课程设计831002拨叉

本科课程设计（论文）题目机械制造工艺规程CA6140车床拨叉设计，型号831002学院机械工程学院年级09 专业机电工程班级学号学生姓名指导教师论文提交日期目录任务书序言第1章零件的分析 (1)1.1 零件的作用 (1)1.2 拨叉的技术要求 (1)1.3 零件的工艺分析 (2)第2章工艺规程的设计 (3)2.1 确定毛坯的制造形式 (3)2.2 基面的选择 (3)2.3 制定工艺路线 (3)2.4 机械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (6)2.5 确立切削用量及基本工时................................................. (9)第3章夹具设计 (18)3.1 问题的提出 (18)3.2 夹具设计 (18)3.3 切削力及夹紧力的计算 (18)3.4 定位误差分析 (19)3.5 夹具设计及简要操作说明 (19)第4章结论 (20)参考文献 (21)第1章 零件的分析1.1 零件的作用题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。

该拨叉应用在CA6140型车床变速箱传动轴上的换档机构中.该拨叉头以Φ25mm 孔套在变速叉轴上,并用螺钉经螺纹孔M22mm 与变速叉轴联结,拨叉脚则夹在两齿轮之间.当需要变速时,操纵变速手柄,变速操纵机构就通过拨叉壁部的操纵槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移,拨叉脚拨动三联滑移变速齿轮在花键轴上滑动以改变档位,从而改变车床主轴的旋转速度.该拨叉是在停车时用于换档的,承受的弯曲应力和冲击载荷较小,因此零件应具有的强度和韧性均不高.该零件的主要工作表面为拨叉脚两端面、叉轴Φ25H7、锁销螺纹孔M22×1.5mm 、拨叉长槽,在设计工艺规程时应予以保证.1.2 拨叉的技术要求表1 拨叉零件技术要求加工表面尺寸偏差(mm) 公差及精度等级 表面粗糙度Ra(µm )形位公差(mm)长槽侧面11.0016+ IT11 3.2长槽底面 15.008+ IT12 6.3拨叉脚两端面 055.0055.012+- IT11 3.2拨叉脚内表面 3.0060+Φ IT12 3.2 M22×1.5mm 螺纹孔到大槽外侧 03.0.44-IT12Φ25mm 孔 021.0025+Φ IT7 1.6 M22×1.5mm 孔该拨叉形状特殊,结构简单,属于典型的叉杆类零件.为了实现换档变速的功能,其叉轴孔与变速叉轴有较高的配合要求,因此加工精度要求较高.为保证拨叉换档时叉脚受力均匀,要求叉脚两端面对叉轴孔021.0025+Φmm 的垂直度要求为0.1mm.为保证拨叉在叉轴上有准确的位置,改换档位准确,拨叉用螺钉定位.综上所述,该拨叉件的各项技术要求制订得较合理.1.3 零件的工艺分析CA6140车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。

分述如下： 1. 以φ25mm 孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：φ25H7mm 的孔，以及φ42mm 的圆柱两端面，其中主要加工表面为φ25H7mm 通孔。

2. 以φ60mm 孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：φ60H12的孔，以及φ60H12的两个端面。

主要是φ60H12的孔。

3. 铣16H11的槽这一组加工表面包括：此槽的端面，16H11mm 的槽的底面，16H11mm 的槽两侧面。

4. 以M22×1.5螺纹孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：M22×1.5的螺纹孔，长32mm 的端面。

主要加工表面为M22×1.5螺纹孔。

这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是： （1） φ60孔端面与φ25H7孔垂直度公差为0.1mm.。

（2） 16H11mm 的槽与φ25H7的孔垂直度公差为0.08mm 。

由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。

第2章 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为HT200。

考虑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，故选择铸件毛坯。

2.2 定位基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。

基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。

否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。

定位基准有粗基准和精基准之分,通常先确定精准,然后再确定粗基准. （1）精基准的选择根据拨叉零件的技术要求同装配要求，选择拨叉右端面同轴孔φ25作为精基准。

零件上很多表面都可以采用它们作为基准进行加工，即遵循“基准统一”原则，，轴孔φ25的轴线是设计基准，选用其作为精基准加工拨叉的左右端面，螺纹孔M22×1.5同槽，实现了设计基准跟工艺基准的重合，，保证了被加工表面的垂直度要求，另外，由于拨叉的刚性较差，受力容易产生变型，夹紧力应该垂直于主要定位面，选用拨叉φ25孔端面做精基准，夹紧可作用在端面上，夹紧可靠，不容易引起零件变型。

（2）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。

而作为粗基准的表面应平整，没有飞边，毛刺或其他表面残缺。

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φ25021.00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φ42孔作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。

2.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点,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。

