拨叉831008设计说明书

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1、 烟台大学 机 电 汽 车 工 程 学 院 拨叉说明书 班级： 机081-7 指导老师： 张俊华 组员：徐敏敏 尹俊海 于文龙 武传明 岳试栋 小组：第八组 21 一、零件的分析 (一)零件的作用 题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。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工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的Φ20孔与操纵机构相连，二下方的Φ50半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方

2、的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。 (二)零件的工艺分析 零件的材料为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的表面以及加工表面之间的位置要求： 1、小头孔Φ20以及与此孔相通的Φ8的圆孔、M6螺纹孔 2、大头半圆孔Φ50 3、拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔端面，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm，小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为0.05mm。 由上面分析可知，可以粗加工拨叉上端面，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置

3、精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。 二、工艺规程设计 （一）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，生产类型为中批生产，故选择木摸手工砂型铸件毛坯。查《机械制造工艺设计简明手册》第41页表2.2-5,选用铸件尺寸公差等级为CT-12。 (二)基面的选择： 1、粗基准的选择：以两个小头孔外圆表面为粗基准。 2、精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的上底面为主要的定位精基准，以两个小头孔外圆柱表面为辅助的

4、定位精基准。 （三）制定工艺路线 根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，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工卡具,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。查《机械制造工艺设计简明手册》选择零件的加工方法及工艺路线方案如下： 工序1 粗、精铣Φ32的上端面，以Φ32的外圆面为粗基准，采用X51立式铣床加专用夹具； 工序2 钻、扩、铰、精铰Φ20孔，以Φ32的上端面为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具； 工序3 粗、精铣Φ32和Φ72的下端面，以Φ32的内圆面为基准

5、。采用X51立式铣床加专用夹具； 工序4 粗精铣Φ72的上端面，以Φ32的下端面为基准。采用X51立式铣床加专用夹具； 工序5： 铣断，采用X60卧式铣床加专用夹具； 工序6：粗，精镗Φ50孔，以Φ32的下端面为基准； 工序7：钻Φ4通孔，钻M6孔； 工序8：用三面刃铣刀铣斜槽面； （四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 “CA6140车床拨叉”零件材料为HT200，硬度200HBW，毛坯重量1.2KG，生产类型大中批量，铸造毛坯。 据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及

6、公差（φ20，φ50端面）。 查《机械制造工艺设计简明手册》（以下称《工艺手册》）表2.2～2.5，取φ20，φ50端面长度余量均为2（均为双边加工） 铣削加工余量为： 粗铣 1mm 精铣 1mm 2. 内孔（φ50已铸成孔） 查《工艺手册》表2.2～2.5，取φ50已铸成孔长度余量为2，即铸成孔直径为φ46mm。 工序尺寸加工余量： 钻孔 R9mm 扩孔 0.125mm 粗铰 0.035mm 精铰 0.015mm 3. 其他尺寸直接铸造得到 由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认

7、。 加工余量计算表 工序 加工尺寸及公差 锻件毛坯（，上下端面距离，零件尺寸34mm） 扩20孔 粗，精铰20孔 加工前尺寸 34mm 18mm 19.8mm 加工后尺寸 30mm 19.7mm 19.94mm 加工余量（单边） 2.0mm 0.85mm 0.07mm 加工公差（单边） +0.021/0 +0.021/0 (五)确定切削用量及基本工时 工序1 粗、精铣Φ32的上端面，以Φ32的外圆面为粗基准。 粗铣Φ32上端面: 1. 加

8、工条件 HT200 aemax=72mm L=176mm 工件材料：HT200, σb =170~240MPa，铸造;工件尺寸：aemax=72mm，L=176mm; 加工要求：粗铣φ20孔上端面，加工余量1mm; 机床：X51立式铣床； 刀具：YG6硬质合金端铣刀。铣削宽度ae≤90,深度ap≤6,齿数z=12,故根据《机械制造工艺设计简明手册》（后简称《简明手册》）表3.1，取刀具直径dw=125mm。根据《切削用量手册》（后简称《切削手册》）表3.16，选择刀具前角γ0＝0°后角α0＝8°，副后角α0’=10°，刃倾角λs=－10°,主偏角Kr=60°,过渡刃Krε=30

9、°,副偏角Kr’=5°。 2. 切削用量 1）确定切削深度ap 因为余量较小，故选择ap=1mm，一次走刀即可完成。 2）确定每齿进给量fz 由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据《切削手册》表3.5，使用YG6硬质合金端铣刀加工，机床功率为4.5kw（据《简明手册》表4.2-35，X51立式铣床）时： fz=0.09~0.18mm/z f=2.16mm/r 故选择：fz=0.18mm/z。 f= fz z=0.18*12=2.16mm/r 3）确定刀具寿命及磨钝标准

