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CA6140车床拨叉[831003]铣75;#215 40端面夹具设计

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沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备 课程设计说明书 1 前言 机械制造技术基础是机械设计制造及其自动化（或机械工程及自动化）专业的一门重要的专业基础课。 机械设计是机械工程的重要组成部分，是决定机械性能的最主要因素。由于各产业对机械的性能要求不同而有许多专业性的机械设计 。 在机械制造厂的生产过程中 ,用来安装工件使之固定在正确位置上 ,完成其切削加工 、检验、装配、焊接等工作 ,所使用的工艺装备统称为夹具。如机床夹具、检验夹具、焊接夹具、装配夹具等。 机床夹具的作用可归纳为以下四个方面： 1.保证加工精度 机床夹具可准确确定工件、刀具和机床之间的相对位 置，可以保证加工精度。 2.提高生产效率 机床夹具可快速地将工件定位和夹紧，减少辅助时间。 3.减少劳动强度 采用机械、气动、液动等夹紧机构，可以减轻工人的劳动强度。 4.扩大机床的工艺范围 利用机床夹具，可使机床的加工范围扩大，例如在卧式车床刀架处安装镗孔夹具，可对箱体孔进行镗孔加工。 机械制造装备设计课程设计是机械设计中的一个重要的实践性教学环节，也是机械类专业学生较为全面的机械设计训练。其目的在于： 1.培养学生综合运用机械设计基础以及其他先修课程的理论知识和生产实际知识去分析和解决工 程实际问题的能力，通过课设训练可以巩固、加深有关机械课设方面的理论知识。 2.学习和掌握一般机械设计的基本方法和步骤。培养独立设计能力，为以后的专业课程及毕业设计打好基础，做好准备。 3.使学生具有运用标准、规范手册、图册和查询有关设计资料的能力。 我国的装备制造业尽管已有一定的基础，规模也不小，实力较其它发展中国家雄厚。但毕竟技术基础薄弱，滞后于制造业发展的需要。我们要以高度的使命感和责任感，采取更加有效的措施，克服发展中存在的问题，把我国从一个制造业大国建设成为一个制造强国，成为世界级制造业基础地之一。 nts沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备 课程设计说明书 2 1.产前准备 1.1 年生产纲领 工件的年生产量是确定机床夹具总体方案的重要依据之一。如工件的年生产量很大，可采用多工件加工、机动夹紧或自动化程度较高的设计方案，采用此方案时，机床夹具的结构较复杂，制造成本较高；如工件的年生产量不大，可采用单件加工，手动夹紧的设计方案，以减小机床夹具的结构复杂程度及夹具的制作成本。 如 5 万件以上夹具复杂用全自动化的设备， 5000 件小批量生产用手动设备。 1.2 生产条件 1、卧式铣床： X6012、 X60（ 6H80 ）、 X60W（ 6H80）、 X602、 X61（ 6H81 ）、X6H81、 X6030、 X6130、 X2、（ 6H82 ）、 X62W（ 6H82）、 X6232、 X6232A、 X63、（ 6H83 ） X63W、 6H83Y、 6H83、 B1-169A、 6H81A、 FU2A、 4FWA、 FA5H、 FA5U、IAE、 X3810。 2、立式铣床： X50、 X51（ 6H11）、 X52、 X52k（ 6H12）、 X53、 X53k（ 6H13）、X53T（ FA5V）、 X5430A、 X50T、 X5350、 XS5040、 X518、 610 、 F1-250、 F2-250、FA4AV、 652、 VF222、 FSS、 FB40V、 6H13 ， FYA41M、 4MK-V、 UF/05-135、 6A54、300 、 173M -12。 3、数控立式铣床： XsK5040 。 4、 键槽铣床 ： x920（ 692A）、 4205、 XZ9006、 60A 。 5、万能工具铣： x8119（ 678M）、 x8126（ 679）、 x8140、 680。 一、认真执行 金属 切削机床通用操作规程有关规定。 （ 1）台式铣床：小型的用于铣削仪器、仪表等小型零件的铣床。 （ 2）悬臂式铣床：铣头装在悬臂上的铣床，床身水平布置，悬臂通常可沿床身一侧立柱导轨作垂直移动，铣头沿悬臂导轨移动。 （ 3）滑枕式铣床：主轴装在滑枕上的铣床，床身水平布置，滑枕可沿滑鞍导轨作横向移动，滑鞍可沿立柱导轨作垂直移动。 （ 4）龙门式铣床：床身水平布置，其两侧的立柱和连接梁构成门架的铣床。铣头装在横梁和立柱上， 可沿其导轨移动。通常横梁可沿立柱导轨垂向移动，工作台可沿床身导轨纵向移动。用于大件加工。 （ 5）平面铣床：用于铣削平面和成型面的铣床，床身水平布置，通常工作台沿床身导轨纵向移动，主轴可轴向移动。它结构简单，生产效率高。 nts沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备 课程设计说明书 3 （ 6）仿形铣床：对工件进行仿形加工的铣床。一般用于加工复杂形状工件。 （ 7）升降台铣床：具有可沿床身导轨垂直移动的升降台的铣床，通常安装在升降台上的工作台和滑鞍可分别作纵向、横向移动。 （ 8）摇臂铣床 摇臂装在床身顶部，铣头装在摇臂一端，摇臂可在水平面内回转和移动，铣头能在摇臂的端 面上回转一定角度的铣床。 （ 9）床身式铣床：工作台不能升降，可沿床身导轨作纵向移动，铣头或立柱可作垂直移动的铣床。 