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机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。
就个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力和团队合作的能力，为今后参加建设有中国特色的社会主义国家、全面建设小康社会、建设社会主义和谐社会打下一个良好的基础。
由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。
一、技术要求
1、铸件应xx内应力；
2、铸造圆角R3～R5;
3、两件铸在一起，表面无夹渣，气孔；
4、去毛刺；
5、各表面均按表面精度要求进行加工；
6、保证孔φ55上下两端面与轴A的同轴度分别咋在0.05mm和0.07mm以内；
7、确保φ55和φ73的圆面的上偏差分别不超过0.4mm和0.5mm，下偏差不超过0；
8、保证螺纹孔与φ8锥销孔的位置；
9、材料为HT200；
10、批量生产，年产量10万件，每件质量为1kg。
二、零件的分析
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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。拨叉是传动系统中用来拨动滑移齿轮，以实现系统调速、转向的零件。其φ22mm孔通过与轴的过盈配合来传递凸轮曲线槽传来的运动；φ55mm孔的内部突起处与滑移齿轮的凹槽配合。两件零件铸为一体，加工时分开。
零件选用材料为HT200，俗称灰口铸铁。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。CA6140车床拔叉831007共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：
以φ22mm孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：φ22 的孔，Ra≤1.6，以及其上端面与孔有位置要求，上端面对φ22 的孔的轴线的垂直度不大于0.05mm，表面粗糙度为Ra≤3.2um。孔壁上有一个装配时钻铰的锥孔φ8，一个M8的螺纹孔。这两个都没有高的位置度要求。
以φ55mm孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：φ55 mm的孔，以及其上下两个端面，φ73 mm孔。这两组表面有一定的位置度要求，即φ55 mm的孔上下两个端面与φ22 的孔轴线垂直度不大于0.07mm ,且表面粗糙度为Ra≤3.2。
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。
三、工艺规程设计
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已知零件每年的生产量为10万件，质量为1.0Kg，可确定其生产类型为大量生产。故初步确定工艺安排的基本倾向为：加工过程划分阶段；工艺适当集中；加工设备已通用设备为主；大量采用专用工装。
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，故选择铸件毛坯。并依其结构形状、尺寸大小和生产类型，毛坯的铸造方法选用金属模型铸造。
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。
粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取φ22 孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个φ40作主要定位面，限制5个自由度，再以φ22 孔的下端面限制{zh1}1个自由度，达到xx定位，然后进行铣削。
精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。这里以已加工好的φ22 孔和其上端面为精基准。
制定工艺路线得出发点，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，在生产纲领已确定的情况下，可以考虑采用{wn}性机床配以专用工夹具，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。
工序
工序名称
工序内容
定位基准
01
铣
粗、精铣φ22mm孔上端面
两φ22外圆，φ22下端面
02
扩
扩φ22mm孔
两φ22外圆及上端面
03
铰
铰、精铰φ22mm孔
其中一个φ22外圆、另一个φ22孔及上端面
04
车
粗镗、精镗φ55孔
两φ22孔及上端面
05
铣
粗、精铣φ55mm孔上端面至φ73mm
两φ22孔及端面
06
铣
粗、精铣φ55mm孔下端面至φ73mm
两φ22孔及端面
07
钻
钻φ8孔（装配时钻铰φ8锥孔）
两φ40外圆及Φ40上端面
08
钻
钻一个φ6孔，攻M8螺纹
两φ22孔及Φ40上端面
09
铣
铣床切断
两φ22孔及Φ40上端面
10
钳
去毛刺
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1 确定毛坯种类：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，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。查《机械制造工艺及设备设计指导手册》324页表15-5选用铸件尺寸公差等级CT9级。
2 确定铸件加工余量及形状：
《机械制造工艺及设备设计指导手册》325页表15-7，选用加工余量为MA-G级，并查表15-8确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选者及加工余量如下表所示：
?
?
简图
?
?
