CA6140拨叉工艺及夹具课程设计说明书

机械制造工艺及夹具课程设计说明书班级学生学号指导教师设计日期2015年10月26日至11月13日目录一、零件的分析1（一）零件的作用1（二）零件的工艺分析1二、工艺规程设计1（一）确定毛坯的制造形式1（二）确定铸件加工余量及形状2（三）工艺规划设计2（四）确定切削用量及时间定额5三、夹具设计18四、参考文献220一、零件的分析（一）零件的作用题目中的零件是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，为珠光体类型的灰铸铁，其机械性能强度极限195MPA，硬度160210HBS。其强度、耐磨性、耐热性均较好，减振性也B良好，铸造性能较好。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的锥孔、M8螺纹孔。2、大头半圆孔50。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007MM，小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为005MM。由上面分析可知，可以粗加工拨叉下端面，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，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2第38页表223,选用铸件尺寸公差等级为CT12。（二）确定铸件加工余量及形状1查机械制造工艺设计简明手册第40页表225，选用加工余量为MAH级，并查表224确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，如下表所示图21加工面示意图表21各个加工面的铸件机械加工余量加工面代号基本尺寸加工余量等级加工余量说明D120H102孔降一级双侧加工D250H252孔降一级双侧加工T1HT236H32双侧加工T3HT418H32双侧加工（三）工艺规划设计1选择定位基准粗基准的选择以零件的20上端面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，依据应尽量选用设计基准作为定位基准原则和尽可能选用同一的定位基准原则，即“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后20的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔内孔轴线为辅助的定位精基准。2机械加工工序2（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准拨叉头上端面和叉轴孔。M02（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面拨叉头上端面和叉轴孔，后加工次要表面孔。021M5073（4）遵循“先面后孔”原则，先加工拨叉头上端面，再加工叉轴孔孔；M021先铣拨叉脚两侧圆弧面，再钻或铰叉轴孔、M8螺纹孔和锥销孔。M7383确定工艺路线工序号工序名称机床设备刀具量具1铸造2热处理3粗精铣拨叉头上端面，下端面，保证尺寸36MM立式铣床端铣刀游标卡尺4钻扩铰直径20孔钻床麻花钻，扩孔钻，铰刀游标卡尺，塞规5以两20孔定位，车50孔上端面车床车刀游标卡尺6镗孔50车床车刀游标卡尺7加工孔8钻床麻花钻，扩孔钻，铰刀游标卡尺、塞规8加工4孔及攻M6螺纹钻床麻花钻、丝锥游标卡尺，塞规9铣47凸台铣床10铣断铣床锯片刀14检验塞规、百分表、卡尺等34确定加工余量确定各表面的各个加工工序的加工余量如下（1）圆柱表面工序尺寸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铸件50CT124528粗镗30IT12606350IT12（D2）半精镗20IT1010532钻18IT118125扩18IT10041963粗铰014IT8303220IT7（D1）精铰006IT72116（2）平面工序尺寸工序内容加工余量基本尺寸经济精度工序尺寸偏差铸件30360CT1252粗铣20孔下端面203401206精铣20孔下端面1033081950粗铣20孔上端面203101226精铣20孔上端面10300803粗车削50孔上端面2013012180精车50孔端面101208354铣断（四）确定切削用量及时间定额1粗、精铣20的上下表面粗铣（1）加工条件工件材料HT200灰铸铁铸件，强度极限，硬度195BMPA160210HBS；工件尺寸72MM，L176MM；MAX加工要求粗铣20的下表面，以20的上表面为粗基准，加工余量2MM；机床查简明机械加工工艺手册表4238采用X63立式铣床；刀具W18CR4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度60,深度4,齿EAPA数Z10,故根据切削用量简明手册1（后简称切削）取刀具直径DO80MM（2）切削用量1铣削深度选择2MM，一次走刀即可完成所需长度。