CA6140车床拨叉[831005] 加工工艺及铣8槽夹具设计[版本4]【三维UG】【含CAD图纸+文档】
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831005
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CA6140车床拨叉[831005]
加工工艺及铣8槽夹具设计[版本4]【三维UG】【含CAD图纸+文档】
CA6140
车床
加工
工艺
夹具
设计
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编编 号号无锡太湖学院课课程程 设设计计 说说明明书书题目：题目： 拨叉零件加工工艺及专用夹具设拨叉零件加工工艺及专用夹具设计计 机电学院 机械工程及自动化 专专 业业学 号： 1423807 学生姓名： 张佳佳 指导教师： 韩邦华 2018 年 1 月 8 日摘要I摘摘 要要此次设计是对 C6140 车床 831005 拨叉零件加工工艺和夹具设计，其零件为铸造件，具有体积小、形状复杂的特点。在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。其中机床夹具最为常见。夹具通常由定位元件（确定工件在夹具中的正确位置） 、夹紧装置、对刀引导元件(确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向)、分度装置（使工件在一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类） 、连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。本次设计的是拨叉零件的专用夹具。专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废，一般适用于产品固定且批量较大的生产中。关键词：关键词：拨叉；工艺；定位基准；夹具设计； ABSTRACTIIABSTRACTThis design is designed for the processing technology and fixture of the 831005 fork parts of the C6140 lathe. The parts are cast, with small size and complex shape. In any process in the process, the device used for quick, convenient and safe installation of the workpiece can be called a fixture. For example, welding jig, inspection fixture, assembly fixture, machine tool jig and so on. The jig of machine tool is the most common. A fixture is usually the positioning element (to determine the correct position of a workpiece in the fixture), clamping device, tool guide element (to determine the tool and workpiece relative position or direction guiding tool), indexing device (processing, so that the workpiece can complete the number of stations in a single setup of the rotary indexing device and a mobile line dividing device two), connecting element and fixture (jig base). This design is a special fixture for the fork parts. A special fixture is a fixture designed specially for a certain process of a workpiece. Its characteristics are compact structure, quick operation, convenience and labor saving, which can guarantee higher machining accuracy and production efficiency, but the design and manufacturing cycle is longer and the manufacturing cost is higher. When the product is changed, the fixture will be scrapped because it cant be used again. It is only suitable for large batch production.Key words: dialing fork；technology； positioning datum； fixture