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1、- **大學 機 電 汽 車 工 程 學 院 撥叉說明書 班級： 機081-7 指導教師： *俊華 組員：徐敏敏 尹俊海 于文龍 武傳明 岳試棟 小組：第八組 . z. - 一、零件的分析 (一)零件的作用 題目所給的零件是CA6140車床的撥叉。它位于車床變速機構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)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Φ20孔與操縱機構(gòu)相連，二下方的Φ50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方

2、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，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，不適合磨削，為此以下是撥叉需要加工的外表以及加工外表之間的位置要求： 1、小頭孔Φ20以及與此孔相通的Φ8的圓孔、M6螺紋孔 2、大頭半圓孔Φ50 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，可以粗加工撥叉上端面，然后以此作為基準采用專用夾具進展加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及機床所能到達的位置

3、精度，并且此撥叉零件沒有復雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。 二、工藝規(guī)程設(shè)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，零件構(gòu)造又比較簡單，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，應選擇木摸手工砂型鑄件毛坯。查"機械制造工藝設(shè)計簡明手冊"第41頁表2.2-5,選用鑄件尺寸公差等級為CT-12。 (二)基面的選擇： 1、粗基準的選擇：以兩個小頭孔外圓外表為粗基準。 2、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(jù)"基準重合〞原則和"基準統(tǒng)一〞原則，以粗加工后的上底面為主要的定位精基準，以兩個小頭孔外圓柱外表為輔助的定

4、位精基準。 〔三〕制定工藝路線 根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能到達的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)本錢盡量下降。查"機械制造工藝設(shè)計簡明手冊"選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下： 工序1 粗、精銑Φ32的上端面，以Φ32的外圓面為粗基準，采用*51立式銑床加專用夾具； 工序2 鉆、擴、鉸、精鉸Φ20孔，以Φ32的上端面為基準，采用Z525立式鉆床加專用夾具； 工序3 粗、精銑Φ32和Φ72的下端面，以Φ32的內(nèi)圓面為基準。采

5、用*51立式銑床加專用夾具； 工序4 粗精銑Φ72的上端面，以Φ32的下端面為基準。采用*51立式銑床加專用夾具； 工序5： 銑斷，采用*60臥式銑床加專用夾具； 工序6：粗，精鏜Φ50孔，以Φ32的下端面為基準； 工序7：鉆Φ4通孔，鉆M6孔； 工序8：用三面刃銑刀銑斜槽面； 〔四〕機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸確實定 "CA6140車床撥叉〞零件材料為HT200，硬度200HBW，毛坯重量1.2KG，生產(chǎn)類型大中批量，鑄造毛坯。 據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各家工外表的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 外圓外表延軸線方向長度方向的加工余量及公差〔

6、φ20，φ50端面〕。 查"機械制造工藝設(shè)計簡明手冊"〔以下稱"工藝手冊"〕表2.2～2.5，取φ20，φ50端面長度余量均為2〔均為雙邊加工〕 銑削加工余量為： 粗銑 1mm 精銑 1mm 2. 內(nèi)孔〔φ50已鑄成孔〕 查"工藝手冊"表2.2～2.5，取φ50已鑄成孔長度余量為2，即鑄成孔直徑為φ46mm。 工序尺寸加工余量： 鉆孔 R9mm 擴孔 0.125mm 粗鉸 0.035mm 精鉸 0.015mm 3. 其他尺寸直接鑄造得到 由于本設(shè)計規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應該采用調(diào)整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應按調(diào)整法加工方式予以確認。

7、 加工余量計算表 工序 加工尺寸及公差 鍛件毛坯〔，上下端面距離，零件尺寸34mm〕 擴20孔 粗，精鉸20孔 加工前尺寸 34mm 18mm 19.8mm 加工后尺寸 30mm 19.7mm 19.94mm 加工余量〔單邊〕 2.0mm 0.85mm 0.07mm 加工公差〔單邊〕 +0.021/0 +0.021/0 (五)確定切削用量及根本工時 工序1 粗、精銑Φ32的上端面，以Φ32的外圓面為粗基準。 粗銑Φ32上端面: 1. 加工條件

