CA6140车床拨叉夹具设计说明书

1、课程设计说明书设计题目：设计BCA6140车床拔叉”零件的机械加工工艺规程及工艺装备（大批生产）设计者 XXX 指导教师 XXX通过所学的专业课知识（公差与配合、工程材料、机械原理、机械 设计制造、机械制造技术基础等）和金工实习使我们对机械设计制造有了一 定的感性和理性认识。这次机床工艺及夹具设计让我们对所学的专业课得以复 习、巩固和应用。是理论和实践相结合的有效手段。不仅为大四的毕业设计做准 备，而且为以后的工作打下一定的基础。在这次设计中，我们主要设计C6140拨叉的夹具。在设计中阅读大量的参 考资料并且得到老师的指导由于能力有限在设计中难免有不足之处，恳请各位老 师、同学批评指正。、零件

2、的分析（-）零件的作用题目给定的零件是C6140拨叉（见附图1）它位于车床变速机构中，主要其换挡作用。通过拨叉的拨动使车床滑移齿轮与不同的齿轮啮合从而达到要求的 主轴转速。宽度为30mm的面的尺寸精度要求很高，在拨叉工作工程中，和如 果拨叉和槽的配合尺寸精度不高或者它们之间的空隙很大时。滑移齿轮就达不到 很高的定位精度，这样滑移齿轮就不能很好的与其他齿轮进行正确有效的啮合。 从而影响整个传动系统的工作。所以拨叉宽度为30mm的面和槽之间要达到很 高的配合精度。（二）零件的工艺分析CA6140拨叉共有两组加工表面：IS这一组加工表面包括:A端面和轴线与A端面相垂直的花键底孔2、这一组加工表面包括

3、：六个方齿花键孔，及25mm花键底孔两端的2x75°倒角。对于两组加工表面可先加工一组表面，再用专用夹具加工另一组表面。二、工艺规程设计（-）确定毛坯的制造形式此次所设计的拨叉材料为HT200,根据材料成型工艺可知用金属型铸造。该 零件能够承受较大载荷和冲击载荷，能够满足使用要求。因为生产纲领为大批量 生产。因为零件形状简单故毛坯形状需与零件的形状尽量接近，又因孔很小，可 不铸出。毛坯零件图见附图2。（二）基准面的选择1、粗基准的选择：因为要保证花键的中心线垂直于拨动滑移齿轮的右端面。 所以以040的外圆表面为粗基准。2、精基准的选择：为了保证定位基准和加工工艺基准重合，所以选择零件

4、 的左端面为精基准。（三）制定工艺路线工艺路线方案一：工序一：铸造毛坯；工序二：粗、半精铳左端面C面，工序三：钻孔并扩花键底孔022并袍2x75。倒角；工序四：拉花键O25H7工序五：粗、半精铳底面D面；工序六：钻配作孔、螺纹孔；工序七：粗、半精铳槽；工序八：去毛刺；工序九：终检，入库。工艺路线方案二：工序一：铸造毛坯；工序二：粗、半精铳左端面C面，工序三：终检，入库。工序四：拉花键O25H7工序五：粗铳底面D面及18H11槽；工序六：半精铳底面D面及18H11槽；工序七：钻配作孔、螺纹孔；工序八：去毛刺；工序九：钻孔并扩花键底孔022并翅2x75。倒角；比较两种工序加工方案，考虑到加工过程中

5、粗精铳同一面可用同一夹具和 刀具，为了减少换夹具及刀具的时间，缩短加工工时提高加工效率，故采用第一 种加工方案。（四）、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定：C6140 拨叉材料为 HT200 毛坯质量为 0.84kg, b=220MPa, HBS=I57o 根据上述原始资料和加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量， 工序尺寸以及毛坯尺寸。根据零件图计算轮廓尺寸，长40mm,宽为80mm1高为75mm,故零 件最大轮廓尺寸为80mmo选取公差等级CT由机械制造技术基础课程设计指南中表5-1可查得 毛坯件的公差等级为810级取为10级。求铸件尺寸公差根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级CT

