CA6410車床撥叉831008的加工工藝及鉆Ф20孔夾具設(shè)計含SW三維及非標5張CAD圖-版本2,ca6410,車床,加工,工藝,20,夾具,設(shè)計,sw,三維,非標,cad,版本
CA6140車床撥叉831008零件的加工工藝及加工φ20孔的夾具設(shè)計
序言
機械制造工藝學課程設(shè)計使我們學完了大學的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的.這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練,因此,它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。
就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。
由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。
2
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表面以及加工表面之間的位置要求：
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行加工，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(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，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，故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：以兩個小頭孔外圓表面為粗基準。
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表面為輔助的定位精基準。
（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，以及加工方法所能達到的經(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)成本盡量下降。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X51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。采用X51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X51立式銑床加專用夾具；
工序5：粗，精鏜Φ50孔，以Φ32的下端面為基準；
工序6： 銑斷，采用X60臥式銑床加專用夾具；
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的確定
“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，分別確定各家工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1. 外圓表面延軸線方向長度方向的加工余量及公差（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。
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)確定切削用量及基本工時
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
工件材料：HT200, σb =170~240MPa，鑄造;工件尺寸：aemax=72mm，L=176mm;
加工要求：粗銑φ20孔上端面，加工余量1mm;
機床：X51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’=5°。
2. 切削用量
1）確定切削深度ap
因為余量較小，故選擇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，尺寸精度和表面質(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，X51立式銑床）時：
fz=0.09~0.18mm/z
故選擇：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》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：
確定機床主軸轉(zhuǎn)速： 。
按機床說明書（《工藝手冊》），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==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）計算基本工時
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：
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：X51立式銑床；
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：
現(xiàn)采用X51立式銑床，根據(jù)《簡明手冊》表4.2-36，取
故實際切削速度：
當時，工作臺每分鐘進給量：，取為980mm/min
精銑時
基本工時：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2.1.2.2，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：；
按機床進給機構(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：
（m/min）
其中，，，，，，，，，查得修正系數(shù)：，=，，，故實際的切削速度：
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：
，，
3、計算工時
4、擴孔至Φ19.8
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
根據(jù)機床使用說明書選取 。
基本工時
5、粗鉸至
刀具：專用鉸刀
機床：Z525立式鉆床
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，=38mm，
6、 精鉸至
刀具：
機床：Z525立式鉆床
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：aemax=72mm，L=176mm;
加工要求：粗銑φ20孔下端面，加工余量1mm;
機床：X51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’=5°。
2. 切削用量
1）確定切削深度ap
因為余量較小，故選擇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，尺寸精度和表面質(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，X51立式銑床）時：
fz=0.09~0.18mm/z
故選擇：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》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：
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=v fc/ncz=390/300×12 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）計算基本工時
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：
tm＝L/ Vf=(176+40)/390=0.55min。
精銑Φ32、Φ72的下端面：
刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀；
機床：X51立式銑床；
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：
現(xiàn)采用X51立式銑床，根據(jù)《簡明手冊》表4.2-36，取
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
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：X51立式銑床
根據(jù)《切削手冊》查的， f=1.56mm/r
現(xiàn)采用X51立式銑床，根據(jù)《簡明手冊》4.2-36查得取
，故實際切削速度
當時，工作臺每分鐘進給量應為
查說明書，取
計算切削工時
因此
精銑Φ72端面：
由《切削手冊》表3.6查得：, f=0.42mm/r 即27m/min，因此，。現(xiàn)采用X51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 。
銑削基本工時：
工序5 銑斷，以D1為基準，采用X60臥式銑床加專用夾具；
選擇鋸片銑刀，d=160mm，l=4mm，中齒，Z=40
采用X61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。
計算切削基本工時：
工序6 粗，精鏜Φ50孔，以Φ32下端面為基準.
