(完整word版)拨叉[831005]2-钻Φ22花键孔夹具设计说明书

机械制造工艺学

课程设计说明书

设计题目设计“CA6140车床831005(第2组)拨叉”零件的机械加工工艺及工艺设备

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则及工艺装备

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

2015．11。10

目录

第1章零件的分析 (1)

1。1 零件的功用及结构分析…………………………………………。。1

1.2 零件的工艺分析…………………………………………………。。1

第2章零件机械加工工艺规程设计 (2)

2.1 毛坯的选择……………………………………………………。。2

2。2 基准的选择 (2)

2.3 工艺路线的拟定 (2)

2。3。1表面加工方法及加工方案的确定

2.3。2加工顺序的确定

2。4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定 (2)

2。5 切削用量及工时定额的确定 (3)

第3章钻扩孔Φ20工序夹具设计 (12)

3.1 任务的提出 (12)

3.2 定位方案及定位装置的设计计算 (12)

3。2。1定位方案的确定

3。2.2定位元件及装置设计

3.2。3定位误差的分析计算

3.3 导引元件设计 (13)

3。4 夹紧方案及装置的设计计算 (13)

3.4.1夹紧方案的确定

3.4.2夹紧力大小的分析计算

3。4.3夹紧机构及装置设计

3.5 连接元件及夹具体设计 (14)

3。6 夹具操作及维护简要说明 (14)

参考文献 (15)

附录Ⅰ机械加工工艺过程卡片.................................................。 (16)

附录Ⅱ机械加工工序卡片....................................。. (17)

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，工作过程：拨叉零件是在传动系统中拨动滑移齿轮，以实现系统调速,转向。其花键孔Φ25mm通过与轴的配合来传递凸轮曲线槽传来的运动，零件的两个叉头部位与滑移齿轮相配合。

（二）零件的工艺分析

CA6140车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下:

1，零件孔Φ22mm的上下加工表面及花键孔Φ25mm

这一组加工表面包括:孔Φ22mm的上下加工表面,孔Φ22mm的内表面，有粗糙度要求为Ra 小于等于6.3um，Φ25mm的六齿花键孔,有粗糙度要求Ra小于等于3。2um，扩两端面孔，有粗糙度要求Ra=6.3um；

加工时以上下端面和外圆Φ40mm为基准面，有由于上下端面须加工,根据“基准先行"的原则,故应先加工上下端面（采用互为基准的原则)，再加工孔Φ22mm，六齿花键孔Φ25mm 和扩孔；

2，孔Φ22mm两侧的拨叉端面

这一组加工表面包括：右侧距离18mm的上下平面,Ra=3.2um，有精铣平面的要求,左侧距离为8mm的上下平面，Ra=1。6um，同样要求精铣；

加工时以孔22mm，花键孔25 mm和上下平面为基准定位加工；

根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面尺

寸，上述表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证，对于这两组加工表面而言,可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们的位置精度要求

（三）零件的尺寸图

二、工艺规程设计

(一)确定毛坯的制造形式

1：零件材料为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,故选择铸件毛坯。

2：已知零件的生产纲领是20000件每年，故查表（15—2)，可确定其为大批生产，初步确定工艺安排的基本倾向为:加工过程划分阶段，工序适当集中，加工设备主要以通用设备为主，采用专用夹具,这样投资较少，投产快生产率较高，转产较容易.

3：根据零件的材料确定毛坯为铸件，材料为HT200，毛坯的铸造方法为金属模机械造型(表15—4），铸件尺寸公差等级为CT9级（表15-5）

（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。

（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φ22孔的不加工外轮廓底面作为粗基准,利用圆柱来定位,另外四爪握住两边来限制六个自由度，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。

(三）制定工艺路线

制定工艺路线,在生产纲领确定的情况下, 根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求来制定工艺路线。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,还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

1。.工艺路线方案

工序一铸坯。

工序二粗铣圆柱底面。

工序三钻圆柱成φ20的孔。

工序四扩铰孔φ20到φ22.

工序五粗车圆柱孔口斜度为20度。

工序六粗铣右槽1侧平面和高度为8mm(见图），粗铣高度为18mm的左槽2(见图)。

工序七精铣槽1的上下面和和里面、侧面，精洗槽2的上下面和里面.

