CA6140車床831007撥叉的鏜Ф55孔夾具設(shè)計及加工工藝裝備【含4張CAD圖+說明書】
CA6140車床831007撥叉的鏜Ф55孔夾具設(shè)計及加工工藝裝備【含4張CAD圖+說明書】,含4張CAD圖+說明書,ca6140,車床,55,夾具,設(shè)計,加工,工藝,裝備,設(shè)備,cad,說明書,仿單
機 械 制 造 技 術(shù) 基 礎(chǔ)
課程設(shè)計說明書
設(shè)計題目 設(shè)計“CA6140車床撥叉”零件的機械加工工藝及工藝設(shè)備
設(shè)計者 董超
指導(dǎo)教師 敖曉春
哈 爾 濱 理 工 大 學(xué)
機械設(shè)計制造及其自動化系
2006年9月11日
哈 爾 濱 理 工 大 學(xué)
機械自造工藝及夾具課程設(shè)計任務(wù)書
設(shè)計題目：制定CA6140C車床撥叉的加工工藝，設(shè)計鉆22mm孔的鉆床夾具
設(shè)計要求：中批量生產(chǎn) 手動夾緊 通用工藝裝備
設(shè)計時間： 2006.9.11~2006.9.29
設(shè)計內(nèi)容：1、熟悉零件圖；
2、繪制零件圖（一張）；
3、繪制毛坯圖（一張）；
4、編寫工藝過程卡片和工序卡片（各一張）；
5、繪制夾具總裝圖；
6、繪制夾具零件圖；
7、說明書
班 級：機 械 03-1 班
學(xué) 生： 董 超
指導(dǎo)教師： 敖 曉 春
系 主 任：
2006年09月11日
目錄
目錄 3
序言 3
一、零件的分析 4
零件的作用 4
零件的工藝分析 4
二 . 確定生產(chǎn)類型 4
三 .確定毛坯 4
四.工藝規(guī)程設(shè)計 5
(一)選擇定位基準： 5
（二）制定工藝路線 5
（三）選擇加工設(shè)備和工藝設(shè)備 5
(四）機械加工余量、工序尺寸及工時的確定 6
五、 夾具設(shè)計 9
(一)問題的提出 9
(二)夾具設(shè)計 9
3.定位誤差分析 10
4鉆床夾具的裝配圖見附圖 10
參考文獻： 10
序言
機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計使我們學(xué)完了大學(xué)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(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練,因此,它在我們四年的大學(xué)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(yīng)性訓(xùn)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導(dǎo)。
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φ22孔與操縱機構(gòu)相連，二下方的φ55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. 小頭孔以及與此孔相通的的錐孔、螺紋孔
2. 大頭半圓孔
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，可以粗加工撥叉底面，然后以此作為粗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(fù)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 確定生產(chǎn)類型
初步確定工藝安排為：。中批量生產(chǎn) 手動夾緊 通用工藝裝備
三 確定毛坯
1 確定毛坯種類：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)類型為大批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。查《機械制造工藝及設(shè)備設(shè)計指導(dǎo)手冊》324頁表15-5選用鑄件尺寸公差等級CT9級。
2 確定鑄件加工余量及形狀：
《機械制造工藝及設(shè)備設(shè)計指導(dǎo)手冊》325頁表15-7，選用加工余量為MA-G級，并查表15-8確定各個加工面的鑄件機械加工余量，鑄件的分型面的選者及加工余量如下表所示：
簡圖
加工面代號
基本尺寸
加工余量等級
加工余量
說明
D1
22mm
G
3.02
孔降一級雙側(cè)加工
D2
55mm
G
3.02
孔降一級雙側(cè)加工
T2
75mm
6.5
單側(cè)加工
T3
58mm
G
2.5
單側(cè)加工
T4
75mm
6.5
單側(cè)加工
3繪制鑄件零件圖：
四工藝規(guī)程設(shè)計
(一)選擇定位基準：
1 粗基準的選擇：以零件的底面為主要的定位粗基準，以兩個小頭孔外圓表面為輔助粗基準。
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。
（二）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(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查《機械制造工藝及設(shè)備設(shè)計指導(dǎo)手冊》346頁表15-32、15-33、15-34，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：
工序
工序內(nèi)容
定位基準
工序
工序內(nèi)容
定位基準
010
粗銑兩端小頭孔上端面
T1及小頭孔外圓
100
半精鏜中間孔
T1及小頭孔外圓
