夹具车床拨叉设计

1、机械制造基础技术基础课程设计任务书题目：设计“ CA6140车床 831008 拨叉”零件的机械加工工艺及工艺设备姓名：甲乙丙班级： 130908学号：指导老师：耿爱农学校：五邑大学时间： 2014 年 7月5日目录一、零件分析·······························

2、···············1（一）零件的作用 ·································&#

3、183;··········1（二）零件的工艺分析 ·····································&#

4、183;········1二、工艺规程设计········································

5、;··1（一）确定毛坯的制造形式···································1（二）基面的选择 ·········

6、···································1（三）制定工艺路线 ·············&

7、#183;····························2（四）机械加工余量、 工序尺寸及毛皮尺寸的确定············3（五）确立切削用量及基本工时··

8、3;···························3三、夹具设计·····················

9、83;·······················10四、设计总结·························&

10、#183;···················11附加：机械加工工艺卡片· ···························

11、;·············12 毛坯图····································

12、;···············21零件图··································

13、·················22机构设计夹具装备图· ······························

14、········23 机构设计夹具零件图· ······································24一、零

15、件分析（一）零件的作用零件是 CA6140车床 831008 拨叉。 它位于车床变速机构中， 主要起换挡， 使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需要的速度和扭矩的作用。零件上方的 20 孔与操纵机构相连，下方的 50 半孔与所控制齿轮所在轴接触。通过上方的力拨动下 方的齿轮变速。两者零件铸为一体，加工时分开。（二）零件的工艺分析CA6140车床 831008 零件共有两组加工表面，期间有一定位置要求。 以 20 孔为中心加工表面这一组加工表面包括：0.021200的孔，以及其上下端面。上端面与孔有位置要求，孔壁上有一个装配时钻铰的锥孔，一个M8的螺纹孔。下端有一个 47°的斜凸

16、台。这三个没有高的位置的要求。 以 50 孔为中心加工表面0. 50这一组加工表面包括：50 0. 25的孔，以及其上下两个端面。这组表面有一定的位置0. 500.021度要求，即50 0 .25 的孔上下两个端面与200 的孔有垂直度要求。 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一组表面。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。见附加毛坯图。（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

17、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。 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0.021利用一组共两块 V孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，200形块支承这两个 32 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。 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。（三）制定工艺路线制定工艺路线得出发点, 应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等

18、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。工艺路线方案一工序一粗、精铣 20 孔上端面。工序二钻、扩、铰、精铰20、 50 孔。工序三粗、精铣 50 孔上端面工序四粗、精铣 50、 20 孔下端面。工序五切断。工序六钻 4 孔（装配时钻铰锥孔） 。工序七钻一个 4 孔，攻 M6螺纹。工序八铣 47°凸台。工序九检查。上面工序加工效率较高，但同时钻三个孔，对设备有一定要求。且看另一个方案。工艺路线方案二工序一粗、精铣 20 孔上端面。工序

19、二粗、精铣 20 孔下端面。工序三钻、扩、铰、精铰20 孔。工序四钻、扩、铰、精铰50 孔。工序五粗、精铣 50 孔上端面工序六粗、精铣 50 孔下端面。工序七切断。工序八钻 4 孔（装配时钻铰锥孔） 。工序九钻一个 4 孔，攻 M6螺纹。工序十铣 47°凸台。工序十一检查。上面工序可以适合大多数生产，但效率较低。综合考虑以上步骤，得到我的工艺路线。工艺路线方案三工序一以 32mm外圆为粗基准，粗铣20mm、 50mm孔上下端面。工序二以 32mm外圆为粗基准， 精铣 20mm、50mm孔上下端面。 保证其粗糙度为3.2 um。工序三以 20 孔下端面为精基准， 钻、扩、铰、精铰 2