工序八拉销孔φ22成花键。

工序九去毛刺.

工序十检验.

床

（1）工序一,工序五，，工序七均为铣表面，可用XA5032铣床.

（2）工序三为钻孔，扩孔工艺，可采用摇臂钻床Z305B。

（3）工序八为拉花键，采用普通拉床。

（4 ) 工序六用车床。

3，选择夹具：每个工序都可以采用专用的夹具,夹具后面再设计。

4，选择刀具:在铣床上用高速钢立铣刀，铣上下两槽用三面刃铣刀,在车床上选普通车刀，内拉床选矩形齿花键拉刀

5，选择量具:精度要求较高的可用内径千分尺量程50～125，其余用游标卡尺分度值为0。02

（四)机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定

”CA6140车床拨叉”；零件材料为HT200，硬度190～210HB ，，生产类型大批量，铸造

毛坯.

据以上原始资料及加工路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 查《机械制造工艺设计简明手册》（以下称《工艺手册》

铣削加工余量为: 粗铣 2-4mm 半精铣 1-2mm 精铣 0—1mm

2。 圆柱(φ40用铸成）内孔φ22用钻和扩成，加工余量：

扩孔 1.2mm 3．粗车加工余量： 粗 车 1。2mm 半精车 0。8mm

4．右凹槽：对于右凹槽的加工，由于事先未被铸出，要满足其槽的深度先需要粗铣，现确定其

加工余量取8mm 。为了保证槽两边的表面粗糙度和槽的水平尺寸03

.008的精度要求，需要进

行精铣槽的两侧面,加工余量取0。5mm 。

5。左凹槽:由于此平面没有加工，只加工平面的凹槽，其基本尺寸为槽宽012.0018- （精度较高，IT6

级），槽的深度为15，可事先铸出该凹槽,该槽的三个表面的粗糙度都为2.3Ra ，在粗铣后→精铣能达到粗糙度要求。

6.孔:钻孔其尺寸为20mm ，加工余量取2mm,扩孔钻，保留0。5mm 的拉刀加工余量。孔里的花键槽用组合装配式拉刀成型式的加工方式一次拉出。 7，其他尺寸直接铸造得到

由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认.

（五）确立切削用量及基本工时

工序一毛坯工序Ⅰ

用铸造尺寸如毛坯图（CAD毛坯图)

工序二铣圆柱下面

1. 加工条件

工件材料：HT200，σb =0。16GPa HB=190~241,铸造。

加工要求：粗铣铸件圆柱下面.

机床：铣床,XA5032卧式铣床。

刀具：硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度a e<=40mm,深度a p〈=1。5mm齿数z=10，故据《切削用量简明手册》(后简称《切削手册》）取刀具直径d o=80mm。选择刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°,副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°，主刃Kr=60°，过渡刃Krε=30°，副刃Kr'=5°过渡刃宽bε=1mm。

2. 切削用量

1)铣削深度因为切削量较小,故可以选择a p=1。3mm，一次走刀即可完成所需长度。

2）每齿进给量机床功率为7。5kw。查《切削手册》f=0.14~0。24mm/z.由于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。

3）查后刀面最大磨损及寿命

查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1。0~1.5mm 。

查《切削手册》表3.8，寿命T=180min

4）计算切削速度 按《切削手册》，V c =v pv v e v z v p m v o v K Z

u a y f X a T q d C 算得 V c ＝98mm/s ，n=439r/min ，V f =490mm/s

据XA6132铣床参数,选择n c =475r/min,V fc =475mm/s ，则实际切削速度V c =3.14*80*475/1000=119。3m/min,实际进给量为 f zc =V fc /n c z=475/(300＊

10)=0.16mm/z 。

5）校验机床功率 查《切削手册》Pcc=1。1kw,而机床所能提供功率为Pcm 〉Pcc.故校验合格. 最终确定 a p =1.3mm ，n c =475r/min,V fc =475mm/s ，V c =119。3m/min ，f z =0。16mm/z.

6）计算基本工时

t m ＝L/ V f =(40+40）/475=0。168min 。

工序三 以φ22孔底面为精基准，钻、扩φ22孔.

