铣断831007说明书

1、广东海洋大学工程学院拨叉零件课程设计说明书目录一、零件的分析2 1、零件的作用2 2、零件的工艺分析2 3、确定生产类型2 4、确定毛坯2二、工艺规划设计41、选择定位基准42、制定工艺路线43、选择加工设备和工艺设备44、机械加工余量、工序尺寸及公差的确定55、时间定额计算136、辅助时间的计算 167、其他时间的计算178、单件时间的计算18三、夹具设计 18 1、问题的提出 19 2、夹具设计19 3、定位误差分析20五、设计感言21六、参考文献22拨叉零件的工艺规程及夹具设计（一）、零件的分析一、零件的作用题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴

2、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22孔与操纵机构相连，下方的55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，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此，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、小头孔以及与此孔相通的的锥孔、螺纹孔2、大头半圆孔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0.07mm，小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为0.05mm。由上面分析可知，可以粗加工拨叉

3、底面，然后以此作为粗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。三、确定生产类型已知此拨叉零件的生产类型为大批量生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工具。四、确定毛坯1、 确定毛坯种类：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，生产类型为中批生产，故选择铸件毛坯。查机械制造工艺及设备设计指导手册（后称指导手册）选用铸件尺寸公差等级CT9级。2、 确定铸件加工余

4、量及形状：机械制造工艺及设备设计指导手册325页表15-7，查表15-8确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选者及加工余量如下表所示：简图加工面代号基本尺寸加工余量说明D122mm2.5×2孔降一级双侧加工D255mm2.52孔降一级双侧加工T273mm5单侧加工T350mm3.5×2单侧加工T473mm5单侧加工表 13、绘制铸件零件图： （二）、工艺规程设计一、选择定位基准：1、 粗基准的选择：以零件的底面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。2、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“基准重合”原则和“基准统一”原则，以

5、粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔外圆柱表面为辅助的定位精基准。二、制定工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，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。查指导手册，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工序工序内容定位基准工序工序内容定位基准010粗铣两端小头孔两端面T1及小头孔外圆100粗铰中间孔T1及小头孔外圆020精铣两端小头孔上端面T1及小头孔外圆110精铰中间孔T1及小头孔外圆030粗铣中间孔两端面T1及小头孔外圆1

6、20钻2-8锥销孔T1及小头孔040精铣中间孔上端面T1及小头孔外圆130粗铰锥销孔T1及小头孔050精铣中间孔下端面T1及小头孔外圆140精铰锥销孔T1及小头孔060扩两端小头孔T3及小头孔外圆150钻M8螺纹孔T1及小头孔070粗铰两端小头孔T1及小头孔外圆160对M8螺纹孔攻丝T1及小头孔080精铰两端小头孔T1及小头孔外圆170铣断T1、D1090扩中间孔T1及小头孔外圆180去毛刺190检查表 2三、选择加工设备和工艺设备1、 机床的选择： 工序010050均为铣平面，可采用X51立式铣床。 工序060110采用Z35摇臂钻床。 工序120160采用Z525立式钻床。 工序170采用

7、铣断机床。2、选择夹具：该拨叉的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。3、选择刀具：工序010-050，采用高速钢立铣刀 工序060采用硬质合金扩孔钻 工序070-080采用高速钢铰刀 工序090采用硬质合金扩孔钻 工序100-110采用高速钢铰刀 工序120采用高速钢麻花钻 工序130-140高速钢铰刀工序150采用高速钢麻花钻工序160采用高速钢机动丝锥 工序170采用高速钢切断铣刀4、选择量具：两小头孔、中间孔均采用塞规。5、其他：对垂直度误差采用千分表进行检测，对角度尺寸利用专用夹具保证，其他尺寸采用通用量具即可。四、机械加工余量、工序尺寸及公差的确定前面根据资料已初步确定工件各面的总

8、加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：1、平面加工工序尺寸：加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度工序余量最小最大铸件CT9粗铣两端小头孔两端面7mmIT136.31.121.88精铣两端小头孔上端面1mmIT123.20.551.45粗铣中间孔两端面8mmIT126.33.794.21精铣中间孔上端面1mmIT103.20.8531.147精铣中间孔下端面1mmIT103.20.7481.252表 32、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工序余量最小最大（D2）铸件5CT96.3扩孔5IT126.34.754.9粗铰0.18IT103.2

