CA拨叉零件5518.pdf

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1、 机械制造工艺课程设计 课程名称：机械制造技术 设计课题：CA6140 拨叉 831008 设计 专业：班级：姓名：学号：评分：指导老师：（签字）年 月 日 机械制造工艺及装备课程设计课题单 班级 学生 课 题 CA6140 拨叉 831008 零件 机械加工工艺规程设计及工装设计 原始条件 拨叉 831008 零件图 生产纲领：中等批量 设计要求 1.绘制 CA6140 拨叉 831008 零件图 2.编制 CA6140 拨叉 831008 零件机械加工工艺规程 （含机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡）3.设计机床夹具一套（装配图及部分零件图）3.编写课程设计说明书 课 题 发 给 日 期

2、课程设计完成日期 指导教师 （签名）目 录 序言.1 1、零件的分析.2 1.1 零件的作用.2 1.2 零件的工艺分析.2 2、工艺规程设计.3 2.1 确定毛坯的制造形式.3 2.2 基面的选择.3 2.3 制定工艺路线.3 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.4 2.5 确定切削用量及基本工时.4 3、夹具设计.21 3.1 定位基准的选择.22 3.2 切削力及夹紧分析计算.22 3.3 误差分析与计算.23 3.4 夹具设计及操作的简要说明.24 4、设计总结.25 5、致谢.26 6、参考文献.26 序 言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装

3、备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。车床的拨叉位于车床变速机构中，主要起换挡，使主轴回转运动按照操作者的要求工作，获得所需要的速度和扭矩的作用。零件下方的孔与操作机构相连，而上方的半孔则是用于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。拨叉是机车变速箱中一个重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形

4、状较复杂，但其加工孔与侧面有精度要求，此外还有小头孔上的槽要求精加工，对精度有一定的要求，所以都要求精加工。其大头孔与侧面有垂直度的公差要求，所要加工的槽，在其槽两侧面有平行度公差和对称度公差要求等。因为零件的尺寸精度，几何形状尺寸精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此他们的加工必须保证精度要求。1、零件的分析 1.1 零件的作用 CA6140 车床的拨叉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20 孔与操纵机构相连，二下方的50 半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。

5、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。1.2 零件的工艺分析 CA6140 车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：1.以20 为中心的加工表面。这一组加工表面包括：20021.00 的孔，以及其上下端面，上端面与孔有位置要求，孔壁上有一个装配时钻铰的锥孔，一个 M6 的螺纹孔。下端有一个47的缺口。这三个都没有高的位置度要求。2.以50 为中心的加工表面。这一组加工表面包括：5050.025.0的孔，以及其上下两个端面。这两组表面有一定的位置度要求,即 5050.025.0的孔上下两个端面与 20021.00的孔有垂直度要求，主要是：1)50mm 的孔的上

6、、下表面与 20 的孔的垂直度误差为 0.07mm。2)50mm、20mm 的孔的上、下表面以及 50mm 的孔的内表面的粗糙度误差为 3.2um。3)20mm 的孔的内表面的粗糙度误差为 1.6um，精度为 IT7。4)20mm 的孔的上、下表面与 20 的孔的垂直度误差为 0.05mm。由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准采用专用夹具加工另外一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。2、工艺规程设计 2.1 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，故选择铸件毛坯。2.2 基面的选择 （1）粗基准的选择

7、。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 20021.00mm 孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块 V 形块支承两个 20mm 孔的外轮廓作主要定位面，以消除 3 个自由度，再用一个支承板支撑在 72mm 的上表面，以消除 3 个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。（2）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。2.3 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，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

8、理的保证。在生产纲领已确定为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。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、工艺路线方案一：工序一：退火 工序二：粗、精铣 20 mm、50 mm 的下表面，保证其粗糙度为 3.2 um 工序三：以 20 mm 的下表面为精基准，粗、精铣 20 mm 的孔的上表面，保证其粗糙度为 3.2 um,其上、下表面尺寸为 30mm，工序四：以 20 mm 的下表面为精基准，钻、扩、铰、精铰 20 mm 的孔，保证其内表面粗糙度为 1.6 um，垂直度误差不超过 0.05mm 工序五：以 20 mm 的下表面为

