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CA6140车床拨叉 831008拨叉 拨叉 加工工艺 夹具设计 钻孔夹具 铣面夹具

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资料为831008拨叉的加工工艺和夹具设计。 一份现成资料文件包括：工件零件图（cad）、工件毛坯图（cad）、夹具装配图（cad）、夹具体图（cad）、工艺卡、工序卡、说明书。 以上为资料预览概图，下载文件后为完整一套设计。【清晰，无水印，可编辑】 dwg后缀为cad图，doc后缀为word格式，png和jpg，gif后缀为资料预览图片。 有疑问可以咨询QQ：529358737

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目录序言2一、零件的分析3二、工艺规程设计3三、 夹具设计17小 结19参考文献21序言机械制造工艺学课程设计使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。 就我个人而言，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，为今后参加祖国的“四化”建设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教。1一、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。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，灰铸铁生产工艺简单，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表面以及加工表面之间的位置要求：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，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再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。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，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故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：以两个小头孔外圆表面为粗基准。2、精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，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表面为辅助的定位精基准。（三）制定工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用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，以便使生产成本尽量下降。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，采用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，采用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。采用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。采用X51立式铣床加专用夹具；工序5： 铣断，采用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，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的确定“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，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 外圆表面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，应该采用调整加工。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 工序加工尺寸及公差锻件毛坯（，上下端面距离，零件尺寸34mm）扩20孔粗，精铰20孔加工前尺寸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)确定切削用量及基本工时 工序1 粗、精铣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,故根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。根据切削用量手册（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）确定切削深度ap 因为余量较小，故选择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，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据切削手册表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故选择：fz=0.18mm/z。f= fz z=0.18*12=2.16mm/r3）确定刀具寿命及磨钝标准 根据切削手册表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）。4）计算切削速度vc和每分钟进给量vf根据切削手册表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：其中 ，将以上数据代入公式：确定机床主轴转速： 。 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。根据简明手册表4.2-36，选择nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，实际进给量：vc=m/min=118m/min5)校验机床功率 根据切削手册表3.24，近似为Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，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）计算基本工时 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立式铣床；查切削手册表3.5，进给量，取f=6mm/r参考有关手册，确定，采用YG6硬质合金端铣刀，则：现采用X51立式铣床，根据简明手册表4.2-36，取故实际切削速度： 当时，工作台每分钟进给量：，取为980mm/min精铣时基本工时：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立式钻床根据切削手册表2.1.2.2，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=18mm，钻头采用双锥后磨横刀，后角o12，二重刃长度b=3.5mm,横刀长b=2mm,宽l=4mm,棱带长度， 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，由切削手册表2.7,系数为0.5,则： 按钻头强度选择:查切削手册表2.8,钻头允许进给量为：；按机床进给机构强度选择：查切削手册表2.9，机床进给机构允许轴向力为8330N时，进给量为。