拨叉夹具设计说明书(共24页)

1、 拨叉机加工工艺与铣夹具设计(shj)及其三维造型 学院(xuyun)名称： 机械(jxi)工程学院 专 业： 机械制造及其自动化 班 级： 机自1202 姓 名： 刘志鹏学 号： 1040112213 指导教师姓名： 周建华 指导教师职称： 教授 2015年 07月1.1零件(ln jin)分析1.1.1零件(ln jin)的工艺分析CA6140车床上的拨叉831008共有两处加工(ji gng)表面，其间有一定位置要求。分述如下：1.以20mm为中心的加工表面这一组加工表面包括：20 EQ 的孔，以及其上下端面，上端面与孔有位置要求，孔壁上有一个装配时钻铰的锥孔，一个M8的螺纹孔。下端有一

2、个47的斜凸台。这三个都没有高的位置度要求。2.以50mm为中心的加工表面这两组表面有一定的位置度要求,即50的孔上下两个端面与20 EQ 的孔有垂直度要求。50mm的孔的上、下表面与20mm的孔的垂直度误差为0.07mm。20mm的孔的上、下表面与20mm的孔的垂直度误差为0.05mm。50mm、20mm的孔的上、下表面以及50mm的孔的内表面的粗糙度误差为3.2um。20mm的孔内表面的粗糙度误差为1.6um，精度为IT7。由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。1.2零件工艺规程设计1.2.1毛坯的制造形式图1-1 拨叉毛坯图1.2.2制定工艺(gn

3、gy)路线定位(dngwi)基准的选择本工序(gngx)以两个20mm内孔上表面做粗基准定位，粗、精加工20mm和50mm孔下底面。用下底面做精基准定位，粗、精加工内孔。用下底面做基准定位钻孔及攻螺纹。用20mm孔上表面做基准定位铣下底面处的小斜面。零件表面加工方法的选择20mm和50mm孔的下底面的表面粗糙度为3.2，没有公差要求，故采用铣削能达到要求。20mm和50mm孔的上表面的表面粗糙度为3.2，公差等级为IT7-IT8，采用铣削同样能达到要求。20mm和50mm孔内孔表面粗糙度为3.2，公差等级为IT7，采用扩孔和铰孔能达到要求。8mm锥孔在装配时采用钻铰，故只需先钻孔就行了。4mm

4、的螺纹孔先采用钻孔，再攻螺纹。20mm外表面下面的两个小斜底面的表面粗糙度为12.5，采用铣削能达到要求。切断，采用4mm的铣刀直接切断。制定工艺路线工序一 以32mm外圆为粗基准，粗铣20mm孔下端面。工序二 精铣20mm孔上下端面。工序三 以20mm孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰20mm孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。工序四 以20mm孔为精基准，钻、扩、铰、精铰50mm孔，保证空的精度达到IT7。工序五以20mm孔为精基准，粗铣50mm孔上下端面。工序六 以20mm孔为精基准，精铣50mm孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.07mm。工序七 切断

5、。工序(gngx)八 以20mm孔为精基准(jzhn)，钻4mm孔（装配(zhungpi)时钻铰锥孔）。工序九 以20mm孔为精基准，钻一个4mm孔，攻M6螺纹。工序十 以20mm孔为精基准，铣47凸台。工序十一 检查。工序设计选择加工设备与工艺装备选择机床 根据不同东西工序选择机床工序1和工序2，因为要求不大，所以采用铣床能直接加工出来。工序3和工序4，采用钻、铰能达到要求，可以在数控铣床、加工中心、镗床中加工。工序5和工序6采用钻床。工序7和工序8采用铣床，精度要求不高。选择夹具全部采用装用夹具选择刀具工序1和工序2可以采用大直径立铣刀。工序3和工序4内孔加工先用扩孔钻扩孔，其次用铰刀铰内

6、孔。工序5用钻头钻孔。工序6先用钻头钻孔，在用丝锥攻螺纹。工序7用铣刀铣小斜面。工序8用4的铣刀铣断。选用量具工序1和工序2采用游标卡尺和螺旋千分尺测量。工序3和工序4采用游标卡尺测量。工序一 以32mm外圆为粗基准，粗铣20mm孔上下端面。（1）加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：粗铣20mm孔上下端面。机床：X6140卧式铣床，刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀，铣削宽度ae=60,深度apPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z =0.13mm

