拨叉831008设计说明书.doc

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1、烟台大学机 电 汽车 工 程 学 院拨叉说明书班级：机 081-7指导教师：张俊华组员：徐敏敏尹俊海于文龙 武传明 岳试栋小组：第八组一、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，使主轴回转运动依据工作者的要求工作， 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 半孔则是用于与所把握齿轮所在的轴接触。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，灰铸铁生产工艺简洁，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外表以及加

2、工外表之间的位置要求：1、小头孔20 以及与此孔相通的8 的圆孔、M6 螺纹孔2、大头半圆孔503、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，然后以此作为基准承受专用夹具进展加工，并且保证位置精度要求。再依据各加工方法的经济精度及机床所能到达的位置精度，并且此拨28叉零件没有简单的加工曲面，所以依据上述技术要求承受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，零件构造又比较简洁

3、，生产类型为中批生产，应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：以两个小头孔外圆外表为粗基准。2、精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确便利，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外表为关心的定位精基准。三制定工艺路线依据零件的几何外形、尺寸精度及位置精度等技术要求， 以及加工方法所能到达的经济精度，在生产纲领已确定的状况下,可以考虑承受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

4、，以便使生产本钱尽量下降。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 32 的上端面，以 32 的外圆面为粗基准，承受X51 立式铣床加专用夹具；工序 2钻、扩、铰、精铰 20 孔，以 32 的上端面为基准，承受Z525 立式钻床加专用夹具；工序 3粗、精铣 32 和 72 的下端面，以 32 的内圆面为基准。承受X51 立式铣床加专用夹具；工序 4粗精铣 72 的上端面，以 32 的下端面为基准。承受X51 立式铣床加专用夹具；工序 5： 铣断，承受X60 卧式铣床加专用夹具；工序 6：粗，精镗 50 孔，以 32 的下端面为基准； 工序 7：钻 4

5、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确实定“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，分别确定各家工外表的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 外圆外表延轴线方向长度方向的加工余量及公差 20， 50 端面。查机械制造工艺设计简明手册以下称工艺手册 表 2.22.5，取 20， 50 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 1mm2. 内孔 50 已铸成孔查工艺手册表 2.22.5，取 50 已铸成孔长度余量为 2，

6、即铸成孔直径为 46mm。工序尺寸加工余量： 钻孔 R9mm扩孔 0.125mm 粗铰 0.035mm 精铰 0.015mm3. 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，应当承受调整加工。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。加工余量计算表加工尺寸及公差寸 34mm加工前尺寸34mm18mm19.8mm加工后尺寸30mm19.7mm19.94mm加工余量单边加工公差单边2.0mm0.85mm+0.021/00.07mm+0.021/0工序锻件毛坯 f32 ，f72上下端面距离，零件尺扩f 20 孔粗，精铰f 20孔(五)确定切削用量及根本工时工序 1粗、精铣

7、32 的上端面，以 32 的外圆面为粗基准。粗铣 32 上端面:1. 加工条件HT200aemax=72mmL=176mm工件材料：HT200, =170240MPa，铸造;工件尺寸：ba=72mm，L=176mm;emax加工要求：粗铣 20 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a 90,深度 a 6,ep齿数z=12,故依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d=125mm。依据切削用量w手册后简称切削手册表3.16，选择刀具前角 00后角 8，副后角 =10，刃倾角 s=10,主偏角Kr=60,00过渡刃Kr=

8、30,副偏角 Kr=5。2. 切削用量1） 确定切削深度ap由于余量较小，应选择a =1mm，一次走刀即可完成。p2） 确定每齿进给量fz由于本工序为粗加工，尺寸精度和外表质量可不考虑，从而可承受不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。依据切削手册表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：f =0.090.18mm/zz应选择：f =0.18mm/z。f=2.16mm/rzf= f z=0.18*12=2.16mm/rz3） 确定刀具寿命及磨钝标准依据切削手册表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于铣刀直径d=12

9、5mm，故刀具使用寿命T=180min据简明w手册表 3.8。4） 计算切削速度v 和每分钟进给量vcf依据切削手册表 3.16，当d =125mm，Z=12，a7.5，wpf 0.18mm/z 时，v =98m/min,n =250r/min,v =471mm/min。各zttft修正系数为：k= 1.0，k= 0.8。切削速度计算公式为：MVSVvkc d qv w vc pva x f y a u z vT m p v z v e veavv其中 a = 72mm ， = 1mm ，C = 245 ，q = 0.2 ，x = 0.15 ， y = 0.35 ，pvvk= k k= 1.0