1.3 零件工艺分析 本次课设是要为此图 1-3-1 中的 铣端面 夹具，最终实现将工件定位，更加精确和方便的完成 铣 面 工作，并保证能夹紧工件，夹紧力要适中，不要使工件变形，又能保证工件所要求的加工精度。 153 5264 02 0 1 07572228R201 5 1 5 6H922H12 2 5 M 71 .63.23.23.26 . 36 . 33 . 23 . 23 . 2A0 . 1 0 A8 01 8 H 1 11 00 . 0 8 A1525502 0 1 02 - M 8 通 孔 5 锥 孔 配 作零件图标出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等总体要求，它决 定了工件nts沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备 课程设计说明书 4 在机床夹具中的放置方法，是设计机床夹具总体结构的依据 ,本工件放置方法应如图1-3-1 所示。工序图给出了零件本工序的工序基准、已加工表面、待加工表面，以及本工序的定位、夹紧原理方案。工件的工序基准、已加工表面决定了机床夹具的方位方案，如选用平面定位、孔定位以及外圆面定位等；定位方案的选择依据六点定位原理和采用的机床加工方法，定位方案不一定要定六个自由度，但要完全定位。工件的待加工表面是选择机床、刀具的依据。确定夹紧机构要依据零件的外型尺寸，选择合适的定位点，确保夹紧力安全、可靠同时夹紧机构不能与刀具的 运动轨迹相冲突。 nts沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备 课程设计说明书 5 2.夹具结构设计 2.1 定位机构 图 2-1-1 大平面 、 挡板和支承钉 在夹具设计中，定位方案不合理，工件的加工精度就无法保证。工作定位方案的确定是夹具设计中首先要解决的问题。 根据工序图给出的定位元件方案，按有关标准正确选择定位元件或定位的组合。在机床夹具的使用过程中，工件的批量越大，定位元件的磨损越快，选用标准定位元件增加了夹具零件的互换性，方便机床夹具的维修 和维护。 设计夹具是原则上应选该工艺基准为定位基准。无论是工艺基准还是定为基准，均应符合六点定位原理。 由于该零件的加工是 铣 40X70的端面 并以 下底面作为定位面，属面 定位类型，因此本次设计采用的定位机构为大平面 与支承钉相结合。 定位的形式很多，大平面限制X， Y方向的转动及 Z方向的移动；小平面限制 Y方向的移动；在用另一个小平面限制 X方向移动和 Z轴转动，来实现完全定位。 装夹工件时，通过 夹紧机构压板将 夹紧工件。本次设计的定位平面 与平面 相结合，分别限制工件的 X、 Y方向的移动及转动自由度以及 Z方向的旋转自由度。心轴定位 的特点为结构简单、制造容易、夹紧可靠，自锁性好，夹紧动作慢、效率低。 nts沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备 课程设计说明书 6 2.2夹紧机构 图 2-2-1 工件放置方式 1.夹紧的目的：使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏，同时保证加工精度。 2 .夹紧力的方向 的确定 ： 1）夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面。 2）夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形。 3）夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减 小夹紧力。 3 .夹紧力的作用点 的选择 ： 1）夹紧力的作用点应与支承点“点对点”对应，或在支承点确定的区域内，以避免破坏定位或造成较大的夹紧变形。 2）夹紧力的作用点应选择在工件刚度高的部位。 3）夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的刚度和抗振性。 4）夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。 4. 选择夹紧机构： nts沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备 课程设计说明书 7 设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则： 1)夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。 2)工件和夹具的变形必 须在允许的范围内。 3)夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构 4)必须保证自锁，机动夹紧应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。 5)夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。 6)夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。 图 2-2-2 夹紧机构 选用 压板 夹紧机构来对被加工工件进行夹紧。 压板 夹紧机构的特点：结构简单，制造方便加紧可靠施力范围大；自锁性能好操；扩力比 80 以上，行程 S 不受限制； 加紧工作慢，效 力低。 