CA6140拨叉831003课程设计说明书

本文格式为Word版，下载可任意编辑——CA6140拨叉831003课程设计说明书目录

机械制造课程设计

设计“CA6140车床拨叉〞831003零件的机械加工

工艺规程

零件的机械加工工艺规程及夹具设计

陈超工业工程0801202302040101

周里群

职称

教授

学生姓名所在专业所在班级学号指导教师

时间

2023.1.4-2023.1.14

目录

目录

设计总说明I12

零件的分析1零件的作用1

工艺规程的设计12.12.22.32.42.533.13.2

确定毛坯的制造形式1基面的选择1制订工艺路线2机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定2确定切削用量及基本工时3问题的提出10夹具设计10

夹具设计10

终止语13湖南工程学院本科生课程设计

中查得）粗加工余量2.5-1=1.5mm。

2.5确定切削用量及基本工时

2.5.1工序1：粗、精铣75×40的端面至符合要求。

工步1：粗铣

背吃刀量为ap1=2.5-1.0=1.5mm。

进给量的确定：机床的功率5~10Kw,工件夹具系统的刚度为中等条件，按《切削用量简明手册》中表3.3选取该工序的每齿进给量为

f=0.2mm/z。

铣削速度：参考《机械制造技术基础课程设计指导教程》得，选用镶齿铣刀，其中在d/z=80/10的条件下选取。铣削速度为v=40m/min。有公式n=1000r/πd可以得到:n=1000×40/π×80=159.15r/min

由于手册中的X51型立式铣床的主轴转速为n=160r/min,所以，实际的铣削速度为：V=nπd/1000=160×3.14×80/1000=40.19m/min

基本时间t:根据面铣刀平面（对称铣削、主偏角kr=90°）的基本时间计算公式:t=(l?l1?l2)/fmz。其中，l=75mm，l2=1~3mm，取l2=2mm，ae=40mm。则有：

l1=0.5（d-dfmz2?ae）+(1~3)=0.5(80-80?40222)+2=7.36mm。

=f×n=fz×z×n=0.2×10×160=320mm/min

基本工时：tj=(l?l1?l2)/fmz=(75+7.36+2)/320=0.264min≈15.82s辅助时间：tf=0.15tj=0.15×15.82s=2.373s

其他时间：tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06×(15.82+2.373)=1.09s工步2：精铣

背吃刀量的确定：ap1=1mm.

进给量的确定：由《切削用量简明手册》中表3.3，按表面粗糙度为Ra=3.2μm的条件选取，该工序的每转进给量f=0.8mm/r。

铣削速度的计算：根据其他有关资料确定，按镶齿铣刀，d/z=80/10，fz=0.08mm/z的条件选取，铣削速度v为：v=57.6mm/min。由公式：n=1000r/πd可以求得铣刀转速n=229.3r/min。参照《机械制造技术基础课程设计指导教程》中4-15的X51型立式铣床的主轴转速，选取转速为n=210r/min。再将此转速代入上面公式，可以求得：

v=nπd/1000=52.78mm/min。

基本时间的确定：根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表5-43中面铣

－3－

湖南工程学院本科生课程设计

刀铣平面（对称铣削、主偏角kr=90°）的基本时间公式T=(l?l1?l2)/fmz，可以求得该工序的基本时间，其中l=75mm，l2=1~3mm，取l2=2mm，ae=40mm，l1=7.36mm，得

fmz=f×n=0.8mm/r×210r/min=168mm/min

基本工时：tj=(l?l1?l2)/fmz=(75+2+7.36)/168=0.502min≈30.13s辅助时间：tf=0.15tj=0.15×30.13=4.52s

其他时间：tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06×(30.13+4.52)=2.08s2.5.2工序2：钻、扩φ22的花键孔，锪两端倒角2×30。

工步1：钻φ20mm的孔。（从《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表2-28查得第一次钻孔的直径为φ20mm）

背吃刀量ap=20mm

进给量的确定：选取该工步的每齿进给量f=0.3mm/r。（从《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表5-21查得f=0.3mm/r）

切削用量的计算：由于该工件的材料为HT200，硬度HBS为175～225，所以选取切削速度v=17m/min。(从《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表5-21查得v=17m/min)由式n=1000v/πd可以求得：

n=1000×17/(π×20)=270.7r/min

参照《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表4-9所列的Z525型立式钻床的主轴转速，选取n=272r/min，再将n代入n=1000v/πd中，得到：v=272×π×20/1000=17.1m/min

