拨叉831002 车中间孔的工艺夹具设计说明书

目录

序言...........................................1

一、零件的分析................................2

1.1零件的作用.............................2

L2零件的工艺分析.........................2

—•、"Hl乙初1下王vf**..............................................................4

2.1确定毛坯的制造形式.....................4

2.2基面的选择.............................4

2.3制定工艺路线...........................4

2.4机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定.7

2.5确立切削用量及基本工时.................8

2.6计算工时...............................10

三、夹具设计................................15

3.1问题的提出............................15

3.2夹具设计...............................15

3.3切削力和夹紧力计算....................15

3.4定位误差分析..........................16

3.5夹具设计及操作的简要说明.............17

参考文献18

序百

机械制造工艺学课程设计使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，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。

这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：

（1）小60孔端面与625H7孔垂直度公差

为0.1mm.o

（2）的槽与小25H7的孔垂直

度公差为0.08mm。

由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组

加工后表面为基准加工另外一组。

3

二、工艺规程设计

2.1确定毛坯的制造形式

零件材料为HT200o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，故选择铸件毛坯。

2.2基面的选择

基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正

确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，

加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批

报废，是生产无法正常进行。

(1)粗基准的选择。

对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有

若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面耍求相对位置精

度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选

取625;⑼孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两

块V形块支承这两个642作主要定位面，限制5个自由度，

再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位，然后进行铳

削。

(2)精基准的选择。

主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不

重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不

再重复。

2.3制定工艺路线

制定工艺路线的出发点,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，在生产纲领已确定的

情况下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，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。

1.工艺路线方案一

工序一粗、钻、扩、较、精较625孔

工序二粗、精车中间@6()孔

工序三粗、精铳“60、@25孔下端面

工序四粗、精铳“25孔上端面

4

工序五粗、精铳小60孔上端面

工序六切断

工序七铳螺纹孔端面。

工序八钻由22孔（装配时钻较锥孔）

工序九攻M22X1.5螺纹

工序十粗铳半精铳精铳槽所在的端面

工序十一粗铳半精铳精铳16H11的槽

工序十二检查

上面的工序加工不太合理，因为由经验告诉我们大多数都应

该先铳平面再加工孔，那样会更能容易满足零件的加工要求，效

率不高，但同时钻两个孔，对设备有一定耍求。且看另一个方案。

2.工艺路线方案二

工序一粗、精铳“25孔上端面

工序二粗、精铳e25孔下端面

工序三钻、扩、较、精较小25孔

工序四粗、精车中间<1）60孔

工序五粗、精铳（1）60孔上端面

工序六粗、精铳小60孔下端面

工序七切断

工序八铳螺纹孔端面

工序九钻小22孔（装配时钻较锥孔）

工序十攻M22X1.5螺纹

工序十一粗铳半精铳精铳槽所在的端面

工序十二粗、半精铳精铳16H11的槽

工序十三检查

上面工序可以适合大多数生产,但是在全部工序中间的工序

七把两件铳断，对以后的各工序的加工定位夹紧不方便，从而导

致效率较低。再看另一方案。

3.工艺路线方案三

工序一粗、精铳小25孔上端面

工序二粗、精铳4>25孔下端面

工序三钻、扩、较、精较小25孔

5

工序四粗、精车中间小60孔

工序五粗、精铳660孔上端面

工序六粗、精铳660孔下端面

工序七铳螺纹孔端面。

工序八钻由22孔（装配时钻较锥孔）

工序九攻M22X1.5螺纹

工序十粗铳半精铳精铳槽所在的端面

工序十一粗、半精铳精铳16H11的槽

工序十二切断

工序十三检查

此方案仍有先钻孔再铳平面的不足，所以这个方案仍不是最好

的工艺路线综合考虑以上各方案的各不足因素，得到以下我的工

艺路线。

4.工艺路线方案四

工序一以642外圆为粗基准，粗铳“25孔下端面

_L序二精铳025孔上卜.端面

工序三以*25孔上端面为精基准，钻、扩、较、精较

由25孔,孔的精度达到IT7

工序四以巾25孔为精基准，粗铳660孔上下端面

工序五以625孔为精基准，精铳小60孔上下端面，保

证端面相对孔的垂直度误差不超过0.1。

工序六以625孑L为精基准,粗、精车中间660孔，保

证空的精度达到IT8

工序七以小25孔为精基准,铳螺纹孔端面

工序八以4）25孔为精基准,钻620孔（装配时钻钱锥

孔）

工序九以625孔为精基准,钻一个620孔，攻M22X

1.5螺纹

工序十以巾25孔为精基准,铳槽端面

工序十一以625孔为精基准,铳16H11的槽保证槽的侧

面相对孔的垂直度误差是0.08

工序十二两件铳断

工序十三检查

虽然工序仍然是十三步，但是效率大大提高了。工序一和工

序二比起工艺路线方案二快了一倍（实际铳削只有两次，而且刀

具不用调整）。多次加工460、e25孔是精度耍求所致。

6

以上工艺过程详见图3。

2.4机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定

“CA6140车床拨叉”;零件材料为HT200,硬度190〜210HB,

毛坯重量1.45kg,生产类型为中批量，铸造毛坯。

据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余

量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：

1.外圆表面(*42)