design；目录V目录目录摘 要.1ABSTRACT.1目录.I第 1 章 绪论.11.1本课题的研究内容和意义.11.2国内外的发展概况.11.3本课题应达到的要求.1第 2 章 零件分析.32.1 零件功用分析.32.2 零件结构分析.32.3 零件技术要求分析.4第 3 章 零件工艺分析.53.1 表面加工方法的确定.53.2 确定毛坯的类型及制造方法.53.3 机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸的确定.5第 4 章 拟定零件机械加工工艺路线.74.1 定位基准的选择.74.2 拟定零件的工艺路线.74.3 选择工艺装备.84.4 确定各工步切削用量及基本工时的计算.8第 5 章零件定位方案选择.155.1 加工工序应限自由度分析.155.2 按结构特征选择定位元件.165.3 所选定位元件能限自由度分析.165.4 定位方案的确定.165.5 定位误差分析.17第 6 章 选择夹紧机构.176.1 切削力与切削力矩计算.176.2 夹紧力计算.176.3 确定夹紧机构.18第 7 章 调整及安装元件选择.197.1 定向键选择.197.2 对刀元件选择.197.3 安装元件选择.20第 8 章 夹具体设计.218.1 与定位元件的安装.218.2 与夹紧元件的安装.218.3 与对刀导向元件的安装.218.4 与机床工作台的安装.22目录V第 9 章结论与展望.239.1 结论.239.2 不足之处及未来展望.23设计小结.24致谢.25参考文献.26第 1 章 绪论1第第1章章 绪论绪论1.1 本课题的研究内容和意义本课题的研究内容和意义拨叉是一种辅助零件，通过拨叉控制滑套与旋转齿轮的啮合，用来推动变速器齿轮，改变齿轮位置的工具，通过将齿轮改变位置来改变齿比，以达到变速的目的，变速器的齿轮都是装在主轴和副轴上，通过拨叉来推动它们的前进或后退, 就可以改变齿比。高度发达的制造业和先进的制造技术，已成为衡量一个国家实力和技术水平的重要标志之一，成为一个国家在竞争激烈的国际市场上获胜的关键因素。机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品质、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。然而夹具又是制造系统的重要组成部分，不论是传统制造, 还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品生产在保证精度的前提下提高效率、降低成本。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求，企业对夹具的设计及制造提出更高的要求。1.2 国内外的发展概况国内外的发展概况夹具的发展200已经有多年的历史，大致经历了三个阶段：第一阶段，夹具在工件加工、制造的各工序中作为基本的夹持装置，发挥着夹固工件的最基本功用。第二阶段，随着军工生产及内燃机，汽车工业的不断发展，夹具逐渐在规模生产中发挥出其高效率及稳定加工质量的优越性，各类定位、夹紧装置的结构也日趋完善，夹具逐步发展成为机床一工件一工艺装备工艺系统中相当重要的组成部分。这一阶段夹具发展的主要特点是高率。第三阶段，在现代化生产的今天，各类高效率，自动化夹具在高效，高精度及适应性方面，已有了相当大的提m随着电子技术，数控技术的发展，现代夹具的自动化和高适应性，已经使夹 具与机床逐渐融为一体，使得中，小批量生产的生产效率逐步趋近于专业化的大 批量生产的水平。这一阶段，夹具的主要特点是高精度，高适应性。可以预见，夹具在不一个阶段的主要发展趋势将是逐步提高智能化水平。械制造工艺学课程设计，是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程，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。1.3 本课题本课题应达到的要求应达到的要求机械制造工艺学课程设计,是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程，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，正确地解决一第 1 章 绪论2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。无锡太湖学院课程设计说明书22、通过对零件某道工序的夹具设计，学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。第 2 章 零件分析3第第2章章 零件分析零件分析2.1零件功用分析零件功用分析给定的零件是 CA6140 车床中的 813005 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进行工作，获得所需的速度和扭矩的作用。拨叉头以22+0.280孔套在变速叉轴上，并用花键与变速叉轴连接，拨叉教夹在变换齿轮的槽中，当需要变速时，操纵变速杆，变速操纵机构就通过拨叉头部的操纵槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移，拨叉脚拨动齿轮在化简轴上滑动以变换档位，从而改变主轴转速。该拨叉在变换档位时要承受弯曲应力及冲击载荷作用，因此该零件应有足够强度，刚度和韧性，以适应拨叉的工作条件。该零件的主要工作表面为叉轴孔 22+0.280，拨叉脚内表面及操纵槽。