CA6140车床拔叉（831008型号）加工工艺及夹具设计

课 程 名 称： 机械加工课程设计 题 目 名 称： 床拔叉（ 831008型号）加工工艺及夹具 设计 年级专业及班级： 姓 名： 学 号： 指 导 教 师： 评 定 成 绩： 教 师 评 语： 一、零件的分析 (一 )零件的作用 题目所给的零件是 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 零件的材料为 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、 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 头孔上端面与其中心线的垂直度误差为 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均可保证。 谢谢朋友对我文章的赏识，充值后就可以下载说明书，我这里还有 关于“ 床拨叉（ 831008 型号）夹具设计”其他设计资料及“ 床拨叉的其他型号（ 831001、 831002、 831004、831005、 831006、 831007、 831008、 831009）的机械加工及夹具设计”。这些夹具设计都有 相应的 明书和 纸。 有需要请联系 1459919609。 二 、工艺规程设计 （一）确定毛坯的制造形式 零件材料为 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 用铸件尺寸公差等级为 (二 )基面的选择 ： 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 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 艺设计简明手册第 20页表 择零件的加工方法及工艺路线方案如下： 工序 1 粗铣 32、 72 下端面，以 粗基准，采用 式铣床加专用夹具； 工序 2 粗铣 32， 72上端面，以 采用 式铣床加专用夹具； 工序 3 精铣 32下端面，以 精铣 72端面 ， 以 采用 式铣床加专用夹具； 工序 4 钻、扩 20孔，以 32外圆和 用 式钻床加专用夹具； 工序 5； 粗铰、精铰 20 孔，以 32 外 圆为基准，采用 式钻床加专用夹具； 工序 6 精铣 20 上端面，以 基准 ， 精铣 50 端面，以 基准 ,采用 工序 7：粗，精镗 50孔，以 20 孔轴线为基准； 工序 8：钻 7通孔，钻 ； 工序 9：用三面刃铣刀铣斜槽面； 工序 10 铣断，以 用 式铣床加专用夹具； 工序 11 去毛刺； 工序 12 终检。 （四）机械加工余量 、 工序尺寸及毛皮尺寸的确定 ”床拨叉 ”；零件材料为 度 200产类型大 中 批 量，铸造毛坯。 据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量 、 工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（ 20， 50端面）。 查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表 20， 50 端面长度余量均为 2（均为双边加工） 铣削加工余量为： 粗铣 1铣 1. 内孔（ 50 已铸成孔） 查工艺手册表 50已铸成孔长度余量为 2，即铸成孔半径为 46 工序尺寸加工余量： 钻孔 9孔 铰 铰 . 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。 加工余量计算表 工序 加工尺寸及公差 锻件 毛坯 （ 32 ， 72 上下端面距离 ，零件尺寸34 扩 20 孔 粗，精铰 20 孔 加工前尺寸 348工后尺寸 30工余量（单边） 工公差（单边） + + (五 )确定切削用量及基本工时 工序 1 粗铣 32、 72 下端面，以 粗基准 1. 加工条件 工件材料： b =170240造 ;工件尺寸： 2mm，l=176加工要求：粗铣 20孔下端面，加工余量 4机床： 式铣床； 刀具： 质合金端铣刀。铣削宽度 0,深度 ,齿数 z=12,故根据机械制造工艺设计简明手册（后简称简明手册）表 刀具直径 25据切削用量手册（后简称切削手册 ） 表 择刀具前角 0 0后角 0 8，副后角 0=10，刃倾角 s= 10,主偏角0,过渡刃 0,副偏角 5。 2. 切削用量 1）确定切削 深度 因为余量较 小，故选择 次走刀即可完成。 