CA6140拨叉831003夹具课程设计

1、目录前言1一 设计的目的.2二、零件的分析.2零件的作用.2零件的工艺分析.3零件的结构特点.3生产纲领、生产类型的确定.4三、工艺规程设计.4确定毛坯的制造形成.4基准的选择.5制定工艺路线.5工序I.5工序U.10工序川11工序W14四、夹具设计18问题的提出.18定位基准的选择.18定位误差分析.18切削力及夹紧力的计算.18定位误差分析.19夹具设计及操作说明.19设计总结.21参考文献机械制造工艺学是以机械制造中的工艺问题为研究对象， 实践性 较强的一门学科，通过对此门学科的课程设计，使我在下述各方面得 到了锻炼：1.能熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习 中学到的实

2、践知识，正确的解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及 工艺路线的安排、工艺尺寸的确定等问题，保证零件的加工质量。2提高结构设计能力。通过设计夹具的训练，获得根据被加工零 件的加工要求，设计出高效、省力、既经济合理又能保证加工质量的 夹具的能力。3.学会使用手册及图表资料。4.培养了一定的创新能力。通过对CA6140拔叉的工艺及夹具设计，汇总所学专业知识如一体（如互换性与测量技术基础、 机械设计、 金属切削机床概论、 机械制造工艺学、金属切削原理与刀具等）。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

3、！22计算及说明结果一设计的目的：机械制造工艺学课程设计，是在学完夹具设计原理课 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

4、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。移齿轮的配合精度要求很高。二零件的分析：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，移齿轮的配计算及说明结果合精度要求很高。使主轴回转运动按照工作者的要求进行 工作。宽度为30+o.o12omm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+0.012omm勺面的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。零件的工艺分析：CA6140拨叉共有两组加工表

5、面。1)以花键孔的中心线为基准的加工面这一组面包括？ 26+0.23mm勺六齿方花键孔、？ 23+花键底孔两 端的2X150到角和距中心线为22mm勺平面。2)以工件右端面为基准的6+0.030mm勺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。零件的结构特点花键：6+0.030mm宽度：30+? 26+0.23mm的 六齿方花键孔、? 23+花键底孔两 端的2X15到角和 距中心线为22mm的平面。计算及说明结果拔叉84009的毛坯为铸造件，在零件图上只有2处位置误差要 求，即上顶面与花键中心线的平行度误差w,18H11槽的两侧面与花键中心线的

6、垂直度误差w零件外形上大体上与六面体相似，形状大体如右图：零件剖视图生产纲领、生产类型的确定根据指导老师要求，设计此零件为铸件，成批大量生产，工艺 的安排基本倾向于工序分散原则，设备的选用是通用设备和专用工 装，工艺手段以常规工艺为主，新工艺为辅的原则。三、工艺规程设计确定毛坯的制造形成：CA6140车床拔叉，零件材料HT20-40,硬度190HL210HB生产类型为大批量生产，毛坯为铸件，灰铸铁的机械加工余量按JZ67-62规定了灰铸铁铸件的三种精度等级和相应的铸件机械加工 余量、 尺寸偏差和重量偏差，在大批量生产的铸件，采用2级精度铸件，毛坯重量由金属机械加工工艺人员手册表5-2有零件w8

7、0kg，偏差为7%故毛坯估算约为1.0kg， 采用2级精度铸件， 顶 面的加工余量和底面的加工余量忽略不计，两侧面的加工余量也忽 略不计，由表5-4左右端面的加工余量为3土，其余部分均为实心 部分。毛坯如右图:上顶面与花键中心线的平行度误 差w,18H11槽的 两侧面与花键中心 线的垂直度误差w计算及说明结果基准的选择。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。制定工艺路线工序I:1)粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15 倒角。以40mn圆柱面为粗基准。选用C3163-1转塔

8、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HT20Q毛坯重量为kgb= 160MP 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CA6140的拨叉材 料为HT2O0毛坯重量为：1.0 kgb=160MPaHBS计算及说明结果机械加工余量，工序尺寸以毛坯尺寸如下：计算及说明结果2. A面的加工余量：A面有3士0.8mm的加工余量，足够把铸铁的硬质表面

9、层切除3.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。+,见零件图，参照金属机械加工工 艺人员手册表3-59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Z=1mm4. 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5.计算切削用量（1）已知长度方向的加工余量为3士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IT12级取-0.46 mm（入 体A面加工余量：3士0.8mm内孔尺寸为230+钻孔20m

