CA6140拨叉831003夹具课程设计

1、前言 1一 设计的目的 2二、零件的分析 22.1零件的作用 22.2零件的工艺分析 32.3零件的结构特点 32.4生产纲领、生产类型的确定 4三、工艺规程设计43.1确定毛坯的制造形成 43.2基准的选择 53.3制定工艺路线 5工序I 5工序U 10工序川 11工序W 14四、夹具设计 184.1问题的提出 184.2定位基准的选择 184.3定位误差分析 184.4切削力及夹紧力的计算 184.5 定位误差分析 19214.6夹具设计及操作说明 19设计总结22参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

2、 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

3、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！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

4、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：2.1零件的作用：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3O+0.012mm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40宽度：30+ooi2omm时，滑移齿轮得不 到很高的位置精 度。所以，宽度为 30

5、+o.o12omm 的面的 槽和滑移齿轮的 配合精度要求很2.2零件的工艺分析:?26+o.23omm 的 六齿方花键孔、 ?23+o.28o花键底孔 两端的2X155到角 和距中心线为 22mm的平面。花键：6+oo3o mmCA6140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？ 26+o.23omm的六齿方花键孔、？ 23+0.28。花键底 孔两端的2X15o到角和距中心线为 22mm的平 面。2) 以工件右端面为基准的6+o.o3o mm的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。2.3零件的结构特点拔叉8

6、4009的毛坯为铸造 求,即上顶面与花键中心线的 平行度误差0.10，18H11槽的两侧面与花键中心线的 垂直度误差 0.08零件外形上大体上与六 面体相似，形状大体如右图：在零件图上只有2处位置误差要!- i UIlM ftV J8H上顶面与花键 中心线的平行度误 差 0.10, 18H11 槽的两侧面与花键 中心线的垂直度误 差 0.08零件剖视图2.4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3.1确定毛坯的制造形成：CA6140

7、车床拔叉，零件材料HT20-40,硬度190HB210HB， 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80kg，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30.8,其余部分均为实心部分。毛坯如右图：3.2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

8、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。3.3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40m圆柱面为粗基准。选用C3163-1 转塔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HT2O0 毛坯重量为：1.0 kg(T b =160MPaHBSCA6140的拨叉材料为HT20Q毛坯重量为1.0 kg

9、 b =160MPa 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 表面的机械加工余量，工序尺寸以毛坯尺寸如下：2. A面的加工余量：A面有30.8mm的加工余量，足够把铸铁的硬质表面层切除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 0+028 ,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 =Imm4. 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

10、工余量为2.8mm5. 计算切削用量（1）已知长度方向的加工余量为3 0.8mm。实际端面A面加工余量：30.8mm内孔尺寸为23+0.280钻孔20mm扩孔21mm精加工余量为：0.2mm粗铣加工余量为：2.8mm长度方向的加 工余量为3 0.8mm实际端面的最 大加工余量为3.8mm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IT 12级取-0.46 mm （入 体方向)(2) 进给量、根据切削简明手册(第3版)表1.4当 刀杆尺寸为16mr25mm,a e 3 mn寸，以及工件直径为 60mS寸(由于凸台B面的存在所以直径取60mrj)?=0.6-0.8mm

11、/ r .按C3 1 6 3 1车床说明书取？ =06 mm/n由于存在间歇加工所以进给量乘以k=0.75 0.85所以：实际进给量 f=0.6 0.8=0.48 mm/ r按C3 1 6 3 1车床说明书？= 0.53 mm/r(3) 计算切削速度。按切削简明手册表 1.27 ,切削速度的计算公式为(寿命选T=60mi n)刀具材料YG6X yV=C(T m ap V f V) kv其中：Gv=158 Xv=0.15 yv=0.4 M=0.2 修正系数 Ko见切削手册表1.28kmv=1.15 k kv=0.8 k krv=0.8 k sv=1.04 k bv=0.810 4 Vc=158(

12、 60 0.2 20.15 0.53) 1.15 0.8 0.8 0.81 0. =46.9(mmin)(4) 确定机床主轴转速ns=1000vc/ dw=229.8(r/min )取？ =0 6 mm/n实际进给量：f=0.6 0.8=0.48mmr刀具材料YG6计算切削速度：VG= 46.9(m/mi n)主轴转速为：ns=1000vc/ dw=229.8 (r/min )按G3 1 63 1车床说明书：n = 200 r /min所以实际切削速度 V=40.8mmin6. 钻孔、扩孔、倒角。(1) 、钻孔钻头选择：见切削用量简明手册表 2.2钻头几何形状为(表2.1及表2.2 ):双锥修

