CA6140撥叉工藝及夾具課程設計說明書

1、機械制造工藝及夾具課程設計說明書班 級 學 生 學 號 指導教師 設計日期 2015年 10月26日 至 11月13日目錄一、零件的分析1（一）零件的作用1（二）零件的工藝分析1二、工藝規(guī)程設計1（一）確定毛坯的制造形式1（二）確定鑄件加工余量及形狀2（三）工藝規(guī)劃設計2（四）確定切削用量及時間定額5三、夾具設計18四、參考文獻22一、零件的分析（一）零件的作用題目中的零件是CA6140車床的撥叉。它位于車床變速機構中，主要起換檔，使主軸回轉運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的20孔與操縱機構相連，二下方的50半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動下

2、方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時分開。（二）零件的工藝分析零件的材料為HT200，為珠光體類型的灰鑄鐵，其機械性能：強度極限=195Mpa，硬度：160210HBS。其強度、耐磨性、耐熱性均較好，減振性也良好，鑄造性能較好。以下是撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：1、小頭孔20以及與此孔相通的8的錐孔、M8螺紋孔。2、大頭半圓孔50。3、撥叉底面、小頭孔端面、大頭半圓孔端面，大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.07mm，小頭孔上端面與其中心線的垂直度誤差為0.05mm。由上面分析可知，可以粗加工撥叉下端面，然后以此作為基準采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度要求

3、。再根據各加工方法的經濟精度及機床所能達到的位置精度，并且此撥叉零件沒有復雜的加工曲面，所以根據上述技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。二、工藝規(guī)程設計(一)確定毛坯的制造形式 零件材料為HT200?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構又比較簡單，故選擇木摸手工砂型鑄件毛坯。查機械制造工藝設計簡明手冊2第38頁表2.2-3,選用鑄件尺寸公差等級為CT-12。（二）確定鑄件加工余量及形狀 查機械制造工藝設計簡明手冊第40頁表2.2-5，選用加工余量為MA-H級，并查表2.2-4確定各個加工面的鑄件機械加工余量，鑄件的分型面的選用及加工余量，如下表所示：圖2-1加工面示意圖表2-1各個加

4、工面的鑄件機械加工余量加工面代號基本尺寸加工余量等級加工余量說明D120H102孔降一級雙側加工D250H2.52孔降一級雙側加工T136H32雙側加工T2HT318H32雙側加工T4H（三）工藝規(guī)劃設計1.選擇定位基準 粗基準的選擇：以零件的20上端面為主要的定位粗基準精基準的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據應盡量選用設計基準作為定位基準原則和盡可能選用同一的定位基準原則，即“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后20的底面為主要的定位精基準，以兩個小頭孔內孔軸線為輔助的定位精基準。2.機械加工工序（1）遵循“先基準后其他”原則，首先加工精基準撥叉頭上端面和叉軸孔。（

5、2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先主后次”原則，先加工主要表面：撥叉頭上端面和叉軸孔，后加工次要表面：孔。（4）遵循“先面后孔”原則，先加工撥叉頭上端面，再加工叉軸孔孔；先銑撥叉腳兩側圓弧面，再鉆或鉸叉軸孔、M8螺紋孔和錐銷孔。3.確定工藝路線工序號工序名稱機床設備刀具量具1鑄造2熱處理3粗精銑撥叉頭上端面，下端面，保證尺寸36mm立式銑床端銑刀游標卡尺4鉆擴鉸直徑20孔鉆床麻花鉆，擴孔鉆，鉸刀游標卡尺，塞規(guī)5以兩20孔定位，車50孔上端面車床車刀游標卡尺6鏜孔50車床車刀游標卡尺7加工孔鉆床麻花鉆，擴孔鉆，鉸刀游標卡尺、塞規(guī)8加工4孔及攻M6螺紋鉆床