020
粗銑中間孔上端面
T1及小頭孔外圓
110
鉆2-錐銷孔、螺紋孔、功螺紋
T1及小頭孔
030
粗銑中間孔下端面
T3及小頭孔外圓
120
銑斷
T1、D1
040
精銑兩端小頭孔上端面
T1及小頭孔外圓
130
去毛刺
050
精銑中間孔上端面
T1及小頭孔外圓
140
檢查
060
精銑中間孔下端面
T3及小頭孔外圓
150
若某道工序有誤返工
070
擴兩端小頭孔
T1及小頭孔外圓
080
精鉸兩端小頭孔
T1及小頭孔外圓
090
擴中間孔
T1及小頭孔外圓
（三）選擇加工設(shè)備和工藝設(shè)備
1 機床的選擇：
工序010～060均為銑平面，可采用X6140臥式銑床。
工序070～080采用鉆床。
工序090～100采用鏜床。
工序110采用鉆床。多刀具組合機床。
工序120采用銑斷機床。
2 選擇夾具：該撥叉的生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批生產(chǎn)，所以采用專用夾具。
3 選擇刀具：在銑床上加工的各工序，采用硬質(zhì)合金銑刀即可保證加工質(zhì)量。在鉸孔，由于精度不高，可采用硬質(zhì)合金鉸刀。
4選擇量具：兩小頭孔、中間孔均采用極限量規(guī)。
5其他：對垂直度誤差采用千分表進行檢測，對角度尺寸利用專用夾具保證，其他尺寸采用通用量具即可。
（四）機械加工余量、工序尺寸及公差的確定
1圓柱表面工序尺寸：
前面根據(jù)資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定各表面的各個加工工序的加工余量如下：
加工表面
加工內(nèi)容
加工余量
精度等級
工序尺寸
表面粗糙度
工序余量
最小
最大
（D2）
鑄件
6
CT9
擴孔
5.8
IT12
6.3
2.0
6.25
半精鏜
0.2
IT10
3.2
0.05
0.25
擴孔
5.84
IT12
6.3
2.0
6.25
精鉸孔
0.06
IT7
1.6
0.05
0.25
2 平面工序尺寸：
工序號
工序內(nèi)容
加工余量
基本尺寸
經(jīng)濟精度
工序尺寸偏差
工序余量
最小
最大
鑄件
2.5
CT9
010
粗銑兩端小頭孔上端面
2
58.5
12
1.60
3.60
020
粗銑中間孔上端面
6
27
12
1.65
6.5
030
粗銑中間孔下端面
6
21
12
1.75
6.5
040
精銑兩端小頭孔上端面
0.5
58
11
0. 35
1.16
050
精銑中間孔上端面
0.5
20.5
10
0.47
1.12
060
精銑中間孔下端面
0.5
20
10
0.47
1.12
3確定切削用量及時間定額：
工序010 以T1為粗基準，粗銑φ22孔上端面。
1. 加工條件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。
加工要求：粗銑φ22孔上端面。
機床：X6140臥式銑床。
刀具：W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號YG6。銑削寬度ae<=60,深度ap<=4,齒數(shù)z=10,故據(jù)《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》（后簡稱《簡明手冊》）取刀具直徑do=80mm。選擇刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齒斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過渡刃寬bε=1mm。
2. 切削用量
1）銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需長度。
2）計算切削速度 按《簡明手冊》，V c=
算得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)XA6140銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。
5)校驗機床功率 查《簡明手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。
最終確定 ap=1.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）計算基本工時
tm＝L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。
工序020和工序030 以T1及小頭孔外圓為基準φ55孔上下端面。
1. 加工條件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。
加工要求：精銑φ55上端面。
機床：X6140臥式銑床。
刀具：W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號YG6。銑削寬度ae<=60,深度ap<=4,齒數(shù)z=10,故據(jù)《簡明手冊》取刀具直徑do=80mm。選擇刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齒斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過渡刃寬bε=1mm。
2. 切削用量
1） 銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需長度。
2） 每齒進給量 機床功率為7.5kw。查《簡明手冊》f=0.14~0.24mm/z。由于是對稱銑，選較小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面最大磨損及壽命
