说明书

一、设计目的
机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学,进行了生产实习的基础上进行的下一个教学环节。

它一方面要求学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力外，另外，也为以后作好毕业设计进行一次综合训练和准备。

通过课程设计应达到以下目的：
(1)、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，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)、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。

通过学生亲手设计夹具（或量具）的训练，提高结构设计的能力。

(3)、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。

一、零件的分析
（一）零件的作用
题目给定的零件是C6140拨叉（见附图1）它位于车床变速机构中，主要其换挡作用。

通过拨叉的拨动使车床滑移齿轮与不同的齿轮啮合从而达到要求的主轴转速。

宽度为30mm的面的尺寸精度要求很高，在拨叉工作工程中，和如果拨叉和槽的配合尺寸精度不高或者它们之间的空隙很大时。

滑移齿轮就达不到很高的定位精度，这样滑移齿轮就不能很好
的与其他齿轮进行正确有效的啮合。

从而影响整个传动系统的工作。

所以拨叉宽度为30mm的面和槽之间要达到很高的配合精度。

（二）零件的工艺分析
CA6140拔叉（型号：831003）共有3组加工表面：
⑴、零件两端面，可以后端面加工精度高，可以先以后端面为粗基准加
工右端面，再以前端面为精基准加工左端面；
⑵、以花键中心线为基准的加工面：这一组面包括Ø25H7的六齿方花键
孔、Ø22H12的花键底孔、两端的2X150倒角和距花键中心线为22mm 的上顶面；
⑶、以工件右端面为基准的18H11mm的槽、上顶面的2-M8通孔和Ø5
锥孔。

经上述分析可知，对于后两组加工表面，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
确定毛坯制造方式
此次所设计的拨叉材料为HT200，根据材料成型工艺可知用金属型铸造。

因为生产纲领为中批量生产。

因为零件形状简单故毛坯形状需与零件的形状尽量接近，又因内孔很小，可不铸出。

(三) 基准的选择
1 、粗基准的选择
选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图纸要求。

粗基准选择应当满足以下要求：
（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。

目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。

如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。

以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。

（2）选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。

例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。

因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。

这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。

（3）应选择加工余量最小的表面作为粗基准。

这样可以保证该面有足够的加工余量。

（4）应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。

有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。

（5）粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。

多次使用难以保证表面间的位置精度。

要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证拨叉C在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。

从拨叉零件图分析可知，选择75*40的另一端面及两侧面作为拨叉加工粗基准。

2 精基准选择的原则
（1）基准重合原则。

即尽可能选择设计基准作为定位基准。

这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。

（2）基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。

基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。

例如：轴
类零件常用顶针孔作为定位基准。

车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。

（3）互为基准的原则。

选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。

例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。

自为基准原则。

有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。

例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。

此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。

此外，还应选择工件上精度高。

尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。

并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。

要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证拨叉C在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。

选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准。

内花键槽，从拨叉零件图分析可知，选择已加工的75*40面及257
H
作精基准。

四、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。

在生产纲领已确定为中批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。

除此以外好应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

1、工艺路线方案一
工序10：粗、精铣后端面；
工序20：钻、扩花键底孔Φ22H12；
工序30：倒角1.5 X 15°；
工序40：粗、精铣上顶面；
工序50：粗、精铣18H11底槽；
工序60：钻2—M8通孔并攻丝，钻Φ5锥孔；
工序70：拉内花键Φ25H7；
工序80：挫圆角；
工序90：去毛刺，清洗；
工序100：终检。

2、工艺路线方案二
工序10：粗、精铣后端面；
工序20：钻、扩花键底孔Φ22H12；
工序30：倒角1.5 X 15°；
工序40：拉内花键Φ25H7；
工序50：粗、精铣18H11底槽；
工序60：粗、精铣上顶面；
工序70：钻2—M8通孔并攻丝，钻Φ5锥孔；
工序80：挫圆角；
工序90：去毛刺，清洗；
工序100：终检。

3、两套工艺方案的比较与分析
上述两个工艺方案的特点在于：方案一把拉内花键Φ25H7放在粗、精铣18H11底槽之后，这样后面的工序50、工序60、工序70很难对工件进行定位和夹紧。

造成生产率的下降。

而工艺路线二把花键底孔Φ22H12钻削出来并倒角后紧接着就拉内花键Φ25H7。

这样后面的工序就很容易对工件进行定位和夹紧，即以花键中心线进行定位、进行螺旋夹紧。

此方案定位精度高，专用夹具结构简单、可靠。

通过以上两种工艺路线的优缺点分析，以及结合粗加工精加工在不同车间的因素，最后确定工艺路线如下，工艺过程详见加工工序卡片。

4.机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
“CA6140拨叉（编号831003）”零件材料为HT200。

生产类型为中批量生产，采用铸造毛坯。

根据上述原始资料加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量、工序尺寸以及毛坯尺寸如下：
（1）左端面加工余量
后端面有3mm的加工余量，足以把铸铁的硬质表面层切除。