9、0.010.19精铰0.07IT73.200.06铸件5CT96.3 扩孔4.8IT126.34.6954.905粗铰0.14IT103.20.070.287精铰0.06IT71.60.00750.0285表 43、确定切削用量：工序010 以T1为粗基准，粗铣22孔两个端面。（1） 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：粗铣22孔上端面。机床：X51立式铣床。刀具：W18Cr4V高速钢立铣刀。取刀具直径do=50mm，齿数z=6。（2）切削用量1）铣削深度。因为切削量较小，选择背吃刀量ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需长度。2）进给量的确

10、定。按机床功率为510kw,工件-夹具系统刚度为中等条件，取=0.3mm/z.3）计算切削速度。查指导教程表5-11，取直径d=50mm，齿数Z=6的高速钢立铣刀. 取每齿进给量为=-0.18mm/z。查表5-13得立铣刀铣平面的铣削速度为V49mm/min，由公式（5-1）n=1000v/d得，n=312.10r/min。参照表4-15所列X51系列立式铣床的主轴转速n=300r/min,将n=300r/min代入求得V47.1mm/min工序020 以T1为粗基准，精铣22孔上端面。（1）加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：精铣22上端面

11、。机床：X51立式铣床。刀具： W18Cr4V高速钢立铣刀。取刀具直径do=50mm，齿数z=6。（2） 切削用量1）背吃刀量的确定。取=1mm。2）进给量的确定。查指导教程表5-8，按表面粗糙度Ra2.5µm条件选取，该工序的每转进给量f=0.6mm/r。3）计算切削速度。由表5-13，按高速钢立铣刀铣平面的铣削速度，取=0.12mm/z,查表5-13，取V=54m/min。由公式n=1000v/d得n=343.94r/min。参照表4-15所列，取X51型机床，取其转速为380 r/min。代入求得V=nd/1000=59.66m/min。工序030以T1及小头孔外圆为粗基准，粗

12、铣55中间孔两端面。（1）加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：精铣22上端面。机床：X51立式铣床。刀具： W18Cr4V高速钢立铣刀。取刀具直径do=50mm，齿数z=6。（2）切削用量1）背吃刀量的确定。因为切削量较小，故可以选择ap=4.0mm。2）进给量的确定。查表5-11，取=0.25mm/Z。3）铣削速度的计算。按立式铣刀铣削进给量选取。查表5-11，取d=50mm,Z=6，取=0.25mm/Z,查表5-13，铣削速度为V-47m/min。由公式n=1000v/d=299.36 r/min。参照表4-15所列X51型立式铣床的主轴

13、转速n=255r/min,将n=255r/min代入得，V= nd/1000=40.04 m/min。工序040以T1及小头孔外圆为粗基准，精铣55中间孔上端面。（1）加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：精铣22上端面。机床：X51立式铣床。刀具： W18Cr4V高速钢立铣刀。取刀具直径do=50mm，齿数z=6。（2）切削用量1）背吃刀量的确定。因为切削量较小，故可以选择ap=1mm。2）进给量的确定。由表5-13，取进给量=0.12mm/z。3）铣削速度的计算。由表5-13，取铣削速度V=54m/min，由公式n=1000v/d=1000

14、×54/d=343.95r/min。查表4-15所列，X51型机床取其转速为300r/min，代入求得V= nd/1000=47.1m/min。工序050以T1及小头孔外圆为粗基准，精铣55中间孔下端面。（1）加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：精铣22上端面。机床：X51立式铣床。刀具： W18Cr4V高速钢立铣刀。取刀具直径do=50mm，齿数z=6。（2）切削用量1）背吃刀量的确定。因为切削量较小，故可以选择ap=1mm。2）进给量的确定。由表5-13，取进给量=0.12mm/z。3）铣削速度的计算。由表5-13，取铣削速度V

15、=54m/min，由公式n=1000v/d=1000×54/d=343.95r/min。查表4-15所列，取X51型机床，取其转速为300r/min，代入求得V= nd/1000=47.1m/min。工序060080以T3（或T1）及小头孔外圆为粗基准，粗扩两端小头孔、粗铰两端小头孔、精铰两端小头孔。（1）粗扩本工步使用硬质合金扩孔钻，主偏角为。查表2-28，选取扩孔钻直径为Ø21.8mm。a.进给量的确定。查表5-23，取进给量为=1.0mm/r。b.背吃刀量的确定。由于取的扩孔钻直径为Ø21.8mm，而毛坯的直径为Ø17mm，故背刀量为ap=4.8m