20、0 孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7 。工序四以 20 孔为精基准，钻、扩、铰、精铰50 孔，保证孔的精度达到IT7 。工序五切断。工序六以 20 孔为精基准，粗铣 50 孔上下端面。工序七以 20 孔为精基准，精铣 50 孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.07 。工序八以 20 孔为精基准，钻 8 孔（装配时钻铰锥孔） 。工序九以 20 孔为精基准，钻M6螺纹。工序十以 20 孔为精基准，铣47°凸台。工序十一检查。虽然工序是十一步，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而且刀具不用调整，加工 50、 20 孔是也能达到精

21、度要求。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定“ CA6140 车床 813008 ”拨叉零件材料为 HT200，硬度 190 210HB，毛皮重量 2.2kg ，生产类型大批量，铸造毛坯。 外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差。查机械制造工艺设计简明手册，取 20， 50 端面长度余量均为2.5 。铣削加工余量为：粗铣 1mm精铣 0mm 内孔（ 50 已铸成孔）查工艺手册表2.2 2.5 ，取 50 已铸成孔长度余量为3，即铸成孔半径为工序尺寸加工余量：44mm。钻孔2mm扩孔0.125mm铰孔0.035mm精铰0mm 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

22、采用调整加工。（五）确立切削用量及基本工时工序一以 32mm外圆为粗基准，粗铣 20mm、 50mm孔下端面。1. 加工条件工件材料： HT200, b =0.16GPa HB=190241, 铸造。加工要求：粗铣 20 孔上下端面。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取刀具直径do=80mm。选择刀具前角 o 5°后角 o 8 °，副后角 o =8°，刀齿斜角 s = 10° , 主刃 Kr = 60°

23、;, 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=1.5mm，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 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3.7 ，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8 ，寿命 T=180min4）计算切削速度C vd o qvpv K v按切削手册 ， V c =Tm a p X v f z yv aeuv Z算得 V c 98mm/s，

24、 n=439r/min,Vf =490mm/s据 XA6132 铣 床 参 数 ， 选 择 nc=475r/min,V fc =475mm/s,则实际切削速度 Vc =3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为 fzc =V fc /n cz=475/(300*10)=0.16mm/z。5) 校验机床功率查切削手册 Pcc=1.1kw, 而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。最终确定a p=1.5mm， nc =475r/min,V fc =475mm/s， V c=119.3m/min ， fz =0.16mm/z。6）计算基本工时t mL/ V f

25、 =(32+80)/475=0.09min。工序二 以 32mm外圆为粗基准，精铣 20mm、50mm孔下端面。保证其粗糙度为 3.2 um 。a) 切削深度 因切削用量较小，故可以选择ap=1.0mm, 一次走刀即可完成所需尺寸b) 每齿进给量：由切削手册表3.30 可知机床的功为 7.5KW，查切削手册表 3.5 ，由于是精铣，可得 f=0.51.0mm/r，由于是对称铣， 选较小量 f=0.5mm/r ，齿数，则 f z=0.05mm/z 。c) 查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表3.7 ，后刀面最大磨损为（0.30.5 ） mm查切削手册表3.8,寿命 T=180mind) 计算切削速

26、度按切削手册表3.27 中的公式：也可以由表3.16 查得 vc =124mm/s ，n=494r/min, vf=395mm/min。根据 XA5032 铣床参数，选 n=475r/min ， v f =375mm/min , 则实际的切削速度为所以 vc =3.1480475 =119.3m/min, 实际进给量1000375=0.08mm/z所以 fzv =10475e) 校验机床功率查切削手册 表 3.24 ，Pcc=1.1KW,而机床所提供的功率Pcm为 1.7KW，所以 Pcm> Pcc, 故校验合格。最终确定 a =1.0mm n=475r/min vfc=375mm/mi

27、n v=119.3mm/minpccf) 计算基本工时公式中： L=l+y+；根据切削手册表3.26 ，精铣时 y+ 取与铣刀直径相等，可得 y+=80mm, 所以 L=l+y+=32+80=112mm故 tm =112/375=0.3min工序三 以 20mm的下表面为精基准，精铣 20mm、 50mm的上表面，保证其粗糙度为 3.2 um 。1. 加工条件工件材料： HT200, b =0.16GPa HB=190241, 铸造。加工要求：精铣 20 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

