夹具(ca6140车床拨叉831008)设计

1、机械制造基础技术基础课程设计任务书题目：设计“ CA6140车床831008拨叉”零件的机械加工工艺及工艺设备姓名：甲乙丙班级：130908学号：13090804指导老师：耿爱农学校：五邑大学时间：2014年7月5日目录一、零件分析1（一）零件的作用1（二）零件的工艺分析1二、工艺规程设计1（一）确定毛坯的制造形式 1（二）基面的选择1（三）制定工艺路线2（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 3（五）确立切削用量及基本工时 3三、夹具设计10四、设计总结11附加：机械加工工艺卡片12毛坯图21零件图22机构设计夹具装备图23机构设计夹具零件图24一、零件分析（一）零件的作用零件是CA6

2、140车床831008拨叉。它位于车床变速机构中， 主要起换挡，使主轴回转运 动按照工作者的要求工作，获得所需要的速度和扭矩的作用。零件上方的20孔与操纵机构相连，下方的50半孔与所控制齿轮所在轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。 两者零件铸为一体，加工时分开。（二）零件的工艺分析CA6140 车床831008零件共有两组加工表面，期间有一定位置要求。 以20孔为中心加工表面_0 021这一组加工表面包括：20b.的孔，以及其上下端面。上端面与孔有位置要求，孔壁上有一个装配时钻铰的锥孔，一个M8的螺纹孔。下端有一个 47的斜凸台。这三个没有高的位置的要求。 以50孔为中心加工表面_0 50

3、这一组加工表面包括：50七25的孔，以及其上下两个端面。这组表面有一定的位置0 50_0 021度要求，即过50 025的孔上下两个端面与住20/ 的孔有垂直度要求。 分析可知加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另一组表面。1、工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式零件材料为HT20Q考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单, 故选择铸件毛坯。见附加毛坯图。（二）基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的 大批报废，是生产无法正常进行。 粗基

4、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粗基准。根据这_i|a co 彳个基准选择原则，现选取：.：20.孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块 v形块支承这两个32作主要定位面，限制 5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位。 精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时， 应该进行尺寸换算。（三）制定工艺路线制定工艺路线得出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证，在生产纲领已确定的情况下 ，可以考虑采用万能性机床

5、配以专用工卡具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 工艺路线方案一工序一粗、精铳20孔上端面。工序二钻、扩、铰、精铰 20、50孔。工序三粗、精铳50孔上端面工序四粗、精铳50、20孔下端面。工序五切断。工序六钻4孔（装配时钻铰锥孔）。工序七 钻一个4孔，攻M6螺纹。工序八铳47凸台。工序九检查。上面工序加工效率较高，但同时钻三个孔，对设备有一定要求。且看另一个方案。 工艺路线方案二工序一粗、精铳20孔上端面。工序二粗、精铳20孔下端面。工序三钻、扩、铰、精铰20孔。工序四钻、扩、铰、精铰50孔。工序五粗、精铳50孔上端面工序六粗、精铳50孔下

6、端面。工序七切断。工序八钻4孔（装配时钻铰锥孔）。工序九 钻一个4孔，攻M6螺纹。工序十铳47凸台。工序一检查。上面工序可以适合大多数生产，但效率较低。综合考虑以上步骤，得到我的工艺路线。 工艺路线方案三工序一以32mm外卜圆为粗基准，粗铳 20mm50mm孔上下端面。工序二 以32mm外圆为粗基准，精铳20mm50mm孔上下端面。保证其粗糙度为 3.2 umt 工序三 以20孔下端面为精基准，钻、扩、铰、精铰20孔，保证垂直度误差不超过 0.05mm, 孔的精度达到IT7。工序四 以20孔为精基准，钻、扩、铰、精铰 50孔，保证孔的精度达到IT7。工序五切断。工序六 以20孔为精基准，粗铳5