以上三个进给量比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其值为：0.2150.265mm/r。根据简明手册表4.2-16,最终选择进给量。根据切削手册表2.19查出,钻孔时轴向力Ff=2500N，轴向力修正系数为1.0，故Ff=2500N。根据Z525立式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为8830NFf，故所选进给量可用。（2）确定钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查简明手册）为0.6mm，寿命（3）切削速度查切削手册表2.30，切削速度计算公式为： （m/min）其中，查得修正系数：，=，故实际的切削速度：确定机床主轴转速，查工艺手册为184r/min （4）检验机床扭矩及功率查切削手册表2.20，当f0.26, do19mm时，Mt=31.78Nm，修正系数均为1.0，故MC=31.78 Nm。查机床使用说明书：Mm =144.2 Nm。查切削手册表2.23,钻头消耗功率：Pc=1.3kw。查机床使用说明书，。由于，故切削用量可用，即：，3、计算工时4、扩孔至19.8查切削手册表2.10，扩孔进给量为：，并由机床使用说明书最终选定进给量为：。根据资料，切削速度 ，其中为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度，故 根据机床使用说明书选取 。基本工时 5、粗铰至刀具：专用铰刀机床：Z525立式钻床根据有关手册的规定，铰刀的进给量为0.81.2mm/z,进给量取0.81mm/r，机床主轴转速取为=140r/min，则其切削速度为：。机动时切削工时，=38mm，6、 精铰至刀具：机床：Z525立式钻床根据有关手册的规定，铰刀的进给量取0.48mm/r，机床主轴转速取为：=140r/min，则其切削速度为：机动时切削工时，=38mm工序3 粗、精铣32、72下端面，以32内园面为基准。粗铣32、72下端面: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孔下端面，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,故根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。根据切削用量手册（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）确定切削深度ap 因为余量较小，故选择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，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据切削手册表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故选择：fz=0.18mm/z。f= fz z=0.18*12=2.16mm/r3）确定刀具寿命及磨钝标准 根据切削手册表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）。4）计算切削速度vc和每分钟进给量vf根据切削手册表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：其中 ，将以上数据代入公式：确定机床主轴转速： 。 按机床说明书（工艺手册），与361相近的转速为480mm根据简明手册表4.2-36，选择nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，实际进给量和每分钟进给量为：vc=m/min=118m/minf zc=v fc/ncz=390/30012 mm/z=0.1mm/z5)校验机床功率 根据切削手册表3.24，近似为Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，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）计算基本工时 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，取为6mm/r参考有关手册，确定，采用YG6硬质合金端铣刀，则：现采用X51立式铣床，根据简明手册表4.2-36，取故实际切削速度： 主轴转速。所以取480r/min。当时，工作台每分钟进给量：，取为980mm/min本工序切削时间为：min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，机床：X51立式铣床根据切削手册查的， f=1.56mm/r现采用X51立式铣床，根据简明手册4.2-36查得取，故实际切削速度当时，工作台每分钟进给量应为查说明书，取计算切削工时因此精铣72端面：由切削手册表3.6查得：, f=0.42mm/r 即27m/min，因此，。现采用X51立式铣床，取 ，工作台每分钟进给量应为：查机床使用说明书，取 。铣削基本工时：工序5 粗，精镗50孔，以32下端面为基准.粗镗50孔：机床：T68卧式镗床单边余量由简明手册4.2-20查得取由简明手册4.2-21查得取计算切削工时精镗50孔：单边余量,可一次切除，则 。由切削手册表1.6查得，进给量取为0.27mm/r。由切削手册表1.1查得，则：查简明手册表4.2-20，取为630r/min。加工基本工时：工序6 铣断，以D1为基准，采用X60卧式铣床加专用夹具；选择锯片铣刀，d=160mm，l=4mm，中齿，Z=40采用X61卧式铣床，查简明手册，选择进给量为,切削速度为：，则：根据简明手册表4.2-39，取，故实际切削速度为：此时工作台每分钟进给量应为：查简明手册表4.2-40，刚好有。计算切削基本工时：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：根据切削手册表2.7查得，查Z525机床使用说明书，现取。查切削手册表2.15，计算机床主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度为：计算切削基本工时：钻M6孔（1）钻螺纹底孔mm机床：Z525立式钻床刀具：高速钢麻花钻根据切削手册查得，进给量为0.180.22mm/r,现取f=0.22mm/r，v=17m/min，则：查简明手册表4.2-15，取。所以实际切削速度为：计算切削基本工时：（2）攻螺纹M6机床：Z525立式钻床刀具：丝锥M6，P=1mm切削用量选为：，机床主轴转速为：，按机床使用说明书选取：，则 ；机动时，计算切削基本工时：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立式铣床根据简明手册查得：。根据切削手册查得：因此：f=1.6mm/r现采用X51立式铣床，取：，故实际切削速度为：当时，工作台每分钟进给量应为：根据切削手册表4.2-37查得,取：。计算切削基本工时：因此：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。经过与老师协商，决定设计第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，主要应该考虑如何提高精度，在此基础上在一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结构，可以采用“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，避免过定位。夹紧机构采用螺旋夹紧机构。