制定CA6140车床拨叉的加工工艺,设计φ22孔的钻床夹具课程设计说明书

1、机械制造技术基础 课程设计说明书 设计题目：制定 CA6140车床拨叉的加工工艺，设计 钻$ 22孔的钻床夹具 设计者: 指导教师： i 目 录 机械自造工艺及夹具课程设计任务书 3 序 言4 零件的分析 4 零件的作用 4 零件的工艺分析4 工艺规程设计5 确定毛坯的制造形式.5 基准面的选择.5 制定工艺路线.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 .6 确定切削用量及基本工时 .7 夹具设计12 问题提出12 夹具设计.12 参考文献13 21 机械自造工艺及夹具课程设计任务书 22 设计题目：制定 CA6140车床拨叉的加工工艺，设计钻 孔的钻床夹具 设计要求：中批量生产手动夹紧通

2、用工艺装备 设计时间： 2006.9.112006.9.29 设计内容：1、熟悉零件图； 2、绘制零件图（一张）； 3、绘制毛坯图（一张）； 4、编写工艺过程卡片和工序卡片（各一张） 5、绘制夹具总装图； 6、绘制夹具零件图； 7、说明书 班 级：机械03-1班 学 生： 指导教师： 系主任： 年月日 机械制造技术基础课程设计是我们在学完了大学的全部基础课，专业基础 课以及专业课后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学的各科课程一次 深入的综合性总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，他在我们的大学 四年生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进一

3、步 适应性的训练，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料 的能力，为以后的工作打下良好的基础。 由于能力有限，设计尚有很多不足之处，希望各位老师给予指导。 -、零件的分析 （一）零件的作用： 题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。它位于厢体内部：主要作用是传 递纽距，帮助改变机床工作台的运动方向。零件在主视方向均有 8mm的筋板 支撑，零件中部有*25o022的花键孔，上平面分别有 M8的螺纹孔和5mm的锥 孔.，所有技术要求都是为了机床总体装配.0 （二）零件的工艺分析： 本零件可从零件图中可知，它有三组加工面，而有位置要求，还有两组孔，也 有位置和精度要求。 1、零件左端

4、面，它是毛坯铸造出来之后等待加工的第一个面，此面将作 为初基准，表面粗糙度为 3.2。根据表面粗糙度要求我们采取粗铣、半精铣的 加工方式，即节省时间又能达到技术要求。 2、零件顶面，它是以底面为粗基准而加工的，它将作为精基准以完成以 后的孔加工，为达到题目要求我们采取粗铣、半精铣的加工方式，表面粗糙度 为3.2o .最终达到要求。 3、以顶面为基准加工*250022的花键孔，此面表面粗糙度为6.3。采用钻, 扩即达到要求。 4、 18mm的槽加工，此槽侧面粗糙度为 3.2,底面粗糙度为6.3即采取粗 铣、半精铣，两步工序能达到要求。 5、 加工M8螺纹孔，由机械加工工艺手册查知底孔为 6.7,

5、考虑到 工艺要求我们采取钻、攻丝两步工序。 Am a x铸件的最大尺寸； A 加工表面最大尺寸； c 系数 e=0.55X 80 027 5 0.15 =2.5mm 满足机械加工工艺设计实用手册表 6-93的要求。 2. 顶面.30 80面： 因为表面粗糙度要求高，根据零件图中可以看出加工余量为e=3mm 满足机械加工工艺设计实用手册表 6-93的要求。 3、中间22孔 毛坯为实心，不冲出孔，孔精度为IT7 IT8之间，根据机械加工工艺 设计实用手册确定尺寸和余量。 钻孔： 20 扩孔： 22e=2mm 4、 25花键孔 以 22孔为基准拉孔e=3mm 5. 铣18mm槽 毛坯为实心，不冲出孔

6、，根据机械制造工艺手册查知e=18mm 攻丝 M8 ；e= 1.3mm （五）确定切削用量及基本工时 1、工序川：铣端面 a/加工条件：机床：X62W卧式铣床 刀具：高速钢圆柱铣刀GB1106-85 其中 d=80mm, L=82mm , l=22mm b/计算切削用量：ap =2.5mm 由机械加工工艺手册表15.53可知： f= af z=0.20 6 =1.2mm/r 由切削用量手册表9.4-8可知： vt =0.34m/snt=1.35r/svft=1.70m/s 各休整系数为Kmv=Kmn=Kmf=0.69 Ksv=Ks n=Ksf=0.8 所以有 V= 0.34 0.69 0.8=