7、0孔上下端面。工序七 以20孔为精基准，精铳50孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.07。工序八 以20孔为精基准，钻8孔（装配时钻铰锥孔）。工序九 以20孔为精基准，钻 M6螺纹。工序十 以20孔为精基准，铳47凸台。工序一检查。虽然工序是一步，但是效率大大提高了。 工序一和工序二比起工艺路线方案二快了一倍而且刀具不用调整，加工 50、20孔是也能达到精度要求。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定“ CA6140车床813008 ”拨叉零件材料为 HT200,硬度190210HB毛皮重量 2.2kg , 生产类型大批量，铸造毛坯。 外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公

8、差。查机械制造工艺设计简明手册，取20,50端面长度余量均为 2.5。铳削加工余量为：粗铳1mm精铳0mm 内孔（50已铸成孔）查工艺手册表 2.22.5，取50已铸成孔长度余量为 3，即铸成孔半径为 44mm 工序尺寸加工余量：钻孔2mm扩孔 0.125mm铰孔 0.035mm精铰0mm 其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。（五）确立切削用量及基本工时工序一 以32mm外圆为粗基准，粗铣20mm50mm孔下端面1. 加工条件工件材料：HT200, d b=0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：粗铳020孔上下端面。机床：X6140卧式铳床。刀

9、具：W18Cr4V硬质合金钢端铳刀，牌号YGG铳削宽度ae=60,深度apPcc故校验合格。最终确定 a p=1.5mm, rt=475r/min,V fc=475mm/s V c=119.3m/min , f z=0.16mm/z。6)计算基本工时tm= L/ V f=(32+80)/475=0.09min 。工序二 以32mm外圆为粗基准，精铣20mm50mm孔下端面。保证其粗糙 度为3.2 um。a）切削深度 因切削用量较小，故可以选择ap=1.0mm, 一次走刀即可完成所需尺寸b）每齿进给量：由切削手册表 3.30可知机床的功为 7.5KW查切削手册表 3.5，由于是精铳，可得f=0.

10、51.0mm/r，由于是对称铳，选较小量f=0.5mm/r，齿数，则fz=0.05mm/z。c）查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为（0.30.5 ） mm3.8,寿命 T=180mind）计算切削速度按切削手册表 3.27中的公式：_Gdqvkvcm xv yvpr kvT apv fz vUvaez也可以由表3.16查得 vc =124mm/s , n=494r/min, v f =395mm/min。根据 XA5032铳床参数,选 n=475r/m in ,v f =375mm/min ,则实际的切削速度为：do nc1000所以vc =3.14 80

11、475 =119.3m/min,实际进给量1000v fczv所以fzv =n c z375=0.08mm/z475 10e）校验机床功率查切削手册表3.24 , Pcc=1.1KW,而机床所提供的功率 Pcm为1.7KW,所以Pcm Pcc,故校验合格。最终确定 ap=1.0mm nc=475r/min vfc=375mm/min v c=119.3mm/minf）计算基本工时tm -Vf公式中：L=l+y+ ;根据切削手册表3.26，精铳时y+ 取与铳刀直径相等，可得 y+ =80mm,所以 L=l+y+ =32+80=112mm故 tm=112/375=0.3min工序三 以20mm的下

12、表面为精基准，精铣20mm50mm的上表面，保证其粗糙度为3.2 um。1. 加工条件工件材料：HT200, =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：精铳020上下端面。机床：X6140卧式铳床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铳刀，牌号YGG铳削宽度ae=60,深度apPcc故校验合格。最终确定 a p=1.0mm, nc=475r/min,V fc=475mm/s, V c=119.3m/min , f z=0.16mm/z。6) 计算基本工时tm= L/ V f=(32+80)/475=0.09min 。工序四以 20孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰 20孑L,保证垂直度