宽度为 18+0.0120mm 的槽尺寸精度要求很高，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时，滑移齿轮得不到很高的位置精度。所以，宽度为18+0.0120mm 的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。图 1.1（831005 拨叉）2.2零件结构分析零件结构分析具有良好结构工艺性的零件，能在满足使用要求的前提下，较经济地、高效地、合格地被加工出来。零件的制造一般要经过毛坏产生，切削加工，热处理，装配等阶段。进行零件结构设计时，应尽量使其在各个生产阶段具有良好的结构工艺性。零件结构工艺性的分析，可从零件尺寸和公差的标注,零件的组成要素和零件的整体结构等三方面来分析。 CA6140 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第 2 章 零件分析4这一组面包括 25+0.0230mm 的六齿矩形花键孔 22+0.280 花键底孔两端的 2X15倒角和距中心线为 27mm 的平面。无锡太湖学院课程设计说明书52.以工件右端面为基准的 8+0.030 mm 的槽和 18+0.0120mm 的槽经上述分析可知， 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。2.3零件技术要求分析零件技术要求分析表 2-1 拨叉技术要求加工表面尺寸及偏差/mm公差及精度等级表面粗糙度Ra（m）形位公差/mm 拨叉右端面28IT123.2- 宽 8 凹槽8+0.03 0IT81.6- 宽 18 凹槽18+0.012 0IT63.2- 拨叉内通孔22+0.028 0IT83.2-花键槽宽6+0.06 -0.03IT93.2-花键槽直径25+0.023 0IT71.6-第 3 章 零件工艺分析6第第3章章 零件工艺分析零件工艺分析3.1表面加工方法的确定表面加工方法的确定 一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时是加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于设计拨叉的加工工艺来说，应选择能够满足内花键加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格较底的机床。 本零件的毛坯为铸件，待加工面有内孔，端面，凹槽，内倒角等。 公差等级及粗糙度要求参考零件图。其加工方法的选择如下：(1)、花键花键大径表面粗糙度为Ral.6un,毛坯孔未铸出，需 钻、扩、铰孔，然后直接用拉刀拉出即可。(2)、端面本零件的端面大部分尺寸精度要求不高，很大部分无需去除材料。待加工的主要端面有零件的上端面和右端面以及通槽， 其表面粗糙度为Ra1.6m及Ra3.2m，经粗铣和半精铣即可 (3)、内倒角加工角度为15度的内倒角，采用铣床加工即可。3.2确定毛坯的类型及制造方法确定毛坯的类型及制造方法零件材料HT200、考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击性载荷，因此选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠。由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大，故可采取模锻成型。经查金属机械加工工艺人员手册表5-5取等级为2级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为30.8mm。毛坯零件图如下图：3.3机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸的确定CA6140 的拨叉材料为 HT200。毛坯重量为 1.0 kgb =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：工序一：加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗车半精车粗车半精车粗车半精车A 面2.511918Ra6.3Ra3.2无锡太湖学院课程设计说明书7工序二： 加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗车半精车粗车半精车粗车半精车22+0.28 0 孔312122+0.28 0Ra12.5Ra6.3工序三：加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗铣半精铣粗铣半精铣粗铣半精铣槽 B 面312827Ra6.3Ra3.2工序四：加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度铣削铣削铣削槽 80+0.03宽 8深 8宽 10深 19宽 Ra1.6深Ra6.3工序五：加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度铣铣铣宽深宽深深宽槽18+0.012 0182317.7+0.052 0506.3第 4 章 拟定零件机械加工工艺路线8第第4章章 拟定零件机械加工工艺路线拟定零件机械加工工艺路线4.1定位基准的选择定位基准的选择（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，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准。