457 CA6140车床拨叉831005的铣8槽夹具设计

课 程 设 计 说 明 书

设计题目： 制定 CA6140C车床拨叉的加工工艺，

设计铣 8mm槽的铣床夹具

设计要求：中批量生产 手动夹紧 通用工艺装备

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

目录

序言 (2)

一、零件的分析 (2)

零件的作用 (2)

零件的工艺分析 (2)

二 . 确定生产类型 (3)

三 .确定毛坯 (3)

四.工艺规程设计 (3)

(一)选择定位基准： (3)

（二）制定工艺路线 (3)

（三）选择加工设备和工艺设备 (4)

(四）机械加工余量、工序尺寸及工时的确定 (4)

五、 夹具设计 (7)

(一)问题的提出 (7)

(二)夹具设计 (8)

3.定位误差分析 (8)

4 钻床夹具的装配图见附图 (9)

参考文献： (9)

序言

机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业 课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也 是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。

就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训 练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良 好的基础。

由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。

一、零件的分析

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。

零件的工艺分析

零件的材料为 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. 轴孔 0.021 0

22 + - F 以及与此孔相通的的花键。 2. 拨叉底面、上顶面、右端面；上顶面8mm 槽及下底面18mm 槽。

3. 由上面分析可知，可以加工拨叉右端面；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均可保证。

二 . 确定生产类型

已知此拨叉零件的生产纲领为 10000 件/年，零件的质量是 1.0Kg/个，查《机械制造工艺 及设备设计指导手册》321 页表 15-2，可确定该拨叉生产类型为大批生产，所以初步确定工 艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工 装。

三 .确定毛坯

1 确定毛坯种类：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，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。查《机械制造工艺及设备设计指导手 册》324页表15-5选用铸件尺寸公差等级CT9 级。

2 确定铸件加工余量及形状：

《机械制造工艺及设备设计指导手册》325页表15-7，选用加工余量为MA-G级，并查表15-8 确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选者及加工余量如下表所示：（附毛坯 图）

3绘制铸件零件图：（附零件图）

四.工艺规程设计

(一)选择定位基准：

1 粗基准的选择：以零件的又端面为主要的定位基准。

2 精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则 和“基准统一”原则，以加工后的轴孔及花键为主要的定位精基准。

（二）制定工艺路线

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，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。查《机械 制造工艺及设备设计指导手册》346页表15-32、15-33、15-34，选择零件的加工方法及工艺

路线方案如下：

1.铸造毛坯

2.时效处理

3车右端面

钻扩 22孔

4.?

5倒15角

6拉花键

7.铣顶面

8.铣8mm槽

9.铣18mm槽

10.去毛刺

11.检查.

（三）选择加工设备和工艺设备

1 机床的选择：

工序030为车端面，可采用CA6140车床。

工序040采用钻床。

工序050采用车床。

工序060采用卧式拉床。

工序070~090采用卧式铣床。

2 选择夹具：该拨叉的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。

3 选择刀具：在铣床上加工的各工序，采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。（附工艺卡

片）

4选择量具：（附工艺卡片）

5其他：

(四）机械加工余量、工序尺寸及工时的确定

工序 030

以左端面粗基准，车工件右端面。

1. 加工条件

工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,铸造。

加工要求：半精车右端面

机床：CA6140车床。

刀具：螺纹车刀。

2.确定右端面最大加工余量：已知毛坯长度方向加工余量为3；

确定进给量f:根据[1]表6第一部分， 当刀杆尺寸为16mm*25mm,ap<3mm以及工件直径为27mm 时，f=0.50~0.60mm/r。取f=0.51.

3.计算切削速度：

按[1]表 切削速度的计算公式为V c = v v

m p v z v C K T a X f y 其中Cv=242,Xv=0.15,Yv=0.35,m=0.2,Kmv=1.44,Ksv=0.8,Kkv=1.04,Kbv=0.97

Vc=108.6

4.确定机床主轴转速；

1000 1152.86/min s v n r d p =

= 5.计算切削工时： 134 15,2,0

l mm l mm l l ==== 1234 . 0.25m in w l l l l l t n f

++++ == 工序 040:

? 钻扩 22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 . 1 1 = 120 2 = j ° 10 0 = a ° 30 = b °

2.选择切削用量

（1）决定进给量

查《切》 0.33~0.40/ f mm r

= 取 0.36/ f m m r = ,

80 4

20 l

d == >3. 所以， 0.36/ f mm r

= 按钻头强度选择 0.36/ f mm r

= 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 6090 F 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《简明手册》 ）为0.5～０.８mm，

寿命． min

60 = T （3）切削速度

查《切》 0.36/ c v m s = 修正系数

0 . 1 = TV K 0 . 1 = MV K 0

. 1 = tv K 0 . 1 = Kxv 0 . 1 1 = v K 10 = apv K 故 r mm v c / 18

= 。 0

1000 392/min s v n r d p == 查《简明手册》机床实际转速为 min

/ 272r n c = 故实际的切削速度 0 24.6/ 1000 s c d n v mm r p ==

３.计算工时

8044 0.62min 3920.36

m L t nf ++ === ′ 由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。

(2).扩 22 ? 孔

0 22,/3, 1.0

o f d m m l d k =3= 表15-33，fz=(0.35~0.43)*1.0=0.35~0.43.表15-37 v=0.35m/s.