13、磨具刃， 钻头参数：d= 20mm =30 , 2=118, 2=70, b =3.5mm,a。=12 ,=55 ,b=2mm根据切削用量简明手册表 2-9确定f=0.48按机床进给强度决定进给量：根据表2.9 ,当 b = 210MPad o = 20.5mm可确定f=0.75。按C31631车床说明书取f=0.62mmn.b 决定钻头磨钝标准及寿命表2.21 ,当do=20mm钻头最大磨损量取0.6寿命T=45min.c、切削速度由切削用量简明手册，表2.15得V=21mminn=1000V/ D=334.4 由机床技术资料得和 334.4接 近的有 280n/m 和 400n/min 取

14、 280n/min实际切削速度:V=40.8mmin进给量：f=0.75钻头最大磨损量取0.6 寿命 T=45min切削速度：V =21mmi nn=1000VD=334.4实际 V =17m/min取 n=280mmin.实际 V =17 m/mind、基本工时，Tm=Unf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min)入切量及超切量由表 2.29.查出 + =10mm所以 Tm=L/ nf=(80+10)280x0.62=0.32 (min)(2) 、扩孔刀具直径do=21mm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T

15、 m=0.32 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手册表1.2 4可以查出 当 b = 160245HBSa P 2.8 mm f 0.6 mm/rV C 41m/min P C = 3.4kw按C3 1 6 3 1车床说明书主电机功率P= 11 kw可见P C比P小得多所以机床功率足够所用切削用Tm=Lnf=(80+10)/280x0.62=0.32 (mi n)刀具直径do=21mmn和f都不变Tm=0.32主电机功率:P = 11 kw量符合要求，钻削功率检验按切削用

16、量简明手册表 2.21 当d O = 21 mm f= 0.64 mm查得转矩M= 61.8N.M切削用量简明手册表由表 2.32得功率公式P C= MVC30d o=61.8x1730x21=1.67km按C3 1 6 3 1车床说明书主电机功率P= 11 kw可见P C比P小得多，所以机床功率足够，所用切转矩M= 61.8N.MP C= McVc30do =61.8x17/30x21 =1.67km主电机功率：P = 11 kw削用量符合要 工序H 拉花键孔单面齿升：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： Z b 25mm) Lv=0.06ms(

17、3.6mmi n)t=Z bl k/1000vfzZ单面余量1.5mm(由21mM削到拉削表面长度：80mm考虑校准部分的长度系数，取1.2 ;k考虑机床返回行程系数，取1.4V拉削速度（m/min）;拉刀单面齿升单面齿为0.06mm,拉削速度：v=0.06ms(3.6mmi n)单面余量：1.5mm拉削表面长度：80mm拉刀齿距P=12mmZ拉刀同时工作齿数，Z=lp ;P拉刀齿距P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm拉刀同时工作齿数 z=lp=8012 7其本工时 Tm=1.5 80 1.2 1.4/1000 3.6 0.06 7=0.13（mi n）工序皿粗

18、铣，精铣B面。加工要求：粗铣 B面，精铣B面，Fa=3.2 UmO用标准镶齿圆柱铣刀粗铣加工余量3mm机床：X 62W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3.1铣削宽度ae 5mm 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 3.2 ） r=10 a=162）切削用量留精铣的加工余量为 0.2 ,所以本道工步切削宽度ac = 2.8 0.8 mm,由于加工表面精度要求Rb=3.2um.根据表3.5得每转进给量f= 0.5 1 mm/r就能 满足要求，但考虑到X 62W功率为7.5kw ,机床为中 等系统刚度和X

19、 62W铣床说明书 所以每转进给量f= 0.6mm/r拉刀同时工作齿 数 z=lp=8012 7其本工时Tm=0.13（mi n）机床：X 62W加工工件尺寸：宽度：40mm长度：28mm齿数Z=8精铣的加工余量为0.2切削宽度：ac= 2.8 + 0.8 mm每转进给量：f= 0.6mm/r3）选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据切削用量简最大磨损量为0.6 镶齿铣刀：do=50mm刀具寿命T=120mi n明手册表3.7、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.6镶齿铣刀do=50mm 刀具寿命T=120min (表3.8)4) 决定切削速度Vc、可根据切削用量简明手册表 3.9 确定Z=8,ap=4

