拨叉零件机械加工工艺及夹具设计说明书

1、目录1零 件 的 分 析 1.1.1 零件的作用1.1.2 零件的工艺分析1.1.3 位置要求：1.2工 艺 规 程 设 计 3.2.1 确定毛坯的制造形式 3.2.2 基面的选择 3.2.2.1 粗基准的选择： 3.2.2.2 精基准的选择： 3.2.3 制定工艺路线 4.2.3.1 工艺路线方案一： 4.2.3.2 工艺路线方案二 4.2.3.3 工艺方案的比较与分析 5.2.4 机械加工余量工序尺寸及公差的确定: 6.3、确定切削用量及基本工时8.3.1 工序I 8.3.2 工序II 9.3.3 工序 m 103.4 工序 IV 113.5 工序 V 1.23.6 工序 V 133.7

2、工序 VI 143.8 工序 Vffl 144、夹具设计1.6.4.1 问题的提出1.64.2 夹具设计1.64.2.1 定位基准选择1.64.2.2 切削力及夹紧力计算 1.64.2.3 定位误差分析1.6参考文献:1.7.1零件的分析1.1 零件的作用题目所给白零件是CA6140车床的拨叉。它位于车床变速机构中， 主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速 度和扭矩的作用。零件上方的 4 22mm孔与操纵机构相连，二下方的 小55mm#孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动 下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。1.2 零件的工艺分析零件的材料为HT

3、200,灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但 塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以 及加工表面之间的位置要求。需要加工的表面：1 .小孔的上端面、大孔的上下端面；, QQ 0.0212 .小头孔口 mm以及与此孔相通的68 mm的锥销孔、M8螺纹孔；3 .大头半圆孔655mm；1.3位置要求：小头孔上端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.05mm、大孔的上下端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.07mm。由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准采 用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有

4、复杂的加 工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证2 工 艺 规 程 设 计2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为HT200。 考虑到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，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。选用铸件尺寸公差等级CT9 级， 已知此拨叉零件的生产纲领为5000件 /年，可确定该拨叉生产类型为大批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程工序划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。2.2 基面的选择基面的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，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百

5、出，更有甚者，还会造成大批报废，使生产无法正常进行。2.2.1 粗基准的选择：以零件的底面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。这样就可以达到限制五个自由度，再加上垂直的一个机械加紧，就可以达到完全定位。2.2.2 精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合 ”原则和 “基准统一 ”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔内圆柱表面为辅助的定位精基准。当设计基准和工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门的计算，此处不再重复。2.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点，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

6、的保证。再生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用的夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。处此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。2.3.1 工艺路线方案一：工序1 粗铳40mm孔的两头的端面，73mm孔的上下端面。工序2 精铳40mm孔的两头的端面，73mm孔的上下端面。工序3粗链、半精链、精链55mm孔至图样尺寸。工序4钻、扩、较两端 22mm孔至图样尺寸。工序5钻M8的螺纹孔，钻 8mm的锥销孔钻到一半，攻 M8的螺纹。工序6 倒角，4XR5mm0工序7 铣断保证图样尺寸。工序8 去毛刺，检验。2.3.2 工艺路线方案二工序1以毛坯底边为基准，钻20m

7、m孔，扩孔至21.8mm,较 孔至 22+0.021 0mm,保证孔的粗糙度。工序2以底端面为基准，铳 40mm上端面，保证其尺寸要求 及粗糙度，与 22的垂直度为0.05。工序3 以40为精基准，键 55+0.5 0,镇 73+0.5 0保证 其尺寸和粗糙度，与 22孔的垂直度为0.07。工序4 以孔640为精基准，钻孔至 小7mm,较孔至 小8mmB保孔内粗糙度为1.6。工序5以622fL为精基准，钻 小7mm?L。工序6 以小40±端面为精基准，攻 M8mm螺纹。工序7 倒角，4XR5mm0工序8以622?1为精基准，将两件两件铳断，铳断量为4mm,使其粗糙度为6.3。工序 9