查《簡明手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《簡明手冊》表3.8，壽命T=180min
4） 計算切削速度 按《簡明手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)XA6132銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。
5)校驗機床功率 查《簡明手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。
最終確定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）計算基本工時
tm＝L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。
工序070和080以T1及小頭孔外圓為基準，擴、精鉸φ22孔，保證垂直度誤差不超過0.05mm,孔的精度達到IT7。
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，后角αo＝12°，二重刃長度bε=2.5mm,橫刀長b=1.5mm,寬l=3mm,棱帶長度 ° ° °
2.選擇切削用量
（1）決定進給量
查《切》
所以，
按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇
最終決定選擇機床已有的進給量 經(jīng)校驗 校驗成功。
（2）鉆頭磨鈍標準及壽命
后刀面最大磨損限度（查《簡明手冊》）為0.5～０.８mm，壽命．
?。?）切削速度
查《切》 修正系數(shù)
故。
查《簡明手冊》機床實際轉(zhuǎn)速為
故實際的切削速度
３.計算工時
由于所有工步所用工時很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時間。
擴鉸和精鉸的切削用量如下：
擴鉆：
精鉸：
工序090和100 T1及小頭孔外圓為基準，擴、半精鏜φ55孔。
1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=48mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角αo＝11°，二重刃長度bε=11mm,橫刀長b=5mm,弧面長l=9mm,棱帶長度 ° ° °
2.選擇切削用量
（1）決定進給量沒
查《簡明手冊》
按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇
最終決定選擇Z550機床已有的進給量 經(jīng)校驗 校驗成功。
（2）鉆頭磨鈍標準及壽命
后刀面最大磨損限度（查《簡明手冊》）為0.8～1.2mm，壽命
擴孔后刀面最大磨損限度（查《簡明手冊》）為0.9～１.４mm，壽命
鉸和精鉸孔后刀面最大磨損限度（查《簡明手冊》）為０.６～０.９mm，壽命
（3）切削速度
查《切》 修正系數(shù)
故。
查《簡明手冊》機床實際轉(zhuǎn)速為
故實際的切削速度
擴鉸和半精鉸的切削用量同理如下：
擴鉆：
半精鉸：
３.計算工時
所有工步工時相同。
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。并設(shè)計工序5. 粗鏜半精鏜中間孔。
（一） 任務(wù)的提出
本夾具主要用來鏜削中間孔，使之成為下一道工序的基準，由于是中批量生產(chǎn)，因此要保證加工的精度，所以，本道工序加工時，主要應(yīng)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）定位方案及定位裝置的設(shè)計計算
1. 定位方案及定位裝置的設(shè)計計算
1）定位基準的選擇
根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特性，結(jié)合工件加工精度要求和便于裝夾的原則等因素，工件采用1個平面1個短圓柱銷1個擋銷定位。1個平面限制3個自由度，1個短圓柱銷限制2個自由度一個擋銷限制1個自由度。
2）定位元件及裝置的設(shè)計：
定位元件采用一面兩銷定位機構(gòu)
（三）夾緊方案及裝置的設(shè)計計算
1 夾緊方案的確定
由于是中批量生產(chǎn)，采用手動夾緊，一端用螺栓
夾緊，一端用移動壓板夾緊。
夾緊力大小的分析計算：
鏜削力計算：
由《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》查的切削力公式:
由表查的
=900 xFz=1.0 yFz=0.75 nFz=0
=530 xFy=0.9 yFy=0.75 nFy=0
=450 xFx=1.0 yFx=0.4 nFx=0
KFz=KFx=KFy=1
經(jīng)計算得：
Fz=635N
Fy=361N
Fx=168N
因為Fx的力的方向垂直于夾具體，且較小，所以不予考慮。
計算Fz與Fy的合力F=730N
在計算切削力時必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，
安全系數(shù)
其中，為基本安全系數(shù)1.2；
為加工性質(zhì)系數(shù)為1.3；
為刀具鈍化系數(shù)為1.2；
為斷續(xù)切削系數(shù)為1.3。
=1
所以，K=2.0
所以F1=1460N
這個力主要靠摩擦抵消，所以FqF1(f1+f2)
f 1=f2=0.25
得Fq2920N
每個夾緊裝置提供的夾緊力為
Q1460N
得所需的夾緊力最小為1460N.