8、HT200 aema*=72mm L=176mm 工件材料：HT200,σb =170~240MPa，鑄造;工件尺寸：aema*=72mm，L=176mm; 加工要求：粗銑φ20孔上端面，加工余量1mm; 機床：*51立式銑床； 刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀。銑削寬度ae≤90,深度ap≤6,齒數(shù)z=12,故根據(jù)"機械制造工藝設(shè)計簡明手冊"〔后簡稱"簡明手冊"〕表3.1，取刀具直徑dw=125mm。根據(jù)"切削用量手冊"〔后簡稱"切削手冊"〕表3.16，選擇刀具前角γ0＝0°后角α0＝8°，副后角α0’=10°，刃傾角λs=－10°,主偏角Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副偏角Kr

9、’=5°。 2. 切削用量 1〕確定切削深度ap 因為余量較小，應選擇ap=1mm，一次走刀即可完成。 2〕確定每齒進給量fz 由于本工序為粗加工，尺寸精度和外表質(zhì)量可不考慮，從而可采用不對稱端銑，以提高進給量提高加工效率。根據(jù)"切削手冊"表3.5，使用YG6硬質(zhì)合金端銑刀加工，機床功率為4.5kw〔據(jù)"簡明手冊"表4.2-35，*51立式銑床〕時： fz=0.09~0.18mm/z f=2.16mm/r 應選擇：fz=0.18mm/z。 f= fz z=0.18*12=2.16mm/r 3〕確定刀具壽命及磨鈍標準 根據(jù)"切削手冊

10、"表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5mm；由于 銑刀直徑dw=125mm，故刀具使用壽命T=180min〔據(jù)"簡明手冊"表3.8〕。 4〕計算切削速度vc和每分鐘進給量vf 根據(jù)"切削手冊"表3.16，當dw=125mm，Z=12，ap≤7.5，fz≤0.18mm/z時，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系數(shù)為：kMV= 1.0，kSV= 0.8。切削速度計算公式為： 其中 ，，，，，，，，，，，，，將以上數(shù)據(jù)代入公式： vc=214m/min n=600r/mn 確定機床主軸轉(zhuǎn)速： 。 按機床說明書〔"工藝手冊

11、"〕，與545r/min相近的轉(zhuǎn)速為600r/min,取機床主軸轉(zhuǎn)速為600r/min。 根據(jù)"簡明手冊"表4.2-36，選擇nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，實際進給量： vc=118m/min vc==m/min=118m/min 5)校驗機床功率 根據(jù)"切削手冊"表3.24，近似為Pcc=3.3kw,根據(jù)機床使用說明書，主軸允許功率Pcm=4.5×0.75kw=3.375kw>Pcc。故校驗合格。最終確定:ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。 6〕計算根本工時 tm＝

12、L/ vf，L=l+ y+Δ，L=176mm. tm=0.55min 查"切削手冊"表3. 26，入切量及超切量為：y+Δ=40mm，則： tm＝L/ Vf=(176+40)/390=0.55min。 精銑Φ20上端面： 刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀； 機床：*51立式銑床； f=6mm/r 查"切削手冊"表3.5，進給量，取f=6mm/r 參考有關(guān)手冊，確定，采用YG6硬質(zhì)合金端銑刀，，則： n=300r/min 現(xiàn)采用*51立式銑床，根據(jù)"簡明手冊"表4.2-36，取 故實際切削速度： v=118m/min 當時，工作臺每分鐘進給量：，取為980mm/mi

13、n 精銑時 t=0.07 min 根本工時：t=72/980=0.07 min 工序2鉆、擴Φ20孔，以Φ32上端面為基準。 1. 選擇鉆頭 機床：Z525立式鉆床 根據(jù)"切削手冊"表.2，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=18mm，鉆頭采用雙錐后磨橫刀，后角αo＝12°，二重刃長度bε=3.5mm,橫刀長b=2mm,寬l=4mm,棱帶長度，°，° 2.選擇切削用量 〔1〕確定進給量 按加工要求確定進給量：查"切削手冊"，，，由"切削手冊"表2.7,系數(shù)為0.5,則： 按鉆頭強度選擇:查"切削手冊"表2.8,鉆頭允許進給量為：； f=0.93mm/r 按機床進給