8、 去毛刺，检验。2.3.3 工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工完与22mm的孔有垂直度要求的面再加工孔。而方案二悄悄相反，先是加工完22mm的孔，冉以孔的中心轴线来定位加工完与之有垂直度要求的三个面。方案一的装夹次数少，但在加工22mm的时候最多只能保证一个面定位面与之的垂直度要求。其他两个面很难保证。因此，此方案有很大的弊端。方案二在加工三个面时都是用22mm孔的中心轴线来定位这样很容易就可以保证其与三个面的位置度要求。这样也体现了基准重合的原则。这样一比较最终的工艺方案为：工序1以毛坯底边为基准，钻20mm孔，扩孔至21.8mm,较孔至 22+0.021 0mm

9、,保证孔的粗糙度。工序2以底端面为基准，铳 40mm上端面，保证其尺寸要求 及粗糙度，与 22的垂直度为0.05。工序3 以 40mm为精基准，键 55+0.5 0mm,链 73+0.5 0mm保证其尺寸和粗糙度，与 22mm孔的垂直度为0.07。工序4以孔（|）4防精基准，钻孔至 小7mm,较孔至小8确保孔内 粗糙度为1.6。工序5 以小22mmfL为精基准，钻 小7mmJL。工序6 以小40mm±端面为精基准，攻 M8mm螺纹。工序7 倒角，4XR5mm0工序8以小22mmfL为精基准，将两件两件铳断，铳断量为4mm, 使其粗糙度为6.3。工序9去毛刺。工序10检验。2.4 机械

10、加工余量、工序尺寸及公差的确定“CA614g床拨叉”零件材料为HT200,毛坯重量约为1.6 kg,生 产类型为大批生产，采用砂型铸造毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工 余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1 .外圆表面（40mm及 73mm外表面）考虑到此表面为非加工表面，其精度为铸造精度CT9即可。又因 它们是对称的两个零件最后还需铳断，故对 40mm的中心轴线的尺 寸偏差为120t.25mm的范围内。2 .两小孔中220 mm。毛坯为实心，两内孔精度要求界于IT7IT8之间，参照切屑加 工简明实用手册表8-21确定工序尺寸及余量：钻孔 21.8mm 2Z=21.8m

11、m、0.21钱孔0mm 2Z=0.2mm3 .中间孔（55mm及 73mm中间孔尺寸相对较大可以铸造，根据机械制造工艺设计手册表1-13得：孔的铸造毛坯为 49mm 73mm的孔是在 55mm孔的 基础之上铳削加工得到，其轴向尺寸上下表面距离为 35mm,由于其 对轴向的尺寸要求不高，直接铸造得到。参照切屑加工简明实用手册表8-95确定 73mm工序尺寸及余量：粗铳71mm Z=4mm精铳 73mm Z=1mm参照切屑加工简明实用手册表 8-95确定55mm工序尺寸及余量粗镇 53mm2Z=4mm半精链：54mm精链：55mm4 .螺纹孔及销孔无可非议此销尺寸铸造为实体。参照切屑加工简明实用手

12、册表 8-70确定钻8mm螺纹孔和 8mm圆柱销孔及螺纹孔的攻丝。5 .铣断3确定切削用量及基本工时3.1工序1以毛坯底边为基准，钻20mm孔，扩孔至 21.8mm,钱孔至22+0.021 0mm,保证孔的粗糙度。加工条件工件材料：HT200,硬度 190260HBS,（rb=0.16Gpa,铸造。加工要求：钻孔至 21.8mm,精校至 22mm,保证孔壁粗糙度Ra=1.6机床：Z512台式钻床。刀具：YG8硬质合金麻花钻 中21.8mm,钻头采用双头刃磨法，后角80=12°、二重刃长度 b =2.5mm、横刀长b=1.5mm、宽l=3mm、 棱带长度 l1 =1.5mm、2*=12