7、0.19m/s V= 1.35 汉 0.69 汉 0.8 =0.75r/s V= 1.70 0.69 0.8=0.94mm/s 由 X62W 机床取 nt=0.792r/s=47.5r/minVfc=1.0mm/s 所以实际切削速度v=0.20m/s=12m/mi n 1000 vfc afc.= ncZ 0.21mm/z 确定主轴转速: h+l2=17mml=75mm n= l00v =7r/s=420r/m in d0 切削工时： %b =92s = 1.53min nwf 2、工序W:铣20+10平面 加工条件：机床：X52K立式铣床 刀具：高速钢立铣刀其中d=32mm,z=6 . 计算

8、切削用量：ap=3mm 由机械加工工艺实用手册表 15-52 由机械加工工艺实用手册表 15-55 v=0.3m/s=18m/m in 1000v100018 af=0.08mm/z =3r/s(179r/mi n) 按机床选取: n280 r/min 二 4.67 r/s v实际 d n .3.1432 3.17 1000 1000 二 0.317 m / s . 切入 l1 = 10mm 切出 l2 =2mm l=80mm vf =afz n=1.52nn/s h+l2+l 80+10+2 切削工时：论 1 21-01min vf1.52 3、工序切钻，扩 22孔 (1)钻 20 孑L a

9、/加工条件：机床：Z525立时钻床. 刀具：麻花钻 其中d=20mm, .b/计算切削用量：ap =20mm 由机械加工工艺手册表15-53,表15-37可知: .f=0.36mm/rv=0.35m/s 确定主轴转速：n=100v=.334r/min 按机床选取：nw二392 r / min ng 实际机床选取：v=0.41 m / s 1000 ns 一：dw =32 切入 l 5mm 切出 l3mm i=80mm 切削工时： tm = k -2 二 0.62 min . nwf (2)扩 22孔 a/加工条件：机床：Z525立时钻床. 刀具：扩孔钻 其中d=22mm, .b/计算切削用量：

10、ap =2mm 由机械加工工艺手册表15-53,表15-37可知: .f=0.81mm/rv=0.14m/s 1000V 确定主轴转速: 按机床选取： n=2000V=.i2i.5r/min 二 d nw = 140 r / min znlyr 1000 vfz z 1.5 80 1.2 1.4 1000 3.6 0.06 7 = 0.13m/s 切削工时： tm =匕-比二 0.78min nw f 实际机床选取: n 二： v=0.16 m / s 1000 4、拉花键孔 5. 铣18mm槽 a/加工条件：机床：x62w卧式铣.床. 刀具：直齿三面刃铣刀其中d=80mm, z=18 b/计

11、算切削用量：ap =18mm 由机械加工工艺手册表15-53,表15-55可知: .af=0.20mm/zv=0.3m/s 确定主轴转速: 按机床选取： 100 n= do =71.6r/min 75 r / min n兀o( 实际机床选取：v=0.314 m/s 1000 切削工时: tm ll l12 =1.16 min nw 6. 钻M8螺纹孔 (1)钻M8螺纹底孔 6.7孔. a/加工条件：机床：Z525立时钻床. 刀具：麻花钻 其中d=6.7mm, .b/计算切削用量：ap =6.7mm 由机械加工工艺手册表15-53,表15-37可知: .f=0.13mm/rv=0.35m/s 1

12、000( 确定主轴转速：n= =.998r/mi n 江d。 按机床选取：nw = 960 r / min n 7T Gt 实际机床选取： v=0.34 m/s 1000 切入，切出 l1.+l2=4mml=11mm l +| +| 切削工时：tm1 0.12 min . nw + f (2) 攻丝M8 a/加工条件：机床：Z525立时钻床. 刀具：机用丝锥 其中d=8mm, .b/计算切削用量：ap =1.3mm 由机械加工工艺手册表15-53,表15-37可知: .f=1mm/r v=0.12m/s 确定主轴转速： 100(V , n=286r/m in : do 按机床选取： nw 二

13、272 r / min n 二： 实际机床选取： v=0.11m/s 1000 切入，切出 Ii.+l2=4mml=11mm 切削工时： tm - 0.06 min nw + f 3钻扩22+0.28 mm工序夹具设计 3.1任务的提出 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专 用夹具 经过与指导老师协商，决定设计第 3道工序一一钻、扩花键底孔的 立式钻床夹具。本夹具将用于Z525立式钻床。刀具为高速钢麻花钻 头，来对工件进行加工。 本夹具主要用来钻扩 22+0.28 mm，由于采用高速钢麻花钻头，一 次切削，所以主要应该考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度. 3.2定位方案