PA2每齿进给量根据X62万能铣床说明书，机床功率为75KW。查切削，F014024MM/Z。由于是对称铣，选较小量F014MM/Z。3计算切削速度和每分钟进给量VF查切削，当80MM，Z10，2MM，014时，0DPAZFV97M/MIN，N387R/MIN,V433MM/MIN。TTFT各修正系数为089MVFNMVK10STSVS故9708910863M/MINVTCK538708910344R/MINNTKNVVK433089103854MM/MINFFTV根据X63型万能铣床说明书选择N375R/MIN,V375MM/MINF因此实际切屑速度和每齿进给量为VCMIN/29410375840NDCZZFFZ/04计算基本工时L/3280/3750297MIN。MTFV因铣上下端面，故该工序工时为MIN59402T精铣（1）加工条件工件材料HT200,016GPAHB190241,铸造。B加工要求精铣20上下端面。机床X63万能铣床。刀具W18CR4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度60,深度4,齿EAPA数Z10,故据切削用量简明手册（后简称切削）取刀具直径DO80MM。选择刀具前角5后角8，副后角8，刀齿斜角10,主000S刃60,过渡刃30,副刃5过渡刃宽1MM。RKRKRB（2）切削用量1铣削深度因为切削量较小，故可以选择1MM，一次走刀即可完成所PA需长度。2根据X63万能铣床说明书，机床功率为75KW。查切削表35，F014024MM/Z。由于是对称铣，选较小量F014MM/Z。63计算切削速度和每分钟进给量FV当，时，MD801Z50PAZMZ/14MIN/124VT，IN/49RNTIN/39VFT各修正系数为80MVFNMVKK1STS故MIN/410924KVTC80RNTI/63535KVTFF根据X62万能铣床说明书选择，MIN/47RMIN/7VF因此实际切削速度和每齿进给量为IN/3190458130DVCZMNZFF/14754计算基本工时TML/VF3280/3750297MIN。因精铣上下端面，故该工序工时MIN59402T2以20孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰20孔，保证垂直度误差不超过005MM,孔的精度达到IT7。钻孔（1）选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时DO18MM，钻头采用双头刃磨法，查切削表21，22，后角O12，二重刃长度B25MM,横刀长B15MM,宽L3MM,棱带长度ML513012507（2）选择机床，Z525机床。（3）选择切削用量1决定进给量查切削表27，RMF/860735120DL所以，RMF/70按钻头强度选择（查切削表28），RF/7按机床强度选择（查切削表29），530根据已有的机床已有的进给量，得查切削表219，当RMF/48，时，轴向力。轴向力修正系数为10，RMF/480D210NFT1故，根据Z525说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力NFT51，由于，故可用，校验成功。3MAXMAXFFZF/4802切削速度查切削表215，IN/1VT查表231，切削速度修正系数10100910101010TVKMVSVWVKTVXVAPVK10故LV180962/MINCT01/I34NRD根据Z525钻床说明书，选择N272R/MIN故实际切削速度为0154/MINCNDV3计算工时3016IN2748MLNFT扩孔（1）选择刀具高速钢198专用扩孔钻8（2）选择切削用量1查切削，进给量F081107056077MM/R取钻床已有进给量，F062MM/R切削速度查表230由公式得256M/MIN0VVRCMPZYXDFATT修正系数101009101010TVKMVSVWVKTVXV10LV故0925609230M/MINTC主轴转速MIN/372410DVNC计算工时I16509FLTM铰孔刀具选用硬质合金直柄机用绞刀查切削，008RK00查切削进给量F1020MM/R查机床说明书，取F17MM/R查切削取16M/MIN,故09144M/MINTVTCV主轴转速01CND14230/MIN39R根据机床说明书，当N272R/MIN实际切削速度01CN41710/IN0计算工时MLFT325MIN27精铰查切削取N272M/MIN,F10MM/R查切削取12M/MIN故09108M/MINTVTCV9计算工时MLNFT30147MIN273以两20孔轴线为基准，车50孔上端面（1）加工条件。工件材料灰口铸铁HT200，145MPA，铸造。B加工要求粗、半精车面并保证12MM的工序尺寸，RA32M，机床C365L。转塔式六角卧式车床。刀具刀片材料。R12，68，B10，O05，KR90，N15。0A（2）计算切削用量。1已知长度方向的加工余量为2MM。