CA6140车床拨叉831003钻M6螺纹底孔夹具设计使用说明

1、序言机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业 设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次 理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要 的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一 般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和 专业课的知识，理论联系实际，对自己未来将从事的工作进行一 次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今 后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习大好基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予 指导。一、零件的分析

2、（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20 孔与操纵机构相连， 二下方的050 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：本资料来自 举哥设计工作室，此文档为说明书的部分内容，如需要本资料的全部内容请淘宝网搜索店铺举哥设计工作室，在店

3、铺内搜索相关课题名称的关 键词以下为全部文件列表的截图，包含图纸和说明书http:/shop!08989153* taobao* coin1、 小头孔 20 以及与此孔相通的08 的锥孔、M6 螺纹孔。2、大头半圆孔050。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，可以粗加工拨叉下端面，然后以此作为基 准采用专exbA4-Ofe甘wg屋1cb塞1ZM. dwgZff.exbdwg11铉l蘇dkvg园exb甘啊1.1felexb过n*.#4H#4.sb“.dwg-举

4、哥设计工作聚用夹具进行加工，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。二、确定生产类型已知此拨叉零件的生产纲领为 5000 件/年，零件的质量是 1.0Kg/个，查机械制造工艺设计简明手册第 2 页表 1.1-2,可 确定该拨叉生产类型为中批生产，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 量采用专用工装。三、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

5、生产， 故选择木摸手 工砂型铸件毛坯。查机械制造工艺设计简明手册第 41 页表 2.2-5,选用铸件尺寸公差等级为 CT-12。2、 确定铸件加工余量及形状：查机械制造工艺设计简明手册第 41 页表 2.2-5,选用加 工余量为MA-H 级，并查表 2.2-4 确定各个加工面的铸件机械加 工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，如下表所示：简图加工面代号基本尺寸加工余量等级加工余量说明LLu、二匚1TID250H3.5 2孔降一 级双侧 加工T230H5单侧加工T312H5单侧加工T412H5单侧加工3、绘制铸件零件图四、工艺规程设计（一）选择定位基准：1 粗基准的选择：以零件的小头上端面为主要

6、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。查机械制造工艺设计简明手册第20 页表 1.4-7、1.4-8、1.4-11,选择零件的加工方法及工艺路线方案如下

7、：工序 01 粗铣20、050 下端面，以 T2 为粗基准，采用 X51 立式铣床加专用夹具；工序 02 粗铣20 上端面，以 T1 为定位基准，采用 X51 立 式铣床加专用夹具；工序 03 粗铣50 上端面，以 T4 为定位基准，采用 X51 立 式铣床加专用夹具；工序 04 钻、扩20 孔，以32 外圆和 T2 为基准，采用Z525 立式钻床加专用夹具;工序 05 粗车50 孔，以 D1 为定位基准，采用 CA6140 车 床加专用夹具；工序 06 铣斜肩，以 D1 和 T2 为定位基准，采用 X51 立式 铣床加专用夹具；工序 07 精铣20 下端面，以 T2 为基准，采用 X51 立

8、式铣 床加专用夹具；工序 08 精铣20 上端面，以 T1 为基准，采用 X51 立式铣 床加专用夹具；工序 09 粗铰、精铰 20 孔，以 T2 和32 外圆为基准，采 用 Z525立式钻床加专用夹具；工序 10 精铣50 端面，以 D1 为基准，采用 X51 立式铣床 加专用夹具；工序 11 半精车 50 孔，以 D1 做定位基准，采用 CA6140 车床加专用夹具；工序 12 钻、铰8 锥孔，以 T1 和零件中线为基准，采用 Z525 立式钻床加专用夹具；工序 13 钻 M6 底孔，攻螺纹，以 T1 和零件中线为基准， 采用 Z525立式钻床并采用专用夹具；工序 14 铣断，以 D1 为

9、基准，采用 X60 卧式铣床加专用夹 具；工序 15 去毛刺；工序 16 终检。（三）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定：1、圆柱表面工序尺寸：前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下: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 50IT12(D2)铸件7.0CT1243 2.8粗镗4.0IT120.2504706.30.956.8半精镗3.0IT10厂 c0.10050o5 20IT7(D1)钻18IT110.11018017.8918扩1.8IT10“ c 0.08419.806.31.7161.91

10、0粗铰0.14IT80.03319.9403.20.1070.224精铰0.06IT70.0212001.60.0390.0932、平面工序尺寸:工序号工序内容加工余量基本尺寸经济精度工序尺寸偏差工序余量最小最大铸件5.0CT122.501粗铣 2（孔下端面4.036.01502粗铣 20 孔上端面4.032.01503粗铣 50 孔上端面4.014.01200.1801.86.3807精铣 20 孔下端面1.031.0800.0330.751.28308精铣 20 孔上端面1.030.0800.0330.751.28310精铣 50 孔端面1.

