K002-22】CA6140车床拨叉831002机械制造技术基础工艺及钻25孔夹具课程设计（2件）【方案5】

机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 说 明 书 设计题目：制定 CA6140 车床拨叉的加工工艺， 设计钻 φ25 孔的钻床夹具 设 计 者： 指导教师： 机械设计制造及其自动化系 2 目录 序    言…………………………………………………第 5 页 零 件 分 析…………………………………………………第 5 页 （一）零件的工艺分析…………………………………………第 5 页 （二）零件的作用.第 5 页 工艺规程设计……………………………………………… 第 5 页 （一）确定毛坯的制造形式…………………………………… 第 5 页 （二）基准面的选择……………………………………………第 5 页 （三）制定工艺路线……………………………………………第 6 页 （四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定…………………第 6 页 （五）确定切削用量及基本工时…………………………………第 6 页 夹 具 设 计……………………………………………… 第 15 页 （一）问题提出………………………………………………第 15 页 （二）夹具设计………………………………………………第 15 页 1、切削力及夹紧力的计算……………………………… 第 15 页 2、夹紧力的计算……………………………………… 第 15 页 3 3、定位误差的分析…………………………………… 第 16 页 参 考 文 献……………………………………………… 第 16 页 哈尔滨理工大学 机 械 加 工 工 艺 卡 片 零件名称： （CA6140C 车床） 拨  叉 设 计 者：周 立 民 4 指导教师：敖 晓 春 哈 尔 滨 理 工 大 学 机械设计制造及其自动化系 2006 年 9 月 26 日 哈 尔 滨 理 工 大 学 机械自造工艺及夹具课程设计任务书 设计题目：制定 CA6140 车床拨叉的加工工艺，设计 钻 φ25 孔的钻床夹具 设计要求：中批量生产  手动夹紧  通用工艺装备 设计时间： 2006.9.11~2006.9.29 设计内容：1、熟悉零件图； 2、绘制零件图（一张） ； 3、绘制毛坯图（一张） ； 4、编写工艺过程卡片和工序卡片（各一 张） ； 5、绘制夹具总装图； 6、绘制夹具零件图； 7、说明书 班  级：机 械 03-1 班 5 学  生： 周 立 民 指导教师： 敖 晓 春 系 主 任： 杨 树 财 2006 年 09 月 11 日 序  言 机械制造技术基础课程设计是我们在学完了大学的全部基础课，专业基础课以及专业 课后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学的各科课程一次深入的综合性总复习， 也是一次理论联系实际的训练。因此，他在我们的大学四年生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的训 练，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力 ，为以后的工作 打下良好的基础。 由于能力有限，设计尚有很多不足之处，希望各位老师给予指导。 零件的分析 （一）.零件的作用 题目所给的零件是 CA6140 机床上的拨叉，他位于机床变速箱内。主要作用是用 于机床的变速。 （二）零件的工艺分析： CA6140 车床共有四处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下： 1. 以 φ25 为中心的加工表面 这一组加工表面包括：φ25 的孔。023. 2  以 φ25 孔为基准来加工 φ60 的圆弧和圆弧的两个端面来达到图纸要求。 3  以 φ25 孔来定位来加工 16 的槽来满足垂直度要求。 4  铣 32×32 面后钻孔攻丝加工 M22 螺纹孔。 二. 工艺规程设计 （一） 确定毛坯的制造形式。 零件的材料为 HT200 铸铁，考虑到零件的几何形状比较复杂。所以用铸造的形 式进行毛坯的制造。 6 （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，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者， 还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。 （1）粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干 个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗 基准。根据这个基准选择原则，现选取 φ25 孔的不加工外轮廓表面作为粗基准， 利用一组共两块 V 形块支承这两个 φ55 作主要定位面，限制 5 个自由度，再以一 个销钉限制最后 1 个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。 （2）精基准的选择。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，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。 （三） 制订工艺路线 1. 工艺路线方案 工序 1） 铸造 2） 时效处理 3） 铣 90×32 面 4） 钻，扩，铰 孔25 5） 检查 6） 铣断 7） 车圆弧，车圆弧端面 8） 翻转车另一端面 9） 铣 16mm 槽 10） 铣 面32 11） 钻、攻 M22 螺纹孔 12） 去毛刺 13） 检查 （四） 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 根据加工工艺，分别对各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确 定如下： 1. 