GY02-089@关于CA6140的拨叉夹具设计全套
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机械毕业设计全套
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GY02-089@关于CA6140的拨叉夹具设计全套,机械毕业设计全套
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工艺规程及工艺装备（中批量生产） 目录 序言 1 工艺规程与夹具设计过程 2 一、设计题目 ,计算生产纲领及生产型 2 二、零件的分析 2 1零件的作用 2 2零件的工艺分析 2 三、确定毛坯的制造方法 ,初 步确定毛坯的形状 3 四、工艺规程设计 3 1定位基准的选择 3 2零件表面加工方法的选择 4 3制订工艺路线 5 nts 4确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸 6 5 确定切削用量及基本工时 10 5、 1 工序端面 A铣削用量及基本时间的确定 10 5、 2工序钻 扩孔 22mm 13 5、 3 工序端面 D铣削用量及基本时间的确定 15 5、 4 工序槽 8mm的铣削用量及基本时间的确定 17 5、 5 工序槽 18mm的铣削用量及基本时间的确定 19 5、 6 工序锪 2X15的倒角切削用量及基本时间的确定 21 5、 7 工序拉花键孔切削用量及基本时间的确定 22 四、夹具的设计 21 五、参考资料 23 nts 序 言 一、设计目的 ： 现代机械制造工艺设计是宽口径机械类专业学生在学完了机械制造技术基础等技术基础和专业课理论之后进行的一个实践教学环节。其目的是巩固和加深理论教学内容，培养学生综合运用所学理论，解决现代实际工艺设计问题的能力。通过工艺规程及工艺装备设计，学生应达到： 1、掌握零件机械加工工艺规程设计的能力； 2、掌握加工方法及其机床、刀具及切削用量等的选择应用能力； 3、掌握机床专用夹具等工艺装备的设计能力； 4、学会使用、 查阅各种设计资料、手册和国家标准等，以及学会绘制工序图、夹具总装图，标注必要的技术条件等。 二、设计感想与体会： 三周的课程设计就是一个团队合作的过程。所谓 1+12，一个团队的合作，使我们的设计成果不到三周时间就渐渐呈现在我们的眼前。看着眼前的手工图纸、 CAD图和设计计算的手稿，三周的设计过程一幕幕浮现在眼前。 nts 三周的设计让我们学到了很多东西。这次设计可以说是三年的课程学习所掌握的所有机械工程学科的基础知识的融会贯通，因为我们以前曾经学得很好，但是都是理论的东西，学习了马克思主义哲学之后，终于知道理论 联系实际才使我们有了更进一步的体会。 在这次设计中，我学会的如何设计、如何计算，更重要的是我学会了合作，我懂得了团队合作的重要性。我们以前做的设计都是一个人的，而且规模小，不需要什么规划，这次可以说是综合了我们的所有智慧。同时，得到了我们的指导老师 黎梁新老师的大力支持。此外还有王小纯、王勇老师的大力帮助，在此表示感谢！ 由于我们水平所限，设计中难免有错误和不妥之处，在此还诚请指导老师批评指正。 nts 工艺规程及机床夹具设计过程 设计题目： 设计 CA6140车床拨叉（ 0405）零件的机械加工工艺规程及其机床夹具 。 一、计算生产纲领，确定生产类型 ： 该零件是 CA6140 车床上的拨叉，按照指导老师的要求，设计此零件为中批量生产。 二、零件分析： 1、零件的作用 ： 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。滑套上面有凸块，滑套的凸块插入齿轮的凹位，把滑套与齿轮固连在一起，使齿轮带动滑套，滑套带动输出轴，将动力从输入轴传送至输出轴。摆动拨叉可以控制滑套与不同齿轮的结合与分离，达到换档的目的。分析这种动力联接方式可知，车换档时要减速，这样可以减少滑套与齿轮之间的冲击，延长零件的使用寿命。 2、零件的工艺分析： 该拔叉共有三组加工表面，且三者之间和其各内部之间存在有一定的位置关系，现分述如下 : (1)A 面及 22 花键底孔 这一组加工表面包括 :A端面和轴线与 A端面相垂直的 花键底孔。 (2)8mm 槽及其外端平面和 18mm 大槽 nts 这一组加工表面包括 : 槽的 D端面， 槽和 180+0.012的槽。其中从槽 指向槽180+0.012且平行槽，花键，肋板对称线的方向是垂直于花键孔轴线的。且 D端面所在平面垂直于 A端面所在的平面。 (3)花键孔及两处倒角 这一组加工表面包括 : 6 mm 的六个方齿花键孔，及 25mm花键底孔两端的 2 75倒角。 根据零件图的尺寸及其精度要求，可以先加工 A面及 22 花键底孔，而后其它表面的加工以这两个表面为精基准进行。 三、确定毛坯的制造方法，初步确定毛坯形状： 零件材料为 HT200灰铸铁，考虑到零件需加工表面少，精度要求不高，有强肋，且工作条件不差，既无交变载荷，又属于间歇工作，故选用金属型铸件，以满足不加工表面的粗糙度要求及生产纲量要求。 零件形状简单，因此毛坯形状需与零件的形状尽量接近，又因内孔很小，不可铸出。 四、工艺规程设计： 1、定位基准的选择： 定位基准的选择是工 艺规程设计中的重要工作之一，定位基准选择得正确与合理，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，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 、粗基准的选择 ： nts 该零件属于一般轴类零件，以外圆为粗基准就已经合理了（夹持长四点定位），为保证 A面与花键孔轴线垂直，以便于保证以该两面为定位精基准时其它表面的尺寸精度加工要求，可以把 A面与花键底孔放在一个工序中加工，因而该工序总共要消除 X， Y， Z， X， Y五个自由度（建立空间坐标系为：以花键孔轴线方向为 Z轴，垂直花键孔轴线，平行槽 、花键、肋板对称线并且从槽 180+0.012 指向 80+0.03的方向为 X轴，同时垂直于 X轴、 Z轴的方向为 Y轴，取坐标原点为花键孔轴线与 A面的交点为原点），用三爪卡盘卡 夹持外圆柱面。