拨叉零件的加工工艺,设计钻Φ12H7和Φ25H7孔的钻床夹具

1、机械制造技术课程设计说明书设计题目：制定拨叉零件加工工艺，设计钻12H7和25H7孔的钻床夹具专 业：机械电子工程班 级：12-3学 号：1230120323姓 名：王浩指导教师：张中然机械工程系2015年11月21日-1 - / 25目录序言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它 们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用， 也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械 制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展 的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意 义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家

2、国民经济综合实力和科学 技术水平的重要指标。支架的加工工艺规程及其车 60孔夹具设计是在学完了机械制 图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后 的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工 艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加 工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合 性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本 理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合， 才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正第1章零件的分析1.1零件的作用我

3、所选的题目是CA6140型车床上的拨杆零件。它位于车床上的 变速机构中。主要用来换挡，使主轴的回转运动按照工作者的要求工 作，从而获得所需要的速度和扭矩的作用。零件上的 12孔与操作机构相连接，通过 22孔则是用于所控制齿轮所在的轴配合，通过 12孔所受的力拨动 22孔这端的齿轮变速，达到所需的作用。1.2第二节确定毛坯（一）确定毛坯的种类毛坯的确定包括确定毛坯的种类和制造方法两个方面。毛坯的种 类选择铸件。考虑到零件在机床运行过程中所受的冲击不大，零件的材 料选择HT200。铸件选择砂型铸造毛坯。（二）绘制铸件的零件图A-Ati *1.3确定毛坯的制造形式零件材料为45,在工作过程中经常受到

4、冲击性载荷，采用这种材 料零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不 大，选用锻造，锻造精度为2级，能保证锻件的尺寸要求，这从提高生 产率和保证加工精度上考虑也是应该的。1.4基面的选择的选择1、粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工 面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加 工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作 为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2）选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床 床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作 为粗

5、基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就 能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨 性。(3) 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面 有足够的加工余量。(4) 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准， 以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作 粗基准，必要时需经初加工。(5) 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不 规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是 非常重要的。先选取 60孔及其端面作为定位基准。2、精基准的选择精基准的选择

6、应满足以下原则：(1) “基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基 准，避免基准不重合引起的误差。(2) “基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定 位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具 设计与制造。(3) “自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量 小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的 位置精度由先行工序保证。(4) “互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形 状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。(5) 所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操 作方便。以基准面

7、 A及另外两侧面作为定位精基准，加工其它表面及 孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时 候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重 复。1.5制定工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位 置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为成批生产的 条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在 提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降 下来。工序01:铸造工序02:时效处理工序03 :粗铣、精铣基准面A工序04:粗铣、半精铣D面工序05 :粗铣、半精铣B面工序06 :粗铣、半精铣C面工序

8、07:钻 25的孔工序08:钻 12的孔工序09:钻10孔工序10:检验至图纸要求工序11:入库1.6机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定支架材料为HT200、由于零件不算是比较的复杂，所以这里 采用铸件，中大批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用铸造成 型。这对于提高生产率、保证加工质量也是有利的。基准面A的加工余量基准面A的表面粗糙度Ra3.2,尺寸公差等级CT7，加工余量 等级MA-E，查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4得，单边加工 余量Z=2.0mm,由机械制造工艺设计简明手册表 1.4-8知，需要经 过粗铣精铣方能满足其精度要求。粗铣单边余量Z=1.5mm精铣单边余量Z=

9、0.5mm2、D面的加工余量D面的表面粗糙度Ra6.3,尺寸公差等级CT9，加工余量等级 MA-E，查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4得，单边加工余量 Z=2.0mm，由机械制造工艺设计简明手册表 1.4-8知，需要经过粗 铣一一半精铣方能满足其精度要求。粗铣单边余量Z=1.5mm半精铣单边余量Z=0.5mm3、B面的加工余量B面的表面粗糙度 Ra6.3,尺寸公差等级 CT9，加工余量等级 MA-E，查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4得，单边加工余量 Z=2.0mm，由机械制造工艺设计简明手册表 1.4-8知，需要经过粗 铣一一半精铣方能满足其精度要求。粗铣单边余量Z=1.5mm6