并且作为粗基准的表面应平整，无毛刺，飞边或其他表面缺陷。该零件属于一般轴类零件，选用拨叉头左端面及 40mm 外圆面做粗基准。采用 40mm 的外圆面定位加工内孔可保证壁厚均匀，采用拨叉头左端面 A 面做粗基准加工右端面可为后续工序准备好精基准。（2）精基准的选择：主要应该考虑基准重合的问题。根据该拨叉零件图的技术要求及装配要求，选择拨叉头的右端面和叉轴孔 220+0.28 作为精基准。因为零件上很多表面都可以用它们做基准进行加工，叉轴孔 220+0.28 的轴线使设计基准，选用其作精基准加工操纵槽上表面及下表面，以及叉脚内表面。拨叉头右端面作精基准遵循了基准重合原则，因为该拨叉在轴向的尺寸多以该端面为设计基准。4.2拟定零件的工艺路线拟定零件的工艺路线方案一：铸坯工序一：粗车和半精车 A 端面，钻和扩花键底孔，两端倒角 150工序二：粗铣、精铣槽 B 面工序三：铣削槽 80+0.03工序四：铣削、磨槽 180+0.012工序五：拉花键 工序六：钳工工序七：终检方案二：工序一： 铸造工序二： 时效处理，去应力工序三： 粗车端面 A，精车端面 A，钻花键底孔，扩花键底孔，倒角 2x15工序四： 拉六齿方型花键工序五： 粗铣 B 面 ，精铣 B 面工序六： 铣 8mm 的槽第 4 章 拟定零件机械加工工艺路线9工序七： 粗铣宽为 18 的槽，半精铣宽为 18 的槽无锡太湖学院课程设计说明书10工序八： 最终检验方案分析：上述两方案中，工艺方案一把拉花键放在最后一道工序。但此方案中第二、三、四道工序很难对工件进行定位和夹紧、方案二中，把花键放在第一道工序的后边，这样，方案二中的第三、四、五道工序很容易对工件进行定位与加紧即以花键中心线和 A 面作为三、四、五道工序的定位基准。此方案定位精度高，专用夹具结构简单、可靠，所以采用方案二比较合理。4.3选择工艺装备选择工艺装备1.机床C3613-1，转塔式六角车床，X62W 铣床，拉床2.刀具90 度车刀，20 中心钻，21 扩孔钻，45 度偏刀高速钢拉刀高速钢面铣刀3.夹具专用夹具4.量具游标卡尺、量块4.4确定各工步切削用量及基本工时的计算确定各工步切削用量及基本工时的计算工序三：粗车端面 A，精车端面 A，钻花键底孔，扩花键底孔，倒角 2x151.加工条件工件材料：灰口铸铁 HT200，b=145MPa，铸造。加工要求：粗、半精车 A 面并保证 18mm 的工序尺寸，Ra=3.2m。机床： 砖塔式六角卧式车床 C31631.2.计算切削用量粗车（1）已知长度方向的加工余量为 4 土 2.3mm。实际最大加工余量为 6.3mm，故分二次加工（粗车和半精车） ，长度加工公差 IT14 级，取为-0.43 mm（入体方向）（2）进给量的确定，根据机械加工工艺是手册 ，当刀杆尺寸为 16mmX25mm，车削深度ap3 时，以及工件的尺寸为 60mm（由于凸台 B 面的存在所以取直为 60mm） ，得f=0.50.7mm/，按 C3163-1 车床说明书,取 f=0.6 mm/由于存在间歇加工所以进给量乘以 K=0.750.85，所以实际进给量:f = 0.6 X 0.8 = 0.48 mm/r按 C3163-1 车床说明书f0.53（3）计算切削速度 切削速度的计算公式为（寿命选 T=60min，刀具材料为 YG6） V=Cv/(Tmap xvf yv) kv其中：根据机械加工工艺师手册表 2712 加工外形：外圆纵车（kr00） 、刀具材料YG6、进给量 f 0.40 可得：Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 M=0.2 修正系数 Kv：无锡太湖学院课程设计说明书11kmv=1.15 kkv2=0.8 kkrv=0.8 ksv=0.97 kBV=0.81Vc =158/( 600.220.150.53 0.4) 1.150.80.80.810.97 =46.9(m/min)（4）确定机床主轴转速 ns=1000vc/dw=229.8（r/min）按 C3163-1 车床说明书200 rmin所以实际切削速度 V=40.8m/min （5）切削工时由于铸造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮，为了切除硬皮表层以及为下一道工步做好准备Tm=(L+L1+L2+L3)/nw x f=0.33（min） L=(65-0)/2=32.5 L1=3、L2=0、L3=0精车（1） 已知粗加工余量为 1mm（2） 进给量 f 根据机械制造技术基础表 5116 表面粗糙度 Ra=3.2、切削速度范围不限、刀尖圆弧半径 rE=0.5mm,可得 f = 0.150.25按 C3163-1 车床说明书0.16 mm/r计算切削速度 切削速度的计算公式（寿命选为 T=60min）为：V=Cv/(Tmap xvf yv) kvV = 158/( 600.220.150.16 0.4) 1.150.80.80.810.97 =83.85(m/min)（3） 确定机床主轴转速. nw=1000vc/ dw =410.8（r/min） 、按 C3163-1 车床说明书取 nw=400（r/min）实际切削速度 V=57.1m/min（4）切削工时Tm=(L+L1+L2+L3)/nwxf=22.5/400x0.16=0.35（min） 由于下一道工序是钻孔，所以留下 20mm 的台阶，所以 L=(65-20)/2=22.5 mm L1=3. L2=0. L3=0钻孔、扩孔、倒端面 A 倒角 （1）钻孔钻头选择：钻头几何形状为：双锥修磨具刃，刀具材料 YG8,钻头参数：20 =30，2=118，2=70，b=3.5mm ,ao=12,=55,b=2mm，=4mm。