左端面粗铣一次、精铣一次。

粗铣加工余量2mm。

半精铣加工余量1mm、表面粗糙度Ra3.2um、工序基本尺寸80mm。

该端面采用粗铣加精铣的方法得到。

（2）矩形花键底孔
要求以花键外径定心，故先钻中心孔。

再扩最后拉削内孔尺寸为Φ22H12。

钻孔Φ20mm。

工序经济加工精度等级IT11、公差值0.13mm；
扩孔Φ22H12mm、工序经济加工精度等级IT10、公差值0.084mm、粗糙度Ra6.3um；
拉内花键，花键孔以外径定心，取2Z=0.4mm。

（3）上顶面的加工余量
此工序为两个工步：①粗铣上顶面②精铣上顶面
粗铣加工余量为2mm、工序经济加工精度等级为IT11、公差值0.22mm；
精铣加工余量为1mm、工序经济加工精度等级为IT7、公差值0.035mm、表面粗糙度Ra3.2um。

（4）18H11底槽的加工余量
槽底面粗铣余量为35mm。

槽侧面的粗铣余量为8mm、工序经济精度等级为IT12、公差值0.25mm、槽底面表面粗糙度Ra6.3um。

精铣的加工余量为侧面余量1mm、工序经济精度等级为IT9、公
差值为0.021mm 、侧面粗糙度为Ra3.2um 。

5.确定切削用量及基本工时
1. 工序02：钻、扩2212H φ花键底孔，锪两端15o 倒角。

（1） 钻22mm φ孔
选用高速钢钻头，由参考文献[2]表 2.7，每转进给量0.70~0.86/f mm r =，钻孔深为04d ，故修正系数为0.95t k τ=，故修正后每转进给量0.665~0.817/f mm r =，选择0.7/f mm r =
采用三面刃铣刀，切削速度为15/min c V m =，则主轴转速
010********/min 238.73/min 20
c s V n r r
d ππ⨯===⨯ 选取Z525型立式钻床，则选取主轴转速195/min w n r =。

实际切削速度
020195/min 13.2/min 10001000w d n V m m ππ⨯⨯=
==
基本工时 90min 0.66min 1950.70
m f w L l y t v n f ++∆====⨯ （2） 扩22mm φ孔
由参考文献[2]表 2.10，每转进给量 1.0~1.2/f mm r =，按机床取0.85/f mm r =。

切削速度
0.85v v =钻
其中，v 钻为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度，查表 2.15得
17/min v m =钻，则
0.850.8517/min 14.4/min v v m m ==⨯=钻
则可得相应主轴转速为
010********.4/min 208.45/min 22
s V n r r d ππ⨯===⨯ 按机床取主轴转速275/min w n r =。

基本工时：
90min 0.39min 2750.85
m f w L l y t v n f ++∆====⨯ （3） 锪一端倒角
为缩短辅助时间，取倒角时主轴转速与扩孔时相同，即0.15/f mm r =392/min w n r =，，切削深度 1.5mm ，基本工时0.09min 。

工序3锪另一段倒角
与上一步倒角（3）时参数相同，即0.15/f mm r =392/min w n r =，切削深度1.5mm ，基本工时0.09min 。

工序4
钻8mm φ工艺孔
选用高速钢钻头，由参考文献[2]表 2.7，每转进给量0.47~0.57/f mm r =。

选择 0.5/f mm r =。

由参考文献[2]表 2.15，取刃磨形式为标准钻头，则切削速度为13/min c V m =，则主轴转速
010********/min 517.25/min 8
c s V n r r
d ππ⨯===⨯ 选取Z525型立式钻床，则选取主轴转速545/min w n r =。

实际切削速度
08545/min 13.70/min 10001000w d n V m m ππ⨯⨯=
==
基本工时 15min 0.055min 5450.5
m f w L l y t v n f ++∆====⨯ 2. 工序05：拉花键。

取拉花键孔时花键拉刀的单面齿升量为0.06mm ，拉削速度0.06/(3.6
/mi
n v m s m =。

切削工时 1000b z Z l k t vf z
η=
其中： b Z ——单面余量，1.5mm ；
l ——拉削表面长度，80mm ；
η——考虑校准部分的长度系数，1.2；
k ——考虑机床返回行程系数，1.4；
v ——拉削速度，3.6/min m ；
z f ——拉刀单面齿升，0.06mm ；
Z ——拉刀同时工作齿数，l z p
=
； P ——拉刀齿距。

(1.25p =
取 1.3512.075p ==， 6.637l z p
==≈，代入各量，得 1.580 1.2 1.4min 0.133min 10001000 3.60.067
b z Z l k t vf z η⨯⨯⨯===⨯⨯⨯
3. 工序06：粗铣宽16mm ，深35mm 的槽。

选用齿数为14的三面刃铣刀，由参考文献[2]表 3.17，每齿进给量0.08/z f mm z =，主轴转速
010********/min 76.39/min 0.125
c v n r r
d ππ⨯===⨯ 由参考文献[3]表8-9和8-10，选用X62卧式铣床，取实际转速75/min n r =，每分进给量84/min f v mm =。

实际切削速度
012575/min 29.45/min 10001000c d n v m m ππ⨯⨯=
==
实际每齿进给量 84/0.08/7514
fc zc v f mm z mm z nz =
==⨯ 基本工时 120min 1.5min 80
m f L t v =
==。