消除 X， Y， X， Y 四个自由度，再用一个浮动支承顶住 B面，消除 Z 自由度，达到定位要求。 、精基准的选择： 主要考虑基准重合问题。 2、零件表面加工方法的选择： 本零件的加工面有端面、内孔、花键、槽等，材料为 HT200 灰铸铁，参考机械制造工艺设计简明手册（以下简称工艺手册）表 1.4-7、表 1.4-8及表 1.4-17其 加工方法选择如下： 、 A 端面： 根据 GB1800-79规定毛坯的公差等级为 IT13，表面粗糙度为 Ra12.5um，要达到零件的技术要求，公差等级为 IT9，表面粗糙度为 Ra3.2um，需要经过粗铣 、 花键底孔： 公差等级为 IT12，表面粗糙度为 Ra6.3um，毛坯为实心，未冲出孔，故采用粗铣 、 槽的 D 端面： nts 零件技术要求表面粗糙度达到 Ra3.2，而毛坯的公差等级为 IT13，表面粗糙度为 Ra12.5，故需要采用粗铣 半精铣。 、 槽： 零件技术要求槽的两侧端面表面粗糙度为 Ra1.6um，槽的底 端面为 Ra6。 3um，需要采用粗铣 精铣，就可以达到公差等级为 IT8表面粗糙度 Ra1。 6um。 、 mm 槽： 零件技术要求槽的各端面要达到的表面粗糙度为 Ra3.2um，需要采用粗铣 半精铣 、花键孔（ 6 mm ）： 要求花键孔为外径定心，两侧面表面粗糙度为 Ra3.2um底面表面粗糙度为Ra1.6um，故采用拉削加工 、两处倒角： 25 mm花键底孔两端处的 2 75倒角，表面粗糙度为 Ra6.3um，为了使工序集中，所以花键底孔的两端面的 2 75倒角在 Z525立式钻床上采用锪钻的方法 即可。 3、制定工艺路线： 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批量生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 、工艺路线方案一： nts 工序：粗铣 40mm 右端面 A面 工序：钻孔并扩钻花键底孔 22mm 工序：铣 28mm 40mm端面 D 工序：铣宽为 mm槽 工序：铣宽为 mm的槽 工序：锪两端面 15倒角 工序 ：拉花键孔 250+0.023mm 工序：去毛刺 工序：终检 、工艺路线方案二： 工序：粗车 40mm 右端面 A面 工序：钻孔并扩钻花键底孔 22mm 工序：拉花键孔 250+0.023mm 工序：铣 28mm 40mm的端面 D 工序：铣 mm槽 工序：铣 mm槽 工序：车 40mm 左端面 B倒角 2 75 nts 工序：车 40mm 右端面 A倒角 2 75 ，半精车 40mm 右端面 A 工序：去毛刺 工序 X：终检 、工艺方案的比较与分析： 上述两工艺方案的特点在于：方案一工序、是以 40mm 左端面 B为粗基准，用铣床粗铣 A端面，然后再以 A端面为基准钻花键底孔。方案二在该两工序中的定位加工方法也是相同的，只是在加工 A端面时将铣床改用车床来加工，两个方案的定位方法都可以达到加工要求，但是从零件结构可知用车床来加工在装夹时较困难，而用铣床来加工在装夹时较方便。 另外，工艺路线一中是在完成前面 5道工序后，才以花键底孔及 40mm 右端面 A上一点，及 28mm 40mm端面 D上两点为定位基准加工花键孔，能较好的保证花键孔的位置尺寸精度，而在工艺路线方案二中，在工序、完成后就开始以花键底孔、 A端面一点及 28mm 40mm 端面 D两点为定位基准拉花键孔，这样就是重复采用粗基准定位，就不保证花键孔与宽为 mm、 mm槽的槽的位置精度，最终达不到零件技术要求，甚至会造成偏差过大而报废，这是重复利用粗基准而造成的后果。 通过以上的两工艺路线的优、缺点分析，最后确定工艺路线方案一为该零件的加工路线。该工艺过程详见表 2和表 3，机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。 4、确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸，设计、绘制毛坯图 、确定毛坯余量（机械加工总余量），毛坯尺寸及其公差、设计、绘制毛坯图： 铸铁模铸造的机械加工余 量按 GB/T11351-89确定。确定时根据零件重量来初步估算零件毛坯铸件的重量，加工表面的加工精度，形状复杂系数，由工艺手册nts 表 2.2-3，表 2.2-4，表 2.2-5查得，除孔以外各内外表面的加工总余量（毛坯余量），孔的加工总余量由表 2.3-9查得，表 2.3-9中的余量值为双边余量。 本零件“ CA6140 车床拨叉” 材料为 HT200，毛坯重量估算约为 1.3kg，生产类型为中批量生产，采用金属型铸造毛坯。 、 A端面毛坯余量： 加工表面形状简单，由铸件重量为 1.3kg ，加工精度 R3.2 ，保证长度尺寸为80mm ，查工艺手册表 2.2-4得加工单边余量为 5.5mm ，另查表 1.4-24得长度尺寸公差范围为 0.27，即长度方向毛坯尺寸为 85.5 0.27mm。 、宽为 80+0.03槽的端面毛坯余量：由毛坯重 1.3kg ，加工精度为 3.2，加工表面形状简单，从孔的中心线到端面的长度尺寸为 27mm，查工艺手册表 2.2-4得单边余量为 Z=5.5，另查表 1.4-24得长度方向尺寸公差为 0.195，即长度方向毛坯尺寸为 32.5 0.195mm。 、孔 22mm、 槽 80+0.03mm和槽 mm 均为实心，未 铸造出来。 