10、 根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于 铣刀直径dw=125mm，故刀具使用寿命T=180min（据《简明手册》表3.8）。 4）计算切削速度vc和每分钟进给量vf 根据《切削手册》表3.16，当dw=125mm，Z=12，ap≤7.5，fz≤0.18mm/z时，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系数为：kMV= 1.0，kSV= 0.8。切削速度计算公式为： 其中 ，，，，，，，，，，，，，将以上数据代入公式： vc=214m/min n=600r/mn 确定机床主轴转速： 。

11、 按机床说明书（《工艺手册》），与545r/min相近的转速为600r/min,取机床主轴转速为600r/min。 根据《简明手册》表4.2-36，选择nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，实际进给量： vc=118m/min vc==m/min=118m/min 5)校验机床功率 根据《切削手册》表3.24，近似为Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率Pcm=4.5×0.75kw=3.375kw>Pcc。故校验合格。最终确定:ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。 6）计算

12、基本工时 tm＝L/ vf，L=l+ y+Δ，L=176mm. tm=0.55min 查《切削手册》表3. 26，入切量及超切量为：y+Δ=40mm，则： tm＝L/ Vf=(176+40)/390=0.55min。 精铣Φ20上端面： 刀具：YG6硬质合金端铣刀； 机床：X51立式铣床； f=6mm/r 查《切削手册》表3.5，进给量，取f=6mm/r 参考有关手册，确定，采用YG6硬质合金端铣刀，，则： n=300r/min 现采用X51立式铣床，根据《简明手册》表4.2-36，取 故实际切削速度： v=118m/min

13、当时，工作台每分钟进给量：，取为980mm/min 精铣时 t=0.07 min 基本工时：t=72/980=0.07 min 工序2 钻、扩Φ20孔，以Φ32上端面为基准。 1. 选择钻头 机床：Z525立式钻床 根据《切削手册》表2.1.2.2，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=18mm，钻头采用双锥后磨横刀，后角αo＝12°，二重刃长度bε=3.5mm,横刀长b=2mm,宽l=4mm,棱带长度，°，° 2.选择切削用量 （1）确定进给量 按加工要求确定进给量：查《切削手册》，，，由《切削手册》表2.7,系数为0.5,则： 按钻头强度选择:查《

14、切削手册》表2.8,钻头允许进给量为：； f=0.93mm/r 按机床进给机构强度选择：查《切削手册》表2.9，机床进给机构允许轴向力为8330N时，进给量为。 以上三个进给量比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其值为：0.215~0.265mm/r。根据《简明手册》表4.2-16,最终选择进给量。 根据《切削手册》表2.19查出,钻孔时轴向力Ff=2500N，轴向力修正系数为1.0，故Ff=2500N。根据Z525立式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为8830N﹥Ff，故所选进给量可用。 （2）确定钻头磨钝标准及寿命　 后刀面最大磨损限度（查《简明手册》）为0.6mm

15、，寿命． 　（3）切削速度 查《切削手册》表2.30，切削速度计算公式为： （m/min） 其中，，，，，，，，，查得修正系数：，=，，，故实际的切削速度： vc=9.5m/min n=184r/min 确定机床主轴转速，查工艺手册为184r/min （4）检验机床扭矩及功率 查《切削手册》表2.20，当f≤0.26, do≤19mm时，Mt=31.78N•m，修正系数均为1.0，故MC=31.78 N•m。 查机床使用说明书：Mm =144.2 N•m。 查《切削手册》表2.23,钻头消耗功率：Pc=1.3kw。 查机床使用说明书，。 由于，，故切削

16、用量可用，即： ，， t=0.64min 3、计算工时 4、扩孔至Φ19.8 f=0.81mm/r 查《切削手册》表2.10，扩孔进给量为：，并由机床使用说明书最终选定进给量为：。 根据资料，切削速度 ，其中为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度，故 n=97r/min 根据机床使用说明书选取 。 t=0.48/min 基本工时 5、粗铰至 刀具：专用铰刀 机床：Z525立式钻床 f=0.81mm/r n=140r/min v=8.77m/min t=0.34min 根据有关手册的规定，铰刀的进给量为0.8～1.