11、0 送12.080.0160.0160.9511.016（四）、确定切削用量及时间定额：工序 01 粗铣20、050 下端 面，以 T2 为粗基准1.加工条件工件材料：HT200,cb=170240MPa,铸造;工件尺寸： aemax=72mm,l=176mm;加工要求：粗铣 20 孔下端面，加工余量 4mm;机床：X51 立式铣床；刀具：YG6 硬质合金端铣刀。铣削宽度 ae 90 深度印 殆数 z=12,故根据机械制造工艺设计简明手册（后简称简明手册）表 3.1,取刀具直径 do=125mm。根据切削用量手册（后简称 切削手册）表 3.16，选择刀具前角Y0后角a=8 副后角a=1Q刃倾角

12、：陋二10主偏角 Kr=60,过渡刃 KrF30,副偏角 Kr =52. 切削用量1）确定切削深度 ap因为余量较小，故选择 ap=4mm, 次走刀即可完成。2）确定每齿进给量 fz由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而 可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据切削手 册表 3.5,使用 YG6 硬质合金端铣刀加工，机床功率为 4.5kw（据简明手册表 4.2-35, X51 立式铣床）时： fz=0.090.18mm/z故选择：fz=0.18mm/z。3）确定刀具寿命及磨钝标准根据切削手册表 3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于铣刀直径 d0=125mm,

13、故刀具使用寿命 T=180min （据 简明手册表 3.8）。4）计算切削速度 vc和每分钟进给量 vf根据 切削手册 表 3.16， 当 d0=125mm, Z=12, ap 7.5 fzPcc。故校验合 格。最终确定:ap=4.0mm, nc=300r/min , vf=390mm/s, vc=118m/min,fz=0.1mm/z。6）计算基本工时tm=L/ vf,L=l+ y+A,l=176mm.查切削手册表 3. 26,入切量及超切量为：y+A=40mm,则:tm= L/ Vf=(176+40)/390=0.81mi n。工序 02 粗铣20 上端面，以 T1 为定位基准切削用量和时

14、间定额及其计算过程同工序 01。工序 03 粗铣50 上端面，以 T4 为定位基准刀具：YG6 硬质合金端铣刀，d040mm,Z 10机床：X51 立式铣床根据切削手册查得，fz0.13mm/ z,ap4mm。根据简明手册表 4.2-36 查得，取：nw300r/min，故实际切削速 度：当nw300r/min时，工作台每分钟进给量应为:fmfzZnw0.13 10 300390mm/ min查说明书，取fm400mm/ min计算切削基本工时：L 72y72 10 82mm因此，tm fm820.205mi n390工序 04 钻、扩20 孔，以32 外圆和 T2 为基准，保证垂直度 误差不

15、超过 0.05mm,孔的精度达到 IT10。1.选择钻头根据切削手册表 ，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻 时do=18mm，钻头采用双锥后磨横刀，后角a=12二重刃长dwnw100040 300100037.7m/min度 b e=3.5mm,横刀长 b=2mm,宽 l=4mm,棱带长度l11.5mm,2100302选择切削用量(1)确定进给量按加工要求确定进给量：查切削手册，f 0.43 0.53mm/r，J30181.673，由切削手册表2.7,系数为 0.5，则:f (0.43 0.53) 0.5(0.215 0.265)mm/r按钻头强度选择：查切削手册表 2.8,钻头允许进

16、给量为：f 2.0mm/ r；按机床进给机构强度选择：查切削手册表 2.9,机床进给 机构允许轴向力为 8330N 时，进给量为f 0.93mm/r。以上三个进给量比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其 值为：0.2150.265mm/r。 根据 简明手册 表 4.2-16 最终选择进 给量f 0.22mm/r。由于是通孔加工，为避免即将钻穿时钻头折断，故应在即将 钻穿时停止自动进给而改为手动进给。根据切削手册表 2.19 查出,钻孔时轴向力 Ff=2500N,轴 向力修正系数为 1.0,故 Ff=2500N。根据 Z525 立式钻床使用说明 书，机床进给机构允许的最大轴向力为 8830N F