10、 0.8 = 0.8，u = 0.2 ， p = 1.4 ， m = 0.32 ，T = 180 min ，vMvSvvvf= 0.18mm / z ， Z = 12 ，将以上数据代入公式：zvc=214m/minn=600r/mnv 245 125 0.2 0.8 = 214m / minc1800.32 1 0.15 0.18 0.35 72 0.2 32确定机床主轴转速： n= 1 0 0v0= 5 4 r5 / m i n。cdspw按机床说明书工艺手册，与545r/min 相近的转速为 600r/min,取机床主轴转速为 600r/min。依据简明手册表 4.2-36，选择n =30

11、0r/min,v=390mm/min,因此，实际进给量：cfcv =118m/mincv = pd0n = 3.14 125 300 m/min=118m/minc100010005)校验机床功率依据切削手册表 3.24，近似为 Pcc=3.3kw,依据机床使用说明书，主轴允许功率Pcm=4.50.75kw=3.375kwPcc。故校验合格。最终确定:a =4.0mm，n =300r/min，v =390mm/s，pcfv =118m/min，f =0.1mm/z。cz6计算根本工时t L/ v ，L=l+ y+，L=176mm.mf查切削手册表 3. 26，入切量及超切量为：y+=40mm，

12、tm=0.55min则：t L/ V =(176+40)/390=0.55min。mf精铣 20 上端面：刀具：YG6 硬质合金端铣刀； 机床：X51 立式铣床；f=6mm/r查切削手册表3.5，进给量 f= 0.5 1.0mm / min ，取f=6mm/rz参考有关手册，确定n = 124m / min ，承受 YG6 硬质合金端铣刀，d= 125mm, z = 12 ，则：n=300r/minwn = 1000nsp dw= 1000 124p 125= 316r / min现承受X51 立式铣床，依据简明手册表 4.2-36，取nw = 300r / min故实际切削速度：v=118m

13、/minpd np 125 300v =ww =10001000= 117.75m / minn当 = 300r / min 时，工作台每分钟进给量：wf= f z n= 0.5 12 300 = 1800mm / min ，取为 980mm/minmzw精铣时 y + D = 32 + 20 2 = 72(mm)t=0.07 min根本工时：t=72/980=0.07 min工序 2钻、扩 20 孔，以 32 上端面为基准。1. 选择钻头机床：Z525 立式钻床依据切削手册表2.1.2.2，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时d =18mm，钻头承受双锥后磨横刀，后角 12，二重刃oo长度b=3.5

14、mm,横刀长b=2mm,宽l=4mm,棱带长度l1= 1.5mm ，2j = 100 ， b = 30 2. 选择切削用量（1） 确定进给量按加工要求确定进给量：查切削手册，f = 0.43 0.53mm / r ，ld= 3018 = 1.67 Pcc。故校验合格。最终确定:a =4.0mm，n =300r/min，v =390mm/s，pcfv =118m/min，f =0.1mm/z。cz6） 计算根本工时t L/ v ，L=l+ y+，L=176mm.mf查切削手册表 3. 26，入切量及超切量为：y+=40mm，则：t=0.55mint L/ V =(176+40)/390=0.55

15、min。mf精铣 32、 72 的下端面：刀具：YG6 硬质合金端铣刀； 机床：X51 立式铣床；查切削手册表 3.5，进给量 f= 0.5 1.0mm / min ，取为f=6mm/rz6mm/r参考有关手册，确定v = 124m / min ，承受YG6 硬质合金端铣刀，d= 125mm, z = 12 ，则：n=316r/minwn= 1000vdspw= 1000 124p 125= 316r / min现承受X51 立式铣床，依据简明手册表 4.2-36，取n= 300r / minwv=118m/min故实际切削速度：pd nv =ww= p 125 300= 117.75m /