6、,由机械 制造技术基础课程设计指南中表5-3可查得尺寸公差为CT=3.2mm求机械加工余量由机械制造技术基础课程设计指南表5-5查得机械 加工余量等级围为DF,取为E级求RAM （要求的机械加工余量）对所有的加工表面取同一数值，由机 械制造技术基础课程设计指南表5-4查得最大轮廓尺寸为80mm、机械加工余 量为E级，得RAM数值为0.7mmo求毛坯尺寸 2-M8通孔和05锥孔较小铸成实心；C、D面单侧加工， 应由机械制造技术基础课程设计指南式5-2求出，即：R 二 F+RAM+CT/2 二 80+0.7+3.2/2 二 82.3mrD面为单侧加工，毛坯尺寸由机械制造技术基础课程设计指南式5-1

7、求 出，即:R 二 F+RAM+CT/2 二 72+0.7+32/2 二 74.3mr为了简化铸件的形状取R = 75mm铸件毛坯尺寸公差与加工余量见下表：项目C面D面公差等级CT1010加工面基本尺寸8072铸件尺寸公差3.23.2机械加工余量等级EERAM0.70.7毛坯基本尺寸82.375IS C面的单边总加工余量为Z = 2.3mmo查机械制造技术基础课程设计指 南表5-49精加工余量故粗加工余量为Z二1.3m2、D面精加工余量同C面Z = Imm故D面粗加工余量Z = 2mm3、花键孔要求以花键外径定心，故采用拉削加工空尺寸为¢22Hl2。由机械制造技术基础课程设计指南表5

8、-42却定孔的 加工余量分配：钻孔:02Omm扩孔:22mm拉花键孔(6 - 0 25 H7* 22H 12 *6 H9)4、铳 18Hll 槽由机械制造技术基础课程设计指南表5-41查得粗铳后半精铳宽度余量Z 二3mm粗铳后公差为+0.18 +0.27半精铳后公差为+0.11 (ITll)(五) 确定切削用量及基本工时工序一：铸造毛坯工序二：粗、半精铳左端面75×40面即C面。、 粗铳面75x40面1、背吃刀量的确定因为切削余量较小故一次切削就可切除所有余量故a10=z=1.3mmo2、进给量的确定。选用硬质合金端铳刀刀具材料为YG6铳刀直径为8mm齿数为10,选 用X5032,立

9、式升降台铳床，功率为7.5KWo由实用机械加工工艺 手册表11 - 92可查得每齿进给量f=二0.14 0.24mm取f=二0.2mmz3、铳削速度的确定。由实用机械加工工艺手册表11-94可查得灰铸铁的硬度为150 225HBS,查得 Vc=6010mmio 则主轴转速为 n 二 IOOOVC/r D =238.8 437.9rmin。Vf = f=Zn 二 477.6 875.6rmm。故取 n 二300rmin I Vf = 480mmmino切削工时：由切削用量简明手册表326可查得入切量及超切量Y+=12mro故L + Y + A_ 75 + 12_480二 0.18mimo二、精铳

10、75x40面1、背吃刀量的确定由实用机械加工工艺手册表6-30查得半精铳的铳削用量为Imm I即 ap = Imrno2、进给量的确定选用与粗铳刀同样的刀具与机床.由实用机械加工工艺手册表11-92要求表面粗糙度为32查得每转进给量为0.5-1.0故取0.5mmr3、铳削速度的确定由实用机械加工工艺手册查得铳削速度为60-110mmn则机床 主轴转速 n 二 IoOoVC/兀 D=238.8437.9rmim 取 n 二 300rmi,则 Vf 二 15Ommmio4、计算切削工时由切削用量简明手册表326查得入切量和超切量Y +=12mro 则+y+，亍_ 80+12 150=0.6Imim

11、工序三 钻022花键底孔，扩花键底孔022倒2×75°倒角IS钻020的孔。D决定进给量由切削用量简明手册表2.7选择高速钢麻花钻头其直径do = 20mmo铸铁的硬度大于200HBS查得进给量f=0.430.53mmr由于Yd二 80/20 二 4 查得修正系数 Ktf=O.95 则 f = 0.41 0.50mmro由切削用量简明手册表2.8可查得钻头强度允许的进给量为f =1.75mmro由切削用量简明手册表2.9可知机床进给机构强度所允许的钻削进给量。选用Z525钻床由表2.35查得进给机构允许的最大抗力FmaX = 883ONI do20.5,查 f = 0.93