f=1.35*fz=0.486; v=0.14

0.36/ f mm r = 取 。

1000 121,140. w s v n r p s n r p s d p === 取 实际v=9.6m/min. 1.31m i n .

w t = 工序 060：拉花键

1.580 1.2 1.4 0.13/ 10001000 3.60.067

n s z z lyr n m s vf z ′ ′′′ === ′′′′ 工序 070：铣顶面

1. 加工条件

工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,铸造。

加工要求：铣上顶面。

机床：X62w 卧式铣床。

刀具：标准镶齿圆柱铣刀，齿数 6 z = .铣削宽度 a e <=5,深度 a p <=70,齿数 z=6,故据《机械制造 工艺设计简明手册》（后简称《简明手册》）取刀具直径d o =80mm 。。

2. 切削用量

1） 铣削深度 因为切削量较小， 故可以选择a p =1.5mm ， 一次走刀即可完成所需长度? 3 e a mm

= 。 2).决定每齿进给量 f a

根据X62w 铣床说明书，查表知 0.20~0.30/ f mm z a

= 3）.选择刀齿后刀面

最大磨损梁量为0.6mm.

镶齿圆柱铣刀耐用度

108000 T S

= 2）计算切削速度 按《简明手册》，V c = v o v v pv m p v z v e v C d q K T a X f y a u Z

算得 V c ＝98mm/s ，n=439r/min,V f =490mm/s

据XA6140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《简明手册》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 =1.5mm ，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

l=28,y+o=17 t 0.75 m f f

L l y o T m v v ++ === 。 工序 080 和工序 090:铣 8mm 槽和铣 18mm 槽

1. 加工条件

工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,铸造。

加工要求：铣8mm 槽

机床：X62K6140卧式铣床。

刀具：直齿三面刃铣刀。

2. 切削用量

1） 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择 a p =8mm ； 8

e a mm = ，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《简明手册》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《简明手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm 。

查《简明手册》表3.8，寿命T=180min

4） 计算切削速度 按《简明手册》，查得 V c ＝18mm/s ，n=439r/min,V f =490mm/s

据XA6132铣床参数，选择 n c =145r/min,V fc =475mm/s,

则实际切削速度V c =3.14*40*145/1000=18.22m/min,

实际进给量为 f zc =V fc /n c z=145/(300*10)=0.3mm/z 。

5)校验机床功率 查《简明手册》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 =8mm ，n c =145r/min,V fc =145mm/s ，

V c =18.2m/min ，f z =0.16mm/z 。

87

. f f z v a n = = 6）计算基本工时

t m ＝L/ V f =(32+80)/87=0.6min 。

同理，计算得铣18mm 槽所用时间T=1.16M.

五、 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。并设计工序 080 ——铣8mm 槽。本夹具将用于卧式铣床，刀具为三面刃立式铣刀.

(一)问题的提出

本夹具是用来铣 8mm 槽,零件图中槽的宽度有公差要求,且三面都有粗糙度要求，因此这

个槽的深度也有一定的公差要求.另外此槽为三个侧平面的设计基准,.此工序只是粗加工,因此 本工序加工时主要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度,而精度也有一定要求。

(二)夹具设计

1 定位基准选择

由于槽的宽度有公差要求,因此应以右端面为主要定位基准.由于铸件的公差要求较大,利 用轴孔的中心轴作为辅助定位基准时,另外为了防止工件转动，为限制次自由度，应该以健限 制工件旋转，另辅助一左端面为辅助定位，防止工件左右移动，因此为了满足这些定位要求， 设计压板结构，既可以满足轴向力的要求，又可方便工件的装夹。.

2.切削力及夹紧力计算

(1).计算切削力

刀具：高速钢直齿三面刃铣刀。 D=80mm. Z=18

9.81... . f f F e f z fz C a y a u z F K nf

= 30, 1.0,0.65,0.83,0,0.83 Cf Xf yF uF wF qF ====== 16,8,0.15,0.67.

p e f FZ a mm a mm a K ==== 9.8130160.150.65

80.8318 . 800.831 F z K f z

′′′′′ = ′ =2448N

校核定位销： 2 F F A r s p =

=

24

1110 2248 p - ′′ = 0.60[]

45 M P a s =< (2).计算夹紧力

由于铣槽的力主要是切削力，轴向力比较小，压板的力满足要求。故不需校核。

3.定位误差分析

夹具的主要定位元件为 ? 22孔的定位销

基准移位误差 y V ，由于孔和销都有制造误差，为工件装卸方便，孔与轴间还有最小间隙

Xmin(此间隙同在调刀储存及对刀时消除)

故

max min min max0.280.023

0.1015

2222

D d

D d D d

y

--?+?+

=-===

V

满足自由公差要求。

4钻床夹具的装配图见附图

参考文献：

[1]：机械制造工艺学 课程设计指导书 赵家齐编 出版：哈尔滨工业 大学出版社

[2]：机械设计课程设计 出版：哈尔滨理工大学

[3]：机床夹具设计手册（第二版） 上海科学技术出版社

[4]：切削用量手册

[5]：机械制造技术基础 出版：高等教育出版社 张世昌等主编