20、0-70mm,ac=2.8 0.8 mm ,f z=fz=0.0750.1mmzVC=(CVdoqv)(T apXf ZXyVXaeXuVXZPV)CV=20,q v=0.7,X v=0.3,y v=0.2,u v=0.5,pv=0.3,m=0.25,K m=1.12,KSV=0.8,KT v=0.82, KV=KmXKSVXKT=1.120.80.82=0.79VC=(CVXd0Xqv)(T HXapxXvxf ZXyVXaeXUVXZPV)=23.7(mmi n)n=1000V/ d=(1000x23.7)(3.14x50) =151rminn=160rmi n切削速度Vc=25.1mmi

21、nVf= 96mmminfz=0.0625mmz根据X62W型铣床说明书选n=160rminVc=3.14 nd1000=(160x3.14x50)1000=25.1mmi nVf =n f=160x0.6=96mmmi n选 M=80mmmin 实际 f z=y(nxz)=0.0625mmz5) 机床功率：根据切削用量简明手册表3.20当*=71mminae=2.8mm ap=41mm f z=0.08K mpc=1.4kw切削功率的修正系数：机床主轴允许 的功率为：Pcm=5.63kw故PtV0.8,根据X62W型铣床说明书，机床主轴允许 的功率为Pcm=7.5 0.75=5.63kw故P

22、CC V PCm因此所决定的切削用量可以采 用。ae=2.8mm Vf=80mminn=160rminVC=25.1mmin f z=0.0625mmmz基本工时：Tm=0.52( min)L1+A=14mm6) 基本工时根据切削用量简明手册表 3.5Tn=(L+L1 + )/Vf =(28+14)/80=0.525 (min)L1+ =14mm2. 精铣精铣的加工余 量为0.2 ,本道 工步切削宽度：ae= 0.2mm,f= 0. 61) 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0.2 ,所以本道工步切削宽度:a e = 0.2mm f = 0.63) 决定切削速度V

23、C、可根据切削用量简明手册表3.9确定ac=0.2mm*=(CVdoqV)(T mxapxXvxf ZXyVXaeXUVXZPV)=33.1mmin切削速度Vc=211rmi n n=210rmi n Vf=126mmmin VF=125mmmin fz=0.074mmZn=1000V/d=(1000x33.1)(3.14x50)=211rmin 根 据X62W型铣床说明书选n=210rminVf =n f=210x0.6=126mmmi n、Vz=125mmminf Z=M/(nxz)=0.074mmZ基本工时：Tm=0.336 ( min )L1+A=14mm4) 基本工时根据 切削用量简

24、明手册表3.5TM=(L+L1 + )Vf=(28+14)/125=0.336 ( min) L1 + =14mm铣削 8+0.03mmf 加工工件尺寸： +0.0380mm ,长度L=40mm工序W 铣削8+0.03OmMfO加工工件尺寸：8+0.03 0mm ,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用乳化液冷却机床：X62W铣刀精度为精密级K8铣刀参数：L=8mmD=63 d=22 d仁34ro=15 ao=12 an=60 Z=161) 选择刀具：由加工尺寸公差 0-0.3 。所以铣刀精度为精密级K8铣刀参数：L=8mm D=63 d=22 d1=34 o

25、=15a=12 an=6o Z=162) 选择切削量由于槽的深度为8mm,故一次走完，ae=8mmap=8mmf=0.3mmr fz=0.316=0.018mmz由切削用量简明手册表3.3确定f=0.15-0.3mmr 现 取 f=0.3mmr f z=0.316=0.018mmz最大磨损量为0.5 刀具寿命：T=100mi n3) 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据切削用量简明 手册表3.7,得最大磨损量为0.5由表3.8确定刀具寿命：T=Ioomi n4) 决定切削速度VC和每齿进给量V、由切削用量简 明手册3.27的公式VC=(CVXdoXqV)(T XapXXvXf ZXyVXaeXUV

26、XZPV) KVCV=25,q v=0.2,X v=0.1,y v=0.2,u v=0.5,pv=0.1,m=0.25,K m=1.12,K sv=0.8,KT v=0.82,KV=KmXKSVXKTV=1.12x0.8x0.82=0.79VC=(CVXdoxqv)/(T xapxXvxf ZXyVXaeXUVXZPV) K=82.86mmin实际速度：Vc=74.2mmi n每齿进给量：Vf=110mmminfzc=0.018mmzn=1000 VC/ do=1000 82.86/3.14 63=418.87rmin 根据X62W型铣床说明书选 nc=375rmin实际速度 VC= donc