6、麻花鉆、絲錐游標卡尺，塞規(guī)9銑47°凸臺銑床10銑斷銑床鋸片刀14檢驗塞規(guī)、百分表、卡尺等4.確定加工余量確定各表面的各個加工工序的加工余量如下：（1）圓柱表面工序尺寸：加工表面加工內容加工余量精度等級工序尺寸表面粗糙度50IT12（D2）鑄件5.0CT12粗鏜3.0IT126.3半精鏜2.0IT103.220IT7（D1）鉆18IT1112.5擴1.8IT106.3粗鉸0.14IT83.2精鉸0.06IT71.6（2）平面工序尺寸： 工序內容加工余量基本尺寸經濟精度工序尺寸偏差鑄件3.036.0CT12粗銑20孔下端面2.034.012精銑20孔下端面1.033.08粗銑20孔上端

7、面2.031.012精銑20孔上端面1.030.08粗車削50孔上端面2.013.012精車50孔端面1.012.08銑斷（四）確定切削用量及時間定額 1.粗、精銑20的上下表面粗銑：（1）加工條件：工件材料：HT200灰鑄鐵鑄件，強度極限，硬度：160210HBS；工件尺寸：=72mm，l=176mm； 加工要求：粗銑20的下表面，以20的上表面為粗基準，加工余量2mm；機床：查簡明機械加工工藝手冊表4.2-38采用X63立式銑床；刀具：W18Cr4V硬質合金鋼端銑刀,牌號YG6。銑削寬度60,深度4,齒數z=10,故根據切削用量簡明手冊1（后簡稱切削）取刀具直徑do=80mm（2）切削用量

8、1.銑削深度 選擇=2mm，一次走刀即可完成所需長度。2.每齒進給量根據X62萬能銑床說明書，機床功率為7.5KW。查切削，f=0.140.24mm/z。由于是對稱銑，選較小量f=0.14 mm/z。3.計算切削速度和每分鐘進給量V 查切削，當=80mm，z=10，=2mm，0.14時，V=97m/min，n=387r/min,V=433mm/min。各修正系數為： 0.89=1.0故 =97×0.89×1.0=86.3m/min=387×0.89×1.0=344r/minV=VK=433×0.89×1.0=385.4mm/min根據

9、X63型萬能銑床說明書選擇：n=375r/min , V=375mm/min因此實際切屑速度和每齒進給量為：V=4.計算基本工時L/ =(32+80)/375=0.297min。因銑上下端面，故該工序工時為精銑：（1）加工條件工件材料：HT200, =0.16GPa HB=190241,鑄造。加工要求：精銑20上下端面。機床：X63萬能銑床。刀具：W18Cr4V硬質合金鋼端銑刀,牌號YG6。銑削寬度<=60,深度<=4,齒數z=10,故據切削用量簡明手冊（后簡稱切削）取刀具直徑do=80mm。選擇刀具前角5°后角8°，副后角=8°，刀齒斜角=10

10、76;,主刃=60°,過渡刃=30°,副刃=5°過渡刃寬=1mm。（2）切削用量1.銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇=1mm，一次走刀即可完成所需長度。2.根據X63萬能銑床說明書，機床功率為7.5KW。查切削表3.5，f=0.140.24mm/z。由于是對稱銑，選較小量f=0.14 mm/z。 3.計算切削速度和每分鐘進給量當，時，各修正系數為：故根據X62萬能銑床說明書選擇： ，因此實際切削速度和每齒進給量為：4.計算基本工時tmL/ Vf=(32+80)/375=0.297min。因精銑上下端面，故該工序工時2.以20孔上端面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸2

11、0孔，保證垂直度誤差不超過0.05mm,孔的精度達到IT7。鉆孔：（1）選擇鉆頭選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=18mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，查切削表2.1，2.2，后角o12°，二重刃長度b=2.5mm,橫刀長b=1.5mm,寬l=3mm,棱帶長度 ° （2）選擇機床，Z525機床。（3）選擇切削用量 1.決定進給量查切削表2.7， 所以， 按鉆頭強度選擇（查切削表2.8）， 按機床強度選擇（查切削表2.9），根據已有的機床已有的進給量，得 查切削表2.19，當，時，軸向力。軸向力修正系數為1.0，故，根據Z525說明書，機床進給機構強度允許的最大軸向力，由于，故可用，