13、误 差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。1. 选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=18mm钻头采用双头刃磨法，后角ao= 12,二重刃长度 bs =2.5mm,横刀长 b=1.5mm,宽 l=3mm,棱带长度1.5mm 2 =120 ： 0 =10 匕=30 2. 选择切削用量(1)决定进给量查切 f = 0,70 0.86mm/ r所以，f = 0.70mm/ r按钻头强度选择f =1.75mm/r 按机床强度选择f =0.53mm/r最终决定选择机床已有的进给量f -0.48mm/r经校验Ff = 6090 ： Fmax校验成功。(2)钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度(查切

14、)为0.5o . 8 mm寿命T =60 min .(3 )切削速度查切 vc =18mm/r 修正系数 KTV=1.0 KMV=1.0 Ktv=1.0Kxv=1.0 K1v =1.0 Kapv =10 故 vc = 18mm/ r。ns=318.3/口巾叱0查切机床实际转速为 n c =272r/min故实际的切削速度 vc= 15.4mm/r1000(4)校验扭矩功率Me =60Nm Mm =144.2Nm 所以 M c ： M mPc =1.7 2.0kw ： Pe故满足条件，校验成立。3. 计算工时tmLnf30 10272 1.45=0.10 min由于所有工步所用工时很短，所以使得

15、切削用量一致，以减少辅助时间。 扩铰和精铰的切削用量如下：扩钻：n= 272r/minf二 0.48mm/ rvc=15.4m/mind0=19.8mm铰孔：n= 272r/minf二 0.48mm/ rvc=15.4m/mind=19.94mm精铰：n二 272r/minf=0.48mm/ rvc=15.4m/mind= 20IT7工序五以 20孔为精基准，钻、扩、铰、精铰 50孔，保证空的精度达到IT71.选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=48mm钻头采用双头刃磨法，后角a o =11,二重刃长度b e =11mm横刀长b=5mm弧面长l=9mm,棱带长度3mm 2 =120：0

16、 =10 1 =30 2. 选择切削用量(1)决定进给量查切f = 1.0 1.2mm/ r按钻头强度选择 f =2mm/r 按机床强度选择 f = 0.53mm/ r最终决定选择 Z550 机床已有的进给量f = 0.40mm/r 经校验Ff =12260 ： 24520 = Fmax 校验成功。(2)钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度(查切)为0.81.2mm,寿命T = 140min扩孔后刀面最大磨损限度(查切 )为0.91 . 4 mm寿命T =60min铰和精铰孔后刀面最大磨损限度(查切)为0 . 6o . 9 mm寿命T =120min(3 )切削速度查切Vc =20mm/r 修

17、正系数 KTV -1.0 KMV -1.0 Ktv=1.0Kxv =1.0 K1V =1.0 KapV =10 故 vc = 20mm / r。1000vns132.6r / min兀d查切机床实际转速为 nc =125r/min故实际的切削速度 vc= 18.8mm/r1000(4)校验扭矩功率Mc =362Nm Mm=814.2Nm 所以 M c ： MPc =4kw： Pe =5.95kw故满足条件，校验成立。扩铰和精铰的切削用量同理如下:扩钻:-125r / minf 二 0.40mm/ rvc=19.5m/ mind=49.75mm铰孔:-125r / minf = 0.40mm/

18、rvc=19.6m/mind=49.93mm精铰:=125r / minf = 0.40mm/ r=19.6m/mind0-50 IT 73. 计算工时tm17 180.52 min nf 125 0.53所有工步工时相同。工序六切断。工序七 以 20孔为精基准，粗铣 50孔上下端面。1. 加工条件工件材料：HT200, =0.16GPa HB=190241,铸造。机床：XA5032卧式铳床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铳刀，牌号YGG铳削宽度ae60,深度apPcc=2.7kw。故校验合格。6）计算基本工时tm= L/ V f=（72+9）/375=0.216min.工序八 以 20孔为