9、精基准，粗、半精镗 50 mm 的孔，保证其内表面粗糙度为 3.2 um 工序六；以 20 mm 的下表面为精基准，粗、精铣 50 mm 的上表面，保证其与孔的垂直度误差不超过 0.07mm，其上、下表面尺寸为 12mm 工序七：铣断 工序八：以 20 mm 的孔为精基准，钻 8 mm 的锥孔的一半 4 mm，装配时钻铰 工序九：以 20mm 的孔为精基准，钻 5mm 的孔，攻 M6 的螺纹 工序十：以 20 mm 的孔为精基准，铣 47缺口，保证其粗糙度为 12.5um 工序十一：去毛刺，清洗 工序十二：终检。上面的工序可以是中批生产，但是其效率不高，并且工序三中的钻孔方法在钻孔是可能会偏离

10、中心。经综合考虑，采用下面的方案二。2、工艺路线方案二：工序一：退火 工序二：粗、精铣 20 mm、50 mm 的下表面，保证其粗糙度为 3.2 um 工序三：以 20 mm 的下表面为精基准，粗、精铣 20 mm、50 mm 的孔的上表面，保证其粗糙度为 3.2 um，20 mm 的上、下表面尺寸为 30mm，50 mm 的上、下表面尺寸为 12mm 工序四：以 20 mm 的下表面为精基准，钻、扩、铰、精铰 2 0 mm 的孔，保证其内表面粗糙度为 1.6 um，垂直度误差不超过 0.05 mm 工序五：以 20 mm 的下表面为精基准，粗、半精镗 50 mm 的孔，保证其内表面粗糙度为

11、3.2 um 工序六：铣断 工序七：以 20 mm 的孔为精基准，钻 8 mm 的锥孔的一半 4 mm，装配时钻铰 工序八：以 20 mm 的孔为精基准，钻 5 mm 的孔，攻 M6 的螺纹 工序九：以 20 mm 的孔为精基准，铣 47缺口，保证其粗糙度为 12.5 um 工序十：去毛刺，清洗 工序十一：终检。2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“CA6140 车床拨叉”零件的材料为 HT200 硬度为 190210HB，毛坯重量为 2.2Kg,生产类型为中批量，铸件毛坯。又由（以下称 工艺手册 表 1.3-1 查得毛坯的制造方法采用壳模铸造级，表 2.2-4 查得加工余量等级为

12、G 级，选取尺寸公差等级为 CT10。根据以上资料及路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯如下：1、延轴线方向长度方向的加工余量及公差（20mm、50mm 端面）查工艺手册表 2.24 取 20mm、50mm 端面长度余量为 2.5mm(均为双边加工)。铣削加工余量为：a)粗铣：1.5mm b)精铣：1mm 毛坯尺寸及公差为：（35 土 0.3）mm （17 土 0.25）mm 2、内孔（50mm 已铸成孔）查工艺手册表 2.22.5，取 50mm 已铸成长度余量为 3mm，即已铸成孔 44mm。镗削加工余量为：a)粗镗：2mm b)半精镗：1mm 毛坯尺寸及公差为：（48 土

13、 0.3）mm （0.500.2550）mm 3、其他尺寸直接铸造得到。2.5 确定切削用量及基本工时 2.5.1 工序二：粗、精铣孔 20mm、50mm 的下表面（1）加工条件 工件材料：HT200。b=0.16GPa HBS=190210，铸件 机床：XA5032 立式铣床 刀具；W18Cr4V 硬质合金端铣刀 W18Cr4V 硬质合金端铣刀，牌号为 YG6，由切削用量简明手册 后称切削手册表3.1 查得铣削宽度 ae60mm,深度 ap4,齿数 Z=10 时，取刀具直径 do=80mm。又由切削手册表 3.2 选择刀具的前角 ro=+5o;后角 ao=8o;副后角 ao=8,刀齿斜角 s

