削时加工余量参照《金属机械加工工艺人员手册》取2Ζ=1mm

3.上端面的加工余量。

此工序分2个工步：1、粗铣上端面，加工余量为3.8mm；

2、精铣上端面，工余量为0.2mm。

4.铣削宽为8+0.030mm槽。精度要求较高，选用高速钢直齿三面刃铣刀（精密级K8），宽8+0.030mm，长L=40mm，加工余量8mm。

5.铣削宽为180+0.12mm槽。宽180+0.12mm，长L=40mm，加工余量

23mm。

(五)确定切削用量及基本工时。

工序05 ：一、车削左端面。

加工条件：

≥200MP a，铸件毛坯。

工件材料：灰口铸铁HT200，σ

b

加工要求：粗、半精车左端面并保证28mm的工序尺寸，R a=3.2μm 机床C3163-1（转塔式六角卧式车床）。

=12°、α0=7°，K r =90°，K r′刀具：材料YG6，刀具角度：r

=10°

=12°，λ

s

1、粗车

1）背吃刀量。已知粗车加工余量2.5mm。

2）进给量?。根据《切削简明手册》（第3版）表1.4 当刀杆尺寸为16mm325mm,ａp≤３mm时，以及工件直径为Φ62mm时（由于凸台上

端面的存在所以直径取Φ62mm ）

?=0.6-0.8mm/ｒ，按C ３１６３－１ 车床说明书 取?=0.6mm/r 。 3）选择切削速度。工件材料为HT200，查机《械制造技术基础》表3-11知，当ａp =2.5mm ，?=0.6mm/r 时，v c =60 m/min ，可保证寿命T=60min 。

4）确定机床主轴转速。

n s =1000 v c /πd w =1000360/π362=308r/min

按C ３１６３－１ 车床说明书 确定主轴实际转速ｎ＝280r ／min ，所以实际切削速度

V=πd w n/1000=π3623280/1000=54.5m/min

5）切削工时，按《机械加工工艺手册》表6.2-1知车削机动时间计算公式为： T ?=

n

??L

i 其中：L=

2

d -d 1

+L 1+L 2+L 3 d=62mm 、d 1=0、L 1=2.5mm 、L 2=2.5mm 、L 3=0 i=1

故T ?=1280

.600.52.5220

-62??+++=0.21min 2、精车

1）已知粗加工余量为0.5mm 。

2）进给量?。 根据《切削用量简明手册》表1.6 ， f=0.15－0.25mm/r 按C ３１６３－１ 车床说明书 ｆ＝0.16 mm/r

3）选择切削速度。工件材料为HT200，查机《械制造技术基础》表3-11知，当ａp =0.5mm ，?=0.16 mm/r 时，v c =90m/min ，可保证T=60min 。可保证寿命T=60min 。 4）确定机床主轴转速。

n s =1000 v c /πd w =1000390/π362=462.1 r/min

按C ３１６３－１ 车床说明书 确定主轴实际转速ｎ＝450r ／min ，所以实际切削速度

V=πd w n/1000=π3623450/1000=87.7 m/min 5）切削工时，查《机械加工工艺手册》表6.2-1 T ?=

n

??L

ｉ 其中：L=

2

d -d 1

+L 1+L 2+L 3 d=62mm 、d 1=0、L 1=0.5mm 、L 2=0.5mm 、L 3=0 ｉ=1

故T ?=1450

.1600.50.5020

-62??+++=0.44min 二、钻孔、扩孔、倒角。

1、钻孔

钻头选择：见《切削用量简明手册》表2.2

钻头几何形状为（表2.1及表2.2）：双锥修磨横刃。 钻头参数：

ｄ＝Φ20ｍｍ，2Φ=118°，ψ=55°，α0=12°，β=30°，b ε=3.5mm 。

1） 按机床进给强度决定进给量：根据《切削用量简明手册》表2.9 ,

当σb＞210MPa 时，ｄ0＝20.5mm 可确定? =0.75 mm/r。

按C3163-1车床说明书取? =0.62mm/r.