加工面代号
零件的基本尺寸
铸件件基本尺寸
加工余量等级
加工余量
说明
D1
22mm
17mm
G
2.5×2
双侧加工
D2
55mm
50mm
G
2.5 2
双侧加工
T2
30mm
33mm
G
6.5
单侧加工
T3
50mm
53mm
G
3
上端面，单侧加工
T4
30mm
33mm
G
6.5
单侧加工
（五）确定切削用量及基本工时
工件材料：HT200，σb =0.16GPa HB=190~241，铸造。
工序01：粗、精铣φ22mm孔上端面
机床：X6140卧式铣床。
①粗铣φ22孔上端面。
刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀，牌号YG6（表1.2）。铣削宽度ae<=60，深度ap<=4，齿数z=10，故据《切削用量简明手册》（后简称《切削手册》）取刀具直径do=80mm（表3.1）。
选择刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°，主刃Kr=60°，过渡刃Krε=30°，副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1mm（表3.2）。
2. 切削用量
1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.7mm，一次走刀即可完成所需长度。
2）每齿进给量 机床功率为7.5kw。查《切削手册》（表3.5）f=0.14~0.24mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。
3）查后刀面{zd0}磨损及寿命
查《切削手册》表3.7，后刀面{zd0}磨损为1.0~1.5mm。
查《切削手册》表3.8，由铣刀直径do=80mm，故刀具寿命T=180min
4）计算切削速度 按《切削手册》，
V c= ??
算得 Vc＝110mm/s，n=439r/min，Vf=490mm/s
据XA6132铣床参数，选择 =475r/min，Vfc=475mm/s，
则实际切削速度 =3.14*80*475/1000=119.3m/min，
实际进给量为 ?= ?/ncz = 475/(300×10)=0.16mm/z。
5) 校验机床功率 查《切削手册》表3.30，Pcc=1.1kw，而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。
最终确定 ap=1.7mm，nc=475r/min，Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，
f z=0.16mm/z。
6）计算基本工时 L=l+y+△，l=40，y+△=12（表3.26）
tm＝L/ Vf=(40+12)/475=0.11min。
②精铣φ22孔上端面。
刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀，牌号YG6。铣削宽度ae<=60，深度ap<=4
齿数z=10，故据《切削用量简明手册》（后简称《切削手册》）取刀具直径do=80mm。选择刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°，主刃Kr=60°，过渡刃Krε=30°，副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1mm。
2. 切削用量
1） 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=0.8mm，一次走刀即可完成所需长度。
2） 每齿进给量 机床功率为7.5kw。查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面{zd0}磨损及寿命
查《切削手册》表3.7，后刀面{zd0}磨损为1.0~1.5mm。
查《切削手册》表3.8，寿命T=180min
4） 计算切削速度 按《切削手册》，查得 Vc＝110mm/s，n=439r/min，Vf=490mm/s
据XA6132铣床参数，选择nc=475r/min，Vfc=475mm/s，
则实际切削速度V c=3.14×80×475/1000=119.3m/min，实际进给量为
f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z
5) 校验机床功率 查《切削手册》Pcc=1.1kw，而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。
最终确定 ap=0.7mm，nc=475r/min，Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）计算基本工时
tm＝L/ Vf=(40+12)/475=0.11min。
工序02：扩φ22mm孔
机床：Z3035B摇臂式钻床
1. 选择钻头。选择高速钢麻花钻头，粗钻时do=20mm，钻头采用双锥刃磨法，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.决定进给量
①按加工要求决定进给量：查《切削用量简明手册》，根据表2.7，按铸铁的强度 ， 时, 。
由于 ?，修正系数
所以， ?
②按钻头强度选择进给量：根据表2.8，当 ， ，钻头强度允许的进给量 。
③按机床进给机构强度决定进给量：根据表2.9，当 ， ，机床允许的轴向力为12500N，选择 。
从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是加工工艺要求的进给量，根据经验，最终决定进给量 ?。
经校验当进给量 ， 小于钻床的额定轴向力。 可用。
??? 钻头磨钝标准及寿命
后刀面{zd0}磨损限度为0.5～０.８mm，寿命 。
?
3、切削速度
查《切削用量简明手册》 ?，修正系数 ? ? ， ? ? ?故 。
速度： ?