14、=-10o,主刃Kr=60o,过渡刃 Kr=30o,副刃 Kr=5o,过渡刃宽 b=1mm(2)切削用量 2.5.1.1 粗铣 20mm 的下表面 a）切削深度 因切削用量较小，故可以选择 ap=1.5mm,一次走刀即可完成所需尺寸。b)每齿进给量：由切削手册表 3.30 可知机床的功为 7.5KW，查切 削手册表 3.5 可得 f=0.140.24mm/z,由于是对称铣，选较小量 f=0.14mm/z c)查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7，后刀面最大磨损为（1.01.5）mm 查切削手册表 3.8,寿命 T=180min d)计算切削速度 按切削手册表 3.27 中的公式：vvv

15、ovcvxymprpzvec d qvkT afu a z 也可以由表 3.16 查得cv=98mm/s n=439r/min vf=490mm/s 又根据 XA5032 铣床参数，选 n=475r/min vf=600mm/s，则实际的切削速度为：1000occd nv 即cv=3.14 80 4751000=119.3m/min,实际进给量为：f czvcvfn z 即zvf=600475 10=0.13mm/z e)校验机床功率 查 切削手册 表 3.24，Pcc=1.1KW,而机床所提供的功率 Pcm 为 1.7KW，所以 Pcm Pcc,故校验合格。最终确定 ap=1.5mm nc=

16、475r/min vfc=600mm/min vc=119.3m/min fz=0.13mm/z f)计算基本工时 mfLtV 公式中：L=l+y+；根据 切削手册 表 3.26，可得 l+=12mm,所以 L=l+y+=32+12=44mm 故 mt=44/600=0.073min 2.5.1.2 粗铣 50mm 的下表面 a)铣削 50mm 的下表面与铣削 20mm 的下表面的相关参数及其用量等 都相同。即 ap=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/s vc=119.3m/min fz=0.13mm/z b)计算基本工时 mfLtV 公式中：L=l+y+；根据切削手册表

17、 3.26，可得 l+=0 所以 L=l+y+=72mm 故 mt=72/600=0.12min 2.5.1.3 精铣孔 20mm 的下表面 a)切削深度 因切削用量较小，故可以选择 ap=1.0mm,一次走刀即可完成所需尺寸 b)每齿进给量：由切削手册表 3.30 可知机床的功为 7.5KW，查切削手册表 3.5 可得 f=0.50.7mm/r，由于是对称铣，选较小量 f=0.7mm/r c)查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7，后刀面最大磨损为（1.01.5）mm 查切削手册表 3.8,寿命 T=180min d)计算切削速度 按切削手册表 3.27 中的公式：vvvovcvxym

18、prpzvec d qvkT afu a z 也可以由表 3.16 查得cv=124mm/s vf=395mm/min n=494r/min,根据 XA5032 铣床参数，选 n=475r/min vf=375mm/min,则实际的切削速度为 1000occd nv 所以cv=3.14 80 4751000=119.3m/min,实际进给量 f czvcvfnz 所以zvf=375475 10=0.08mm/z e)校验机床功率 查 切削手册 表 3.24，Pcc=1.1KW,而机床所提供的功率 Pcm 为 1.7KW，所以 Pcm Pcc,故校验合格。最终确定 ap=1.0mm nc=475

19、r/min vfc=375mm/min vc=119.3mm/min f)计算基本工时 mfLtV 公式中：L=l+y+；根据 切削手册 表 3.26，可得 l+=80mm,所以 L=l+y+=32+80=112mm 故 mt=112/375=0.3min 2.5.1.4 精铣 50mm 的下表面 a)铣削 50mm 的下表面与铣削 20mm 的下表面的相关参数及其用量等都相同。即 ap=1.0mm nc=475r/min vfc=375mm/min vc=119.3mm/m b)计算基本工时 mfLtV 公式中：L=l+y+；根据 切削手册 表3.26，可得 l+=80mm所以L=l+y+=