28、<=4, 齿数切削用量简明手册 （后简称 切削手册）取刀具直径 do=80mm。选择刀具前角后角 o 8°，副后角 o =8°，刀齿斜角 s= 10° , 主刃 Kr=60 ° , 过渡刃副刃 Kr =5°过渡刃宽 b =1mm。z=10, 故据 o 5° Kr =30° ,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

29、磨损及寿命查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为 1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命 T=180min4） 计算切削速度按切削手册 ，查得 V c 98mm/s， n=439r/min,V f =490mm/s据 XA6132 铣床 参 数 ， 选 择 nc=475r/min,V fc =475mm/s,则实际切削速度 Vc =3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为fzc =Vfc /n cz=475/(300*10)=0.16mm/z。5) 校验机床功率 查切削手册 Pcc=1.1kw, 而机床所能提供功率为 Pcm>Pcc。故校验合格。最终确定 a

30、 p=1.0mm， nc =475r/min,V fc =475mm/s， V c=119.3m/min ， f z =0.16mm/z。6）计算基本工时t mL/ V f =(32+80)/475=0.09min。工序四 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 0.05mm,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=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 l11.5mm2120 °010 °30 °

31、2. 选择切削用量（1）决定进给量查切f0.70 0.86mm / rl301.53d20所以， f0.70mm/ r按钻头强度选择f1.75mm / r按机床强度选择f0.53mm / r最终决定选择机床已有的进给量f0.48mm/ r经校验 F f6090Fmax 校验成功。（2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切）为 0.5 . mm，寿命 T60 min （3）切削速度查切vc18mm / r 修正系数K TV1.0K MV1.0K tv1.0Kxv1.0K 1v1.0K apv10故 vc18mm / r 。查切机床实际转速为nc272r / min故实际的切削速度d0 ns

32、mm rvc100015.4/（4）校验扭矩功率M c60NmM m144.2Nm所以 M c M mPc1.7 2.0kwPE 故满足条件，校验成立。. 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：铰孔：精铰：n272r / minf0.48mm / rvc15.4m / mind019.8mmn272r / minf0.48mm / rvc15.4m / mind019.94mmn272r / minf0.48mm / rvc15.4m / mind020IT 7工序五以 20 孔为精基准， 钻、扩、铰、精铰 50 孔，保证空的精

33、度达到IT7 。1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=48mm，钻头采用双头刃磨法，后角 o11°，二重刃长度b=11mm,横刀长 b=5mm,弧面长 l=9mm,棱带长度 l 13mm2120 °010°30°2. 选择切削用量（1）决定进给量查切f1.0 1.2mm / r按钻头强度选择f2mm/ r按机床强度选择 f0.53mm / r最终决定选 择Z550机 床 已 有 的 进 给 量 f0.40mm / r经 校 验Ff1226024520Fmax校验成功。（2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切）为 0.8 1.2mm，寿

34、命 T140min扩孔后刀面最大磨损限度（查切）为 0.9 . mm，寿命 T60 min铰和精铰孔后刀面最大磨损限度（查切）为 . . mm，寿命 T 120min（3）切削速度查切vc20mm / r 修正系数KTV1.0K MV1.0K tv 1.0Kxv1.0K 1v1.0K apv10故 vc20mm/ r 。查切机床实际转速为nc125r / min故实际的切削速度d0 nsmm rvc100018.8/（4）校验扭矩功率M c362NmM m814.2Nm所以 M cM mPc4kwPE5.95kw 故满足条件，校验成立。扩铰和精铰的切削用量同理如下：扩钻：铰孔：精铰：n125r

35、 / minf0.40mm / rvc19.5m / mind 049.75mmn125r / minf0.40mm / rvc19.6m / mind 049.93mmn125r / minf0.40mm / rvc19.6m / mind 050IT 7 . 计算工时所有工步工时相同。工序六切断。工序七以 20 孔为精基准，粗铣 50 孔上下端面。1. 加工条件工件材料： HT200, b =0.16GPa HB=190241, 铸造。机床： XA5032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=1