铣 90×32 面：选择 YT15 硬质合金刀片 1） 由表 1 铣削深度 时，端铣刀直径 为map40d 80mm， ，Z=5mae60为 2） 铣刀几何形状 由表 2   01s 08a0' 05 3） 选择切削用量                                                  （1）确定铣削深度 ：由于加工余量不大，可在一次走刀内完成pmap2 （2）确定每齿进给量 ：采用不对称端铣以提高进给量，根据表 5 当fa 7 使用 YT15 铣床功率为 7Kw 时  zmaf /18.0~9. 4）选择铣刀磨铣标准及耐用度 由表 7 铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 ；由于铣刀直径. 故耐用度md80sT318.0 4） 确定切削速度 v 和每秒钟进给量 fv 切削速度由表 13   时d0map5zf/24.0 svt/205rsnt51.6svft/84.6 各修正系数为  0mvnmvkk .ss 故       smkvt /64.1852 rpnt 250.16 skvfftf /7.4 根据 X52k 型立铣床说明书（表 24）选择 rpsnc25.6smf/25.6 因此实际切削速度和每齿进给量 sdvnc /7.10.814.30 zmaczff /2.5.6 5） 计算基本工时 fmvLt 式中   L=90mm  由表 20 不对称安装铣刀入lyd 切削量及超切削量  y＋△+d＝92  182L 故        9.10.5min6.5mts 2. 钻，扩，铰 孔25 1） 选择钻头：选择高速钢麻花钻头，直径 d.230 8 钻头几何形状为（表 1 及表 2）：双锥修磨横刃，  03012 7mbe5.405a0mb5.2l5 2） 选择切削用量 （1） 确定进给量：由表 5 当加工要求为 7 级精度，材料铸铁时  时d.230 由rmf/96.0~78 时235//L9.0fk rmf /5~7)( 按钻头强度确定进给量 由表 7 当灰铸铁 时 21368HB 时：md5.230rf/20.1 按机床进给机构强度确定进给量 由表 8 灰铸铁 时0 时：机床机构允许的轴向力为 9800N。Z535 允许最.0 大为 15690N。 进给量  rmf/41. 由此可以看出受限制的进给量是工艺要求，从中取 f/78.0 由表 16 可以查出钻孔时的轴向力在  rmf/78.0 时为：md5.230NFt12360 轴向力修正系数为 1.0 故 c1569 故  可用rmf/78. 2）确定钻头磨钝标准及耐用度， 由表 9 时 钻头后刀面最大磨损量取为md5.2308.0 耐用度 sT4 3） 确定切削速度 由表 10 加工性为第三类   双横刃磨的钻头 rmf/78.0 9 时md5.230 切削修正系数   svt/40.1tvk0.1cvk 8.lvk0.1tvk 故 smt /34.85. srdvn/6.4231.0 4） 加工工时  其中fLtm 由表 22 ylml80my10 所以  stm1.256.470 扩孔： 24.7   rf/T4 smfadcvvvyxpmz/125.0601 rnns /6.74.3 按机床取  srw/67.1 所以实际切削速度  smv/12.06.2 工时： 切入   ylLl8y 所以 sfntwm491.67 铰孔：    25rf/3.1T80 smkfadcvvyxpmzvr /075.3.14625.60 50301.1  srnws /9.25.37 10 取机床标准 1.13r/s  所以实际切削速度： smv/08.13.25 所以工时： tm61. 3. 铣断：选择锯片刀   1）铣削宽度    ae3d08zmap41~2 时， zf/24.0svt/37. ntt /95.16 各修正系数： 0.fmvnmvkk 85fss 所以： skvftf /6.1.91 工时：    fmLylmL7520y 所以： st7.56.120 4. 车圆弧及其中一端面 选刀杆尺寸：  刀片厚度：HB25.4 粗车： 加工切削深度  由表 4 3pamrmf/6.0~ 根据表 1 当用 YT15 硬质合金车刀加工铸铁时： p7svt/82.1 切削修正系数：   650tvk9.0xtvk8.svk .tT 故 smkvt /7.01.2.81 srDn/6945.3700 由机床 min//src svcc /92.0130 11 13.54.806mLt snf 半精车：切削深度  ap rmf/.0~ 由机床选 rf/3.0 切削速度  sv62srn/74.156.2 由机床选 i/9/15rnc smDvcc /4.204.3 工时   1.5.7mLt snf 粗车圆弧：工时  24036tf 半精车圆弧：工时 1.5.mLt snf 5. 铣 槽 卧式铣床 直齿三面铣刀  16 1 选择切削用量 1） 确定铣削宽度 由于加工余量不是很大，所以一次走刀完成 mae8 2） 确定每齿进给量 由 机床 功率为  由表 3 wx61kw5.4zf /20.~1. 取 zmaf/20. 3） 铣刀磨钝标准及耐用度 由表 7 最大磨损量为  耐用度为：3. s3102.7 4） 确定切削速度和每秒进给量 由表 9 当  时  md108zmap4~a8 af/24.svt/27.0 srnt7ft61 12 各修正系数为： 0.1mvfnmvkk 85sfs 故      2327vtk 74010nt .85.46vftfk 基本工时：  fmL ylm40y30 stm5.62.1340 6. 