10、m扩孔21mm精加工余量为:0.2mm粗铣加工余量长度方向的加工余量为3实际端面的最大加工余量为为:计算及说明结果方向)(2)进给量、根据切削简明手册(第3版)表当刀 杆尺寸为16mm25mm,ae3mm时，以及工件直径为60mn9寸(由于凸台B面的存在所以直径取60mrj)? =-0.8mmr .按C3 1 6 31车床说明书取？ =0.6mm/n由于存在间歇加工所以进给量乘以k二一 所以：实际进给量f=X=0.48 mm/r按C3 1 6 3 1车床说明书？=mm/r(3)计算切削速度。按切削简明手册表 ，切削速度的计算公式为(寿命选T=60min)刀具材料YG6V二C/(Tm apXv-

11、fyv)-kv其中：CV=158Xv=yv=0.4 M=修正系数Ko见切削手册表kmv= kkv= kkrv= ksv= kBV=Vc=158/(.0. =(m/min)(4)确定机床主轴转速ns=1000vc/取？=06mm/n实际进给量：f=X=0.48 mm/r刀具材料YG6计算切削速度：Vc= (m/mi n)主轴转速为：ns=1000vc/ dw=(r/min)计算及说明结果dw=(r/min)按C3 1 631车床说明书：n=200 r/min计算及说明结果所以实际切削速度V=40.8m/min6.钻孔、扩孔、倒角。（1）、钻孔钻头选择：见切削用量简明手册表钻头几何形状为（表及表）

12、：双锥修磨具刃，钻头参数：d=20mm B=30,2=118,2=70,b=3.5mm,a。=12,屮=55 ,b=2mm根据切削用量简明手册表2-9确定f=按机床进给强度决定进给量：根据表，当ab=210MPado=20.5mm可确定f=。按（31631车床说明书取f=0.62mm/n.b决定钻头磨钝标准及寿命表，当do=20mm钻头最大 磨损量取寿命T=45min.c、 切削速度由 切削用量简明手册 ， 表得V=21m/min n=1000V/D=由机床技术资料得和接近的有280n/m和400n/min取280n/min取n=280m/min.实际V=17 m/min实际切削速度:V=40

13、.8m/min进给量：f=钻头最大磨损量取寿命T=45min切削速度：V=21m/mi nn=1000V/ D=实际V=17 m/min计算及说明结果d、基本工时，Tm二L/nf=(80+10)/= (mi n)入切量及超切量由表.查出+=10mm所以Tm=L/nf=(80+10)/= (min)(2) 、扩孔刀具直径do=21mrp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=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

14、手册表4可以查出当。b=160245HBSapmm fWmm/rVc41m/minPc=按C3 1 6 31车床说明书主电机功率卩=11kw可见Pc比P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Tm=L/nf=(80+10)/=(min)刀具直径do=21mmn和f都不变Tm=主电机功率:P=11kw计算及说明结果表当do=21mm f=mm查得转矩皿=切削用量简明手册表由表得功率公 式PC=MVc/30do=30 x2仁 按C3 1 6 31车床说明书主电机功率卩=11kw可见PC比P小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要工序H拉花键孔单面齿升：根据有

15、关手册，确定拉花键孔时花键n考虑校准部分的长度系数，取;k考虑机床返回行程系数，取v拉削速度（m/min）;Z拉刀同时工作齿数，Z=l/p;P拉刀齿距P=转矩M=主电机功率:P =11kw单面齿为0.06mm,拉削速度：v=0.06m/s(3.6m/mi n)拉刀的单面齿为0.06mm,拉削速度切削工时式中：Zb25mm） Lv=0.06m/s(3.6m/mi n)t=Zblnk/1000vfzZ单面余量1.5mm（由21mm拉削到拉削表面长度：80mm单面余量：拉削表面长度：80mm拉刀单面齿升拉刀齿距P=12mm计算及说明结果二拉刀同时工作齿数z=l/p=80/127.其本工时Tm=x80

16、 xx1000XXX7=（min）工序皿 粗铣，精铣B面。加工要求：粗铣B面，精铣B面，Fa=umo用标准镶齿圆柱铣刀粗铣加工余量3mm机床：X62W加工工件尺寸：宽度：40mm长度：28mm1.粗铣1）选择刀具根据切削用量简明手册表 铣削宽度ae5mn时。直 径为do=50mm故齿数Z=8，由于采用标准镶齿圆柱铣 刀铣刀几何参数（表）rn=10ao=162） 切削用量留精铣的加工余量为，所以本道工步切削宽度ac=mm，由于加工表面精度要求Ra= um.根据表得每 转进给量f=lmm/r就能满足要求，但考虑到X62W功率为，机床为中等系统刚度和X62W铣床说明 书 所以每转进给量彳=r3）选择

