拨叉(831008)的加工工艺及钻20孔的夹具设计

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。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。 加工余量计算表 工序 锻件毛坯（?32，扩?20孔 粗，精铰?20 ?72上下端面距 孔 加工尺寸及公差 离，零件尺寸34mm） 加工前尺寸 加工后尺寸 34mm 30mm 18mm 19.7mm 19.8mm 19.94mm

加工余量（单边） 2.0mm 0.85mm +0.021/0 0.07mm +0.021/0 加工公差（单边） (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. 加工条件

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°,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 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

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：

vc?cvdwqvpvkv mTapxvfzyvaeuvz其中 ae?72mm，ap?1mm，Cv?245，qv?0.2，xv?0.15，yv?0.35，

m?0.32，T?180min，fz?0.18mm/z，kv?kMv?kSv?1.0?0.8?0.8，uv?0.2，pv?1.4，

Z?12，将以上数据代入公式：