36、, 故据切削手册取刀具直径 do=125mm。2.切削用量1） 铣削深度因为切削量较小，故可以选择ap=1.5mm，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3.7 ，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8 ，寿命 T=180min4） 计算切削速度按切削手册 ，查得 V c 110mm/s， n=281r/min,Vf =378mm/s据 XA6132 铣 床 参 数 ， 选 择 nc=300r/min,V fc =375m

37、m/s, 则 实 际 切 削 速 度 V c =3.14*80*475/1000=117.8m/min, 实际进给量为 f zc =V fc /n cz=0.10mm/z 。5) 校验机床功率 查切削手册 , 而机床所能提供功率为 Pcm=56.3kw>Pcc=2.7kw。故校验合格。6）计算基本工时t mL/ V f =(72+9)/375=0.216min.工序八 以 20 孔为精基准，精铣 50 孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过 0.07 。1. 加工条件工件材料： HT200, b =0.16GPa HB=190241, 铸造。机床： XA5032卧式铣床。刀具： W

38、18Cr4V硬质合金钢端铣刀 , 牌号 YG6。铣削宽度 ae>60, 深度 ap<=4, 齿数 z=1, 故据切削手册取刀具直径 do=125mm。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 。查切削手册选f=0.5 mm/z 。3） 查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表3.7 ，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8 ，寿命 T=180min4） 计算切削速度按切削手册 ，将f 降一级为 f=0.5 mm/z。查得 V c 110mm/s，n=252r/min,V f =577

39、mm/s据 XA6132铣床参数， 选择 n =235r/min,Vfc=600mm/s,则实际切削速度V=600.4, 实际进给量cc为 f zc =V fc /n c z=0.21mm/z 。5) 校验机床功率 查切削手册 , 而机床所能提供功率为 Pcm=56.3kw>Pcc=2.7kw。故校验合格。6）计算基本工时t mL/ V f =(72+9)/375=0.216min.结果 a =1.0mm, f=0.21 mm/z, nc=235r/min,Vfc=600.4mm/s.p工序九以 20 孔为精基准，钻 4 孔（装配时钻铰锥孔）。1. 选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时d

40、o=4mm，后角 o 16 °，二重刃长度2120°045 °30 °2. 选择切削用量（1）决定进给量查切f0.18 022mm / r按钻头强度选择f0.50mm/ r按机床强度选择f0.53mm/ r最终决定选择机床已有的进给量f0.22mm / r经校验校验成功。（2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切）为 0.5 0.8mm，寿命 T 20min （3）切削速度查切vc18mm / r修正系数K TV1.0K MV1.0 K tv 1.0Kxv1.0K 1v1.0 K apv10故 vc18mm / r 。查切机床实际转速为nc1360

41、r / min故实际的切削速度vcd0 nsmmr100017.1/（4）校验扭矩功率M cM mPcPE 故满足条件，校验成立。. 计算工时工序十以 20 孔为精基准，钻一个 4 孔，攻 M6螺纹。1. 选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=4mm，后角 o 16 °，二重刃长度2120 °045°30°2. 选择切削用量（1）决定进给量查切f0.18 022mm / r按钻头强度选择f0.50mm/ r按机床强度选择f0.53mm/ r最终决定选择机床已有的进给量f0.22mm / r经校验校验成功。（2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查

42、切）为 0.5 0.8mm，寿命 T 20min （3）切削速度查切vc18mm / r修正系数K TV1.0K MV1.0 K tv 1.0Kxv1.0K 1v1.0 K apv10故 vc18mm / r 。查切机床实际转速为nc1360r / min故实际的切削速度d0 nsmm rvc100017.1/（4）校验扭矩功率M cM mPcPE 故满足条件，校验成立。 . 计算工时螺纹钻削由于没有手册可查，故以钻削切削用量及其他钻螺纹工序估算。工序十一以 20 孔为精基准，铣47°凸台。工序十二检查。三、夹具设计设计工序十 “以 20 孔为精基准， 钻一个 4 孔，攻 M6螺纹”