16、min10001000n主轴转速s= 1000vcpdw= 361r / min。所以取 480r/min。n当 = 300r / min 时，工作台每分钟进给量：wf= f z n= 0.5 12 300 = 1800mm / min ，取为 980mm/minmzwt本工序切削时间为： t = 2m= 2 lfm= 2 176 + 125 = 0.62 mint=0.62min980工序 4粗、精铣 72 端面，以 32 的下端面为基准。粗铣 72 上端面:刀具：YG6 硬质合金端铣刀， dw = 40mm, z = 6机床：X51 立式铣床f=1.56mm/r依据切削手册查的， f= 0

17、.13mm / z, a = 1mm f=1.56mm/rzp现承受X51 立式铣床，依据简明手册4.2-36 查得取n= 300r / minwv=37.7m/min，故实际切削速度pdnv =wp 40 300w = 37.7m / min10001000当n= 300r / min 时，工作台每分钟进给量应为wf= fm z nzw= 0.13 10 300 = 390mm / min查说明书，取 f计算切削工时= 400mm / minmt=0.21minL = 72 + y + D = 72 + 10 = 82mmf因此t = Lmm= 82390= 0.21min精铣 72 端面：

18、由切削手册表 3.6 查得：d = 40, z = 6, f= 0.08mm / min , v = 0.45m / sf=0.42mm/r即f=0.42mm/rn=214r/mint=0.84minzn27m/min，因此，s= 1000vdpw= 1000 27p 40= 214r / min 。现承受 X51 立n式铣床，取w= 210r / min ，工作台每分钟进给量 f应为：mf= f z n= 0.08 6 210 = 100.8mm / minmzw查机床使用说明书，取 f= 100mm / min 。mt铣削根本工时： =m72 + 12100= 0.84 min工序 5粗，

19、精镗 50 孔，以 32 下端面为基准. 粗镗 50 孔：机床：T68 卧式镗床单边余量z = 1.0mm,a= 1.0mmp由简明手册4.2-20 查得取f=0.52mm/rn=200r/minf = 0.52mm / r由简明手册4.2-21 查得取n = 200r / mint=0.13min计算切削工时ft =Lmm= 12 + 2 1 200 0.52= 0.13 min精镗 50 孔：a单边余量z = 1.0mm ,可一次切除，则= 1.0mm 。p由切削手册表 1.6 查得，进给量 fz= 0.25 0.40mm / r, 取为 0.27mm/r。由切削手册表1.1 查得，v =

20、 100m / min ，则：n= 1000v =dwpw1000 100 = 637r / minp 50查简明手册表 4.2-20， n取为 630r/min。w加工根本工时： t =l=12= 0.038 minn f630 0.5wf=0.27mm/rv=100m/minn=637r/mint=0.038min工序 6铣断，以 D1 为基准，承受 X60 卧式铣床加专用夹具；选择锯片铣刀，d=160mm，l=4mm，中齿，Z=40f=0.1mm/rv=50.2m/minn=100r/min承受X61 卧式铣床，查简明手册，选择进给量为f = 0.10mm / r ,切削速度为： v =

21、 27m / min ，则：n= 1000v =dspw1000 27 = 54r / minp 160n依据简明手册表 4.2-39，取w= 100r / min ，故实际切削速度为： v =pdnww= p 80 100= 50.2m / min1000此时工作台每分钟进给量 f1000应为：mf m = f z Z nw = 0.1 40 100 = 400mm / min查简明手册表 4.2-40，刚好有 f m = 400mm / min 。计算切削根本工时：t= l + y + Dmfm= 72 + 30 = 0.255 min 400t=0.255min工序 7钻 4 通孔，钻

22、M6 孔。钻 4 通孔：刀具：专用刀具机床：Z525 立式钻床确定进给量 f ：依据切削手册表 2.7 查得，f = 0.22 0.26mm / r ，f=0.22mm/rv=16.7m/minn=694r/mint=0.066min查Z525 机床使用说明书，现取 f = 0.22mm / r 。查切削手册表 2.15，v = 17m / min ，计算机床主轴转速：n= 1000vdspw= 1000 17p 7.8= 694r / minn按机床选取 = 680 / min ，所以实际切削速度为：wnpdv =ww= p 7.8 680= 16.66m / min10001000t计算切

