CA6140车床拨叉加工工艺及钻22孔夹具设计说明书

1、机 械 制 造 技 术 基 础课 程 设 计题 目：CA6140车床拨叉钻22孔夹具设计班级：机械102 姓名： 指导教师： 完成日期：2013.6.30 一、设计题目CA6140车床拨叉钻22孔夹具设计二、原始资料(1) 被加工零件的零件图 1张(2) 生产类型:（中批或大批大量生产）三、上交材料1绘制零件图 1张2毛坯图 1张3编制机械加工工艺过程综合卡片 1套4编制机械加工工艺卡片（仅编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工艺卡片） 1套5绘制夹具装配图（A0或A1） 1张6绘制夹具中1个零件图（A1或A2。装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体）。 1张7编写课

2、程设计说明书（约5000-8000字）。 1份四、进度安排本课程设计要求在3周内完成。1第l2天查资料，熟悉题目阶段。2第37天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法和机械加工工艺规程的设计并编制出零件的机械加工工艺卡片。3第810天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。4第1113天，完成夹具总装图的绘制。5第1415天，零件图的绘制。6第1618天，整理并完成设计说明书的编写。7第19天，完成图纸和说明书的输出打印。8第2021天，答辩五、指导教师评语成 绩： 指导教师日期摘 要零件的作用题目所给的零件是CA6140车床的拨叉

3、。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，工作过程：拨叉零件是在传动系统中拨动滑移齿轮，以实现系统调速，转向。其花键孔25mm通过与轴的配合来传递凸轮曲线槽传来的运动，零件的两个叉头部位与滑移齿轮相配合。AbstracEffect oftopicpartsto the partsis a forkof the CA6140 lathe.It is located on thelathespeed institutions,mainly from the shift,make the spindlerotary motionwork,workers in accor

4、dance with the requirements of the work process:forkparts arein the driving systemshiftsliding gear,in order to realize thesystemcontrol steering.Thespline holediameter 25mmby matching theshaftto transmit thecam curvegroovetomotion,two forkspare partsandsliding gearmatched.目 录1 零件的工艺分析62 零件机械加工工艺规程设

5、计62.1 毛坯的选择62.2 基准的选择62.3 工艺路线的拟定7 2.3.1表面加工方法及加工方案的确定 2.3.2加工顺序的确定2.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定7 2.5 切用量及时定额的确定83 钻扩孔20工序夹具设计193.1 任务的提出193.2 位方案及定位装置的设计计算19 3.2.1定位方案的确定 3.2.2定位元件及装置设计 3.2.3定位误差的分析计算3.3 导引元件设计213.4 夹紧方案及装置的设计计算21 3.4.1夹紧方案的确定 3.4.2夹紧力大小的分析计算 3.4.3夹紧机构及装置设计3.5 连接元件及夹具体设计243.6 夹具操作及维护简要说明24参

6、考文献251、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25+0.230的六齿矩形花键孔、22+0.280花键底孔两端的2*15倒角和距中心线为27的平面。2以工件右端面为基准的8+0.030 的槽和18+0.120的槽。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。2、钻扩孔20零件机械加工工艺规程设计2.1 毛坯的选择零件材料HT200、考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击性载荷，因此选用铸件，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

7、采取金属型浇注。经查机械制造工艺设计简明手册（以下简称工艺手册）表1.3-1、表2.2-1表2.2-4以及图2.2-1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2.50.8。2.2 基准的选择1粗基准的选择：根据不能重复的原则，先以零件的A面为粗基准，再以B面为粗基准 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。2.3 工艺路线的拟定工序：1粗铣端面B。以A面为粗基准。选用X62w卧式万能铣床2粗铣端面A。以B面为粗基准。选用X62w卧式万能铣床3精铣端面A。以B面为粗基准。选用X62w卧式万能铣床4钻、扩花键底孔。以A面为精基准。选用Z525立式钻床。

8、5锪两端15倒角。 以40圆柱面为粗基准。选用Z525立式钻床。6拉花键。以A面为基准，选用L6106卧式内拉床。7铣削槽C面、8+0.030的槽。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。8铣削18+0.0120的槽。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。2.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定CA6140的拨叉材料为HT200。毛坯重量为1.0 ，铸铁硬度160（HBS），生产类型为中批量生产，采取金属型浇注。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，工序尺寸及毛坯尺寸如下：1、A面的加工余量 此工序分2个工步。1粗铣A面 2精

9、铣A面。精铣加工余量为0.2；粗铣加工余量为2.32、B面的加工余量B面要为加工A面做粗基准，之前先粗铣一下，加工余量为0.50.1。3、矩形花键底孔及花键的加工余量及工序尺寸矩形花键底孔毛坯为实心，无孔。孔的加工精度要求介于IT7和IT8之间，根据工艺手册表2.3-8确定加工余量和工序尺寸为：钻20：加工余量2Z =20；工序尺寸是20+0.21扩21：加工余量2Z =2；工序尺寸是22+0.284、C面的加工余量 此工序分2个工步。1粗铣C面 2精铣C面。精铣加工余量为0.2；粗铣加工余量为2.32.5 切削用量及工时定额的确定工序1粗铣端面B加工材料HT200,硬度160HBS，铸件，有

