CA6140车床的拨叉及夹具设计(831007)解析

1、洋哥敬献1CA6140车床拨叉机械加工工艺规程及夹具设计（831007）加工 20的孔黄河科技学院课程设计任务书工学院机械系机械设计制造及其自动化专业普本 0909级 3班学号 090118018 姓名李 洋指导教师周文玉题目：CA6140CA6140 车床拔叉零件机械加工工艺规程及夹具设计（831007-加工 2的孔）课程：_ 机械制造工艺学_课程设计时间：2012 年 11 月 26 日至 12 月 23 日 共 4周课程设计工作内容与基本要求（已知技术参数、设计要求、设计任务、工作计划、所需相关资料）（纸张不够可加页）1 1 已知技术参数：1 1）按零件图上规定的参数2 2）年产量 50

2、005000 件2 2设计任务与要求（完成后需提交的文件和图表等）:1 1）一人一题，独立完成，说明书与图纸按规定格式书写与绘制2 2）设计说明书一份3 3） 零件指定工序的夹具装配图、毛坯图与零件图各1 1 张4 4）机械加工工艺卡 1 1 份5 5）零件指定工序的机械加工工序卡 1 1 份3 3 工作计划（进程安排）洋哥敬献2前 1.51.5 周完成机械加工工艺规程设计，填写工艺卡与工序卡，绘制零件图与毛坯图。中间 1.51.5 周完成夹具设计，绘制夹具装配图。第四周前3 3 天完洋哥敬献3成设计说明书，后 2 2 天答辩或验收，评定成绩。4 4.主要参考资料李益民 机械制造工艺设计简明手

3、册北京：机械工业出版社20062006年 8 8 月赵家齐机械制造工艺学课程设计指导书北京：机械工业出版社20072007年 7 7 月艾兴等 切削用量手册北京：机械工业出版社20062006年 2 2 月机床夹具设计手册、机械制造工艺、机械设计等参考书。目录序言.2一, 零件的分析 .21零件的作用.22零件的工艺分析.2二,工艺规程的设计.31确定毛坯的制造形式. 42基面的选择.4 3制定工艺路线4机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定7系部负责人审批意见：同意审批人签名:洋哥敬献45确立切削用量及基本工时. 8三，夹具设计.151问题的提出.152夹具设计.15四，设计总结.19五，工

4、序简图.20六，参考文献.25序言机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前 对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际 的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。通过机械设计装备及夹具设计，汇总所学专业知识如一体，让我 们对所学的专业课得以巩固、复习及实用，在理论与实践上有机结合；使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解， 并为以后的实际工作奠定坚实的基础！洋哥敬献5在些次设计中我们主要是设计 CA6140 拨叉的铣床夹具。在此次 课程设计过程中，我小组成员齐心协力、共同努力完成了此项设计。

5、 在此期间查阅了大量的书籍，并且得到了有关老师的指点。一、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 22 孔与操纵机构相连, 二下方的 55半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。（二）零件的工艺分析零件的材料为 HT20Q 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：1 小头孔以及与此孔相通的的锥孔、螺纹孔2

6、大头半圆孔553 小头孔端面、大头半圆孔上下73 端面，大头半圆孔两端面与小头 孔中心线的垂直度误差为 0.07mm,小头孔上端面与其中心线的垂直 度误差为0.05mm洋哥敬献6由上面分析可知，可以粗加小头孔端面，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。、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，生产类型为中批生产，故选择木摸手工砂型铸 件毛坯。查机械制造工

7、艺设计简明手册第 38 页表 2.2-3，选用 铸件尺寸公差等级为 CT-11，加工余量等级为 H。（二）、基面的选择（1）、粗基准的选择在选择粗基准时，一般遵循下列原则：（1） 保证相互位置要求原则；（2） 保证加工表面余量合理分配原则；（3） 便于工件装夹原则；（4） 粗基准一般不重复使用的原则；（5）为了保证所有加工表面有足够的加工余量，选用加工余量小的 表面作粗基准，不要用同一尺寸方向上。为了方便装夹，以及依据以不加工表面为基准和毛皮表面质量较 好者洋哥敬献7为基准的原则，选底端面为基准。（2）、精基准的选择主要考虑基准重合的原则，选用统一的基准有利于保证零件的精度。 多用“一面两孔”

8、的定位方式定位，所以选择小头孔轴线和底面为精 基准。（三）、制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当根据零件的几何形状、尺寸精度以 及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度得到保 证。在生产纲领已经确定的情况下， 可以考虑采用机床配以专用工具 卡，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，以便是生产成本尽量下降。查机械制造工艺设计简明手册第 20 页表 1.4-7、1.4-8,选择零件的加工方法及工艺路线方案如下： 工艺路线方案一：工序 1 :以40 的下平面为基准，粗铣两端通孔 22 上表面。工序 2 :精铣 40 上平面，保证表面粗糙度 3.2。工序 3:扩、