計算夾緊螺栓直徑:
d1
F0=1.2Q
得d1 6.3mm
所以選用M10的螺栓，強度足夠。
（四）定位誤差分析：
計算要加工孔軸線與已經(jīng)鉆好的孔的軸線的最大的平行度的誤差max=0.021-(-0.2)=0.221mm。
（五）夾具設(shè)計及操作簡要說明
如前述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該考慮提高勞動生產(chǎn)率。為此，采用了快換裝置。拆卸時，松開兩邊夾緊螺母，移動壓板實現(xiàn)工件快換。
鏜床夾具裝配圖見附圖
參考文獻:
趙家奇編,機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書—2版.---北京:機械工業(yè)出版社,2000.10.
李云主編,機械制造及設(shè)備指導(dǎo)手冊.-- 北京:機械工業(yè)出版社,1997.8
孟少農(nóng)主編,機械加工工藝手冊.---2---北京:機械工業(yè)出版社,1991.9
。
15
表1 機械加工工藝過程卡
機械加工工藝過程卡片
產(chǎn)品型號
KCSJ-09
零件圖號
09
產(chǎn)品名稱
合鑄撥叉
零件名稱
撥叉
材料牌號
HT250
毛坯種類
鑄件
毛坯外形尺寸
Φ40×50
備注
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
車間
工段
設(shè)備
工藝裝備
工時
01
粗銑
粗銑Φ22孔上端面
X51立式銑床
專用銑 夾具
26
02
粗鏜
粗鏜Φ55孔
T68臥式鏜床
專用鏜 夾具
03
粗、半精銑
1) 銑出Φ73圓柱孔；
2) 粗銑Φ55上端面；
3) 半精銑Φ22上端面。
X51立式銑床
專用銑 夾具
04
粗、精鉸
1）粗鉸至；
2) 精鉸至
Z525 立式鉆床
專用鉆 夾具
52
05
半精銑
半精銑Φ55端面
X51立式銑床
專用銑 夾具
50
06
半精鏜
半精鏜Φ55孔
T68立式鏜床
專用鏜 夾具
2.4
07
鉆、鉸
1)鉆Φ8孔；
2)鉸Φ8孔
Z525立式鉆床
專用鉆 夾具
4
08
鉆、攻
1)鉆M8底孔；
2)攻螺紋
Z525立式鉆床
專用鉆 夾具
2.5
09
銑
銑斷
X61臥式銑床
專用銑 夾具
15
編 制
審 核
批 準
共 1 頁
第 1 頁
機械加工工藝卡片
產(chǎn)品型號
KCSJ-09
零部件圖號
09
產(chǎn)品名稱
零部件名稱
撥叉
共 2 頁
第 1 頁
車間
工序號
工序號稱
材料牌號
02
01
粗銑
HT250
毛坯種類
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件數(shù)
每臺件數(shù)
鑄造件
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號
設(shè)備編號
同時加工件數(shù)
立式銑床
X51
1
夾具編號
夾具名稱
切削液
一面兩銷
工位器具編號
工位器具名稱
工布工時
機動
輔助
工步號
工步內(nèi)容
工藝裝備
主軸速度(r/min)
切削速度(m/min)
進給量(mm/r)
背吃刀量(mm)
進給次數(shù)
工步工時
機動
輔助
1
粗銑Φ22上端面銑
刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀
361
142
0.1
4
1
26
量具：（1）游標卡尺 （2）千分尺
設(shè)計（日期）
校對（日期）
審核（日期）
標準化（日期）
會簽（日期）
標記
處數(shù)
更改文件編號
簽字
日期
標記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期
機械加工工藝卡片
產(chǎn)品型號
KCSJ-09
零部件圖號
09
產(chǎn)品名稱
零部件名稱
撥叉
共 2 頁
第 1 頁
車間
工序號
工序號稱
材料牌號
02
02
鉸
HT250
毛坯種類
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件數(shù)
每臺件數(shù)
鑄件
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號
設(shè)備編號
同時加工件數(shù)
立式鉆床
Z525
1
夾具編號
夾具名稱
切削液
一面兩銷
工位器具編號
工位器具名稱
工布工時
機動
輔助
工步號
工步內(nèi)容
工藝裝備
主軸速度(r/min)
切削速度(m/min)
進給量(mm/r)
背吃刀量(mm)
進給次數(shù)
工步工時
機動
輔助
1
粗鉸孔
刀具：專用銑刀
140
9.45
0.81
0.81
1
26
2
精鉸孔至至
140
9.67
0.48
0.24
2
52
量具：圓柱塞規(guī)
設(shè)計（日期）
校對（日期）
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目 錄
第一章 機械加工工藝規(guī)程 1
第一節(jié) 序言 1
第二節(jié) 零件的分析 2
1零件的作用 2
2零件的實物圖 3
3零件的工藝分析 3
4工藝規(guī)程設(shè)計 4
4.1確定毛坯種類 4
4.2基面的選擇 4
4.3制定工藝路線 6
4.4機械加工余量工序尺寸及公差的確定 7
4.5確定切削用量及時間定額 8
第二章 夾具設(shè)計 14
設(shè)計總結(jié) 15
參考文獻 16
第一章 機械加工工藝規(guī)程
第一節(jié) 序言