16、m。c.切削速度的计算。查表5-24，扩孔钻的切削速度V=63.28m/min，由公式n=1000v/d=1000×63.28/（×21.8）=923.97r/min。查表4-6所列，取Z35型摇臂钻床，其转速为1051r/min，代入求得实际切削速度为V= nd/1000=71.94m/min。（2）粗铰本工步使用高速钢铰刀，查指导教程，取其主偏角为查表2-28，选取铰刀的直径为Ø21.94mm。a.进给量的确定。查表5-31，取进给量为=1.0mm/r。b.背吃刀量的确定。由于取的铰刀直径为Ø21.94mm，而粗扩的最后的直径为Ø21.8m

17、m，故背刀量为ap=0.14mm。c.切削速度的计算。查表5-31，铰刀的切削速度为V=3m/min由公式n=1000v/d=1000×3/（×21.94）=43.52r/min。查表4-6所列，取Z35型摇臂钻床，其转速为53r/min，代入求得实际切削速度为V= nd/1000=（53×3.14×21.94）/1000=3.65m/min。（3）精铰本工步使用高速钢铰刀，查指导教程，取其主偏角为查表2-28，选取铰刀的直径为Ø22mm。a.进给量的确定。查表5-31，取进给量为=0.8mm/r。b.背吃刀量的确定。由于取的精铰铰刀直径为&#

18、216;22mm，而粗铰的最后的直径为Ø21.94mm，故背刀量为ap=0.06mm。c.切削速度的计算。查表5-31，铰刀的切削速度为V=4m/min由公式n=1000v/d=1000×4/（×22）=57.87r/min。查表4-6所列，取Z35型摇臂钻床，其转速为67r/min，代入求得实际切削速度为V= nd/1000=（67×3.14×22）/1000=4.63m/min。工序090110以T1及小头孔外圆为粗基准，粗扩扩中间孔、粗铰中间孔、精铰中间孔。（1）粗扩本工步使用硬质合金扩孔钻。查表2-28，选取扩孔钻直径为Ø54

19、.75mm，主偏角为。a.进给量的确定。查表5-23，取进给量为=1.7mm/r。b.背吃刀量的确定。由于取的扩孔钻直径为Ø54.75mm，而毛坯的直径为Ø50mm，故背刀量为ap=4.75mm。c.切削速度的计算。查表5-24，扩孔钻的切削速度V=45.26m/min，由公式n=1000v/d=1000×45.26/（×54.75）=271.82r/min。查表4-6所列，取Z35型摇臂钻床，其转速为335r/min，代入求得实际切削速度为V= nd/1000=（335×3.14×54.75）/1000=57.62m/min。（2）

20、粗铰本工步使用高速钢铰刀，查指导教程，取其主偏角为查表2-28，选取铰刀的直径为Ø54.93mm。a.进给量的确定。查表5-31，取进给量为=1.5mm/r。b.背吃刀量的确定。由于取的铰刀直径为Ø54.93mm，而粗扩的最后的直径为Ø54.75mm，故背刀量为ap=0.18mm。c.切削速度的计算。查表5-31，铰刀的切削速度为V=3m/min由公式n=1000v/d=1000×4/（×54.93）=23.26r/min。查表4-6所列，取Z35型摇臂钻床，其转速为34r/min，代入求得实际切削速度为V= nd/1000=（34×

21、3.14×54.93）/1000=5.84m/min。（3）精铰本工步使用高速钢铰刀，查指导教程，取其主偏角为查表2-28，选取铰刀的直径为Ø55mm。a.进给量的确定。查表5-31，取进给量为=1.4mm/r。b.背吃刀量的确定。由于取的精铰铰刀直径为Ø55mm，而粗铰的最后的直径为Ø54.93mm，故背刀量为ap=0.07mm。c.切削速度的计算。查表5-31，铰刀的切削速度为V=6m/min由公式n=1000v/d=1000×6/（×55）=34.74r/min。查表4-6所列，取Z35型摇臂钻床，其转速为42r/min，代入求

22、得实际切削速度为V= nd/1000=（42×3.14×55）/1000=7.26m/min。工序120140以T1及小头孔为粗基准，钻2-8锥销孔、粗铰锥销孔、精铰锥销孔。（1）钻孔：刀具采用高速钢麻花钻，主偏角为。a.背吃刀量的确定，取ap=7.8mmb.进给量的确定。查表5-22，取进给量为=0.15mm/r。c.切削速度的计算。查表5-22，钻头的切削速度为V=16m/min由公式n=1000v/d=1000×16/（×7.8）=653r/min。查表4-9所列，取Z525型立式钻床，其转速为680r/min，代入求得实际切削速度为V= nd/1