27、1000=74.2mmin选 VfC= cf=375X0.3=112.5mmmi根据 X62W型铣床说明书选Vf = 110mmminf zc=110375 16=0.018mmz5) 机床功率：根据切削用量简明手册表 3.28公式圆周力f C=(CaPXffZyFaeVFZdoaFnWF) CKrV=0.90KMF(=0.94圆周力：Fc=505. 6 N由表 28 得 Cf=30, Xf=1.0 , yF=0.65 , UZ=0.83,W=0, qz=0.83 ,KFC=1.28Fc=( CFaPXff ZyFaeVFZ/doqFnWF) Kfc=30 X8 X0.018X8/ 63 X3

28、75机床功率：PC=FCVC1000=1.18kw=505.6 NM=FCda/2 103=15.9N?MPC=FCV1000=1.18kw 根据X62W型铣床说明书，功 率足够。基本工时：Tm=0.49 ( min)L1+A=14mm6) 基本工时根据切削用量简明手册表 3.5Tm=(L+L1 + )/V f=(40+14)110=0.49( min)L1+ = 14mm工序V铣宽为180+0.12mmf加工工件尺寸： 宽 18o+c12mm 长 L=40mm加工余量23mm加工要求：用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽1&+0.12mm 长 L=40mm 加工余量 23mm由于此工步的设计尺寸精

29、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=10mm铣刀参数：L=10D=100mmd=30mm ro=15 aa=12 o an=6 Z=241) 选择刀具铣刀参数：L=10 D=100mm d=30mm ro=15aa=12o an=6 Z=242) 选择铣削用量ae=23mmap=10mmf=0.8mmrfz=0.524=0.02mmz由于槽的宽度为30mm,故二次走完，ae=23mrap=10mm由切削用量简明手册表 3.3确定f=0.5mmr 现取 f=0.8mmr fz=0.524=0.02mmz最大磨

30、损量为0.5 刀具寿命：T=100min3) 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据切削用量简明手册表3.7,得最大磨损量为0.5由表3.8确定刀具寿命：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3.27的公式VC=(CVXdoXqv)(T mxapXXfZXyVXaeXuVXZpv) KVG=25,q v=0.2,X v=0.1,y v=0.2,u v=0.5,pv=0.1,m=0.25,K m=1.12,KSV=0.8,KTv=0.82,KV=KnXKSVXKT/=1.12x0.8x0.82=0.79VC=(CVXdoXqv)/(T HXapXXvXf ZX

31、yVXaeXUVXZPV) KV=98.6mmi nnc=300rmi n实际速度：VC= don c/1000=94.2mmi n每齿进给量Vf:Vf=150mmminfzc=0.020mmzn=1000 Vc/ do=1000 98.6/3.14 100=314rmin根据X62W型铣床说明书选nc=300rmin实际速度 VC= donc1000=94.2mmin选 Vfc =ncf=300X0.5=150mmmin 根据 X62W型铣床说明书选Vf =150mmminf zc=150300 24=0.020mmz基本工时：Tm=0.8 (min)L1+=20mmi=2(走两次)5) 基

32、本工时根据切削用量简明手册表 3.5Tm=(L+L1 + )?i/V f=(40+20)X2150=0.8(min)L1+ =20mm i=2(走两次)四、夹具设计4.1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道工序一一开档夹具。4.2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。4.3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

33、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。4.4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=Ioommd=30mmo=15 ao=12 an=6 Z=240.65 0.830.83 1,FCCFCaPfZaedoZKFC （由金属切削原理与刀具表15.7查得）CFC =282 ap =10mmfz = 0.02mmsae =25mmdo=100 Z= 24 kFc=（HB198） 0.55解得 Fc=200N在计算切削力时，必须考虑安全系数。安全系数K= k k2 k3 k4查资料，有：k1为基本安全系数1.5k1为加工性质系数1.1k1为刀具钝化系数1.1k1为断续切削系数1.1切削力为F=K Fc=1.5 1.1 1.1 1.1 200=400N切削力为：F=400N实际夹紧力为:Fj=800N实际夹紧力为 Fj= FKUU=4000.5=800N，其中 U1 和 U2为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数，UiU2=0.5螺母选用M16X1.5细牙三角螺纹，由机械设计螺纹联