基本时间t:其中l=80mm，l1=基本工时：tj?D2cotkr?(1~2)=10×0.577+1=6.77mm，l2=1~4mm,取l2=2mm。

?1.08min?65.3sl?l1?l2f?n?80?6.77?20.3?272

辅助时间：tf=0.15tj=0.15×65.3=9.80s

其他时间：tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06×(65.3+9.80)=4.51s工步2：扩φ20mm的孔至φ22mm。背吃刀量的确定：取ap=2mm。

进给量的确定：从《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表5-23查得，选取该工件的每转的进给量f=0.8mm/r。

切削速度的确定：从《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表5-24查得v=87.5

－4－

湖南工程学院本科生课程设计

m/min，由式n=1000v/πd可以求得：

n=1000×87.5/(π×22)=1226r/min

按机床选取n=1360r/min（从《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表4-9查得），得切削速度v=

基本时间t:其中l=80mm,l1=基本工时：tj?D2cotkr?(1~2)n?d1000?93.95m/min

=11×0.577+1=7.35mml2=1~4mm,取l2=2mm。

?0.082min?4.9s

l?l1?l2f?n?80?7.35?20.8?1360辅助时间：tf=0.15tj=0.735s

其他时间：tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06×(4.9+0.735)=0.34s工步3：锪两端倒角2×30

进给量的确定：从《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表5-32查得f=0.15mm切削速度的确定：从《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表5-32查得v=20m/min，由式n=1000v/πd可以求得：

n=1000×20/π×25=254.8r/min,按机床选取n=272r/min（从《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表4-9查得）。再将n代入n=1000v/πd中，得到：

v=

n?d1000?18.79m/min

其中l=1mm，l1=1～2，取l1=1

基本时间t:T?l?l1f?n基本工时：tj=(1+1)/(0.15×272)?0.05min=3s辅助时间：tf=0.15tj=0.15×3=0.45s

其他时间：tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06×(3+0.45)=0.207s2.5.3工序3：拉花键：

拉花键孔，选用L6110A卧式内拉床，使用专用拉床夹具。

选择高速钢花键拉刀，齿数为6，花键孔外径为25mm，内径为22mm，键宽为6mm拉削长度为80mm.

单面余量的确定：双边背吃刀量为h=3mm。

进给量的确定：从《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表5-33查得

f=0.06～0.2，取f=0.06mm/z。

拉削速度的确定：从《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表5-34查得拉削速度v=3.5～3，取3m/min。

－5－

湖南工程学院本科生课程设计lh?k1000vfz基本时间t:T?，式中l?80mm，?为校准部分的长度系数，取1.2，

k为考虑机床返回行程系数取1.4，z为拉刀同时工作齿数

z=l/t,t为拉刀齿距查《金属机加工手册》表15-33得t=14mmz=80/14=6

基本工时：tj=3×80×1.2×1.4/(1000×3.6×0.06×6)=0.31min=18.6s辅助时间：tf=0.15tj=0.15×18.6=2.79s

其他时间：tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06×(18.6+2.79)=1.28s2.5.4工序4:粗铣沟槽

背吃刀量确定：双边背吃刀量为ae=16mm，切槽深度ap=34mm。分两次铣槽，第一次切槽深度ap?20mm，其次次切槽深度ap=14mm

12进给量的确定：从《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表5-19查得，机床的功率按5~10Kw，选取该工序的每齿进给量为

f=0.12mm/z。

铣削速度的确定：参考《机械制造技术基础课程设计指导教程》得，选用硬质合金镶齿三面刃铣刀，其中在d/z=200/12的条件下选取。铣削速度为v=156m/min。有公式n=1000v/πd可以得到:n=1000×156/π×200=248r/min

由于《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表4-18中的X62型立式铣床的主轴转速为n=235r/min,所以，实际的铣削速度为：V=nπd/1000=235×3.14×200/1000=147.6m/min

基本时间t的确定：据面铣刀铣平面不对称铣削的计算时间计算公式：

t?l?l1?l2fmzfmz=fzzn

其中《机械制造技术基础课程设计指导教程》中表5-44查得

l?l12?55mm，l=40mm

基本工时：tj=（40+55）/0.12×12×235=0.34min=20.3s辅助时间：tf=0.15tj=0.15×20.3=3.045s

其他时间：tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06×(20.3+3.045)=1.40s2.5.5工序5精铣沟槽至符合表面粗糙度要求。

