CA6140车床拨叉[831003] 工艺及铣18H11槽夹具设计[版本2]【5张CAD图纸、工艺卡片和说明书】

前       言

通过机床工艺及夹具设计，汇总所学专业知识如一体(如《公差于配合》、《机械零件设计》、《金属切削机床》、《机械制造工艺》等)。让我们对所学的专业课得以巩固、复习及实用，在理论与实践上有机结合；使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解，并为以后的实际工作奠定坚实的基础！
在些次设计中我们主要是设计CA6140拨叉的铣床夹具。在此次课程设计过程中，我小组成员齐心协力、共同努力完成了此项设计。在此期间查阅了大量的书籍，并且得到了有关老师的指点。

  第6小组
2007年9月15日

一．设计的目的：
机械制造工艺学课程设计,是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程，经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。同时，也为以后搞好毕业设计打下良好基础。通过课程设计达到以下目的：
1、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。
2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。通过学生亲手设计夹具（或量具）的训练，提高结构设计的能力。
3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。
二．零件的分析
（一）、零件的作用：题目给定的零件是CA6140拨叉（见附图1）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进行工作。宽度为30+0.0120mm的面
寸精度要求很高，因为在拨叉拔动使滑
移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙
很大时，滑移齿轮得不到很高的位置精
度。所以，宽度为30+0.0120mm的面的槽和滑
移齿轮的配合精度要求很高。
（二）、零件的工艺分析：
CA6140拨叉共有两组加工表面。
1.以花键孔的中心线为基准的加工面
这一组面包括?26+0.230mm的六齿方花键孔、?23+0.280花键底孔两端的2X150到角和距中心线为22mm的平面。
2.以工件右端面为基准的6+0.030 mm的花键经上述分析可知， 对于两组加工表面，可先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面。

二、工艺规程设计
(一)确定毛坯的制造形成。
    零件材料HT200、考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击性载荷，因此选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠。由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大，故可采取模锻成型。经查《金属机械加工工艺人员手册》表5-5取等级为2级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为3±0.8mm。毛坯零件图如下图：
（二）基准的选择。
1.粗基准的选择：因为要保证花键的中心线垂直于右端面，所以以Φ40的外圆表面的粗基准。
2.精度基准的选择：为保证定位基准和工序基准重合，以零件的A面为精基准。
(二)制定工艺路线。
  
工序：
1.粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15°倒角。   以Ф40mm圆柱面为粗基准。选用C3163-1转塔式六角车床及三爪卡盘夹具。
2.粗、精车B/C面
3.拉花键。以A面为基准，
4.以花键的中心线及A面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具
5.开档，以花键的中心线为基准。
6.钻配作孔、螺纹孔
7.机械加工余量。
     CA6140的拨叉材料为HT200。毛坯重量为1.0 kgσb =160MPa HBS  生产类型为由大、中批量生产，采用模锻锻模。
根据上述的原始资料加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以毛坯尺寸如下：
1.A面的加工余量 
A面有3±0.8mm的加工余量，足够把铸铁的硬质表面层切除
2.矩形花键底孔。
要求以矩形花键的外径定心，故采用拉削加工内孔尺寸为Φ23 0+0.28，见零件图，参照《金属机械加工工艺人员手册》    表3-59确定孔加工余量的分配。
钻孔Φ20mm
扩孔Φ21mm
拉花键
花键孔要求以外径定心：拉削时加工余量参照《金属机械加工工艺人员手册》取 2Ζ=1mm
3.B面的加工余量。
此工序分2个工步1、粗铣B面    2、精铣B面。
精加工余量为0.2mm
粗铣加工余量为2.8mm
2、计算切削用量。
（1）已知长度方向的加工余量为3±0.8mm 。实际端面的最大加工余量为3.8mm 。故分二次加工（粗车和半精车）。长度加工公差IT １２级 取-0.46  mm  （入  体方向）
（2）进给量、根据《切削简明手册》（第3版）表1.4 当刀杆尺寸为16mm×25mm,ａｅ≤３mm时，以及工件直径为Φ60mm时（由于凸台B面的存在所以直径取Φ60mm）
?=0.6-0.8mm/ｒ.
按C３１６３－１　车床说明书　取?=0.6   mm/n。
由于存在间歇加工所以进给量乘以k=0.75—0.85  所以：实际进给量f=0.6×0.8=0.48 mm/ｒ
按C３１６３－１　车床说明书　?＝0.53ｍｍ／ｒ
（3）计算切削速度。按《切削简明手册》表1.27 ，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）
刀具材料YG6          
V=Cv/(Tm·ap xv·f yv) ·kv
其中：Cv=158   xv=0.15  yv=0.4  M=0.2修正系数Ko见《切削手册》表1.28
kmv=1.15    kkv=0.8    kkrv=0.8   ksv=1.04   kBV=0.81
∴Vc =158/( 600.2·20.15·0.53 0.4) ·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97
         =46.9(m/min)
（4）确定机床主轴转速   ns=1000vc/dw=229.8（r/min）
按C３１６３－１　车床说明书　ｎ＝200 r／min
所以实际切削速度V=40.8m/min