nts沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备 课程设计说明书 8 2.3 机床夹具的总体形式 机床夹具的总体形式一般应根据工件的形状、大小、加工内容及选用机床等因素来确定。 夹具的组成归纳为 ： 1） 定位元件及定位装置 用于确定工件正确位置的元件或装置。 2）夹紧元件及夹紧装置 用于固定元件已获得的正确位置的元件或装置。 3） 导向及对刀元件 用于确定工件与刀具相互位置的元件。 4） 动力装置在成批生产中，为了减轻工人劳动强度，提高生产率，常采用气动、液动等动力装置。 5） 夹具体用于将各种元件装置连接在一体，并通过它将整个夹具安装在机床上。 6） 其他元件及装置 根 据加工需要来设置的元件或装置。 2.4.1 确定夹具体 ： 夹具体上一般不设定位和定向装置，特别是台钻、立钻和摇臂钻上使用时，但夹具体底板上一般都设有翻边或留一些平台面，以便夹具在机床工作台上固定。夹具体一般是设计成平板式（有些夹具体铸造成特殊形状），保证具有足够的刚性。它用来固定定位元件、加紧机构和联接体，并于机床可靠联接。 2.4.2 确定联接体 ： 联接体是将导向装置与夹具体联接的工件，设计时主要考虑联接体的刚性，合理布置联接体的位置，给定位元件、夹紧机构留出空间。此夹具体的联接装置通过内六角螺栓和圆柱销来定 位，考虑到刚性问题，在相对应的位置上在用一个联接体支承钻套板，同样用内六角螺栓定位。 nts沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备 课程设计说明书 9 2.4.3 夹具体的总体设计图 : 2.5 绘制夹具零件图 对装配图中需加工的零件图均应绘制零件图，零件图应按制图标准绘制。视图尽可能与装配图上的位置一致。 1.零件图尽可能按 1:1.5 绘制。 2.零件图上的尺寸公差、形位公差、技术要求应根据装配图上的配合种类、位置精度、技术要求而定。 3.零件的其他尺寸，如尺寸、形状、位置、表面粗糙度等应 标注完整 。 4.零件图名称： nts沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备 课程设计说明书 10 零件图 1 压板 零件图 2 上盖 2.6 绘制夹具装配图 1.装配图按 1:1.5 的比例 绘制，用局部剖视图完整清楚地表示出夹具的主要结构及夹具的工作原理。 2.视工件为透明体，用双点划线画出主要部分（如轮廓、定位面、夹紧面和加工表面）。nts沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备 课程设计说明书 11 画出定位元件、夹紧机构、导向装置的位置。 3.按夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构。 4.画出夹具体及其它联接用的元件（联接体、螺钉等），将夹具各组成元件联成一体。 此机床夹具要用到的零件如下： （ 1）压板 （ 2） 圆柱销 （ 3） 内六角圆柱头螺钉 （ 4） 六角头头部带槽螺栓 A级 （ 5） 轻型弹簧垫圈 （ 6） 精密机械用紧固件十字槽螺钉 B 型 （ 7） 圆柱销 -淬硬钢和马氏体不锈钢 （ 8） 带孔球面圆柱头螺钉 C型 （ 9） 弹簧 （ 10） 内六角圆柱头螺钉 （ 11） 标准型弹簧垫圈 （ 12） 六角头螺杆带孔螺栓 -A和 B级 （ 13） 轴用弹性挡圈 A型 （ 14） 支承钉 （ 15） 夹具体 （ 16）平垫圈 5.标注必要的尺寸、配合、公差等 (1)夹具的外形 轮廓 尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。 (2)夹具与机床的联系尺寸，即夹具在机床 上的定位尺寸。如车床夹具的莫氏硬度、铣床夹具的对定装置等。 (3)夹具与刀具的联系尺寸，如用对刀块塞尺的尺寸、对刀块表面到定位表面的尺寸及 公差。 (4)夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。 (5)各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间应标注装配后的位置尺寸和形位公差。 nts沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备 课程设计说明书 12 6.夹具装备图上应 标注 的技术要求 (1)定位元件的定位面间相互位置精度。 (2)定位元件的定位表面与夹具安装基面 、定向基面间 的 相互 位置精度。 (3)定位表面与导向元件 工作面 间的 相互 位置精度。 (4)各 导向元 件 的 工作面间的 相互 位置精度。 (5)夹具上有检测基准面的话，还应标注定位表面，导向工作面与该基准面间的位置精度。 对于不同的机床夹具，对于夹具的具体结构和使用要求，应进行具体分析，订出具体的技术要求。设计中可以参考机床夹具设计手册以及同类的夹具图样资料。 7.对零件编号，填写标题栏和零件明细表 ： 每一个零件都必须有自己的编号，此编号是唯一的。在工厂的生产活动中，生产部件按零件编号生产、查找工作。 完整填写标题栏，如装配图号、名称、单位、设计者、比例等。 完整填写明细表，一般 来说，加工工件填写在明细表的下方，标准件、装配件填写在明细表的上方。注意，不能遗漏加工工件和标准件、配套件。 8.机床夹具应满足的基本要求包括下面几方面： 1)保证加工精度 这是必须做到的最基本要求。其关键是正确的定位、夹紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。 