9、粗铰、精铰两小端头孔至 22,保证表面粗糙度 1.6工序 4: 粗镗55 的孔。工序 5 : 半精镗55 的孔，保证表面粗糙度 3.2。工序 6: 粗铣73 孔的。工序 7 :精铣73 孔，保证表面粗糙度 6.3。工序 8 : 钻6.9 的孔、 钻8 锥销孔。工序 9：攻丝、精铰8 孔，保证粗糙度 1.6。工序 10: 切断。工序 11: 检验。洋哥敬献8工艺路线芳案二：工序 1 :以40 的下平面为基准，粗铣两端通孔 22 上表面。工序 2:精铣40 上表面工序 3:粗镗55 的孔。工序 4:半精镗55 的孔，保证表面粗糙度 3.2。工序 5:扩、粗铰、精铰两小端头孔至 22,保证表面粗糙度

10、 1.6。工序 6:粗铣73 孔。工序 7:精铣73 孔，保证表面粗糙度 3.2。工序 8:钻6.9 的孔、 钻8 锥销孔。工序 9:攻丝、精铰8 孔，保证粗糙度 1.6。工序 10:切断。工序 11:检验。工艺方案的比较及分析：上述两方案：方案一：是先加工内孔 22,再以 22 孔为基准加 工 55内孔，而方案二：先镗孔 55,以底面及 22 外圆面为基准， 再以 55内孔及上平面加工 22 孔。由零件图可知 22 孔的设计基 为准 55 孔的中心线，所以加工 22 孔时定位基准最好为 55 孔的中心线，可保证其加工的位置精度，符合中批生产要求，方案二较为合理。最终工艺路线工序 1 :以40

11、 的下平面为基准，粗铣两端通孔 22 上表面。工序 2: 精铣40 上表面（以 22 孔外表面及底面为基准，选用 X5032洋哥敬献9立式升降台铣床和专用夹具）工序3:粗镗55的孔。（以 40上平面及 22内孔为基准， 选用 TGX4132B立式单柱坐标镗床和专用夹具）工序 4:精镗55 的孔，保证表面粗糙度。工序 5：扩、粗铰、精铰两小端头孔至 22,保证表面粗糙度Ra1.6mm（以 40 上平面及 22 孔外表面为基准，选用 Z3025 摇臂钻床和专 用夹具）。工序 6:粗铣73 孔（以 40 上平面及 22 的内孔为基准）工序 7:精铣73 孔，保证表面粗糙度 。工序 8:钻6.9 的孔

12、、 钻8 锥销孔。（以 40 上平面及 22 的内 孔为基准）工序 9：攻丝、精铰8 孔，保证粗糙度Ra1.6mm。工序 10：切断。工序 11：精铣中间孔及两端面。工序 12：检验。（四）、机械加工余量的确定、工序尺寸及毛坯的确定零件材料为 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，生产类型为中批生产，故选择木摸手工砂型铸 件毛坯。根据上述原始材料及加工工艺，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：洋哥敬献101、两端通孔22 上表面考虑手工砂型铸件毛坯的表面粗糙度Ra12.5mm,而加工表面 的表面粗糙度要求为Ra3.2mm，工序基准尺寸为

13、4Qmm 的要求，故 采用粗铣一次，精铣一次，粗铣加工余量 2.0mm （简明手册2.2-4 尺寸公差等级 CT-11，加工余量等级 MA-H 级），精铣加工余量 1.0mm,（简明手册2.3-21）。2、两端 22 的通孔考虑到通孔的表面粗糙度Ra1.6mm，公差等级 IT7，加工要求 很高，故采用扩、粗铰、精铰的工序，根据简明手册P64 表 2.3-8 查得如下数据：精铰加工余量为 0.06mm 工序经济精度等级为 IT7 ,表面粗糙度Ra1.6mm，基本工序为 50mm粗铰加工余量为 0.14mm 工序经济精度等级为 IT8，表面粗糙度Ra3.2mm，基本工序为 50mm扩孔加工余量为

14、1.8mm 工序经济精度等级为 IT11，基本工序为50mm3.中间孔55考虑到中间孔55 的表面粗糙度Ra3.2mm，采用粗镗、半精镗 的加工工序，根据简明手册P64 表 2.3-8 查得如下数据：半精镗加工余量为 2mm 表面粗糙度Ra3.2mm，基本工序为 30mm粗镗加工余量为 2.0mm 表面粗糙度Ra6.4mm，基本工序为洋哥敬献1130mm4.中间孔两端面2O-0.071根据表面粗糙度Ra3.2mm，尺寸精度等级的要求，采用粗铣、 精铣的工艺，粗细的加工余量，2.0mm,精铣加工余量为 1.0mm （简 明手册表 2.3-21 ）。（五）切削用量及基本工时的确定工序 1 :以40