10、外皮加工尺寸宽度40，长度40加工要求用标准镶齿圆柱铣刀粗铣，加工余量为0.50.1，需切削液冷却机床X62w卧式万能铣床刀具根据切削用量简明手册（以下简称切削手册）中的表3.1、表3.2、表3.9可知铣刀直径，齿数，前角6，后角121、计算切削用量（1）决定铣削宽度：由于加工余量不大，故可在一次走刀内切完，则（2）决定每齿进给量：根据X62w卧式万能铣床说明书，其功率为7.5kW,中等系统刚度。根据切削手册表3.3，现取。（3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据切削手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.8，镶齿铣刀（），刀具寿命（表3.8）（4）决定切削速度和每分钟进给量：切削速度可根据

11、切削手册表3.27中的公式计算，也可直接由表中查出。根据表3.11，当，/z时，m/min，r/min，/min。各修正系数为： 故 根据切削手册表3.30 X62w卧式万能铣床说明书，选择，。因此实际切削速度和每齿进给量为2、计算基本工时式中，。根据表3.25，入切量及超切量，则，故工序2粗铣端面A加工材料HT200,硬度160HBS，铸件，有外皮加工尺寸宽度40，长度49.5加工要求用标准镶齿圆柱铣刀粗铣，加工余量为2.3，需切削液冷却机床X62w卧式万能铣床刀具根据切削手册中的表3.1、表3.2、表3.9可知铣刀直径，齿数，前角6，后角121、计算切削用量（1）决定铣削宽度：由于加工余量

12、不大，故可在一次走刀内切完，则（2）决定每齿进给量：根据X62w卧式万能铣床说明书，其功率为7.5kW,中等系统刚度。根据切削手册表3.3，现取。（3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据切削手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.8，镶齿铣刀（），刀具寿命（表3.8）（4）决定切削速度和每分钟进给量：切削速度可根据切削手册表3.27中的公式计算，也可直接由表中查出。根据表3.11，当，/z时，m/min，r/min，/min。各修正系数为： 故 根据切削手册表3.30 X62w卧式万能铣床说明书，选择，。因此实际切削速度和每齿进给量为2、计算基本工时式中，。根据表3.25，入切量及超切量，则

13、，故工序3精铣端面A加工材料HT200,硬度160HBS，铸件，无外皮（经过粗加工）加工尺寸宽度40，长度49.5加工要求用标准镶齿圆柱铣刀精铣，加工余量为0.2，需切削液冷却机床X62w卧式万能铣床刀具根据切削手册中的表3.1、表3.2、表3.9可知铣刀直径，齿数，前角6，后角121、计算切削用量（1）决定铣削宽度：由于加工余量不大，故可在一次走刀内切完，则（2）决定每齿进给量：根据X62w卧式万能铣床说明书，其功率为7.5kW,中等系统刚度。根据切削手册表3.3，现取，齿数，所以（3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据切削手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.3，镶齿铣刀（），刀具寿命

14、（表3.8）（4）决定切削速度和每分钟进给量：切削速度可根据切削手册表3.27中的公式计算，也可直接由表中查出。根据表3.11，当，/z时，m/min，r/min，/min。各修正系数为： 故 根据切削手册表3.30 X62w卧式万能铣床说明书，选择，。因此实际切削速度和每齿进给量为2、计算基本工时式中，。根据表3.25，入切量及超切量，则，故工序4钻、扩花键底孔（）钻20孔加工材料HT200,硬度160HBS，铸件加工要求孔径，孔深86，通孔。精度H12H13机床Z525立式钻床刀具高速钢麻花钻头，其直径。根据切削手册表2.1、表2.2，钻头几何形状：双锥修磨横刀，1、计算切削用量（1）决定

15、进给量1）按加工要求决定进给量：根据切削手册表2.7，当加工要求为H12H13精度，灰铸铁的强度,时，。由于，故应乘孔深修正系数，则2）按钻头强度决定进给量：根据切削手册表2.8，当硬度是160HBS，钻头强度允许的进给量。3）按机床进给机构强度决定进给量：根据切削手册表2.9，当强度，机床进给机构允许的轴向力为8330N（Z525钻床允许的轴向力为8830N，见表2.35）时，进给量。从以上三个进给量比较，可以看出，受限值得进给量是工艺要求，其值是。根据Z525钻床说明书，选择由于是加工通孔，为了避免孔即将钻穿时钻头容易折断，故宜在空即将钻穿时停止自动进给而采用手动进给。机床进给机构强度也可

