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工艺夹具-车床拨叉 831002（272）（钻） 工艺 夹具 车床 831002 272

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黑龙江科技学院毕业设计任务书学生姓名： 李鹏飞 任务下达日期：2009 年 11 月 5 日设计开题日期：2010 年 4 月 3 日设计开始日期：2010 年 4 月 6 日中期检查日期：2010 年 5 月 8 日设计完成日期：2010 年 6 月 10 日一、设计题目：CA6140车床拨叉831002加工工艺编制及夹具设计二、设计的主要内容：根据零件图，制订年产5000台CA6140车床拨叉的加工工艺规程及专用夹具设计。要求综合运用所学知识，进行多种方案比较，确定最佳工艺路线，编制该零件的合理的加工工艺过程，选择各加工工序的合理的切削用量，计算各工序定额，填写加工工艺卡片；（1）、说明书主要内容：1) 拨叉工艺规程设计、专用夹具定位方案确定与定位精度分析及夹紧力计算等相关设计、分析结果，外文翻译3000字左右，共计1.52万字；（2）、设计图纸主要内容：设计34套专用夹具，要求每套专用夹具绘制相关夹具装配图、零件图以及填写加工工艺卡片，折合0#图纸3张；三、设计目标： 通过方案确定、设计计算，完成CA6140车床拨叉的加工工艺及主要工装的结构设计。按照工程技术规范要求，整理好技术资料，编写出设计说明书。指 导 教 师： 院（系）主管领导： 2009 年 11 月5 日摘 要在生产过程中，使生产对象（原材料，毛坯，零件或总成等）的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺过程。在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。 关键词 工序 工艺 定位方案AbstractEnable producing the target in process of production (raw materials, the blank , state of quality and quantity on part become always ) take place direct course of change ask craft course, if the blank is made, machining, heat treatment , assemble etc. and call it the craft course. In the course of making the craft , is it confirm every erector location and worker step that process need this of process to want, the locomotive of processing , this process , and the entering the giving amount of the lathe, cut depth , the rotational speed of the main shaft and speed of cutting, the jig of this process, the cutter and measuring tool, a one hundred sheets of number of times still leaves and a one hundred sheets of length leaves, calculate basic time of this process , auxiliary time and service time of place of working finally.Keywords The process worker one orient the scheme 目 录摘 要Abstract第1章 绪论11.1选题的意义11.2夹具的发展方向11.3本章小结3第2章 拨叉的加工工艺规程设计42.1零件的分析42.1.1零件的作用42.1.2零件的工艺分析42.2确定生产类型52.3确定毛坯52.3.1确定毛坯种类52.3.2确定铸件加工余量及形状52.3.3绘制铸件零件图62.4工艺规程设计72.4.1选择定位基准72.4.2制定工艺路线82.4.3选择加工设备和工艺设备102.4.4机械加工余量、工序尺寸及公差的确定102.5确定切削用量及基本工时11工序10：粗铣25H7的两端面11工序20：钻、扩、铰25H7通孔12工序30：粗镗下端60H12孔16工序40：半精镗下端60H12孔16工序50：粗铣a、b面17工序60：钻20.50孔19工序70：攻M221.5螺纹21工序80：粗铣16H11槽21工序90：精铣16H11槽22工序100：铣断60H12孔23工序110：粗铣60H12孔两端面24工序120：精铣60H12孔两端面252.6本章小结26第3章 专用夹具设计273.1镗孔夹具设计273.1.1问题的提出273.1.2夹具的设计273.2钻孔夹具设计303.2.1问题的提出303.2.2夹具的设计303.3本章小结32结论34致谢35参考文献36附录137附录24937第1章 绪论1.1 选题的意义当人们谈起制造行业中的发展时，很少谈到工件夹具，但是在零件生产的基本领域，正吹着改革之风。一项优秀的夹具结构设计，往往可以使得生产效率大幅度提高，并使产品的加工质量得到极大地稳定。尤其是那些外形轮廓结构较复杂的，不规则的拔叉类，杆类工件，几乎各道工序都离不开专门设计的高效率夹具。目前，中等生产规模的机械加工生产企业，其夹具的设计，制造工作量，占新产品工艺准备工作量的50%80%。生产设计阶段，对夹具的选择和设计工作的重视程度，丝毫也不压于对机床设备及各类工艺参数的慎重选择。