15、 的下平面为基准，粗铣两端通孔 22 上表面。1） 已知毛坯加工余量为 2.0mm,毛坯长度方向的最大加工余量 为2.0mm 一次加工即可。2） 根据实用金属切削加工工艺手册表 10-212，选用 YG8 硬 质合金刀，根据机械加工工艺手册 P1019 表 8-14，每齿进给量f=0.20-0.29mm/z。3） 根据机械加工工艺手册P1021 表 30-23 可以直接查出铣 削速度：Vc=60-110m/min。取 Vc=60m/min4）nsTOOOVc/二dw= 1000 60/二40= 477.7r/min,现采用X51 立式铣床参数（机械制造工艺设计简明手册明手册表4.2-36 )取

16、 500r/min,故实际切削速度为 Vc=62.8/min。5)工作台每分钟进给量仁应该为fm= fzz nw = 0 . 2 4= 5mm 0差4机床数据得 (见机械制造工艺手册表 4.2-37 )取 400m/min。洋哥敬献126)切削工时：Tm= L / fm= 90 / 400 = 0.225min。工序 2:精铣40 上平面(1) 以 22 孔外表面及底面为基准，选用 X5032 立式升降台铣 床和专用夹具。(2) 根据实用金属切削加工工艺手册(P942)表得，采用直 柄立式铣刀，dw=40,z=8。又根据实用金属切削加工工艺手册(P942) 表8-15 得，每齿进给量，取fz=

17、 0.2mm/ z。(3) 切削速度 Vc=10m/min。(4)ns T000VC/二dw = 1000 10/二40 = 79.8r/min,取主轴转速为 80r/min,故实际切削速度为 Vc=10m/mh(5) 工作台每分钟进给量fm应该为fm= fzz nw = 0 . 2 8 8nn01查机床数据得(见 机械制造工艺设计简明手册表 4.2-37 )取130m/min。(6) 切削工时:Tm= L+L / fm=80/130 =0.615min工序 3:粗镗55 的孔。(1) 、以 40 上平面及 22 内孔为基准，选用 TGX4132B 立式 单柱坐标镗床和专用夹具。(2) 选用硬

18、质合金镗刀刀头，其加工余量 z=3.0mm(3) 确定进给量，根据实用金属切削加工工艺手册表，每齿进给量fz= 0.5mm/ min,Vc = 50m/min。(4) 主轴转速：P1278洋哥敬献13ns = 1000Vc /二dw = 1000 50/二53.5 = 297.6r/min,根据T68 立式钻床参数简明手册明手册表 4.2-20 取 n=300r/min,故实 际切削速度为 Vc=50.4m/min。(5) 切削工7=2 L/ fzn二40/ 0.5 300二0.267min工序 4:半精镗55 的孔(1) 、选用硬质合金镗刀刀头，其加工余量 z=1.0mm(2)、确定进给量，

19、根据实用金属切削加工工艺手册P1307表，每齿进给量fz= 0.2mm/ min,Vc = 60m/ min。(3) 、主轴转速：ns二1000Vc/ = dw二1000 60/二55二347.2r/min,根据 T68 立式钻床参数简明手册明手册表 4.2-20 取 n=350r/min,故实际切削速度为 Vc=54.58m/min。(4) 、切削工时：Tm= L/fzn = 40/0.2 350=0.381min。工序 5:扩、粗铰、精铰两小端头孔至22,保证表面粗糙度 1.6。1:扩孔21.8mm(1)、以 40 上平面及 22 孔外表面为基准， 选用 Z3025 摇臂钻床 和专用夹具。

20、(2) 、加工余量 z=0.08mm(3) 、确定进给量，根据简明手册表 5-6 ,每齿进给量fz= 0.3mm/ z。(4)、根据实用金属切削加工洋哥敬献14工艺手册P1269 表，扩孔的切削速度是钻孔的 1/2 左右，取 Vc=40m/mir。(5) 、主轴转速：ns二1000Vc/二dw = 1000 40/二25.5二500r / min,(6)、切削工时：Tm= L / f广n= 50/0.3汇500= 0.333min2、粗铰两头孔 21.94(1) 、选择硬质合金铣刀，其加工余量为 z=0.14mm(2)、确定进给量，根据实用金属切削加工工艺手册P1278 表，每齿进给量fz=

