哈工大机械制造大作业一、零件分析题目所给的零件是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操作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。

零件上方的孔与操纵机构相连，二下方的Φ55叉口则是用于与所控制齿轮所在的轴接触，拨动下方的齿轮变速。

其生产纲领为批量生产，且为中批生产。

图1-1 CA6140拨叉零件图二、零件的工艺分析零件材料采用HT200，加工性能一般，在铸造毛坯完成后，需进行机械加工，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Φ25：该加工面为内圆面，其尺寸精度要求为；2、叉口半圆孔Φ55：该加工面为内圆面，其尺寸精度要求为；3、拨叉左端面：该加工面为平面，其表面粗糙度要求为，位置精度要求与内圆面圆心距离为；4、叉口半圆孔两端面，表面粗糙度要求为，其垂直度与小头孔中心线的垂直度为；5、拨叉左端槽口，其槽口两侧面内表面为平面，表面粗糙度要求为，其垂直度与小头孔中心线的垂直度为0.08mm。

6、孔圆柱外端铣削平面，加工表面是一个平面，其表面粗糙度要求为。

三、确定毛坯1、确定毛坯种类：零件材料为，查阅机械制造手册，有，考虑零件在机床运行过程中受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸造毛坯。

图3-1 毛坯模型2、毛坯特点：（1）性能特点：（2）结构特点：一般多设计为均匀壁厚，对于厚大断面件可采用空心结构。

CA6140拨叉厚度较均匀，出现疏松和缩孔的概率低。

（3）铸造工艺参数：铸件尺寸公差：铸件公称尺寸的两个允许极限尺寸之差成为铸件尺寸公差。

成批和大量生产采用金属型时，铸钢和铸件尺寸公差等级为级，选择尺寸公差等级为CT8。

机械加工余量：查阅参考文献[5]，铸铁件的加工余量等级为E、F、G，故设计铸件公差为。

最小铸出孔：由于孔深为，孔壁厚度为，此时灰铸铁的最小铸出孔直径大于，故孔不铸出，采用机械加工的方法加工。

3、毛坯尺寸的确定：图3-2如图所示，现对图中1、2、3、4处加工面进行余量计算。

毛坯加工工艺方法选择金属型铸造，GB6414/86，公差等级选择8级。

所以，铸件基本尺寸根据计算以及查表所得数据可以得到：①左端面到的基本尺寸及公差：，圆整之后，取基本尺寸和公差为；②的内圆基本尺寸及公差：，圆整之后，取基本尺寸和公差为；③圆端面到底部大平面基本尺寸及公差：，圆整之后，取基本尺寸和公差为；④孔两端面基本尺寸及公差：，圆整之后，取基本尺寸和公差为。

四、选择定位基准基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。

基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得到提高。

否则，加工工艺过程中就会问题百出，甚至会造成零件大批报废。

1、粗基准的选择：按有关基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作为粗基准；若零件有若干不加工表面时，则应以加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做粗基准。

现以零件的底面作为定位的粗基准。

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，叉口两端面与孔中心线的垂直度误差为0.1mm；槽口端面与孔中心线的垂直度误差为0.08mm，故以孔为精基准。

五、工序的安排1、加工方法的选择（1）孔是配合面，又是其他加工表面的基准，其终加工是铰孔，其前面的工步则是钻孔、扩孔。

（2）叉口内圆终加工可用半精铣或半精镗，其前面的工步则是粗铣或粗镗；（3）叉口侧面终加工可用半精铣，其前面的工步则是粗铣；（4）叉口断面用铣刀切断；（5）拨叉左端面终加工可用精铣，前面的工步则是粗铣、半精铣；（6）槽口终加工可用精铣，其前面的工步则是粗铣、半精铣；（7）孔外圆平面可以用粗铣达到表面质量要求。

2、机械加工工序（1）遵循“先基准，后其他”原则，首先加工精基准；（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；（3）遵循“先面后孔”原则。

3、热处理工序铸造成型后，进行调制处理。

4、辅助工序粗精加工工序之间，应安排去应力退火、去毛刺和中间检验工序。

六、制定工艺路线制定工艺路线应以零件的几何形状、尺寸精度和位置精度等技术要求得到保证为出发点。

在生产纲领以确定为中批量生产的条件下，可以考虑采用万能机床配以专用工、夹具，尽量是工序集中来提高生产效率。

除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

1、工艺路线一2、工艺路线二3、工艺路线比较与分析上述两个方案的特点：方案一是先加工圆与两个内孔，并把这两步放在一个工序中，利用夹具和夹具上的定位元件保证以保证内孔和孔的相对位置精度。

在后续加工时，以内孔为精基准，保证后续加工精度，并利用了两件合铸的优势，提高了工作效率；方案二与方案一不同之处在于是先加工内孔，使之达到要求精度，然后再利用一锥销保证内孔和孔的相对位置精度，工序上不如方案一效率高，但是在可操作性上面比方案一略高。

可以将工序定为：七、机械加工余量、工序尺寸的确定CA6140车床拨叉，零件材料为HT200，硬度190～210HB，毛坯重量约为1.1kg，生产类型为中批量生产，铸造毛坯。

根据以上原始资料及加工工艺，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）由于工件较小，为方便加工节省材料将两件铸在一起，同时加工。

按《机械制造工艺设计简明手册》（后称文献[10]）表2.2-1查得铸件在长度最大方向公差尺寸CT=2.2mm，同理可查得外圆轴线方向CT=1.6mm；大头孔CT=1.4mm；外圆轴线方向CT=1.1mm。

