CA6140车床拨叉零件机械加工工艺规程与工艺装备(钻削加工)设计说明

1、 . 机械制造工艺与夹具课程设计任务书设计题目：“CA6140-车床拨叉”零件机械加工工艺规程与工艺装备（钻削加工）设计设计要求：1. 制订零件机械加工工艺，填写机械加工工艺过程卡一， 设计夹具工序的 工序卡一 2. 设计指定工序的专用夹具一套，绘制夹具装配图与零件图 3. 编写机械制造工艺课程设计说明书一份，不少于2万字 设计容：1. 对零件进行工艺分析，绘制零件图 2. 选择毛坯制造方式 3. 制订零件机械加工工艺路线 4. 指定工艺装备设计 5. 编写设计说明书 班 级：学 生：指导教师：系 主 任：200 年 月 日目 录（一） 序言.3（二） 设计容.3一、零 件 的 分 析二 工

2、艺 规 程 设 计三 夹 具 设 计（三）参考文献17（四）心得体会.18序 言机械制造工艺学课程设计是我们在学完了大学的全部基础课，技术基础课以与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科课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实践的训练。因此它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。在设计中锻炼了独立思考和解决问题的能力，为今后工作打下良好的基础。设 计 容 一、零 件 的 分 析（一） 零件的作用：题目所给的零件是车床拨叉（二） 零件的工艺分析:CA6140车床拨叉这个零件从零件图上可以看出，它一共有五组加工表面，而这几组表面之间又有一定的位置要求，现将这五组加工

3、表面分述如下：1、车床拨叉的前后两个面。要求两面之间距离80mm，后面与中间面相距35mm，后面粗糙度要求Ra3.2um2、花键孔加工表面。花键底孔22H12（22 0+0。28）粗糙度要求Ra6.3um，左侧三个花键槽相距600对称分布，槽底面粗糙度Ra1.6um,槽侧面粗糙度Ra3.2um,槽宽B为6H9。3、顶面上的阶梯面。一个80mm*30mm的平面，表面粗糙度Ra3.2um。阶梯面与花键孔平行度小于等于0.10mm，阶梯面与底面相距72mm，阶梯面与花键孔轴心相距22mm。4、铣凹槽，槽宽18H11，侧面粗糙度3.2mm,底面粗糙度6mm，两侧面与花键孔有垂直度要求，误差不大于0.0

4、8mm，右侧面与后面相距10mm，底面距花键孔中心轴15mm。5、在阶梯面钻孔。两个螺纹孔，一个锥孔，螺纹孔位M8通孔，一个孔与后面距15mm，两个孔距50mm，锥孔与螺纹孔距25mm,三孔轴均与花键孔中心轴垂直，且相互平行。由以上分析知，对于这五组加工面，我们可以先加工前后两个端面，再加工花键孔，借助花键孔与其它夹具进行其他加工，以保证他们间位置精度。二 工 艺 规 程 设 计（一）确定毛坯的制造形式零件材料是灰铸铁。考虑到加工成本，选铸件，由于零件年产量4000件，已达到成批生产的水平。采用铸件的形式可提高生产率，并能保证加工精度。（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

5、面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则不但加工过程中问题百出，更有甚者，还会造成零件的大量报废，使生产无法进行。粗基准的选择：对车床拨叉这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要的。由于地面两侧无须进一步加工，故侧面与底面做粗基准。以两个大平面定位，消除五个自由度。并且在另一侧对工件进行加紧，达到完全定位。 对于精基准而言，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，应进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不重复。（三） 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，适应当时零件的几何形状、尺寸精度与位置精度等技术要求得到妥善的保证。在生产纲领以确定的成批成生产条件下

6、，可以考虑万能性机床并配以专用夹具，并尽量使工序集中以提高生产率。除此以外，还要考虑经济因素，以便使生产成本降低。 工艺路线方案： 工序 铣削前、后端面 工序 钻花键底孔22工序 拉花键工序 孔口倒角工序 铣阶梯面工序 铣凹槽工序 钻锥孔工序 钻螺纹孔2-M8工序 功丝2-M8工序 检查（四） 机械加工余量、工序寸与毛坯尺寸的确定尺根据上述原始材料与加工工艺，查机械制造工艺设计简明手册，分别确定各加工表面的加工余量、工序尺寸与公差如下：工序 工序容 单边余量 工序尺寸 表面粗糙度 工序 1铣前面 0.5 82.5 125um 2粗铣后面 1.5 81 125um 3精铣后面 1.0 80 3.

