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k002 ca6140 车床 工艺 32 90 以及 16 对于 夹具

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K002-CA6140车床拨叉831002工艺及铣32×90面和铣16槽(有2个对刀块)夹具,k002,ca6140,车床,工艺,32,90,以及,16,对于,夹具

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课程设计课程设计( (论文论文) )说明书说明书题 目：拔叉的机械加工工艺规程及夹具设计 系 别： 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 摘 要本文是对拔叉零件加工应用及加工的工艺性分析，主要包括对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、加工工艺文件的填写。选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程。此外还对拔叉零件工序的加工设计了专用夹具.机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广的通用夹具，规格尺寸多已标准化，并且有专业的工厂进行生产。而广泛用于批量生产，专为某工件加工工序服务的专用夹具，则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。关键词：加工工艺；加工方法；工艺文件；夹具IAbstractThis paper is the analysis of process of the fork parts processing application and processing, including the parts of the analysis, the choice of blank, the clamping, the formulation process route, tool selection, cutting dosage, process documents. Choose the correct methods for processing, manufacturing process design. In addition also two processes of fork parts design special fixture.Many types of machine tool fixture, wherein, the use scope broadest general jig, sizes have been standardized, and has a professional production plant. But widely uses in the volume production, special fixture designed for a workpiece processing services, requires the factory according to the workpiece processing technology to design and manufacture. Key words: processing; processing method; process documents; fixtureII目 录摘摘 要要.IABSTRACT.II序言序言.11 前言前言.12 零件的分析零件的分析.32.1 零件的作用.32.2 零件的工艺分析.33 工艺规程设计工艺规程设计.53.1 加工工艺过程.53.2 确定各表面加工方案.53.3 确定定位基准.63.3.1 粗基准的选择.63.3.2 精基准选择的原则.63.4 制定工艺路线.63.5 机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定.93.6 确立切削用量及基本工时.104 4 铣铣 32329090 面和铣面和铣 1616 槽夹具设计槽夹具设计.174.1 研究原始质料 .174.2 定位基准的选择 .174.3 切削力及夹紧分析计算 .174.4 误差分析与计算 .194.5 零、部件的设计与选用 .204.5.1 定位销选用.204.5.2 夹紧装置的选用.204.5.3 定向键与对刀装置设计.21当铣 3290 面平面时选择是圆形对刀块。 .22当铣 16 槽时选择的是直角对刀块，对准 16 槽的边缘尺寸，铣槽的宽度靠刀具进行保证。 .224.6 夹具设计及操作的简要说明 .22总 结.24谢 辞.25参考文献.260序言1 前言机械加工工艺及夹具设计是课程前对专业知识的综合运用训练。制造技术已经是生产、国际经济竞争、产品革新的一种重要手段，所有国家都在寻求、获得、开发和利用它。它正被看作是现代国家经济上获得成功的关键因素。机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现。而机床夹具是在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义。 从 1949 年以来，我国机械工业有了很大的发展，已经成为工业中产品门类比较齐全、具有相当规模和一定技术基础的产业部门之一，其机械加工和夹具也有很大的发展，但是与工业发达国家相比，我们这方面的水平还存在着阶段性的差距，主要表现在机械产品质量和水平不够高，加工工艺过程不合理，夹具应用也比较少，使其加工工人劳动强度大，加工出来的产品也不理想。 现在，各工业化国家都把制造技术视为当代科技发展为活跃的领域和国际间科技竞争的主战场，制定了一系列振兴计划、建立世界级制造技术中心，纷纷把先进制造技术列为国家关键技术和优先发展领域。 机械加工工艺及夹具随着制造技术的发展也突飞猛进。