機械制造技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)是以機械制造中的工藝問題為研究對象，實踐性較強的一門學(xué)科，通過對此門學(xué)科的課程設(shè)計，使我在下述各方面得到了鍛煉：
⒈能熟練運用機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識，正確的解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線的安排、工藝尺寸的確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。
⒉提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。通過設(shè)計夾具的訓(xùn)練，獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計出高效、省力、既經(jīng)濟合理又能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。
⒊學(xué)會使用手冊及圖表資料。
⒋培養(yǎng)了一定的創(chuàng)新能力。
通過對CA6140拔叉的工藝及夾具設(shè)計，匯總所學(xué)專業(yè)知識如一體(如《互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)》、《機械設(shè)計》、《金屬切削機床概論》、《機械制造工藝學(xué)》、《金屬切削原理與刀具》等)。讓我們對所學(xué)的專業(yè)課得以鞏固、復(fù)習(xí)及實用，在理論與實踐上有機結(jié)合；使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)！
第二節(jié) 零件的分析
1零件的作用
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φ22孔與操縱機構(gòu)相連，二下方的φ55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。
2零件圖
3零件的工藝分析
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.小頭孔以及與此孔相通的的錐孔、螺紋孔
2.大頭半圓孔Ф55
3.小頭孔端面、大頭半圓孔上下Ф73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，可以粗加小頭孔端面，然后以此作為粗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(fù)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
4工藝規(guī)程設(shè)計
4.1確定毛坯種類
1零件材料為HT250，零件結(jié)構(gòu)較簡單，中等批量生產(chǎn)，選擇砂型鑄造毛坯，查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》，表2-2-5，選用鑄件尺寸公差等級為CT-12。
2確定加工余量及形狀
加工余量
上端面 5
55上端面 5
55下端面 5
22孔 4
55 10
73 10
3繪制鑄件毛坯圖
4.2基面的選擇
定位基準是影響撥叉零件加工精度的關(guān)鍵因素?；鶞蔬x擇得合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工過程中將問題百出，更有甚者，造成零件的大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。
（1）粗基準的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應(yīng)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)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取φ22 孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一組共兩塊V形塊支承這兩個φ40作主要定位面，限制5個自由度，再以一個銷釘限制最后1個自由度，達到完全定位,然后進行銑削。
（2）精基準的選擇。主要應(yīng)該考慮基準重合的問題。當(dāng)設(shè)計基準與工序基準不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，應(yīng)該進行尺寸互算。
（3）加工階段的劃分
該撥叉加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段劃分成粗加工、半精加工和精加工幾個階段。
(4）工序的集中和分散
本撥叉選用工序集中原則安排撥叉的加工工序。該撥叉的生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，可以采用萬能型機床配以專用工裝、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證加工表面之間的相對位置精度要求。
(5) 加工原則:
1）遵循“先基準后其他”原則，首先加工基準——撥叉下端面
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.
4）遵循“先面后孔”原則.