20、72+80=152mm 故 mfLtV=152/375=0.405min 2.5.2 工序三：粗、精铣孔 20mm、50mm 的上表面 本工序的切削用量及基本工时与工序一中的粗、精铣孔 20mm、50mm 的下表面相同。2.5.3 工序四：钻、扩、铰、精铰 20mm 的孔 2.5.3.1 钻 18mm 的孔（1）加工条件 工艺要求：孔径 d=18mm,孔深 l=30mm,通孔，用乳化液冷却 机床 ：Z535 型立式钻床 刀具 ：高速钢麻花钻头 选择高速钢麻花钻头，其直径 do=18mm,钻头几何形状为：由切削手册表 2.1 及表 2.2 选修磨横刃，=28o o=10o 2=118o 21=7

21、0o b=3.5mm b=2mm l=4mm(2)切削用量 1)决定进给量 f a)、按加工要求决定进给量 根据切削手册表 2.7，当铸铁的强度 b200HBS do=18mm 时，f=0.700.86mm/r 由于 L/d=30/18=1.673,故取修正系数 K=1 所以 f=(0.700.86)1=(0.700.86)mm/r b)按钻头强度决定进给量 根据表 2.8，当b=190MPa,do=18mm,钻头强度允许的进给量f=1.6mm/r c)按机床进给机构强度决定进给量 根据表 2.9，当b210MPa,do20.5mm,机床进给机构允许的轴向力为 11760N（Z535 钻床允许

22、的轴向力为 15696N（见 工艺设计手册 表 4.2-14）时，进给量为 1.5mm/r。从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为 f=0.700.86mm/r，根据 Z535 钻床说明书，选 f=0.80mm/r（见工艺设计手册表 4.2-16），又由切削手册表 2.19 可以查出钻孔时的轴向力，当 f=0.80mm/r do21mm 时，轴向力 Ff=7260N 轴向力的修正系数为 1.0，故 Ff=7260N 根据 Z535钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为Fmax=15696N，由于Ff Mc 又根据 切削手册 表 2.23，当b=(170213)M

23、Pa do=20mm f=0.9mm/r vc17.4m/min 时 Pc=1.7KW 根据 Z535 钻床说明书,PcPE 所以有 Mc Mm PcPE 故选择的切削用量可用。即 f=0.80mm/r n=nc=275r/min vc=14.4m/min(3)计算基本工时 mLtnf L=l+y+由切削手册表 2.29 查得 y+=9mm 故 309275 0.8mt=0.18min 2.5.3.2 扩 19.8mm 的孔（1）加工条件 工艺要求：孔径 d=19.8mm,孔深 l=30mm,通孔，用乳化液冷却 机床 ：Z535 型立式钻床 刀具 ：高速钢扩孔钻头 选择高速钢扩孔钻头，其直径

24、do=19.8mm,钻头几何形状为：由切削手册表 2.5 ro=18o ao=10o kr=60o kr=30o =15o ba1=1mm(2)切削用量 1)决定进给量 f a)、按加工要求决定进给量 根据切削手册表 2.10，当铸铁的强度 b200HBS do=19.8mm 时，f=(0.91.1)mm/r 由于 L/d=30/19.8=1.52 因扩孔之后还须铰孔，故取修正系数 K=0.7 所以 f=(0.91.1)0.7=(0.630.77)mm/r b)按钻头强度决定进给量 根据表 2.8，当=190MPa,do=19.8mm,钻头强度允许的进给量f=1.75mm/r c)按机床进给机

25、构强度决定进给量 根据表 2.9，当b210MPa,do 20.5mm,机床进给机构允许的轴向力为 11760N（Z535 钻床允许的轴向力为 15696N（见 工艺设计手册 表 4.2-14）时，进给量为 1.5mm/r。从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为 f=（0.630.77）mm/r，根据 Z535 钻床说明书，选 f=0.64mm/r（见 工艺设计手册 表 4.2-16），又由切削手册表 2.19 可以查出钻孔时的轴向力，当 f=0.64mm/r do21mm 时，轴向力 Ff=6080N，轴向力的修正系数为 1.0，故 Ff=6080N 根据Z535钻床