2)夹具的总体方案应与年生产纲领相适应 在大批量生产时，尽量采用快速、高效的定位、夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求。在中、小批量生产时，夹具应有一定的可调性，以适应多品种工件的加工。 3)安全、方便、减轻劳动强度 机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加保护装置。要符合工人的操作位置和习惯，要有合适的工件装卸位置和空间，使工人操作方便。大批量生产和工件笨重时，更需要减轻工人劳动强度。 4)排屑顺畅 机床夹具中积集切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。清理切屑将增加辅助时间，降低生产率。因此夹具设计中要给予排屑问题充分的重视。 5)机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性 机床夹具设计时，要方便制造、检测、调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。 nts沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备 课程设计说明书 13 3.定位误差设计 3.1 误差分析 3.1.1 定位误差 工件的加工误差，是指工件加工后在尺寸，形状和位置三个方面偏离理想工件的大小，它是由三部分因素产生的 ： 1） 工件在夹具中的定位、夹紧误差。 2） 夹具带着工件安装在机床上， 夹具 相对机床主轴（或刀具）或运动导轨的位置误差，也称对定误差。 3） 加工过程中 误差，如机床几何精度，工艺系统的受力、受热变形、切削振动等原因引起的误差。 其中定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起爱的加工误差。 3.1.2 产生定位误差的原因 1.基准不重合来带的定位误差： 夹具定位基准与工序基准不重 合，两基准之间的位置误差会反映到被加工表面的位置上去，所产生定位误差称之为基准转换误差。 2.间隙引起的定位误差 在使用心轴、销、定位套定位时，定位面与定位元件间的间隙可使工件定心不准产生定位误差。 3.与夹具有关的因素产生的定位误差 1）定位基准面与定位元件表面的形状误差。 2）导向元件、对刀元件与定位元件间的位置误差，以及其形状误差导致产生的导向误差和对刀误差。 3） 夹具在机床上的安装误差，即对定误差导致工件相对刀具主轴或运动方向产生的位置误差。 nts沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备 课程设计说明书 14 4）夹紧力使工件与定位元件间的位置误差，以及定位元件、 对刀元件、导向元件、定向元件等元件的磨损。 3.2 定位误差的计算 1.定位误差，此项主要是定位孔 8H6 与定位销 8f5 的间隙产生，最大间隙为-0.028mm。 2.钻模板衬套中心与定位销中心距误差，装配图标注尺寸为 15.3 0.015mm，误差为 0.03mm。 3.钻套与衬套的配合间隙，有 18H7 h6 可知最大间隙为 0.024mm。 4.钻套内孔与外圆得同轴度误差，对于标准钻套，精度较高，此项可以忽 略。 5.钻头与钻套间隙的间隙会引偏刀具，产生中心距误差 e，由下式求出 ： e=( H/2 + h + b ) max/H e-刀具引偏量 （ mm） H-钻套导向高度（ mm） h-钻套下断面与工件间的空间高度（ mm） max-刀具与钻套的最大间隙 刀具与钻套的配合为 30H7/r6，可知 max=0.028mm；将 H=36mm, h=20, B=30mm代入，可求得 e=0.05mm。 由于上述各项都是按最大误差计算，实际上各项也不可能同时出现最大值，各误差方向也很可能不一致，因此，其最和误差可按概率法求和： 2 2 2 20 . 0 2 8 0 . 0 3 0 . 0 2 4 0 . 0 5 0 . 0 2 4 mm 该项误差大于中心距允差 0.1mm的 2/3，可用。 nts沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备 课程设计说明书 15 结论 在这次历时 两 个礼拜的课程设计中，发现自己在理论与实践中有很多的不足，自己知识中存在着很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论到实践的能力还急需提高。 让我认识到了仔细认真的重要性。 这次课程设计让我们更能注意到细枝末节。这次课设使我对机床 夹具设计有了更深刻的理解，特别使其中的技术要求。同时感觉到了细节的重要性。有时候我们我们错的并不是理论，而是我们很 容易忽略的线型和该删掉的线我们没有删掉。作为一个设计者不仅应掌握良好的专业知识，有一个认真仔细的心态，还有有一个冷静的心态，遇到问题不能慌乱，不知所措 首先根据工件的加工要求，我选择了 铣 床，因此加工方向式垂直与水平面的。然后工件主要定位部分 底面 和 两 侧端面， 限制 6个自由度。满足六个自由度的要求，但是不影响机床夹具的工作。因为被加工件需要 铣平面限制 6个自由度 会增进效率。最后是将定位销和支承板固定在夹具体上，利用销定位、螺柱、螺母和内六角螺钉进行定位、夹紧。这样将工件稳固的夹紧在机床上，能更方便，准确的进行 面 加工 。通过以上这些步骤，此机床夹具可以正常工作，此项设计方案可实施 。 