、确定工序余量，工序尺寸及其公差： 确定工序（或工步）尺寸的一般方法是：由加工表面的最后工序（或工步）往前推算，最后工序（或工步）的工序（或工步）尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。 前面已经根据有关资料查出零件各加工表面的加工总余量（即毛坯余量），将加工总余量分配给各工序（或工步）加工余量，然后由后往前计算工序（或工步）尺寸。 本零件各加工表面的加工方法（即加工工艺路线）已经在前面根据有关资料确定，本零件的各加工表面的各工序（或工步）的加工余量除粗加工工序（或工步）nts 加工余量之外，其余工序（ 或工步）加工余量可以根据现代制造工艺设计方法以后简称为现代工艺中精 、 半精加工余量建议值来确定，粗加工工序（或工步）加工余量不是由表中查出确定，而是通过计算的方法得到的： 本零件各加工表面的工序（或工步）的经济精度，表面粗糙度的确定，除最后工序（或工步）是按零件图样要求确定外，其余工序（或工步）主要是根据工艺手册表 1.4-7、 表 1.4-8及参考表 1.4-17定公差等级（即 IT）和表面粗糙度。公差等级确定后，查工艺手册表 1.4-24得出公差值，然后按“入体”原则标注上下偏差。 本零件的各加工 表面的工艺路线，工序（或工步）余量，工序（或工步）尺寸及其公差，表面粗糙度如表： nts 表 1 各加工表面的工艺路线、工序（或工步）、工序（或工步） 尺寸及其公差、表面粗糙度（未注单位： mm） 加工表面 工序（或工步）名称 工序（或工步）余量 工序（或工步）基本尺寸 工序（或工步）经济精度 工序（或工步）尺寸及其偏差 表面粗糙度（ um） 工序基本尺寸 公差等级 公差值 A面 半精铣 Z=0.5mm 80 IT9 0.074 Ra3.2 80 粗铣 Z=5 80.5 IT11 0.22 Ra6.3 80.5 毛坯 Z=5.5 85.5 IT13 0.54 Ra12.5 85.5 花键底孔 扩 2Z=2 22 IT11 0.28 Ra6.3 22 钻 2Z=20 20 IT12 0.37 Ra12.5 20 毛坯 实心 A端倒角 275 0.21 B端倒角 275 0.39 槽的端面 D 半精铣 Z=1 27 IT10 0.084 Ra3.2 27 粗铣 Z=4.5 28 IT12 0.15 Ra6.3 28 毛坯 Z=5.5 32.5 IT13 0.39 Ra12.5 32.5 槽 精铣 2Z=1 8 IT8 0.012 Ra1.6 8 粗铣 2Z=7 7 IT12 0.11 Ra6.3 7 毛坯 实心 槽 半精铣 2Z=1 18 IT8 0.012 Ra3.2 18 粗铣 2Z=6 17 IT9 0.043 Ra6.3 17 毛坯 2Z=7 11 IT12 0.18 Ra12.5 11 花键孔 拉削 2Z=3 25 IT8 0.023 Ra1.6 25 nts 毛坯 圆环 22 IT11 0.28 Ra6.3 22 5、确定切削用量及基本工时（机动时间） 在工艺文件中还要确定每一工步的切削用量。 (1)切削用量指 ：背吃刀量 asp(即切削深度 ap)、进给量 f及切削速度 Vc 。 (2)确定方法是 ：确定切削深度 确定进给量 确定切削速度 (3)具体要求是 ： 由工序或工步余量确定切削深度： 精、半精加工全部余量在一次走刀中去除； 在中等功率机床上一次走刀 ap可达 8 10mm。 按本工序或工步 加工表面粗糙度确定进给量： 对粗加工工序或工步按加工表面粗糙度初选进给量后还要校验机床进给机构强度 可用查表法或计算法得出切削速度 Vc 查 ，用公式换算出查表或计算法所得的转速 nc 查 ，根据 Vc 查 在选择机床实有的主轴转速表中选取接近的主轴转速 n机 作为实际的转速，再用换算出实际的切削速度 Vc 机 填入工艺文件中。对粗加工，选取实际切削速度 Vc 机 、实际进给量 f 机 和背吃刀量 asp之后，还要校验机床功率是否足够等，才能作为最后的切削用量填入工艺文件中。 5、 1 工序 端面 A 铣削用量及基本时间的确定： (1)、 加工条件 工件材料： HT200正火， b=220MPa， 190 220HBS nts 加工要求：粗铣 A端面。 机床选择：为 X51立式铣床，采用端铣刀粗铣。 机床功率： 4.5kw 工件装夹：工件装夹在铣床专用夹具上。 (2)、 确定切削用量及基本工时 (2.1) 粗铣 1）、选择刀具： 根据工艺手册表 3.1-27，选择用一把 YG6 硬质合金端铣刀，其参数为：铣刀外径 d0=100mm，铣刀齿数 Z=10。 2）、确定铣削深度 a p： 单边加工余量 Z=5.5 0.27，余量不大，一次走刀内切完，则： a p=4.5mm 3）、确定每齿进给量 fz: 根据切削手册表 3.5，用硬质合金铣刀在功率为 4.5kw的 X51 铣床加工时，选择每齿进给量 fz=0.14 0.24mm/z，由于是粗铣，取较大的值。现取： fz=0.18mm/z 4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度： 根据切削手册表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 1.0 1.5mm，现取1.2mm，根据切削手册表 3.8铣刀直径 d0=100mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=180min。 