7、/z。5）计算基本工时根据公式(gngsh)1-4计算出基本工时：。（2）粗铣50mm的下表面(biomin)1）铣削(x xu)50mm的下表面与铣削20mm的下表面的相关参数及其用量等都相同，即ap=1.5mm， nc=475r/min, Vfc=600mm/s， Vc =119.3m/min, f z =0.13 mm/z。（3）精铣20mm的下表面1）因为切削量较小，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量：查切削手册得机床功率为7.5kw。查切削手册表3.5可得f=0.50.7mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.7 mm/z。3） 计算切削速度 按切削

8、手册表3.27中的公式：查切削手册表3.16得， Vc124mm/s，n=494r/min,Vf=395mm/s。又根据XA6132铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=375mm/s。所以，根据公式1-2计算实际的切削速度为：综上，根据公式1-3计算实际的进给量为：4)校验机床功率 查切削手册表3.24，Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率Pcm为1.7KW，所以PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=375mm/s，V c=119.3m/min。（4）精铣50mm的下表面1）铣削50mm的下表面与铣削20mm的下表面的相关参数及其用量

9、等都相同，即ap=1.0mm， nc=475r/min, Vfc=375mm/s， Vc =119.3m/min。2）计算基本工时公式(gngsh)中：L=l+y+，根据切削(qixio)手册表3，26，可得l+=80mm，所以(suy)L=l+y+=72+80=152mm。计算得工序三 以20mm孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰20mm孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。（一）钻18mm的孔（1）加工条件工艺要求：孔径d=18mm，孔深l=30mm，通孔，用乳化液冷却。机床：Z535型立式钻床刀具：高速钢麻花钻头选择高速钢麻花钻头，其直径=18mm,钻头几何形状为：由

10、切削手册表2.1及表2.2，可知选修磨横刃，=，=，2=，2=，=3.5mm，b=2mm,l=4mm。（2）切削用量1）决定进给量fa)按加工要求决定进给量 根据切削手册表2.7，当铸铁的强度=200HBS, =18mm时，f=（）mm/r。由于L/d=30/18=1.673,故取修正系数K=1，所以，f=。b）按钻头强度决定进给量根据表2.8，当=190MPa，=18mm，钻头强度允许的进给量f=1.6mm/r。c)按机床进给机构强度决定进给量根据表2.9，当=210HBS, =20.5mm,机床进给机构允许的轴向力为11760N时（查工艺设计手册可知，Z535钻床允许的轴向力为15696N

11、），进给量为1.5mm/r。根据Z535钻床说明书，机床(jchung)进给机构强度允许的最大轴向力为=15696N，经检验(jinyn)，所以(suy)f=0.80mm/r,符合条件。2）决定钻头的磨钝标准及寿命由切削手册表2.12，当=18mm,钻头后刀面最大磨钝量取为（）mm,寿命T=60min。3）决定切削速度由切削手册表2，15可知f=0.80mm/r时，双修磨钝刃的钻头，=18mm时，=17m/min。切削速度的修正系数由切削手册表2.31可知=1.0，=1.0，=1.0，=0.85。所以，（3）计算基本工时公式中：L=l+y+由切削手册表2.29查得y+=9mm,所以，（二）扩1

12、9.8mm的孔（1）工艺要求：孔径d=18mm，孔深l=30mm，通孔，用乳化液冷却。机床：Z535型立式钻床刀具：高速钢扩孔钻头选择(xunz)高速钢扩孔(ku kn)钻头(zun tu)，其直径=19.8mm,钻头几何形状为：由切削手册表2.5，= ，=，= ，= ，=1mm。 （2）切削用量1）决定进给量fa)按加工要求决定进给量 根据切削手册表2.10，当铸铁的强度=200HBS, =19.8mm时，f=（）mm/r。由于L/d=30/19.8=1.52,因扩孔之后还须铰孔，故取修正系数K=0.7，所以，。b）按钻头强度决定进给量根据表2.8，当=190MPa，=19.8mm，钻头强度

