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目錄
摘 要 2
前 言 3
1.零件分析 3
1.1 零件的作用 3
1.2 零件的工藝分析 4
2. 工藝規(guī)程設計 4
2.1 毛坯的制造形式 4
2.2 基準面的選擇 5
2.3 制定工藝路線 5
2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 6
2.5 確定切削用量及基本工時 7
3. 繪制零件圖和編制工藝文件 24
3.1 繪制零件圖 24
3.2 編制工藝文件 24
4. 夾具設計 25
4.1確定定位方案，選擇定位元件 25
4.2確定導向裝置 25
4.3確定夾緊機構……………….……………………………….……………………………………25
4.4確定其他裝置………………………….………………………………………………………….25
4.5設計夾具體…………………………….………………………………………………………….25
結 論 26
參考文獻 27
30
摘 要
撥叉的加工質量將直接影響機器的性能和使用壽命。本次設計旨在提高CA6140車床撥叉的加工效率，由此我們首先對撥叉的結構特征和工藝進行了仔細的分析，然后確定了一套合理的加工方案，加工方案要求簡單，操作方便，并能保證零件的加工質量。在制定加工工藝規(guī)程的順序如下：
1分析零件；
2選擇毛坯；
3設計工藝規(guī)程：包括制定工藝路線，選擇基準面等；
4工序設計：包括選擇機床，確定加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸，確定切削用量及計算基本工時等；
5編制工藝文件。
此外，為了提高勞動生產率，降低勞動強度，保證加工質量，需設計專用夾具，本次設計選擇了第六道工序銑斷雙體的專用夾具設計，以滿足加工過程的需要。
關鍵詞：撥叉; 工藝規(guī)程; 夾具設計
前 言
課程設計是學生相應的理論課程，并在此基礎上進行的一個教學環(huán)節(jié)，也是學生在校學習階段的一個重要的教學環(huán)節(jié)，是完成工程師基本訓練的一個必不可少的過程。通過課程設計培養(yǎng)學生綜合運用所學知識獨立解決本專業(yè)一般工程技術問題的能力，樹立正確的設計思想和工作作風。
本次設計是提高CA6140車床上撥叉的加工效率，設計正確的加工工藝路線，以及某道工序的夾具。這次設計涉及到機床，機械加工工藝，工裝夾具等機制專業(yè)的幾乎所有的專業(yè)基礎知識。是一次全面地，系統(tǒng)地檢查自己在大學期間對專業(yè)知識學習的情況，在整個設計過程中做到嚴謹認真，一絲不茍的精神，盡量使自己的設計達到理想的水平，通過獨立的查找資料，分析，計算完成方案設計，圖紙設計和編寫技術文件等，設計了這套比較完整的加工工藝路線，使自己對機制專業(yè)有了更深刻的認識。
由于時間短促，經驗不足以及水平有限，本次設計難免許多不妥和錯誤之處，敬請批評指正，以便及時改正。
1.零件分析
1.1 零件的作用
題所給的是CA6140車床上的撥叉，它位于車床變速機構中，主要起換擋作用，使主軸回轉運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩。零件上方的Φ20mm的孔與操作機構相連，下方的Ф50mm的半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸，通過上方的力撥動下方的齒輪變速，兩零件鑄造為一體，加工時分開。
1.2 零件的工藝分析
CA6140車床上的撥叉共有兩處加工表面。其間有一定的位置要求，分述如下：
1.2.1 以Ф20mm為中心的加工表面
這一組加工表面包括：Ф20mm的孔，以及其上下表面，孔壁上有一個裝配時要鉆鉸的Ф8mm的錐孔，一個M6的螺紋孔，和一個缺口。
1.2.2 以Ф50mm為中心的加工表面
這一組加工表面包括：Ф50mm的孔，以及其上、下端面；
這兩組表面有一定的位置要求；
（1） Ф50mm的孔的上、下表面與Ф20的孔的垂直度誤差為0.07mm。
（2） Ф20mm的孔的上、下表面與Ф20的孔的垂直度誤差為0.05mm。
（3） Ф50mm、Ф20mm的孔的上、下表面以及Ф50mm的孔的內表面的粗糙度誤差為3.2um。
（4） Ф20mm的孔的內表面的粗糙度誤差為1.6um，精度為IT7。
2. 工藝規(guī)程設計
2.1 毛坯的制造形式