5）、确定切削速度 Vc： nts 根据切削手册表 3.16可以查 Vc： 由ap=4.5mm fz=0.18mm/z，查得 Vc=77mm/z n=245mm/z V=385mm/z 根据 X51型立铣床说明书（表 4.2-35） nc=255 r/min Vc=400 mm/min (横向 ) 实际切削速度和齿进给量： 6）、计算基本工时： l=47mm l2=2 (2.2) 半精铣 1）、选择刀具： 根据工艺手册表 3.1-27，选择用一把 YG6硬质合金端铣刀，铣刀外径d0=100mm，铣刀齿数 Z=10 2）、确定铣削深度 ap： 由于单边加工余量 Z=1， 故一次走刀内切完，则： a p= 1 mm 3）、确定每齿进给量 fz: 由切削手册表 3.5，用硬质合金铣刀在功率为 4.5kw的 X51 铣床加工时，选择每齿进给量 fz=0.14 0.24mm/z，半精铣取较小的值。现取： fz=0.14mm/z nts 4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度： 根据切削手册表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 1.0 1.5mm，现取1.2mm，根据切削手册表 3.8铣刀直径 d0=100mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=180min。 5）、确定切削速度 Vc： 根据切削手册表 3.16可以查 Vc： 由ap 4mm z=0.14mm/z，查得： Vc=110mm/z n=352mm/z V=394mm/z 根据 X51型立铣床说明书（表 4.2-35） nc=380 r/min Vc=400 mm/min (横向 ) 实际切削速度和每齿进给量： 6）、计算基本工时： l=40 mm l2 =2 所以本工序的基本时间为： T=t1+t2=0.14+0.12=0.26min 5、 2 工序钻 扩孔 22mm (1)、 加工 条件 工件材料： HT200正火， b=220MPa， 190 220HBS 加工要求：钻扩孔 22mm nts 机床选择：选用立式钻床 Z525（见工艺手册表 4.2-14） (2)、 确定切削用量及基本工时 (2.1) 钻孔 22mm 选择 20mm高速钢锥柄标准麻花钻（见工艺手册 P84） d=20 L=238mm L1=140mm f 机 =0.48mm/r (见切削手册表 2.7 和工艺手册表 4.2-16) Vc 查 =13m/min （见切削手册表 2.15） 按机床选取 n 机 =195r/min（按工艺手册表 4.2-15） 所以实际切削速度： 基本工时： l=80mm ) l2=(1 4)mm(取 4mm) 按工艺手册表 6.2-5公式计算 (2.2) 扩花键底孔 220+0.28mm 选择 22高速钢锥柄扩孔钻（见工艺手册表 3.18） 根据切削手册表 2.10规定，查得扩孔钻扩 22孔时的进给量 f=0.70.8，并根据机床选取工艺手册表 4.2-16， f 机 =0.81mm/r 扩孔钻扩孔时的切削速度，根据有关资料确定为： nts 其中 Vc 钻 为用钻头同样尺寸实心孔时的切 削速度，现由切削手册表 2.13查得 Vc 钻 =14m/min，故有： 按机床选取 n 机 =97r/min（按工艺手册表 4.2-15） 所以实际切削速度： 基本工时： l=80mm l2=(2 4)mm (取 3mm) 按工艺手册表 6.2-5公式计算 本工序点加工基本工时为： T=t1+t2=1.10+1.09=2.19min 5、 3 工序 端面 D铣削用量及基本时间的确定： (1)、 加工条件 工件材料：灰铸铁 HT200，硬度 190 220 HBS 工件尺寸：宽 28mm， 长 40mm平面 加工要求：粗铣 半精铣 D端面 加工余量： h 粗 =4.5mm h 半精 =1mm 机床选择：选择 X51立式铣床，用端铣刀粗铣。 机床功率： 4.5kw (2)、 确定切削用量及基本工时 (2.1) 粗铣 nts 1）、选择刀具： 根据工艺手册表 3.1-27，选择用一把 YG6硬质合金端铣刀，铣刀外径d0=100mm，铣刀齿数 Z=10 2）、确定铣削深度 a p： 由于单边加工余量 Z=4.5，余量不大，故一次走刀内切完，则： a p = 4.5 mm 3）、确定每齿进给量 fz: 由切削手册表 3.5，在 X51铣床功率为 4.5kw，用硬质合金铣刀加工时，选择每齿进给量 fz=0.14 0.24mm/z，现取： fz=0.18mm/z 4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度： 根据切削手册表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 1.0 1.2mm，现取1.0mm，根据切削手册表 3.8铣刀直径 d0=100mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=180min。 5）、确定切削速度 Vc： 根据切削手册表 3.16可以查 Vc： 由a p = 4.5 mm fz=0.18mm/z，查得 Vc=77mm/z n=245mm/z V=385mm/z 根据 X51型立铣床说明书（表 4.2-35） nc=255 r/min Vc=400 mm/min (横向 ) nts 实际切削速度和每齿进给量： 6）、计算基本工时： l=40mm l2=2 (2.2) 半精铣 1）、选择刀具： 根据工艺手册表 3.1-27，选择用一把 YG6硬质合金端铣刀，铣刀外径d0=100mm，铣刀齿数 Z=10 2）、确定铣削深度 a p： 由于单边加工余量 Z=1，故一次走刀内切完，则： a p= 1 mm 3）、确定每齿进给量 fz: 由切削手册表 3.5，在 X51铣床功率为 4.5kw，用硬质合金铣刀加工时，选择每齿进给量 fz=0.14 0.24mm/z，现取： fz=0.14mm/z 4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度： 根据切削手册表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 1.0 1.5mm，现取1.2mm，根据切削手册表 3.8铣刀直径 d0=100mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=180min。 