查手册，机床实际转速为
故实际的切削速度
4.计算工时
工序03：铰、精铰φ22mm孔
①粗铰φ22mm孔
?? 根据《切削用量简明手册》，选择高速钢铰刀d0=21.94mm
查表，加工工件为HT200铸铁，进给量 ，切削速度
由于加工时间较少，提高工作的效率，同样选用进给量 。当选择切削速度 ，
计算工时，
②精铰φ22mm孔
根据《切削用量简明手册》，选择高速钢铰刀d0=22IT7mm。当加工工件为HT200铸铁，进给量 ，切削速度
同样选用进给量 。切削速度 ，速度 。
计算工时，
则此工序的时间t=0.15+0.52+0.52=1.19min
对工序04进行分析和夹具设计:
1、???? 毛坯分析：因前面两工序中两φ22孔与其上端面已加工完毕，因而可选此作为加工φ55孔的基准。又φ55孔在只Z轴方向的移动是不影响其加工精度，因而必须限制其他五个自由度，以免出现加工的偏差过大或加工错误。毛坯中铸造出的孔的大小为φ50 mm。
2、???? 毛坯的加工方法：用镗刀进行镗孔
加工表面
加工方法
尺寸大小（mm）
加工余量（mm）
精度等级
公差(mm)
工序余量（mm）
最小值
{zd0}值
孔
铸件
5.0
CT9
?
?
?
粗镗
2Z=4.0
IT11
0.19
1.8
2.39
半精镗
Φ55
2Z=1.0
IT8
0.046
0.405
0.9
选用机床型号为T616卧式铣镗床，功率为1.5KW的TA20镗削头，量具选用千分表。
粗镗时，选用进给量为f＝0.2mm/s，主轴转速为245r/min，被吃刀量为ap=2mm.粗镗走刀一次。
由 可求得此时的进给速度，代数据入算得
求刀所受力：
查课本和《金属机械加工工艺人员手册》可知 ， ?， ， ， ，据此可算得力为
功率
取机床效率为0.85，则所需机床功率为 ，因而机床的功率足够。
同理在半精镗时，查《机械制造工艺简明手册》知选进给量为0.145mm/s，主轴转速为370r/min，所以
???????????
可算得，此时的功率
按机床效率0.85计算，则此时所需机床功率为 ，因而机床的功率是足够的。
查《金属机械加工工艺人员手册》，选用主偏角为 的YG8硬质合金镗刀，切入长度 ，超出长度 ，则机动时间为：
??????????? ??????（ ?）?? （ 为进给次数）
代数据入算得，粗镗时的机动时间
????????????? 半精镗的机动时间
所以，总的机动时间为
3、???? 定位方式：采用一面两孔定位，用上端面作为定位面，两φ22孔作为定位孔，采用一圆柱销和削角销定位，圆柱销通过衬套外径与夹具体配合，配合方式采用H7/n6，衬套内径与定位销的配合采用H7/h6，定位销的定位端头部均做成15o的长倒角，以便于工件套入，定位销与定位孔的配合采用H7/f7。削角销则根据计算和查表方法求得。
4、???? 削角销的确定： 由机械制造基础课本174～175页可知：
????????????
?? ?????????由表查得：b＝8mm ,B＝22mm.
5、???? 误差的确定：
1）??? 圆柱销的尺寸为φ ；由此可计算出两孔中心线对两销中心线连线的{zd0}转角误?? 差：
???????? ????
代数据入算得转角误差为2.7’。
2）? 销定位后，工件在x,y方向的{zd0}位移为：
??
代数据入算得 (mm).