1。 选择钻头

选择高速钢麻花钻钻头,粗钻时d o =20mm ，钻头采用双头刃磨法，后角αo ＝12°,二重刃长度b ε=2.5mm ，横刀长b=1。5mm,宽l=3mm,棱带长度mm l 5.11= 1202=ϕ° 100=α° 30=β°

2.选择切削用量

(1)决定进给量

查《切》 r mm f /86.0~70.0= ,所以，r mm f /70.0=

按钻头强度选择r mm f /75.1= 按机床强度选择r mm f /53.0=

最终决定选择机床已有的进给量r mm f /48.0= 经校验max 6090F F f <= 校验成功.

（2）钻头磨钝标准及寿命

后刀面最大磨损限度（查《切》）为0.5～0。8mm ，寿命min 60=T ．

（3）切削速度

查《切》 r mm v c /18= 修正系数 0.1=TV K 0.1=MV K 0.1=tv K

0.1=Kxv 0.11=v K 10=apv K 故r mm v c /18=。

min /3.31810000

r d v n s ==π 查《切》机床实际转速为min /272r n c = 故实际的切削速度r mm n d v s

c /4.1510000==π

（4)校验扭矩功率

Nm M c 60= Nm M m 2.144= 所以m c M M <

E c P kw P <=0.2~7.1故满足条件，校验成立.

3.计算工时

T=L/nf=65/272＊1。45=0。163min

4 。扩孔的切削用量如下：

扩钻： min /272r n = r mm f /48.0= min /4.15m v c =

工序五 以φ22孔底面为精基准,倒20度角，用普通车床。

工序六 以φ20孔为精基准，粗铣两槽的三个端面，保证槽1，槽2上下面粗早粗糙度小于3。

2。。

1. 加工条件 粗铣上平面的槽,精铣上平面的槽两侧

(1）粗铣上平面的槽：齿/05.0mm f z = 由机械手册可以直接查出铣削速度：min /18m v = 采用错齿三面刃铣刀,14,4,50,16====Z mm L mm D mm d .则

min /358161810001000r d v n s =⨯⨯==ππ

m in /2513581405.0mm zn f f s z m =⨯⨯==

计算工时min 26.025166===m m f l t

（2）精铣上平面的槽两侧:齿/05.0mm f z = 由于是精加工铣削速度放大30％,其值：min /23m v = 采用错齿三面刃铣刀，16,4,50,16====Z mm L mm D mm d ，则：

min /8.457162310001000r d v n s =⨯⨯==ππ

m in /3668.4571605.0mm zn f f s z m =⨯⨯== 计算工时min 18.036666===m m f l t

2, 粗铣下平面的槽，精铣下平面的槽的三个面

(1)粗铣下平面的槽：齿/05.0mm f z = 由机械手册可以直接查出铣削速度:min /18m v =

采用镶齿三面刃铣刀，20,12150,48====齿数mm mmL D mm d 。则

min /119481810001000r d v n s =⨯⨯==ππ

m in /1191192005.0mm zn f f s z m =⨯⨯== 计算工时min 68.1119200===m m f l t

（2）精铣下平面的槽的三个面：齿/05.0mm f z = 由于是精加工铣削速度放大30%，其值：min /23m v = 采用镶齿三面刃铣刀，30,12,150,48====齿数mm L mm D mm d 。则

min /153482310001000r d v n s =⨯⨯==ππ

m in /2291533005.0mm zn f f s z m =⨯⨯== 计算工时min 87.0229200===m m f l t

工序八 拉销花键

用拉刀拉销花键单面齿升：根据有关手册，确定拉花键时花键拉刀的单面齿升为0。06mm ，拉削速度,14min,/4mm p m v ==拉刀同时工作齿数6=z 切削工时min 23.06

06.0410004.12.16631000=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==

z vf k l Z t z b η 花键孔的工序尺寸：

工序九去毛刺

工序十检查。

其余几步数据见工艺卡片。

第1章零件的分析

1.1 零件的功用及结构分析：

CA6140拨叉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进行工作。宽度为18+0。0120mm的槽尺寸精度要求很高，因为在拨叉拔动使滑移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙很大时，滑移齿轮得不到很高的位置精度。所以,宽度为18+0。0120mm的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。