17、f，故所选进给 量可用。(2)确定钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查简明手册）为0.6m m,寿命T 45min.（3）切削速度查切削手册表 2.30,切削速度计算公式为：其中，cv9.5 ,do18mm ,zv0.25, m 0.125,ap9，xv0，yv0.55，f 0.22，查得修正系数：kTv1.0，klv0.85，ktv1.0，故实际的切削速度：9.5 180.25vc0-725两0.85 9.5m/ min60 1 0.22（4）检验机床扭矩及功率查切削手册表 2.20,当 f 0.26,水 19mm 时，Mt=31.78N?m,修正系数均为 1.0,故 Mc=31.78

18、N?m。查机床使用说明书：Mm=144.2 N?m。查切削手册表 2.23,钻头消耗功率：Pc=1.3kw。查机床使用说明书，PE2.8 0.812.26kw。由于MeMm,PcPE，故切削用量可用，即：f 0.22mm/r,n ne272r / min,ve15.4m/min3、计算工时丄L 308tm0.64minnf 272 0.224、扩孔至 19.83d。勺mx/yvT apf(m/min)查切削手册表 2.10，扩孔进给量为：f 0.70.8mm/r,并由机床使用说明书最终选定进给量为：f 0.81mm/r。根据资料，切削速度v0.4v钻，其中 v钻为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削

19、速度，故：v 0.4 9.5 3.8m/min,ns1000_3861.1r/min，根据机床使用说明书选取：19.8nw97r/min。基本工时：tL y3080.48 min97 0.8197 0.81工序 05 粗车50 孔，以 D1 为定位基准。机床：CA6140 车床单边余量Z 2.5mm,可一次切除，则ap2.5mm。根据简明手册4.2-20 查得，取f 0.52mm/r。根据简明手册4.2-21查得，取：n 200r / min。计算切削基本工时:丄竺 J0.13minfm200 0.52工序 06 铣斜肩，以 D1 和 T2 为定位基准。刀具：硬质合金三面刃铣刀机床：X51 立

20、式铣床根据简明手册查得：dw63mm，Z 16。根据切削手册查得：fz0.10mm/z,因此:现采用 X51 立式铣床，取：nw100r/min，故实际切削速度为:当nw300r/min时，工作台每分钟进给量应为:fzZnw0.10 16 100160mm/ min计算切削基本工时:L l y 12.5 2537.5mmL 37 5因此：tm3750.227 minfm165工序 07 精铣20 下端面，以 T2 为基准。刀具：YG6 硬质合金端铣刀；机床：X51 立式铣床；查切削手册表 3.5，进给量为：fz0.51.0mm/min，取为 0.5mm/r参考有关手册，确定v 124m/min

21、，采用 YG6 硬质合金端铣刀，dw125mm,z 12，贝 U：1000v1000 27nsdw63136r/ mindwnw100063 100100019.8m/ min根据切削手册表4.2-37 查得，165mm/ min。1000v1000 124dw125316r / min现采用 X51 立式铣床，根据简明手册表 4.2-36,取nw300r/min，故实际切削速度：当nw300r/min时，工作台每分钟进给量:本工序切削时间为:工序 08 精铣20 上端面，以 T1 为基准切削用量同工序 07精铣时yd0125mm基本工时：l 176 1250 31tm0.31fm980工序

22、09 粗铰、精铰 20 孔，以 T2 和32 外圆为基准(1)粗铰至19.94mm刀具：专用铰刀机床：Z525 立式钻床根据有关手册的规定，铰刀的进给量为fz0.81.2mm/z,进给量取fz0.81mm/r，机床主轴转速取为nw=140r/min，则其切削速度为:dwnw1000125 3001000117.75m/min0.5 12 3001800mm/ min，取为 980mm/mint2tmlfm176 1259800.62minnwv nd 8.77m/ min。查机床使用说明书，取fm100mm/min机动时切削工时，I 30 8=38mm,精铰至20mm刀具：dw20mm机床：Z