5）、确定切削速度 Vc： 根据切削手册表 3.16可以查 Vc： 由ap 4mm z=0.14mm/z，查得： nts Vc=110mm/z n=352mm/z V=394mm/z 根据 X51型立铣床说明书（表 4.2-35） nc=380 r/min Vc=400 mm/min (横向 ) 实际切削速度和每齿进给量： 6）、计算基本工时： 5、 4 工序 槽 8mm 的铣削用量及基本时间的确定： (1)、 加工条件 工件材料：灰铸铁 HT200，硬度 190 220 HBS 工件尺寸： 宽为 80+0.03，深为 8mm的槽 加工余量：粗加工时 单边加工余量为 Z=3.5mm 机床选择：选择 X51立式铣床， 使用专用铣床夹具 机床功率： 4.5kw (2)、 确定切削用量及基本工时 (2.1) 粗铣 1）、选择刀具： 根据工艺手册表 3.1-33，选择 7 的锥柄键铣刀。 2）、确定铣削深度 ap： 由于槽深为 8mm，宽为 8，加工余量比较大，故可分二次走刀，则： ap=7.5mm nts 3）、确定每齿进给量 fz: 根据现代工艺方法表 1.2-10，在 X51 铣床功率为 4.5kw（参看工艺手册表 4.2-35），工艺系统刚性为中等，用高速钢槽铣刀加工时，选择每齿进给量 fz=0.13mm/z 4）、选择铣刀磨钝标 准及刀具耐用度： 根据切削手册表 3.7，槽铣刀后刀面最大磨损量为 0.2mm，根据切削手册表 3.8槽铣刀直径 7的最大刀具耐用度 T=60min。 5）、确定切削速度 Vc： Vc可根据切削手册表 3.14直接查出 Vc=14（ m/min） n=279r/min V=96mm/min 6）、计算基本工时： 由于粗铣的余量比较大，分两次走刀完成，所以基本工时为： 其中 fmz 工作台的水平进给量 mm/min fmc 工作台的垂直进给量 mm/min l1=0.5d+(1 2)mm d为刀具直径 l2=(1 3)mm l为工件加工长度， l=40 nts h为垂直下刀的深度（长度） 因为在此加工中，第一刀切削深度为 4mm，第二刀深度为 3.5mm，即 h=3.5 由表 4.2-37查得， fmc取 50mm/min fmz= fz Z n=0.13 2 279=75.54mm/min (2.1) 半精铣 精加工时，需要保证尺寸 80+0.03，深为 8mm，粗糙度为 R1.6，单边余量为 Z=0.5，刀具选用 7的立铣刀，齿数为 4，每齿的进给量为 fz=0.07mm/z，所以由切削手册表 3.14查得 Vc=16m/min n=318 V=57mm/min fmz=fz Z n=0.07 4 318=89.04mm/min 本工序点加工基本工时为： T=t1+t2=1.38+1.07=2.45min 5、 5 工序 槽 18mm 的铣削用量及基本时间的确定： (1) 粗铣 粗铣槽宽为 ，深为 23mm的槽，保证尺寸为 17mm 22.5mm，槽宽单边加工余量为 Z=3mm，选用 X51立式铣床，使用专用铣床夹具。 1）、选择刀具： 根据工艺手册表 3.1-33，选择 16 的锥柄键槽铣刀。 2）、确定铣削深度 ap： 由于槽深为 23mm，宽为 17，加工余量比较大，故分两次走刀粗铣完，则： nts ap=3mm 3）、确定每齿进给量 fz: 根据现代工艺方法表 1.2-10，在 X51 铣床功率为 4.5kw（参看工艺手册表 4.2-35），工艺系统刚性为中等，用高速钢槽铣刀加工时，选择每齿进给量 fz=0.13mm/z 4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度： 根据切削手册表 3.7，槽铣刀后刀面最大磨损量为 0.2mm，根据切削手册表 3.8槽铣刀直径 16的最大刀具耐用度 T=60min。 5）、确定切削速度 Vc： Vc可根据切削手册表 3.14直接 查出 Vc=14（ m/min） n=279r/min V=96mm/min 6）、计算基本工时： 由于粗铣的余量比较小，分一次走刀完成，所以基本工时为： 其中 fmz 工作台的水平进给量 mm/min fmc 工作台的垂直进给量 mm/min l1=0.5d+(1 2)mm d为刀具直径 l2=(1 3)mm nts l为工件加工长度 h为垂直下刀的深度（长度） 因为在此加工中，第一刀切削深度为 13mm 即 h=13mm，第二刀深度为 9.5mm，即 h=9.5mm。 由表 4.2-37查得， fmc取 50mm/min fmz= fz Z n=0.13 2 279=72.54mm/min (1) 半精铣 在粗铣的基础上，保证尺寸为 18mm 23mm，槽宽单边加工余量为 Z=0.5mm， 铣削深度 ap=0.5mm。 1）、选择刀具： 根据工艺手册表 3.1-33，选择 16 的 立铣刀，齿数为 4。 2）确定每齿进给量 fz: 根据现代工艺方法表 1.2-10，在 X51 铣床功率为 4.5kw（参看工艺手册表 4.2-35），工艺系统刚性为中等，用高速钢立铣刀加工时，选择每齿进给量 fz=0.10mm/z 4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度： 根据切削手册表 3.7，立铣刀后刀面最大磨损量为 0.6mm，根据切削手册表 3.8立铣刀直径 16的最大刀具耐用度 T=60min。 