粗鏜Φ50孔：
機床：T68臥式鏜床
單邊余量
由《簡明手冊》4.2-20查得取
由《簡明手冊》4.2-21查得取
計算切削工時
精鏜Φ50孔：
單邊余量,可一次切除，則 。
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。
加工基本工時：
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，，
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：
計算切削基本工時：
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
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：
計算切削基本工時：
（2）攻螺紋M6
機床：Z525立式鉆床
刀具：絲錐M6，P=1mm
切削用量選為：，機床主軸轉(zhuǎn)速為：，按機床使用說明書選?。海瑒t ；機動時，，計算切削基本工時：
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：X51立式銑床
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X51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,?。?。
計算切削基本工時：
因此：
三、 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)過與老師協(xié)商，決定設(shè)計第4道工序——鉆，擴鉸孔的鉆床夾具。本夾具將用于Z525立式鉆床，刀具為高速鋼麻花鉆，擴孔鉆，鉸刀Φ20mm。
(一)問題的提出
本夾具主要用來鉆，擴工件，加工出Φ19.8mm,最后鉸孔Φ20m，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，在此基礎(chǔ)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
考慮工件的加工結(jié)構(gòu)，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制，X軸移動自由度不限制，避免過定位。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)驗可知,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，本夾具即可安全工作.因此,無須再對切削力進行計算.
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)整螺釘進行調(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。
小 結(jié)
為期兩周的夾具課程設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，回顧整個過程，我組五名同學在老師的指導下，取得了可喜的成績，課程設(shè)計作為《機械制造工藝學》、《機床夾具設(shè)計》課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實踐更加接近，加深了理論知識的理解，強化了生產(chǎn)實習中的感性認識。
本次課程設(shè)計主要經(jīng)歷了兩個階段：第一階段是機械加工工藝規(guī)程設(shè)計，第二階段是專用夾具設(shè)計。第一階段我們運用了基準選擇、切削用量選擇計算、機床選用、時間定額計算等方面的知識；夾具設(shè)計的階段運用了工件定位、夾緊機構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面的知識。
通過此次設(shè)計，使我們基本掌握了零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用夾具設(shè)計的方法和步驟等。學會了查相關(guān)手冊、選擇使用工藝裝備等等。
總的來說，這次設(shè)計，使我們在基本理論的綜合運用及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的訓練。提高了我們的思考、解決問題創(chuàng)新設(shè)計的能力，為以后的設(shè)計工作打下了較好的基礎(chǔ)。
由于能力所限，設(shè)計中還有許多不足之處，懇請各位老師、同學們批評指正！