13、允许的进给量f=1.75mm/r。2）决定钻头的磨钝标准及寿命由切削手册表2.12，当=19.8mm,钻头后刀面最大磨钝量取为（）mm,寿命T=30min。3）决定切削速度由切削手册表2，30中的公式：可知f=0.64mm/r时，=19.8mm时，=27m/min。切削速度的修正系数由切削手册表2.31可知=1.0，=1.0，=1.0，=0.85。所以，根据Z535钻床说明书，查看工艺设计手册表4.2-15，可以考虑选择=375r/min。4）检验机床(jchung)扭转及功率根据(gnj)切削手册表2.21，当f=0.8mm/r, Mc。又根据Z535钻床说明书，PcPE。所以，有McMm,

14、PcPE，进而检验了选择的切削用量可用。即f=0.64mm/r,n=375r/min, =23m/min。（3）计算基本工时公式中：L=l+y+由切削手册表2.29查得y+=10mm,所以，（三）粗铰19.94mm的孔（1）加工条件工艺要求：孔径d=19.94mm，孔深l=30mm，通孔。机床：Z535型立式钻床选择高速钢铰刀，其直径=19.94mm,钻头几何形状为：由切削手册表2.1可知选修磨横刃，= ，=，= ，= ，=1mm。（2）切削用量1）决定进给量f2）决定切削速度由切削手册表2，30的公式：可知，=7.7m/min。切削速度的修正系数由切削手册(shuc)表2.31可知=1.0，

15、=1.0，=1.0，=0.85。所以(suy)，根据Z535钻床说明书，查看工艺(gngy)设计手册表4.2-15，可以考虑选择=140r/min。3）检验机床扭转及功率根据切削手册表2.21，当f=2.0mm/r, Mc。又根据切削手册表2.23，=HBS, =20mm时，f=2.0mm/r, 170HBS, =20mm，加工精度要求为IT7精度时，f=（）mm/r。又由于这是粗铰之后的精铰，所以应该选中等的进给量，即f=1.5mm/r。2）决定钻头的磨钝标准及寿命由切削手册表2.12，当=20mm,钻头后刀面最大磨钝量取为（）mm,寿命T=60min。3）决定切削速度由切削手册表2，30的

16、公式：可知，=9.64m/min。切削速度的修正系数由切削手册表2.31可知=1.0，=1.0，=1.0，=0.85。所以，根据(gnj)Z535钻床说明书，查看工艺设计手册表4.2-15，可以考虑选择=140r/min。4）检验机床扭转(nizhun)及功率根据(gnj)切削手册表2.21，当f=1.6mm/r, =21mm时,Mc=125.6Nm。扭转的修正系数均为1.0，故Mc=125.6Nm。又根据切削手册表2.23，=HBS, =20mm时，f=1.5mm/r, =10m/min时Pc=1.5KW。根据Z535钻床说明书，PcPE。所以，有McMm,PcPE，进而检验了选择的切削用量

17、可用。即f=1.5mm/r,n=140r/min, =8.2m/min。（3）计算基本工时公式中：L=l+y+由切削手册表2.29查得y+=10mm,所以，工序四 以20mm孔为精基准，粗、精镗50mm孔，保证空的精度达到IT7。（一）粗镗48mm孔（1）加工条件工艺要求：孔径d=44mm的孔加工成d=48mm，通孔。（2）切削用量1）确定切削深度ap2）确定进给量f按T616机床进给量，查工艺设计手册表4.2-21，选f=0.58mm/r。（3）决定切削速度v查切削手册表1.27和表1.28，其中(qzhng)：=158，xv=0.15,yv=0.40,m=0.20,T=60min =1.0

18、, =1.0, =0.8, =1.0所以(suy)，（4）确定(qudng)粗镗48mm孔的基本时间选镗刀的主偏角xr=,则l1=3.5mm,l2=4mm,l=12mm,l3=0，又f=0.58mm/r,n=370r/mm，i=1所以。（二）半精镗50mm的孔（1）加工条件工艺要求：孔径d=48mm的孔加工成d=50mm，通孔。（2）切削用量1）确定切削深度ap2）决定切削速度v查切削手册表1.27和表1.28，其中(qzhng)：=158，xv=0.15,yv=0.40,m=0.20,T=60min又可以(ky)查出=1.0, =1.0, =0.8, =1.0所以(suy)，又按T616机床