机械加工工艺以各个工厂的具体情况不同，其加工的规程也有很大的不同。突破已往的死模式。使其随着情况的不同具有更加合理的工艺过程。也使产品的质量大大提高。制定加工工艺虽可按情况合理制定，但也要满足其基本要求：在保证产品质量的前提下，尽可能提高劳动生产率和降低加工成本。并在充分利用本工厂现有生产条件的基础上，尽可能采用国内、外先进工艺技术和经验。还应保证操作者良好的劳动条件。但我国现阶段还是主要依赖工艺人员的经验来编制工艺，多半不规定工步和切削用量，工时定额也凭经验来确定，十分粗略，缺乏科学依据，难以进行合理的经济核算。机床夹具最早出现在 18 世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的 85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代， 1以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔 34 年就要更新 5080左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为 1020左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；2）能装夹一组具有相似性特征的工件；3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；6）提高机床夹具的标准化程度。 22 零件的分析2.1 零件的作用拨叉是一个很重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，但其加工孔和底面的精度要求较高，此外还有小头孔端要求加工，对精度要求也很高。拨叉的底面、大头孔上平面和小头孔粗糙度要求都是，所以都要6 . 1Ra求精加工。其小头孔与底平面有垂直度的公差要求，拨叉底面与大头孔上平面有平行度公差要求，所要加工的槽，在其槽边有平行度公差和对称度公差要求等。因为其尺寸精度、几何形状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，因此它们的加工是非常关键和重要的。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 25 孔与操纵机构相连，二下方的 60 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。2.2 零件的工艺分析一个好的结构不但要应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。 3CA6140 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 25mm 孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：25H7mm 的孔，以及 42mm 的圆柱两端面，其中主要加工表面为 25H7mm 通孔。2. 以 60mm 孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：60H12 的孔，以及 60H12 的两个端面。主要是60H12 的孔。2. 铣槽这一组加工表面包括：此槽的端面，16H11mm 的槽的底面，16H11mm 的槽两侧面。3. 以 M221.5 螺纹孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：M221.5 的螺纹孔，长 32mm 的端面。主要加工表面为 M221.5 螺纹孔。这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：60 孔端面与 25H7 孔垂直度公差为 0.1mm.。16H11mm 的槽与 25H7 的孔垂直度公差为 0.08mm。 4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加工另外一组。上面主要是对拨叉零件的结构、加工精度和主要加工表面进行了分析，选择了其毛坯的的制造方法为模锻和中批的批量生产方式，从而为工艺规程设计提供了必要的准备。3 工艺规程设计3.1 加工工艺过程该拨叉零件的主要加工表面是平面、孔系和槽系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。3.2 确定各表面加工方案影响加工方法的因素 要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。 要考虑被加工材料的性质，例如：淬火钢必须采用磨削或电加工；而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。 此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。 要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。 根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。在小批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工。选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求来选定最终加工方法。再选择前面各工序的加工方法，如加工某一轴的主要外圆面，要求公差为IT6，表面粗糙度为 Ra0.63m，并要求淬硬时，其最终工序选用精度，前面准备工序可为粗车半精车淬火粗磨。 53.3 确定定位基准3.3.1 粗基准的选择从拨叉零件图分析可知，主要是选择加工拨叉底面的装夹定位面为其加工粗基准。