23、000=（680×3.14×7.8）/1000=16.7m/min。（2）粗铰本工步使用高速钢铰刀，查指导教程，取其主偏角为查表2-28，选取铰刀的直径为Ø7.96mm。a.进给量的确定。查表5-31，取进给量为=0.4mm/r。b.背吃刀量的确定。由于取的铰刀直径为Ø7.96mm，而粗扩的最后的直径为Ø7.8mm，故背刀量为ap=0.16mm。c.切削速度的计算。查表5-31，铰刀的切削速度为V=3m/min由公式n=1000v/d=1000×4/（×7.96）=119.97r/min。查表4-9所列，取Z525立式钻床，

24、其转速为140r/min，代入求得实际切削速度为V= nd/1000=（140×3.14×7.96）/1000=3.50m/min。（3）精铰本工步使用高速钢铰刀，查指导教程，取其主偏角为查表2-28，选取铰刀的直径为Ø8mm。a.进给量的确定。查表5-31，取进给量为=0.3mm/r。b.背吃刀量的确定。由于取的精铰铰刀直径为Ø8mm，而粗铰的最后的直径为Ø7.96mm，故背刀量为ap=0.04mm。c.切削速度的计算。查表5-31，铰刀的切削速度为V=4m/min由公式n=1000v/d=1000×4/（×8）=159.

25、15r/min。查表4-9所列，取Z525型立式钻床，其转速为195r/min，代入求得实际切削速度为V= nd/1000=（195×3.14×8）/1000=4.90m/min。工序150160以T1及小头孔为粗基准，钻M8螺纹孔，以及对M8螺纹孔攻螺纹钻螺纹孔 攻螺纹前的钻孔工作用高速钢麻花钻头，查表2-39，取其直径为Ø6.7mm。 查表5-38可得切削速度V=8.0m/min，则麻花钻的转速n=1000v/d=1000×8/（×6.7）=380.1r/min。查表4-9，取Z525型号的立式钻床，其转速为392r/min，代入求得实际切

26、削速度为V= nd/1000=（392×3.14×6.7）/1000=8.25m/min。工序170以T1、D1为粗基准，夹紧工件后进行铣断操作1、刀具：高速钢切断刀。2切削用量。 查指导教程表5-17，选取的刀具的直径和齿数比d/Z=150/50，切宽为4mm。 1）进给量的确定。查表5-17得，刀具的进给量为=0.03mm/z 2）背吃刀量的确定。查表5-17，取背吃刀量为。3）切削速度的计算。查表5-17可得，切断速度为，则转速为n=1000v/d=1000×19/（×150）=40.34r/min参照表4-51，取型号为X51的立式铣床，转速为6

27、5 r/min。代入得V= nd/1000=（65×3.14×150）/1000=30.6m/min。五、时间定额的计算1、基本时间的计算。（1）工序1粗铣两端小头孔两端面根据表5-43所给出的面铣刀（不对称铣）的公式：求得，,(2)工序2精铣两端小头孔上端面根据表5-43所给出的面铣刀（不对称铣）的公式：求得，（3）工序3粗铣中间孔两端面, ,（4）工序4精铣中间孔上端面,，（5）工序5精铣中间孔下端面，（6）工序6粗扩两端小头孔，2（7）工序7粗铰两端小头孔2（8）工序8精铰两端小头孔 （9）工序9粗扩中间孔 （10）工序10粗铰中间孔 （11）工序11精铰中间孔 （1

28、2）工序12钻2-8锥销孔 ，则 （13）工序13粗铰 则（14）工序14精铰 则（15）工序15钻M8螺纹孔 则有（16）工序16对M8螺纹孔攻丝查表可知M8螺纹的螺距为P=1.25mm。则进给量f=1.25mm/r,进程转速n采用392r/min，回程转速n0采用272r/min，i取4，则 (17)工序17铣断取i=1， 六、辅助时间的计算（1）工序1： （2）工序2：0.1526.63=3.99s (3) 工序3：0.1525.76=3.86s (4) 工序4：0.1523.22=3.48s (5) 工序5：0.1523.22=3.48 s (6) 工序6：0.156.48=0.97