夹具的设计，制造和生产过程中对夹具的正确使用，维护和调整，对产品生产的优劣起着举足轻重的作用。如今，制造商们需要供应商提供一步到位服务，他们要求世界范围内的当地供应商能够支持全球化生产。他们坚持与供应商保持并行生产过程开发。他们努力寻求各种以及所有可以降低其产品生产时间的对策。那些制作夹具的人，必须采用与制作价值好几百万美元的加工中心的人们所采用的相同的规则，如今他们正在迎接这种挑战。1.2夹具的发展方向夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。一、 高精随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度对夹具的制造精度要求更高高精度夹具的定位孔距精度高达5m，夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达0.01mm/500mm。德国demmeler（戴美乐）公司制造的4m长、2m宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为0.03mm；精密平口钳的平行度和垂直度在5m以内；夹具重复安装的定位精度高达5m；瑞士EROWA柔性夹具的重复定位精度高达25m。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。 二、高效 为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用12秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典3R夹具仅用1分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国Jergens（杰金斯）公司的球锁装夹系统，1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用。 三、模块、组合夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用CAD技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。 四、通用、经济夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国demmeler（戴美乐）公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值。1.3本章小结随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。自20世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。第2章 拨叉的加工工艺规程设计2.1零件的分析2.1.1零件的作用题目所给的零件是CA6140车床拨叉，拨叉是一种辅助零件，通过拨叉控制滑套与旋转齿轮的接合。滑块上面有凸块，滑块的凸块插入齿轮的凹位，把滑套和齿轮固连字一起，使齿轮带动滑套，滑套带动输出轴。摆动拨叉又可以控制滑套与不同齿轮的结合与分离，达到换挡的目的，分析这种动力联接方式可知车换挡时要减速，这样可以较少滑套与齿轮的冲击，延长零件的使用寿命。2.1.2零件的工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁属于脆性材料，故不能锻造和冲压，但灰铸铁的铸造性能和切削加工性能优良。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：CA6140车床拨叉的工艺分析CA6140车床拨叉共有以下几处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：1.以25孔为中心的加工表面。该组加工表面包括：25H7的通孔，以及42的圆柱两端面，其中主要加工表面为25H7通孔。2.以60孔为中心的加工表面该组加工表面包括：60H12的孔，以及60H12的两个端面。主要是60H12的孔。3.铣16H11的槽该组加工表面包括：此槽的端面，16H11的槽的底面，16H11的槽两侧面。4. 以M221.5螺纹孔为中心的加工表面。该组加工表面包括：M221.5的螺纹孔，长32mm的端面。主要加工表面为M221.5螺纹孔。这几组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：（1）60孔端面与25H7孔垂直度公差为0.1mm。（2）16H11mm的槽与25H7的孔垂直度公差为0.08mm。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。可以先加工25H7通孔，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，并且此零件没有复杂的加工表面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。2.2确定生产类型已知此拨叉零件的生产类型为大批量生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序应当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用夹具。2.3确定毛坯2.3.1确定毛坯种类零件材料为HT200。灰铸铁属于脆性材料，故不能锻压和冲压，但灰铸铁的铸造性能和切削加工性能优良。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构不是太复杂，生产类型为大批量生产，故选择金属型铸造毛坯。2.3.2确定铸件加工余量及形状毛坯尺寸如下：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）查表3.126。