同时考虑到生产率要求不是很高，故可以采用手动夹紧。2、切削力及夹紧力计算由于实际加工的经验可知,钻削时的主要切削力为钻头的切削方向,即垂直于第一定位基准面,在两侧只需要采用两个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,无须再对切削力进行计算.（1）刀具：刀具用高速钢刀具钻头机床： Z525机床切削力公式： 式中 D=50 查表得： 其中：,即：实际所需夹紧力：由参考文献5表得： 有：安全系数K可按下式计算有：式中：为各种因素的安全系数，见参考文献5表 可得： 所以 (3)夹紧力大小的估算 理论上确定夹紧力的大小，必须知道加工过程中，工件所受到的切削力、离心力、惯性力及重力等，然后利用夹紧力的作用应与上述各力的作用平衡而计算出。但实际上，夹紧里的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。而且，切削力的大小在加工过程中是变化的，因此，夹紧力的计算是个很复杂的问题，只能进行粗略的估算。估算的方法：一是找出对夹紧最不利的瞬时状态，估算此状态下所需的夹紧力；二是只考虑主要因素在力系中的影响，略去次要因素在力系中的影响。估算的步骤：a.建立理论夹紧力FJ理与主要最大切削力FP的静平衡方程：FJ理= (FP)。b.实际需要的夹紧力FJ需，应考虑安全系数，FJ需=KFJ理。c.校核夹紧机构的夹紧力FJ是否满足条件：FJFJ需。夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。定位问题已在前面研究过，其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。仅仅定好位在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件进行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置，以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下，不发生移动和震动，确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用力，使之变为夹紧力，并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。典型的螺旋夹紧机构的特点：（1）结构简单；（2）扩力比大；（3）自琐性能好；（4）行程不受限制；（5）夹紧动作慢。夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置，在此套夹具中，中间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧，通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心作用。工件通过定位销的定位限制了绕Z轴旋转，通过螺栓夹紧移动压板，实现对工件的夹紧。并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板，通过精确的圆弧定位，实现定心。此套移动压板制作简单，便于手动调整。通过松紧螺栓实现压板的前后移动，以达到压紧的目的。压紧的同时，实现工件的定心，使其定位基准的对称中心在规定位置上。查参考文献51226可知螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：式中参数由参考文献5可查得： 螺旋夹紧力：该夹具采用夹紧机构， 由上述计算易得： 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。3、定位误差分析采用自动对中夹具后,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行调整并加装钻套后,钻孔后的误差只有0.08mm.与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 由参考文献5可得： 两V型块定位误差 ： 其中：， 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 查5表1215有。 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：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。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，故采用手动夹紧即可满足要求。由于本工序处于加工的最后阶段，故对精度有较高的要求，必须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（与塞尺配合使用）；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，回顾整个过程，我组五名同学在老师的指导下，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，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。本次课程设计主要经历了两个阶段：第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二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、时间定额计算等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。通过此次设计，使我们基本掌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，使我们在基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、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正！20参考文献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,2000.10.2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, 19847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200221PAGE PAGE 1 目录TOC o 1-1 h u HYPERLINK l _Toc22654 序言 PAGEREF _Toc22654 2 HYPERLINK l _Toc32033 一、零件的分析 PAGEREF _Toc32033 3 HYPERLINK l _Toc13557 二、工艺规程设计 PAGEREF _Toc13557 3 HYPERLINK l _Toc7991 三、 夹具设计 PAGEREF _Toc7991 17 HYPERLINK l _Toc12940 小 结 PAGEREF _Toc12940 19 HYPERLINK l _Toc2403 参考文献 PAGEREF _Toc2403 21序言机械制造工艺学课程设计使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。 就我个人而言，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，为今后参加祖国的“四化”建设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教。PAGE 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。