參考文獻
[1]趙家奇,機械制造工藝學課程設(shè)計指導書—2版.北京:機械工業(yè)出版社,2000.10.
[2]李云,機械制造及設(shè)備指導手冊.北京:機械工業(yè)出版社,1997.8
[3]孟少農(nóng),機械加工工藝手冊.北京:機械工業(yè)出版社,1991.9.
[4]徐圣群，簡明加工工藝手冊.上海:科學技術(shù)出版社，1991.2
[5]艾興 肖詩綱主編.《切削用量簡明手冊》. 機械工業(yè)出版社, 1994
[6] 浦林祥主編.《金屬切削機床夾具設(shè)計手冊》.機械工業(yè)出版社, 1984
[7]王啟平主編《機床夾具設(shè)計》哈工大出版社 1985.12
[8]東北重型機械學院主編《機床夾具設(shè)計手冊》上海科學技術(shù)出版社 1980.1
[9]徐灝主編《機械設(shè)計手冊》機械工業(yè)出版社 1991.9
[10]孫麗媛主編，《機械制造工藝及專用夾具設(shè)計指導》，冶金工業(yè)出版社2002
前言
本次機械零件加工工藝設(shè)計是我們在完成機械課程設(shè)計之后的又一次課程設(shè)計，整合我們所學過的有關(guān)的知識 (如《機械制造工藝學》、工程制圖、《互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)》、《機械設(shè)計》、《熱加工工藝基礎(chǔ)》等)。讓我們對所學的專業(yè)課得以鞏固、提高及運用，使理論與實踐有機結(jié)合；讓我們對各科的作用更加深刻的熟悉與理解，并為以后的實際工作奠定堅實的基礎(chǔ)！
我認真復習了以前的課程并從圖書館借了各種參考資料，自己獨立完成此次的課程設(shè)計。我希望再次通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進一步適應性的訓練，希望自己在設(shè)計中能鍛煉自己的獨立思考、分析問題、解決問題的能力，為以后的學習和工作打下良好的基礎(chǔ)。
由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請老師給予指正和改善。
目 錄
前言 1
一、零件的分析 3
1.1零件的作用 3
1.2零件的工藝分析 3
1.3確定零件的生產(chǎn)類型 3
二、確定毛坯類型及繪制毛坯簡圖 4
2.2確定毛坯尺寸公差及機械加工余量 4
2.3毛坯簡圖： 4
三、工藝規(guī)程設(shè)計 5
3.1定位基準的選擇 5
3.2零件表面加工方法的選擇 5
3.3制定工藝路線 5
3.4加工設(shè)備及工藝裝備的選用 6
3.5加工余量、工序尺寸和公差的確定 7
3.6切削用量的計算 7
四、 夾具設(shè)計 22
4.1問題的提出 22
4.2夾具設(shè)計 22
4.2.1定位基準選擇 22
4.2.2 切削力及夾緊力計算 22
4.2.3定位誤差分析 22
4.2.4夾具設(shè)計及操作的簡要說明 22
小 結(jié) 23
參考文獻 24
一、零件的分析
1.1零件的作用
CA6140車床上的撥叉，它位于車床變速機構(gòu)中，主要起換擋作用，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。零件上方的Φ20mm的孔與操作機構(gòu)相連，下方的Ф50mm的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的齒輪變速。
1.2零件的工藝分析
零件圖下圖：
CA6140車床上的撥叉共有兩處加工表面。Ф20mm的孔，以及其上下表面，孔壁上有一個裝配時要鉆鉸的Ф8mm的錐孔，一個M6的螺紋孔，和一個缺口。 Ф50mm的孔，以及其上、下端面； 這兩組表面有一定的位置要求；
（1） Ф50mm的孔的上、下表面與Ф20的孔的垂直度誤差為0.07mm。
（2） Ф20mm的孔的上、下表面與Ф20的孔的垂直度誤差為0.05mm。
（3） Ф50mm、Ф20mm的孔的上、下表面以及Ф50mm的孔的內(nèi)表面的粗糙度誤差為3.2um。
（4） Ф20mm的孔的內(nèi)表面的粗糙度誤差為1.6um，精度為IT7。
1.3確定零件的生產(chǎn)類型
由已知CA6140車床撥叉的生產(chǎn)類型為大批量。所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序適當集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專用工裝。
二、確定毛坯類型及繪制毛坯簡圖
2.1選擇毛坯種類：
