拨叉(831008)的加工工艺及钻20孔的夹具设计.doc

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1、任务书题目:CA6140 车床拨叉831008 型号零件的机械加工工艺规程及加工20 孔的钻床夹具设计内容： 1.零件图1 张2. 毛坯图1 张3. 机械加工工艺过程综合卡片1 套4. 构造设计装配图1 张5. 构造设计零件图1 张6. 课程设计说明书1 张序言机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部根底课、技术根底课以及大局部专业课之后进展的.这是我们在进展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。就我个人而言，我期望能通过这次课程设计对自己将来将从事的工作进展一次适应性训练，从中熬炼自己分析问题、解决

2、问题的力量，为今后参与祖国的“四化”建设打下一个良好的根底。由于力量所限，设计尚有很多缺乏之处，恳请各位教师赐予指教。2一、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工外表之

3、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，

4、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

5、，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 通孔，

6、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，即铸成

7、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。工序锻件毛坯 f32 ，扩f 20 孔粗， 精铰f 20f72 上下端面距孔加工余量计算表加工尺寸及公差离 ， 零件尺寸加工前尺寸34mm 34mm18mm19.8mm加工后尺寸30mm19.7mm19.94mm加工余量单边 2.0mm0.85mm0.07mm加工公差单边+0.021/0+0.021/0(五)确定切削用量及根本工时工序 1粗、精铣

8、 32 的上端面，以 32 的外圆面为粗基准。粗铣 32 上端面:1. 加工条件工件材料：HT200,b =170240MPa，铸造;工件尺寸：aemax=72mm，L=176mm;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 ae90,深度 ap6,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dw=125mm。依据切削用量手册后简称切削手册表3.16，选择刀具前角 00后角 08，副后角 0=10，刃倾角 s=10,主偏角 Kr=60,过渡刃 Kr=30,副偏角Kr=5。2. 切削用量1确

9、定切削深度 ap由于余量较小，应选择 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：fz=0.090.18mm/z应选择：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 dw=125mm，故刀具使用寿命 T=180min据简明手册表 3.8

10、。 4计算切削速度 vc 和每分钟进给量vf依据切削手册表 3.16，当 dw=125mm，Z=12，ap7.5，fz0.18mm/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：vqavc dw vkc v z v e vT m px f y a u z pvv其 中ae = 72mm ， a p = 1mm， Cv = 245 ， qv = 0.2 ， xv = 0.15 ， yv = 0.35 ，kv = k Mv k Sv = 1.0 0.8 = 0.8 ，uv = 0.2 ，pv

11、= 1.4 ，m = 0.32 ，T = 180 min ，f z = 0.18mm / z ，Z = 12 ，将以上数据代入公式：v 245 125 0.2 0.8 = 214m / minc1800.32 1 0.15 0.18 0.35 72 0.2 321000v确定机床主轴转速： n =sc = 545r / min 。dpw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 =300r/min,vc=390mm/min,因此，实际进fc给量：v = pd0n = 3.14 125 30

12、0 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:ap=4.0mm ， nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。6） 计算根本工时tmL/ vf，L=l+ y+，L=176mm.查切削手册表 3. 26，入切量及超切量为：y+=40mm，则：tmL/ Vf=(176+40)/390=0.55min。精铣 20上端面：刀具：YG6 硬质合金端铣刀； 机床：X51 立式

13、铣床；查切削手册表 3.5，进给量 f= 0.5 1.0mm / min ，取 f=6mm/rzd参考有关手册，确定n = 124m / min ，承受 YG6 硬质合金端铣刀， = 125mm, z = 12 ，w则：n = 1000nsp dw= 1000 124 = 316r / minp 125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：pd np 125 300v =ww = 117.75m / min 10001000当nw = 300r / min时 ， 工 作 台 每 分 钟 进 给 量 ：f m = f z z nw

14、 = 0.5 12 300 = 1800mm / min ，取为 980mm/min 精铣时 y + D = 32 + 20 2 = 72(mm)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o承受双锥后磨横刀，后角 12，二重刃长度b=3.5mm,横刀长 b=2mm,宽 l=4mm,o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 ：

15、 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:ap=4.0mm， nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。6计算根本工时tmL/ vf，L=l+ y+，L=176mm.查切削手册表 3. 26，入切量及超切量为：y+=40mm，则： tmL/ Vf=(176+40)/390=0.55min。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 z = 0.5 1.0mm / min ，取为 6mm/

16、r参考有关手册，确定v = 124m / min ，承受 YG6 硬质合金端铣刀，dw = 125mm, z = 12 ，则：n = 1000v = 1000 124 = 316r / mindspwp 125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：pd nv =ww= p 125 300= 117.75m / min10001000主轴转速ns= 1000vc = 361r / minpdw。所以取 480r/min。当nw = 300r / min 时，工作台每分钟进给量：mzf= f z nw = 0.5 12 300 =

17、1800mm / min ，取为 980mm/minl176 + 125tt = 2= 2mf= 2 980= 0.62本工序切削时间为：mmin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= 0.13mm / z, a = 1mm依据切削手册查的， zpf=1.56mm/rw现承受 X51 立式铣床，依据简明手册4.2-36 查得取n = 300r / min，故实际切削速度pdnv =wp 40 300w = 37.7m / min10001000n = 300r / m