零件材料為HT200，考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構又比較簡單，故選擇鑄件毛坯。 圖一 毛坯圖
2.2 基準面的選擇
2.2.1 粗基準的選擇 對零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準，而對若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準，根據這個基準原則，現取Ф20mm的孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一組共兩個短V形塊支承兩個Ф20mm孔的外輪廓作主要定位面，以消除3個自由度，再用一個支承板支撐在Ф72mm的上表面，以消除3個自由度。
2.2.2 精基準的選擇 主要應考慮基準重合問題。當設計基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。
2.3 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為中批生產的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。除此以外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。
1、 工藝路線方案一：
工序一：退火
工序二：粗、精銑Ф20 mm、Ф50 mm的下表面，保證其粗糙度為3.2 um
工序三：以Ф20 mm的下表面為精基準，粗、精銑Ф20 mm的孔的上表面，保證其粗糙度為3.2 um,其上、下表面尺寸為30mm，
工序四：以Ф20 mm 的下表面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸Ф20 mm的孔，保證其內表面粗糙度為1.6 um，垂直度誤差不超過0.05mm
工序五：以Ф20 mm的下表面為精基準，粗、半精鏜Ф50 mm的孔，保證其內表面粗糙度為3.2 um
工序六；以Ф20 mm的下表面為精基準，粗、精銑Ф50 mm的上表面，保證其與孔的垂直度誤差不超過0.07mm，其上、下表面尺寸為12mm
工序七：銑斷
工序八：以Ф20 mm的孔為精基準，鉆Ф8 mm的錐孔的一半Ф4 mm，裝配時鉆鉸
工序九：以Ф20mm的孔為精基準，鉆Ф5mm的孔，攻M6的螺紋
工序十：以Ф20 mm的孔為精基準，銑缺口，保證其粗糙度為12.5um
工序十一：檢查
上面的工序可以是中批生產，但是其效率不高，并且工序四中的鉆孔方法在鉆孔是可能會偏離中心。經綜合考慮，采用下面的方案二。
工藝路線方案二：
工序一；退火
工序二：粗、精銑Ф20 mm、Ф50 mm的下表面，保證其粗糙度為3.2 um
工序三：以Ф20 mm的下表面為精基準，粗、精銑Ф20 mm、Ф50 mm的孔的上表面，保證其粗糙度為3.2 um，Ф20 mm的上、下表面尺寸為30mm，Ф50 mm的上、下表面尺寸為12mm
工序四：以Ф20 mm 的下表面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸Ф2 0 mm的孔，保證其內表面粗糙度為1.6 um，垂直度誤差不超過0.05 mm
工序五：以Ф20 mm 的下表面為精基準，粗、半精鏜Ф50 mm的孔，保證其內表面粗糙度為3.2 um
工序六：銑斷
工序七：以Ф20 mm的孔為精基準，鉆Ф8 mm的錐孔的一半Ф4 mm，裝配時鉆鉸
工序八：以Ф20 mm的孔為精基準，鉆Ф5 mm的孔，攻M6的螺紋
工序九：以Ф20 mm的孔為精基準，銑缺口，保證其粗糙度為12.5 um
工序十：檢查
2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“CA6140車床撥叉”零件的材料為HT200硬度為190~210HB，毛坯重量為2.2Kg,生產類型為中批量，鑄件毛坯。又由<<機械制造工藝設計簡明手冊>>（以下稱〈〈工藝手冊〉〉表1.3-1查得毛坯的制造方法采用殼模鑄造級，表2.2-4查得加工余量等級為G級，選取尺寸公差等級為CT10。
根據以上資料及路線，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯如下：
1、延軸線方向長度方向的加工余量及公差（Ф20mm、Ф50mm端面） 查《工藝手冊》表2.2~4取Ф20mm、Ф50mm端面長度余量為2.5mm(均為雙邊加工)。
銑削加工余量為：a)粗銑：1.5mm b)精銑：1mm