零件材料為HT200，考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，故選擇鑄件毛坯。兩零件鑄造為一體，加工時分開
2.2確定毛坯尺寸公差及機械加工余量
因為由<<機械制造工藝設(shè)計簡明手冊>>（以下稱〈〈工藝手冊〉〉表1.3-1查得毛坯的制造方法采用殼模鑄造級，表2.2-4查得加工余量等級為G級，選取尺寸公差等級為CT10。
根據(jù)以上資料及路線，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯如下：
1、延軸線方向長度方向的加工余量及公差（Ф20mm、Ф50mm端面） 查《工藝手冊》表2.2~4取Ф20mm、Ф50mm端面長度余量為2.5mm(均為雙邊加工)。 銑削加工余量為：a)粗銑：1.5mm b)精銑：1mm 毛坯尺寸及公差為：（35土0.3）mm （ 17土0.25）mm
2、內(nèi)孔（Ф50mm已鑄成孔）查《工藝手冊》表2.2~2.5，取Ф50mm已鑄成長度余量為3mm，即已鑄成孔Ф44mm。 鏜削加工余量為：a)粗鏜：2mm b)半精鏜：1mm 毛坯尺寸及公差為：（44土0.3）mm。
3、其他尺寸直接鑄造得到
2.3毛坯簡圖：
三、工藝規(guī)程設(shè)計
3.1定位基準的選擇
定位基準的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。定位基準選擇得正確、合理，可以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，嚴重的還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法進行。定位基準有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，然后在確定粗基準。
1、精基準的選擇
對于CA6140車床撥叉而言，由其零件圖可知內(nèi)孔是其設(shè)計基準（亦是設(shè)計基準和測量基準）， 但是又考慮到裝夾問題，所以選擇外圓面和端面作為基準。適合基準統(tǒng)一原則。
2、粗基準的選擇
對零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準，而對若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準，根據(jù)這個基準原則，現(xiàn)取Ф20mm的孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一組共兩個短V形塊支承兩個Ф20mm孔的外輪廓作主要定位面，以消除3個自由度，再用一個支承板支撐在Ф72mm的上表面，以消除3個自由度。
3.2零件表面加工方法的選擇
本零件的加工面有端面、臺階面、外圓面、平面、內(nèi)孔、通孔、螺紋，材料為HT200。根據(jù)尺寸精度、公差等級和表面粗糙度要求，查表2.23平面加工方案的經(jīng)濟精度和表面粗糙度；表2.24孔加工方案的經(jīng)濟精度和表面粗糙度；表2.25平面加工方案的經(jīng)濟精度和表面粗糙度；表2.27米制螺紋加工方案的經(jīng)濟精度和表面粗糙度；各表面加工方法的選擇如下表：
加工表面
表面粗糙度/um
加工方案
備注
Φ20上端面
3.2
粗銑—精銑
Φ20上端面
3.2
粗銑—精銑
Φ20上端面
3.2
粗銑—精銑
Φ20上端面
3.2
粗銑—精銑
缺口面
12.5
粗銑
內(nèi)孔Φ20
鉆-擴-鉸-精鉸
內(nèi)孔Φ50
3.2
粗鏜—半精鏜
螺紋孔M6
鉆—擴—攻螺紋
錐孔Φ8
鉆-擴-鉸-精鉸
3.3制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
1）工藝路線方案一：
工序一：鑄造
工序二：粗、精銑Ф20 mm、Ф50 mm的下表面，保證其粗糙度為3.2 um
工序三：以Ф20 mm的下表面為精基準，粗、精銑Ф20 mm的孔的上表面，保證其粗糙度為3.2 um,其上、下表面尺寸為30mm，
工序四：以Ф20 mm 的下表面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸Ф20 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為1.6 um，垂直度誤差不超過0.05mm
工序五：以Ф20 mm的下表面為精基準，粗、半精鏜Ф50 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為3.2 um