10、 / 25半精铣单边余量Z=0.5mmC面的加工余量C面的表面粗糙度 Ra6.3,尺寸公差等级 CT9，加工余量等级 MA-E，查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4得，单边加工余量 Z=2.0mm，由机械制造工艺设计简明手册表 1.4-8知，需要经过粗 铣一一半精铣方能满足其精度要求。粗铣单边余量Z=1.5mm半精铣单边余量Z=0.5mm 25孔的加工余量 25孔的表面粗糙度Ra3.2,尺寸公差等级CT8，加工余量等 级MA-E，查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4得，单边加工余 量Z=1.5mm,由机械制造工艺设计简明手册表 1.4-7知，需要经过 粗车一一半精车一一精车方能满足其精

11、度要求。粗车单边余量Z=1.0mm半精车单边余量Z=0.4mm精车单边余量Z=0.1mm 12的孔的加工余量 12的孔表面粗糙度 Ra3.2，尺寸公差等级 CT9，加工余量等 级MA-E，查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4得，单边加工余 量Z=2.0mm,由机械制造工艺设计简明手册表 1.4-8知，需要经过 粗铣一一半精铣方能满足其精度要求。粗铣单边余量Z=1.5mm半精铣单边余量Z=0.5mm10孔的加工余量10孔尺寸不大，故采用实心铸造，由机械制造工艺设计简明手册表2320知。不加工表面的加工余量不加工表面，直接铸造即可满足其精度要求1.7确定切削用量及基本工时工序01:铸造工序02

12、:时效处理工序03 :粗铣、精铣基准面A工步一：粗铣基准面A1. 选择刀具刀具选取端面铣刀，刀片采用 YG8,即=.5口口 d=80mm v=100m/min z = 4? ? ? 02. 决定铣削用量1）决定铣削深度ap = 1.5mm2）决定每次进给量及切削速度根据X52型铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出 fz =0.2mm/齿，则1000v1000 100 ccc ,.ns398r/mins 二 d - 80按机床标准选取nw = 400r/min兀dnwv =1000二 80 4001000m/min : 100.5m/min3）计算工时切削工时：l 70mm

13、，l11.5mm，I2 3mm，则机动工时为tm 二11112 i =7 1.5 3 1 ： o.93iminnwf400 0.2工步二：精铣基准面A1. 选择刀具刀具选取端面铣刀，刀片采用 YG8,ap =0.5mm do =80mm v = 100m/min z = 42. 决定铣削用量1）决定铣削深度ap = 1.5mm2）决定每次进给量及切削速度根据X52型铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。 根据表查出fz =.2mm/齿，则ns1000v:d1000 100二 80:398r / min按机床标准选取 = 400r/min兀dnwv =1000二 80 4001000m

14、/min : 100.5m/min3）计算工时切削工时：I =70mm，l1=0.5mm，l3mm，贝机动工时为l l1 l270 0.5 3tm1 -i1 : 0.919minnw f400 0.2工序04:粗铣、半精铣D面工步一：粗铣D面1. 选择刀具刀具选取端面铣刀，刀片采用 YG8,ap =1.5mm do/OOmm v = 150m/min z=4 。2. 决定铣削用量1）决定铣削深度ap = 1.5mm2）决定每次进给量及切削速度根据X52型铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出fz =0-2mm/齿，则1000v1000 150 一门,.ns478r/minn