4.3制定工藝路線
制定工藝路線得出發(fā)點,應(yīng)當(dāng)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)已確定的情況下,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。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
工藝路線方案：
01 劃線
10 以下端面為基準，鉆18孔
20 以下端面為基準，粗車40, 55, 73上端面，55, 73內(nèi)圓
0 以下端面為基準，精車40, 55, 73上端面，55, 73內(nèi)圓
340 以上端面為基準，粗車55, 73下端面
50 以上端面為基準，精車55,73下端面
60 以上端面為擋板，以55, 73內(nèi)孔為基準，粗車18,至21.5，精度達IT8
70 以上端面為擋板，以55, 73內(nèi)孔為基準，精車21.5,至22，精度達IT7
80 鉆8圓錐孔
90 鉆7.8底孔，攻M8內(nèi)螺紋
100 銑斷
110 去毛刺
120 檢驗
4.4機械加工余量工序尺寸及公差的確定
圓柱表面工序尺寸：
前面已確定各表面加工余量，現(xiàn)確定各表面多工序的加工余量
加工表面
加工內(nèi)容
加工余量
精度等級
表面粗糙度
工序余量
鉆
18
IT10
最小
最大
粗車
3.5
IT8
3.2
3.2
精車
0.5
IT7
1.6
0.2
1.01
粗車
9
6.3
8.7
9.3
精車
1
3.2
0.7
1
粗車
9
6.3
8.7
9.3
精車
1
6.3
0.7
1
平面表面工序尺寸
加工表面
加工內(nèi)容
加工余量
精度等級
表面粗糙度
工序余量
40上下端面
粗車
4
6.3
3.7
4.3
精車
1
3.2
0.7
1.7
55上下端面
粗車
4
6.3
3.7
4.3
精車
1
3.2
0.7
1.7
73上下端面
粗車
4
6.3
3.7
4.3
精車
1
6.3
0.7
1.7
4.5確定切削用量及時間定額
工序01. 劃線
根據(jù)圖樣技術(shù)要求，在毛坯上用劃線工具畫出加工界限
工序10 鉆18孔
1. 選擇鉆頭
查《切削》，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，=18
鉆頭采用雙錐后磨橫刃，查《切削》表2-1-2，取后角=120
二重刃長度=3.5，橫刃長度b=2，弧面長度=4，棱帶長度=1.5
查表2-2得2=120，=30
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》表2-7，f=0.43~0.53
查《切削》表2-7，修正系數(shù)k=1.0
按鉆頭遷都選擇，查《切削》表2-8，鉆頭允許進給量為1.45mm/n，按機床進給機構(gòu)強度選擇：查《切削》表2-9，機床進給機構(gòu)允許軸向力為8330N時，進給偉f=0.93mm/n
以上三個進給量比較得出，受限制的進給量是加工要求，其值為0.43~0.53mm/n，最終選擇進給量f=0.48mm/n
根據(jù)《切削》表2-9，由進給量和鉆頭直徑得鉆孔是軸線力=5880N，軸向修正系數(shù)為1，故=5880，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，故所選進給量可用.
（2） 確定鉆頭磨鈍標準及壽命
查《切削》表2-1-2，得后刀面最大磨損限度為0.7mm，壽命T=50min
（3） 切削速度
查《切削》表2.30，切削速度計算公式為：
其中=11.1 =18 =0.25 =9 =0 =0.4 =0.48
m=0.125
查得修正系數(shù)=0.85
（4） 檢驗機床扭矩及攻率
查《切削》表2.20，當(dāng)f<=0.51, <21時，
修正系數(shù)為1.2
故=43.16x1.2=51.8NM
查機床說明書，=144.2NM
查《切削》表2.23，鉆頭消耗攻率=1.7KW
查機床說明書，=2.8x0.81=2.26KW
因為<,<
故切削用量可用，即f=0.48，n=272，=13
3. 計算工時
查《切削》表2.29的=10
工序20 粗車40上端面，55上端面，55，73內(nèi)圓，以下端面為粗基準，加工后表面粗糙度達到6.3
1. 加工條件
工件材料：HT250，=170~240Mpa，鑄造，
加工要求：粗車40孔端面，加工余量4mm，加工后表面粗糙度達到6.3
機床：CA6140
刀具：YG6硬質(zhì)合金端面車刀，前角=10，后角=6，主偏角=15 副偏角=12，刃傾角=-6，取刀桿尺寸BxH=20x30