2）确定每齿进给量 由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据切削手册表 用质合金端铣刀加工，机床功率为 简明手册表 51 立式铣床）时： z 故选择： z。 3）确定刀具寿命及磨钝标准 根据切削手册表 刀刀齿后刀面最大磨损量为 于铣刀直径 25刀具使用寿命 T=180简明手册表 4）计算切削速度 据切削手册表 25Z=12， 8m/50r/71mm/各修正系数为： 切削速度计算公式为： 其中 2 ， ， 245 2.015.0 35.0 2.0 0 32.0m ， ， z /，12Z ，将以上数据代入公式： m i n/1 4 0 52 4 532.0 mv c 确定机床主轴转速： m i n/3611000 rd vn 。 根据简明手册表 择 00r/90mm/此，实际进给量和每分钟进给量为： 00001000 m/18m/f zc=v fc/90/30012 mm/z=z 5)校验机床功率 根据切 削手册表 似为 据机床使用说明书，主轴允许功率 校验合格。最终确定 :00r/90mm/s， 18m/z。 6）计算基本工时 L/ L=l+ y+， l=176查切削手册表 3. 26，入切量及超切量为： y+=40： L/ 176+40)/390= 工序 2 粗铣 32, 72 上端 面，以 定位基准 ; 粗铣 32 上端面 : 切削用量和时间定额及其计算过程同工序 1 粗铣 32 上端面 : 刀具： 质合金端铣刀， 6,400 式铣床 根据切削手册查的， ,/现采用 式铣床，根据简明手册 得取 00 ，故实际切削速度 m 0 0 3 0 0401 0 0 0 n 当 00 时，工作台每 分钟进给量应为 mi n/3903001013.0 查说明书，取 m 00 计算切削工时 2107272 因此m 工序 3 精铣 32下端面，以 精铣 72端面 ， 以 刀具： 质合金端铣刀； 机床： 式铣床； 查切削手册表 给量 m .0 ，取为 r 参考有关手册，确定 24 ，采用 质合金端铣刀， 12,125 w ，则： m 1 61 2 51 2 41 0 0 01 0 0 0 rd vn 现采用 式铣床，根据简明手册表 00 rn w 故实际切削速度： m i n/ 0 0 3001251 0 0 0 当 00 rn w 时，工作台每分钟进给量：m i n/1 8 0 0300125.0 ，取为 980mm/工序切削时间为： 0 1 2 51 7 6222 f 序 4 钻、扩 20 孔，以 32外圆和 用 1. 选择钻头 根据切削手册表 择高速钢麻花钻钻头，粗钻时 8头采用双锥后磨横刀，后角 o 12，二重刃长度 刀长 b=2 l=4带长度 ， 1002 ， 30 （ 1）确定进 给量 按加工要求确定进给量：查切削手册， ，由切削手册表 数为 ： )2 6 1 按钻头强度选择 :查切削手册表 头允许进给量为： ； 按机床进给机构强度选择：查切削手册表 床进给机构允许轴向力为 8330N 时，进给量为 。 以上三个进给量比较得出， 受限制的进给量是工艺要求，其值为：r。根据简明手册表 终选择进给量 。 由于是通孔加工，为避免即将钻穿时钻头折断，故应在即将钻穿时停止自动进给而改为手动进给。 根据切削手册表 出 ,钻孔时轴向力 500N，轴向力修正系数为 500N。根据 式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为 8830N 所选进给量可用。 （ 2）确定钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查 简明手册）为 命 （ 3）切削速度 查切削手册表 切削速度计算公式为： vc vv m/ 其中， v ， 80 ， 25.0 125.0m ， 9 0 55.0 22.0f ，查得修正系数： 0.1 =， 85.0 0.1故实际的切削速度： m i n/5.0 mv c （ 4）检验机床扭矩及功率 查切削手册表 f9m，修正系数均为 m。 查机床使用说明书： m。 查切削手册表 头消耗功率： 查机床使用说明书， 。 由于 M ， P ，故切削用量可用，即： ， 72 c ， mv c 3、计算工时 m 2 830 m 4、扩孔至 切削手册 表 孔进给量为： ，并由机床使用说明书最终选定进给量为： 。 根据资料，切削速度 钻，其中 钻v 为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度，故 m 4.0 m 9 0 0 rn s 根据机床使用说明书选取 7 。 基本工时 m 粗铰、精铰 20 孔，以 32 外圆为基准， （ 1）粗铰至 刀具：专用铰刀 机床： 式钻床 根据有关手册的规定，铰刀的进给量为 z,进给量取r，机床主轴转速取为 140r/其切削速度为： 7.8 。 