2）决定钻头磨钝标准及寿命表2.12，当d o=20mm、钻头最大磨损量取0.6，寿命T=45min.

3）切削速度由《切削用量简明手册》，表2.15得Ｖ

=21m/min

c

=1000V/πd=1000321/π320=334.2r/min

n

s

由机床技术资料得和334.2r/min接近的有280r/min和400r/min 取n=280r/min。

所以实际切削速度：

V=πdn/1000=π3203280/1000=17.6 m/min

Lｉ

4）基本工时，T?=

n

??

入切量及超切量由表2.29. 查出Ψ+△=10mm

Lｉ=(80+10)/280x0.62=0.32 (min)

所以T?=

n

??

2、扩孔

刀具直径d=22mm；刀具几何参数同上。

由于两孔直径相差不大，为了节省停车和调换走刀量等辅助时间，n和f都不变，所以T?同上T?=0.32 min

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《切削用量简明手册》表 1.2４

可以查出当σｂ＝160～245HBS

ａp ≤2.8ｍｍ ｆ≤0.6ｍｍ／ｒ

Ｖｃ≤87.7ｍ／min Ｐｃ＜2.4kw

按C ３１６３－１ 车床说明书 主电机功率Ｐ＝11ｋｗ 可见Ｐｃ比Ｐ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《切削用量简明手册》表 2.21 当ｄｏ＝22 ｍｍ ｆ＝0.64 ｍｍ 查得转矩Ｍ＝61.8N ?M

《切削用量简明手册》表由表2.32 得功率公式 ＰC ＝

c

c d 30V M =213017.861??=1.67kw

按C ３１６３－１ 车床说明书 主电机功率Ｐ＝11 kw

可见ＰC 比Ｐ小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要 工序10： 拉花键孔

选用L515立式内孔拉床。

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升 为0.06mm ，

拉削速度 v=0.06m/s(3.6m/min) 切削工时 T ?=Z b L ηk/1000vf z Z

式中： Z b 单面余量1.5mm(由Φ22mm 拉削到Φ25mm)； L 拉削表面长度，80mm ；

η 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 ）；

f z拉刀单面齿升；

Z 拉刀同时工作齿数，Z=l/p；

P 拉刀齿距。

P=(1.25-1.9)L=1.5380=13mm

∴拉刀同时工作齿数z=L/P=80/13≈6

∴其本工时T?=1.538031.231.4/100033.630.0636=1.56(min)

工序15：粗铣，精铣上端面。

加工要求：粗铣上端面，精铣上端面，R a=3.2μm。加工余量4mm 机床：Ｘ62W

1、粗铣

1)选择刀具

根据《切削用量简明手册》表3.1 铣削宽度a e≤5mm时。直径为

d o=80mm，采用高速钢镶齿圆柱铣刀。

铣刀几何参数：查《切削用量简明手册》表3.2得r0=10°、=12°、端齿α0=8°、β=15°

周齿α

2)切削用量

留精铣的加工余量为0.2，所以本道工步切削宽度a e＝3.8±0.8ｍｍ，由于加工表面精度要求R a=3.2 um.根据《切削用量简明手册》表3.3得每转进给量ｆ＝0.5～1.2mm/r就能满足要求，但考虑到Ｘ62W功率为7.5kw，机床为中等系统刚度和Ｘ62W铣床说明书所以每转进给量ｆ＝0.6mm/r

3)选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据《切削用量简明手册》表3.7

铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.60mm，刀具寿命T=180min （表3.8）

4)决定切削速度V

c

，可根据《切削用量简明手册》表3.11、表3.27确定

Z=6, a p=40-70mm, a e=3.8±0.8ｍｍ, f z=f/z=0.1mm/z

V

c =( C

v

3d o3q

v

) K

v

/(T m3a v p X3f v z Y3a v e U3Z v p)

C

v =20，q

v

=0.7，X v=0.3，Y

v

=0.2，U

v

=0.5，p

v

=0.3，m=0.25

K m=1.12, K

sv =0.8，K

tv

=0.82

K

v =K m3K

sv

3K

tv

=1.1230.830.82=0.79

V

c =

.3

.5

.2

.3

5

.2

06

.8

3

.1

41

180

0.7

80

20

?