工序六；以Ф20 mm的下表面為精基準，粗、精銑Ф50 mm的上表面，保證其與孔的垂直度誤差不超過0.07mm，其上、下表面尺寸為12mm
工序七：銑斷
工序八：以Ф20 mm的孔為精基準，鉆Ф8 mm的錐孔的一半Ф4 mm，裝配時鉆鉸
工序九：以Ф20mm的孔為精基準，鉆Ф5mm的孔，攻M6的螺紋
工序十：以Ф20 mm的孔為精基準，銑缺口，保證其粗糙度為12.5um
工序十一：檢查
上面的工序可以是中批生產(chǎn)，但是其效率不高，并且工序四中的鉆孔方法在鉆孔是可能會偏離中心。經(jīng)綜合考慮，采用下面的方案二。
2）工藝路線方案二：
工序一；鑄造
工序二：粗、精銑Ф20 mm、Ф50 mm的下表面，保證其粗糙度為3.2 um
工序三：以Ф20 mm的下表面為精基準，粗、精銑Ф20 mm、Ф50 mm的孔的上表面，保證其粗糙度為3.2 um，Ф20 mm的上、下表面尺寸為30mm，Ф50 mm的上、下表面尺寸為12mm
工序四：以Ф20 mm 的下表面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸Ф2 0 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為1.6 um，垂直度誤差不超過0.05 mm
工序五：以Ф20 mm 的下表面為精基準，粗、半精鏜Ф50 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為3.2 um
工序六：銑斷
工序七：以Ф20 mm的孔為精基準，鉆Ф8 mm的錐孔的一半Ф4 mm，裝配時鉆鉸
工序八：以Ф20 mm的孔為精基準，鉆Ф5 mm的孔，攻M6的螺紋
工序九：以Ф20 mm的孔為精基準，銑缺口，保證其粗糙度為12.5 um
工序十：檢查
3.4加工設(shè)備及工藝裝備的選用
機床和工藝裝備的選擇應在滿足零件加工工藝的需要和可靠地保證零件加工質(zhì)量的前提下，與生產(chǎn)批量和生產(chǎn)節(jié)拍相適應，并應優(yōu)先考慮采用標準化的工藝裝備和充分利用現(xiàn)有條件，以降低生產(chǎn)準備費用。
撥叉的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，可以選用高效的專用設(shè)備和組合機床，也可選用通用設(shè)備，所選用的夾具均為專用夾具。根據(jù)《工藝課程設(shè)計》第三章金屬切削機床的技術(shù)參數(shù)和第四章機械加工工藝裝備，各工序加工設(shè)備及工藝裝備選用如下表：
工序號
工 序 內(nèi) 容
加工設(shè)備
工藝裝備
01
鑄造毛坯
02
粗、精銑Ф20 mm、Ф50 mm的下表面，保證其粗糙度為3.2 um
XA5032立式銑床
W18Cr4V硬質(zhì)合金端銑刀
03
以Ф20 mm的下表面為精基準，粗、精銑Ф20 mm、Ф50 mm的孔的上表面，保證其粗糙度為3.2 um，Ф20 mm的上、下表面尺寸為30mm，Ф50 mm的上、下表面尺寸為12mm
XA5032立式銑床
W18Cr4V硬質(zhì)合金端銑刀
04
以Ф20 mm 的下表面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸Ф2 0 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為1.6 um，垂直度誤差不超過0.05 mm
Z525型立式鉆床
高速鋼麻花鉆頭
高速鋼擴孔鉆頭
高速鋼鉸刀
05
以Ф20 mm 的下表面為精基準，粗、半精鏜Ф50 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為3.2 um
T616鏜床
YG6的硬質(zhì)合金刀
06
銑斷
XA6132銑床
高速鋼細齒圓鋸片刀
07
以Ф20 mm的孔為精基準，鉆Ф8 mm的錐孔的一半Ф4 mm，裝配時鉆鉸
Z525立式鉆床
高速鋼麻花鉆
08
以Ф20 mm的孔為精基準，鉆Ф5 mm的孔，攻M6的螺紋
Z525立式鉆床
高速鋼麻花鉆
09
以Ф20 mm的孔為精基準，銑缺口，保證其粗糙度為12.5 um
XA5032立式銑床
W18Cr4V硬質(zhì)合金端銑刀
10
檢查
3.5加工余量、工序尺寸和公差的確定
1.Φ20內(nèi)孔精度要求IT7參照《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》（以下簡稱《工藝手冊》）表2.3-8確定工序尺寸及余量為：
鉆孔： φ18
擴孔： φ19.8 2Z=1.8mm
半精絞： φ19.94 2Z=0.14mm