考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造

毛坯，

没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。

2.外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差(”25,

660端面)。

查《机械制造工艺设计简明手册》(以下称《工艺手册》)

表3.1〜26,取025,<1)60端面长度余量均为2.5(均为双边

加工)

铳削加工余量为：

粗铳2mm

半精铳0.7mm

3.内孔(4)60已铸成650的孔)

查《工艺手册》表2.2〜2.5,为了节省材料，取(1)60

孔已铸成孔长度余量为3,即铸成孔半径为50mli1。

工序尺寸加工余量：

粗车5mm

精车0.1mm

同上，零件625的孔也已铸出615的孔。

工序尺寸加工余量：

钻孔至023余量为8mm

扩孔钻1.8mm

粗较孔0.14mm

精较孔0.06nun

4.槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量

铸出槽端面至中心线47mm的距离，余量为3mm。

工序尺寸加工余量：

粗铳端面2.1mm

7

半精铳0.7mm

精铳0.2mm

5.螺纹孔顶面加工余量

铸出螺纹孔顶面至625孔轴线且垂直轴线方向40nlm的距

离,余量为4mm

工序尺寸加工余量：

粗铳顶面3.1mm

半精铳0.7mm

精铳0.2mm

6.其他尺寸直接铸造得到

由于本设计规定的零件为中批量生产,应该采用调整加工。

因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以

确认。

2.5确立切削用量及基本工时

工序一以妙42外圆为粗基准，粗铳”25孔上下端面。

1.加工条件

工件材料：HT200,。b=0.16GPaHB=200~241,铸造。

加工要求：粗铳625孔上下端面。

机床：X53立式铳床。

刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铳刀，牌号YG6o铳削宽度

条<=60,深度ap<=4,齿数z=10,故据《切削用量简明手册》

（后简称《切削手册》）取刀具直径d“=80mm。选择刀

具前角Yo=0°后角a0=15°,副后角a。=10。，刀

齿斜角入s=一15°,主刃Kr=60°,过渡刃Kr£=30°,副

刃"=50过渡刃宽be=1.5mmo

2.切削用量

1）铳削深度

因为切削量较小，故可以选择ap=1.3mm,一次走刀即可完成

所需长度。

2）每齿进给量

机床功率为10kw。查《切削手册》仁0.08〜0.15mm/z。由于

是对称铳，选较小量f=0.15mm/Zo

3）查后刀面最大磨损及寿命

查《机械切削用量手册》表8,寿命T=180min

8

4）计算切削速度按《2》表14,

V=1.84

n=7.32

匕.=6.44

5）计算基本工时

t,n=L/V尸（90+36）/6.44=6.99min。

工序二精铳625孔上下端面。

1.加工条件

工件材料•：HT200,ob=0.16GPaHB=200~241,铸造。

加工要求：精铳“25上下端面。

机床：X6140卧式铳床。

刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铳刀，牌号YG6o铳削宽度

ae<=60,深度ap<=4,齿数z=10,故据《切削用量简明手册》

（后简称《切削手册》）取刀具直径do=80mmc选择刀

,=

具前角丫。=+5°后角a0=8°,副后角«08°,刀

齿斜角入s=-10°,主刃Kr=60°,过渡刃Kr”30°,副

刃Kr,=5°过渡刃宽b£=lmmo

2.切削用量

1）铳削深度

因为切削量较小，故可以选择aP=1.0mm,一次走刀即可

完成所需长度。

2）每齿进给量

机床功率为7.5kw。查《切削手册》表5f=0.14〜0.24mm/z。

由于是对称铳，选较小量f=0.14iTim/zo

3）查后刀面最大磨损及寿命

查《切削手比》表8,寿命T=180min

4）计算切削速度按《切削手册》表14,查得Vf=6.44mm/s,

5）计算基本工时

Ln=L+18X2/V・（2+18x2）/6.44=5.9min。

工序三以625孔上端面为精基准，钻、扩、钱、精钱

9

625孔,孔的精度达到IT7。

1.选择钻床及钻头

选择Z5125A钻床，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时

do=23mm,钻头采用双头刃磨法，

2.选择切削用量

（1）决定进给量

由do=23mm,查《2》表5

按钻头/=0.47~0.57mm/r

按机床强度查⑴表10.1-2选择/=0.056〜18加/「

最终决定选择机床已有的进给量/=0.48〃加/〃

（2）耐用度

查⑵表9

T=4500s=75min

（3）切削速度

查《1》表10.1-2

n=50-2000r/minIRn=1000r/min.