26、说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为Fmax=15696N，由于FfFmax,故 f=0.64mm/r 可以用。2）决定钻头的磨钝标准及寿命 由切削手册表 2.12，当 do Mc 又 根 据 切 削 手 册 表 2.23，当b=(170213)MPa do=20mm f=0.75mm/r vc=20m/min 时 Pc=1.7KW 根据 Z535 钻床说明书,PcPE 所以有 Mc Mm PcPE 故选择的切削用量可用。即 f=0.64mm/r n=nc=375r/min vc=23m/min(3)计算基本工时 mLtnf L=l+y+由切削手册表 2.29 查得 y+=10mm 故

27、30 10375 0.8mt=0.13min 2.5.3.3 粗铰 19.94mm 的孔（1）加工条件 工艺要求：孔径 d=19.94mm,孔深 l=30mm,通孔 机床 ：Z535 型立式钻床 刀具 ：高速钢铰刀 选择高速钢铰刀，其直径 do=19.94mm,钻头几何形状为：由切削手册表 2.6 ro=18o ao=10o kr=60o kr=30o =15o ba1=1mm(2)切削用量 1)决定进给量 f 根据 切削手册 表 2.11，当铸铁的强度 b170HBS do=19.94mm 时，f=(1.02.0)mm/r，又由于粗铰之后还要精铰，所以应该选最大的进给量 即 f=2.0m 2

28、）决定钻头的磨钝标准及寿命 由切削手册表 2.12，当 do Mc 又根据 切削手册 表 2.23，当b=(170213)MPa do=20mm f=2.0mm/r vc=10m/min时，Pc=1.7KW 根据 Z535 钻床说明书,PcPE 所以有 Mc Mm PcPE 故选择的切削用量可用。即 f=2.0mm/r n=nc=140r/min vc=6.55m/min(3)计算基本工时 mLtnf L=l+y+由切削手册表2.29查得y+=10mm 故 30 10140 2.0mt=0.14min 2.5.3.4 精铰 20mm 的孔（1）加工条件 工艺要求：孔径 d=19.94mm,孔深

29、 l=30mm,通孔，精度等级为 IT7 机床 ：Z535 型立式钻床 刀具 ：高速钢铰刀 选择高速钢铰刀，其直径 do=20mm：钻头几何形状为：由 切削手册 表 2.6 ro=0 ao=7o a1=18o（2）切削用量 1)决定进给量 f 根据切削手册表 2.11，当铸铁的强度 b170HBS do=20mm,加工精度要求为 H7精度时，f=(1.02.0)mm/r，由于这是粗铰之后的精铰，所以应该选中等的进给量 即 f=1.5mm/r 2）决定钻头的磨钝标准及寿命 由切削手册表 2.12，当 do=20 mm 时，铰刀后刀面最大磨钝量取为（0.40.6）mm,寿命 T=60min 3)决

30、定切削速度 由切削手册表 2.30 中的公式 vvvzvocvxympc dvkT af 可知，vc=9.64m/min 切削速度的修正系数由切削手册表 2.31 可知 Ktv=1.0 Kmv=1.0 KTv=1.0 Klv=0.85 所以 V=VtKv=9.641.01.00.851.0=8.2m/min 1000oVnd 所以n=1000 8.23.14 20=131r/min 根据 Z535 钻床说明书,可考虑选择 nc=140r/min(见工艺设计手册表 4.2-15)4）检验机床扭转及功率 根据切削手册表 2.21，当 f=1.6m do=21 mm 时 Mt=125.6Nm 扭矩的

31、修正系数均为 1.0，故 Mc=125.6 Nm 又根据 切削手册 表 2.23，当b=(170213)MPa do=20mm f=1.5mm/r vc=10m/min时 Pc=1.5KW 根据 Z535 钻床说明书,PcPE 所以有 Mc Mm PcPE 故选择的切削用量可用。即 f=1.5mm/r n=nc=140r/min vc=8.2m/min(3)计算基本工时 mLtnf L=l+y+由切削手册表 2.29 查得 y+=10mm 故 30 10140 1.5mt=0.19min 2.5.4 工序五：粗、精镗 50 mm 的孔 2.5.4.1 粗镗 48mm 孔 1）加工条件 工艺要求