1. 工艺路线方案一工序一铸造。

工序二时效。

工序三钻、扩、铰、精铰φ25、φ60孔。

工序四粗、精铣φ60、φ25孔下端面。

工序五粗、精铣φ25孔上端面。

工序六粗、精铣φ60孔上端面。

工序七两件铣断。

工序八铣螺纹孔端面。

工序九钻φ20孔（装配时钻铰锥孔）。

工序十攻M22×1.5螺纹。

工序十一粗铣半精铣槽所在的端面。

工序十二粗铣半精铣精铣16H11的槽。

工序十三去毛刺，修锐边。

工序十四检查上面的工序加工不太合理，因为由经验告诉我们大多数都应该先铣平面再加工孔，那样会更能容易满足零件的加工要求，效率不高，但同时钻两个孔，对设备有一定要求。

且看另一个方案。

2. 工艺路线方案二工序一铸造工序二时效工序三粗、精铣φ25孔上端面。

工序四粗、精铣φ25孔下端面。

工序五钻、扩、铰、精铰φ25孔。

工序六钻、扩、铰、半精铰φ60孔。

工序七粗、精铣φ60孔上端面。

工序八粗、精铣φ60孔下端面。

工序九两件铣断。

工序十铣螺纹孔端面。

工序十一钻φ22孔（装配时钻铰锥孔）。

工序十二攻M22×1.5螺纹。

工序十三粗铣半精铣精铣槽所在的端面。

工序十四粗、半精铣精铣16H11的槽。

工序十五去毛刺，修锐边。

工序十六检查。

上面工序可以适合大多数生产，但是在全部工序中间的工序九把两件铣断，对以后的各工序的加工定位夹紧不方便，从而导致效率较低。

综合考虑以上各方案的各不足因素，得到以下的工艺路线。

3. 工艺路线方案三工序一铸造。

工序二时效。

工序三以φ42外圆为粗基准，粗铣φ25孔上下端面。

工序四精铣φ25孔上下端面。

工序五以φ25孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰φ25孔,孔的精度达到IT7。

工序六以φ25孔为精基准，粗铣φ60孔上下端面。

工序七以φ25孔为精基准，精铣φ60孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.1。

工序八以φ25孔为精基准，粗镗、半精镗φ60孔，保证孔的精度达到IT12。

工序九以φ25孔为精基准，铣螺纹孔端面。

工序十以φ25孔为精基准，钻φ20孔（装配时钻铰锥孔）。

攻M22×1.5螺纹。

工序十一以φ25孔为精基准，铣槽端面以及侧面。

工序十二以φ25孔为精基准，铣16H11的槽保证槽的侧面相对孔的垂直度误差是0.08。

工序十三两件铣断。

工序十四去毛刺，修锐边。

工序十五检查。

虽然工序有十五步，但是效率大大提高了。

工序一和工序二比起工艺路线方案二快了一倍（实际铣削只有两次，而且刀具不用调整）,多次加工φ60、φ25孔是精度要求所致。

此方案可以适合批量生产，在全部孔及面加工完之后把两件铣断，不影响前面各工序的加工定位夹紧，并且提高了加工效率。

2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定”CA6140车床拨叉”；零件材料为HT200，硬度190～210HB，毛坯重量1.45kg，生产类型为中批量，铸造毛坯。

由《机械加工工艺手册》表3.1-21～表3.1-27知,要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量,应先确定以下各项因素:(1).公差等级由拨叉的铸造方法和材料,并查表3.1-24得毛坯公差等级为CT10级.(2).公差带位置公差带应相对于基本尺寸对称分布,即一半在基本尺寸之上,一半在基本尺寸之下.(3).要求的机械加工余量根据工件的铸造方法和铸件的材料,查表3.1-26得其精度等级为F级.根据上述条件,可查表3.1-21,表3.1-27确定铸件的尺寸公差和机械加工余量.表2 拨叉铸件毛坯尺寸公差及机构加工余量据以上原始资料及加工路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.外圆表面（φ42）考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯，没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。

2. 外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（φ25，φ60端面）。

查《实用机械制造工艺设计手册》表7-23、7-24，取φ25，φ60端面长度余量均为2.0（均为双边加工）铣削加工余量为：工步加工余量粗铣 1.4mm精铣 0.6mm3. 内孔φ60查《机械加工余量手册》孔φ60经过粗镗、半粗镗得到，查《指导教程》表2-1和2-5取公差等级为IT10，加工余量等级为F级，砂型铸造孔的加工余量等级需要降低一级选用，其加工余量等级为CT10、MA-G级，再由表2-4查的加工余量为2.8mm，直径总加工余量为5.6mm，毛坯尺寸为54.4mm，CT10,2.8mm。

工步加工余量工序尺寸公差粗镗 2mm 60-2*0.8=58.4mm IT12,0.3mm半精镗 0.8mm 60mm IT9,0.074mm同上，查《机械加工余量手册》得，零件φ25的孔也已铸出φ20的孔。

工步加工余量工序尺寸公差钻孔 1.5mm 24.8-0.9*2=23mm IT12，0.21mm扩孔 0.9mm 24.94- 0.07*2=24.8mm IT11，0.13mm粗铰 0.07mm 25-0.03*2=24.94mm IT9，0.052m精铰 0.03mm 25mm IT7，0.021mm4. 槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量铸出槽端面至中心线46mm的距离，余量为2 mm。