根据机械加工工艺师手册表 281 确定 f=0.40.8mm、按机床进给强度决定进给量： ,当 b210MPa 020.5mm 可确定 f=0.75。 按 C3163-1 车床说明书取 f=0.62mm/n.、 决定钻头磨钝标准及寿命，当 do=20mm、钻头最大磨损量取 0.6 寿命 T=45min.、切削速度无锡太湖学院课程设计说明书12根据机械加工工艺师手册表 282 切削速度公式 V=(CVd0zv/Tmapxvfyv)kv CV=22.2 Zv=0.45 Xv=0 yv=0.3 m=0.2确定修正系数：KTV=1.0 KMV=1.0 KWV=0.8 Ktv=1.0 kov=1.2 klv=1.0 kapv=1.0=21m/minn=1000V/D=334.4n/min 由机床技术资料得和 334.4 接近的有 280n/min 和400n/min 取 280n/min取 n=280m/min. 实际=17 m/min 、 基本工时，Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min) 入切量及超切量查出 +=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 Tm=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） 、倒端面 A 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 可以查出当 160245HBS2.80.641min3.4kw按 C 车床说明书主电机功率11可见比小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求钻削功率检验按有关手册当21 0.64 查得转矩61.8N.M功率公式:CMcVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km按 C 车床说明书主电机功率11KM可见C 比小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要工序四：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： 根据机械加工工艺师手册表 321 灰铸铁硬度大于 180HBS，拉刀速度分组：二，花键孔表面粗糙度为 1.6，拉削速度范围：4.53.5v=0.06m/s(3.6m/min)拉削进给量： 根据机械加工工艺师手册表 323，拉刀型式矩形齿花键拉刀，灰铸铁 f=0.040.1无锡太湖学院课程设计说明书13切削工时 未知拉刀长度公式： t=Zblk/1000vfzZ式中： Zb 单面余量 1.5mm(由 21mm 拉削到 25mm)； L 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 1.4 ； v 拉削速度（m/min） ； fz 拉刀单面齿升； Z 拉刀同时工作齿数，Z=l/p； P 拉刀齿距。 P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm拉刀同时工作齿数 z=l/p=80/127其本工时 Tm=1.5801.21.4/10003.60.067=0.13(min)工序五：粗铣 B 面 ，精铣 B 面加工要求：粗铣 B 面，Ra=3.2。用标准镶齿圆柱铣刀粗铣 加工余量 3mm机床 ：X62W加工工件尺寸：宽度：40mm 长度：28mm1. 粗铣1) 选择刀具 根据机械加工工艺师手册铣削宽度 ae5mm 时。直径为 do=50mm故齿数，由于采用标准镶齿圆柱铣刀铣刀几何参数 rn=10ao=16 2) 切削用量 本道工步切削宽度 ac30.8，根据机械加工工艺师手册表3013，铣床功率 510KW，工艺系统刚度为 中，镶齿铣刀，加工材料为灰铸铁，可选择粗铣时每齿进给量 af=0.20.3mm/z3) 选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据切削用量简明手册表 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=120min4) 确定切削速度VcZ=8, aP=40-70mm, ac=30.8, fz=f/z=0.07501mm/zVc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv) Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=23.7(m/min) n=1000V/d=(1000x23.7)/(3.14x50)=151r/min 根据 X62W 型铣床说明书选n=160r/minVc=3.14nd/1000=(160x3.14x50)/1000=25.1m/min Vf=nf=160x0.6=96mm/min 选 Vf=80mm/min 实际 fz=Vf/(nxz)=0.0625mm/z5) 机床功率： 当 Vc=71m/min ae=3mm ap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw 无锡太湖学院课程设计说明书14切削功率的修正系数：故 Pct0.8,根据 X62W 型铣床说明书，机床主轴允许的功率为Pcm=7.50.75=5.63kw 故 PccPcm 因此所决定的切削用量可以采用。 