毛坯尺寸及公差為：（35土0.3）mm （ 17土0.25）mm
2、內孔（Ф50mm已鑄成孔）查《工藝手冊》表2.2~2.5，取Ф50mm已鑄成長度余量為3mm，即已鑄成孔Ф44mm。
鏜削加工余量為：a)粗鏜：2mm b)半精鏜：1mm
毛坯尺寸及公差為：（48土0.3）mm （）mm
3、其他尺寸直接鑄造得到。
2.5 確定切削用量及基本工時
2.5.1 工序二：粗、精銑孔Ф20mm、Ф50mm的下表面
（1） 加工條件
工件材料：HT200。бb=0.16GPa HBS=190~210，鑄件
機床：XA5032立式銑床
刀具；W18Cr4V硬質合金端銑刀
W18Cr4V硬質合金端銑刀，牌號為YG6，由《切削用量簡明手冊》〉后稱《切削手冊》表3.1查得銑削寬度ae<=60mm,深度ap<=4,齒數Z=10時，取刀具直徑do=80mm。又由《切削手冊》表3.2選擇刀具的前角ro=+5o;后角ao=8o;副后角a’o=,刀齒斜角λs=-10o,主刃Kr=60o,過渡刃Krε=30o,副刃Kr’=5o,過渡刃寬bε=1mm
(2) 切削用量
1）粗銑Ф20mm的下表面
a)切削深度 因切削用量較小，故可以選擇ap=1.5mm,一次走刀即可完成所需尺寸。
b)每齒進給量：由《切削手冊》表3.30可知機床的功為7.5KW，查《切削手冊》表3.5可得f=0.14~0.24mm/z,由于是對稱銑，選較小量f=0.14mm/z
c)查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為（1.0~1.5）mm
查《切削手冊》表3.8, 壽命T=180min
d)計算切削速度 按《切削手冊》表3.27中的公式：
也可以由表3.16查得=98mm/s n=439r/min vf =490mm/s 又根據XA5032銑床參數，選 n=475r/min vf =600mm/s，則實際的切削速度為：
即==119.3m/min,實際進給量為：
即==0.13mm/z
e)校驗機床功率 查《切削手冊》表3.24，Pcc=1.1KW,而機床所提供的功率Pcm為1.7KW，所以Pcm> Pcc,故校驗合格。
最終確定ap=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/min vc=119.3m/min fz=0.13mm/z
f)計算基本工時
公式中： L=l+y+Δ；根據《切削手冊》表3.26，可得 l+Δ=12mm,所以L=l+y+Δ=32+12=44mm
故 =44/600=0.073min
2)粗銑Ф50mm的下表面
a)銑削Ф50mm的下表面與銑削Ф20mm的下表面的相關參數及其用量等都相同。即 ap=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/s vc=119.3m/min fz=0.13mm/z
b)計算基本工時
公式中： L=l+y+Δ；根據《切削手冊》表3.26，可得 l+Δ=0所以L=l+y+Δ=72mm
故 =72/600=0.12min
3)精銑孔Ф20mm的下表面
a) 切削深度 因切削用量較小，故可以選擇ap=1.0mm, 一次走刀即可完成所需尺寸
b)每齒進給量：由《切削手冊》表3.30可知機床的功為7.5KW，查《切削手冊》表3.5可得f=0.5~0.7mm/r，由于是對稱銑，選較小量f=0.7mm/r
c)查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為（1.0~1.5）mm
查《切削手冊》表3.8, 壽命T=180min
d)計算切削速度 按《切削手冊》表3.27中的公式：
也可以由表3.16查得=124mm/s vf =395mm/min n=494r/min,根據XA5032銑床參數，選 n=475r/min vf =375mm/min , 則實際的切削速度為
所以==119.3m/min,實際進給量
所以==0.08mm/z
e)校驗機床功率 查《切削手冊》表3.24，Pcc=1.1KW,而機床所提供的功率Pcm為1.7KW，所以Pcm> Pcc,故校驗合格。
最終確定ap=1.0mm nc=475r/min vfc=375mm/min vc=119.3mm/min
f)計算基本工時
公式中： L=l+y+Δ；根據《切削手冊》表3.26，可得 l+Δ=80mm, 所以L=l+y+Δ=32+80=112mm
故 =112/375=0.3min
2)精銑Ф50mm的下表面