从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证拨叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。3.3.2 精基准选择的原则要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证拨叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拨叉零件图分析可知，它的底平面与小头孔，适于作精基准使用。但用一个平面和一个孔定位限制工件自由度不够，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于两侧面，因为是非加工表面，所以也可以用大头孔为加工基准。3.4 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理的保证,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夹具,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。（1）. 工艺路线方案一工序一 粗、精铣 25 孔上端面。工序二 粗、精铣 25 孔下端面。工序三 钻、扩、铰、精铰 25 孔。工序四 钻、扩、铰、精铰 60 孔。工序五 粗、精铣 60 孔上端面工序六 粗、精铣 60 孔下端面。工序七 切断。工序八 铣螺纹孔端面。工序九 钻 22 孔（装配时钻铰锥孔） 。 6工序十 攻 M221.5 螺纹。工序十一 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面工序十二 粗、半精铣 精铣 16H11 的槽。工序十三 检查。（2）. 工艺路线方案二工序一 粗、钻、扩、铰、精铰 25、60 孔工序二 粗、精铣 60、25 孔下端面。工序三 粗、精铣 25 孔上端面工序四 粗、精铣 60 孔上端面工序五 切断。工序六 铣螺纹孔端面。工序七 钻 22 孔（装配时钻铰锥孔） 。工序八 攻 M221.5 螺纹。工序九 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面工序十 粗铣 半精铣 精铣 16H11 的槽。工序十一 检查。上面的工序加工不太合理，因为由经验告诉我们大多数都应该先铣平面再加工孔，那样会更能容易满足零件的加工要求，效率不高，但同时钻两个孔，对设备有一定要求。且看另一个方案。上面工序可以适合大多数生产，但是在全部工序中间的工序七把两件铣断，对以后的各工序的加工定位夹紧不方便，从而导致效率较低。再看另一方案。（4）. 工艺路线方案三工序一 以 42 外圆为粗基准，粗铣 25 孔下端面。工序二 精铣 25 孔上下端面。工序三 以 25 孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰 25 孔,孔的精 7度达到 IT7。工序四 以 25 孔为精基准，粗铣 60 孔上下端面。工序五 以 25 孔为精基准，精铣 60 孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过 0.1。工序六 以 25 孔为精基准，钻、镗、铰 60 孔，保证空的精度达到IT8。工序七 以 25 孔为精基准，铣螺纹孔端面。工序八 以 25 孔为精基准，钻 20 孔（装配时钻铰锥孔） 。工序九 以 25 孔为精基准，钻一个 20 孔，攻 M221.5 螺纹。工序十 以 25 孔为精基准，铣槽端面。工序十一 以 25 孔为精基准，铣 16H11 的槽保证槽的侧面相对孔的垂直度误差是 0.08。工序十二 两件铣断工序十三 检查。（3）. 工艺路线方案四工序一 粗、精铣 25 孔上端面。工序二 粗、精铣 25 孔下端面。工序三 钻、扩、铰、精铰 25 孔。工序四 钻、扩、铰、精铰 60 孔。工序五 粗、精铣 60 孔上端面工序六 粗、精铣 60 孔下端面。工序七 铣螺纹孔端面。工序八 钻 22 孔（装配时钻铰锥孔） 。工序九 攻 M221.5 螺纹。工序十 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面。工序十一 粗、半精铣 精铣 16H11 的槽。 8工序十二 切断。工序十三 检查。此方案仍有先钻孔再铣平面的不足，所以这个方案仍不是最好的工艺路线综合考虑以上各方案的各不足因素，得到以下我的工艺路线。虽然工序仍然是十三步，但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工艺路线方案二快了一倍（实际铣削只有两次，而且刀具不用调整） 。多次加工60、25 孔是精度要求所致。3.5 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 190210HB，毛坯重量1.45kg，生产类型为中批量，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（42）考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯， 没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。（2）. 外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（25，60 端面） 。查机械制造工艺设计简明手册 （以下称工艺手册 ）表 2.126，取25，60 端面长度余量均为 2.5（均为双边加工）铣削加工余量为：粗铣 2mm半精铣 0.7mm（3）. 内孔（60 已铸成 50 的孔） 查工艺手册表 2.22.5，为了节省材料，取 60 孔已铸成孔长度余量为 3，即铸成孔半径为 50mm。 工序尺寸加工余量： 9钻孔 5mm 扩孔 0.5mm铰孔 0.1mm 精铰 0mm 同上，零件 25 的孔也已铸出 15 的孔。 