7、2um工序 1钻花键孔 10 20 125um 2扩孔钻 0.9 21.8 125um 3粗铰 0.07 21.94 125um 4精铰 0.03 22H12 6.3um工序 1粗拉花键 1.3 24.6 12.5um 2半精拉花键 0.58 25.72 3.2um3精拉花键 0.14 25H7 1.6um 工序 孔口倒角 2 2×45 12.5um 工序 1粗细阶梯面 2 75 12.5um 2精铣阶梯面 1.0 72 3.2um 工序 1粗铣凹槽 3 15 6.3um2精铣凹槽 1.0 18H11 3.2um工序 钻锥孔 2.5 5 12.5um工序 钻螺纹底孔 3.35 6.7

8、 6.3um工序 功丝 0.65 8 6.3um （五） 选择机床设备与工艺装备 工序 X62W卧式铣床 硬质合金端铣刀100Z10 0-200/0.02油标尺（下同）工序 Z525立式钻床，专用钻模，加长麻花扩孔钻，直柄麻花钻20GB1436-78工序 L6120卧式拉床 专用拉刀工序 T68型镗床 GB1143-73 圆锥柄锥形忽钻工序 X52K GB117-73 硬质合金立铣刀20工序 X62 X52K GB1117-73硬质合金直面三面刀D100(B160)B80Z20工序 Z512-1台钻，专用钻模，直柄麻花钻工序 ZQ4015台钻，专用钻模，直柄麻花钻工序 ZQ4015细牙普通螺纹

9、立钻d8（六） 确定切削用量与基本工时工序铣削前后端面 本工序采用查表法。1加工条件 工件材料：灰铸铁，铸造。加工要求：铣45的前端面，75的后端面，后端面表面粗糙度R3.2。机床：X62W卧式铣床。刀具：YG6硬质合金端铣刀。2计算切削用量1）铣削前端面。前端面的加工余量为0.5mm，故可一次加工完成。 1. 吃刀深度a=h=0.5mm 每齿进给量f=0.14-0.24m/z f切削用量 简明手册表3.5 YG6 v=108m/min=1.80m/s （简明手册表3.16）v=490m/min n=322 采用YG6 d=100mm, Z=10 n= =5.7r/s=343r/min 按机床

10、选取（机械制造工艺简明册表5.25）2粗铣后面f=0.18m/z v=95m/min=1.58m/s a=2.0 n=5.04r/s=302.4r/min n=300r/min=5r/s 实际切削速度v=1.57m/s（工艺手册表6.13） 切削工时 t=50s 3 精铣后面 f=0.18m/z v=103m/min=1.72m/s a=1.0 n=5.46r/s=327r/minn=300r/min=5r/s实际切削速度v=1.57m/s切削工时 t=50s实际切削速度v=1.96m/s 切削工时 t=40s 当主偏角 k<90l=0.5(d-)+(1-3)=3mm 工序 1 钻花键孔

11、20mmf=0.36mm/r v=14m/min n=223r/min=3.71r/s按机床选取n=195r/min=3.25r/s实际切削速度V=0.21m/s切削工时 切入l=ctg k+(12)=3 切出l=3mm l=80mm t=74s 2扩孔 =21.8mm (表5-60) f=0.4mm/r=1.5 f v=6.5m/min=0.11m/s n=1.62r/min=97r/s按机床选取n=140-2.33r/min实际切削速度V=0.16m/s切削工时t=92s3粗铰 =21.94mm f=0.15mm/r a=0.06-0.15 v=10m/min=0.17m/s n=2.42