12、mms1 故取 f 二0.48 由切削用量 简明手册表2丄9查得高速钢钻头钻孔的轴向力F二551ON小于 FmaXl故可用。2) 确定钻头的磨钝标准及寿命。由切削用量简明手册表2.12查的钻头后刀面最大磨损量取0.6mm,寿命为 T=15mimo3) 确定切削速度I(X)OVH =_1000*18一 3.14*20=286.6rmi n由切削用量简明手册表2.35取n二272rrn则实际切削速度W Dn 272*20*3.14=17.1 mmino 1000IOOO4) 检验机床扭矩及功率由切削用量简明手册表2.20可查得f0.5 mm/r时 Mc = 76.81Nmo当nc = 272rmi

13、n时由切削用量简明手册表2.35可查得Mm = 144.2Nmo由切削用量简明手册表2.23查得Pc = Ilkwo Pe = 2.6×0.81 = 7.76 kwo因为Mc<Mmf PcPe,故所选切削用量可用。f = 0.48mm/r I n = nc = 272rmin。Ve 二 17m/min。计算基本工时:L由切削用量简明手册表2.29查得入切量与超切量分别为IOmm和IOmmOL 80+10 CCCtra=二=0.69 ITlImOHf 272*0.48二、扩020孔。IS确定背吃刀量由切削用量简明手册查得背吃刀量为2mmo2、确定进给量由切削用量简明手册查的f =

14、 060.7mmr°根据机床说明书取f =0.62mmr3、计算切削速度二 5.7 8.5 mmi由此可知主轴的的转速为：n = 82.5rmin根据机床说明书取n = 140rmin1则实际切削速度140 WIOOO二 9.67 mmi4、计算切削工时由切削用量简明手册表2.5可查得KV二30 60,取KV二45。由机械加工工艺手册表3.5.1查得'勺严，式中各参数:L=80mm, Ll = 1.707 2丄07,取 L = 2mmo故tra = 0.8mi工序四拉花键孔由机械加工工艺手册表4.1-42拉刀的齿开量查得矩形花键拉刀，工件 材料铸铁的齿开量为0.04-0.1m

15、m,取齿开量为0.06mmo拉削速度由机械加 工工艺手册表41 - 65查得表面粗糙度要切Ra二1.25 2.5.拉削速度为II级 的花键拉削速度为VC 二 4.5 2 3.5 mmi 取 VC 二 3 mmi拉削级别由机械加工工艺手册表4丄-66查得。拉削加工工时U ZliLkIOOo 叭 Z75-2?式中Zb为单面余量Zb二二V二二1.5 mmL为拉削表明长度L = 80mm为拉削系数，取二1.2K考虑机床返回行程系数取k二1.4V为拉削速度f=为拉刀单面齿开量Z为拉刀同时工作齿数Z二L/PP 为拉刀齿距 P二(1.25-1.5) 7丽二 1.35®=12 mm所以拉刀同时工作齿

16、数为z = LP=80127所以1.5*80*1.2*1.4t 二1000*3*0.06*7=0.16 min工序五粗、精铳8030面一、粗铳8030面IS加工余量的确定由前面可知粗加工加工余量为2 mm,加工余量较小故采用一次切削故ap=2 mmo2、切削用量的确定由机械加工工艺手册表2.1-20选择高速钢立铳刀，铳刀直径为16 mm 齿数为3。由机械加工工艺手册表2丄-96查得加工材料为灰铸铁，铳削宽度为 aw = do4,铳刀的铳削速度为v = 18.29mmi1每齿进给量为0.063 - 0.102 mm/z 则主轴转速为 = I-）（h 二358.3577.2 r/minTUjD取

17、n 二460rnin,由此可得 Vf= f.zn =0.09×3×460=124.2 mmmi3、铳削加工工时的计算由机械加工工艺手册表2丄- 94可查得Lw+L+L .t 二!I式中=82.8 mmmi30i为次给次数i二*TZI 二 0.5do+ (0.5 1.0)二 9 mmI2 二12 mm 取 4 二 2mmt5.86 m.n124.2精铳80×30面1、加工背吃刀量ap的确定由前面可知道精铳的加工余量为1 mm,故ap = l mm2、进给量的确定由精铳加工工艺手册表2.1-72查得高速钢立铳刀直径为16 mm,选用与粗铳时同一铳刀和机床。铳削宽度为a