1.2零件的工艺分析：

CA6140拨叉共有两组加工表面。

1以花键孔的中心线为基准的加工面

这一组面包括Ø25+0。230㎜的六齿矩形花键孔、Ø22+0.280㎜花键底孔两端的2＊15°倒角和距中心线为27㎜的平面。

2以工件右端面为基准的8+0.030 ㎜的槽和18+0.120㎜的槽

经上述分析可知, 对于两组加工表面，可先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面。

第2章钻扩孔Φ20零件机械加工工艺规程设计

2.1 毛坯的选择

零件材料HT200、考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击性载荷,因此选用铸件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠。由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大，故可采取金属型浇注。经查《机械制造工艺设计简明手册》（以下简称《工艺手册》）表1.3—1、表2.2—1表2。2—4以及图2.2-1取等级为2级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为2。5±0.8㎜.

2.2 基准的选择

1粗基准的选择:根据不能重复的原则，先以零件的A面为粗基准，再以B面为粗基准

2精度基准的选择:为保证定位基准和工序基准重合，以零件的A面为精基准.

2.3 工艺路线的拟定

工序：

1粗铣端面B。以A面为粗基准。选用X62w卧式万能铣床

2粗铣端面A。以B面为粗基准。选用X62w卧式万能铣床

3精铣端面A.以B面为粗基准。选用X62w卧式万能铣床

4钻、扩花键底孔。以A面为精基准。选用Z525立式钻床

5锪两端15°倒角。以Ф40㎜圆柱面为粗基准。选用Z525立式钻床

6拉花键。以A面为基准，选用L6106卧式内拉床。

7铣削槽C面、8+0.030㎜的槽.以花键的中心线及A面为基准.选用X62W卧式铣床加专用夹具.

8铣削18+0.0120㎜的槽。以花键的中心线及A面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具。

2。4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定

CA6140的拨叉材料为HT200.毛坯重量为1.0 ㎏，铸铁硬度160（HBS），生产类型为中批量生产，采取金属型浇注。

根据上述的原始资料加工工艺,分别确定各个加工表面的机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸如下:

1、A面的加工余量

此工序分2个工步.1粗铣A面2精铣A面。

精铣加工余量为0。2㎜；粗铣加工余量为2。3㎜

2、B面的加工余量

B面要为加工A面做粗基准，之前先粗铣一下，加工余量为0。5±0。1㎜。

3、矩形花键底孔及花键的加工余量及工序尺寸

矩形花键底孔

毛坯为实心，无孔。孔的加工精度要求介于IT7和IT8之间，根据《工艺手册》表2。3-8确定加工余量和工序尺寸为：

钻Φ20㎜：加工余量2Z =20㎜；工序尺寸是Φ20+0.21㎜

扩Φ21㎜:加工余量2Z =2㎜；工序尺寸是Φ22+0.28㎜

3、C 面的加工余量

此工序分2个工步。1粗铣C 面 2精铣C 面。

精铣加工余量为0.2㎜;粗铣加工余量为2.3㎜

2。5 切削用量及工时定额的确定

工序1粗铣端面B

加工材料—HT200，硬度160HBS ，铸件，有外皮

加工尺寸—宽度40㎜,长度40㎜

加工要求—用标准镶齿圆柱铣刀粗铣，加工余量为0。5±0.1㎜，需切削液冷却

机床—X62w 卧式万能铣床

刀具—根据《切削用量简明手册》(以下简称《切削手册》)中的表3。1、表3。2、表3.9可知铣刀直径800=d ㎜，齿数6=z ，前角=n γ6°，后角=0α12°

1、计算切削用量

（1)决定铣削宽度e a ：由于加工余量不大，故可在一次走刀内切完，则

5.0=e a ㎜

（2）决定每齿进给量z f ：根据X62w 卧式万能铣床说明书，其功率为7.5kW ，中等系统刚度。

根据《切削手册》表3.3，z mm f z /30.0~20.0=，现取z mm f z /3.0=。

（3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.8㎜,镶齿铣刀（800=d ㎜），刀具寿命180min T =(表3.8）