43、 钻 M6孔的钻床夹具。夹具将用于立式钻床。刀具为M6丝锥，以及 4 的高速钢麻花钻。问题的提出：在给定的零件中， 对本步加工的定位并未提出具体的要求，是自由公差， 定位要求较低。因此，本步的重点应在卡紧的方便与快速性上。卡具设计1. 定位基准的选择出于定位简单和快速的考虑，选择20 孔为基准，即以一面上一长销（自由度限制数：5）配合以一挡销 （自由度限制数：1）使工件完全定位。再使用快速螺旋卡紧机构进行卡紧。2. 切削力和卡紧力计算本步加工可按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。轴向力FiCF d Mf0 f yM k F4200.0061. 01.00. 81.02.52N扭矩 M

44、 c C M d0zM f yM k M0.206 0.006 2.0 1.00.8 1.0 7.416 10 6 N M由于扭矩很小，计算时可忽略。卡紧力为 FF f25.04N取系数 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1则实际卡紧力为F =S1*S2*S3*S4*F=10.06N使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。3. 定位误差分析本工序采用一定位销，一挡销定位， 工件始终靠近定位销的一面，而挡销的偏角会使工件自重带来一定的平行于卡具体底版的水平力， 因此，工件不在在定位销正上方， 进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满

45、足定位要求。4. 卡具设计及操作的简要说明卡具的卡紧力不大，故使用手动卡紧。为了提高生产力，使用快速螺旋卡紧机构。卡具上设置有钻套，用于确定的钻头位置。四、设计总结在这次课程设计学习的过程中，我获益匪浅， 不但加强了我的绘图能力，还提高了我设计兴趣，让我们对基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练，为以后的设计工作打下了较好基础。通过此次课程设计使我们获得基本能力的感性知识，理论联系实际， 扩大知识面； 同时这又是锻炼和培养学生能力及素质的重要渠道，培养学生具有吃苦耐劳的精神，培养我们初步担任技术工作的能力、这些实际知识， 对我们学习后面的课程乃至以后的工作，都是十分必要

46、的基础。课程设计作为机械工程及其自动化专业的重点，使理论与实践完美结合，同时巩固了对理论知识的理解，使生产实习中的理解和认识也得到了强化。总之，在这次的机械设计中，我们了解了摩托车发动机和轴向柱塞泵的工作原理和它们的组成结构，这让我们对机械产品有了进一步的了解，也体验到机械产品的魅力。机械加工工艺卡片五邑大学机械加工工艺卡片零件名称拨叉零件编号831008工序号1工序名称铣削设备型号铣床夹具名称通用夹具定位原件V 形块材料HT200班级130908姓名甲乙丙日期2014 年 7月 5 日辅刀具及辅具切削用量机动助序时间时内 容工 步号间名称规格fnmin以 32 外圆为粗基准，W18Cr4V

47、硬质1.50.16119.3475r1 粗铣 20 孔上端面，使端铣刀0.09合金钢mmmm/zm/min/min其长度至 39mmYG6以 32 外圆为粗基准，W18Cr4粗铣 20 孔下端面，使端铣刀V 硬质1.50.16119.3475r0.092合金钢mmmm/zm/min/min其长度至 37mm，以及 50 孔的下端面YG6五邑大学机械加工工艺卡片零件名称拨叉零件编号831008工序号2工序名称铣削设备型号铣床夹具名称通用夹具定位原件V 形块材料HT200班级130908姓名甲乙丙日期2014 年 7月 5 日序内 容刀具及辅具切削用量机动辅工 步时间助号时间名称规格fnminW18Cr4精铣 20上表面，使其端铣刀V 硬质1.00.16119.3475r0.092合金钢mmmm/zm/min/min长度至 36mmYG6W18C