a)銑削Ф50mm的下表面與銑削Ф20mm的下表面的相關參數及其用量等都相同。即 ap=1.0mm nc=475r/min vfc=375mm/min vc=119.3mm/m
b)計算基本工時
公式中： L=l+y+Δ；根據〈〈切削手冊〉〉表3.26，可得 l+Δ=80mm所以L=l+y+Δ=72+80=152mm
故 =152/375=0.405min
2.5.2 工序三：粗、精銑孔Ф20mm、Ф50mm的上表面
本工序的切削用量及基本工時與工序一中的粗、精銑孔Ф20mm、Ф50mm的下表面相同。
2.5.3 工序四：鉆、擴、鉸、精鉸Ф20mm的孔
（一） 鉆Ф18mm的孔
（1）加工條件
工藝要求：孔徑d=18mm, 孔深l=30mm,通孔 ，用乳化液冷卻
機床 ：Z535型立式鉆床
刀具 ：高速鋼麻花鉆頭
選擇高速鋼麻花鉆頭，其直徑do=18mm,鉆頭幾何形狀為：由《切削手冊》表2.1及表2.2 選修磨橫刃，β=28o αo=10o 2Φ=118o 2Φ1=70o bε=3.5mm b=2mm l=4mm
(2) 切削用量
1) 決定進給量f
a)、按加工要求決定進給量 根據《切削手冊》表2.7，當鑄鐵的強度
бb200HBS do=18mm時，f=0.70~0.86mm/r
由于L/d=30/18=1.67<3,故取修正系數K=1
所以 f=(0.70~0.86)x1=(0.70~0.86)mm/r
b) 按鉆頭強度決定進給量 根據表2.8，當бb=190MPa,do=18mm,鉆頭強度允許的進給量f=1.6mm/r
c)按機床進給機構強度決定進給量 根據表2.9，當бb210MPa,do20.5mm,機床進給機構允許的軸向力為11760N（Z535鉆床允許的軸向力為15696N（見《工藝設計手冊》表4.2-14）時，進給量為1.5mm/r。
從以上三個進給量比較可以看出，受限制的進給量是工藝要求，其值為f=0.70~0.86mm/r，根據Z535鉆床說明書，選f=0.80mm/r（見《工藝設計手冊》表4.2-16），又由《切削手冊》表2.19可以查出鉆孔時的軸向力，當f=0.80mm/r do<=21mm時，軸向力Ff=7260N
軸向力的修正系數為1.0，故Ff=7260N
根據Z535鉆床說明書，機床進給機構強度允許的最大軸向力為Fmax=15696N，由于Ff
Mc
又根據《切削手冊》表2.23，當бb=(170~213)MPa do<=20mm f<=0.9mm/r vc<=17.4m/min時 Pc=1.7KW
根據Z535鉆床說明書, Pc Mc
又根據《切削手冊》表2.23，當бb=(170~213)MPa do<=20mm f<=0.75mm/r vc<=20m/min時 Pc=1.7KW
根據Z535鉆床說明書, Pc Mc
又根據《切削手冊》表2.23，當бb=(170~213)MPa do<=20mm f<=2.0mm/r vc<=10m/min時 Pc=1.7KW
根據Z535鉆床說明書, Pc3,故取修正系數K=0.8
所以 f=(0.18~0.22)x0.8=(0.144~0.176) mm/r
b) 按鉆頭強度決定進給量 根據表2.8，當бb=190MPa,do<=4.3mm,鉆頭強度允許的進給量f=0.5mm/r c)按機床進給機構強度決定進給量 根據表2.9，當бb210MPa,do10.2mm,機床進給機構允許的軸向力為8330N（Z525鉆床允許的軸向力為8830N（見《工藝設計手冊》表4.2-14）時，進給量為1.63mm/r。
從以上三個進給量比較可以看出，受限制的進給量是工藝要求，其值為f=(0.144~0.176) mm/r，根據Z525鉆床說明書，選f=0.17mm/r（見《工藝設計手冊》表4.2-16），又由《切削手冊》表2.19可以查出鉆孔時的軸向力，當f<=0.17mm/r do<=12mm時，軸向力Ff=1230N
軸向力的修正系數為1.0，故Ff=1230N
根據Z525鉆床說明書，機床進給機構強度允許的最大軸向力為Fmax=8330N，由于Ff Mc
又根據《切削手冊》表2.23，當бb=(170~213)MPa do<=10mm f<=0.53mm/r vc<=17.4m/min時 Pc=0.8KW
根據Z525鉆床說明書, Pc Mc
又根據《切削手冊》表2.23，當бb=(170~213)MPa do<=10mm f<=0.53mm/r vc<=15.1m/min時 Pc=1.0KW
根據Z525鉆床說明書, Pc
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