14、機構(gòu)強度選擇：查"切削手冊"表2.9，機床進給機構(gòu)允許軸向力為8330N時，進給量為。 以上三個進給量比較得出，受限制的進給量是工藝要求，其值為：0.215~0.265mm/r。根據(jù)"簡明手冊"表4.2-16,最終選擇進給量。 根據(jù)"切削手冊"表2.19查出,鉆孔時軸向力Ff=2500N，軸向力修正系數(shù)為1.0，故Ff=2500N。根據(jù)Z525立式鉆床使用說明書，機床進給機構(gòu)允許的最大軸向力為8830N﹥Ff，故所選進給量可用。 〔2〕確定鉆頭磨鈍標準及壽命　 后刀面最大磨損限度〔查"簡明手冊"〕為0.6mm，壽命． 　〔3〕切削速度 查"切削手冊"表2.30，切削速度計算公式為：

15、 〔m/min〕 其中，，，，，，，，，查得修正系數(shù)：，=，，，故實際的切削速度： vc=9.5m/min n=184r/min 確定機床主軸轉(zhuǎn)速，查工藝手冊為184r/min 〔4〕檢驗機床扭矩及功率 查"切削手冊"表2.20，當f≤0.26, do≤19mm時，Mt=31.78N?m，修正系數(shù)均為1.0，故MC=31.78 N?m。 查機床使用說明書：Mm =144.2 N?m。 查"切削手冊"表2.23,鉆頭消耗功率：Pc=1.3kw。 查機床使用說明書，。 由于，，故切削用量可用，即： ，， t=0.64min 3、計算工時 4、擴孔至Φ1

16、9.8 f=0.81mm/r 查"切削手冊"表2.10，擴孔進給量為：，并由機床使用說明書最終選定進給量為：。 根據(jù)資料，切削速度 ，其中為用鉆頭鉆同樣尺寸實心孔時的切削速度，故 n=97r/min 根據(jù)機床使用說明書選取 。 t=0.48/min 根本工時 5、粗鉸至 刀具：專用鉸刀 機床：Z525立式鉆床 f=0.81mm/r n=140r/min v=8.77m/min t=0.34min 根據(jù)有關(guān)手冊的規(guī)定，鉸刀的進給量為0.8～1.2mm/z,進給量取0.81mm/r，機床主軸轉(zhuǎn)速取為=140r/min，則其切削速度為： 。 機動時切削工時，

17、=38mm， 6、 精鉸至 刀具： 機床：Z525立式鉆床 f=0.48mm/r n=140r/min v=8.8m/min t=0.57min 根據(jù)有關(guān)手冊的規(guī)定，鉸刀的進給量取0.48mm/r，機床主軸轉(zhuǎn)速取為：=140r/min，則其切削速度為： 機動時切削工時，=38mm 工序3粗、精銑Φ32、Φ72下端面，以Φ32內(nèi)園面為基準。 粗銑Φ32、Φ72下端面: 1. 加工條件 工件材料：HT200,σb =170~240MPa，鑄造;工件尺寸：aema*=72mm，L=176mm; 加工要求：粗銑φ20孔下端面，加工余量1mm; 機床：*51立式銑床； 刀

18、具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀。銑削寬度ae≤90,深度ap≤6,齒數(shù)z=12,故根據(jù)"機械制造工藝設(shè)計簡明手冊"〔后簡稱"簡明手冊"〕表3.1，取刀具直徑dw=125mm。根據(jù)"切削用量手冊"〔后簡稱"切削手冊"〕表3.16，選擇刀具前角γ0＝0°后角α0＝8°，副后角α0’=10°，刃傾角λs=－10°,主偏角Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副偏角Kr’=5°。 2. 切削用量 1〕確定切削深度ap 因為余量較小，應選擇ap=1mm，一次走刀即可完成。 2〕確定每齒進給量fz 由于本工序為粗加工，尺寸精度和外表質(zhì)量可不考慮，從而可采用不對稱端銑，以提高進給量提高加工效率。根據(jù)"切削

19、手冊"表3.5，使用YG6硬質(zhì)合金端銑刀加工，機床功率為4.5kw〔據(jù)"簡明手冊"表4.2-35，*51立式銑床〕時： fz=0.09~0.18mm/z 應選擇：fz=0.18mm/z。 f=2.16mm/r f= fz z=0.18*12=2.16mm/r 3〕確定刀具壽命及磨鈍標準 根據(jù)"切削手冊"表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5mm；由于銑刀直徑dw=125mm，故刀具使用壽命T=180min〔據(jù)"簡明手冊"表3.8〕。 4〕計算切削速度vc和每分鐘進給量vf 根據(jù)"切削手冊"表3.16，當dw=125mm，Z=12，ap≤