??????? 所以
由上可知，转角误差比较小，对工件的影响不大，而位置误差在两孔的位置公差范围之内，因而此定位方法是可行的。
6、 夹具体的设计：
由于装配夹具体具有制造成本低、周期短，精度稳定等优点，有利于夹具标准化、系列化，便于计算机辅助设计的特点，因而采用装配夹具体。由标准的毛坯件、零件及个别非标准件通过螺钉、销钉连接，组装而成。标准件由专业厂生产。
零件的定位如下图所示，用机械进行夹紧。
?????????????????????????????? 加工 孔定位图
工序05:粗、精铣φ55孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.07。
机床：XA6132{wn}铣床。
①粗铣φ55孔上端面。
刀具：高速钢立铣刀。铣削宽度ae<=60，深度ap<=3，故据《切削用量简明手册》（后简称《切削手册》），取刀具直径do=20mm，周齿齿数z=20，端齿齿数z=8。刀具的螺旋角 （可以选取的角度范围是：20~45度）。
2. 切削用量
1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=2 .0mm，两次走刀即可完成所需长度。
2）每齿进给量 机床功率为7.5kw。查《切削手册》f=0.10~0.06mm/z。由于是是粗加工铸铁，选较大每齿进给量f=0.10 mm/z。
3）查后刀面{zd0}磨损及寿命
查《切削手册》表3.7，后刀面{zd0}磨损为0.30~0.50mm。
查《切削手册》表3.8，寿命T=60min
4）计算切削速度 按《切削手册》表3.9，查得：
Vt=15m/min,nt=299 r/min,Vft=76mm/min,
K Mv=KMn=KMvf=0.9,?
Ksv=Ksn=Ksvf=0.8。
故Vc=VtKv=15*0.9*0.8=10.8m/min
n=nt*Kn=299*0.9*0.8=215.28r/min?
Vf=Vft*Kf=76*0.9*0.8=54.76mm/min??
据XA6132铣床参数，选择nc=235r/min，Vfc=118mm/min
则实际切削速度V c=(3.14donc)/1000=147.58m/min，
实际进给量为f zc=V fc/ncz = 118/(235×8)=0.06mm/z。
5) 校验机床功率 查《切削手册》Pcc=1.1kw，而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。
最终确定 ap=2.1mm，nc=235r/min，Vfc=118mm/min,
V c=147.58m/min，f z=0.06mm/z。
6）计算基本工时
tm＝L/ Vf=(203*2)/118=3.4min。
①精铣φ55孔上端面。
刀具：高速钢立铣刀。铣削宽度ae<=60，深度ap<=3，故据《切削用量简明手册》（后简称《切削手册》），取刀具直径do=20mm，周齿齿数z=20，端齿齿数z=8。刀具的螺旋角 。
2. 切削用量
1）铣削深度? 选择ap=0.8mm，一次走刀即可完成所需长度。
2）每齿进给量 机床功率为7.5kw。查《切削手册》f=0.10~0.06mm/z。由于是是精加工铸铁，选较大每齿进给量f=0.07 mm/z。
3）查后刀面{zd0}磨损及寿命
查《切削手册》表3.7，后刀面{zd0}磨损为0.20~0.25mm。
查《切削手册》表3.8，寿命T=60min
4）计算切削速度 按《切削手册》表3.9，查得：
Vt=16m/min,nt=318 r/min,Vft=57mm/min,
K Mv=KMn=KMvf=0.9,Ksv=Ksn=Ksvf=0.8。
故Vc=VtKv=16*0.9*0.8=11.52m/min
n=nt*Kn=318*0.9*0.8=228.96r/min
Vf=Vft*Kf=57*0.9*0.8=41.04mm/min
据XA6132铣床参数，选择nc=235r/min，Vfc=118mm/min
则实际切削速度V c=(3.14donc)/1000=147.58m/min，
实际进给量为f zc=V fc/ncz = 118/(235×8)=0.06mm/z。
5) 校验机床功率 查《切削手册》Pcc=1.1kw，而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。
最终确定 ap=0.8mm，nc=235r/min，Vfc=118mm/min
，V c=147.58m/min，f z=0.06mm/z。
6）计算基本工时
tm＝L/ Vf=229/118=1.9min。
工序06:粗、精铣φ55孔下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.07。
??? 加工方法同工序05。
工序07： 以φ22孔为精基准，钻2*φ8孔（装配时钻铰锥孔）。
机床：Z252型立式钻床
1. 选择钻头