32、：孔径 d=44mm 的孔加工成 d=48mm,通孔 机床：T616 镗床 刀具：YG6 的硬质合金刀 刀具为 YG6 的硬质合金刀，且直径为 20mm 的圆形镗刀 2）切削用量 a)确定切削深度 ap ap=48442=2mm b)确定进给量 f 根据切削手册表 1.5 当粗镗铸铁，镗刀直径为 20mm,ap=2mm,孔径 d=50mm,镗刀伸长长度 l=100mm 时 f=0.400.60mm/r 按 T616 机床进给量（工艺设计手册表 4.2-21）选 f=0.58mm/r c)确定切削速度 v 按 切削手册表 1.27 和表 1.28 vvmxvyvpcvkT af 其中：cv=15

33、8 xv=0.15 yv=0.40 m=0.20 T=60min KTv=1.0 Kmv=1.0 Ksv=0.8 Ktv=1.0 K=KTv Kmv Ksv Ktv=1.01.00.81.0=0.8 所以 0.20.150.401580.86020.58v=62.4m/min 1000 62.43.1448n=414r/min 又按 T616 机床上的转速 选 n=370r/min d)确定粗镗 48mm 孔的基本时间 选镗刀的主偏角 xr=45o 则 l1=3.5mm l2=4mm l=12mm l3=0 又 f=0.58mm/r n=370r/min i=1 123mlllltinf 所以

34、3.5 12410.58 370mt=0.09min 2.5.4.2 半精镗 50mm 的孔 1）加工条件 工艺要求：孔径 d=48mm 的孔加工成 d=50mm,通孔 机床：T616 镗床 刀具：YG6 的硬质合金刀 刀具为 YG6 的硬质合金刀，且直径为 20mm 的圆形镗刀 2）切削用量 a)确定切削深度 ap ap=50482=1mm b)确定进给量 f 根据切削手册表 1.5 当粗镗铸铁，镗刀直径为 20mm,ap=2mm,孔径 d=50mm,镗刀伸长长度 l3,故取修正系数 K=0.8 所以 f=(0.180.22)0.8=(0.1440.176)mm/r b)按钻头强度决定进给量

35、 根据表 2.8，当b=190MPa,do=4.3mm,钻头强度允许的进给量f=0.5mm/r c)按机床进给机构强度决定进给量 根据表 2.9，当b=210MPa,do=10.2mm,机床进给机构允许的轴向力为 8330N，Z525 钻床允许的轴向力为 8830N（见 工艺设计手册 表 4.2-14）时，进给量为 1.63mm/r。从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为 f=(0.1440.176)mm/r，根据 Z525 钻床说明书，选 f=0.17mm/r（见工艺设计手册表 4.2-16），又由切削手册 表 2.19 可以查出钻孔时的轴向力，当 f=0.17mm/

36、r do=12mm 时，轴向力 Ff=1230N 轴向力的修正系数为 1.0，故 Ff=1230N 根据Z525钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为Fmax=8330N，由于Ff Mc 又 根 据 切 削 手 册 表 2.23，当b=(170213)MPa do=10mm f=0.53mm/r vc=17.4m/min 时 Pc=0.8KW 根据 Z525 钻床说明书,PcPE 所以有 Mc Mm PcPE 故选择的切削用量可用。即 f=0.17mm/r n=nc=1360r/min vc=17m/min(3)计算基本工时 mLtnf L=l+y+由切削手册表 2.29 查得 y+=

37、2.5mm 故 322.51360 0.17mt=0.15min 2.5.7 工序八：钻 5mm 的孔，攻螺纹 M6 2.5.7.1 钻 5mm 的孔（1）加工条件 工艺要求；孔径 do=5mm,孔深 l=6mm,通孔 机床：Z525 立式钻床 刀具：高速钢麻花钻 选择的高速钢麻花钻的直径为 do=5mm 钻头的几何形状为（由切削手册表 2.7 可知 铸铁的强度头几何形状为：由 切削手册 表 2.1 及表 2.2 选=30o o=16o 2=118o 21=70o （2）切削用量 1)决定进给量 f a)、按加工要求决定进给量 根据切削手册表 2.7，当铸铁的强度 b200HBS do=5mm