14、及定位装置的设计计算 321定位方案的确定 根据加工工序及零件图可知，要加工 22+0.28伽，要确保所加工 的孔和毛坯圆柱的同轴度问题，即定心。 在垂直于加工方向上，不能产生移动和转动。沿加工方向上，由于 40外圆有一部分与肋板相交，不为规则外圆柱面，形状特殊，所 以也得限制其沿加工方向的移动和转动。最终采取的定位方位为工 件以40外圆柱面和端面A定位基准，在V形块和支撑板上实现五 点定位。用快速螺旋夹紧机构推动 V形块压头夹紧工件。满足六点 定位原理，限制了工件6个自由度，属于完全定位。 3.2.2定位元件及装置设计 定位元件的选择，包括其结构尺寸形状及布置形式等，主要决定于 工件的加工要

15、求、工件定位基准和外力的作用状况。 根据加工工序和零件图可知，以外圆柱面定位采用固定V形块，其 对中性好，能使工件的定位基准轴线在 V形块两斜面的对称平面上， 而不受定位基准直径误差的影响， 并且安装方便。选用活动V形块, 可用于夹紧机构中，起到取消一个自由度的作用。用支承板对端面 A底面定位。支承板用螺钉紧固在夹具体上。但考虑到加工工序， 采用两块扇形支承板同心相对固定。装配后，应磨平工作表面，以 保证等咼性。 3.2.3定位误差的分析计算 使用夹具时，加工表面的位置误差与夹具在机床上的对定及工件在 夹具中的定位密切相关。由于工件定位所造成的加工表面相对其工 序基准的位置误差成为定位误差。在

16、加工时，夹具相对刀具及切削 成形运动的位置，经调定后不再变动，因此可以认为加工表面的位 置是固定的。在这种情况下，加工表面对其工序基准的位置误差， 必然是工序基准的位置变动所起的。所以，定位误差也就是工件定 位时工序基准（一批工件的）沿加工要求方向上的位置的最大变动 量，即工序基准位置的最大变动量在加工尺寸方向上的投影。 根据金属切削机床夹具设计手册表3-1, “ V形块的尺寸及定位 误差的计算”可知，常用的 V形块工作角度为90。 由定位误差公式 y = 0.707 （D -d） （其中D定位圆直径的中间尺寸，d 定位圆直径的最小值） 得-7 = 0.099 mm 3.3引导元件设计 引导装

17、置是在钻、镗类机床上加工孔和孔系时做刀具导向用。借助 于引导元件可提高被加工孔的几何精度、尺寸精度以及孔系的位置 精度。应此选择可换钻套，其便于磨损后快速更换。根据机床夹 具设计手册图2-1-46可知可换钻套具体参数。 3.4夹紧方案及装置的设计计算 3.4.1夹紧方案的确定 为了保证在切削力、离心力、惯性力等外力的作用下，工件仍能在 夹具中保持由定位兀件所确定的加工位置，而不致发生振动或位移， 一般在夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置，将工件可靠地夹紧。通过活动V形块连接到快速螺旋夹具机构上，可是工件保持既定位 置，即在切削力的作用下，工件不应离开定位支承。 342夹紧力大小的分析计算 根据

18、机床夹具设计手册表1-2-7可知，用高速钢刀具钻削材料 为灰铸铁（190HBS直径为22+0.28伽的孔的切削力计算公式为 Px =419Ds0.8Kp 切削扭矩计算公式为 M -0.21D2s08KP D 钻头直径，22 mm s 每转进给量,0.81 m/r Kp 修正系数，0.9 计算出 Px =7009-18N , M =77.28N m 根据机床夹具设计手册表1-2-11可知，工件以外圆定位中，V 形块定位V形块夹紧的实际所需夹紧力计算公式为 K M sin 一 2 防止工件转动： 2Rl1 防止工件移动: Wk 二 KPxsin 2 22 K 安全系数K = K0K1K2K3K4K5 心（Ko=Ki=1.2 K4=1.3 其余为 1.0 ） Ji 工件与V形块间的圆周方向摩擦系数，查表1-2-12取0.2 馬一工件与V形块间的轴向摩擦系数，查表1-2-12取0.2 a =90 R =20mm 经过计算可知， 防止工件转动： K M si n Wk2 =12.8N k 2叭 防止工件移动： a K Px sin Wk2 = 23191.7N k 22 3.4.3夹紧机构及装置设计 由于需选用结构简单，夹紧可靠，通用性大的夹紧机构，初选快速 螺旋夹紧机构。其可以克服螺旋夹紧机构动作慢、效率低的缺点。 快速夹紧机构中，螺