13、0 ° 口0 =10。、, =30。YG8 硬质合 金钱刀22mmt计算切削用量查切削用量简明手册f =1.1mm/r。按钻头强度选择f=175mm/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 =1.1mm/r o钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查简明手册）为0.50 .8 mm,寿命 T =60 min切削速度查切削用量简明手册vc=12mm/r修正系数Ktv=1.0Kmv =1.0Ktv =1.0nsvc =12mm/ro1000v二 d0=465r / min,查简明手册机床实际转dns速为 nc=460r/min。vc :故实际的切削速度 10

14、00=0.52m/ sotm计算基本工时Lnf30 10 =7s272 1.45K xv= 1,0K1v =1.0 Lpv =10 故3.2工序2以底端面为基准，铳40mm上端面，保证其尺寸要求及粗糙度， 与 22mm的垂直度为0.05。加工条件工件材料：HT200,硬度190260HBS,6b =0.16Gpa铸造。加工要求：粗铳两头端面至 51mm、粗铳大孔端面至30mm。机床：X52K立式铳床参数。刀具：涂层硬质合金盘铳刀 45mm,选择刀具前角 丫广+ 50后 角a户8°,副后角a。' =8。刀齿斜角 入s=10°,主刃Kr=60°,过渡刃 Kr

15、£ =30副力 Kr' =52渡刃宽 be =1mm计算切削用量(1)铳削深度 因为切削量较小，故可以选择 ap=2mm, 一次走 刀即可完成所需长度。(2)计算切削速度按简明手册Cvd°qvV c=TmapXvfzyvaeUvZpv算得 Vc = 98mm/s, n=439r/min,Vf=490mm/s据X52K立式铳床参数，选择 nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.14 80M75/1000=1.06m/s,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(300 10)=0.16mm/z。(3)校验机床功率 查简明手册

16、Pcc=1.5kw,而机床所能提供 功率为Pcm>Pc&故校验合格。最终确定ap=2mm， nc=475r/min,Vfc=475mm/s， Vc=1.06m/s，fz=0.15mm/z。3.3 工序 3以 40为精基准，键 55+0.5 0mm,链 73+0.5 0mm保证其 尺寸和粗糙度，与 22mm孔的垂直度为0.07。加工条件工件材料：HT200,硬度 190260HBS,(rk0.16Gpa,铸造。加工要求：粗铳中间孔上端面至 22mm,周径至 71mm；粗铳中间孔下端面至 24mm,周径至 71mm；精铳两头孔的端面至 50mm；保证粗糙度 Ra=3.2小四精铳中间孔

17、上端面至 20mm,周径至 73mm精铳中间孔下端面至保证 20mm,周径至 73mm,保证端面 粗糙度Ra=3.2m,保证孔壁粗糙度 Ra=6.3m0机床： X63 卧式铣床。刀具：涂层硬质合金盘铳刀 45mm,选择刀具前角 丫广+ 50后 角a户8°,副后角a。' =8。刀齿斜角 入s=10°,主刃Kr=60°,过渡刃 Kr £ =30副力 Kr' =52渡刃宽 be =1mm计算切削用量(1)铳削深度 因为切削量较小，故可以选择 ap=4mm, 一次走 刀即可完成所需长度。(2)计算切削速度按简明手册Cvd°qvV c=T

18、mapXvfzyvaeUvZpvKv算得 Vc = 98mm/s, n=780r/min,Vf=490mm/s据X52K立式铳床参数，选择 nc=750r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.14 8050/1000=1.78m/s,实际进给量为f zc=V fc/ncz=750/(300 10)=0.25mm/z。(3)校验机床功率查简明手册Pcc=2kw,而机床所能提供功率 为Pcm>Pc&故校验合格。最终确定 ap=1mm, nc=750r/min,Vfc=475mm/s, V c=1.78m/s, f z=0.15mm/z。计算基本工时粗铳中间孔上