15、d兀汉100按机床标准选取 = 500r/mindnw: 100 500vm/min : 157m/min1000 10003）计算工时切削工时：l -115mm，l15mm，丨2 5mm，则机动工时为tm1 1.215minnwf115 1.5 5500 0.2工步二：半精铣D面1. 选择刀具刀具选取端面铣刀，刀片采用 YG8,ap =.5mm d0 =100mm v=150m/min z = 4 ? ? ?2. 决定铣削用量1）决定铣削深度ap = 0.5mm2）决定每次进给量及切削速度根据X52型铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。10 / 251000v二 dns1000v

16、：d1000 100二 80:398r / min根据表查出fz =0.2mm/齿则1000 150 ：-478r/min二 100按机床标准选取nw = 500r/min二dnw 二 100 500vm/min ： 157m/min1000 10003）计算工时切削工时：l -115mm，h 0.5mm， I2 5mm，则机动工时为丄l +h +12.tm-inwf115 0.5 5 .1 ： 1.205 min500 0.2工序05:粗铣、半精铣B面工步一：粗铣B面1.选择刀具刀具选取端面铣刀，刀片采用 YG8,ap =1.5mm d0 =80mm v=100m/minz = 42.决定铣

17、削用量1）决定铣削深度ap = 1.5mm2）决定每次进给量及切削速度根据X52型铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出fz =0.2mm/齿，则按机床标准选取nw = 400r/min兀dnwv 二1000ap = 0.5mm1000v：d1000 100n X80:398r / min按机床标准选取nw = 400r/min兀dnwv =1000m/min ： 100.5m/min 1000切削工时：丨=70mm， h=0.5mm，l3mm，则机动工时为3）计算工时0.919mintm70 0.5 3 1400 0.280 400 m/min ：100.5m/min10

18、003）计算工时切削工时：1 70mm， l1 1.5mm，I2 3mm，则机动工时为41+2tminwf70 1.5 310.931min400 0.2工步二：半精铣B面1.选择刀具刀具选取端面铣刀，刀片采用 YG8,d0 =80mm, v=100m/min , z=4。2.决定铣削用量1）决定铣削深度ap = 1.5mm2）决定每次进给量及切削速度根据X52型铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出fz =0.2mm/齿，则工序06 :粗铣、半精铣C面工步一：粗铣C面1. 选择刀具刀具选取端面铣刀，刀片采用 YG8,ap -1.5mm do =100mm v = 150m

19、/min z=42. 决定铣削用量1）决定铣削深度ap = 1.5mm2）决定每次进给量及切削速度根据X52型铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出fz =.2mm/齿，则1000v1000 150 一门,.ns478r/min二d二 100按机床标准选取nw = 500r/min叱nwv =1000二 100 500m/min : 157m/min10003）计算工时切削工时：1 =100mm，11 =1.5mm，J =5mm，则机动工时为t J+hFi Lmnwf=他亠 1,1.065 min500 0.2工步二：半精铣1. 选择刀具刀具选取端面铣刀，刀片采用 YG8,

20、ap =.5mm d0 =100mm v=150m/min z = 4? ? ? 02. 决定铣削用量1）决定铣削深度ap = 0.5mm2）决定每次进给量及切削速度根据X52型铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出fz2mm/齿，则1000v1000 150 一门,.ns478r/min二d二 100按机床标准选取nw = 500r/minv 二1000二 100 5001000m/min : 157m/min切削工时：丨-100mm， h 0.5mm， I2 5mm，则机动工时为3）计算工时tml 11 12 .nw1 : 1.055 min100 0.5 5500 0

21、.2工序07:钻 25的孔选择刀具1） 车削深度，ap=1.0mm。2）机床功率为 7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量 f=0.14 mm/zo3）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 Vc = 98mm/s，n=439r/mi n,Vf=490mm/s据Z3025钻床参数，选择 nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.14 80475/1000=119.3m/mi n,实际进 给量为 f zc=Vfc/n cz=475