ae=3mm Vf=80m/min=160r/min Vc=25.1m/min fz=0.0625mm/z6) 基本工时Tm=(L+L1+)/Vf=(28+14)/80=0.525（min） L1+=14mm精铣 B 面1）选择刀具 刀具与上道工步是同一把刀。 2）切削用量 留半精铣的加工余量为 1，所以本道工步切削宽度 ae1mm，由于加工表面精度要求 Ra=3.2 um.根据机械加工工艺师手册表 3013 得每转进给量0.51.2mm/r 就能满足要求，但考虑到 X62W 功率为 7.5kw，机床为中等系统刚度和 X62W 铣床说明书 所以每转进给量0.6mm/r3）决定切削速度 Vc、可根据切削用量简明手册表 3.9 确定ac=0.2mm, Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=33.1m/min n=1000V/d=(1000x33.1)/(3.14x50)=211r/min 根据 X62W 型铣床说明书选n=210r/minVf=nf=210x0.6=126mm/min、VF=125mm/min fz=Vf/(nxz)=0.074mm/Z4）基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表 3.5Tm=(L+L1+)/Vf=(28+14)/125=0.336（min） L1+=14mm工序六： 铣削 8+0.030mm 槽 粗铣 8+0.030mm 槽 加工工件尺寸：8+0.030mm , 长度 L=40mm 加工要求：高速钢直齿三面刃铣刀（精密级 K8）加工余量 8 用乳化液冷却机床：X62W1) 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 ro=15ao=12an=6Z=162) 选择切削量由于槽的深度为 8mm, 分两次走完，一次走 7mm，一次走 1mm，ae=7mm ap=7mm由切削用量简明手册表 3.3 确定 f=0.15-0.3mm/r 现取 f=0.3mm/r fz=0.3/16=0.018mm/z3) 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=100min 其中4) 决定切削速度 Vc 和每齿进给量 Vf、由切削用量简明手册3.27 的公式Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv 无锡太湖学院课程设计说明书15Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv =82.86m/minn=1000Vc/do=100082.86/3.1463=418.87r/min根据 X62W 型铣床说明书选 nc=375r/min实际速度 Vc=donc/1000=74.2m/min 选 Vfc=ncf=375X0.3=112.5mm/min 根据 X62W 型铣床说明书选选 Vf=110mm/minfzc=110/37516=0.018mm/z5) 机床功率：根据切削用量简明手册表 3.28 公式 圆周力 fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doaFnWFWFWF)KFC)KFC)KFC KTV=0.90 KMFC=0.94 由表 28 得 CF=30，XF=1.0，yF=0.65，UF=0.83，WF=0，qF=0.83，KFC=1.28 Fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doqFnWFWFWF)KFC=30)KFC=30)KFC=30 X X X 8 8 8 X X X 0.0180.0180.018 X X X 8/8/8/ 636363 X X X 375375375 =505.6=505.6=505.6 N N N M=FCdo/2103=15.9NM Pc=FcVc/1000=1.18km 根据 X62W 型铣床说明书，功率足够。6) 基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表 3.5Tm=(L+L1+)/Vf=(40+14)/110=0.49（min） L1+=14mm 精铣削 8+0.030mm 槽加工工件尺寸：8+0.030mm , 长度 L=40mm 加工要求：高速钢直齿三面刃铣刀（精密级 K8）加工余量 8 用乳化液冷却机床：X62W3) 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 ro=15ao=12an=6Z=164) 选择切削量由于槽的深度为 8mm, 分两次走完，一次走 7mm，一次走 1mm，ae=7mm ap=7mm由切削用量简明手册表 3.3 确定 f=0.15-0.3mm/r 现取 f=0.3mm/r fz=0.3/16=0.018mm/z3) 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=100min 其中4) 决定切削速度 Vc 和每齿进给量 Vf、由切削用量简明手册3.27 