18、in当 w时，工作台每分钟进给量应为f= fm z nzw= 0.1310 300 = 390mm / min查说明书，取计算切削工时f= 400mm / minmL = 72 + y + D = 72 + 10 = 82mmft =Lm因此m= 82= 0.21min390精铣 72 端面：z由切削手册表 3.6 查得： d = 40, z = 6, f= 0.08mm / min , v = 0.45m / snsf=0.42mm/r即 27m/min，因此，= 1000vdpw= 1000 27 = 214r / minp 40。现承受 X51wm立式铣床，取 n= 210r / min

19、 ，工作台每分钟进给量 f应为：f= f z n= 0.08 6 210 = 100.8mm / minmzwm查机床使用说明书，取 f= 100mm / min 。铣削根本工时：t= 72 + 12 = 0.84 minm100工序 5粗，精镗 50 孔，以 32 下端面为基准. 粗镗 50 孔：机床：T68 卧式镗床z = 1.0mm,a= 1.0mm单边余量p由简明手册4.2-20 查得取f = 0.52mm / r由简明手册4.2-21 查得取n = 200r / min计算切削工时ft =Lmm= 12 + 2 1 = 0.13 min 200 0.52精镗 50 孔：单边余量 z

20、= 1.0mm ,可一次切除，则 ap = 1.0mm 。由切削手册表 1.6 查得，进给量 f z = 0.25 0.40mm / r, 取为 0.27mm/r。由切削手册表 1.1 查得， v = 100m / min ，则：n= 1000v = 1000 100 = 637r / mindwpwp 50查简明手册表 4.2-20， nw取为 630r/min。t =l=12= 0.038 minn加工根本工时： f630 0.5w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=40承受 X61 卧式铣床，查简明手册，选

21、择进给量为 f = 0.10mm / r ,切削速度为： v = 27m / min ，则：n = 1000v = 1000 27 = 54r / mindspwp 160依据简明手册表 4.2-39，取nw = 100r / min ，故实际切削速度为：npdv =ww= p 80 100= 50.2m / min10001000此时工作台每分钟进给量 f m 应为：f= fZ n= 0.1 40 100 = 400mm / minmzwm查简明手册表 4.2-40，刚好有 f= 400mm / min 。计算切削根本工时：t= l + y + Dmfm= 72 + 30400= 0.255

22、 min工序 7钻4 通孔，钻 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 ， 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 = 1000v = 1000 17 = 694r / mindspwp 7.8w按机床选取n= 680 / min ，所以实际切削速度为：npdv =ww= p 7.8 680= 16.66m / min10001000t= l + y + D =6 + 4= 0.0

23、66 min计算切削根本工时： mf680 0.22m钻M6 孔（1） 钻螺纹底孔F4.8 mm 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 17 = 1128r / minp 4.8查简明手册表 4.2-15，取nw = 960r / min 。所以实际切削速度为：npdv =ww= p 4.8 960= 14.48m / min10001000tm计算切削根本工时：= l + y + D =fm6 + 4960 0.22= 0.047 mi

24、n（2） 攻螺纹 M6机床：Z525 立式钻床刀具：丝锥 M6，P=1mms切削用量选为：v = 0.1m / s = 6m / min ，机床主轴转速为：n = 318r / min ，按机w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=l=10= 0.04 minmf n1 272工序 8用三面刃铣刀铣斜槽面；刀具：硬质合金三面刃铣刀机床：X51 立式铣床依据简明手册查得： dw = 63mm，Z = 16 。依据切削手册查得：f z = 0.10mm / z, 因此：f=1.6mm/

25、rn = 1000v = 1000 27 = 136r / mindspwp 63w现承受 X51 立式铣床，取： n= 100r / min ，故实际切削速度为：npdv =ww= p 63100= 19.8m / min10001000当nw = 300r / min 时，工作台每分钟进给量应为：f= f Z n= 0.10 16 100 = 160mm / minmzwm依据切削手册表 4.2-37 查得,取： f= 165mm / min 。计算切削根本工时：L = l + y + D = 12.5 + 25 = 37.5mm因此：t=Lmfm37.5165= 0.227 min三、

26、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

27、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

28、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。小结为期两周的夹具课程设计已经接近尾声，回忆整个过程，我组五名同学在教师的指导下，取得了可喜的成绩，课程设计作为机械制造工艺学、机床夹具设计课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论学问的理解，强化了生产实习中的感性生疏。本次课程设计主要经受了两个阶段：第一阶段是机械加工工艺规程设计，其次阶段是专用夹具设计。第一阶段我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等

29、方面的学问；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件构造设计等方面的学问。通过此次设计，使我们根本把握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。总的来说，这次设计，使我们在根本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创设计的力量，为以后的设计工作打下了较好的根底。由于力量所限，设计中还有很多缺乏之处，恳请各位教师、同学们批判指正！参考文献1赵家奇,机械制造工艺学课程设计指导书2 版.北京:机械工业出版社,2022.10. 2李云,机械制造及设备指导手册.北京:机械工业出版社,1997.83孟少农,机械加工工艺手册.北京:机械工业出版社,1991.9. 4徐圣群，简明加工工艺手册.上海:科学技术出版社，1991.25 艾兴 肖诗纲主编.切削用量简明手册. 机械工业出版社,19946 浦林祥主编.金属切削机床夹具设计手册.机械工业出版社,1984 7王启平主编机床夹具设计哈工大出版社 1985.128 东北重型机械学院主编机床夹具设计手册上海科学技术出版社 1980.19 徐灏主编机械设计手册机械工业出版社 1991.910 孙丽媛主编，机械制造工艺及专用夹具设计指导，冶金工业出版社 2022