工序尺寸加工余量： 钻孔至 23 余量为 8mm 扩孔钻 1.8 mm 粗铰孔 0.14 mm 精铰孔 0.06 mm（4）. 槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量 铸出槽端面至中心线 47mm 的距离，余量为 3mm。 工序尺寸加工余量：粗铣端面 2.1 mm 半精铣 0.7 mm 精铣 0.2 mm（5）. 螺纹孔顶面加工余量铸出螺纹孔顶面至 25 孔轴线且垂直轴线方向 40mm 的距离，余量为 4 mm工序尺寸加工余量： 粗铣顶面 2.1 mm 半精铣 0.7 mm 精铣 0.2 mm （6）. 其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为中批量生产，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。 103.6 确立切削用量及基本工时工序一 以 42 外圆为粗基准，粗铣 25 孔上下端面。（1）. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,铸造。加工要求：粗铣 25 孔上下端面。机床：X6132 卧式铣床。刀具： W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀,牌号 YG6。铣削宽度 ae=60,深度 ap=4,齿数z=10,故据切削用量简明手册 （后简称切削手册 ）取刀具直径do=80mm。选择刀具前角 o0后角 o15，副后角 o=10，刀齿斜角 s=15,主刃 Kr=60,过渡刃 Kr=30,副刃 Kr=5过渡刃宽 b=1.5mm。（2）. 切削用量1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择 ap=1.3mm，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量 机床功率为 10kw。查切削手册f=0.080.15mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.15 mm/z。3）查后刀面最大磨损及寿命 查机械切削用量手册表 8，寿命 T=180min4）计算切削速度 按2表 14， V=1.84n=7.32=6.44fV5）计算基本工时tmL/ Vf=(90+36)/6.44=6.99min。工序二 精铣 25 孔上下端面。 111. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,铸造。加工要求：精铣 25 上下端面。机床： X6132 卧式铣床。刀具： W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀,牌号 YG6。铣削宽度 ae=60,深度 ap=9015N,故夹紧机构满足设计要求。JF实F4.4 误差分析与计算该夹具以一面两销定位，两定位销孔尺寸公差为。为了满足工序的00.5127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尺寸公差。gwj与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示：j MjjjWDADZWj由参考文献5可得： 两定位销的定位误差 ：111minD WDd 11221min2min.2DdDdJ WarctgL其中：，10.052Dmm20Dmm，10.011dmm20.023dmm， 1min0mm2min0.034mm且：L=126.11mm ，得 19 0.063D Wmm .0.0032J Wmm 夹紧误差 ： cos)(minmaxyyjj其中接触变形位移值： 1()()19.62nHBZyRaZaZkNkRcHBl 查5表 1215 有。 10.004,0.0016,0.412,0.7RazHBKKCn cos0.0028j jymm 磨损造成的加工误差：通常不超过Mjmm005. 0 夹具相对刀具位置误差：取ADmm01. 0误差总和：0.0850.3jwmmmm 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。4.5 零、部件的设计与选用4.5.1 定位销选用本夹具选用一可换定位销和固定棱形销来定位，其参数如下表：表 5.1 定位销DdH公称尺寸允差1Dh1hb1dC1C141816150.01122514M1241 表 5.2 定位棱销ddH公称尺寸允差Lh1hb1bC1C40502022+0.0340.0236553816 1.54.5.2 夹紧装置的选用该夹紧装置选用移动压板，其参数如表 5.3：表 6.3 移动压板公称直径LBHlb1bdK645208196.67M65 204.5.3 定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台 T 形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。根据 GB220780 定向键结构如图所示：o 图 6.1 夹具体槽形与螺钉根据 T 形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如表：夹具体槽形尺寸 B2B公称尺寸允差 d允差4dLHhD1h公称尺寸允差 D2h180.0120.03525124124.518+0.0195对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。塞尺选用平塞尺，其结构如图 6.3 所示： 21 标记四周倒圆 图 5.3 平塞尺塞尺尺寸参数如表 5.5：表 5.5 塞尺公称尺寸 H允差 dC30.0060.25当铣 3290 面平面时选择是圆形对刀块。当铣 16 槽时选择的是直角对刀块，对准 16 槽的边缘尺寸，铣槽的宽度靠刀具进行保证。