38、 时，f=0.270.33mm/r 由于 L/d=6/5=1.23,故取修正系数 K=1 所以 f=(0.270.33)1=(0.270.33)mm/r b)按钻头强度决定进给量 根据表 2.8，当b=190MPa,do=5.4mm,钻头强度允许的进给量f=0.6mm/r c)按机床进给机构强度决定进给量 根据表 2.9，当b210MPa,do10.2mm,机床进给机构允许的轴向力为 8330N，Z525 钻床允许的轴向力为 8830N（见工艺设计手册表4.2-14）时，进给量为 1.63mm/r。从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为 f=(0.270.33)mm/r

39、，根据 Z525 钻床说明书，选 f=0.28mm/r（见工艺设计手册表 4.2-16），又由切削手册 表 2.19 可以查出钻孔时的轴向力，当 f=0.33mm/r do=12mm 时，轴向力 Ff=2110N 轴向力的修正系数为 1.0，故 Ff=2110N 根据 Z525 钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为 Fmax=8330N，由于Ff Mc 又 根 据 切 削 手 册 表 2.23，当b=(170213)MPa do=10mm f=0.53mm/r vc=15.1m/min 时 Pc=1.0KW 根据 Z525 钻床说明书,PcPE 所以有 Mc Mm PcPE 故选择的

40、切削用量可用。即 f=0.28mm/r n=nc=960r/min vc=13.6m/min(3)计算基本工时 mLtnf L=l+y+由切削手册表 2.29 查得 y+=2.5mm 故 62.5960 0.28mt=0.03min 2.5.7.2 攻 M6 的螺纹 由 工艺设计手册 表 6.2-14 可知1212moLllLlltifnfn 其中：l1=(13)p l2=(23)p 公式中的 no为丝锥或工件回程的每分钟转数（r/min）;i 为使用丝锥的数量；n 为丝锥或工件每分钟转数（r/min）；d 为螺纹大径；f 为工件每转进给量 等于工件螺纹的螺距 p 由上述条件及相关资料有；f=

41、p=1mm/r d=6mm n=680r/min no=680r/min i=1 所以(1)切削速度 1000od nv 所以v=3.14 6 6801000=10.7m/min(2)基本工时 622.5622.51680 1680 1mt=0.03min 2.5.8 工序九：铣 47缺口（1）加工条件 工件尺寸：长为 25mm,宽为 10mm 机床：XA5032 立式铣床 刀具：W18Cr4V 硬质合金端铣刀 W18Cr4V 硬质合金端铣刀，牌号为 YG6，由切削用量简明手册后称切削手册表 3.1查得铣削宽度 ae=90mm,深度 ap=6mm,齿数 Z=10 时，取刀具直径 do=100m

42、m。又由 切削手册表3.2选择刀具的前角ro=+5o;后角ao=8o;副后角ao=8o,刀齿斜角s=-10o,主刃Kr=60o,过渡刃 Kr=30o,副刃 Kr=5o,过渡刃宽 b=1mm(2)切削用量 a)切削深度 因切削用量较小，故可以选择 ap=6mm,一次走刀即可完成所需尺寸。b)每齿进给量：由切削手册表 3.30 可知机床的功为 7.5KW，查切削手册表 3.5 可得 f=0.140.24mm/z,由于是对称铣，选较小量 f=0.14mm/zc)查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7，后刀面最大磨损为（1.01.5）mm 查切削手册表 3.8,寿命 T=180min d)计算切

43、削速度 按切削手册表 3.27 中的公式 vvvovcvxymprpzvec d qvkT afu a z 也可以由表 3.16 查得cv=77m/min nt=245r/min vft=385m/min 各修正系数为：Kmv=Kmn=Kmvf=1.0 Ksv=Ksn=Ksvf=0.8 故 Vc=VtKv=771.00.8=61.6m/min n=ntkn=2451.00.8=196r/min vf=vftkvt=3851.00.8=308mm/min 又根据 XA5032 铣床参数，选 n=235r/min vf=375mm/s，则实际的切削速度为：1000occd nv 所以cv=3.14