2. 切削用量
1） 切削深度
因為余量較小，選擇=2，一次走刀完成
2） 進給量
查《切削用量簡明手冊》表1-4，有刀桿尺寸和工件直徑，選取f=1mm/n
3） 確定刀具壽命和磨鈍標準
查《切削》表1.9，選后刀面最大磨損限度為0.9mm，因為是硬質(zhì)合金普通車刀，車刀壽命T=60min
4） 計算切削速度和每分鐘進給量
查《切削》表1.11，由灰鑄鐵硬度和進給量=1，選取=44
主軸轉(zhuǎn)速： ==
每分鐘進給量：
5） 校檢機床攻率
查《切削》表1.31，主軸允許攻率為7.5KW>
最終確定=4.0mm
=350mm/min =44m/min
6） 計算基本工時
查《切削手冊》表1.26，入切量及超切量為=12.5mm
= L=l+=160+12.5=172.5mm
==
粗車55, 73上端面，55, 73內(nèi)圓孔，加工后表面粗糙度達到6.3，切削用量與粗車40上端面相同
計算基本工時，查《切削》表1.26，入切量及超切量為=12.5mm
====0.24min
工序30 精車40上端面，以下端面為基準，加工后表面粗糙度達到3.2，保證55上端面垂直度要求
刀具：YG硬質(zhì)合金車刀
機床：CA6140
加工要求：精度40上端面，加工余量1mm，加工后表面粗糙度達到3.2
選擇=1mm，兩次走刀
查《切削》表1.6，進給量f=0.25~0.4mm/r，取f=0.4mm/r
查《切削》表1.11，查得=90m/min
==717r/min
查《簡明手冊》取=700
則實際切削速度v==88m/min
當(dāng)=600r/min
每分鐘進給量=0.4x700=280mm
工時===0.59
精車55, 73上端面，55, 73內(nèi)圓孔，加工后滿足孔德公差要求，切削用量與精車40上端面相同
工時==*2=0.56min
工序40 粗車55, 73下端面，以上端面為基準
切削用量及工時與工序20一樣
工序50 精車55, 73下端面，以上端面為基準
切削用量及工時與工序30一樣，加工后滿足孔的公差要求
工序60 以上端面為擋板，以55, 73軸線為基準，粗車18到21.5，加工后精度達到IT18，表面粗糙度達到3.2
1.選擇刀具
查《機械手冊》表5.26，選擇硬質(zhì)合金鏜刀，取d=12,mm，總長L=125
2.選擇切削用量
查《課程設(shè)計》表5-69，取=2mm，選擇刀具類型為刀頭，切削速度=0.66~1.32m/s，=0.3~1.0mm/r
現(xiàn)取=0.9m/s=54m/min f=0.5mm/r
取主軸轉(zhuǎn)速=200
每分鐘進給量=0.5x200=100mm/r
基本工時==
工序70 以上端面為擋板，以55, 73軸線為基準，精車21.5到22，加工后精度達IT7，表面粗糙度達到7.6
取=0.5mm，走刀兩次
查《課程設(shè)計》表5-9，取=1.1m/s=66m/min f=0.3mm/r
去主軸轉(zhuǎn)速300r/min
每分鐘進給量=0.3x300=90mm/r
基本工時：==
工序80 鉆8孔，以22中心軸線為基準
刀具：專用刀具
機床：Z525立式鉆床
確定進給量：
查《切削》表2.7，f=0.22~0.26mm/r 現(xiàn)取f=0.24mm/r
查《切削》表2.15，v=14m/min
主軸轉(zhuǎn)速===571r/min
取=600r/min
則實際切削速度為v===14.7m/min
切削基本工時==
工序100 銑斷 以22中心軸線為基準
選擇鋸片銑刀,d=160mm，l=4mm，中齒，Z=40
采用X61臥銑
查《切削》表3.5，選擇進給量f=0.1mm/z，切削速度v=27m/min
則===54r/min
查《簡明機械加工工藝手冊》表4.2，取=100r/min
則實際切削速度v===50.2m/min
每分鐘進給量=z=0.1*40*100=400mm/min
基本工時====0.25min
第二章 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。并設(shè)計工序5. 粗鏜半精鏜中間孔。
（一） 任務(wù)的提出
本夾具主要用來鏜削中間孔，使之成為下一道工序的基準，由于是中批量生產(chǎn)，因此要保證加工的精度，所以，本道工序加工時，主要應(yīng)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）定位方案及定位裝置的設(shè)計計算
1. 定位方案及定位裝置的設(shè)計計算
1）定位基準的選擇
根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特性，結(jié)合工件加工精度要求和便于裝夾的原則等因素，工件采用1個平面1個短圓柱銷1個擋銷定位。1個平面限制3個自由度，1個短圓柱銷限制2個自由度一個擋銷限制1個自由度。