3、钻孔、扩孔、倒角。
  （1）、钻孔
钻头选择：见《切削用量简明手册》表2.2
钻头几何形状为（表2.1及表2.2）：双锥修磨具刃，钻头参数：
ｄ＝Ф20ｍｍ β=30°，2Φ=118°，2Φ=70°，bε=3.5mm ,ao=12°,
Ψ=55°,b=2mm，=4mm。
根据《切削用量简明手册》表2-9确定f=0.48
ａ、按机床进给强度决定进给量：根据表2.9 ,当σb＝210MPa   
ｄ0＝20.5mm  可确定f=0.75。
     按C3163-1　车床说明书　　　取 f=0.62mm/n.
ｂ、 决定钻头磨钝标准及寿命 表2.21，当do=20mm、钻头最大磨损量取0.6 寿命T=45min.
ｃ、切削速度　由《切削用量简明手册》，表2.15得 Ｖ=21m/min
n=1000V/D=334.4  由机床技术资料得和334.4接近的有280n/m和400n/min  取280n/min
取n=280m/min. 实际Ｖ=17 m/min
 ｄ、 基本工时，Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min)
入切量及超切量由表2.29. 查出Ψ+△=10mm  
所以Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min)
（2）、扩孔
刀具直径do=21mm；刀具几何参数同上。
   由于两孔直径相差不大，为了节省停车和调换走刀量等辅助时间，n和f都不变，所以Tm同上 Tm=0.32
倒角刀具15°锪钻由于两孔直径相差不大，以表面粗度要求不高手动进给。
（3）、倒角
刀具：专用刀具。此工步使用到专用刀具与手动进给。
检验机床功率  按《切削用量简明手册》表 1.2４
可以查出　当σｂ＝160～245HBS
ａｐ≤2.8ｍｍ　ｆ≤0.6ｍｍ／ｒ　
Ｖｃ≤41ｍ／min　　Ｐｃ＝3.4kw
按C３１６３－１　车床说明书　主电机功率Ｐ＝11ｋｗ
可见Ｐｃ比Ｐ小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求
钻削功率检验按《切削用量简明手册》表 2.21
当ｄｏ＝21 ｍｍ　ｆ＝0.64 ｍｍ
查得转矩Ｍ＝61.8　N.M
《切削用量简明手册》表由表2.32　得功率公式
ＰC＝McVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km
按C３１６３－１　车床说明书　主电机功率Ｐ＝11ｋｗ
可见ＰC比Ｐ小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要
工序Ⅱ  拉花键孔
单面齿升：根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿
为0.06mm,
拉削速度          v=0.06m/s(3.6m/min)
切削工时          t=Zblηk/1000vfzZ
式中：     Zb     单面余量1.5mm(由Φ21mm拉削到Φ25mm)；
                L      拉削表面长度，80mm；
               η      考虑校准部分的长度系数，取1.2；
                k      考虑机床返回行程系数，取1.4 ；
                v      拉削速度（m/min）；
                fz      拉刀单面齿升；
                Z      拉刀同时工作齿数，Z=l/p；
                P      拉刀齿距。
   P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm
∴拉刀同时工作齿数z=l/p=80/12≈7
∴其本工时 Tm=1.5×80×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×7=0.13(min)
工序Ⅲ   粗铣，精铣B面。
加工要求：粗铣B面，精铣B面，Ra=3.2ｕｍ。
用标准镶齿圆柱铣刀粗铣  加工余量3mm
机床 ：Ｘ62W
加工工件尺寸：宽度：40mm 长度：28mm
1.  粗铣
1)选择刀具  
根据《切削用量简明手册》表3.1 铣削宽度ae≤5mm时。直径为do=50mm　故齿数Ｚ＝８，由于采用标准镶齿圆柱铣刀