12、校驗成功。2.切削速度查切削表2.15，查表2.31，切削速度修正系數1.01.0 =0.9=1.0 1.01.0 1.01.0故 根據z525鉆床說明書，選擇n=272r/min故實際切削速度為 3.計算工時擴孔： （1）選擇刀具：高速鋼19.8專用擴孔鉆（2）選擇切削用量1.查切削，進給量f=(0.8-1.1)0.7=0.56-0.77(mm/r)取鉆床已有進給量，f=0.62mm/r切削速度查表2.30由公式得=25.6m/min修正系數 1.01.0 =0.9=1.0 1.01.0 1.0故 0.9=25.60.9=23.0m/min主軸轉速計算工時 鉸孔:刀具:選用硬質合金直柄機用絞

13、刀查切削 =，=，=查切削進給量f=1.0-2.0mm/r.查機床說明書，取f=1.7mm/r查切削取=16m/min,故0.9=14.4m/min主軸轉速根據機床說明書，當n=272r/min實際切削速度 計算工時 精鉸:查切削 取n=272m/min,f=1.0mm/r查切削 取=12m/min 故0.9=10.8m/min計算工時 3.以兩20孔軸線為基準，車50孔上端面（1）加工條件。工件材料：灰口鑄鐵HT200，=145MPa，鑄造。加工要求：粗、半精車面并保證12mm的工序尺寸，Ra=3.2µm，機床C365L。轉塔式六角臥式車床。刀具：刀片材料。r =12，=6-8 ，

14、b= -10，o=0.5，Kr=90 ，n=15。（2）計算切削用量。1.已知長度方向的加工余量為2mm。長度加工公差IT 級 取-0.18 mm （入體方向） 2.進給量、根據切削簡明手冊（第3版）表1.4 當刀桿尺寸為16mm×25mm,mm時，以及工件直徑為72mm時=0.6-0.9mm/.按C365L。車床說明書取=0.67mm/n。由于存在間歇加工所以進給量乘以k=0.750.85 所以：實際進給量f=0.7×0.8=0.56 mm/按C365L車床說明書0.563.計算切削速度。按切削簡明手冊，切削速度的計算公式為（壽命選T=60min）刀具材料YG6 V=/(

15、··) ·kv其中：=158 =0.15 =0.4 M=0.2修正系數見切削手冊=1.15 =0.8 =0.8 =1.04 =0.81Vc =158/( 600.2·20.15·0.53 0.4) ·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97 =45.5(m/min)4.確定機床主軸轉速 =1000vc/x 70=207（r/min）按C365L車床說明書 按200 rmin所以實際切削速度V=43.96m/min 5.切削工時，按工藝手冊表6.2-1 由于鑄造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮，為

16、了切除硬皮表層以及為下一道工步做好準備Tm=(L+L1+L2+L3)/=0.34（min） L=(70-0)/2=35 L1=3、L2=0、L3=04.以兩20孔軸線為基準，鏜孔50粗鏜49mm孔：（1）加工條件工藝要求：孔徑d=45mm的孔加工成d=49mm,通孔機床：C365L車床刀具：YG6的硬質合金刀刀具為YG6的硬質合金刀，且直徑為20mm的圓形鏜刀（2）切削用量1.確定切削深度2.確定進給量f根據切削手冊表1.5 當粗鏜鑄鐵，鏜刀直徑為：20mm, ap 2mm, 孔徑d 50mm, 鏜刀伸長長度 l 100mm時f=0.400.60mm/r按C365L車床進給量（工藝設計手冊表4

17、.2-21）選f=0.56mm/r3.確定切削速度 v其中：=158，=0.15，=0.40，m=0.20，T=60min=1.0，=1.0，=0.8，=1.0 K= 所以 按C365L機床上的轉速 選n=430r/min4.確定粗鏜49mm孔的基本時間選鏜刀的主偏角=45 ，則 =3.5mm，=4mm，l=12mm =0，又f=0.56mm/r，n=430r/min ，i=1所以 精鏜50mm的孔（1）加工條件工藝要求：孔徑d=49mm的孔加工成d=50mm,通孔；機床：C365L車床刀具：YG6的硬質合金刀刀具為YG6的硬質合金刀，且直徑為20mm的圓形鏜刀（2）切削用量1.確定切削深度2