4.6 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气缸夹紧方式，在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小，经过方案的认真分析和比较，选用了气缸夹紧方式（螺旋夹紧机构） 。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。 2223总 结本文是 CA6410 车床拨叉的加工工艺和夹具设计，设计的总体过程可以概括为，首先对拨叉零件的结构、形状及材料作整体分析，然后初选加工工艺方案，并对工艺方案进行比较选择合理的工艺路线，然后计算分析尺寸，并制定出工艺卡片。最后是夹具的设计。本次课程设计综合了大学里所学的知识，是理论与实际相结合的一个成果。由于专业知识有限，在设计过程中遇到的问题主要通过老师的讲解，同学们的讨论以及查阅资料来解决。通过课程设计，我对课本理论知识有了更深刻了理解，同时，我的看图，绘图能力也有了较大的提高。这对我以后的工作打下了良好的基础。24谢 辞本次课程设计综合了大学里所学的专业知识，是理论与实际相结合的一次考验。通过这次设计，我的综合运用知识的能力有了很大的提高，尤其是看图、绘图、设计能力，为我今后的工作打下了良好的基础。在此过程中，我进一步加深了对课本知识的理解，进一步了解了零件的工艺以及夹具设计过程，收获颇丰。本次设计是在 XX 老师的悉心指导和帮助下完成的。我的机械工艺知识有限，在设计中常常碰到问题，是郑老师不厌其烦的指导，不断的点拔迷津，提供相关资料，才使其顺利完成。XX 老师耐心的讲解，使我如沐春风。不仅如此，xx 老师严谨的治学态度和高尚的敬业情操深深打动了我。在此，我向 XX老师表示最真诚的感谢。同时，感谢同组同学的支持和帮助，使我更好的完成课程设计。25参考文献1 李 洪机械加工工艺手册M 北京出版社，200612 陈宏钧实用金属切削手册M 机械工业出版社，200513 上海市金属切削技术协会金属切削手册M上海科学技术出版社，20024 杨叔子机械加工工艺师手册M机械工业出版社，20005 徐鸿本机床夹具设计手册M 辽宁科学技术出版社，2003106 都克勤机床夹具结构图册M 贵州人民出版社，200347 胡建新机床夹具M 中国劳动社会保障出版社，200158 冯 道机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册M 安徽文化音像出版社，20039 王先逵机械制造工艺学M机械工业出版社，200010 马贤智机械加工余量与公差手册M中国标准出版社，19941211 刘文剑夹具工程师手册M黑龙江科学技术出版社，200712 王光斗机床夹具设计手册M上海科学技术出版社，20028 课程设计课程设计( (论文论文) )说明书说明书题 目：拔叉的机械加工工艺规程及夹具设计 系 别： 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 摘 要本文是对拔叉零件加工应用及加工的工艺性分析，主要包括对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、加工工艺文件的填写。选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程。此外还对拔叉零件工序的加工设计了专用夹具.机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广的通用夹具，规格尺寸多已标准化，并且有专业的工厂进行生产。而广泛用于批量生产，专为某工件加工工序服务的专用夹具，则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。关键词：加工工艺；加工方法；工艺文件；夹具IAbstractThis paper is the analysis of process of the fork parts processing application and processing, including the parts of the analysis, the choice of blank, the clamping, the formulation process route, tool selection, cutting dosage, process documents. Choose the correct methods for processing, manufacturing process design. In addition also two processes of fork parts design special fixture.Many types of machine tool fixture, wherein, the use scope broadest general jig, sizes have been standardized, and has a professional production plant. But widely uses in the volume production, special fixture designed for a workpiece processing services, requires the factory according to the workpiece processing technology to design and manufacture. Key words: processing; processing method; process documents; fixtureII目 录摘摘 要要.IABSTRACT.II序言序言.11 前言前言.12 零件的分析零件的分析.32.1 零件的作用.32.2 零件的工艺分析.33 工艺规程设计工艺规程设计.53.1 加工工艺过程.53.2 确定各表面加工方案.53.3 确定定位基准.63.3.1 粗基准的选择.63.3.2 精基准选择的原则.63.4 制定工艺路线.63.5 机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定.93.6 确立切削用量及基本工时.104 4 铣铣 32329090 面和铣面和铣 1616 槽夹具设计槽夹具设计.174.1 研究原始质料 .174.2 定位基准的选择 .174.3 切削力及夹紧分析计算 .174.4 误差分析与计算 .194.5 零、部件的设计与选用 .204.5.1 定位销选用.204.5.2 夹紧装置的选用.204.5.3 定向键与对刀装置设计.21当铣 3290 面平面时选择是圆形对刀块。 .22当铣 16 槽时选择的是直角对刀块，对准 16 槽的边缘尺寸，铣槽的宽度靠刀具进行保证。 .224.6 夹具设计及操作的简要说明 .22总 结.24谢 辞.25参考文献.260序言1 前言机械加工工艺及夹具设计是课程前对专业知识的综合运用训练。制造技术已经是生产、国际经济竞争、产品革新的一种重要手段，所有国家都在寻求、获得、开发和利用它。它正被看作是现代国家经济上获得成功的关键因素。机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现。而机床夹具是在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义。 从 1949 年以来，我国机械工业有了很大的发展，已经成为工业中产品门类比较齐全、具有相当规模和一定技术基础的产业部门之一，其机械加工和夹具也有很大的发展，但是与工业发达国家相比，我们这方面的水平还存在着阶段性的差距，主要表现在机械产品质量和水平不够高，加工工艺过程不合理，夹具应用也比较少，使其加工工人劳动强度大，加工出来的产品也不理想。 现在，各工业化国家都把制造技术视为当代科技发展为活跃的领域和国际间科技竞争的主战场，制定了一系列振兴计划、建立世界级制造技术中心，纷纷把先进制造技术列为国家关键技术和优先发展领域。 机械加工工艺及夹具随着制造技术的发展也突飞猛进。机械加工工艺以各个工厂的具体情况不同，其加工的规程也有很大的不同。突破已往的死模式。使其随着情况的不同具有更加合理的工艺过程。也使产品的质量大大提高。制定加工工艺虽可按情况合理制定，但也要满足其基本要求：在保证产品质量的前提下，尽可能提高劳动生产率和降低加工成本。并在充分利用本工厂现有生产条件的基础上，尽可能采用国内、外先进工艺技术和经验。还应保证操作者良好的劳动条件。但我国现阶段还是主要依赖工艺人员的经验来编制工艺，多半不规定工步和切削用量，工时定额也凭经验来确定，十分粗略，缺乏科学依据，难以进行合理的经济核算。机床夹具最早出现在 18 世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的 85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代， 1以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔 34 年就要更新 5080左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为 1020左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；2）能装夹一组具有相似性特征的工件；3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；6）提高机床夹具的标准化程度。 22 零件的分析2.1 零件的作用拨叉是一个很重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，但其加工孔和底面的精度要求较高，此外还有小头孔端要求加工，对精度要求也很高。拨叉的底面、大头孔上平面和小头孔粗糙度要求都是，所以都要6 . 1Ra求精加工。其小头孔与底平面有垂直度的公差要求，拨叉底面与大头孔上平面有平行度公差要求，所要加工的槽，在其槽边有平行度公差和对称度公差要求等。因为其尺寸精度、几何形状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，因此它们的加工是非常关键和重要的。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 25 孔与操纵机构相连，二下方的 60 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。2.2 零件的工艺分析一个好的结构不但要应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。 3CA6140 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 25mm 孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：25H7mm 的孔，以及 42mm 的圆柱两端面，其中主要加工表面为 25H7mm 通孔。2. 以 60mm 孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：60H12 的孔，以及 60H12 的两个端面。主要是60H12 的孔。2. 铣槽这一组加工表面包括：此槽的端面，16H11mm 的槽的底面，16H11mm 的槽两侧面。3. 以 M221.5 螺纹孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：M221.5 的螺纹孔，长 32mm 的端面。主要加工表面为 M221.5 螺纹孔。这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：60 孔端面与 25H7 孔垂直度公差为 0.1mm.。