21、0.4mm/ min,Vc = 10m/min。(3) 、主轴转速：ns = 1000Vc /二dw = 1000 10/二21.94工145.08r /min,根据Z535 立式钻床参数简明手册明手册表 4.2-15 取 n=150r/min,故 实际切削速度为 Vc=10.339m/min。、切削工时：T L/ fzn - 50/ 0.4 150二1.67min。3、精铰两头孔 22(1) 、选择硬质合金铣刀，其加工余量为 z=0.06mm(2)、确定进给量，根据实用金属切削加工工艺手册P1278 表，每齿进给量及铣削速度洋哥敬献15fz= 0.3mm/ min,Vc = 8m/ min。

22、(3) 、主轴转速：ns = 1000Vc /二dw = 1000 8厂22 = 115.75r/min,根 据 Z535 立式钻床参数简明手册明手册表 4.2-15 取 n=120r/min,故 实际切削速度为 Vc=8.294m/min。、切削工时：Tm= 2 L/fzn = 50/ 0.3 120.389min。工序 6:粗铣73 孔。(1) 、以 40 上平面及 22 的内孔为基准。根据工艺手册表，高速钢直尺的三面刃铣刀，加工余量 z=34.10mm(2) 、确定进给量，根据实用金属切削加工工艺手册表 8-15 以 及表8-17 得，每齿进给量及铣削速度：fz= 0.2mm/ min,

23、Vc = 50m/min。(3) 、主轴转速：ns = 1000Vc /二dw = 1000 50/二32 = 497.36r/min,根 据X53T 立式铣床参数机械制造工艺设计简明手册明手册表 4.2-37取 n=500r/min,故实际切削速度为 Vc=50.265m/min。(4) 、工作台的每分钟进给量，应该为：fm= fzz nw二0.2 8 500二800mm/min。查机床数据机械制造工艺设计简明手册明手册表 4.2-37，取fm= 0 mriin。(5)、切削工时：Tm= L / fm= 35/800 = 0.044min。工序 7：精铣73 孔洋哥敬献16(1) 、根据工艺

24、手册表，高速钢直尺的三面刃铣刀，加工余量z=0.5mm(2)、根据实用金属切削加工工艺手册表8-15 以及表 8-17 得，每齿进给量及铣削速度：fz= 0.1mm/ min,Vc = 60m/ min。(3) 、主轴转速：ns = lOOOVc /二dw = 1000 60/二32 = 596.83r/min,根 据X53T 立式铣床参数机械制造工艺设计简明手册明手册表4.2-36取 n=600r/min,故实际切削速度为 Vc=60.32m/min。(4) 、工作台的每分钟进给量，应该为：fm= fzz nw= 0.1 8 600二480mm/min。查机床数据机械制造工艺设计简明手册明手

25、册表 4.2-37 ，取fm= 4 8 0n m / m i(5) 、切削工时：Tm= L / fm=35/480 = 0.729min。工序 8:钻6.9 的孔、 钻8 锥销孔。(1) 、以 40 上平面及 22 的内孔为基准。(2)、 根据 实用金属切削加工工艺手册P271 表，选用直柄短麻 花钻(硬质合金材料)螺纹直径 8mm 采用 D=6.9mnm勺钻头，螺距 P=1。(3) 、确定进给量，根据简明手册表 5-6，每齿进给量及铣削速洋哥敬献17度fz= 0.1mm/min,Vc = 20m/min。(4) 、主轴转速：ns= 1000Vc/二D = 1000 20厂6.9 = 922.

26、64r / min,根 据T68 立式钻床参数(简明手册表 4.2-20 )取 n=960r/min,故实际 切削速度为 Vc=20.81m/min。(5) 、切削工时：Tm=2 （L LL2/f n）=2 9/0.1 960=0.188min。J =2 （L La1)=洋哥敬献211980 (28 10)43 0.0565- 0.028兀(0.02)6 200 -64二0.00234洋哥敬献22二0.002792_3 2“ Fl1X198056.5X0 )o门 “ c “W2(3l -1)43 0.0565-0.05656EI0.02)6 200 -64二0.001211W二W她-她二0.0

27、0634 0.021二0.007所以满足垂直3度要求。定位误差：定心轴 g6 与F22H 7孔的定位误差为：D定立误差=d最大间隙=0.021+0020= .41最大间隙=一0.07- 0.021=0.014(3)、夹紧力的计算根据机械技工工艺师手册的螺旋夹紧机构，QL_W2=Fa；/頂*2)1980 (48 10一3)4兀(0.02)6 200 -64230.05对于加工要求位置的尺寸20-0：07!要求、1最大间隙=3 o.14二30.047在形状误差之内洋哥敬献23rta n rzta n：2选Q =100N, L = 200mm由机械技工工艺师手册表 17-25 得洋哥敬献24表 17-26 得，rz=9.188,a =229, p = 2.54、夹具设计及操作简明手册的要求说明如前所述，在设计夹具时，应该考虑提咼劳动生产率。夹具上装 有对刀块，可减去在一批零件的加工之前