16、根据初步确定的进给量查出轴向力再进行比较来校验。由切削手册表2.19可查出钻孔时的轴向力，当，轴向力。轴向力的修正系数，所以。根据Z525钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力，由于，故可用。（2）决定钻头磨顿标准及寿命：由切削手册表2.12可知，当时，钻头后刀面最大磨损量取为0.8，寿命。（3）决定切削速度：由切削手册表2.15可知，。切削速度的修正系数为：，故根据Z525钻床说明书。可考虑选择，但因所选转数较计算转数为高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一级，即取，也可选择较低一级转数，仍用，比较这两种选择方案：方案一：，方案二：，因为方案一的乘积较大，基本工时较少，故方案一较好。

17、这时，。2、计算基本工时式中，入切量及超切量由切削手册表2.29查出，则，故（）扩22孔刀具直径；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，所以同上，工序5锪两端面15倒角本工序采用专用刀具，锪钻时与上一道工序的n和f都不变，所以同上一道工序，。工序6拉花键单面齿升：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 切削工时 式中： 单面余量1.5(由22拉削到25)拉削表面长度，86mm考虑校准部分的长度系数，取1.2考虑机床返回行程系数，取1.4 拉削速度（m/min）拉刀单面齿升拉刀同时工作齿数，（拉刀齿距）拉刀同时工作

18、齿数：基本工时 3 钻扩22+0.28工序夹具设计3.1 任务的提出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协商，决定设计第3道工序钻、扩花键底孔的立式钻床夹具。本夹具将用于Z525立式钻床。刀具为高速钢麻花钻头，来对工件进行加工。本夹具主要用来钻扩22+0.28，由于采用高速钢麻花钻头，一次切削，所以主要应该考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度3.2 定位方案及定位装置的设计计算3.2.1定位方案的确定根据加工工序及零件图可知，要加工22+0.28，要确保所加工的孔和毛坯圆柱的同轴度问题，即定心。在垂直于加工方向上，不能产生移动和转动。沿加工方向上，由于

19、40外圆有一部分与肋板相交，不为规则外圆柱面，形状特殊，所以也得限制其沿加工方向的移动和转动。最终采取的定位方位为工件以40外圆柱面和端面A定位基准，在V形块和支撑板上实现五点定位。用快速螺旋夹紧机构推动V形块压头夹紧工件。满足六点定位原理，限制了工件6个自由度，属于完全定位。3.2.2定位元件及装置设计定位元件的选择，包括其结构尺寸形状及布置形式等，主要决定于工件的加工要求、工件定位基准和外力的作用状况。根据加工工序和零件图可知，以外圆柱面定位采用固定V形块，其对中性好，能使工件的定位基准轴线在V形块两斜面的对称平面上，而不受定位基准直径误差的影响，并且安装方便。选用活动V形块，可用于夹紧机

20、构中，起到取消一个自由度的作用。用支承板对端面A底面定位。支承板用螺钉紧固在夹具体上。但考虑到加工工序，采用两块扇形支承板同心相对固定。装配后，应磨平工作表面，以保证等高性。3.2.3定位误差的分析计算使用夹具时，加工表面的位置误差与夹具在机床上的对定及工件在夹具中的定位密切相关。由于工件定位所造成的加工表面相对其工序基准的位置误差成为定位误差。在加工时，夹具相对刀具及切削成形运动的位置，经调定后不再变动，因此可以认为加工表面的位置是固定的。在这种情况下，加工表面对其工序基准的位置误差，必然是工序基准的位置变动所起的。所以，定位误差也就是工件定位时工序基准（一批工件的）沿加工要求方向上的位置的

21、最大变动量，即工序基准位置的最大变动量在加工尺寸方向上的投影。根据金属切削机床夹具设计手册表3-1,“V形块的尺寸及定位误差的计算”可知，常用的V形块工作角度为90。由定位误差公式（其中D定位圆直径的中间尺寸，d定位圆直径的最小值）得3.3 引导元件设计引导装置是在钻、镗类机床上加工孔和孔系时做刀具导向用。借助于引导元件可提高被加工孔的几何精度、尺寸精度以及孔系的位置精度。应此选择可换钻套，其便于磨损后快速更换。根据机床夹具设计手册图2-1-46可知可换钻套具体参数。3.4 夹紧方案及装置的设计计算3.4.1夹紧方案的确定 为了保证在切削力、离心力、惯性力等外力的作用下，工件仍能在夹具中保持由定位元件所确定的加工位置，而不致发生振动或位移，一般在夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置，将工件可靠地夹紧。通过活动V形块连接到快速螺旋夹具机构上，可是工件保持既定位置，即在切削力的作用下，工件不应离开定位支承。3.4.2夹紧力大小的分析计算根据机床夹具设计手册表1-2-7可知，用高速钢刀具钻削材料为灰铸铁（190HBS）直径为22+0.28的孔的切削力计算公式为切削扭矩计算公式为钻头直径，22每转进给量,0.81/r修正系数，0.9计算出，根据机床夹具设计手册表1-2-11可知，工件以外圆定位中，V形块定位V形块夹紧的实际所需夹紧力计算公式为防止工件