20、7.5，fz≤0.18mm/z時，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系數(shù)為：kMV= 1.0，kSV= 0.8。切削速度計算公式為： 其中 ，，，，，，，，，，，，，將以上數(shù)據(jù)代入公式： v=142m/min n=361r/min 確定機床主軸轉(zhuǎn)速： 。 按機床說明書〔"工藝手冊"〕，與361相近的轉(zhuǎn)速為480mm 根據(jù)"簡明手冊"表4.2-36，選擇nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，實際進給量和每分鐘進給量為： vc==m/min=118m/min f zc=vfc/ncz=390/300×12

21、 mm/z=0.1mm/z 5)校驗機床功率 根據(jù)"切削手冊"表3.24，近似為Pcc=3.3kw,根據(jù)機床使用說明書，主軸允許功率Pcm=4.5×0.75kw=3.375kw>Pcc。故校驗合格。最終確定:ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。 6〕計算根本工時 tm＝L/ vf，L=l+ y+Δ，L=176mm. 查"切削手冊"表3. 26，入切量及超切量為：y+Δ=40mm，則： t=0.55min tm＝L/ Vf=(176+40)/390=0.55min。 精銑Φ32、Φ72的下端面：

22、 刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀； 機床：*51立式銑床； f=6mm/r 查"切削手冊"表3.5，進給量，取為6mm/r 參考有關(guān)手冊，確定，采用YG6硬質(zhì)合金端銑刀，，則： n=316r/min 現(xiàn)采用*51立式銑床，根據(jù)"簡明手冊"表4.2-36，取 v=118m/min 故實際切削速度： 主軸轉(zhuǎn)速。所以取480r/min。 當時，工作臺每分鐘進給量：，取為980mm/min t=0.62min 本工序切削時間為：min 工序4粗、精銑Φ72端面，以Φ32的下端面為基準。 粗銑Φ72上端面: 刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀， 機床：*51立式銑床 f=1.

23、56mm/r 根據(jù)"切削手冊"查的， f=1.56mm/r 現(xiàn)采用*51立式銑床，根據(jù)"簡明手冊"4.2-36查得取 ，故實際切削速度 v=37.7m/min 當時，工作臺每分鐘進給量應為 查說明書，取 計算切削工時 t=0.21min 因此 精銑Φ72端面： f=0.42mm/r n=214r/min t=0.84min 由"切削手冊"表3.6查得：,f=0.42mm/r 即27m/min，因此，?，F(xiàn)采用*51立式銑床，取 ，工作臺每分鐘進給量應為： 查機床使用說明書，取 。 銑削根本工時： 工序5粗，精鏜Φ50孔，以Φ32下端面為基準. 粗鏜Φ5

24、0孔： 機床：T68臥式鏜床 單邊余量 由"簡明手冊"4.2-20查得取 f=0.52mm/r n=200r/min 由"簡明手冊"4.2-21查得取 計算切削工時 t=0.13min 精鏜Φ50孔： 單邊余量,可一次切除，則 。 f=0.27mm/r v=100m/min n=637r/min t=0.038min 由"切削手冊"表1.6查得，進給量取為0.27mm/r。由"切削手冊"表1.1查得，，則： 查"簡明手冊"表4.2-20，取為630r/min。 加工根本工時： 工序6銑斷，以D1為基準，采用*60臥式銑床加專用夾具； 選擇鋸片銑刀，

25、d=160mm，l=4mm，中齒，Z=40 f=0.1mm/r v=50.2m/min n=100r/min 采用*61臥式銑床，查"簡明手冊"，選擇進給量為,切削速度為：，則： 根據(jù)"簡明手冊"表4.2-39，取，故實際切削速度為： 此時工作臺每分鐘進給量應為： 查"簡明手冊"表4.2-40，剛好有。 計算切削根本工時： t=0.255min 工序7鉆Φ4通孔，鉆M6孔。 鉆Φ4通孔： 刀具：專用刀具 機床：Z525立式鉆床 確定進給量：根據(jù)"切削手冊"表2.7查得，， f=0.22mm/r v=16.7m/min n=694r/min t=0.0