44、 100 2351000=73.8m/min,实际进给量为：f czvcvfnz 所以zvf=375235 10=0.16mm/z e)校验机床功率 查切削手册表 3.24，当b=(174207)MPa ae=70mm ap=6mm do=100mm Z=10 vfc=385mm/min 近似为 Pcc=4.6KW 根据 XA5032 型立铣说明书（切削手册表 3.30），机床主轴允许的功率为 Pcm=7.50.75=5.63KW 故 PccPcm 因此选择的切削用量可以采用 即 ap=6mm vf=375mm/min n=235r/min vc=73.8m/min fz=0.14mm/z f

45、)计算基本工时 mfLtV 公式中：L=l+y+；根据切削手册表 3.26，可得 l+=10mm,所以 L=l+y+=25mm 故 mfLtV=25/375=0.07min。3.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。在加工拨叉零件时，需要设计专用夹具。根据任务要求中的设计内容，需要设计加工底槽夹具及钻、攻丝 2-M8 螺纹孔夹具各一套。其中加工底槽的夹具将用于KX52卧式镗床，刀具采用三面刃铣刀。问题的提出 利用本夹具主要用来粗、精铣底槽，该底槽侧面对花键孔的中心线要满足尺寸要求以及垂直度要求。在粗铣此底槽时，其他都是未加工表面。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时

46、，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。3.1 定位基准的选择 由零件图可知：粗铣平面对花键孔的中心线有尺寸要求及垂直度要求，其设计基准为花键孔的中心线。为了使定位误差达到要求的范围之内，在此选用特制心轴找中心线，这种定位在结构上简单易操作。采用心轴定心平面定位的方式，保证底槽加工的技术要求。同时，应加一花键轴定位，防止心轴带动工件在 X 方向上的旋转自由度。3.2 切削力及夹紧分析计算 刀具材料：VCWr418（高速钢镶齿三面刃铣刀）刀具有关几何参数：0001510 000128 0085n 002515 mmD63 8Z zmmaf/25.0 mmap0.2 由机床夹具设计手册表1-2-

47、9 可得铣削切削力的计算公式：PzppCzKBDfaCF9.01.172.01.1 式（2.1）查机床夹具设计手册表1021得：510pC 对于灰铸铁：55.0)190(HBKp 式（2.2）取175HB，即96.0pK 所以 1.10.721.10.95102.00.2563608 0.96640.69()CFN 由金属切削刀具表 1-2 可得：垂直切削力：)(62.5769.0NFFCCN（对称铣削）式（2.3）背向力：)(38.35255.0NFFCP 根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以

48、安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：FKWK 式（2.4）安全系数 K 可按下式计算：6543210KKKKKKKK 式（2.5）式中：60 KK为各种因素的安全系数，见机床夹具设计手册表121可得：25.20.10.13.12.10.12.12.1K 所以 )(55.144125.269.640NFKWCK 式（2.6）)(62.129725.272.576NFKWCNK 式（2.7）)(86.79225.238.352NFKWPK 式（2.8）由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。单个螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：)(210t

49、gtgQLWz 式（2.9）式中参数由机床夹具设计手册可查得：0 912 0592 其中：)(60 mmL )(25 NQ 螺旋夹紧力：)(08.19230NW 易得：KWW 0 经过比较实际夹紧力远远大于要求的夹紧力，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。3.3 误差分析与计算 该夹具以平面定位心轴定心，心轴定心元件中心线与底槽侧面规定的垂直度偏差 0.08mm，槽的公差为0.110mm。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。gwj 与机床夹具有关的加工误差j，一般可用下式表示：MjjjWDADZWj 式（2.10）由机床夹具设计手册可得：、平面定位心轴定心

50、的定位误差：0WD、夹紧误差：cos)(minmaxyyjj 式（2.11）其中接触变形位移值：mmlNcHBkRknZHBaZRaZy004.0)62.19)(1 式（2.12）mmyjj0036.0cos、磨损造成的加工误差：Mj通常不超过mm005.0、夹具相对刀具位置误差：AD取mm01.0 误差总和：0.05220.11jwmmmm 从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。3.4 夹具设计及操作的简要说明 如前所述，应该注意提高生产率，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小，工件材料易切削，切削力不大等特点。经过方案的认真分析