2）定位元件及裝置的設(shè)計：
定位元件采用一面兩銷定位機構(gòu)
（三）夾緊方案及裝置的設(shè)計計算
1 夾緊方案的確定
由于是中批量生產(chǎn)，采用手動夾緊，一端用螺栓
夾緊，一端用移動壓板夾緊。
夾緊力大小的分析計算：
鏜削力計算：
由《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》查的切削力公式:
由表查的
=900 xFz=1.0 yFz=0.75 nFz=0
=530 xFy=0.9 yFy=0.75 nFy=0
=450 xFx=1.0 yFx=0.4 nFx=0
KFz=KFx=KFy=1
經(jīng)計算得：
Fz=635N
Fy=361N
Fx=168N
因為Fx的力的方向垂直于夾具體，且較小，所以不予考慮。
計算Fz與Fy的合力F=730N
在計算切削力時必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，
安全系數(shù)
其中，為基本安全系數(shù)1.2；
為加工性質(zhì)系數(shù)為1.3；
為刀具鈍化系數(shù)為1.2；
為斷續(xù)切削系數(shù)為1.3。
=1
所以，K=2.0
所以F1=1460N
這個力主要靠摩擦抵消，所以FqF1(f1+f2)
f 1=f2=0.25
得Fq2920N
每個夾緊裝置提供的夾緊力為
Q1460N
得所需的夾緊力最小為1460N.
計算夾緊螺栓直徑:
d1
F0=1.2Q
得d1 6.3mm
所以選用M10的螺栓，強度足夠。
（四）定位誤差分析：
計算要加工孔軸線與已經(jīng)鉆好的孔的軸線的最大的平行度的誤差max=0.021-(-0.2)=0.221mm。
（五）夾具設(shè)計及操作簡要說明
如前述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該考慮提高勞動生產(chǎn)率。為此，采用了快換裝置。拆卸時，松開兩邊夾緊螺母，移動壓板實現(xiàn)工件快換。
鏜床夾具裝配圖見附圖
設(shè)計總結(jié)
夾具課程設(shè)計即將結(jié)束?；仡櫿麄€過程，經(jīng)過老師和同學(xué)的幫助，還有自己不懈的努力，終于定時定量的完成了這次課程設(shè)計。課程設(shè)計作為機械制造與自動化專業(yè)的重點，使理論與實踐結(jié)合，對理論知識加深了理解，使生產(chǎn)實習(xí)中的理解和認識也到了強化。
本次課程設(shè)計主要是機械加工工藝規(guī)程設(shè)計和專用夾具設(shè)計。機械加工工藝規(guī)程設(shè)計運用了基準選擇等知識，夾具設(shè)計的運用了工件定位、夾緊機構(gòu)等知識。通過此次設(shè)計，使我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(xué)會了查相關(guān)手冊、選擇使用工藝裝備等等。本次設(shè)計還存在很多不足之處。由于對知識的掌握不夠扎實，在設(shè)計過程中不能全面地考慮問題。仍需要進一步研究和實踐。
這次設(shè)計，讓我對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(xùn)練。提高了思考、解決問題，創(chuàng)新設(shè)計的能力。為以后的設(shè)計工作打下了較好基礎(chǔ)。本設(shè)計存在很多不足之處，最后懇請各位老師、同學(xué)批評指正！
參考文獻
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2、李益明主編,機械制造工藝設(shè)計簡明手冊,機械工業(yè)出版社,1993年.
3、金屬切削機床夾具設(shè)計手冊.上海柴油機廠工藝設(shè)備研究所編,機械工業(yè)出版社，1987年.
4.機械制造工藝設(shè)計簡明手冊/李益民主編.——北京：機械工業(yè)出版社，1993年6月
5.機械制造工藝學(xué)/陳明主編.——北京：機械工業(yè)出版社，2005.8
6.機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計機床專用夾具圖冊/李旦，王杰等著.——2版?！枮I：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2005.2
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