取25，60端面长度余量均为2.5（均为双边加工。13. 内孔（60已铸成50的孔）查表2.22.5，为了节省材料，取60孔已铸成孔长度余量为5mm，即铸成孔半径为50mm。14. 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。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。6. 其他尺寸直接铸造得到2.3.3绘制铸件零件图图2.1 零件毛坯图2.4工艺规程设计2.4.1选择定位基准基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取25 孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个42与底面作主要定位面，限制5个自由度，再以压板限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。其余以零件的下端孔为主要的定位粗基准。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，以加工后的25通孔为主要的定位精基准，以25通孔端面为辅助的定位精基准。2.4.2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,可以考虑采用各种机床配以专用夹具,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。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工艺路线方案一工序 10 粗、钻、扩、铰、精铰25、60孔。工序 20粗、精铣60、25孔下端面。工序 30 粗、精铣25孔上端面。工序 40 粗、精铣60孔上端面。工序 50 铣螺纹孔端面。工序 60 钻20.5孔（装配时钻铰锥孔）。工序 70攻M221.5螺纹。工序 80粗铣、精铣槽所在的端面。工序 90 粗铣、精铣16H11的槽。工序100切断。工艺路线方案二工序10 粗铣25H7两端面，保证尺寸80。工序20 钻、扩、铰25H7通孔。工序30 粗镗60H12孔。工序40 半精镗60H12孔，粗糙度达到3.2。 工序50 粗铣a、b面。a面到25H7孔中心距为440-0.3，b面到25H7的中心距为36。工序60 钻20.5垂直于25H7通孔。工序70 攻M221.5螺纹。工序80粗铣16H11槽。工序90 精铣16H11槽。工序100切断60H12孔.工序110粗铣60H12孔两端面，保证尺寸13。工序120精铣60H12孔两端面，保证尺寸12d11。工艺方案的比较与分析：以上两个加工工艺方案进行比较，方案一的加工工序比较集中，工序较少，但装换刀具的辅助时间较长，而且同时钻两个孔，还要保证加工精度，对机床设备要求较高，不适合大批量生产。方案二的加工工序比较分散，适合流水线生产，而且很多工序不用装换刀具和重新对刀，极大的缩短辅助工时。而且加工完前次的又可成为下次加工的基准，加工精度容易保证，综合以上两个方案的优缺点，而且又是大批量生产，考虑到工作效率及经济效益等原因，所以选择方案二比较合适。2.4.3选择加工设备和工艺设备机床的选择 工序10、50、80、90、100、110、120用X62型卧式铣床工序20、60、70采用Z535立式钻床 工序30、40采用T68卧式镗床选择夹具该拨叉的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。选择刀具在铣床上加工的各工序，采用硬质合金铣刀或高速钢铣刀即可保证加工质量。在铰孔，由于精度不高，可采用硬质合金铰刀。2.4.4机械加工余量、工序尺寸及公差的确定根据前面资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：据以上原始资料及加工路线，分别确定各加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）取25、60端面长度余量均为2.5（均为双边加工）。1铣削加工余量为：粗铣2.5mm， 保证尺寸80mm3. 内孔（60已铸成50的孔）查表2.22.5，为了节省材料，取60孔已铸成孔长度余量为5，铸成孔半径为50mm。1工序尺寸加工余量：粗镗50mm孔至59mm 余量为1mm半精镗至60H12mm工序尺寸加工余量：同上25钻孔至22 余量为3mm扩孔至24.7mm 余量为0.03mm铰孔至25H7mm 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3mm 保证槽端面，即a面至中心线尺寸440-0.3 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4 mm 保证顶面即b面到中心线尺寸36mm6. 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。2.5确定切削用量及基本工时工序10粗铣25H7两端面机床：X62型卧式铣床刀具：两块镶齿套式面铣刀(间距为80)，材料：， ，齿数，为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=2.5mm所以铣削深度：每齿进给量：查表2.1-85，取铣削速度：查表2.1-85，取。【3】机床主轴转速：，按照表3.1-74 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据表2.1-85,切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工步辅助时间为：1.23min工序20钻25H7通孔工件材料为HT200铁，硬度200HBS。孔的直径为25mm，公差为H7，表面粗糙度。加工机床为Z535立式钻床。