12、r/s =145r/min n=272r/min=4.53r/s实际切削速度V=0.31m/s切削工时t=127s 4精铰=22mmf=0.05mm/r v=50m/min=0.83m/s n=12.06r/s =723r/min按机床选取n=680r/min=11.33r/s实际切削速度V=3.6m/s 切削工时t=152s工序 1拉花键 单面齿升0.06mm v=0.06m/s=3.6m/min 单面余量h=2mm (22-26)拉削表面长度 L=80mm拉削表面长度系数 =1.20拉削表面系数 K=1.40v-切削速度s拉刀齿升（每齿进给量）t=0.18min=11sz拉刀同时工作齿数

13、z=t-拉刀齿距l=(1.251.5)=1.35=12.1 z=7工序工序 倒角2×45双面为缩短辅助时间，去倒角是的主轴转速与钻孔时的一样工序 1粗铣顶面 f=0.2mm/r v=92m/min=1.53m/s a=2.0 n=24.5r/s =1470r/minn=1500r/min切削工时t=×i=×2=34.4s 2精铣顶面a=1.0 f=0.18mm/r v=91m/min=1.52m/s n=24.22r/s =1453r/minn=1500r/min=25r/s实际切削速度v=1.57m/s 切削工时t=×i=×2=38.2s工序

14、 1粗铣槽底 f=0.18表(4.2-39) v=88m/mina=3.0 n=280r/minn=300r/min=5r/s实际切削速度v=94.2m/min=1.57m/s 切削工时t=50s 2 精铣槽侧 f=0.04mm/r v=15m/min=0.25m/s n=955r/minn=950r/min=15.8r/s实际切削速度v=47.8m/min=0.80m/s切削工时t=×2=142s工序 锥孔=5mmf=0.18mm/r v=0.25m/s n=11.88r/minn=800r/min实际切削速度v=0.28m/s切削工时t=7s工序 钻螺纹底孔2-M8f=0.2mm

15、/r×0.50=0.1mm/r v=0.25m/s=15m/min n=11.88r/min=713r/minn=800r/min=13.33r/s实际切削速度v=0.28m/s=16.84m/min切削工时t=12s工序 功螺纹2-M8f=0.18mm/r v=0.123m/s n=4.89r/minn=272r/min实际切削速度v=0.113m/s切削工时t=0.4s- 19 - / 19千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一三 夹具设计设计夹具的基本要求1保证工件的加工精

16、度专用夹具应有合理的定位方案，标注合理的尺寸公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工要求。2。提高生产效率应根据工件生产批量的大小设计不同复杂程度的高效夹具，以缩短辅助时间，提高生产效率。3工艺性好专用夹具的结构应简单合理便于加工装配检验和维修。专用夹具的制造属于单件生产，当最终精度由调整或修配保证时，夹具应设置调整或修配结构，如设置适当的调整间隙，采用可修磨的垫片等。4。使用性好专用夹具的操作应简单省力安全可靠，排屑应方便，必要时可设置排泄结构。5经济性好除考虑专用夹具本身结构简单。标准化程度高，成本低廉外，还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析，以提高夹具在生产

17、中的经济效益。专用夹具的设计步骤明确设计任务与收集设计资料夹具设计的第一步是在已知生产纲领的前提下，研究被加工零件的零件图工序图以与工艺规程和设计任务书，对工件进行工艺分析。其主要容是了解工件的结构特点材料，确定本工序的加工表面和加工要求，加工余量，定为基准和夹准表面与所用的机床、刀具和量具等。其次是根据设计任务收集有关资料，如机床的技术参数，夹具的零部件的国家标准，各类夹具图册夹具设计手册等，还可收集一些同类夹具的设计图样，并了解该厂的工装制造水平对夹具体的要求1有适当的精度和尺寸稳定性夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面，安装对刀或导向元件的表面以与夹具体的安装基面等，应有适当的尺寸和

18、形状精度，它们之间应有适当的位置精度。为使夹具体尺寸稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理2有足够的强度和刚度加工过程中，夹具体要求承受较大的切削力和加紧力。为保证夹具体不产生不容许的变形和振动，夹具体应有足够的强度和刚度。因此夹具体需有一定的壁厚，铸造和焊接夹具体常设置加强筋，或在不影响工件装卸的情况下采用框架式夹具体3结构工艺性好夹具体应便于制造装配和检验。铸造夹具体上安装各种元件的表面英铸出凸台，以减少加工面积。夹具体毛面与工件之间应留有足够的间隙，一般为415。夹具体结构型式应便于工件的装卸。4排屑方面切削多时，夹具体上应考虑排屑结构。为了提高劳动生产率，保证加