（4）决定切削速度c v 和每分钟进给量f v :切削速度c v 可根据《切削手册》表3.27中的公式计算，

也可直接由表中查出。

根据表 3.11，当800=d ㎜，6=z ，5.0=e a ㎜,40=p a ㎜，27.0

各修正系数为：12.1===Mvf Mn Mv k k k

8.0===Svf Sn Sv k k k

故 m in /3.148.012.116m k v v v t c =⨯⨯==

m in /7.548.012.161r k n n n t =⨯⨯==

min /1.778.012.186mm k v v vf ft f =⨯⨯==

根据《切削手册》表3。30 X62w 卧式万能铣床说明书,选择min /60r n c =，min /75mm v fc =. 因此实际切削速度和每齿进给量为

min /07.151000

608014.310000m n d v c c =⨯⨯==π z mm z n v f c fc

zc /21.06

6075=⨯== 2、计算基本工时

f

m v L t = 式中,∆++=y l L ，mm l 40=。根据表3.25，入切量及超切量mm y 9=∆+，则mm L 49940=+=，故

min 653.075

49===f m v L t 工序2粗铣端面A

加工材料—HT200,硬度160HBS ，铸件，有外皮

加工尺寸—宽度40㎜，长度49.5㎜

加工要求—用标准镶齿圆柱铣刀粗铣，加工余量为2。3㎜，需切削液冷却

机床-X62w 卧式万能铣床

刀具—根据《切削手册》中的表3.1、表3.2、表3。9可知铣刀直径800=d ㎜，齿数6=z ,前角=n γ6°,后角=0α12°

1、计算切削用量

（1）决定铣削宽度e a :由于加工余量不大，故可在一次走刀内切完，则

3.2=e a ㎜

(2）决定每齿进给量z f ：根据X62w 卧式万能铣床说明书，其功率为7。5kW ，中等系统刚度。

根据《切削手册》表3。3，z mm f z /30.0~20.0=，现取z mm f z /3.0=.

（3)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0。8㎜，镶齿铣刀（800=d ㎜），刀具寿命180min T =（表3.8）

（4）决定切削速度c v 和每分钟进给量f v ：切削速度c v 可根据《切削手册》表3.27中的公式计

算，也可直接由表中查出。

根据表 3.11，当800=d ㎜，6=z ,3.2=e a ㎜,40=p a ㎜，27.0

各修正系数为：12.1===Mvf Mn Mv k k k

8.0===Svf Sn Sv k k k

故 m in /3.148.012.116m k v v v t c =⨯⨯==

m in /7.548.012.161r k n n n t =⨯⨯==

min /1.778.012.186mm k v v vf ft f =⨯⨯==

根据《切削手册》表3。30 X62w 卧式万能铣床说明书，选择min /60r n c =，min /75mm v fc =。 因此实际切削速度和每齿进给量为

min /07.151000

608014.310000m n d v c c =⨯⨯==π

z mm z n v f c fc

zc /21.06

6075=⨯== 2、计算基本工时

fc

m v L t = 式中,∆++=y l L ，mm l 5.49=。根据表 3.25，入切量及超切量mm y 16=∆+，则mm L 5.65165.49=+=，故

min 873.075

5.65===fc m v L t 工序3精铣端面A

加工材料—HT200,硬度160HBS ，铸件，无外皮(经过粗加工）

加工尺寸—宽度40㎜，长度49。5㎜

加工要求—用标准镶齿圆柱铣刀精铣,加工余量为0。2㎜,需切削液冷却

机床—X62w 卧式万能铣床

刀具—根据《切削手册》中的表3。1、表3.2、表3.9可知铣刀直径800=d ㎜,齿数6=z ,前角=n γ6°，后角=0α12°

1、计算切削用量

（1）决定铣削宽度e a ：由于加工余量不大，故可在一次走刀内切完，则

2.0=e a ㎜

(2）决定每齿进给量z f ：根据X62w 卧式万能铣床说明书，其功率为7.5kW ，中等系统刚度。

根据《切削手册》表3.3，r mm f /3.2~0.1=,现取r mm f /2.1=,齿数6=z ，所以z mm f z /2.0=

（3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据《切削手册》表3。7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.3㎜，镶齿铣刀(800=d ㎜），刀具寿命180min T =(表3。8）

(4）决定切削速度c v 和每分钟进给量f v ：切削速度c v 可根据《切削手册》表3.27中的公式计算，