精絞： φ20
2.內(nèi)孔φ50 毛坯為鑄孔,內(nèi)孔精度要求IT12表面粗糙度為Ra3.6,參照《工藝手冊》表2.3-10確定工序尺寸及余量為:
一次 粗鏜φ45
二次 粗鏜φ48 2Z=3
三次 半精鏜φ49.7 2Z=1.7
四次 精鏜φ50 2Z=0.3
3.6切削用量的計算
2.5.1 工序二：粗、精銑孔Ф20mm、Ф50mm的下表面
（1） 加工條件
工件材料：HT200。бb=0.16GPa HBS=190~210，鑄件
機床：XA5032立式銑床
刀具；W18Cr4V硬質(zhì)合金端銑刀
W18Cr4V硬質(zhì)合金端銑刀，牌號為YG6，由《切削用量簡明手冊》〉后稱《切削手冊》表3.1查得銑削寬度ae<=60mm,深度ap<=4,齒數(shù)Z=10時，取刀具直徑do=80mm。又由《切削手冊》表3.2選擇刀具的前角ro=+5o;后角ao=8o;副后角a’o=,刀齒斜角λs=-10o,主刃Kr=60o,過渡刃Krε=30o,副刃Kr’=5o,過渡刃寬bε=1mm
(2) 切削用量
1）粗銑Ф20mm的下表面
a)切削深度 因切削用量較小，故可以選擇ap=1.5mm,一次走刀即可完成所需尺寸。
b)每齒進給量：由《切削手冊》表3.30可知機床的功為7.5KW，查《切削手冊》表3.5可得f=0.14~0.24mm/z,由于是對稱銑，選較小量f=0.14mm/z
c)查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（1.0~1.5）mm
查《切削手冊》表3.8, 壽命T=180min
d)計算切削速度 按《切削手冊》表3.27中的公式：
也可以由表3.16查得=98mm/s n=439r/min vf =490mm/s 又根據(jù)XA5032銑床參數(shù)，選 n=475r/min vf =600mm/s，則實際的切削速度為：
即==119.3m/min,實際進給量為：
即==0.13mm/z
e)校驗機床功率 查《切削手冊》表3.24，Pcc=1.1KW,而機床所提供的功率Pcm為1.7KW，所以Pcm> Pcc,故校驗合格。
最終確定ap=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/min vc=119.3m/min fz=0.13mm/z
f)計算基本工時
公式中： L=l+y+Δ；根據(jù)《切削手冊》表3.26，可得 l+Δ=12mm,所以L=l+y+Δ=32+12=44mm
故 =44/600=0.073min
2)粗銑Ф50mm的下表面
a)銑削Ф50mm的下表面與銑削Ф20mm的下表面的相關(guān)參數(shù)及其用量等都相同。即 ap=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/s vc=119.3m/min fz=0.13mm/z
b)計算基本工時
公式中： L=l+y+Δ；根據(jù)《切削手冊》表3.26，可得 l+Δ=0所以L=l+y+Δ=72mm
故 =72/600=0.12min
3)精銑孔Ф20mm的下表面
a) 切削深度 因切削用量較小，故可以選擇ap=1.0mm, 一次走刀即可完成所需尺寸
b)每齒進給量：由《切削手冊》表3.30可知機床的功為7.5KW，查《切削手冊》表3.5可得f=0.5~0.7mm/r，由于是對稱銑，選較小量f=0.7mm/r
c)查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（1.0~1.5）mm
查《切削手冊》表3.8, 壽命T=180min
d)計算切削速度 按《切削手冊》表3.27中的公式：
也可以由表3.16查得=124mm/s vf =395mm/min n=494r/min,根據(jù)XA5032銑床參數(shù)，選 n=475r/min vf =375mm/min , 則實際的切削速度為
所以==119.3m/min,實際進給量
所以==0.08mm/z
e)校驗機床功率 查《切削手冊》表3.24，Pcc=1.1KW,而機床所提供的功率Pcm為1.7KW，所以Pcm> Pcc,故校驗合格。
最終確定ap=1.0mm nc=475r/min vfc=375mm/min vc=119.3mm/min
f)計算基本工時
公式中： L=l+y+Δ；根據(jù)《切削手冊》表3.26，可得 l+Δ=80mm, 所以L=l+y+Δ=32+80=112mm
故 =112/375=0.3min
2)精銑Ф50mm的下表面
a)銑削Ф50mm的下表面與銑削Ф20mm的下表面的相關(guān)參數(shù)及其用量等都相同。即 ap=1.0mm nc=475r/min vfc=375mm/min vc=119.3mm/m