17、刀具磨钝标准及刀具寿命。根据切削用量简拉刀同时工作齿数z=l/p=80/127其本工时Tm=（mi n）机床：X62W加工工件尺寸：宽度：40mm长度：28mm齿数Z=8精铣的加工余量为切削宽度：ac=mm每转进给量:f=r计算及说明结果明手册表、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为镶齿铣刀do=50mm刀具寿命T=120min(表)4)决定切削速度VC、可根据切削用量简明手册表确定Z=8,ap=40-70mm,ac=mm, fz=f/z=0.0750.1mm/zVc=(Cvdoqv)/(T mcapxX/xfzxyvxaexuvxZpv)Cv=20,qv=,Xv=,yv=,uv=,pv=,m=,Km

18、=,KSv二,KTv二,K/=KmxKsvxKT/=n=1000V/ d=/ =151r/min根据X62W型铣床说明书选n=160r/minVc=1000=/1000=25.1m/minVf=n f=96mm/min选V=80mm/min实际fz二/(nxz)=0.0625mm/z5)机床功率：根据切削用量简明手册表 当*=71m/minae=2.8mmap=41mm fz=最大磨损量为镶齿铣刀do=50mm刀具寿T=120mi nn=160r/mi n切削速度Vc=25.1m/minVf= 96mm/minfz=0.0625mm/z计算及说明结果Kmpc=切削功率的修正系数:故Ptv,根据

19、X62W型铣床说明书，机床主轴允许的功率为Pcm=x=故PccvPcm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=z6)基本工时根据切削用量简明手册表1）选择刀具刀具与上道工步是同一把刀2）切削用量精铣的加工余量为，所以本道工步切削宽度:ae=0.2mm,f=3）决定切削速度Vc、可根据切削用量简明手册机床主轴允许 的功率为：Pcm=Tm=(L+L1+A)/Vf=(28+14)/80=(min)L1+=14mm2.精铣基本工时：Tm=( mi n)L1+A=14mm精铣的加工余 量为，本道工步 切削宽度：ae=0.2

20、mm,f =计算及说明结果表确定ac=0.2mmV)=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaeXuvxZpv)=33.1m/min计算及说明结果n=1000V/ d=/=211r/min根据X62W型铣床说明书选n=210r/mi nVf=n f=126mm/min、Vz=125mm/minfz=y/（nxz）=0.074mm/Z4）基本工时根据切削用量简明手册表Tm=（L+L1 +）/Vf=（28+14）/125=（min）L1+=14mm工序W铣削8+0.030mml。加工工件尺寸：8+0.03omm ,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

21、乳化液冷却机床：X62W1）选择刀具：由加工尺寸公差。所以铣刀精度为精密级K8铣刀参数：L=8mm D=63 d=22 d1=34。=15ao=12an=6 Z=162）选择切削量由于槽的深度为8mm,故一次走完，ae=8mmap=8mm切削速度Vc=211r/mi nn=210r/mi nVf=126mm/minVF=125mm/minfz=0.074mm/Z基本工时：Tm=( min)L1 +=14mm铣削8+0.03mm曹加工工件尺寸：+0.0380mm ,长度L=40mm铣刀精度为精密级K8铣刀参数：L=8mmD=63 d=22 d仁34ro=15ao=12计算及说明结果由切削用量简明

22、手册表 确定f=-0.3mmr现取f=0.3mm/r fz=16=0.018mm/z3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据切削用量简明手册表,得最大磨损量为由表f=0.3mm/r fz=16=0.018mm/z最大磨损量为 刀具寿命：T=100mi n计算及说明结果确定刀具寿命：T=100mi n4)决定切削速度VC和每齿进给量V、由切削用量 简明手册的公式Vc=(Cvxdoxqv)/(T nxapxXvxfzxyvXaeXUvXZpv)KvCV=25,qv=,Xv=,yv=,uv=,pv=,m=,Km=,Ksv=,KTv=,Kv二KmxKsvxKTv=82.86m根据X62W型 铣床说明书选n