19、的、上的转速，选择n=370r/min。工序五 切断。（1）加工条件工件尺寸：长72mm，深12mm。工艺要求：将双体铣开。（2）切削用量1）决定每齿进给量根据切削手册表3.4可查得，。由于是对称铣，取f=0.028min/z。2）计算切削速度由切削手册表3.27中的公式可查得，根据公式可算出=76.7m/min。又根据公式(gngsh)可以算出。根据XA6132铣床(xchung)的说明书，选主轴转速为n=150r/min。所以(suy)，实际的切削速度为v=75.36m/min。工作台每分钟进给量为：。综上，实际的进给量为。3）检验机床功率根据切削手册表3.28中的计算公式可知，公式中：c

20、F=30，xF=1.0，yF=0.65，uF=0.83，wF=0，qF=0.83。所以算得=163.5N，=4.8KW。XA6132铣床主动电机的功率为7.5KW，所以，选用的切削用量检验合格，可以采用。综上，最终确定，=190mm/min，n=150r/min，v=75.36m/min。（3）计算基本工时公式中：L=l+y+由切削手册表3.26查得l+=0mm,所以，L=l+y+=22mm。故，工序六 以20mm孔为精基准，粗铣50mm孔上下端面，与工序一相同。工序(gngx)七 以20mm孔为精基准(jzhn)，精铣50mm孔上下(shngxi)端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.0

21、7，与工序二相同。工序八 以20mm孔为精基准，钻4mm孔（装配时钻铰锥孔）。（1）加工条件工艺要求：孔径=4mm，孔深l=32mm，通孔。机床：Z535型立式钻床刀具：高速钢麻花钻头选择高速钢麻花钻头，其直径=4mm,由切削手册表2.7可知铸铁的强度。由切削手册表2.1及表2.2，可知钻头几何形状为：选=，=，2=，2=。（2）切削用量1）决定进给量fa)按加工要求决定进给量 根据切削手册表2.7，当铸铁的强度3,故取修正系数K=0.8，所以，f=。b）按钻头强度决定进给量根据表2.8，当=190MPa，=4.3mm，钻头强度允许的进给量f=0.5mm/r。c)按机床进给机构强度决定进给量根

22、据表2.9，当=210HBS, =10.2mm,机床进给机构允许的轴向力为8330N时（查工艺设计手册可知，Z535钻床允许的轴向力为8830N），进给量为1.63mm/r。从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=，根据Z535钻床说明书，根据工艺设计手册，选f=0.17mm/r，又由切削手册表2.19可以查出钻孔时的轴向力，当f=0.17mm/r，=12mm时，轴向力=1230N。又因为(yn wi)轴向力的修正系数为1.0，所以=1230N。根据Z535钻床说明书，机床进给机构强度(qingd)允许的最大轴向力为=8330N，经检验(jinyn)，所以f=0.17

23、mm/r,符合条件。2）决定钻头的磨钝标准及寿命由切削手册表2.12，当=6mm,钻头后刀面最大磨钝量取为（）mm,寿命T=20min。3）决定切削速度由切削手册表2，15可知f=0.20mm/r时，标准钻头，=4mm时，=20m/min。切削速度的修正系数由切削手册表2.31可知=1.0，=1.0，=1.0，=0.85。所以，根据Z535钻床说明书，查看工艺设计手册表4.2-15，可以考虑选择=1354r/min。4）检验机床扭转及功率根据切削手册表2.21，当f=0.17mm/r, Mc。又根据切削手册表2.23，=HBS, =10mm时，f=0.53mm/r, =17m/min时Pc=0

24、.8KW。根据Z535钻床说明书，PcPE。所以，有McMm，PcPE，进而检验了选择的切削用量可用。即f=0.17mm/r,n=1360r/min, =17m/min。（3）计算(j sun)基本工时公式(gngsh)中：L=l+y+由切削(qixio)手册表2.29查得y+=2.5mm,所以，工序九 以20mm孔为精基准，钻一个5mm孔，攻M6螺纹。（一）钻5mm孔（1）加工条件工艺要求：孔径=4mm，孔深l=6mm，通孔。机床：Z535型立式钻床刀具：高速钢麻花钻头选择高速钢麻花钻头，其直径=5mm,由切削手册表2.7可知铸铁的强度。由切削手册表2.1及表2.2，可知钻头几何形状为：选=