2.6计算工时

L_80+12

=0.19min

*--0.48x1000

由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减

少辅助时间。

扩钱和精钱的切削用量如下:

扩钻：选高速钢扩孔钻n=1000/7minf=0.7〜。8mm/r

d0=24.8〃〃7Z

L_80+12

=0.12min

万一0.75x1000

较孔：选高速钢钱刀n=lOOOr/min/=1.3~2.6mm/r

io

d0=24.94/wn

L_80+12

=0.07min

~nf~1.3x1000

精较：选高速钢钱刀〃=1000/7min/=1.3~2.6mm/r

d°=25/77

L_80+12

------------=0.07min

nf1.3x1000

T,>,=Cm+b2+小+=045min

工序四以625孔为精基准，粗车、精车660孔，保证

孔的精度达到IT7。

1.选择钻头

选择内孔车刀

选择车床n=22.4~1000r/min,f=0.063~1.2mm/r.

2.选择切削用量

(1)决定进给量

查表进给量/=1.0~1.2mm/r

最终决定选择CA6140机床已有的进给量f=O.Sinm/r

(2)计算工时

选择n=600r/min所以tm=(12+23)/600x0.8=0.07min

工序五粗铳半精铳精铳槽16H11的端面

1.选择机床刀具

选择立式铳床X53K硬质合金钢Yab端铳刀ap=60

11

2.切削用量

查2表5f=0.14~0.24mm/r

T=180min取f=0.15mm/rv=1.84m/min

n=7.32r/minVf=6.44/??/min

3.计算工时

——=4.19s

半精铳

工序六精铳槽16H11

本道工序精铳槽之前已进行了粗铳和半精铳工步，此工序精

铳槽须满足各技术要求包括：槽宽16H11,槽深8H12,槽两

侧面粗糙度为3.2,槽底面粗糙度为6.3。

1.选择机床及刀具

机床x61W型万能铳床

刀具错齿三面刃铳刀铳槽d0=16mm查⑴表8

国家标准GB1118D=160mmd=40mm

L=16mm齿数z=24

2.计算切削用量

(1)由⑴表9.4—1和［3］查得走刀量f=0.67mm/r

(2)铳刀磨钝标准和耐用度

由⑴表9.4—6查得磨钝标准为0.2〜0.3

表9.4—7查得耐用度为T=150min

切削速度

rtl［l］式3.2

12

查表9.4—8得其中:

修正系数人=1.0

Cv=40%,=0.2Xv=0.1

Yv=0.4uv=0.5pv=0.1m=0.5

=L==0.028〃〃〃ax=6an=8

z24“'

代入上式，可得v=49.5m/min=0.82m/s

（4）确定机床主轴速度

建、=-----=65Ms-390.5〃/min

7vdw

由［3］按机床选取主轴转速为6.33r/s

所以实际切削速度为

v=〃"㈤"=3.2hn/s=196.2/7?/min

1000

3.计算切削工时

L/+），+△

Tm=—=——----=32.77s

vfafm

工序七铳螺纹孔顶面

1.选择机床及刀具

机床：X53K立式铳床。

刀具：硬质合金钢端铳刀，牌号YG6。

2.切削用量

1）铳削深度

因为切削量较小，故可以选择ap=1.5mm,一次走刀即可

完成所需长度。

2）刀具耐用度

查《2》表寿命T=180min。

13

3）计算切削速度

查⑵得Vc=0.38mm/s,n=1.53r/min,Vi-1.42mm/s

L_1.5+8

=1.16s

一前一28.20

工序八两件铳断

14

三、夹具设计

设计工序——粗、精车660中间孔的夹具。

3.1问题的提出

本夹具要用于粗、精车中60Hl2中间孑,。本道工序只需粗

精车一下内孔孔即达到各要求，因此，在本道工序加工时，我们

应首先考虑保证槽的各加工精度，如何提高生产效率，降低劳动

强度。

3.2夹具设计

1.定位基准的选择

拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准

的选择必须合埋，否则将直接影响所制定的零件加，_L

艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会

增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困

难甚至达不到零件的加工精度(特别是位置精度)要求。

因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加

工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较

高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所

以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高

加工精度。中25的孔和其两端面都已加工好，为了使定

位误差减小，选择已加工好的625孑一和其端面作为定位

精基准，来设计本道工序的夹具，以两销和两已加工好

的625孔的端面作为定位夹具。

为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺

母作为夹紧机构。

3.3切削力和夹紧力计算

(1)刀具：内孔车刀

机床：CA6140车床

由［3］所列公式得

15

_do"n”

查表9.4—8得其中：修正系数1=1.0

CF=30qF=0.83XF=1.0

yF=0.65uF=0.83ap=8z—24

wF=0

代入上式，可得F=889.4N

因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。

安全系数K=KK?K3K4

其中：6为基本安全系数1.5

七为加工性质系数1.1

&为刀具钝化系数1.1

K4为断续切削系数L1

所以F'=KF=\T15nN

(2)夹紧力的计算

使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装

置，即可指定可靠的夹紧力

3.4定位误差分析

(1)定位元件尺寸及公差确定。

夹具的主要定位元件为一平面和两定位销，孔与销间

16

隙西已介。

（2）工件的工序基准为孔