?

?

?

?

?30.79=37.8m/min

n

s

=1000V/πd=(1000337.8)/(3.14380)=150.3r/min 根据X62W 型铣床说明书选实际切削速度n=150r/min

工作台进给V

f

=n3f=15030.6=90mm/min

选V

f =80mm/min 实际f

z

= V

f

/(n3z)=0.0625mm/z

5) 基本工时根据查《机械加工工艺手册》表6.2-7

T?=(L+L1+△)/ V

f

=(28+14)/80=0.525（min）L1+△=14mm 2、精铣

1）选择刀具

刀具与上道工步是同一把刀。

2）切削用量

精铣的加工余量为0.2，所以本道工步切削宽度

a

e

＝0.2mm，ｆ＝0.6

3）决定切削速度V

c

，可根据《切削用量简明手册》表3.9、表3.27确定

a

e

=0.2mm, 参数同上

V

c =( C

v

3d o3q

v

) K

v

/(T m3a v p X3f v z Y3a v e U3Z v p) =162.7m/min

n

s

=1000V/ d=(10003162.7)/(3.14380)=647.3r/min根据X62W型铣床说明书选n=600r/min

V

f

=n3f=60030.6=360mm/min

选V

f =350mm/min f

z

= V

f

/(n3z)=0.097mm/z

4）基本工时根据《机械加工工艺手册》查表6.2-7

T?=(L+L1+△)/ V

f

=(28+14)/350 =0.12（min）L1+△=14mm

工序20：铣削8+0.030mm槽。

加工工件尺寸：宽度8+0.030mm , 长度L=40mm

加工要求：高速钢直齿三面刃铣刀（精密级K8），加工余量8mm 机床：X62W

1)选择刀具：由加工尺寸公差0.03 。所以铣刀精度为精密级K8

铣刀参数：L=8mm D=63mm d=22mm r0=15°α0=12°a n=6°Z=16

2)选择切削量

由于槽的深度为8mm, 故一次走完，a e=8mm，a p=8mm

由《切削用量简明手册》表 3.3确定f=0.15-0.3mm/r 现取

f=0.3mm/r f

z

=0.3/16=0.018mm/z

3) 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据《切削用量简明手册》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) 决定切削速度V

c 和每齿进给量f

z

、由《切削用量简明手册》3.27

的公式

V

c =( C

v

3D3q

v

) /(T m3a v p X3f v z Y3a v e U3Z v p)2K v

C

v =25，q

v

=0.2，X v=0.1，Y

v

=0.2，U

v

=0.5，p v=0.1，m=0.25

K m=1.12, K

sv =0.8, K

tv

=0.82,

K

v =K m3K

sv

3K

tv

=1.12x0.8x0.82=0.79

V

c =( C

v

3D3q

v

) /(T m3a v p X3f v z Y3a v e U3Z v p)2K v=82.86m/min

n

s =10003V

c

/πD=1000382.86/3.14363=418.87r/min

根据X62W型铣床说明书选n=375r/min

实际速度V=πDn/1000=74.2m/min

选V

f

=n3f=375×0.3=112.5mm/min 根据X62W型铣床说明书选

选V

f

=110mm/min

f

z

=110/375316=0.018mm/z

5) 基本工时根据《机械加工工艺手册》查表6.2-7

T?=(L+L1+△)/ V

f

=(40+14)/110=0.49（min）L1+△=14mm

工序25：铣宽为180+0.12mm槽

加工要求：加工工件尺寸，宽180+0.12mm，长L=40mm，加工余量23mm

1）选择刀具

铣刀：直齿齿三面刃铣刀（精密级K8）。参数：L=10 D=100mm 、d=32mm r0=15°α0=16°an=6°Z=20

2）选择铣削用量

由于槽的宽度为18mm, 故二次走完，a e=23mm a p=10mm

由《切削用量简明手册》表 3.3 确定f=0.5mm/r f

z

=0.5/20=0.025mm/z

3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据《切削用量简明手册》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V