的公式Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv =82.86m/minn=1000Vc/do=100082.86/3.1463=418.87r/min根据 X62W 型铣床说明书选 nc=375r/min实际速度 Vc=donc/1000=74.2m/min 选 Vfc=ncf=375X0.3=112.5mm/min 根据 X62W 型铣床说明书选选 Vf=110mm/min无锡太湖学院课程设计说明书16fzc=110/37516=0.018mm/z6) 机床功率：根据切削用量简明手册表 3.28 公式 圆周力 fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doaFnWFWFWF)KFC)KFC)KFC KTV=0.90 KMFC=0.94 由表 28 得 CF=30，XF=1.0，yF=0.65，UF=0.83，WF=0，qF=0.83，KFC=1.28 Fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doqFnWFWFWF)KFC=30)KFC=30)KFC=30 X X X 8 8 8 X X X 0.0180.0180.018 X X X 8/8/8/ 636363 X X X 375375375 =505.6=505.6=505.6 N N N M=FCdo/2103=15.9NM Pc=FcVc/1000=1.18km 根据 X62W 型铣床说明书，功率足够。6) 基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表 3.5Tm=(L+L1+)/Vf=(40+4)/110=0.4（min） L1+=4mm工序七： 粗铣宽为 18 的槽，半精铣宽为 18 的槽加工要求：用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽 180+0.12mm，长 L=40mm，加工余量 23mm 由于此工步的设计尺寸精度要求很高，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，1) 选择刀具铣刀参数：L=10 D=100mm d=30mm ro=15ao=12an=6Z=242) 选择铣削用量由于槽的宽度为 18mm, 故二次走完，ae=23mm ap=10mm由切削用量简明手册表 3.3 确定 f=0.5mm/r 现取 f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z3）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=100min 其中4）确定切削速度 Vc 和每齿进给量：决定切削速度 Vc 和每齿进给量 Vf、由切削用量简明手册3.27 的公式Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv =98.6m/minn=1000Vc/do=100098.6/3.14100=314r/min根据 X62W 型铣床说明书选 nc=300r/min实际速度 Vc=donc/1000=94.2m/min 选 Vfc=ncf=300X0.5=150mm/min 根据 X62W 型铣床说明书选选 Vf=150mm/minfzc=150/30024=0.020mm/z5）基本工时基本工时根据切削用量简明手册表 3.5Tm=(L+L1+)/Vf=(40+20)/150=0.4（min） L1+=20mm i=1 精铣宽为 180+0.12mm 槽无锡太湖学院课程设计说明书17加工要求：用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽 180+0.12mm，长 L=40mm，加工余量 23mm 由于此工步的设计尺寸精度要求很高，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，3) 选择刀具铣刀参数：L=10 D=100mm d=30mm ro=15ao=12an=6Z=244) 选择铣削用量由于槽的宽度为 18mm, 故二次走完，ae=23mm ap=10mm，现在精铣。由切削用量简明手册表 3.3 确定 f=0.5mm/r 现取 f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z3）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=100min 其中4）确定切削速度 Vc 和每齿进给量：决定切削速度 Vc 和每齿进给量 Vf、由切削用量简明手册3.27 的公式Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv =98.6m/minn=1000Vc/do=100098.6/3.14100=314r/min根据 X62W 型铣床说明书选 nc=300r/min实际速度 Vc=donc/1000=94.2m/min 选 Vfc=ncf=300X0.5=150mm/min 根据 X62W 型铣床说明书选 Vf=150mm/minfzc=150/30024=0.020mm/z5）基本工时基本工时根据切削用量简明手册表 3.5Tm=(L+L1+)/Vf=(40+20)/150=0.4（min） L1+=20mm i=1第第5章章零件定位方案选择零件定位方案选择5.1加工工序应限自由度分析加工工序应限自由度分析工序三： 粗车端面 A，精车端面 A，钻花键底孔，扩花键底孔，倒角 2x15根据工序简图所示坐标系及加工要求，应限制工件的三个自由度，分别为 x轴的位移、y 轴的位移和 z 轴的位移。