17、2mm/z,进给量取0.81mm/r，机床主轴转速取为=140r/min，则其切削速度为： 。 机动时切削工时，=38mm， 6、 精铰至 刀具： 机床：Z525立式钻床 f=0.48mm/r n=140r/min v=8.8m/min t=0.57min 根据有关手册的规定，铰刀的进给量取0.48mm/r，机床主轴转速取为：=140r/min，则其切削速度为： 机动时切削工时，=38mm 工序3 粗、精铣Φ32、Φ72下端面，以Φ32内园面为基准。 粗铣Φ32、Φ72下端面: 1. 加工条件 工件材料：HT200,σb =170~240MPa，铸造

18、;工件尺寸：aemax=72mm，L=176mm; 加工要求：粗铣φ20孔下端面，加工余量1mm; 机床：X51立式铣床； 刀具：YG6硬质合金端铣刀。铣削宽度ae≤90,深度ap≤6,齿数z=12,故根据《机械制造工艺设计简明手册》（后简称《简明手册》）表3.1，取刀具直径dw=125mm。根据《切削用量手册》（后简称《切削手册》）表3.16，选择刀具前角γ0＝0°后角α0＝8°，副后角α0’=10°，刃倾角λs=－10°,主偏角Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副偏角Kr’=5°。 2. 切削用量 1）确定切削深度ap 因为余量较小，故选择ap=1mm，一次走刀即可完成。

19、 2）确定每齿进给量fz 由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据《切削手册》表3.5，使用YG6硬质合金端铣刀加工，机床功率为4.5kw（据《简明手册》表4.2-35，X51立式铣床）时： fz=0.09~0.18mm/z 故选择：fz=0.18mm/z。 f=2.16mm/r f= fz z=0.18*12=2.16mm/r 3）确定刀具寿命及磨钝标准 根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于铣刀直径dw=125mm，故刀具使用寿命T=180mi

20、n（据《简明手册》表3.8）。 4）计算切削速度vc和每分钟进给量vf 根据《切削手册》表3.16，当dw=125mm，Z=12，ap≤7.5，fz≤0.18mm/z时，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系数为：kMV= 1.0，kSV= 0.8。切削速度计算公式为： 其中 ，，，，，，，，，，，，，将以上数据代入公式： v=142m/min n=361r/min 确定机床主轴转速： 。 按机床说明书（《工艺手册》），与361相近的转速为480mm 根据《简明手册》表4.2-36，选择nc=300r/min,vfc=

21、390mm/min,因此，实际进给量和每分钟进给量为： vc==m/min=118m/min f zc=v fc/ncz=390/300×12 mm/z=0.1mm/z 5)校验机床功率 根据《切削手册》表3.24，近似为Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率Pcm=4.5×0.75kw=3.375kw>Pcc。故校验合格。最终确定:ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。 6）计算基本工时 tm＝L/ vf，L=l+ y+Δ，L=176mm. 查《切削手册》表3. 26，入切量及超切量

22、为：y+Δ=40mm，则： t=0.55min tm＝L/ Vf=(176+40)/390=0.55min。 精铣Φ32、Φ72的下端面： 刀具：YG6硬质合金端铣刀； 机床：X51立式铣床； f=6mm/r 查《切削手册》表3.5，进给量，取为6mm/r 参考有关手册，确定，采用YG6硬质合金端铣刀，，则： n=316r/min 现采用X51立式铣床，根据《简明手册》表4.2-36，取 v=118m/min 故实际切削速度： 主轴转速。所以取480r/min。 当时，工作台每分钟进给量：，取为980mm/min t=0.62mi

23、n 本工序切削时间为：min 工序4 粗、精铣Φ72端面，以Φ32的下端面为基准。 粗铣Φ72上端面: 刀具：YG6硬质合金端铣刀， 机床：X51立式铣床 f=1.56mm/r 根据《切削手册》查的， f=1.56mm/r 现采用X51立式铣床，根据《简明手册》4.2-36查得取 ，故实际切削速度 v=37.7m/min 当时，工作台每分钟进给量应为 查说明书，取 计算切削工时 t=0.21min 因此 精铣Φ72端面： f=0.42mm/r n=214r/min t=0.84min 由《切削手册》表3.6查得：, f

24、=0.42mm/r 即27m/min，因此，。现采用X51立式铣床，取 ，工作台每分钟进给量应为： 查机床使用说明书，取 。 铣削基本工时： 工序5 粗，精镗Φ50孔，以Φ32下端面为基准. 粗镗Φ50孔： 机床：T68卧式镗床 单边余量 由《简明手册》4.2-20查得取 f=0.52mm/r n=200r/min 由《简明手册》4.2-21查得取 计算切削工时 t=0.13min 精镗Φ50孔： 单边余量,可一次切除，则 。 f=0.27mm/r v=100m/min n=637r/min t=0.038min