19、精基准，精铣 50孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度 误差不超过0.07。1. 加工条件工件材料：HT200, d b=0.16GPa HB=190241,铸造。机床：XA5032卧式铳床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铳刀，牌号YGG铳削宽度ae60,深度apPcc=2.7kw。故校验合格。6）计算基本工时tm= L/ V f=（72+9）/375=0.216min.结果 ap=1.0mm, f=0.21 mm亿 n c=235r/min,V fc=600.4mm/s.工序九 以 20孔为精基准，钻 4孔（装配时钻铰锥孔）。1. 选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=4mm后角a o

20、= 16 ，二重刃长度 2 =120 ：0 =45 - =302. 选择切削用量(1)决定进给量查切f = 0.18 022mm/r按钻头强度选择 f = 0.50mm/ r 按机床强度选择 f = 0.53mm/ r最终决定选择机床已有的进给量f = 0.22mm/ r经校验校验成功。(2)钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度(查切)为0.50.8mm,寿命T = 20min .(3 )切削速度查切 vc =l8mm/r 修正系数 KTV =1.0 KMV =1.0 Ktv = 1.0Kxv=1.0 K1v =1.0 Kapv =10 故 vc = 18mm/ r。1000vns1432r/

21、min叫查切机床实际转速为 n c=1360r/min故实际的切削速度 vc= 17.1mm/r1000(4)校验扭矩功率M c M m Pc : Pe故满足条件，校验成立。3. 计算工时L 4+2tm0.02 minnf 1360 0.22工序十 以 20孔为精基准，钻一个 4孔，攻M6螺纹。2 二 1201. 选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=4mm后角a o = 16 ，二重刃长度：0 =45 1 =30 2. 选择切削用量(1)决定进给量查切f = 0.18 022mm/r按钻头强度选择 f = 0.50mm/ r 按机床强度选择 f = 0.53mm/ r最终决定选择机床已有

22、的进给量f =0.22mm/r经校验校验成功。(2)钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度(查切)为0.50.8mm,寿命T = 20min .(3 )切削速度查切 vc =18mm/r 修正系数 KTV=1.0 KMV=1.0 Ktv=1.0Kxv =1.0 K1v =1.0 Kapv =10 故 vc = 18mm / r。1000vns1432r/min二d查切机床实际转速为n c=1360r/min故实际的切削速度 vc虫空=17.1mm/r1000(4)校验扭矩功率M c : M m Pc : PE故满足条件，校验成立。3. 计算工时丄 L4+2tm0.02 minnf 1360 0.

23、22螺纹钻削由于没有手册可查，故以钻削切削用量及其他钻螺纹工序估算。工序一 以 20孔为精基准，铣47凸台工序十二检查。二、夹具设计设计工序十“以20孔为精基准，钻一个4孔，攻M6螺纹”一一钻M6孔的钻床夹具。 夹具将用于立式钻床。刀具为M6丝锥，以及4的高速钢麻花钻。问题的提出：在给定的零件中，对本步加工的定位并未提出具体的要求， 是自由公差，定位要求较低。 因此，本步的重点应在卡紧的方便与快速性上。卡具设计1. 定位基准的选择出于定位简单和快速的考虑，选择/20孔为基准，即以一面上一长销(自由度限制数：5)配合以一挡销(自由度限制数：1)使工件完全定位。再使用快速螺旋卡紧机构进行卡紧。2.