29、s（7）工序7：0.15148=22.2 s（8）工序8：0.15145.75=21.86 s（9）工序9：0.152.82=0.42 s（10）工序10：0.1541.61=6.2 s（11）工序11：0.1535.8=5.37 s（12）工序12：0.1527.5=4.13 s（13）工序13：0.1567=10.05 s（14）工序14：0.1554.6=8.19 s（15）工序15：0.1522.4=3.4 s（16）工序16：0.1516.8=2.52 s（17）工序17：0.1580=12s七、其他时间的计算（1）工序1：6%（33.56+5.03）=2.3s（2）工序2：6%（2

30、6.63+3.99）=1.84 s（3）工序3：6%（25.76+3.86）=1.78 s（4）工序4：6%（23.22+3.48）=1.60 s（5）工序5：6%（23.22+3.48）=1.60 s（6）工序6：6%（6.48+0.97）=0.45 s（7）工序7：6%（148+22.2）=10.21 s（8）工序8：6%（145.75+21.86）=10.06 s（9）工序9：6%（2.82+0.423）=0.19 s（10）工序10：6%（41.61+6.2）=2.87 s（11）工序11：6%（35.8+5.37）=2.47 s（12）工序12：6%（27.5+4.13）=1.9 s

31、（13）工序13：6%（67+10.05）=4.6 s（14）工序14：6%（54.6+8.19）=3.8 s（15）工序15：6%（22.4+3.4）=1.5 s（16）工序16：6%（16.8+2.52）=1.16 s（17）工序17：6%（12+80）=5.52 s八、单件时间的计算工序1：33.56+5.03+2.31=40.91s工序2：26.63+3.99+1.84= 32.46s工序3：25.76+3.86+1.78= 31.4s工序4：23.22+3.48+1.6= 28.3s工序5：23.22+3.48+1.6= 28.3s工序6：6.48+0.97+0.45= 7.90s工

32、序7：148+22.2+10.21=180.41 s工序8：145.75+21.86+10.06=177.67 s工序9：2.82+0.423+0.19=3.43 s工序10：41.61+6.2+2.87=50.7 s工序11：35.81+5.37+2.47=43.64 s工序12：27.5+4.13+1.9=33.53 s工序13：67+10.05+4.6=81.65 s工序14：54.6+8.19+3.8=66.59 s工序15：22.4+3.4+1.5=27.3 s工序16：16.8+2.52+1.16=20.48 s工序17：12+5.52+80= 97.52s(三)夹具设计为了提高劳

33、动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。本次设计选择的是工序17的夹具，主要是针对工件进行切断,它将用于X51立式铣床。1、问题的提出本夹具是用来将工件按对称中心铣断,零件图中大小孔的中心距有公差要求,因此这两个小头孔的中心距也有一定的公差要求.另外,此中心线为孔内表面的设计基准,有一定的垂直公差要求.该工序要求22孔中心线与55孔中心线有0.2mm的偏差，22孔的上端面和其自身的轴线有0.05mm的垂直度要求，55孔的上下端面和其自身的轴线有0.07mm的垂直度要求。故工件以22H7孔的中心线，以及55两端面为定位基准。夹具设计应首先满足这些要求，在保证较高的生产效率的前提下

34、，还应考虑夹具体制造工艺性和生产经济性。加工过程中夹具的操作应方便，定位夹紧稳定可靠，并且夹具体应具有较好的刚性。2、夹具设计（1）定位基准选择 底面对孔的中心线有一定的垂直度公差要求,因此应以底面为主要定位基准.工件以的两条中心线和55孔两端面为定位基准，采用一面两销实现完全定位。（2）切削力及夹紧力的确定由实际加工的经验可知,切削时的切削力的方向为切断铣刀的进给方向,即垂直于两个小头孔中心线连线，并处于连线的中点处，此时夹紧力与切削力垂直，方向垂直于55孔上端面向下。（3）夹紧力的计算首先必须先求出切削力的大小。本工步选用高速钢切断铣刀。查指导教程表5-18，选取刀径和齿数比为d/Z=150/50的高速钢铣刀，切宽为4mm，进给量,背吃刀量，切断速度为V=19m/min,取刀具前角为查机械制造技术基础表2-3可得，.查切削用量简明手册可知，根据公式可求得切削力为查指导教程表10-1得，夹紧力为，其中K为安全系数，取2.7。3、定位误差分析定位误差是指由于定位不准确引起的某一工序的尺寸或位置精度要求方面的加工误差。对于夹具设计中采用的定位方案，只要可能产生的定位误差小于工件相应尺寸或位置公差的1/31/2，即可认为定位方案符合加工要求。零件图规定大孔与小孔的中心距为60mm.Ø55mm的孔两端面距离为20mm,采用自动夹紧夹具