b)計算基本工時
公式中： L=l+y+Δ；根據(jù)〈〈切削手冊〉〉表3.26，可得 l+Δ=80mm所以L=l+y+Δ=72+80=152mm
故 =152/375=0.405min
2.5.2 工序三：粗、精銑孔Ф20mm、Ф50mm的上表面
本工序的切削用量及基本工時與工序一中的粗、精銑孔Ф20mm、Ф50mm的下表面相同。
2.5.3 工序四：鉆、擴、鉸、精鉸Ф20mm的孔
（一） 鉆Ф18mm的孔
（1）加工條件
工藝要求：孔徑d=18mm, 孔深l=30mm,通孔 ，用乳化液冷卻
機床 ：Z525型立式鉆床
刀具 ：高速鋼麻花鉆頭
選擇高速鋼麻花鉆頭，其直徑do=18mm,鉆頭幾何形狀為：由《切削手冊》表2.1及表2.2 選修磨橫刃，β=28o αo=10o 2Φ=118o 2Φ1=70o bε=3.5mm b=2mm l=4mm
(2) 切削用量
1) 決定進給量f
a)、按加工要求決定進給量 根據(jù)《切削手冊》表2.7，當鑄鐵的強度
бb200HBS do=18mm時，f=0.70~0.86mm/r
由于L/d=30/18=1.67<3,故取修正系數(shù)K=1
所以 f=(0.70~0.86)x1=(0.70~0.86)mm/r
b) 按鉆頭強度決定進給量 根據(jù)表2.8，當бb=190MPa,do=18mm,鉆頭強度允許的進給量f=1.6mm/r
c)按機床進給機構(gòu)強度決定進給量 根據(jù)表2.9，當бb210MPa,do20.5mm,機床進給機構(gòu)允許的軸向力為11760N（Z525鉆床允許的軸向力為15696N（見《工藝設(shè)計手冊》表4.2-14）時，進給量為1.5mm/r。
從以上三個進給量比較可以看出，受限制的進給量是工藝要求，其值為f=0.70~0.86mm/r，根據(jù)Z525鉆床說明書，選f=0.80mm/r（見《工藝設(shè)計手冊》表4.2-16），又由《切削手冊》表2.19可以查出鉆孔時的軸向力，當f=0.80mm/r do<=21mm時，軸向力Ff=7260N
軸向力的修正系數(shù)為1.0，故Ff=7260N
根據(jù)Z525鉆床說明書，機床進給機構(gòu)強度允許的最大軸向力為Fmax=15696N，由于Ff
Mc
又根據(jù)《切削手冊》表2.23，當бb=(170~213)MPa do<=20mm f<=0.9mm/r vc<=17.4m/min時 Pc=1.7KW
根據(jù)Z525鉆床說明書, Pc Mc
又根據(jù)《切削手冊》表2.23，當бb=(170~213)MPa do<=20mm f<=0.75mm/r vc<=20m/min時 Pc=1.7KW
根據(jù)Z525鉆床說明書, Pc Mc
又根據(jù)《切削手冊》表2.23，當бb=(170~213)MPa do<=20mm f<=2.0mm/r vc<=10m/min時 Pc=1.7KW
根據(jù)Z525鉆床說明書, Pc3,故取修正系數(shù)K=0.8
所以 f=(0.18~0.22)x0.8=(0.144~0.176) mm/r
b) 按鉆頭強度決定進給量 根據(jù)表2.8，當бb=190MPa,do<=4.3mm,鉆頭強度允許的進給量f=0.5mm/r c)按機床進給機構(gòu)強度決定進給量 根據(jù)表2.9，當бb210MPa,do10.2mm,機床進給機構(gòu)允許的軸向力為8330N（Z525鉆床允許的軸向力為8830N（見《工藝設(shè)計手冊》表4.2-14）時，進給量為1.63mm/r。
從以上三個進給量比較可以看出，受限制的進給量是工藝要求，其值為f=(0.144~0.176) mm/r，根據(jù)Z525鉆床說明書，選f=0.17mm/r（見《工藝設(shè)計手冊》表4.2-16），又由《切削手冊》表2.19可以查出鉆孔時的軸向力，當f<=0.17mm/r do<=12mm時，軸向力Ff=1230N
軸向力的修正系數(shù)為1.0，故Ff=1230N
根據(jù)Z525鉆床說明書，機床進給機構(gòu)強度允許的最大軸向力為Fmax=8330N，由于Ff Mc
又根據(jù)《切削手冊》表2.23，當бb=(170~213)MPa do<=10mm f<=0.53mm/r vc<=17.4m/min時 Pc=0.8KW
根據(jù)Z525鉆床說明書, Pc Mc
又根據(jù)《切削手冊》表2.23，當бb=(170~213)MPa do<=10mm f<=0.53mm/r vc<=15.1m/min時 Pc=1.0KW
根據(jù)Z525鉆床說明書, Pc
收藏