钻头为22mm标准高速钢麻花钻。1.钻22mm孔确定钻削用量（1）决定进给量根据表3.4-1可查出f=0.470.57mm/r,由于孔深和孔径之 l/d=85/25=3.86。，故mm/r.查Z535型立式钻床说明书，取。根据表3.4-3，钻头强度所允许的进给量。机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据表3.4-4，允许的进给量。由于选择的进给量远远小于，故所选可用（2）确定切削速度V、轴向力F、转矩T以及切削功率，用不同刀具材料进行钻、扩、铰孔的V、F、T、均可按表3.4-8及表3.4-10进行计算。根据所给条件，可直接在表3.4-15中用插入法计算得：，F=4732NT=51.69，=1.25kw由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对结果进行修正。由表3.4-9知，切削速度的修正系数，故查Z535型机床说明书，取。实际切削速度为。由表3.4-11，切削力及转矩的修正系数,故（3）校验机床功率 切削功率 =机床有效功率为（由Z535型机床说明书查出）由于，故选择的钻削用量可用，即相应地2.扩孔扩孔钻选用标准高速钢扩孔钻。确定扩孔切削用量一 确定进给量根据表3.4-5，取。根据机床Z535型说明书，取。确定切削速度根据表3.4-34.取。由于切削速度与上表不同，切削速度尚需乘以修正系数故根据Z535机床说明书，取n=275r/min。实际扩孔速度3铰孔铰刀 选用标准高速钢铰刀。确定铰孔切削用量一确定进给量 根据表3.4-6查出，按该表注4，进给量取小值。按Z535机床说明书取。二 切削速度 根据表3.4-40查出取 切削速度修正系数由表3.4-9查出故根据Z535机床说明书，取n=100r/min,实际铰孔速度4各工序实际切削用量根据以上计算，实际切削用量如下：钻孔：扩孔：铰孔：5基本工时计算钻孔：扩孔：铰孔：工序30粗镗下端60H12孔机床：卧式镗床T68刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：，毛坯孔径。进给量：查表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=4.5mm。因此确定进给量。切削速度：查表2.4-9取【3】机床主轴转速：，查表3.1-41取实际切削速度：工作台每分钟进给量： 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：工步辅助时间为：2.61min工序40 半精镗下端60H12孔机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：进给量：根据表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=。因此确定进给量切削速度：参照表2.4-9，取【3】机床主轴转速：，取工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：所以该工序总机动工时工步辅助时间为：1.86min 工序50粗铣a、b面机床：X62刀具：高速钢圆柱铣刀 齿数粗铣a面铣削深度每齿进给量：根据表2.1-85，取铣削速度：参照表2.1-85，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：实际切削速度，：工作台每分进给量：根据表2.1-85,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工步辅助时间为：2.03min【1】粗铣b面同样的铣削深度每齿进给量：根据表2.1-85，【1】取铣削速度：参照表2.1-85，【1】取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：根据表2.1-85,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工步辅助时间为：1.52min【1】工序60钻20.50孔机床：Z535立式钻床刀具：20.50直柄短麻花钻确定钻削用量决定进给量根据表3.4-1可查出f=0.470.57mm/r,由于孔深和孔径之 l/d=85/25=3.86。，故mm/r.查Z535型立式钻床说明书，取。根据表3.4-3，钻头强度所允许的进给量。机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据表3.4-4，允许的进给量。由于选择的进给量远远小于，故所选可用确定切削速度V、轴向力F、转矩T以及切削功率，用不同刀具材料进行钻、扩、铰孔的V、F、T、均可按表3.4-8及表3.4-10进行计算。根据所给条件，可直接在表3.4-15中用插入法计算得：，F=4732NT=51.69，=1.25kw由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对结果进行修正。由表3.4-9知，切削速度的修正系数，故查Z535型机床说明书，取。实际切削速度为。由表3.4-11，切削力及转矩的修正系数,故（3）校验机床功率 切削功率 =机床有效功率为（由Z535型机床说明书查出）由于，故选择的钻削用量可用，即相应地钻孔：钻孔：工步辅助时间为：1.58min工序70攻M221.5螺纹机床：Z535立式钻床刀具：细柄机用丝锥（）进给量：由于其螺距,因此进给量切削速度：参照表2.4-105，取【1】机床主轴转速：，取丝锥回转转速：取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：工步辅助时间为：1.33min工序80粗铣16H11槽机床：X62型卧式铣床 刀具：高速钢三面刃铣刀 切削深度：根据表2.1-89有：刀具的直径D=80mm，刀具的齿数 Z=10，刀具的宽度L=14mm。