18、.確定進給量f根據切削手冊表1.5 當粗鏜鑄鐵，鏜刀直徑為20mm, 2mm, 孔徑d50mm,鏜刀伸長長度l100mm時f=0.400.60mm/r按C365L車床進給量（工藝設計手冊表4.2-21）選f=0.41mm/r3.確定切削速度 v按 切削手冊表1.27和表1.28其中：=158，=0.15，=0.40，m=0.20，T=60min=1.0，=1.0，=0.8，=1.0K= 所以 又按C365L車床上的轉速 選n=370r/min4.確定精鏜50mm孔的基本時間選鏜刀的主偏角=45o 則 l1=3.5mm，l2=4mm，l=12mm l3=0，又f=0.58mm/r，n=370r/

19、min，i=16.以20孔為精基準，鉆、鉸8 mm的孔鉆7.8mm的孔（1）加工條件工藝要求：孔徑d=7.8mm, 孔深l=30mm,通孔 ，用乳化液冷卻刀具：專用刀具機床：Z525立式鉆床（2）確定切削速度 v確定進給量:根據切削手冊表2.7查得，查Z525機床使用說明書，現取。查切削手冊表2.15，計算機床主軸轉速：按機床選取，所以實際切削速度為：（3）計算切削基本工時：鉸8 mm的孔（1）加工條件工藝要求：孔徑d=8mm, 孔深l=30mm,通孔 ，用乳化液冷卻刀具：專用刀具機床：Z525立式鉆床選擇高速鋼鉸刀，其直徑do=20mm：鉆頭幾何形狀為：由切削手冊表2.6，=0，=70，=1

20、80（2）切削用量1.決定進給量f根據切削手冊表2.11，當鑄鐵的強度 170HBS do=20mm,加工精度要求為H7精度時，f=(1.02.0)mm/r，由于這是粗鉸之后的精鉸，所以應該選中等的進給量 即 f=1.5mm/r2.決定切削速度 由切削手冊表2.30中的公式可知，=9.64m/min切削速度的修正系數由切削手冊表2.31可知： =1.0，=1.0，=1.0，=0.85所以V=9.64×1.0×1.0×0.85×1.0=8.2m/min所以 根據Z525鉆床說明書,可考慮選擇=140r/min(見工藝設計手冊表4.2-15)3.計算基本工時

21、其中 L=l+y+，由切削手冊表2.29查得y+=4mm故 以D1為精基準，鉆4 mm的孔，攻M6的螺紋鉆4mm的孔（1）選擇機床：Z525立式鉆床（2）選擇刀具：高速鋼麻花鉆（3）切削用量根據切削手冊查得，進給量為,現取f=0.22mm/z，v=17m/min，則：查簡明手冊表4.2-15，取所以實際切削速度為：計算切削基本工時：攻M6的螺紋 由工藝設計手冊表6.2-14可知其中：l1=(13)p，l2=(23)p，公式中的no為絲錐或工件回程的每分鐘轉數（r/min）; i為使用絲錐的數量；n 為絲錐或工件每分鐘轉數（r/min）；d為螺紋大徑；f為工件每轉進給量等于工件螺紋的螺距p， 由

22、上述條件及相關資料有； f=p=1mm/r ，d=6mm ，n=400r/minno=680r/min，i=1，所以：（1）切削速度 所以 （2）基本工時7.銑47°凸臺。（1）選擇刀具選擇高速鋼雙面刃銑刀，查切削表3.2，周齒，端齒，查工藝表3.1-28，選擇銑刀直徑60mm（2）選擇機床：選擇X63萬能銑床。（3）銑削用量1.因為削切量較大，可選擇，兩次走刀完成所需長度。2.每齒進給量，機床功率為7.5kw，查切削表3.4得由于非對稱銑削，取較大量3.計算銑削速度，查表3.27修正系數查表3.28 ，主軸轉速根據X63說明書，選擇則實際切削速度為查切屑表3.16，取每齒進給量。,