16H11mm 的槽与 25H7 的孔垂直度公差为 0.08mm。 4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加工另外一组。上面主要是对拨叉零件的结构、加工精度和主要加工表面进行了分析，选择了其毛坯的的制造方法为模锻和中批的批量生产方式，从而为工艺规程设计提供了必要的准备。3 工艺规程设计3.1 加工工艺过程该拨叉零件的主要加工表面是平面、孔系和槽系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。3.2 确定各表面加工方案影响加工方法的因素 要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。 要考虑被加工材料的性质，例如：淬火钢必须采用磨削或电加工；而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。 此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。 要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。 根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。在小批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工。选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求来选定最终加工方法。再选择前面各工序的加工方法，如加工某一轴的主要外圆面，要求公差为IT6，表面粗糙度为 Ra0.63m，并要求淬硬时，其最终工序选用精度，前面准备工序可为粗车半精车淬火粗磨。 53.3 确定定位基准3.3.1 粗基准的选择从拨叉零件图分析可知，主要是选择加工拨叉底面的装夹定位面为其加工粗基准。从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证拨叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。3.3.2 精基准选择的原则要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证拨叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拨叉零件图分析可知，它的底平面与小头孔，适于作精基准使用。但用一个平面和一个孔定位限制工件自由度不够，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于两侧面，因为是非加工表面，所以也可以用大头孔为加工基准。3.4 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理的保证,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夹具,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。（1）. 工艺路线方案一工序一 粗、精铣 25 孔上端面。工序二 粗、精铣 25 孔下端面。工序三 钻、扩、铰、精铰 25 孔。工序四 钻、扩、铰、精铰 60 孔。工序五 粗、精铣 60 孔上端面工序六 粗、精铣 60 孔下端面。工序七 切断。工序八 铣螺纹孔端面。工序九 钻 22 孔（装配时钻铰锥孔） 。 6工序十 攻 M221.5 螺纹。工序十一 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面工序十二 粗、半精铣 精铣 16H11 的槽。工序十三 检查。（2）. 工艺路线方案二工序一 粗、钻、扩、铰、精铰 25、60 孔工序二 粗、精铣 60、25 孔下端面。工序三 粗、精铣 25 孔上端面工序四 粗、精铣 60 孔上端面工序五 切断。工序六 铣螺纹孔端面。工序七 钻 22 孔（装配时钻铰锥孔） 。工序八 攻 M221.5 螺纹。工序九 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面工序十 粗铣 半精铣 精铣 16H11 的槽。工序十一 检查。上面的工序加工不太合理，因为由经验告诉我们大多数都应该先铣平面再加工孔，那样会更能容易满足零件的加工要求，效率不高，但同时钻两个孔，对设备有一定要求。且看另一个方案。上面工序可以适合大多数生产，但是在全部工序中间的工序七把两件铣断，对以后的各工序的加工定位夹紧不方便，从而导致效率较低。再看另一方案。（4）. 工艺路线方案三工序一 以 42 外圆为粗基准，粗铣 25 孔下端面。工序二 精铣 25 孔上下端面。工序三 以 25 孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰 25 孔,孔的精 7度达到 IT7。工序四 以 25 孔为精基准，粗铣 60 孔上下端面。工序五 以 25 孔为精基准，精铣 60 孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过 0.1。工序六 以 25 孔为精基准，钻、镗、铰 60 孔，保证空的精度达到IT8。工序七 以 25 孔为精基准，铣螺纹孔端面。工序八 以 25 孔为精基准，钻 20 孔（装配时钻铰锥孔） 。工序九 以 25 孔为精基准，钻一个 20 孔，攻 M221.5 螺纹。工序十 以 25 孔为精基准，铣槽端面。工序十一 以 25 孔为精基准，铣 16H11 的槽保证槽的侧面相对孔的垂直度误差是 0.08。工序十二 两件铣断工序十三 检查。（3）. 工艺路线方案四工序一 粗、精铣 25 孔上端面。工序二 粗、精铣 25 孔下端面。工序三 钻、扩、铰、精铰 25 孔。工序四 钻、扩、铰、精铰 60 孔。工序五 粗、精铣 60 孔上端面工序六 粗、精铣 60 孔下端面。