25、 由《切削手册》表1.6查得，进给量取为0.27mm/r。由《切削手册》表1.1查得，，则： 查《简明手册》表4.2-20，取为630r/min。 加工基本工时： 工序6 铣断，以D1为基准，采用X60卧式铣床加专用夹具； 选择锯片铣刀，d=160mm，l=4mm，中齿，Z=40 f=0.1mm/r v=50.2m/min n=100r/min 采用X61卧式铣床，查《简明手册》，选择进给量为,切削速度为：，则： 根据《简明手册》表4.2-39，取，故实际切削速度为： 此时工作台每分钟进给量应为： 查《简明手册》表4.2-40，刚好有。 计算切

26、削基本工时： t=0.255min 工序7 钻Φ4通孔，钻M6孔。 钻Φ4通孔： 刀具：专用刀具 机床：Z525立式钻床 确定进给量：根据《切削手册》表2.7查得，， f=0.22mm/r v=16.7m/min n=694r/min t=0.066min 查Z525机床使用说明书，现取。查《切削手册》表2.15， ，计算机床主轴转速： 按机床选取，所以实际切削速度为： 计算切削基本工时： 钻M6孔 （1）钻螺纹底孔mm 机床：Z525立式钻床 刀具：高速钢麻花钻 f=0.22mm/r v=14.5m/min n

27、=1128r/min 根据《切削手册》查得，进给量为0.18～0.22mm/r,现取f=0.22mm/r，v=17m/min，则： 查《简明手册》表4.2-15，取。所以实际切削速度为： t=0.047min 计算切削基本工时： （2）攻螺纹M6 机床：Z525立式钻床 刀具：丝锥M6，P=1mm n=318r/min v=5.1m/min t=0.04min 切削用量选为：，机床主轴转速为：，按机床使用说明书选取：，则 ；机动时，，计算切削基本工时： 工序8 用三面刃铣刀铣斜槽面； 刀具：硬质合金三面刃铣刀 机床：X51立式铣床 f=1.6mm

28、/r n=136r/min v=19.8m/min 根据《简明手册》查得：。根据《切削手册》查得：因此：f=1.6mm/r 现采用X51立式铣床，取：，故实际切削速度为： 当时，工作台每分钟进给量应为： 根据《切削手册》表4.2-37查得,取：。 计算切削基本工时： t=0.227min 因此： 三、 夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过与老师协商，决定设计第4道工序——钻，扩孔的钻床夹具。本夹具将用于Z525立式钻床，刀具为高速钢麻花钻，扩孔钻。 (一)问题的提出 本夹具主要用来钻，扩工件，加工出Φ1

29、9.8mm，由于本道工序孔中心线与Φ32上端面有垂直度要求，因此要保证加工的精度。所以，本道工序加工时，主要应该考虑如何提高精度，在此基础上在一定程度上提高劳动生产率，降低劳动强度。 (二)夹具设计 1、定位基准选择 考虑工件的加工结构，可以采用“一面，一固定V形块，一滑动V形块”的定位方式。其中滑动V形块Y轴移动自由度由导轨限制，X轴移动自由度不限制，避免过定位。夹紧机构采用螺旋夹紧机构。同时考虑到生产率要求不是很高，故可以采用手动夹紧。 2、切削力及夹紧力计算 由于实际加工的经验可知,钻削时的主要切削力为钻头的切削方向,即垂直于第一定位基准面,在两侧只需要采用两个V型块定位

30、，经螺旋夹紧机构适当夹紧后，本夹具即可安全工作.因此,无须再对切削力进行计算. 3、定位误差分析 采用自动对中夹具后,定位误差取决于对中块\螺杆以及滑块的制造误差.同时,对对中块利用调整螺钉进行调整并加装钻套后,钻孔后的误差只有0.08mm. 4．夹具设计及操作的简要说明 如前所述，由于是中批量生产，故采用手动夹紧即可满足要求。由于本工序处于加工的最后阶段，故对精度有较高的要求，必须保证刀具与工件的相对位置精度。 夹具装有钻套，可以使夹具在一批零件的加工之前很好地对刀（与塞尺配合使用）；同时夹具体底面的一对定位键可以使整个夹具在机床工作台上有一个正确的安装位置，以有利于钻，扩加工。 参考文献 赵家齐：《机械制造工艺学课程设计指导书》（第2版）—机械工业出版社 李益民： 《机械制造工艺设计简明手册》—机械工业出版社 艾兴，肖诗纲：《切削用量简明手册》）机械工业出版社 侯放：《机床夹具图册》. 浦林祥：《金属切削机床夹具设计手册 》第2版.浦林祥1995