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，灰铸铁生产工艺简单，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表面以及加工表面之间的位置要求：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，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再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。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，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故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：以两个小头孔外圆表面为粗基准。2、精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，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表面为辅助的定位精基准。（三）制定工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用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，以便使生产成本尽量下降。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，采用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，采用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。采用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。采用X51立式铣床加专用夹具；工序5： 铣断，采用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，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的确定“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，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 外圆表面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，应该采用调整加工。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 工序加工尺寸及公差锻件毛坯（，上下端面距离，零件尺寸34mm）扩20孔粗，精铰20孔加工前尺寸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)确定切削用量及基本工时 工序1 粗、精铣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,故根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。根据切削用量手册（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）确定切削深度ap 因为余量较小，故选择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，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据切削手册表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故选择：fz=0.18mm/z。f= fz z=0.18*12=2.16mm/r3）确定刀具寿命及磨钝标准 根据切削手册表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）。4）计算切削速度vc和每分钟进给量vf根据切削手册表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：其中 ，将以上数据代入公式：确定机床主轴转速： 。 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。根据简明手册表4.2-36，选择nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，实际进给量：vc=m/min=118m/min5)校验机床功率 根据切削手册表3.24，近似为Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，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）计算基本工时 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立式铣床；查切削手册表3.5，进给量，取f=6mm/r参考有关手册，确定，采用YG6硬质合金端铣刀，则：现采用X51立式铣床，根据简明手册表4.2-36，取故实际切削速度： 当时，工作台每分钟进给量：，取为980mm/min精铣时基本工时：t=72/980=0.07 min 工序2 钻、扩20孔，以32上端面为基准。选择钻头机床：Z525立式钻床根据切削手册表2.1.2.2，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=18mm，钻头采用双锥后磨横刀，后角o12，二重刃长度b=3.5mm,横刀长b=2mm,宽l=4mm,棱带长度， 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，由切削手册表2.7,系数为0.5,则： 按钻头强度选择:查切削手册表2.8,钻头允许进给量为：；按机床进给机构强度选择：查切削手册表2.9，机床进给机构允许轴向力为8330N时，进给量为。以上三个进给量比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其值为：0.2150.265mm/r。根据简明手册表4.2-16,最终选择进给量。根据切削手册表2.19查出,钻孔时轴向力Ff=2500N，轴向力修正系数为1.0，故Ff=2500N。根据Z525立式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为8830NFf，故所选进给量可用。（2）确定钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查简明手册）为0.6mm，寿命（3）切削速度查切削手册表2.30，切削速度计算公式为： （m/min）其中，查得修正系数：，=，故实际的切削速度：确定机床主轴转速，查工艺手册为184r/min （4）检验机床扭矩及功率查切削手册表2.20，当f0.26, do19mm时，Mt=31.78N?m，修正系数均为1.0，故MC=31.78 N?m。查机床使用说明书：Mm =144.2 N?m。查切削手册表2.23,钻头消耗功率：Pc=1.3kw。查机床使用说明书，。由于，故切削用量可用，即：，3、计算工时4、扩孔至19.8查切削手册表2.10，扩孔进给量为：，并由机床使用说明书最终选定进给量为：。