23、525 立式钻床根据有关手册的规定，铰刀的进给量取主轴转速取为：nw=140r/min，则其切削速度为:v nd8.8m/min机动时切削工时，I 30 8 =38mmtm38380.57minnwf 140 0.48工序 10精铣50 端面，以 D1 为基准。机床：X51 立式铣床刀具：硬质合金立铣刀（镶齿螺旋形刀片），由切削手册表 3.6 查得：v 0.45m/ s，d 40,z6, fz0.08mm/ min,即27m/min，因此，ns型色1027214r/min。现采用dw40X51 立式铣床，取nw210r/min，工作台每分钟进给量fm应为:tm38nwf140 0.810.34

24、min0.48mm/r，机床fmfzznw0.08 6 210 100.8mm/min，工序 11 半精车50 孔，以 D1 做定位基准。单边余量 z 1.0mm,可一次切除，则ap1-0mm。由切削手册表 1.6 查得，进给量fz0.25 0.40mm/r,取为 0.27mm/r。由切削手册表 1.1 查得，v 100m/min，贝U：1000V nwdw1000 100637r/min50查简明手册表 4.2-20,nw取为 630r/min工序 12 钻、铰8 锥孔，以 T1 和零件中线为基准 刀具：专用刀具机床：Z525 立式钻床确定进给量f:根据切削手册表 2.7 查得,f 0.22

25、0.26mm/r，查 Z525 机床使用说明书，现取f 0.22mm/r。查切削手册表 2.15，v 17m/min，计算机床主轴转速：2tm0.84 2 1.68min100铣削基本工时：tm72 120.84min加工基本工时：tnwf0.038min630 0.5v1000V nsdw1000 17694r/min7.8按机床选取nw680/min，所以实际切削速度为:vdwnw1000 1000计算切削基本工时：(1)钻螺纹底孔4.8 mm机床：Z525 立式钻床刀具：高速钢麻花钻根据切削手册查得，进给量为f0.180.22mm/z,现取f=0.22mm/z, v=17m/min，则:

26、速度为:计算切削基本工时:(2)攻螺纹 M6机床：Z525 立式钻床7.8 68016.66m/mintmI yfm6 4680 0.220.066min工序 13钻 M6 底孔，攻螺纹，以 T1 和零件中线为基准1000v nsdw1000 174.81128r/min查简明手册表 4.2-15,取nw960r/min。所以实际切削dwnw10004.8 960100014.48m/mintmI yfm6 4960 0.220.047minv刀具：丝锥 M6，P=1mmtm72 304000.255min切削用量选为：v 0.1m/s6m/min，机床主轴转速为：ns318r/min，按机床

27、使用说明书选取：nw272r/min，则v 5.1m/min；机动时，I 6 4 10mm，计算切削基本工时:l10 s tm0.04 minf n 1 272工序 14 铣断，以 D1 为基准。选择锯片铣刀，d=160mm，l=4mm，中齿，Z=40采用 X61 卧式铣床查切削手册，选择进给量为：f 0.10mm/z,切削速度为：v 27m/min，则:1000v1000 27一 .ns54r/m indw160根据简明手册表 4.2-39，取nw100r/min，故实际切削速度为：此时工作台每分钟进给量fm应为:fmfzZnw0.1 40 100400mm/ min查切削手册表 4.2-4

28、0,刚好有fm400mm/min计算切削基本工时:dwnw100080 100100050.2m/ min五、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。并设计工序 13钻 M6 螺纹底孔的夹具。本夹 具将用于 Z525 立式钻床，刀具为高速钢麻花钻。（一）问题的提出本夹具主要用来钻 M6 螺纹底孔，该孔为斜孔，跟拨叉的中 线有一定的角度要求，在加工时应保证孔的角度要求。此外，在 本工序加工时还应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而 其位置尺寸为自由公差，精度不是主要问题。（二）夹具设计1、定位基准选择由零件图可知， M6 螺纹孔为斜孔， 相对于拨叉中线有10的 要求，为使定位误差为零， 应该选择拨叉中线为定位基准保证该 角度。 此外，还应以 20 孔端面为基准，从而保证螺纹孔在拨叉 体上的位置。为了提高加工效率，现决定采用手动夹紧工件快换装置，并 采用快换钻套以利于在钻底孔后攻螺纹。2、切