查表2.1-89得：进给量,根据表2.1-89查得切削速度，【3】机床主轴转速：，取实际切削速度：进给量：机床工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度： =42mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 工步辅助时间为：1.92min 工序90半精铣16H11的槽机床：X62型卧式铣床 刀具：高速钢三面刃铣刀刀具直径D=80，齿数Z=10，宽度L=16。切削深度：根据表查得：进给量,查得切削速度，机床主轴转速：，取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： =42mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 工步辅助时间为：1.41min 本工序机动时间工序100铣断60H12孔机床：X62型卧式铣床刀具：中齿锯片铣刀刀具直径D=80mm，齿数Z=32，宽度L=4mm。切削深度：根据表查得：进给量 切削速度，机床主轴转速：，按表3.1-74取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： =41mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 工步辅助时间为：1.59min工序110粗铣60H12孔两端面机床：X62型卧式铣床刀具：两块镶齿套式面铣刀(间距为13)，材料：， ，齿数，为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度：每齿进给量：表2.4-73，取铣削速度：表2.4-81，取机床主轴转速：，按表3.1-74 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据表2.4-81,切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工步辅助时间为：1.57min工序120精铣60H12孔两端面机床：X62型卧式铣床刀具：两块镶齿套式面铣刀(间距为)，材料：， ，齿数Z=25，为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=0.5mm铣削深度：每齿进给量：表2.4-73，取铣削速度：参照表2.4-81，取机床主轴转速：，取 实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工步辅助时间为：1.94min2.6本章小结本章节主要从零件的结构和外型入手分析，从而得出设计毛坯的依据。再查阅有关资料，设计出零件加工的毛坯。在工艺规程的制定上，将两种方案进行比较，选取一个最佳方案来。在计算每一步的切削用量时，先选用刀具和机床，再查阅资料找出进给量，由它算出机床所需的转速，翻阅机床手册选一个最接近它的一值。算切削速度、机动时间等。第3章 专用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。在加工此拔叉零件时，需要设计专用夹具。根据任务要求中的设计内容，需要设计镗孔夹具、铣槽夹具及钻顶面螺纹底孔夹具各一套。3.1镗孔夹具设计3.1.1问题的提出本夹具是用来粗、精镗此拔叉60H12的孔,并且与25H7孔的中心距由公差。因此在加工时不但要考虑加工精度还要考虑劳动效率和经济效益。3.1.2夹具的设计定位基准的选择因为25H7的孔与此60H12孔有公差要求,所以应以这个长通孔为主要定位基准。由于铸件的公差要求较大,利用60H12的孔的左侧面作为辅助定位基准。在大孔处采用移动压板对零件进行夹紧。定位元件及夹紧元件的选择据上面所述，选择孔为精基准，镗满足加工要求，工件定位用底面、侧平面、固定式定位销、压板和压紧螺钉来限制六个自由度。夹紧元件选用压板，根据其夹具结构选择移动压板，其加紧可靠、操作方便。切削力及夹紧力计算镗刀材料：硬质合金镗刀，机床为：T68选择刀具的几何参数为： 1）粗镗：查表可得：圆周切削分力公式：【12】 查表得： 取 由表可得参数： 同理：径向切削分力公式 ： 式中参数： 轴向切削分力公式 ： 式中参数： 根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：安全系数K可按下式计算， 式中：为各种因素的安全系数，见参考文献【12】表可得： 所以，有： 2）半精镗：同理，圆周切削分力公式：因为： ，则 所以，有： 当夹紧力方向与切削力方向一致时，仅需要较小的夹紧力来防止工件在加工过程中产生的振动和转动。故该夹具采用移动压板夹紧机构，为了方便操作，通过拧紧螺母将压板压紧工件。误差分析与计算该夹具以一固定式定位销和固定支承定位，要求保证孔中心与小通孔中心距的尺寸公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。可知孔销间隙配合的定位误差为：【15】夹具体设计夹具体的设计参考镗孔夹具体零件图。3.2钻孔夹具设计3.2.1问题的提出本夹具主要用来钻拔叉顶部螺纹孔的底孔。这个孔距右平面有尺寸精度要求为，与中心孔垂直。因为位置精度要求不高，也无需表面粗糙度要求，故再本道工序加工时主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。3.2.2夹具的设计定位基准的选择由零件分析，选择用中心孔的固定式定位销加上25H7孔的一面定位，就可以限制5个自由度，在由下面的大孔加个削边销就可以实现完全定位。定位元件与夹紧元件的选择选用固定式定位销、削边销进行定位，使用移动压板通过螺栓进行机械加紧。切削力与夹紧力的计算本夹具是钻螺纹底孔，因此切削力为钻削力。得：轴向力F： 扭矩M： 式中： 如图：图3.1 夹紧受力图夹紧力的方向在轴线上，与M产生的转矩同轴，所以夹紧力F不需要太大，只要工件相对与夹具体没有移动就可以了。