工序四： 拉六齿方型花键根据工序简图所示坐标系及加工要求，应限制工件的四个自由度，分别为 x轴的位移和旋转、y 轴的位移和 z 轴的位移。工序五： 粗铣 B 面 ，精铣 B 面根据工序简图所示坐标系及加工要求，应限制工件的六个自由度，分别为 x轴的位移和旋转、y 轴的位移和旋转、z 轴的位移和旋转。无锡太湖学院课程设计说明书18工序六： 铣 8mm 的槽根据工序简图所示坐标系及加工要求，应限制工件的六个自由度，分别为 x轴的位移和旋转、y 轴的位移和旋转、z 轴的位移和旋转。工序七： 粗铣宽为 18 的槽，半精铣宽为 18 的槽根据工序简图所示坐标系及加工要求，应限制工件的六个自由度，分别为 x轴的位移和旋转、y 轴的位移和旋转、z 轴的位移和旋转。5.2按结构特征选择定位元件按结构特征选择定位元件工定位元件的设计应满足下列要求：要有与工件相适应的精度；要有足够的刚度，不允许受力后发生变形；要有耐磨性，以便在使用中保持精度。一般多釆用低碳钢渗碳淬火或中碳钢淬火，硬度为 5862HRC；工件以平面定位：支承钉、支承板工件以外圆定位：V 形块、定位套、半圆套、圆锥套工件以圆孔定位： 定位销、圆锥销、定位心轴5.3所选定位元件能限自由度分析所选定位元件能限自由度分析工序三：限制工件的三个自由度；工序四：限制工件的四个自由度；工序五：限制工件的六个自由度；工序六：限制工件的六个自由度；工序七：限制工件的六个自由度；5.4定位方案的确定定位方案的确定工件的定位表面有各种形式，如平面、外 圆、内孔等，对于这些表面，总是采用一定结构的定位元件。常见的定位方法有：平面定位、圆孔定位、外圆柱面定位、组合表面定位。根据工序简图所示坐标系及加工要求，选择定位方案如下：工序三：外圆面、平面定位；工序四：平面定位；工序五：内孔、平面定位；第 6 章 选择夹紧机构19工序六：内孔、平面定位；工序七：内孔、平面定位。5.5定位误差分析定位误差分析因基准误差为零，基准不重合误差为零，所以最终定位位置为零。第第6章章 选择夹紧机构选择夹紧机构6.1切削力与切削力矩计算切削力与切削力矩计算根据机械加工工艺师手册表 30-19 中公式，查加工灰铸铁时圆柱铣刀的切削力计算公式为:efpFFZzadaakCF1 . 1072. 090. 0公式中各参数含义如下：各种铣刀加工不同材料的切削参数，对于端面铣刀加工灰铸铁取FC490FC：高速钢铣刀切削力的修正系数，对于灰铸铁取 1.0Fk：铣削时各分力与圆周力的比值，对于对称端铣取:ea3.0605.005.00dae其余参数根据机械加工工艺数值带入计算得:NFZ20583.01018015.0414901.172.09.06.2夹紧力计算夹紧力计算根据机械加工工艺手册表 6.3-8 中公式cottan(21/)(212211fRdMWlllqWWLLW：作用在工件上的夹紧力WL：螺旋夹紧力M：螺旋上的原始作用力 M=QLd2：螺纹中径Q：手柄上的的作用力L：手柄长度l1:支撑到螺栓中心线距离l2:螺栓中心线到夹紧中心距离q:弹簧弹力（此处忽略不计）第 6 章 选择夹紧机构20：机构效率，取 0.9无锡太湖学院课程设计说明书21带入数计算 V 型块的夹紧力为 2724N，大于工件最大切削力。6.3确定夹紧机构确定夹紧机构芯轴穿过拨叉内孔，螺母拧紧夹紧工件。第 7 章 调整及安装元件选择22第第7章章 调整及安装元件选择调整及安装元件选择7.1定向键选择定向键选择定向键装配在夹具底面的纵向槽当中，正常使用两个。它距离尽量布置的要远一些。经过定向键以及铣床的工作台 U 形槽的配合，使本次设计的夹具上的定位元件的工作表面相对于工作台的送进的方向具有合理的位置关系。定向键可以承受铣削加工时所产生的扭转的力矩，可以降低夹紧夹具的螺栓的负荷度，提高夹具在加工当中的稳定性。定向键如下图所示。图 7.1（定向键）7.2对刀元件选择对刀元件选择当把夹具安装到铣床上后，铣刀位置和工件位置还不确定，这时就需要对刀块来确定这一位置。对刀块可分为直角对刀块、圆形对刀块、侧边对刀块。对于拨叉的加工，使用对刀块进行对刀，能够确定铣刀加工方向上的位置。使用对刀块时，用手动方式把操作工作台，把对刀块逐渐逼近铣刀，在铣刀和对刀块之间塞入塞尺，当塞尺刚好能在铣刀和对刀块缝隙间移动时，此时刀具和夹具的位置便被确定下来，通过减去塞尺的厚度可得到二者之间精确的位置。对刀元件如下图所示。图 7.2（对刀元件）无锡太湖学院课程设计说明书237.3安装元件选择安装元件选择安装元件包括：1.零部件：831005 拨叉、夹具体、对刀块、芯轴、垫圈、销轴2.六角螺母 GB/T 6170 M10、M16B 型圆柱销GB/T 119.1-20004 h8 x 18B 型定位键JBT8016-1999B18h6内六角圆柱头螺钉 GB/T 70.1 M4 x 12 M6 x 16第 8 章 夹具体设计24第第8章章 夹具体设计夹具体设计8.1与定位元件的安装与定位元件的安装夹具体上，开有与定向件配合的凹槽，并钻有螺纹孔，与定向键固定，如图 8.1 所示。图 8.1（定向键）8.2与夹紧元件的安装与夹紧元件的安装夹具体上，加工出
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