19、工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。 经过与老师指导协商，决定设计第十道工序钻两个M8通孔的立式钻床夹具。本夹具将用于立式钻床Z525。刀具为两把镶硬质合金麻花钻，对工件的孔进行钻扩以与功丝。（一）问题的提出本夹具主要用来钻M8的两个孔，这两个孔都需要通孔，在加工本工序时，其他的工序大部分都已经加工完了。因此，只需要保证孔的尺寸就可以了。（二）夹具设计 1定位基准的选择由零件图可知，这两个孔对花键以与其他平面没有技术要求，只要求与花键孔相通，但还是要保证一定的垂直关系。，为了使定位误差为零，应该选择以花键孔定位的定心夹具2钻孔时切削速度的计算计算公式见（切削手册表2.23）F=k其中对这些

20、参数进行查表可求出结果=14.7，Zv=0.25,m=0.125,YC=0.55K=0.85 Da= 8T=1.5f=0.12v=33根据以上参数得出F= 2457N3钻孔时轴向力、扭矩与功率的计算轴向力的计算计算公式见（切削手册表2.24）F=并且查表得Cf=42Yf=0.8D=8Zf=2.2Yf=0.75k=0.85根据上述的出结果F=838N扭矩的计算计算公式见（切削手册表2.24）并且查表得C=0.012y=0.8根据上述的出结果M=2.484定位误差的分析用夹具装夹工件进行机械加工时，其工艺系统中影响工件加工精度的因素很多。与夹具有关的因素有定位误差，对刀误差，夹具在机床上的安装误差

21、和夹具误差。在机械加工工艺系统中，影响加工精度的其他因素综合称为加工方法误差。上述各项误差均导致刀具相对工件的位置不精确，从而形成总的加工误差。1定位误差加工尺寸M8的孔时，工件定位孔为花键孔，在尺寸钻孔上的基准位移误差为Y=XMAX=0.025工件的定位基准与面线不一致，因此Y=0.1（这个是根据经验得出的）2对刀误差t因加工孔处工件相对较薄，可不考虑钻头的倾斜。钻套导向孔尺寸为80+0.028，钻头尺寸为8-0.036。对刀误差为T=（0.028+0.036）=0.0643安装误差A=04夹具误差尺寸164的公差等于+0.05，他在孔方向上产生的误差为0.05这样，加工总的误差为这几个误差

22、之和总=0.025+0.1+0.064+0.05=0.2395夹具设计与操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。为此，应首先着眼于机动加紧而不采用手动夹紧。因为这是提高劳动生产率的重要途径。本道工序的钻床没有采用这样的机动加紧装置。选花键孔作为定位基准，心轴与其端面限制五个自由度，再用挡销限制第六个自由度。在加工孔下方用两个销作辅助支撑。这样此方案结构紧凑，工件装夹方便。由于两个螺纹孔是通孔，可直接钻出，又因批量较大，故宜选用可换钻套。在工件装卸方便的情况下，尽可能选用固定式钻模板。加紧方式采用螺钉与开口垫圈加紧机构。夹具体采用铸造的方式。参考文献1. 切削用量简明手册,

23、艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版，1994年2. 机械制造工艺设计简明手册，益编，机械工业出版，1994年3. 机床夹具设计软件版V1.0，机械工业，20044. 互换性与测量技术基础，品 丽华主编，工业大学出版，2001年1月5. 机床夹具设计，工业大学、工业大学主编，科学技术出版，1983年6. 机床夹具设计手册，东北重型机械学院、工学院、一汽制造厂职工大学编，科学技术出版，1990年7. 机械工程手册 第8、9卷，机械工程手册、电机工程手册编委会，机械工业出版，1982年8. 金属机械加工工艺人员手册，科学技术，1981年10月9. 机械工艺装备设计实用手册，庆寿主编，人民出版，1991年10. 机械制造工艺学，郭宗连、宝荣主编，中国建材工业出版