背吃量和进给量的给定：背吃量为1mm；参照《指导教程》表5-19取fz=0.08mm/z；切削速度的确定：参照《指导教程》表5-20取v=268m/min代入公式

n?1000v?d?1066.88r/min

查《指导教程》表4-18取n=1225r/min，代入公式

－6－

湖南工程学院本科生课程设计

n?1000v?d?307.7m/min

精铣时，l=40mm；l2=2～5mm,取l2=5mm；ae=35mm；ap=18mm；D=100mm；l1=(D?ae?a2+(1～3)=[)(100?35?35)+1]mm=48.7mm；e2fz=0.08mm/z；Z=10z/r；n=1225r/min；fMz=0.08×10×1225mm/min=980mm/min将上述结果代入公式：基本时间：tj=35×

40?48.7?518?1225r/min?11.15s

辅助时间：tf=0.15tj=0.15×11.15=1.67s

其他时间：tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06×(11.15+1.67)=0.77s2.5.6工序6粗、精铣上平面

工步1：粗铣

背吃刀量为16mm，查《指导教程》表5-19取进给量fz=0.1mm/z；参照《指导教程》表5-20取v=200m/min，代入公式n?1000v?d?796r/min；

1000v?182m/min查《指导教程》表4-18取n=725r/min，代入公式n?基本时间tm的计算

?d；

根据《指导教程》表5-43中面铣刀铣槽的基本时间计算公式tj?aeapi(l1?l2)fMz，其中

i?；

粗铣时，l=40mm；l2=2～5mm,取l2=5mm；ae=30mm；ap=12mm；D=80mm；l1=D?ae?ae+(1～3)=[80×30-302+1]mm=39.72mm；fz=0.1mm/z；Z=10z/r；n=725r/min；fMz=0.1×10×725mm/min=725mm/min将上述结果代入公式：

t1?30?(80?39.72?5)12?725?26.01s2

工步2：精铣

背吃量为1mm；参照表5-19取fz=0.08mm/z；参照《指导教程》表5-20取v=268m/min代入公式n?1000v?d?1066.88r/min，

1000v查《指导教程》4-18取n=1225r/min，代入公式n??d?307.7m/min。

－7－

湖南工程学院本科生课程设计

精铣时，同理，根据《指导教程》表5-43中的公式，计算基本工时，其中l=80mm；l2=5mm；ae=30mm；ap=12mm；

l1=D?ae?ae+(1～3)=[80×30-302+1]mm=39.72mm；

fz=0.08mm/z；Z=10z/r；n=1225r/min；fMz=fz×Z×n=0.08×10×1225=980mm/min将上述结果代入，t2?30?(80?39.72?5)12?980?9.15s

2基本时间：tj=t1+t2=26.01+9.15=35.16s辅助时间：tf=0.15tj=0.15×35.16=5.27s

其他时间：tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06×(35.16+5.27)=2.43s2.5.7工序7钻攻2-M8螺纹孔

工步1钻2×Φ7孔选择切削用量：

选择高速钢直柄麻花钻直径为Φ7，钻头形状为双锥修磨横刃。由《切削用量简明手册》表2.7查得进给量f＝0.36～0.44mm/r，由《切削用量简明手册》表2.8和钻头允许的进给量确定进给量f＝0.86mm/r。由《切削用量简明手册》表2.9机床进给机构所允许的钻削进给量查得f＝1.6mm/r。故由Z525型立式钻床说明书取f＝0.36mm/r。

确定钻头磨钝标准及寿命：

由《切削用量简明手册》表2.12查得磨钝标准为0.5～0.8寿命为T＝35min。确定切削速度：

由《切削用量简明手册》表2.15查得切削速度为V＝18m/min。则主轴转速为n＝

1000v?D＝818.9r/min。

由Z525钻床说明书由就近原则取n＝680r/min。故实际切削速度为v＝14.9m/min校核机床扭矩及功率：

由《切削用量简明手册》表2.20查得

Ff?CFdoZFfyFkF

ZMMc?CMdoPc?McVc30dfyMKM

CF=420,ZF=1yF＝0.8，CM=0.206,ZM=2.0,yM=0.8Ff＝420×72×0.360.8×1＝1298.3N

Mc＝0.206×72×0.360.8×1＝4.5Nm

－8－

湖南工程学院本科生课程设计

Pc＝

415*14.930*7＝0.32KW

根据Z525机床说明书可知Mm=42.2Nm,Pe=2.8*0.81=2.26KW,Fmax=8830N由于上面所算出的的数据都小于机床的各个相应的参数，故机床符合要求。

计算钻削加工工时：

由《切削用量简明手册》表2.29查得入切量和超切量y＋?的值为6mm。故t＝

L?y??nf＝

10?60.36*680

＝0.07min由于表面存在两个加工孔故加工工时为:基本工时：tj=2t＝0.14min=8.4s辅助时间：tf=0.15tj=0.15×8.4=1.26s

其他时间：tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06×(8.4+1.26)=0.58s工步2攻2-M8螺纹孔