23、削根本工时： =m钻M6 孔（1） 钻螺纹底孔F 4.8 mml + y + Dfm=6 + 4= 0.066 min 680 0.22f=0.22mm/rv=14.5m/minn=1128r/min机床：Z525 立式钻床刀具：高速钢麻花钻依据切削手册查得，进给量为f = 0.180.22mm/r,现取f=0.22mm/r，v=17m/min，则：n= 1000vdspw= 1000 17p 4.8= 1128r / minn查简明手册表4.2-15，取 = 960r / min 。所以实际切削速度w为： v =pdnww= p 4.8 960= 14.48m / mint=0.047min

24、10001000t计算切削根本工时： =m（2） 攻螺纹M6l + y + Dfm=6 + 4= 0.047 min 960 0.22机床：Z525 立式钻床刀具：丝锥M6，P=1mmn=318r/minv=5.1m/mint=0.04min切削用量选为： v = 0.1m / s = 6m / min ，机床主轴转速为：swn = 318r / min ，按机床使用说明书选取： n= 272r / min ，则v = 5.1m / min ；机动时， l = 6 + 4 = 10mm ，计算切削根本工时：t= lmf n=10 1 272= 0.04 min工序 8用三面刃铣刀铣斜槽面； 刀

25、具：硬质合金三面刃铣刀机床：X51 立式铣床依据简明手册查得：d= 63mm，Z = 16 。依据切削手f=1.6mm/rn=136r/minv=19.8m/minw册查得： f= 0.10mm / z, 因此：f=1.6mm/rzn= 1000vdspw= 1000 27p 63= 136r / minn现承受X51 立式铣床，取： = 100r / min ，故实际切削速度为：wnpdv =ww= p 63100= 19.8m / min10001000当nw = 300r / min 时，工作台每分钟进给量应为：f m = f z Z nw = 0.10 16 100 = 160mm /

26、 min依据切削手册表 4.2-37 查得,取： f m = 165mm / min 。计算切削根本工时：L = l + y + D = 12.5 + 25 = 37.5mm因此： t=mL= 37.5f165m= 0.227 mint=0.227min三、 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，需要设计专用夹具。经过与教师协商，打算设计第 4 道工序钻， 扩孔的钻床夹具。本夹具将用于Z525 立式钻床，刀具为高速钢麻花钻，扩孔钻。(一)问题的提出本夹具主要用来钻，扩工件，加工出 19.8mm，由于本道工序孔中心线与 32 上端面有垂直度要求，因此要保证加工的精度。所以，本道

27、工序加工时，主要应当考虑如何提高精度， 在此根底上在肯定程度上提高劳动生产率，降低劳动强度。(二)夹具设计1、定位基准选择考虑工件的加工构造，可以承受“一面，一固定V 形块，一滑动V 形块”的定位方式。其中滑动V 形块Y 轴移动自由度由导轨限制，X 轴移动自由度不限制，避开过定位。夹紧机构承受螺旋夹紧机构。同时考虑到生产率要求不是很高，故可以承受手动夹紧。2、切削力及夹紧力计算由于实际加工的阅历可知,钻削时的主要切削力为钻头的切削方向,即垂直于第肯定位基准面,在两侧只需要承受两个V 型块定位，经螺旋夹紧机构适当夹紧后，本夹具即可安全工作.因此,无须再对切削力进展计算.3、定位误差分析承受自动对

28、中夹具后,定位误差取决于对中块螺杆以及滑块的制造误差.同时,对对中块利用调整螺钉进展调整并加装钻套后, 钻孔后的误差只有 0.08mm.4夹具设计及操作的简要说明如前所述，由于是中批量生产，故承受手动夹紧即可满足要求。由于本工序处于加工的最终阶段，故对精度有较高的要求，必需保证刀具与工件的相对位置精度。夹具装有钻套，可以使夹具在一批零件的加工之前很好地对刀与塞尺协作使用；同时夹具体底面的一对定位键可以使整个夹具在机床工作台上有一个正确的安装位置，以有利于钻，扩加工。参考文献赵家齐：机械制造工艺学课程设计指导书第 2 版机械工业出版社李益民： 机械制造工艺设计简明手册机械工业出版社艾兴，肖诗纲：切削用量简明手册机械工业出版社侯放：机床夹具图册.浦林祥：金属切削机床夹具设计手册 第 2 版.浦林祥 1995