夹具精度分析利用夹具在机床上加工时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统。它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。因此在夹具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。由工序可知，本道工序只需钻螺纹底孔，所以孔的精度无需考虑，只保证它垂直与中心孔就可以了。由于是立钻，又是一面两销定位，在垂直方向可能存在偏转（参见钻孔装配图）。其计算同前面的计算相同。转角定位误差为既是（由下的图可知）：图3.2 转角误差分析图除了上面的误差外，影响孔位置度的因素还有：1）、钻模板上装钻套的尺寸公差：2）、钻套与钻头配合的最大间隙：3）、钻套的同轴度公差： 综合误差为：能满足零件要求。夹具体设计夹具体的设计参考钻孔夹具体零件图。3.3本章小结在本章是对夹具结构的设计和分析其精确度的阶段。重点在于选择基准面将零件如何定位、夹紧在夹具体上。在选择基准面时，主要参考已加工面，在此主要用到的是一面两销定位，一个圆柱销和一个削边销，他们分别穿过已加工过的长中心孔和大端面的孔，再由中心孔的一面定位，就使零件在夹具体上完全定位了。选用压紧件时用了移动压板。结 论本次设计从零件的毛坯生产到最终成品，中间经过了铣、镗、钻、攻螺纹、打毛刺等工序。因为是大批量生产，工序就分得很散，中间就可省去换刀具和调试的时间。在每道工序中都有计算切削用量和工时。在夹具设计中，先确定工件的基准，然后通过一面两销定位，将工件固定夹紧在夹具上。在此计算了了夹紧力和夹具体的误差等。在本次设计中已无大的问题，基本达到了要求。只是在夹具的设计中没有能提出多中方案进行分析比较，有所不足。致 谢在毕业设计即将结束之际我向所有帮助过我的老师和同学说一声，谢谢！我想没有他们的帮助，毕业设计就会做得很困难。这次毕业设计是在张志平老师悉心指导下完成的。张老师以其渊博的学识、严谨的治学风范、高度的责任感使我受益非浅。在做设计的过程中也遇到了不少的问题，张老师给了我许多关怀和帮助，并且随时询问我毕业设计的进展情况、细心的指导我们，也经常打电话或者发电子邮件过来指导我的设计。 在此设计及论文撰写过程中得到了班上同学陈士超等的无私帮助，在此对你们表示衷心的感谢，感谢你们的鼎力相助。在论文工作中，得到了机械工程学院有关领导和老师的帮助与支持，在此表示衷心的感谢。最后，在即将完成毕业设计之时，我再次感谢对我指导、关心和帮助过老师、领导及同学。谢谢了！参 考 文 献1 李 洪机械加工工艺手册M 北京出版社，199612 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，198347 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，198712 王光斗机床夹具设计手册M上海科学技术出版社，2002813 上海市第一机电工业局科技情报研究所.机床夹具实力分析.1985.514 肖继德.机床夹具设计. 机械工业出版社.1993.415 甘永立.几何量公差与检测.上海科学技术出版社.2005.716 戴曙.金属切削机床.大连理工大学出版社.1999.517 王炽鸿.计算机辅助设计.上海交通大学出版社.2004.1218 乐兑谦.金属切削刀具. 机械工业 出版社。1998.1119 Ball and Roller Screws.Engineering Material and Design.19(12,)197520 Patton W.J. Mechanical Power Transmission.New Jersey:Printice-Hall,1980 机械制造工艺学课程设计说明书设计题目 设计“CA6140车床拨叉，型号861002”零件的机械加工工艺及工艺设备设计者 ： 范青云 学号： 06号 指导教师： 吴矜仁目录序言一 零件的分析 1（一） 零件的作用 .1（二） 零件的工艺分析.2二 工艺规程的设计3（一） 确定毛坯的制造形式.3（二） 基面的选择.3（三） 制定工艺路线.3（四） 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定.5（五） 确立切削用量及基本工时.7三 夹具设计.13（一） 问题的提出13（二） 夹具设计.13四 参考文献.17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。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。（二） 零件的工艺分析CA6140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。3. 铣16H11的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。4. 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：（1） 60孔端面与25H7孔垂直度公差为0.1mm.。（2） 16H11mm的槽与25H7的孔垂直度公差为0.08mm。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。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，故选择铸件毛坯。（二）基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。（1）粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取25孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个42作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。