25、，=，2=，2=。（2）切削用量1）决定进给量fa)按加工要求决定进给量 根据切削手册表2.7，当铸铁的强度=200HBS, =5mm时，f=（）mm/r。由于L/d=6/5=1.23,故取修正系数K=1，所以，f=。b）按钻头强度决定进给量根据表2.8，当=190MPa，=5.4mm，钻头强度允许的进给量f=0.6mm/r。c)按机床进给机构强度决定进给量根据(gnj)表2.9，当=210HBS, =10.2mm,机床进给机构允许的轴向力为8330N时（查工艺设计(shj)手册可知，Z535钻床允许的轴向力为8830N），进给量为1.63mm/r。从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量

26、是工艺(gngy)要求，其值为f=，根据Z535钻床说明书，根据工艺设计手册，选f=0.28mm/r，又由切削手册表2.19可以查出钻孔时的轴向力，当f=0.33mm/r，=12mm时，轴向力=2110N。又因为轴向力的修正系数为1.0，所以=2110N。机床进给机构强度允许的最大轴向力为=8330N，经检验，所以f=0.28mm/r,符合条件。2）决定切削速度由切削手册表2，15可知f=0.20mm/r时，标准钻头，=5mm时，=16m/min。切削速度的修正系数由切削手册表2.31可知=1.0，=1.0，=1.0，=0.85。所以，根据Z535钻床说明书，查看工艺设计手册表4.2-15，可

27、以考虑选择=960r/min。（3）计算基本工时公式中：L=l+y+由切削手册表2.29查得y+=2.5mm,所以，（二）攻M6的螺纹(luwn)由工艺设计(shj)手册表6.2-14可知其中(qzhng)：，由上述条件及相关资料有：，。所以（1）切削速度所以，。（2）基本工时根据公式计算工序十 以20mm孔为精基准，铣47凸台。（1）加工条件工件尺寸：长为25mm，宽为10mm，机床：XA5032立式铣床，刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀，铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=10时,取刀具直径do=80mm。又由切削手册表3.2，选择刀具前角o5后角o8，副后角o=8，刀齿斜角s=

28、10,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1mm。（2）切削用量1）铣削深度：因为切削量较小，故可以选择ap=6mm，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量：查切削手册得机床功率为7.5kw。查切削手册表3.5可得f=0.140.24mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。（3）计算切削速度 查切削手册表3.27中的公式，查得下面所示公式1-1。查切削(qixio)手册，由表3.16查得 Vc77mm/s，n=245r/min,Vf=385mm/s。各修正(xizhng)系数为：，。所以(suy)，。又根据XA5032铣床参数，选n=235r/min，=

29、375mm/s。则实际的切削速度为：所以，计算得实际的切削速度为。实际的进给量为：所以，计算得实际的进给量为。（4）计算基本工时公式中，L=l+y+，根据切削手册表3，26，可得l+=0，所以L=l+y+=25mm。根据公式1-4，计算得。工序十一 检查。其余几步数据见工艺卡片。1.3绘制零件图和编制(binzh)工艺卡1.3.1绘制(huzh)零件图图1-2 拨叉零件图2.1专用夹具(jij)设计2.1.1定位基准的选择由零件图可知，待加工的20mm的上端面以及50mm的上下端面都与尚未加工的20mm的内孔之间有着很高的位置垂直度要求，而在铣削20mm上端面之前下端面已经进行铣削。综合考虑，在进行铣削20mm上端面这道工序时，以下端面为主要的定位基准，利用一个固定V形块和一个活动V形块进行夹紧定位，消除四个自由度，再在底面用一个支撑板消除一个自由度，以便达到所需的定位要求。2.1.2切削力及夹紧力的计算（1）夹紧力的计算选用夹紧螺钉夹紧机，由其中f为夹紧面上的摩擦系数，取，F=+G ，G为工件自重。所以：夹紧螺钉： 公称直径d=15mm，材料45钢 性能级数为6.8级，查得， ，。螺钉疲劳极限： 极限(jxin)应力幅：许用应力(yngl)幅：螺钉(ludng)的强度校核：螺钉的许用切应力为 ，s=3.54，取s=4