23、c=375r/min实际速度VC= donc/1000=74.2m/min选Vfc=ncf=112.5mm/min根据X62W型铣床说明书选Vf= 110mm/minfzc=110/375x16=0.018mm/z5)机床功率：根据切削用量简明手册表 公式圆周力fc=(CapxffzyFaeVFZ/doaFnWF)血KTV=KMF(=由表28得 CF=30,XF=,yF=,UF=,W=o,qF=,KFC=实际速度：Vc=74.2m/mi n每齿进给量：Vf=110mm/min圆周力:Fc= N计算及说明结果Fc=(CFapXffzyFaeVFZ/doqFnWF)KFC=30 X8 X X 8/

24、 63 X 375 = NM=Fcdo/2x103=? MPc二民V/1000二根据X62W型铣床说明书，功率足够。6)基本工时根据切削用量简明手册表Tm=(L+L1 +)/Vf=(40+14)/110=(min)L1+= 14mm工序V铣宽为18o+0.12mm槽加工要求：用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽18o+o.12mm长L=40mm加工余量23mm由于此工步的设计尺寸精度要求很高， 用铣削加工很 难达到尺寸精度的要求，所以为了留给下一道公序磨削的 加工余量，所以分两步走，ae=23,ap=10mm1)选择刀具铣刀参数：L=10 D=100mm d=30mm ro=15ao=12 an=6

25、 Z=242)选择铣削用量由于槽的宽度为30mm,故二次走完，ae=23mrap=10mm机床功率：Pc=FcVc/1000基本工时：Tm=( mi n)L1+A=14mm加工工件尺寸：宽18o+o.12mm长L=40mm加工余量23mm铣刀参数：L=10D=100mmd=30mm ro=15 ao=12an=6Z=24计算及说明结果由切削用量简明手册表确定f=0.5mm/r现取f=0.8mm/r fz=24=0.02mm/zae=23mmap=10mmf=0.8mm/rfz=24=0.02mm/z计算及说明结果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，得最大磨损量为由表确定刀具

26、寿命：T=100mi n4）确定切削速度VC和每齿进给量Vf:由切削用量简 明手册的公式VC=(Cvxdoxqv)/(TmxapxX/xfzxyvxaexuvxZpv)KvCv=25,qv=,Xv=,yv=,uv=,pv=,m=,Km=,Ksv=,KTv=,如KnxKsvxKT/二VC=(Cvxdoxqv)/(TmxapxX/xfzxyvxaexuvxZpv)Kv=98.6m/mi nn=1000 xVc/ do=1000 xx100=314r/mi n根据X62W型铣床说明书选nc=300r/min实际速度Vc二donc/1000=94.2m/min选Vfc二ncf=150mm/min根据X

27、62W型铣床说明书选X=150mm/min最大磨损量为刀 具寿命：T=100minnc=300r/min实际速度：Vc= don c/1000=94.2m/min每齿进给量V:Vf=150mm/min计算及说明结果fzc=150/300 x24=0.020mm/z5)基本工时根据切削用量简明手册表Tm=(L+L1+A)? i/Vf=(40+20)X2/150=(min)L1+=20mm i=2(走两次)基本工时：Tm=( mi n)L1+=20mmi=2(走两次)计算及说明结果四、夹具设计问题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4

28、道工序一一开档夹具。定位基准的选择由零件图可知，其设计基准为花键孔中心线和工件的右加 工表面（A）为定位基准。因此选用工件以加工右端面（A）和花键心轴的中心线为主定位基准。定位误差分析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。切削力及夹紧力的计算刀具：高速钢直齿三面刃铣刀铣刀参数：L=10 D=100mmd=30mmo=15ao=12 an=6 Z=24（由金属切削原理与刀具表查得）CFc=2823P=10mmfZ= 0.02mm

29、/sQe=25mmdo=100计算及说明结果Z= 24kFc=（HB/198）计算及说明结果解得Fc=200N在计算切削力时，必须考虑安全系数。安全系数K= kik2k3k4查资料，有：ki为基本安全系数ki为加工性质系数ki为刀具钝化系数ki为断续切削系数切削力为F=KXFc=XXXX200=400N实际夹紧力为Fj=FK/Ui U2=400/=800N,其中U1和U2为夹 具定位面及加紧面上的磨擦系数，Ui U2=螺母选用细牙三角螺纹，由机械设计螺纹联接的预紧力公式，产生的加紧力为：其中：T=19000 d2=14.8mm书=229，D0 i.5dfc=varctani.155ff为摩擦系数，无润滑时f解得F0=10405N此时螺母的夹紧力F0已大于所需的800(N)的加紧力，故本夹具可 安全工作。定位误差分析由于槽的轴向尺