通过精度验算可知，此项机床夹具可施行。工件的定位、夹紧符合要求。 在设计的过程中，虽然感觉到了我的不足之处，但是我也学到了不少东西 。 在一定程度上，使我对以前学习过的东西有了加深理解和熟练操作。 课程设计是机械专业学习的一个重要的、总结性的理论和实践相结合的教学环节，是综合运用所学知识和技能的具体实践过程。通过本次夹具设计，我对所学的专业知识有了更深刻的理解和认识。课程设计内容源于生产实践，使得课程设 计和实践得到了充分的结合，有利于培养解决工程实际 问题的能力。上学期在 长春一汽 进工厂实习或参观的时候对夹具也有所了解，而这次课程设计的经历，使我对夹具有了更深刻的认识 我们在这次的学习实践中看到了自己的不足，同时发现到自己的一个不足，意味着我们成长了一点，如果我们每天成长一点点，那么我们会稳扎稳打的走向成功。 nts沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备 课程设计说明书 16 致谢 为期两周的课程设计转眼就过去了 。 通 过这两个星期的课程设计 ， 使我综合的运用了几年所学的专业知识 。 在 课程设计中，发现自己在理论与实践中有很多的不足，自己知识中存在着很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论到实践的能力还急需提高。 首先 ，感谢学校给我们提供这次难得的实习机会，这让我真切的体会到理论与实际相结合的意义，为我今后的机械制造技术设计思路奠定了基础。从 次课程设计中能让我们学习到一些课本中不能引起我们注意的细节东西，感谢学校为我们提供的宝贵学习机会！ 我非常感谢我的指导教师 张福 老师和张 海华 老师。 两周来，我时刻体会着两位老师 严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风， 不论天气有多么的炎热，都会在我们身边细心指导。在课外时间，我们 不明白一些设计的问题和有关画图方面的问题时，每次去老师那里，老师都会在百忙之中给我们足够的时间去问问 题，有时还会和我坐下来一起讨论设计的方案。当我的提出的方案不是经济实用的时候老师会细心讲解给予更好的意见。 整个过程，两位老师都倾注了大量的心血。正是在老师科学、严谨的指导下，我的课程设计才能顺利进行，这篇论文也才得以顺利完成。两位老师 不仅在学习上对我严格要求， 在我们的思想行为上都给予了教育与指导。 这次课程设计虽然我完成的不是很成熟，但是通过老师的帮助和自己的努力完成课程设计还是让我有一种自豪感，这是我自己真的去思考，设计，查询资料得来的成果。在这次课程设计结束的时候，我感到有一种轻松感，不是因为课程设计不 用再做了，而是因为我从这次课程设计中获得了知识，有所学、有所用。更加知道我们将来能做什么，会做什么，该做什么。让我们对行业有了了解，让我们对自己的未来有了规划。 感谢两位老师的细心指导！ 老师辛苦了！谢谢！ nts沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备 课程设计说明书 17 参考文献 1 作者：吴宗泽，罗圣国，书名机械设计课程设计手册，出版者：高等教育出版社，出版年： 1999， 引用部分起止页： 37 46。 2 作者：李庆余，书名机械制造装备设计，出版者：机械工业出版社，出版年：2008年，版次： 2 版 3 作者：张海华，书名机械制造 装备设计指导书 ，出版者：机械工程系，引用部分起止页： 44 46 页。 4 作者：薛源顺，书名机床夹具图册 ，出版者：机械工业出版社， 出版年2003年，版次： 1 版 nts 1 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 nts 2 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。 nts 3 （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 30.8mm。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 40 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。 nts 4 (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 40mm 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 kg b =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 23 0+0.28，见零件图，参照金属机械加工工艺人员手册 表 3-59nts 5 确定孔加工余量的分配。 钻孔 20mm 扩孔 21mm 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 2 =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 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, mm 时，以及工件直径为 60mm 时（由于凸台 B 面的存在所以直径取 60mm） =0.6-0.8mm/ . 