CA6140车床拨叉夹具设计

1、机械制造工艺学课程设计任务书题目：设计“CA6140车床拨叉”零件的机械加工工艺规程及工艺设备（年产量4000件）内容：1、零件图 1张2、 毛坯图 1张3、 机械加工工艺过程综合卡片 1张4、 结构设计装配图 1张5、 结构设计零件图 1张6、 课程设计说明书 1份一、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20孔与操纵机构相连，二下方的50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

2、零件实体图：零件的材料HT200，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20以及与此孔相通的8的锥孔、M6螺纹孔。2、大头半圆孔50。3、拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔端面，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。由上面分析可知，可以粗加工拨叉下端面，然后以此作为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

3、均可保证。二、工艺规程设计（一）确定毛胚的制造形式零件材料为HT200。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。查机械制造工艺设计简明手册第41页表2.2-5,选用铸件尺寸公差等级为CT-12。（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。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。（1）粗基准的选择：以零件的小头上端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。 （2） 精基准的选择：考虑要保证零件的加工精

4、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，以两个小头孔外圆柱表面为辅助的定位精基准。（三）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的保证。在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工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以为，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。根据零件的几何形状、尺寸精度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，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑

5、经济效果，以便使生产成本尽量下降。查机械制造工艺设计简明手册第20页表1.4-7、1.4-8、1.4-11，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工序01 粗铣20、50下端面，以T2为粗基准，采用X61卧式铣床加专用夹具；工序02 粗铣20上端面，以T1为定位基准，采用X61卧式铣床加专用夹具；工序03 粗铣50上端面，以T4为定位基准，采用X61卧式铣床加专用夹具；工序04 钻、扩20孔，以32外圆和T2为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；工序05 粗镗50孔，以D1为定位基准，采用T616卧式镗床加专用夹具；工序06 铣斜肩，以D1和T2为定位基准，采用X61卧式铣床加专用夹具；工序

6、07 精铣20下端面，以T2为基准，采用X61卧式铣床加专用夹具；工序08 精铣20上端面，以T1为基准，采用X61卧式铣床加专用夹具；工序09 粗铰、精铰20孔，以T2和32外圆为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；工序10 精铣50端面，以D1为基准，采用X61卧式铣床加专用夹具；工序11 半精镗50孔，以D1做定位基准，采用T616卧式镗床加专用夹具；工序12 钻、铰8锥孔，以T1和零件中线为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；工序13 钻M6底孔，攻螺纹，以T1和零件中线为基准，采用Z525立式钻床并采用专用夹具；工序14 铣断，以D1为基准，采用X60卧式铣床加专用夹具；工序15

7、 去毛刺；工序16 终检。（四）本工序加工要求，包括加工余量、工序尺寸确定1、圆柱表面工序尺寸： 前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度工序余量最小最大50IT12（D2）铸件7.0CT12粗镗4.0IT126.30.956.8半精镗3.0IT103.22.93.2520IT7（D1）钻18IT1117.8918扩1.8IT106.31.7161.910粗铰0.14IT83.20.1070.224精铰0.06IT71.60.0390.0932、平面工序尺寸：工序号工序内容加工余量基本尺寸经济精度

8、工序尺寸偏差工序余量最小最大铸件5.0CT1201粗铣下端面4.036.0121.57.7502粗铣20孔上端面4.032.0121.57.7503粗铣50孔上端面4.014.0121.86.3807精铣20孔下端面1.031.080.751.28308精铣20孔上端面1.030.080.751.28310精铣50孔端面1.0×212.080.9511.0163、确定切削用量及时间定额：工序01 粗铣20、50下端面，以T2为粗基准。1. 加工条件工件材料：HT200,b =170240MPa，铸造;工件尺寸：aemax=72mm，l=176mm;加工要求：粗铣20孔下端面，加工余量

9、4mm;机床：X61卧式铣床；刀具：镶齿三面刃铣刀。铣削宽度ae32,深度ap6, ,故根据机械制造工艺设计简明手册（后简称简明手册）表3.1，取刀具直径d0=125mm，L=25。根据切削用量手册（后简称切削手册）表3.16，选择刀具前角00°后角08°，副后角0=10°，刃倾角：s=10°,主偏角Kr=60°,过渡刃Kr=30°,副偏角Kr=5°。2. 切削用量1）确定切削深度ap 因为余量较小，故选择ap=4mm，一次走刀即可完成。2）确定每齿进给量fz 由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称

10、端铣，以提高进给量提高加工效率。根据切削手册表3.5，使用YG6硬质合金端铣刀加工，机床功率为4.5kw（据简明手册表4.2-35，X61卧式铣床）时： fz=0.140.24mm/z故选择：fz=0.2mm/z。3）确定刀具寿命及磨钝标准 根据切削手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于铣刀直径d0=125mm，故刀具使用寿命T=180min（据简明手册表3.8）。4）计算切削速度vc和每分钟进给量vf根据制造手册表3.16，当d0=125mm，Z=10，ap7.5，fz0.18mm/z时，vt=60m/min,. 确定机床主轴转速： 。实际切削素的实际进给量和每分钟进给量为

11、：切削时候 工件不用铣刀的行程为则工时5)校验机床功率 根据切削手册表3.24，近似为Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率Pcm=4.5×0.75kw=3.375kw>Pcc。故校验合格。最终确定:ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。工序07 精铣20上端面，以T2为基准。刀具：镶齿三面刃铣刀；机床：X61卧式铣床；查切削手册表3.5，进给量为：，取为0.3mm/r参考有关手册，确定，采用镶齿三面刃铣刀，则：现采用X61卧式铣床，根据简明手册表4.2-36，取，故实际切削速度： 当时，工作