5）、确定切削速度 Vc： Vc可根据切削手册表 3.14直接查出 nts Vc=15（ m/min） n=299r/min V=76mm/min 6）、计算基本工时： fmz=fz Z n=0.1 4 299=119.6mm/min 本工序点加工基本工时为： T=t1+t2=1.44+0.86=3.30min 5、 6 工序锪 2X15 的倒角 切削用量及基本时间的确定 1）、选择刀具 根据加工经验，制造加工一把 150 直柄锥面锪钻，钻刀直径 d0=40mm，钻刀齿数 Z=3。 2）、确定 锪钻 深度 a p： 余量不大，故一次走刀内切完，则： a p = 1.93 mm 3）、确定每齿进给量 fz: 由工艺手册 表 4.2-14，在 Z525立式钻床功率为 2.8kw，加工时，钻床进给量 fz=0.10 0.81mm/r，现取： fz=0.22mm/r 4）、选择钻刀磨钝标准及刀具耐用度： nts 根据切削手册表 2.12，锪钻刀刀齿后刀面最大磨损量为 0.8 1.2mm，现取 1.0mm，根据切削手册表 2.12得 高速钢锪钻 刀的耐用度 T=110min. 5）、确定切削速度 Vc： 选择 40mm150的 直柄锥面锪钻，取如下参数： d=40mm L=150mm L1=35mm f 机 =0.81mm/r （由切削手册表 2.7和工艺手册表 4.2-16） =12m/min (见切削手册表 2.15) 按工艺手册表 4.14取 n机 =97r/min 所以实际切削速度： 6）、计算基本工时： 按工艺手册表 6.2-5锪倒角的计算公式 其中 l=2mm 取 2mm 5、 7 工序 拉花键孔 切削用量及基本时间的确定： 拉花键孔，选用 L6110卧式拉床，使用专用拉床夹具。 选择高速钢花键拉刀，齿数为 6，花键孔外径为 25mm，内径为 22mm，键宽为 6mm，拉削长度大于 80mm，拉刀总长 760mm。 根据有关手册 ，确定花键拉刀的单面升为 0.06mm。 拉削速度 V=0.06m/s（ 3.6m/min） 基本工时： nts （见工艺手册表 6.2-15） 公式中 Zb 单面余量 3mm （由 22mm拉削到 25mm） l 拉削表面长度， 80mm 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 拉刀同时齿数， Z=l/p l 工件拉削表面长度（ mm） p 拉刀齿距 p=1.5 l 1/2=1.5 80 1/2=13.5mm 拉刀同时工作齿 Z= l/p=80/13.5 6 t=3 80 1.2 1.4/(1000 3.6 0.06 6)=0.31（ min） nts 五、夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动成本，需要设计专用夹具。 按指导老师的布置，设计第道工序 铣 28mm 40mm端面 D 及 槽的铣床夹具。本夹具将用于 X51立式铣床，刀具为 YG6硬质合金端 铣刀，对工件 28mm 40mm端面 D及 槽进行加工。 1、问题的提出： 本夹具主要用于第道工序铣 28mm 40mm端面 D及 槽，由于该端面和槽精度要求高，所以，在本道工序加工时，应该考虑其精度要求，同时也要考虑如何提高劳动生产率。 2、夹具设计的有关计算： 、定位基准的选择： 由零件图可知， 28mm 40mm端面 D和 槽应对花键孔中心线有平行度要求，与 A端面有垂直度要求。为了使定位误差为零，应该选择以花键底孔定位的定心夹具。但这种定心夹具在结构上将过于复杂，因此这里只选用以花键底孔和 A端面为主要定位基面 。 、切削力及夹紧力计算： 刀具： YG6硬质合金端铣刀 (见切削手册表 3.28) 其中： CF=54.5， ap=4.5， XF=0.9， fZ=0.18， YF=0.74， ae=28， UF=1.0， d0=100，qF=1.0， n=255， WF=0， Z=10 F=54.5 4.50.9 0.180.74 28 10/(100 2550) 166.1(N) 水平分力： FH=1.1F 实 182.7(N) nts 垂直分力 ： FV=0.3F 实 49.8(N) 在计算切削力时，必须安全系数考虑在内。 安全系数 : K=K1K2K3K4。 其中： K1=1.5 K2=1.1 K3=1.1 K4=1.1 F =KFH=（ 1.5 1.1 1.1 1.1） 182.7=364.8 (N) 实际加紧力为 F 加 = KFH/（ U1*U2） =364.8/0.5=729.6 (N) 其中 U1和 U2 为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数， U1=U2=0.025 螺母选用 M16X1.5 细牙三角螺纹，产生的加紧力为 W=2M/D2tg(a+6055)+0.66(D3- d3 )/（ D2- d2) 其中： M=19000 N.M D2=14.8mm a=2029， D=23mm d=16mm 解得： W=1O405 (N) 此时螺母的加紧力 W已大于所需的 729.6 的加紧力 F加，故本夹具可安全工作。 心轴取材料为 Q235 查表得 Q235 的许用弯曲应力为： 158Mpa 弯曲应力 =M/Wz=32FL/ 3.14 d3=99.4X32X0.028/3.14X(0.022)2 =2.67 许用弯曲应力 158Mpa (3)定位误差分析 nts 由于槽的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合，故轴向尺寸无基准不重合 度误差。径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。即不必考虑定位误差，只需保证夹具的花键心轴的制造精度和安装精度。且工件是以内孔在心轴上定位， A端面靠在定位块上，该定位心轴的尺寸及公差一现规定为与零件内孔有公差相同，就是 2200.28mm。