24、 切削力和卡紧力计算本步加工可按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。轴向力 R =CFdMf f yMkF =420 0.0061.0 1.00.8 1.0 = 2.52N扭矩 Me 二CMd；M f yMkM = 0.206 0.QQ620 1.08 1.0 = 7.416 10NM由于扭矩很小，计算时可忽略。卡紧力为取系数 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1则实际卡紧力为 F =S1*S2*S3*S4*F=10.06N使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。3. 定位误差分析本工序采用一定位销， 一挡销定位，工件始终靠近定位销的一面，而挡销的

25、偏角会使工件自重带来一定的平行于卡具体底版的水平力，因此，工件不在在定位销正上方，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。4. 卡具设计及操作的简要说明卡具的卡紧力不大，故使用手动卡紧。为了提高生产力，使用快速螺旋卡紧机构。卡具上设置有钻套，用于确定的钻头位置。四、设计总结在这次课程设计学习的过程中， 我获益匪浅，不但加强了我的绘图能力，还提高了我设计兴趣，让我们对基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练， 为以后的设计工作打下了较好基础。通过此次课程设计使我们获得基本能力的感性知识，理论联系实际，扩大知识面；同时这又是锻炼和培养学生

26、能力及素质的重要渠道，培养学生具有吃苦耐劳的精神，培养我们初步担任技术工作的能力、这些实际知识，对我们学习后面的课程乃至以后的工作，都是十分必要的基础。课程设计作为机械工程及其自动化专业的重点，使理论与实践完美结合， 同时巩固了对理论知识的理解，使生产实习中的理解和认识也得到了强化。总之，在这次的机械设计中， 我们了解了摩托车发动机和轴向柱塞泵的工作原理和它们的组成结构，这让我们对机械产品有了进一步的了解，也体验到机械产品的魅力。机械加工工艺卡片五邑大学机械加工工艺卡片零件名称拨叉零件编号 831008工序号1工序名称铳削设备型号铳床夹具名称通用夹具定位原件V形块材料HT200班级130908

27、姓名甲乙丙日期2014 年 7月5日序 号工步内容刀具及辅具切削用量机动 时间辅 助 时 间名称规格aPfVcnmin1以32外圆为粗基准， 粗铳20孔上端面，使其长度至39mm端铳刀W18Cr4V硬质 合金钢YG61.5mm0.16 mm/z119.3m/min475r/min0.092以32外圆为粗基准， 粗铳20孔下端面，使 其长度至37mm以及 50孔的下端面端铳刀W18Cr4V硬质 合金钢YG61.5mm0.16 mm/z119.3 m/min475r/min0.09序 号工步内容刀具及辅具切削用量机动 时间辅 助 时 间名称规格apfVcnmin2精铳20上表面，使其长度至36mm

28、端铳刀W18Cr4V硬质 合金钢YG61.0mm0.16 mm/z119.3 m/min475r/min0.093精铳20下表面，使其长度至35mm端铳刀W18Cr4V硬质 合金钢YG61.0mm0.16 mm/z119.3 m/min475r/min0.09工序号工序名称设备型号夹具名称定位原件材料班级姓名日期铳削铳床通用夹具V形块HT200130908甲乙丙2014 年 7月5日序 号工步内容刀具及辅具切削用量机动 时间辅 助 时 间名称规格d0fVcnmin1以20孔的上下端面为 精基准，钻，扩,铰,精铰 20孔，保证垂直精度 达到IT7麻花钻 头高速钢d=192 mm0.48mm/r1

29、5.4mm/r272r/min0.102铰孔铰刀高速钢d=200.5mm0.48mm/r15.4mm/r272r/min0.103精铰铰刀高速钢d=20IT70.48mm/z15.4mm/r272r/min0.10工序名称铳削设备型号钻床夹具名称通用夹具定位原件V形块材料HT200班级130908工序号3姓名甲乙丙日期2014 年 7月5日序 号工步内容刀具及辅具切削用量机动 时间辅 助 时 间名称规格dfVcnmin1以20内孔为精基准， 钻，扩，铰，精铰，50 的孔，保证孔的精度达 到 IT7。麻花钻 头高速钢=53 mm2mm0.40mm/r19.5m/min125r/min2铰孔铰刀高速钢=54 mm0.5mm0.40mm/r19.6m/min125r/min3精铰铰刀高速钢=54 mmIT70.40mm/r19.6m/min125r/min工序名称铳削设备型号钻床夹具名