铣刀几何参数（表3.2）rn=10°ao=16°
2) 切削用量
留精铣的加工余量为0.2，所以本道工步切削宽度ac＝2.8±0.8ｍｍ，由于加工表面精度要求Ra=3.2 um.根据表3.5得每转进给量ｆ＝0.5～１mm/r就能满足要求，但考虑到Ｘ62W功率为7.5kw，机床为中等系统刚度和Ｘ62W铣床说明书  所以每转进给量ｆ＝0.6mm/r
3)选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据《切削用量简明手册》表3.7、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.6镶齿铣刀do=50mm，            刀具寿命 T=120min（表3.8）
4)决定切削速度Vc、可根据《切削用量简明手册》表3.9确定
Z=8, aP=40-70mm, ac=2.8±0.8ｍｍ, fz=f/z=0.0750.1mm/z
Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv) 
Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12,
Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=23.7(m/min)  n=1000V/d=(1000x23.7)/(3.14x50)=151r/min   根据X62W型铣床说明书选n=160r/min
Vc=3.14nd/1000=(160x3.14x50)/1000=25.1m/min  Vf=nf=160x0.6=96mm/min
选Vf=80mm/min 实际fz=Vf/(nxz)=0.0625mm/z
5) 机床功率：根据《切削用量简明手册》表3.20 当  Vc=71m/min    ae=2.8mm    ap=41mm    fz=0.08   Kmpc=1.4kw
切削功率的修正系数：
故Pct＜0.8,
根据X62W型铣床说明书，机床主轴允许的功率为
Pcm=7.5×0.75=5.63kw    故Pcc＜Pcm  因此所决定的切削用量可以采用。     ae=2.8mm Vf=80m/minn=160r/min Vc=25.1m/min  fz=0.0625mmm/z
6) 基本工时根据   《切削用量简明手册》表3.5
Tm=(L+L1+△)/Vf=(28+14)/80=0.525（min）   L1+△=14mm
2.  精铣
1）选择刀具 
刀具与上道工步是同一把刀。
2）切削用量
精铣的加工余量为0.2，所以本道工步切削宽度
ae＝0.2mm，ｆ＝0.6
3）决定切削速度Vc、可根据《切削用量简明手册》表3.9确定
ac=0.2mm, Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=33.1m/min
n=1000V/d=(1000x33.1)/(3.14x50)=211r/min根据X62W型铣床说明书选n=210r/min
Vf=nf=210x0.6=126mm/min、VF=125mm/min fz=Vf/(nxz)=0.074mm/Z
4）基本工时基本工时根据  《切削用量简明手册》表3.5
Tm=(L+L1+△)/Vf=(28+14)/125=0.336（min）   L1+△=14mm
工序Ⅳ  铣削8+0.030mm槽。
      加工工件尺寸：8+0.030mm , 长度L=40mm
      加工要求：高速钢错齿三面刃铣刀（精密级K8）加工余量8 用乳化液冷却
机床：X62W
1)选择刀具：由加工尺寸公差0-0.3 。所以铣刀精度为精密级K8
铣刀参数：L=8mm  D=63 d=22 d1=34 ro=15°
ao=12°an=6°Z=16
2)选择切削量
由于槽的深度为8mm, 故一次走完，ae=8mm ap=8mm
由《切削用量简明手册》表3.3  确定f=0.15-0.3mm/r  现取f=0.3mm/r fz=0.3/16=0.018mm/z
3)  选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据《切削用量简明手册》表3.7,得最大磨损量为0.5 由表3.8确定刀具寿命：T=100min其中