23、8.以20為精基準，銑斷（1）加工條件工件尺寸：長72mm，深12mm加工要求：將雙體銑開刀具： 選高速鋼細齒圓鋸片刀，由工藝設計手冊表3.1-27可得，又由（金屬切削手冊第三版）表6-7B=4mm，do=160mm，Z=50，d=32mm，=10o，=16o（2)切削用量 1.決定每齒進給量fz 查切削手冊表3.4可得：fz=(0.030.02)x(1+40%)=(0.0420.028)mm/z，由于是對稱銑，取f=0.028mm/z2.后刀面最大磨損及壽命 查切削手冊表3.7后刀面最大磨損為：（0.150.20）mm，查切削手冊表3.8 ， 壽命T=150min3.計算切削速度按切削手冊表

24、3.27中的公式可得=76.7m/min根據X63銑床 選主軸轉速為n=150r/min所以實際的切削速度為：v=75.36 m/min工作臺每分鐘進給量為：=0.026x50x150=195mm/min又根據X63銑床的參數，取工作臺進給量為190mm/min則：實際的進給量為4.計算基本工時公式中： L=l+y+；根據切削手冊表3.26，可得 l+=0所以L=l+y+=20mm，故三、夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。經過與指導老師的協(xié)商，決定設計銑斷雙體，本夾具將用于X63臥式銑床，刀具為高速鋼細齒圓鋸片銑刀，對工件進行加工。（一）問題的提出 本

25、夾具主要用于銑開雙體，并且銑開的表面與的孔有一定的公差要求，又在加工本道工序時，的孔已經進行了加工，因此，在本道工序中主要考慮加工面與孔之間的要求，其次是考慮如何提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度。（二）夾具體設計 1、定位基準的選擇圖3-1 定位原理圖由零件圖可知：被銑開的那的中心線與孔的中心線之間的公差等級要求較高。為了盡量的減小定位誤差，應選孔為主要的定位基準，利用一個圓柱銷和一個菱形銷定位，消除三個自由度，再在底面用夾具體定位消除三個自由度。以便達到所需要求。為了提高加工效率，現同時加工兩個雙體，同時，為了夾具簡單，操作方便，利用多點聯動夾緊機構夾緊。2、切削力及夾緊力的計算刀

26、具：高速鋼細齒圓鋸片銑刀，直徑齒數 Z=50 又由切削手冊表3.28中的公式：其中： ， ， ，Z=50 ， ， ，所以：F=63.5N水平分力：垂直分力；又在計算切削力時，必須把安全系數考慮在內。安全系數 其中 K1為基本安全系數1.5； K2為加工性質系數1.2； K3刀具鈍化系數 1.2； K4為切削特點系數（斷續(xù)切削）1.2，所以 F =KFH=69.9x1.5x1.2x1.2x1.2=181.2N為了克服水平方向的力，實際的夾緊力為 N（f1+f2）= KFH 其中，f1為螺母與螺桿間的摩擦系數，f2為工件與螺桿頭（或壓板）間的摩擦系數，又查得f1 和f2為1.6 ，則 所以 又選擇

27、的螺旋夾緊機構的基本尺寸如下（根據機床夾具設計手冊表1-2-8、1-2-21、1-2-9、1-2-10查得：r=0，r=11， ， ，tg L=66mm Q=30N則，可以提供的夾緊力為： 所以 又由機床夾具設計第三版表1-2-24查得，當螺紋的公稱直徑為24mm時，螺栓許用的夾緊力為5690N，由以上的數據可知：所選的螺旋機構提供的夾緊力大于所需的，且滿足螺栓的許用夾緊力，故本夾具可以安全工作。3、 定位誤差分析 1.定位元件尺寸及公差的確定 本夾具的定位元件為一圓柱銷和一菱形銷，其參數由（機床夾具設計手冊圖5-3及其表選兩定位銷的尺寸及公差為：。2.零件圖樣規(guī)定 的孔的中心線與孔的中心線的長度誤差為0.2mm，孔中的定位銷與夾具體的垂直度誤差為0.05，此項技術要求應由定