由《机械加工工艺手册》表7.2-4选用M8细柄机用丝锥，在Z525型立式钻床上攻丝。

由《机械加工工艺手册》表7.2-13在Z525型立式钻床上攻丝切削速度表查得Vc＝11～12m/min。故钻床主轴的转速为：

n＝

1000Vc?D＝437.9～477.7r/min

由Z525的说明书的参数可取n＝392r/min。故实际切削速度为Vc＝9.8mm/min攻螺纹机动实际的计算

l1?l???11????tm＝??p?nn1?其中：l：工件螺纹的长度l＝10mm。l1：丝锥切削长度l1＝22mm。

?：攻螺纹是的超切量?＝（2～3）P取?＝3。n：攻螺纹是的转速n＝392r/min。n1：丝锥退出时的转速n1＝680r/min。P:螺距。则tm＝

l1?l???11?22?10?3?11????＝???min＝0.11min??p1.25680??392?nn1?－9－

湖南工程学院本科生课程设计

由于表面存在两个加工孔故加工工时为基本工时：tj=2tm＝0.22min=13.2s辅助时间：tf=0.15tj=0.15×13.2=1.98s

其余时间：tb+tx=0.03(tj+tf)=0.03×(13.2+1.98)=0.45s2.5.8工序8钻φ5圆锥孔

选择切削用量：

选择高速钢直柄麻花锥型钻直径为Φ5，由Z525型立式钻床说明书取f＝0.36mm/r。由《切削用量简明手册》表2.15查得切削速度为V＝18m/min。则主轴转速为n＝

1000v?D＝726.9r/min。

由Z525钻床说明书由就近原则取n＝680r/min。故实际切削速度为v＝14.9m/min由《切削用量简明手册》表2.29查得入切量和超切量y＋?的值为6mm。故t＝

L?y??nf＝

10?60.36*680

＝0.07min基本工时：tj=0.07min=4.2s

辅助时间：tf=0.15tj=0.15×4.2=0.63s

其他时间：tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06×(4.2+0.63)=0.29s

3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。经分析决定设计第七道工序钻攻2-M8螺纹孔钻床专用夹具。

3.1问题的提出

本夹具主要用于钻?7孔，且在钻孔后还要进行攻M8螺纹，以保证进度要求。因此，在本工序加工时，主要考虑如何提高生产率，降低劳动强度，提高加工质量。

3.2夹具设计

3.2.1定位基准的选定

工件以?22H12孔及端面和侧面为定位基准。

3.2.2夹紧力分析

3.2.2.1夹紧力方向的确定

由快速螺旋压板机构夹紧工件，所以可以判定工件的受力方向是水平方向。3.2.2.2夹紧力作用点的选择

－10－

湖南工程学院本科生课程设计

夹紧力的作用点应当在端面上，这样可以保证工件不会产生较大的变形。3.2.2.3夹紧力大小的确定

由《指导手册》表10-1常见的夹紧方式所需夹紧力，可以得出其夹紧力

FJ?2Mcl1?d2ltan(???)，由于在完成本工序时，钻?7孔所需的切削余量和切削速度最快，

所用的力也最大，所以夹紧力满足钻孔时所需要的力，剩余的其他加工时的夹紧也必定满足要求。

钻孔加工切削力：

由《切削用量简明手册》表2-32钻孔时轴向力、扭矩及功率的计算公式：

FF?CFd0FfZyFKr；Mc?CMd0MfZyMKr

其中，CF=420；zF=1.0；yF=0.8；CM=0.206；zM=2.0；yM=0.8；Kr=0.94;

Zy1.00.8则，F?CFd0fKr?420?7?0.36?0.94?1220N

FFFMc?CMd0ZfMyMKr?0.206?72.0?0.360.8?0.94?4.19N?mm

钻孔加工夹紧力：

查《机械设计手册》表1-7，传动效率??0.96；

由普通螺纹基本尺寸表（GB/T196-2023）查得螺纹中径d2?10.863mm；由《机械设计》查得，螺纹升角??arctanfcos?0.12cos30?nP?arctan1?1.753.14?10.863?2.94??d2；

螺纹摩擦角??arctan?arctan?7.89?

则夹紧力FJ?2Mcl1?d2ltan(???)?2?4.19?55?0.9610.863?40?tan(2.94??7.89?)?6.22N

3.2.3定位误差的分析

本夹具采用分度结构，用于在立式钻床上加工拨叉的2-M8螺纹孔。工件以?22H12孔及端面和侧面为定位基准，在带台肩长销和挡销上实现完全定位。

1.平面定位误差2.间隙引起的定位误差

3.2