12、台每分钟进给量：，取为980mm/min本工序切削时间为：min工序03 粗铣50上端面，以T4为定位基准刀具：镶齿三面刃铣刀，机床：X61卧式铣床根据切削手册查得，。根据简明手册表4.2-36查得，取：，故实际切削速度： 当时，工作台每分钟进给量应为：查说明书，取计算切削基本工时：因此，工序08 精铣20上端面，以T1为基准。切削用量同工序07精铣时基本工时：工序10 精铣50端面，以D1为基准。机床：X61卧式铣床刀具：硬质合金立铣刀（镶齿螺旋形刀片），由切削手册表3.6查得：，,即27m/min，因此，。现采用X61卧铣床，取 ，工作台每分钟进给量应为：，查机床使用说明书，取 。铣削基本

13、工时：三、夹具设计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。按要求设计以上工序中铣20和50上下两端面的铣床夹具，本夹具将用于X51卧式铣床。刀具是：YG6硬质合金端铣刀。对工件下端面面一刀加工，然后再翻转工件加工上端面。(一)问题的提出本夹具主要用来铣端面，该零件上下都有平面，容易定位。此外，在本工序加工时还应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而其位置尺寸为自由公差，精度不是主要问题。夹具设计1、定位基准选择 由零件图可知，采用两销一面的定位方式，铣下端面的时候以20孔的上端面为定位基准，铣20和50上端面的时候以下端面为定位基准 为了提高加工效率，现决定采用手动

14、夹紧工件快换装置，并采用快换钻套以利于在钻底孔后攻螺纹。2、切削力及夹紧力计算 刀具：镶齿三面刃铣刀，刀具直径d0=125mm。查切削手册表2.3，切削力计算公式为： 铣50端面时，其中：， 切削力夹紧力W=18911N精铣50端面时，其中：， 切削力精铣20端面时其中：， 切削力3、定位误差分析夹具采用一面两销的定位方法，因此不重合误差为0。定位误差的方向和铣销的时候方向不同，因此不用考虑定位误差。4、夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该考虑提高劳动生产率。为此，设计采用了两面一销的定位方法，以及利用螺旋压板夹紧机构夹紧工件。通过调节压板的高度可以对工件的上下端面及其单个孔的

15、面进行铣削，效率较高。试用大批量生产。由于第一次做夹具设计，其实还有很多不足和错误，望指正。5、铣床床夹具的装配图参考文献 1、赵家齐,机械制造工艺学课程设计指导书(2版),机械工业出版社,2000年.2、王宛山 刑敏主编,机械制造基础,:辽宁科学技术出版社,2002年.3、王先逵主编,机械制造工艺学,机械工业出版社,2006年.4、上海金属切削技术协会编,金属切削手册（电子版）,上海科学技术出版社,2000年.5、机床夹具设计手册（电子版）,机械工业出版社.专用夹具设计为了提高劳动效率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具,经过与指导教师的协商,决定设计第7道工序粗铣 半精铣20端面

16、的铣床夹具,该夹具将用于x52K立式铣床,刀具为YG6硬质合金刀具.一 问题提出:该夹具主要用来粗铣20两端面,这两个端面对20孔的中心线有一定的垂直度要求,加工到本道程序时20的孔已经进行了维护工序且此面粗糙度并不是很高,所以零件图纸的要求可以在一次走刀完成,因此在本道工序加工时主要考虑,如何保证一次达到图纸要求的过程.二夹具设计/定位基准选择由零件图可知,其设计基准为20的中心线,为使定位误差为零,应该选择以20孔定位的自动定心夹具,但这种自动定心夹具在结构上将过于复杂 ,因此这里只选用以20孔为主要定位基面,并与底面基准相配合的方式进行设计加工.考虑到该零件的批量不大,如果采用半自动或气

17、动夹具的成本过高,所以采用了借助辅助工具的方式进行手动定位夹紧.2>切削力及加紧力的计算: 刀具YG 6 63mm z=4 则F=CF apxf fzyfeuFz / doFnwf (见切削手册表3.28)式中: CF=7900 xf=1.0 yf=0.75 uf=1.1 wf=0.2 qf=1.3ap=2mm fz=0.20 n=600 r/min do=63mm z=4 e=35mmF=(7900×21×0.200.75×351.1×4) / (631.3×6000.2)=1203.95 N水平分力: FH=1.1F=1324.35

18、N垂直分力: FV=0.3F=361.19 N在计算切削力时,必须考虑安全系数. 安全系数K=k1k2k3k4式中k1基本安全系数1.5 k2刀具纯化系数1.1k3加工介质系数1.1 k4断续切削系数1.1则F=KFH =1.5×1.1×1.1×1.1×1325=2645 N为克服水平切削力实际加紧力N应为N(f1+f2)= KFHN= KFH/(f1+f2)其中f1及f2为夹具定位面及加紧面的摩擦系数,f1=f2=0.25 则N=2645 / 0.5 =5290 (N)因为分为两个工具夹的加紧力分别为:所以 N单=N/2=5290 / 2=2645 N3>定位误差的分析零件在本道工序的要求为: 所加工的平面与20孔中心线