根据资料，切削速度 ，其中为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度，故 根据机床使用说明书选取 。基本工时 5、粗铰至刀具：专用铰刀机床：Z525立式钻床根据有关手册的规定，铰刀的进给量为0.81.2mm/z,进给量取0.81mm/r，机床主轴转速取为=140r/min，则其切削速度为：。机动时切削工时，=38mm，6、 精铰至刀具：机床：Z525立式钻床根据有关手册的规定，铰刀的进给量取0.48mm/r，机床主轴转速取为：=140r/min，则其切削速度为：机动时切削工时，=38mm工序3 粗、精铣32、72下端面，以32内园面为基准。粗铣32、72下端面: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孔下端面，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,故根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。根据切削用量手册（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）确定切削深度ap 因为余量较小，故选择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，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据切削手册表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故选择：fz=0.18mm/z。f= fz z=0.18*12=2.16mm/r3）确定刀具寿命及磨钝标准 根据切削手册表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）。4）计算切削速度vc和每分钟进给量vf根据切削手册表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：其中 ，将以上数据代入公式：确定机床主轴转速： 。 按机床说明书（工艺手册），与361相近的转速为480mm根据简明手册表4.2-36，选择nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，实际进给量和每分钟进给量为：vc=m/min=118m/minf zc=v fc/ncz=390/30012 mm/z=0.1mm/z5)校验机床功率 根据切削手册表3.24，近似为Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，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）计算基本工时 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，取为6mm/r参考有关手册，确定，采用YG6硬质合金端铣刀，则：现采用X51立式铣床，根据简明手册表4.2-36，取故实际切削速度： 主轴转速。所以取480r/min。当时，工作台每分钟进给量：，取为980mm/min本工序切削时间为：min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，机床：X51立式铣床根据切削手册查的， f=1.56mm/r现采用X51立式铣床，根据简明手册4.2-36查得取，故实际切削速度当时，工作台每分钟进给量应为查说明书，取计算切削工时因此精铣72端面：由切削手册表3.6查得：, f=0.42mm/r 即27m/min，因此，。现采用X51立式铣床，取 ，工作台每分钟进给量应为：查机床使用说明书，取 。铣削基本工时：工序5 粗，精镗50孔，以32下端面为基准.粗镗50孔：机床：T68卧式镗床单边余量由简明手册4.2-20查得取由简明手册4.2-21查得取计算切削工时精镗50孔：单边余量,可一次切除，则 。由切削手册表1.6查得，进给量取为0.27mm/r。由切削手册表1.1查得，则：查简明手册表4.2-20，取为630r/min。加工基本工时：工序6 铣断，以D1为基准，采用X60卧式铣床加专用夹具；选择锯片铣刀，d=160mm，l=4mm，中齿，Z=40采用X61卧式铣床，查简明手册，选择进给量为,切削速度为：，则：根据简明手册表4.2-39，取，故实际切削速度为：此时工作台每分钟进给量应为：查简明手册表4.2-40，刚好有。计算切削基本工时：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：根据切削手册表2.7查得，查Z525机床使用说明书，现取。查切削手册表2.15，计算机床主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度为：计算切削基本工时：钻M6孔（1）钻螺纹底孔mm机床：Z525立式钻床刀具：高速钢麻花钻根据切削手册查得，进给量为0.180.22mm/r,现取f=0.22mm/r，v=17m/min，则：查简明手册表4.2-15，取。所以实际切削速度为：计算切削基本工时：（2）攻螺纹M6机床：Z525立式钻床刀具：丝锥M6，P=1mm切削用量选为：，机床主轴转速为：，按机床使用说明书选取：，则 ；机动时，计算切削基本工时：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立式铣床根据简明手册查得：。根据切削手册查得：因此：f=1.6mm/r现采用X51立式铣床，取：，故实际切削速度为：当时，工作台每分钟进给量应为：根据切削手册表4.2-37查得,取：。计算切削基本工时：因此：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。经过与老师协商，决定设计第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，主要应该考虑如何提高精度，在此基础上在一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结构，可以采用“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，避免过定位。夹紧机构采用螺旋夹紧机构。同时考虑到生产率要求不是很高，故可以采用手动夹紧。2、切削力及夹紧力计算由于实际加工的经验可知,钻削时的主要切削力为钻头的切削方向,即垂直于第一定位基准面,在两侧只需要采用两个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,无须再对切削力进行计算.（1）刀具：刀具用高速钢刀具钻头机床： Z525机床切削力公式： 式中 D=50 查表得： 其中：,即：实际所需夹紧力：由参考文献5表得： 有：安全系数K可按下式计算有：式中：为各种因素的安全系数，见参考文献5表 可得： 所以 (3)夹紧力大小的估算 理论上确定夹紧力的大小，必须知道加工过程中，工件所受到的切削力、离心力、惯性力及重力等，然后利用夹紧力的作用应与上述各力的作用平衡而计算出。但实际上，夹紧里的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。而且，切削力的大小在加工过程中是变化的，因此，夹紧力的计算是个很复杂的问题，只能进行粗略的估算。估算的方法：一是找出对夹紧最不利的瞬时状态，估算此状态下所需的夹紧力；二是只考虑主要因素在力系中的影响，略去次要因素在力系中的影响。估算的步骤：a.建立理论夹紧力FJ理与主要最大切削力FP的静平衡方程：FJ理= (FP)。b.实际需要的夹紧力FJ需，应考虑安全系数，FJ需=KFJ理。c.校核夹紧机构的夹紧力FJ是否满足条件：FJFJ需。夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起