22、/(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PcmPcCo故校验合格。最终确定 ap=1.0mm, nc=475r/min,Vfc=475mm/s, V c=119.3m/min,f z=0.16mm/z。6) 计算基本工时tm= L/ Vf=(15+1+3)/ (475 0.16) min=0.250min。工序08:钻 12的孔1. 选择刀具刀具选取麻花钻，刀片采用YG8,卯5mm do=10mm v=15m/min? ? ?2. 决定钻削用量1) 决定钻削深度ap = 1.5mm2) 决定每次进给量及切削速度根据Z3025钻床说

23、明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出fz =0.2mm/齿，则1000v1000 15ns478r / minnd兀汇10按机床标准选取nw = 500r/min一辿-亠型m/min ： 15.7m/min1000 10003) 计算工时切削工时：丨=90mm，l1.5mm，l2 =5mm，则机动工时为tml l1 l2 .i 二nwf90 15 5 1500 0.2:0.965min工序09:钻10孔选用10mm高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.1 - 6）由切削表2.7和工艺表4.216查得f机二0.28mm/rv ROm/mi n （切削表2.15）1000v1000 10 ,

24、.nr/m in二D 二 6.8: 468r/min按机床选取n=500r/min兀dnw兀汉6.8汉500 门厂,-v9.6m/ m i n1000 1 0 0 0切削工时：l1 =15mm , l2=3.4mm , l3mm则机动工时为丄l1 l215 3.4 3tm -311min : 0.153 minnwf500 汇 0.28工序11:检验至图纸要求工序12:入库第2章夹具设计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。由指导老师的分配工序 07和08:钻 25的孔和钻 12的孔的车床夹具。2.1问题的提出本夹具主要用于钻 25的孔和钻 12的孔，精度等级8级，

25、表面 粗糙度Ra3.2,与基准A的平行度公差为0.02,这些加工的时候要考虑 在内。2.2定位基准的选择本道工序加工钻 25的孔和钻 12的孔，采用基准面 A及两侧面作为定位基准2.3切削力和夹紧力的计算(1)刀具：采用内孔车刀机床：CA6150卧式车床由3所列公式得X FyzuFCF ap fz aeZqvWfd n F查表9.4 8得其中：修正系数匕=1-0CF -30 qF =0.83 XF =1.0z=24wF = 0代入上式，可得 F=889.4NyF =0.65 uF =0.83 a P =8因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内安全系数心心心仆4其中：K1为基本安全系数1.5K2

26、为加工性质系数1.1K3为刀具钝化系数1.1K4为断续切削系数1.1所以 F 二 KF =1775.7N(2)夹紧力的计算选用夹紧螺钉夹紧机 由N ff2 =KF其中f为夹紧面上的摩擦系数，取f1二f2 =0.25F=pz+GG为工件自重N=3551.4N夹紧螺钉：公称直径d=6mm，材料45钢 性能级数为6.8级100M P ab10=4 8 M P a螺钉疲劳极限：二厂0.32；和=0.32 60192MPaa lim极限应力幅：= 51.76MPa二 alim-17.3MPa许用应力幅:螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为Ss=3.54 取s=4!. I -1 2 M P a4 Fh2“：

27、dc1 2= 2.8 - - J满足要求4 N =15Mdc2经校核：满足强度要求,夹具安全可靠。2.4定位误差分析批工件在卡具中定位时,各个工件所占据的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成误差，即工件定位时造成的加工表面相对工序基准的误差。形成原因有两个，一是由于定位基准与设计基准不重合而造成。二是定位基准与限位基准不重合而造成。根据零件图可知，T=0.28mm，Td=0.25mm， a = 96 。已知孔的形状公差为 0.28，根据经验公式,1 1DW T T35易知此结果符合。2.5夹具操作的简要说明基准面A作为第一定位基准，与支承板1相配合限制三个自由度，60 X 15端面作为第二定位基准，与支承板相配合限制两个自由度，70 X 15端面作为第三定位基准，与一圆柱销相配合限制一个自由