机动时切削工时， 830l =38 m 838 (2) 精铰至 刀具： w 20 机床： 式钻床 根据有关手册的规定，铰刀的进给量取 f r，机床主轴转速取为： 140r/其切削速度为： m .8 机动时切削工时， 830l =38mm m 838 工序 6 精铣 20 上端面，以 基准 ， 精铣 50 端面，以 基准 。 精铣 20 上端面 刀具： 质合金端铣刀； 机床： 式铣床； 查切削手册表 给量 m .0 ，取为 r 参考有关手册，确定 24 ，采用 质合金端铣刀， 12,125 w ，则： m 1 61 2 51 2 41 0 0 01 0 0 0 rd vn 现采用 式铣床，根据简明手册表 00 rn w 故实际切削速度： m i n/ 0 0 3001251 0 0 0 当 00 rn w 时，工作台每分钟进给量：m i n/1 8 0 0300125.0 ，取为 980mm/铣时 3 2 2 0 2 7 2 ( )y m m 基本工时： 72 0 . 2 3 3980m f 精铣 50 端面 由切削手册表 得： m ,40 , 即27m/因此， m 1 440 271 0 0 01 0 0 0 rd vn 。 现采用 式铣床，取 10 rn w ，工作台每分钟进给量 为： m i n/ 查机床使用说明书，取 00 。 铣削基本工时： m 272 t ：粗，精镗 50孔，以 20孔轴线为基准； 粗镗 50孔 ： 机床： 式镗床 单边余量 ,0.1 简明手册 得取 由简明手册 得取 00 计算切削工时 m 0 1212 半精镗 50 孔 ： 单边余量 ,可一次切除，则 由切削手册表 得，进给量 ,/5.0 取为 r。由切削手册表 得， 00 ，则： m 3 7501 0 01 0 0 01 0 0 0 rd vn 查简明手册表 为 630r/ 加工基本工时： m 0 12 fn lt w 工序 8：钻 7 通孔，钻 钻 7 通孔 刀具：专用刀具 机床： 式钻床 确定进给量 f ：根据切削手册表 得， ， 查 床使用说明书，现取 。查切削手册表 7 ，计算机床主轴转速： m 9 71 0 0 01 0 0 0 rd vn 按机床选取 80n w ， 所 以实际切削速度为： m 0 0 0 0 计算切削基本工时：m 6 6孔 （ 1）钻螺纹底孔 床： 式钻床 刀具：高速钢麻花钻 根据切削手册查得，进给量为 f z,现 取 f=z，v=17m/则： m 1 2 71 0 0 01 0 0 0 rd vn 查 简明手册表 60 rn w 。 所以实际切削速度为：m 0 0 0 0 计算切削基本工时： m 6 2） 攻螺纹 床： 式钻床 刀具：丝锥 P=1削用量选为： m ，机床主轴转速为： 18 rn s ，按机床使用说明书选取： 72 rn w ，则 .5 ；机动时， 046 ，计算切削基本工时： m 0 nf lt m 工序 9：用三面刃铣刀铣斜槽面； 刀具：硬质合金三面刃铣刀 机床： 式铣床 根据简明手册查得： 1663 w ， 。根据切削手册查得：,/10.0 z 因此： m 3 663 271 0 0 01 0 0 0 rd vn 现采用 式铣床，取： 00 rn w ， 故实际切削速度为： m 0 0 100631 0 0 0 当 00 rn w 时，工作台每分钟进给量应为： m i n/1601001610.0 根据切削手册表 得 ,取： 65 。 计算切削基本工时： 2 因此： m 5 0 铣断，以 用 选择锯片铣刀， d=160l=4齿， Z=40 采用 式铣床 ， 查 简明手册，选择进给量为： ,切削速度为： 7 ，则： m 41 6 0271 0 0 01 0 0 0 rd vn 根据 简明手册 表 00 rn w ，故实际切削速度为：m 0 0 1 0 0801 0 0 0 此时工作台每分钟进给量 m i n/4 0 01 0 0401.0 查 简明手册 表 好有 00 。 计算切削基本工时： m 0 3072 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。经过与老师协商，决定设计第 4 道工序 钻，扩孔的钻 床夹具。本夹具将用于 刀具为 高速钢麻花钻 ， 扩孔钻 。 (一 )问题的提出 本夹具主要用来钻，扩工件 ， 加工出 于本道工序 孔中心线与 32 上端面有垂直度要求 ，因此要保证加工的精度。 所以，本道工序加工时，主要应该考虑如何提高精度，在此基础上在一定程度上提高劳动生产率， 降低劳动强度。 (二 )夹具设计 1、 定位基准选择 考虑工件的加工结构，可以采用“ 一面，一固定 V 形块，一滑动 V 形块 ”的定位方式。 