26、66min 查Z525機床使用說明書，現(xiàn)取。查"切削手冊"表2.15， ，計算機床主軸轉(zhuǎn)速： 按機床選取，所以實際切削速度為： 計算切削根本工時： 鉆M6孔 〔1〕鉆螺紋底孔mm 機床：Z525立式鉆床 刀具：高速鋼麻花鉆 f=0.22mm/r v=14.5m/min n=1128r/min 根據(jù)"切削手冊"查得，進給量為0.18～0.22mm/r,現(xiàn)取f=0.22mm/r，v=17m/min，則： 查"簡明手冊"表4.2-15，取。所以實際切削速度為： t=0.047min 計算切削根本工時： 〔2〕攻螺紋M6 機床：Z525立式鉆床 刀具：絲錐M6，P=

27、1mm n=318r/min v=5.1m/min t=0.04min 切削用量選為：，機床主軸轉(zhuǎn)速為：，按機床使用說明書選?。?，則 ；機動時，，計算切削根本工時： 工序8用三面刃銑刀銑斜槽面； 刀具：硬質(zhì)合金三面刃銑刀 機床：*51立式銑床 f=1.6mm/r n=136r/min v=19.8m/min 根據(jù)"簡明手冊"查得：。根據(jù)"切削手冊"查得：因此：f=1.6mm/r 現(xiàn)采用*51立式銑床，?。?，故實際切削速度為： 當時，工作臺每分鐘進給量應為： 根據(jù)"切削手冊"表4.2-37查得,?。?。 計算切削根本工時： t=0.227min 因此： 三、

28、 夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。經(jīng)過與教師協(xié)商，決定設(shè)計第4道工序——鉆，擴孔的鉆床夾具。本夾具將用于Z525立式鉆床，刀具為高速鋼麻花鉆，擴孔鉆。 (一)問題的提出 本夾具主要用來鉆，擴工件，加工出Φ19.8mm，由于本道工序孔中心線與Φ32上端面有垂直度要求，因此要保證加工的精度。所以，本道工序加工時，主要應該考慮如何提高精度，在此根底上在一定程度上提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。 (二)夾具設(shè)計 1、定位基準選擇 考慮工件的加工構(gòu)造，可以采用"一面，一固定V形塊，一滑動V形塊〞的定位方式。其中滑動V形塊Y軸移動自由度由導軌限

29、制，*軸移動自由度不限制，防止過定位。夾緊機構(gòu)采用螺旋夾緊機構(gòu)。同時考慮到生產(chǎn)率要求不是很高，故可以采用手動夾緊。 2、切削力及夾緊力計算 由于實際加工的經(jīng)歷可知,鉆削時的主要切削力為鉆頭的切削方向,即垂直于第一定位基準面,在兩側(cè)只需要采用兩個V型塊定位，經(jīng)螺旋夾緊機構(gòu)適當夾緊后，本夾具即可平安工作.因此,無須再對切削力進展計算. 3、定位誤差分析 采用自動對中夾具后,定位誤差取決于對中塊\螺桿以及滑塊的制造誤差.同時,對對中塊利用調(diào)整螺釘進展調(diào)整并加裝鉆套后,鉆孔后的誤差只有0.08mm. 4．夾具設(shè)計及操作的簡要說明 如前所述，由于是中批量生產(chǎn)，故采用手動夾緊即可滿足要求。由于本工序處于加工的最后階段，故對精度有較高的要求，必須保證刀具與工件的相對位置精度。 夾具裝有鉆套，可以使夾具在一批零件的加工之前很好地對刀〔與塞尺配合使用〕；同時夾具體底面的一對定位鍵可以使整個夾具在機床工作臺上有一個正確的安裝位置，以有利于鉆，擴加工。 參考文獻 趙家齊："機械制造工藝學課程設(shè)計指導書"〔第2版〕—機械工業(yè) 李益民："機械制造工藝設(shè)計簡明手冊"—機械工業(yè) 艾興，肖詩綱："切削用量簡明手冊"〕機械工業(yè) 侯放："機床夾具圖冊". 浦林祥："金屬切削機床夾具設(shè)計手冊 "第2版.浦林祥1995 . z.