18、. = 3 mm是的每齿进给量为0.08 -0.05 mmz,因为表精度要求较高故t二0.06 mm/z3、切削用量的确定由机械加工工艺手册表2.1-75查得铳刀磨钝标准查得后刀面最大磨 损限度为0.2 0.25 mmo由机械加工工艺手册表2.1-76限度寿命查得限度寿命T=60mo由机械加工工艺手册表2.1-92查得Vc = 22 mmn1则铳床的主轴转速:r 二 n = ll =437.9 rmi取 n 二 460 rmio贝 IJ Vf = f*z*n = 0.06*3*4604、计算铳削加工工时由上面可知Lv + /. ÷ Z9 . t 二!IVf式中人、h、/2与上述所相同

19、。i = 30/3 二 10将各参数代入上式可得:80 + 9 + 282.8×10=11 nin工序六 钻两M8底孔及攻螺纹IS选择切削用量选择高速钢直柄麻花钻直径为0)7,钻头形状为双锥修磨横刃。由切削 用量简明手册表2.7查得进给量f = 0.36-0.44mmr,由切削用量简明手册 表2.83和钻头允许的进给量确定进给量f = 0.86mmro由切削用量简明手册 表2.9机床进给机构所允许的钻削进给量查得f = 1.6mmro故由Z525型立式钻 创说明书取f = 0.36mmro2、确定钻头磨钝标准及寿命由切削用量简明手册表2.12查得磨钝标准为0.5 0.8寿命为T二35

20、mno3、确定切削速度由切削用量简明手册表2.15查得切削速度为V二18rrir则主轴转 速为IooOV n 二旳 8189r7m,n由Z525钻床说明书由就近原则取n二680 r/min。故实际切削速度为V二14.9 mmi4、校核机床扭矩及功率由切削用量简明手册表2.20查得C MCVCPC =30CF =420. Zf=I儿、二 08 CW =0.206f Z.w 2.0, yA/ =0.8F) =420×72×0.36o×l=1298.3 NMc = 0.206×72×0.36ofl×l=4.5 Nm415*149PC=0.3

21、2 KW30*7根据 Z525 机床说明书可知 Mm=42.2 Nml Pe=2.8*0.81=2.26 KW, FmaX=8830 N由于上面所算出的的数据都小于机床的各个相应的参数，故机床符合要求。5、计算钻削加工工时由切削用量简明手册表2.29查得入切量和超切量y+的值为6 mro + y + _10 + 6t 二nf 0.36*680二 0.07 min因为表面存在俩加工孔故加工工时为T=2t二0.14 minO二、攻M8螺纹由机械加工工艺手册表7.2-4选用M8细柄机用丝锥，在普通钻床上攻丝。由机械加工工艺手册表7.2-13在普通钻床上攻丝切削速度表查得Vc = Il-12 mmio

22、故钻床主轴的转速为：我 n 二 竺S上=437.9 477.7 r/min TtD由Z525的说明书的参数可取n二392 r/mino故实际切削速度为Vc = 9.8 mm/min攻螺纹机动实际的计算T卜/+/ + ( 11ft tn. = + P n山丿其中：/ ：工件螺纹的长度/ =IOmiTIoZl :丝锥切削长度Il =22 mmo:攻螺纹是的超切量二(2-3) P取二3。H :攻螺纹是的转速"=392 r/mino?I :丝锥退出时的转速© = 680 r/minoP：螺距C工序七铳18HlI的槽一、粗铳18HLL槽1、选择与加工80x30平面同一规格的铳刀，同一铳床。因为槽深为35 mm故铳18H11槽时底边留有5 mm的加工余量，精铳以达到图纸所规定的表面粗糙度的要求故ap二30 mm2、切削用量的确定由机械加工工艺手册表2.1-96查得切削速度为V = 18 29 mmi4、计算切削工时由机械加工工艺手册表2.1-9