工序七 铣螺纹孔端面。工序八 钻 22 孔（装配时钻铰锥孔） 。工序九 攻 M221.5 螺纹。工序十 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面。工序十一 粗、半精铣 精铣 16H11 的槽。 8工序十二 切断。工序十三 检查。此方案仍有先钻孔再铣平面的不足，所以这个方案仍不是最好的工艺路线综合考虑以上各方案的各不足因素，得到以下我的工艺路线。虽然工序仍然是十三步，但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工艺路线方案二快了一倍（实际铣削只有两次，而且刀具不用调整） 。多次加工60、25 孔是精度要求所致。3.5 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 190210HB，毛坯重量1.45kg，生产类型为中批量，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（42）考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯， 没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。（2）. 外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（25，60 端面） 。查机械制造工艺设计简明手册 （以下称工艺手册 ）表 2.126，取25，60 端面长度余量均为 2.5（均为双边加工）铣削加工余量为：粗铣 2mm半精铣 0.7mm（3）. 内孔（60 已铸成 50 的孔） 查工艺手册表 2.22.5，为了节省材料，取 60 孔已铸成孔长度余量为 3，即铸成孔半径为 50mm。 工序尺寸加工余量： 9钻孔 5mm 扩孔 0.5mm铰孔 0.1mm 精铰 0mm 同上，零件 25 的孔也已铸出 15 的孔。 工序尺寸加工余量： 钻孔至 23 余量为 8mm 扩孔钻 1.8 mm 粗铰孔 0.14 mm 精铰孔 0.06 mm（4）. 槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量 铸出槽端面至中心线 47mm 的距离，余量为 3mm。 工序尺寸加工余量：粗铣端面 2.1 mm 半精铣 0.7 mm 精铣 0.2 mm（5）. 螺纹孔顶面加工余量铸出螺纹孔顶面至 25 孔轴线且垂直轴线方向 40mm 的距离，余量为 4 mm工序尺寸加工余量： 粗铣顶面 2.1 mm 半精铣 0.7 mm 精铣 0.2 mm （6）. 其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为中批量生产，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。 103.6 确立切削用量及基本工时工序一 以 42 外圆为粗基准，粗铣 25 孔上下端面。（1）. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,铸造。加工要求：粗铣 25 孔上下端面。机床：X6132 卧式铣床。刀具： W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀,牌号 YG6。铣削宽度 ae=60,深度 ap=4,齿数z=10,故据切削用量简明手册 （后简称切削手册 ）取刀具直径do=80mm。选择刀具前角 o0后角 o15，副后角 o=10，刀齿斜角 s=15,主刃 Kr=60,过渡刃 Kr=30,副刃 Kr=5过渡刃宽 b=1.5mm。（2）. 切削用量1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择 ap=1.3mm，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量 机床功率为 10kw。查切削手册f=0.080.15mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.15 mm/z。3）查后刀面最大磨损及寿命 查机械切削用量手册表 8，寿命 T=180min4）计算切削速度 按2表 14， V=1.84n=7.32=6.44fV5）计算基本工时tmL/ Vf=(90+36)/6.44=6.99min。工序二 精铣 25 孔上下端面。 111. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,铸造。加工要求：精铣 25 上下端面。机床： X6132 卧式铣床。刀具： W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀,牌号 YG6。铣削宽度 ae=60,深度 ap=9015N,故夹紧机构满足设计要求。JF实F4.4 误差分析与计算该夹具以一面两销定位，两定位销孔尺寸公差为。为了满足工序的00.5127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尺寸公差。gwj与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示：j MjjjWDADZWj由参考文献5可得： 两定位销的定位误差 ：111minD WDd 11221min2min.2DdDdJ WarctgL其中：，10.052Dmm20Dmm，10.011dmm20.023dmm， 1min0mm2min0.034mm且：L=126.11mm ，得 19 0.063D Wmm .0.0032J Wmm 夹紧误差 ： cos)(minmaxyyjj其中接触变形位移值： 1()()19.62nHBZyRaZaZkNkRcHBl 查5表 1215 有。 10.004,0.0016,0.412,0.7R