按 C 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/ 按 C 车床说明书 0.53 nts 6 （ 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 C 车床说明书 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： 20 =30 ， 2 =118， 2 =70， b =3.5mm ,ao=12 , =55 ,b=2mm， =4mm。 根据切削用量简明手册表 2-9确定 f=0.48 、按机床进给强度决定进给量：根据表 2.9 ,当 b 210MPa 0 20.5mm 可确定 f=0.75。 按 C3163-1 车床说明书 取 f=0.62mm/n. nts 7 、 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. 、切削速度 由切削用量简 明手册，表 2.15 得 =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 =17 m/min 、 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 + =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 1.2 可以查出 当 160 245HBS 2.8 0.6 41 min 3.4kw 按 C 车床说明书 主电机功率 11 nts 8 可见 比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 21 0.64 查得转矩 61.8 N.M 切削用量简明手册表由表 2.32 得功率公式 C McVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km 按 C 车床说明书 主电机功率 11 可见 C比小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要 工序 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=Zbl k/1000vfzZ 式中： Zb 单面余量 1.5mm(由 21mm 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 拉刀同时工作齿数， Z=l/p； P 拉刀齿距。 P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm nts 9 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 粗铣，精铣 B 面。 加工要求：粗铣 B面，精铣 B 面， Ra=3.2。 用标准镶齿圆 柱铣刀粗铣 加工余量 3mm 机床 ： 62W 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，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 0.8，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 0.5 mm/r就能满足要求，但考虑到 62W功率为 7.5kw，机床为中等系统刚度和 62W 铣床说明书 所以每转进给量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 nts 10 Z=8, aP=40-70mm, ac=2.8 0.8 , 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。 nts 11 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， 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 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 nts 12 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 4) 决定切削速度 Vc和每齿进给量 Vf、由切削用量简明手册 3.27的公式 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv) Kv Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82, Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv) Kv =82.86m/min n=1000 Vc/ do=1000 82.86/3.14 63=418.87r/min 根据 X62W 型铣床说明书选 nc=375r/min 实际速度 Vc= donc/1000=74.2m/min 选 Vfc=ncf=375X0.3=112.5mm/min 根据 X62W 型铣床说明书选选Vf=110mm/min fzc=110/375 16=0.018mm/z 5) 机床功率：根据切削用量简明手册表 3.28 公式 圆周力 fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doaFnWF)KFC KTV=0.90 KMFC=0.94 由表 28 得 C