因为夹紧与原定位达到了重合，能较好地保证了铣 28mm 40mm端面 D所得到的尺寸和花键孔中心线的尺寸和公差要求。 3、夹具结构设计及操作简要说明： 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动率。为此，在螺母夹紧时采用开口垫圈，以便装卸，夹具体底面 上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置，以利于铣削加工。结果，本夹具总体的感觉还比较紧凑。 为了保证零件加工精度，我们采用可换定位销来进行定心加紧。夹具体底面上的一对定位键与铣床工作台的 T型槽相连接，保证夹具与铣床纵向进给方向相平行的位置，使夹具在机床工作台上占有一正确加工位置。此外，为了把夹具紧固在铣床工作台上，夹具体两端设置供 T型螺栓穿过夹具用的两个 U型耳座。 夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺配合使用）；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机 床工作台上有一正确的安装位置，以有利于铣削加工。 铣床夹具的装配图及夹具体零件图分别见附图 3附图 4。 nts 主要参考文献 1段明扬主编 .现代机械制造工艺设计实训教程 .桂林 :广西师范大学出版社 ,2007 2段明扬主编 .现代制造工艺设计方法 .桂林 :广西师范大学出版社 ,2007 3. 李益民主编 .机械制造工艺设计简明手册 .北京 :机械工业出版社 ,2003 4. 艾 兴等编 .切削用量简明手册 .北京 :机械工业出版社 ,2002 5. 东北重型机械学院等编 .机床夹具设计手册 .上海 :上海科技出版社 ,1990 6华楚生主编 .机械制造技术基础（第二版） .重庆 :重庆大学出版社 ,2003 7互换性及测量技术 (东南大学出版社 2000) 8朱冬梅等编 .画法几何及机械制图 .北京 :高等大学出版社 ,2000 nts中北大学课程设计说明书 1 拨叉 零件的工艺规程及夹具设计 1前 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导。 2 零件 的分析 2.1零件的作用 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 22孔与操纵机构相连，二下方的 55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 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： nts中北大学课程设计说明书 2 2.2.1小头孔 0.021022以及与此孔相通的 8 的锥孔、 8M 螺纹孔 2.2.2大头半圆孔 4.00552.2.3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，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗 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。 3 确定生产类型 已知此拨叉零件的生产类型为中批量生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。 4 确定毛坯 4.1 确定毛坯种类：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，故选择铸件毛坯。查机械制 造工艺及设备设计指导手册（后称指导手册）选用铸件尺寸公差等级 CT9级。 4.2 确定铸件加工余量及形状： 机械制造工艺及设备设计指导手册 325 页表 15-7，选用加工余量为 MA-G级，并查表 15-8确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选者及加工余量如下表所示： nts中北大学课程设计说明书 3 表 1 4.3绘制铸件零件图： 简图 加工面代号 基本尺寸 加工余量等级 加工余量 说明 D1 22mm G 3.0 2 孔降一级双侧加工 D2 55mm G 3.0 2 孔降一级双侧加工 T2 73mm 3 单侧加工 T3 50mm G 2.5 单侧加工 T4 73mm 3 单侧加工 nts中北大学课程设计说明书 4 5 工艺规程设计 5.1 选择定位基准： 表 2 5.1.1 粗基准的选择：以零件的底面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。 工序 工序内容 定位基准 工序 工序内容 定位基准 010 粗铣两端小头孔上端面 T1及小头孔外圆 090 扩中间孔 T1 及小头孔外圆 020 粗铣中间孔上端面 T1及小头孔外圆 100 半精镗中间孔 T1 及小头孔外圆 030 粗铣中间孔下端面 T3及小头 孔外圆 110 钻 2- 8 锥销孔、8M 螺纹孔、功8M 螺纹 T1 及小头孔 040 精铣两端小头孔上端面 T1及小头孔外圆 120 铣断 T1、 D1 050 精铣中间孔上端面 T1及小头孔外圆 130 去毛刺 060 精铣中间孔下端面 T3及小头孔外圆 140 检查 070 扩两端小头孔 T1及小头孔外圆 150 若某道工序有误返工 080 精铰两 端小头孔 T1及小头孔外圆 nts中北大学课程设计说明书 5 5.1.2 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。 5.2 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。