长度加工公差IT级取018MM（入体方向）2进给量、根据切削简明手册（第3版）表14当刀杆尺寸为16MM25MM,MM时，以及工件直径为72MM时0609MM/按C365L。车床说明书取067MM/N。由于存在间歇加工所以进给量乘以K075085所以实际进给量F0708056MM/按C365L车床说明书0563计算切削速度。按切削简明手册，切削速度的计算公式为（寿命选T60MIN）刀具材料YG6V/KVVCTMPAVXYF其中15801504M02修正系数见切削手册VXV0K1150808104081MVKKVKRVSBVVC158/60022015053041150808081097455M/MIN4确定机床主轴转速1000VC/X70207（R/MIN）SN10按C365L车床说明书按200RMIN所以实际切削速度V4396M/MIN5切削工时，按工艺手册表621由于铸造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮，为了切除硬皮表层以及为下一道工步做好准备TMLL1L2L3/034（MIN）L700/235L13、L20、L30FV4以两20孔轴线为基准，镗孔50粗镗49MM孔（1）加工条件工艺要求孔径D45MM的孔加工成D49MM,通孔机床C365L车床刀具YG6的硬质合金刀刀具为YG6的硬质合金刀，且直径为20MM的圆形镗刀（2）切削用量1确定切削深度PA4952PAM2确定进给量F根据切削手册表15当粗镗铸铁，镗刀直径为20MM,AP2MM,孔径D50MM,镗刀伸长长度L100MM时F040060MM/R按C365L车床进给量（工艺设计手册表4221）选F056MM/R3确定切削速度VVMXYPCKTAF其中158，015，040，M020，T60MINVVVY10，10，08，10TVKMSKTK80101TVSVT11所以MIN/34680526014VMIN/4831RN按C365L机床上的转速选N430R/MIN4确定粗镗49MM孔的基本时间选镗刀的主偏角45，则35MM，4MM，L12MM0，又VXO1L2L3LF056MM/R，N430R/MIN，I1123MLLTINF所以MIN084560T精镗50MM的孔（1）加工条件工艺要求孔径D49MM的孔加工成D50MM,通孔；机床C365L车床刀具YG6的硬质合金刀刀具为YG6的硬质合金刀，且直径为20MM的圆形镗刀（2）切削用量1确定切削深度PA50492PAM2确定进给量F根据切削手册表15当粗镗铸铁，镗刀直径为20MM,2MM,孔径PAD50MM,镗刀伸长长度L100MM时F040060MM/R按C365L车床进给量（工艺设计手册表4221）选F041MM/R3确定切削速度V按切削手册表127和表128VMXYPCKTAF12其中158，015，040，M020，T60MINVCVXVY10，10，08，10TVKMSKTK80101TVSVT所以021504879/MIN61793/MIN34NR又按C365L车床上的转速选N370R/MIN4确定精镗50MM孔的基本时间选镗刀的主偏角45O则L135MM，L24MM，L12MML30，又RXF058MM/R，N370R/MIN，I1123MLLTINF5401MIN07T6以20孔为精基准，钻、铰8MM的孔钻78MM的孔（1）加工条件工艺要求孔径D78MM,孔深L30MM,通孔，用乳化液冷却刀具专用刀具机床Z525立式钻床（2）确定切削速度V确定进给量根据切削手册表27查得，查Z525FRMF/260机床使用说明书，现取。查切削手册表215，计RM/20IN17V算机床主轴转速IN/69487110DVNWS按机床选取，所以实际切削速度为I/0MIN/611VW13（3）计算切削基本工时30422MIN68MLYTF铰8MM的孔（1）加工条件工艺要求孔径D8MM,孔深L30MM,通孔，用乳化液冷却刀具专用刀具机床Z525立式钻床选择高速钢铰刀，其直径DO20MM钻头几何形状为由切削手册表26，0，70，1800R0A1（2）切削用量1决定进给量F根据切削手册表211，当铸铁的强度170HBSDO20MM,加工精B度要求为H7精度时，F1020MM/R，由于这是粗铰之后的精铰，所以应该选中等的进给量即F15MM/R2决定切削速度由切削手册表230中的公式VZOCXYMPDKTAF可知，964M/MINC切削速度的修正系数由切削手册表231可知10，10，10，085TVKMVTVKLV所以V96410100851082M/MINTXV10OND所以108231/MIN4NR根据Z525钻床说明书,可考虑选择140R/MIN见工艺设计手册表C1442153计算基本工时2MLTNF其中LLY，由切削手册表229查得Y4MM故304216MIN5MT以D1为精基准，钻4MM的孔，攻M6的螺纹钻4MM的孔（1）选择机床Z525立式钻床（2）选择刀具高速钢麻花钻（3）切削用量根据切削手册查得，进给量为,现取0182M/ZFF022MM/Z，V17M/MIN，则MIN/513470RN查简明手册表4215，取所以实际切削速度为IN/1360RI/086V计算切削基本工时MIN2136452TM攻M6的螺纹由工艺设计手册表6214可知1212MOLLLTIFNF其中L113P，L223P，公式中的NO为丝锥或工件回程的每分钟转数（R/MIN）I为使用丝锥的数量；N为丝锥或工件每分钟转数（R/MIN）；D为螺纹大径；F为工件每转进给量等于工件螺纹的螺距P，由上述条件及相关资料有；FP1MM/R，D6MM，N400R/MINNO680R/MIN，I1，所以15（1）切削速度0ODNV所以MIN/6251036V（2）基本工时I3645TM7铣47凸台。