铣 面32 1） 确定切削深度 确定切削宽度： 由于加工余量不大，所以可一次走刀完成 hae3 2） 确定每齿进给量 根据 x52k 铣床说明书，其功率为 7kw,中等系统刚度 根据表 3 zmf /20.~1. 现取   af/ 3） 选择铣刀磨钝标准及耐磨度 根据表 7 铣刀刀齿后刀面最大磨损为 ，镶齿铣刀（m6.0 ）耐用度 md10sT318.0 4） 确定切削速度和每秒进给量 切削深度可根据表 21 中公式计算  也可查表 根据表 9 当    0zap30~43ea 时，   24.fasmvt/3.0srnt/0.1smvf/73.1 各修正系数为： 69.vsnvk 80sfsk 13 故 smkvt /18.069.032 rnt 52.1 skvftf /7 根据机床说明书选择  rn/60mvf/0.1 实际切削速度和每齿进给量为： sdvc /2.105.4.310 zmnzaff /.8625.0 5） 检查机床功率 根据表 5 当  zaf /32.0~1. map84ae5.3 时，smvf/0.1kwpmt 切削功率的修正系数  所以实际切削功率为 kmtc1. 根据机床说明书，机床主轴允许的功率为 wpM25.7.0 因为 ，所以此切削用量可以采用。mcp 即    at3smvf/.1min/5.37/6.0rsrn sv/20. zf20 6）计算工时 fmvLt 式中   yll40 根据表 19 入切削量及超切削量 my20 则 325Lm 故    1.0mts 7. 钻，攻 M22 螺纹孔 14 1） 选择钻头：选择高速钢麻花钻头，直径 md4.02 钻头几何形状为（表 1 及表 2）：双锥修磨横刃，  0302 17mbe5.405a0mb5.2l5 2） 选择切削用量 （2） 确定进给量：由表 5 当加工要求为 7 级精度，材料铸铁时  时d4.0 由rmf/96.0~78 时235//L9.0fk rmf /5~7)( 按钻头强度确定进给量 由表 7 当灰铸铁 时 21368HB 时：md4.02rf/20.1 按机床进给机构强度确定进给量 由表 8 灰铸铁 时0 时：机床机构允许的轴向力为 9800N。Z535 允许最.0 大为 15690N。 进给量  rmf/41. 由此可以看出受限制的进给量是工艺要求，从中取 f/78.0 由表 16 可以查出钻孔时的轴向力在  rmf/78.0 时为：md5.20NFt12360 轴向力修正系数为 1.0 故 c1569 故  可用rmf/78. 2）确定钻头磨钝标准及耐用度， 由表 9 时 钻头后刀面最大磨损量取为md4.028.0 耐用度 sT5 3） 确定切削速度 15 由表 10 加工性为第三类   双横刃磨的钻头 rmf/78.0 时md4.02 切削修正系数   svt/ 0.1tvk0.1cvk 85.lvk0.1tvk 故 smt /34.85.4 srdvn/6.4231.0 4） 加工工时  其中fLtm 由表 22 ylml30my10 所以  stm1.6.4780 5） 攻 M22 螺纹孔 由《机械加工工艺实用手册》表 3-38 f=0.2mm/r  由《机械加工工艺实用手册》表 3-38 v=0.35m/s = =8.78r/s=526r/minwsdvn1084.350 按机床选取：  srr/min/5 smv /36.010实 际 l=25mml21 计算工时:    1in60.38252 sfnltm —— 工件的螺纹长度;l ——  丝锥切削锥长度；1l 16 三、夹具设计 （一） 定位基准的选择 由零件图可知，用 圆弧一端面定位并用压板夹紧，再用两可调螺钉组成的 v 形上60 定位限制五个自由度。 （二） 切削力及夹紧力的计算 切削刀具：高速钢麻花钻头，则 pkDfF7.06 式中： ＝23.5mm， f＝0.41mm/r ， （ ）1pKrpPprkmpKKaa2 计算结果 = 8397.352N 选用压板压紧，实际加紧力 N 应为 NF83975.01 式中， 和 是夹具定位面及加紧面上的摩擦系数， ＝ ＝0.5。12 12 压板用螺母拧紧，由《机床夹具设计手册》表 1-2-23 得螺母拧紧力N40＝拧 根据杠杆原理压板实际加紧力为 N126034＝＝压  此时 已大于所需的 1460N 的夹紧力，故本夹具可安全工作。压 （三） 定位误差分析 定位元件尺寸及公差确定。 (1) 夹具的主要定位元件为一平面和一 v 形块和一矩形块，面与面配合。 （2） 工件的工序基准为端面和圆柱面，故端面的平面度和圆柱面的援助度对定位误 差影响最大.则其定位误差为：  Td=Dmax-Dmin 本工序采用一平面，一 v 形块和矩形块定位，工件始终平面，而定位块的偏 角会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力，因此，工件在定位块正 上方呦倾斜，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故 应当能满足定位要求。 （四）夹具设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构 简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为钻床夹具选择了压板和 压紧螺钉夹紧方式。本工序为钻 孔，切削力大，所以选用夹紧力大一些装m25 置就能达到本工序的要求。 本夹具的最大优点就是结构紧凑,承受较大的夹紧力。 17 五 参考文献 [1]赵家齐主编 机械制造工艺学课程设计指导书。北京：机械工业出版社 [2]东北重型机械学院，洛阳农业机械学院编。机床夹具设计手册 上海：上海科学技术出 版社，1979 [3] 艾兴，肖诗纲主编。切削用量手册 北京：机械工业出版社 [4] 金属切削手册 上海：上海科学文化技术出版社