根据文献[10]表2.2-4按8F标准查得机械加工余量MA分别为2.0mm、2.0mm、1.5mm （双边余量）、2.0mm。

根据文献[10]图2.2-1及图2.2-2可以得出毛坯各尺寸，经过圆整后得出尺寸如下：（2）铸件的圆角半径，按文献[10]表2.2-9金属型铸造圆角公式，对于黑色金属有。

故选取R=3~5mm。

按表2.2-8选取拔模斜度外表面内表面自然时效处理以消除铸造应力。

（3）两内孔，考虑其孔径较小铸造困难，为简化铸造毛坯外型，现直接将圆柱铸成实心的。

（4）铣φ40端面加工余量及公差。

两φ40圆柱端面为自由尺寸和公差，表面粗糙度没有明确要求，考虑切除铸造缺陷区及提供定位精基准的需要，进行一步粗铣，根据表2.2-4查得加工余量MA=2.0mm。

又因为公差CT=1.6，根据毛坯尺寸，工序余量Z=3mm。

（5）镗φ55内孔毛坯为铸孔，内孔精度要求IT13表面粗糙度为Ra3.6，可以一次粗镗成所需的尺寸，得出工序余量2Z=4.4mm，Z=2.2mm。

（6）钻扩绞两孔φ25两内孔精度要求IT7参照文献[10]表2.3-8确定工序尺寸及工序余量为：钻孔：φ23扩孔：φ24.8 2Z=1.8mm粗绞：φ21.94 2Z=0.14mm精绞：（7）铣断（8）铣φ55孔两端面圆柱φ55圆柱两端面距离为（IT12），表面粗糙度值要求为Ra3.2，与孔有垂直度要求。

故可以考虑用组合铣刀一次铣削成型。

φ55铣削的加工余量MA=2.0mm，根据毛坯尺寸可以得出Z=2.5mm。

（9）铣小头凸台面为简化毛坯模具，16mm×8mm的方槽最初并不铸出，则小头孔凸台仅需留出面铣加工余量，包括粗铣和半精铣两部分。

根据文献[12]表2-36及毛坯尺寸，可得：粗铣工序余量Z=2.5mm半精铣工序余量Z=1.0mm(10) 铣16mm×8mm方槽因为槽的底面深度8mm没有公差要求，表面粗糙度为Ra6.3，两侧面距离为粗糙度Ra3.2，故可以分为粗铣和精铣。

首先选用的直柄立铣刀铣出的槽，然后选用专用刀具铣出所需的槽。

根据文献[12]表2-36及毛坯尺寸，可得：粗铣工序余量Z=8mm半精铣工序余量2Z=2.0mm（11）铣φ40外圆上的45°平面直接从φ40圆柱面上铣出平面即可。

八、确立切削用量及基本工时工序一、铣两处端面1.加工条件工件材料：HT200，，铸造；加工要求：粗铣端面，加工余量3.0mm；机床：X51立式铣床；刀具：YG6硬质合金端铣刀。

铣削宽度a e≤90,深度a p≤6,齿数z=12,故根据文献[10]表3.1，取刀具直径d0=125mm。

根据《切削用量手册》（后称文献[11]）表3.2，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,副偏角Kr′=5°。

2.切削用量1）确定切削深度a p因为余量较小，故选择a p=3.0mm，一次走刀即可完成。

2）确定每齿进给量f z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。

根据文献[11]表3.5，使用YG6硬质合金端铣刀加工，机床功率为4.5kw（据文献[10]表4.2-35，X51立式铣床）时：f z=0.09~0.18mm/z，故选择：f z=0.18mm/z。

3）确定刀具寿命及磨钝标准根据文献[11]表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于铣刀直径d0=125mm，故刀具使用寿命T=180min（据文献[10]表3.8）。

4）计算切削速度v c和每分钟进给量v f根据文献[11]表3.16，当d0=125mm，Z=12，a p≤7.5，f z≤0.18mm/z时，v t=98m/min,n t=250r/min,v ft=471mm/min。

各修正系数为：k MV= 1.0，k SV= 0.8。

切削速度计算公式为：其中，，，，，，，，，，，，，将以上数据代入公式：确定机床主轴转速：根据文献[10]表4.2-36，选择n c=210r/min，v f=400mm/min，因此，实际切削速度和每齿切削量为：5)校验机床功率根据文献[11]表3.24，近似为Pcc=1.9kw,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:a p=3.0mm，n c=210r/min，v f=400mm/s，v c=82m/min，f z=0.159mm/z。

6）计算基本工时：t m＝L/ v f，L=2 (l+ y+Δ)，l=40mm.查文献[11]表3. 26，入切量及超切量为：y+Δ=47mm，则：t m＝L/V f=2(40+47)/400=0.44min。

工序二、镗内孔1.加工条件：机床：T68卧式镗床刀具：硬质合金镗刀2.切削用量：单边切削余量：由文献[12]表5-30查得：，由文献[10]表4.2-21选取：由《简明手册》4.2-20选取：计算切削工时：工序三、钻扩铰两处孔1.钻孔：1）切削用量：机床选择：Z525立式钻床选择钻头：根据文献[11]表2.1、2.2，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时d o=23mm，钻头采用双锥后磨横刃，后角αo＝12°，二重刃长度bε=4.5mm,横刃长度b=2.5mm, 弧面长度l=5mm,棱带长度，，。