19、端面至 25 mm,周径至 71mm； tm1=L/Vf=13s 粗铳中间孔下端面至 22mm,周径至 71mm； tm2=L/Vf=13s 精铳小孔上端面至50mm, tm3=L/Vf=8s ;精铳中间孔上端面至周径至 73mm, tm4= L/Vf=10s ;精铳中间孔下端面至周径至 73mm, tm5= L/Vf=10s。3.4工序4粗链、半精链、精链 55mm孔至图样尺寸。加工条件工件材料：HT200,硬度190260HBS,6b =0.16Gpa铸造。加工要求：粗链中间孔至 53mm半精链中间孔至 54mm>精镇中间孔至55mnr机床：T616卧式链床。刀具：YG8硬质合金链刀

20、。计算切削用量单边余量Z =3mm，分三次切除，则第一次ap = 2mm。根据简 明手册4.2-20查得，取f =1mm/r。根据简明手册4.2-21查得, 取：n=245r/min。3.计算切削基本工时：-30sL12 2 1tm - Z rfm 200 0.52同理，当第二次ap=0.6mm,第三次ap=0.4mm时，进给量f =0.3mm/r和f =0.12mm/r ,机床主轴转速都取64r/min,切削基 本工时分别为100s和80s。3.5工序5以孔小4的精基准，钻孔至脱微孔至小8确保孔内粗糙度为1.6。 加工条件工件材料：HT200,硬度190260HBS,6b =0.16Gpa铸

21、造。机床：组合机床。刀具：8mm麻花钻、7mm麻花钻计算切削用量根据切削手册查得，进给量为f=0.180.33mm/z,现取f=0.3mm/z, v=5m/min, 则:ns =1000v二 dw1000 5二 8二199r / min查简明手册表4.2-15,取nw=195r/min。所以实际切削速度为:-dw nw 二 8 195v = = = 0.1m/ s10001000计算切削基本工时：l y l 6 4t m =f m 195 0.22= 32s3.6工序6以22孔为精基准，钻中7孔。加工条件工件材料：HT200,硬度190260HBS,6b =0.16Gpa铸造机床：组合机床。刀

22、具：7mm麻花钻、8mm的丝锥。计算切削用量刀具：7mm麻花钻。根据切削手册查得，进给量为 f=0.180.33mm/z,现取f=0.3mm/z, v=5m/min, 则:1000v 1000 5ns =二 dw 二 7.5二212r / min查简明手册表4.2-15,取nw=195r/min 0所以实际切削速度为：-dw nw v =1000二 7.5 1951000=0.1m/ s计算切削基本工时:l y ：6 4t m -= 32 sf m 195 0.33.7工序7以40上端面为精基准，攻M8螺纹。加工条件工件材料：HT200,硬度190260HBS,6b =0.16Gpa铸造。机床

23、：组合机床。刀具：8mm的丝锥。切削用量刀具：丝锥M6, P=1mm切削用量选为：v=0m/s,机床主轴转速为：ns = 219r/min 按机床使用说明书选取：nw = 195r/min ,则v=O,1m/s.机动时， l =6 +4 = 10mm计算切削基本工时：fm195 0.3tm J 7- 6+43.8工序4XR5mm0以 中22mm孔为精基准，将两件两件铳断，铳使其粗糙度为6.3倒角， 断量为4,加工条件工件材料：HT200,硬度 190260HBS, cb =0.16Gpa,铸造。加工要求：铳断后保证两边对称相等。刀具：YG硬质合金圆盘铳刀，厚度为4mm。机床：组合机床。计算切削用量查切削手册，选择进给量为：f =0.3mm/r,切削速度为：v=1m/s,则：1000v 1000 1ns = = = 100r / min二 dw二 73根据简明手册表4.2-39,取nw = 100r/min ,故实际切削速度为：二dwnw 二 73 100v1m/ s10001000查切削手册表4.2-40,刚攵子有fm = 400mm/min o计算切削基本工时：= 126s1y 72 30tm =fm 4004 夹具设计4.1 问题的提出本夹具是用来铳 73的面，零件图中大小孔的中心距有公差要求, 因此这两个小头孔的中心距也有