c

，由《切削用量简明手册》3.27的公式

V

c =( C

v

3D3q

v

) /(T m3a v p X3f v z Y3a v e U3Z v p)2K v

C

v =25, q

v

=0.2,X v=0.1,Y v=0.2,U v=0.5,p v=0.1,m=0.25,K m=1.12,

K

sv =0.8, K

tv

=0.82,

K

v =K m3K

sv

3K

tv

=1.12x0.8x0.82=0.79

V

c =( C

v

3D3q

v

) /(T m3a v p X3f v z Y3a v e U3Z v p)2K v=98.6m/min

n

s =10003V

c

/πD=1000398.6/3.143100=314r/min

根据X62W型铣床说明书选n=300r/min

实际速度V=πD n/1000=94.2m/min

选V

f

=n3f=30030.5=150mm/min 根据X62W型铣床说明书选

选V

f

=150mm/min

f

z

=150/300320=0.025mm/z

5）基本工时。根据《切削用量简明手册》表3.5

T?=(L+L1+△)?i/ V

f

=(40+20)32/150=0.8（min）

L1+△=20mm i=2(走两次)

四、设计心得

通过这次的课程设计使我明白了一个良好的设计思路往往可以省掉一大半的时间，所以我感觉今后不论设计什么，一定要在设计思路上下工夫，哪怕前期很慢很慢，但是一旦有了思路那么后期的制作就会势如破竹，会节省很大一部分的时间的。还有在绘制各种零件图或毛坯图的时候，一定要细心不能马虎一点，因为这些图都比较烦琐，所以必须一步一步来，不可贪图方便。本次的课程设计让我又重新温习了书本上的内容，我明白了不论什么时候不管干什么事总是离不开书本，不管什么时候从书上我们总可以找得到我们想要的东西。书上的东西永远是基础的，而基础正是向更深的领域迈进，没有这个基础我们永远都不会享受到成功的喜悦。

本次的课程设计，老师要求得很严格，但是老师为了辅导我们不懂的问题不厌其烦的把我们不懂的问题讲了一遍又一遍，真的很感谢老师为我们这么的尽心和尽责。我们一定不会辜负老师的期望，一定会努力的学好每一门知识，不能有骄傲和自满的情绪。更加努力的完善和充实自己，为自己的美好明天努力奋斗。

致谢

在这次设计中，要感谢我们的指导老师刘红霞，李明两位老师，们在设计期间为我们的解决了很多难题。本文从选题、方案论证到课题的研究都是在老师的全面、悉心指导下完成的。老师严谨的治学态度、渊博的知识、丰富的创造力、高瞻远瞩的学术思想，以及敏锐的洞察力，始终令学生敬佩，并将影响我的一生。他们渊博的专业知识，诲人不倦教学精神，在学术上和为人上都是我们的楷模和榜样。值此成文之际，谨向老师们表达我深深的敬意和衷心的感谢!

参考文献

［1］、《机械加工工艺手册》北京出版社；主编李洪；

［2］、《切削用量简明手册》（第三版）机械工业出版社；主编艾兴，肖诗纲；［3］、《机械制造工艺设计简明手册》机械工业出版社；主编李益民；

［4］、《机械制造技术基础》华中科技大学出版社；主编熊良山，严晓光，张福润；［5］、《机械加工技术》中国人民大学出版社；主编刘红普；

［6］、《公差配合与测量技术》（第二版）大连理工大学出版社；主编吕天玉，宫波。