（2）精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。（三）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、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。2. 工艺路线方案二工序一 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）。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。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。3. 工艺路线方案三工序一 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。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。4. 工艺路线方案四工序一 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。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。以上工艺过程详见图3。（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3.126，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 0.7mm3. 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：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 mm4. 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 mm5. 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 3.1 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。（五）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： X53立式铣床。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=6.445）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。1. 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： X6140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o5后角o8，副后角o=8，刀齿斜角s=10,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1mm。2. 切削用量1） 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。2） 每齿进给量 机床功率为7.5kw。查切削手册表5 f=0.140.24mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表8，寿命T=180min4） 计算切削速度 按切削手册表14，查得 Vf6.44mm/s， 5） 计算基本工时tmL+182/ Vf=(2+182)/6.44=5.9min。工序三 以25孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰25孔，孔的精度达到IT7。 1. 选择钻床及钻头 选择Z5125A钻床，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=23mm，钻头采用双头刃磨法， 2.选择切削用量 （1）决定进给量由do=23mm,查2表5 按钻头 按机床强度查1表10.1-2选择最终决定选择机床已有的进给量 （2）耐用度查2表9T=4500s=75min （3）切削速度查1表10.1-2n=50-2000r/min 取n=1000r/min. .计算工时由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。扩铰和精铰的切削用量如下：扩钻：选高速钢扩孔钻 铰孔：选高速钢铰刀 精铰：选高速钢铰刀 工序四 以25孔为精基准，钻、粗镗、 精镗60孔，保证孔的精度达到IT7。 1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=55mm，钻头采用双头刃磨法。选择Z5163A钻床 n=22.41000r/min, f=0.0631.2mm/r. 2.选择切削用量 （1）决定进给量 查2表5钻头进给量 按钻头强度选择 按机床强度选择 最终决定选择Z5163A机床已有的进给量 （2）计算工时选择n=600r/min所以.选择镗刀选择高速钢镗刀， 粗镗时do=59.9mm选择卧式镗床T68, 粗镗时 v=20-35 m/min,f=0.3-1.0 mm/r 精镗时 v=15-30 m/min,f=0.15-0.5 mm/r工序五 粗铣 半精铣 精铣槽16H11的端面1. 选择机床刀具 选择立式铣床X53K硬质合金钢Yab端铣刀2. 切削用量查2表5 f=0.140.24mm/rT=180min 取f=0.15mm/r v=1.84m/min n=7.32r/min 3. 计算工时 半精铣 工序六 精铣槽16H11 本道工序精铣槽之前