（1）选择刀具选择高速钢双面刃铣刀，查切削表32，周齿，端齿50R20，查工艺表3128，选择铣刀直径6020RKEK2060MM（2）选择机床选择X63万能铣床。（3）铣削用量1因为削切量较大，可选择，两次走刀完成所需长度。MAP052每齿进给量，机床功率为75KW，查切削表34得6931/057ZMF由于非对称铣削，取较大量Z/03计算铣削速度，查表327MIN/67130120951056433120ZAFTQDCVPVUEYZXVPMT修正系数查表328，KIN/7MKVTC主轴转速IN/709RDVNT根据X63说明书，选择5则实际切削速度为MIN/3140NVCC查切屑表316，取每齿进给量。ZMNVFCZ/19016,MAP50IN/70RMIN/314VFZFZ/1908以20为精基准，铣断（1）加工条件工件尺寸长72MM，深12MM加工要求将双体铣开刀具选高速钢细齿圆锯片刀，由工艺设计手册表3127可得，又由（金属切削手册第三版）表67B4MM，DO160MM，Z50，D32MM，10O，16OOROA（2切削用量1决定每齿进给量FZ查切削手册表34可得FZ003002M/Z，由于是对称铣，取F0028MM/Z2后刀面最大磨损及寿命查切削手册表37后刀面最大磨损为（015020）MM，查切削手册表38，寿命T150MIN3计算切削速度按切削手册表327中的公式VOVCXYPMPZEDQVKTAFU可得767M/MINCV1076153/INNR根据X63铣床选主轴转速为N150R/MIN所以实际的切削速度为V7536M/MIN工作台每分钟进给量为0026X50X150195MM/MINMZF又根据X63铣床的参数，取工作台进给量为190MM/MIN则实际的进给量为19025/5ZFMZ174计算基本工时MFLTV公式中LLY；根据切削手册表326，可得L0所以LLY20MM，故20/19MINMFLTV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。经过与指导老师的协商，决定设计铣断双体，本夹具将用于X63卧式铣床，刀具为高速钢细齿圆锯片铣刀，对工件进行加工。18（一）问题的提出本夹具主要用于铣开双体，并且铣开的表面与的孔有一定的公差要20M求，又在加工本道工序时，的孔已经进行了加工，因此，在本道工序中20M主要考虑加工面与孔之间的要求，其次是考虑如何提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。（二）夹具体设计1、定位基准的选择图31定位原理图由零件图可知被铣开的那的中心线与孔的中心线之间的50M20M公差等级要求较高。为了尽量的减小定位误差，应选孔为主要的定位基准，利用一个圆柱销和一个菱形销定位，消除三个自由度，再在底面用夹具体定位消除三个自由度。以便达到所需要求。为了提高加工效率，现同时加工两个双体，同时，为了夹具简单，操作方便，利用多点联动夹紧机构夹紧。2、切削力及夹紧力的计算刀具高速钢细齿圆锯片铣刀，直径齿数Z50又由切削手160ODM册表328中的公式FFXYUPZENWOCAFZDQ其中，30F1F065FY83FU0FW83Q，Z50，所以160ODM4PAM2EA25/ZFMZF635N水平分力163519HFN19垂直分力；036519FVN又在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数1234K其中K1为基本安全系数15；K2为加工性质系数12；K3刀具钝化系数12；K4为切削特点系数（断续切削）12，所以FKFH699X15X12X12X121812N为了克服水平方向的力，实际的夹紧力为N（F1F2）KFH其中，F1为螺母与螺杆间的摩擦系数，F2为工件与螺杆头（或压板）间的摩擦系数，又查得F1和F2为16，则12HKFNF所以182560NN又选择的螺旋夹紧机构的基本尺寸如下（根据机床夹具设计手册表128、1221、129、1210查得R0，R11，TG1PM136A02950215L66MMQ30N则，可以提供的夹紧力为12ZQLWRTGTA所以NT95063又由机床夹具设计第三版表1224查得，当螺纹的公称直径为24MM时，螺栓许用的夹紧力为5690N，由以上的数据可知所选的螺旋机构提供的夹紧力大于所需的，且满足螺栓的许用夹紧力，故本夹具可以安全工作。3、定位误差分析201定位元件尺寸及公差的确定本夹具的定位元件为一圆柱销和一菱形销，其参数由（机床夹具设计手册图53及其表选两定位销的尺寸及公差为。032M2零件图样规定的孔的