查指导手册，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下： 5.3 选择加工设备和工艺设备 5.3.1 机床的选择： 工序 010 060均为铣平面，可采用 XA5032立式铣床。 工序 070 080采用 Z550钻床。 工序 090 100采用镗床。 工序 110采用钻床。多刀具组合机床。 工序 120采用铣断机床。 5.3.2 选择夹具：该拨叉的生产纲领为中批生产，所以采用专用夹具。 5.3.3 选择刀具：在铣床上加工的各工序，采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。在铰孔 55 13H ，由于精度不高，可采用硬质合金铰刀。 5.3.4选择量具：两小头孔、中间孔均采用极限量规。 5.3.5 其他：对垂直度误差采用千分表进行检测，对角度尺寸利用专用夹具保nts中北大学课程设计说明书 6 证，其他尺寸采用通用量具即可。 5.4机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 5.4.1圆柱表面工序尺寸： 前面根据资料已初步确定 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： 加工表面 加工内容 加工余量 精度等级 工序尺寸 表面粗糙度()Ra m 工序余量 最小 最大 55 13H（ D2） 铸件 6 CT9 49 2.0 扩孔 5.8 IT12 54.8 6.3 2.0 6.25 半精镗 0.2 IT10 0.12055 3.2 0.05 0.25 0.021022 扩孔 5.84 IT12 21.88 6.3 2.0 6.25 精铰孔 0.06 IT7 0.021022 1.6 0.05 0.25 表 3 5.4.2 平面工序尺寸： nts中北大学课程设计说明书 7 工序号 工序内容 加工余量 基本尺寸 经济精度 工序尺寸偏差 工序余量 最小 最大 铸件 2.5 CT9 010 粗铣两端小头孔上端面 2 50.5 12 00.25 1.60 3.60 020 粗铣中间孔上端面 2.5 27 12 00.25 1.65 6.5 030 粗铣中间孔下端面 2.5 21 12 00.25 1.75 6.5 040 精铣两端小头孔上端面 0.5 50 11 00.16 0. 35 1.16 050 精铣中间孔上端面 0.5 20.5 10 0.060.06 0.47 1.12 060 精铣中间孔下端面 0.5 20 10 0.060.06 0.47 1.12 nts中北大学课程设计说明书 8 表 4 5.4.3确定切削用量及时间定额： 工序 010 以 T1 为粗基准，粗铣 22孔上端面。 5.4.4. 加工条件 工件材料： HT200, b =0.16GPa HB=190241,铸造。 加工要求：粗铣 22孔上端面。 机床： XA5032 立式铣床。 刀具： W18Cr4V硬质合金钢端铣刀 ,牌号 YG6。铣削宽度 aePcc。故校验合格。 最终确定 ap=1.5mm， nc=475r/min,Vfc=475mm/s， V c=119.3m/min， f z=0.16mm/z。 nts中北大学课程设计说明书 9 5.4.7计算基本工时 tm L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。 5.5.工序 020 和工序 030 以 T1 及小头孔外圆为基准 55 孔上下端面。 5.5.1. 加工条件 工件材料： HT200, b =0.16GPa HB=190241,铸造。 加工要求：精铣 55上端面。 机床： XA5032 立式铣床。 刀具： W18Cr4V硬质合金钢端铣刀 ,牌号 YG6。铣削宽度 aePcc。故校验合格。 最终确定 ap=1.0mm， nc=475r/min,Vfc=475mm/s， V c=119.3m/min， f z=0.16mm/z。 5.5.2.6计算基本工时 tm L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。 工序 070 和 080 以 T1 及小头孔外圆为基准，扩 、 精铰 22 孔，保证垂直度误差不超过 0.05mm,孔的 精度达到 IT7。 5.5.3. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时 do=18mm，钻头采用双头刃磨法，后角 o 12 ，二重刃长度 b =2.5mm, 横刀长 b=1.5mm, 宽 l=3mm, 棱 带 长 度 mml 5.11 1202 100 30 5.5.4.选择切削用量 5.5.4.1）决定进给量 查切 rmmf /86.070.0 35.12030 dl 所以， rmmf /70.0 按钻头强度选择 rmmf /75.1 按机床强度选择 rmmf /53.0 最终决定选择机床已有的进给量 rmmf /48.0 经校验m a x6090 FF f 校验成功。 5.5.4.2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查简明手册）为 0.5 . mm，寿命 min60T nts中北大学课程设计说明书 11 5.5.4.3）切削速度 查切 rmmvc /18修正系数 0.1TVK0.1MVK0.1tvK0.1Kxv 0.11 vK 10apvK 故 rmmvc /18 。 m in/3.3 1 81 0 0 00rd vn s 查简明手册机床实际转速为 min/272 rnc 故实际的切削速度 rmmndv sc /4.
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