其中滑动 V 形块 Y 轴移动自由度由导轨限制， X 轴移动自由度不限制，避免过定位。夹紧机构采用螺旋夹紧机构。 同时考虑到生产率要求不是很高，故可以采用手动夹紧。 2、切削力及夹紧力计算 由于实际加工的经验可知 ,钻削时的主要切削力为钻头的切削方向 ,即垂直于第一定位基准面 ,在两侧只需要采用两个 V 型块定位，经螺旋夹紧机构适当夹紧后， 本夹具即可安全工作 无须再对切削力进行计算 . 3、定位误 差分析 采用自动对中夹具后 ,定位误差取决于对中块 螺杆以及滑块的制造误差 对对中块利用调整螺钉进行调整并加装钻套后 ,4夹具设计及操作的简要说明 如前所述，由于是中批量生产，故采用手动夹紧即可满足要求。由于本工序处于加工的最后阶段，故对精度有较高的要求，必须保证刀具与工件的相对位置精度。 夹具装有 钻套 ，可以使夹具在一批零件的加工之前很好地对刀（与塞尺配合使用）；同时夹具体底面的一对定位键可以使整个夹具在机床工作台上有一个正确的安装位置，以有利于 钻，扩 加工。 参考文献 赵 家齐： 机械制造工艺学课程设计指导书（第 2版） 机械工业出版社 李益民： 机械制造工艺设计简明手册 机械工业出版社 艾兴，肖诗纲：切削用量简明手册）机械工业出版社 侯放：机床夹具图册 . 浦林祥：金属切削机床夹具设计手册 第 2 版 995 机械加工工艺卡片 厦门 理工学院 机械 工程 系 编 号 审 计 共 . 页 第 页 加工 工 艺 过程 卡 零件名称 零件号 831008 生产纲领 毛坯 种类 铸造 产品名称 材 料 产类型 中批量生产 毛坯 重量 序 工步 工序名称与说明 工 序 简 图 设 备 夹 具 刀 具 量 具 工 时 名 称 型 号 名称 规格 名 称 规 格 名称 规格 1 1 粗铣工件 32， 72下端面（ 立式铣床 用夹具 质合金端铣刀 0 100d 标卡尺 标准件 2 粗铣 32上端面 粗铣 72上端面（ 立式铣床 用夹具 质合金端铣刀 0 100d 标卡尺 标准件 厦门 理工学院 机械 工程 系 编 号 审 计 共 . 页 第 页 加工 工 艺 过程 卡 零件名称 零件号 831008 生产纲领 毛坯 种类 铸造 产品名称 材 料 产类型 中批量生产 毛坯 重量 序 工步 工序名称与说明 工 序 简 图 设 备 夹 具 刀 具 量 具 工 时 名 称 型 号 名称 规格 名 称 规 格 名称 规格 3 1 精铣 32， 72下端面（ 立式铣床 用夹具 质合金端铣刀 0 100d 标卡尺 标准件 2 钻，扩 20 孔 18 式铣床 用夹具 高速钢麻花钻 扩孔钻 18 规 18 2 粗精铰 20 孔 20式铣床 用夹具 专用铰刀 直柄机用铰刀 w 20塞规 20 厦门 理工学院 机械 工程 系 编 号 审 计 共 . 页 第 页 加工 工 艺 过程 卡 零件名称 零件号 831008 生产纲领 毛坯 种类 铸造 产品名称 材 料 产类型 中批量生产 毛坯 重量 序 工步 工序名称与说明 工 序 简 图 设 备 夹 具 刀 具 量 具 工 时 名 称 型 号 名称 规格 名 称 规 格 名称 规格 6 2 精铣 32， 72上端面 1、 精铣 32上端面 2、 精铣 72上端面 （ 立式铣床 用夹具 质合金端铣刀 0 100d 标卡尺 标准件 2 粗精镗 50孔 50孔 50 孔 卧式镗床 用夹具 镗刀 0标卡尺 标准件 厦门 理工学院 机械 工程 系 编 号 审 计 共 . 页 第 页 加工 工 艺 过程 卡 零件名称 零件号 831008 生产纲领 毛坯 种类 铸造 产品名称 材 料 产类型 中批量生产 毛坯 重量 序 工步 工序名称与说明 工 序 简 图 设 备 夹 具 刀 具 量 具 工 时 名 称 型 号 名称 规格 名 称 规 格 名称 规格 8 1 钻 7通孔， 钻 立式钻 床 用夹具 高速钢麻花钻 d=6mm d=7规 标准件 9 1 用三面刃铣刀铣斜槽面； 立式铣床 用夹具 硬质合金三面刃铣刀 0 100d 标卡尺 标准件 门理工学院机械工程 系 机 械 加 工 工 序 卡 片 工序名称 粗铣 端 面 工序号 1 零件名称 拨叉 零件号 831008 零件重量 时加工数量 1 材 料 毛 坯 牌 号 硬 度 型 号 重 量 锻件 备 夹具 辅助工具 名 称 型 号 专用夹具 立式铣床 装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀长度 刀次数 切削深度 给量 mm/r 主轴转速 r/削速度 m/本工时 1 粗铣 端 面 质合金端铣 刀 游标卡尺 216 1 61 118 设计者 邱云亭 指导老师 严宁榕 共 页 第 1 页 厦 门理工学院机械工程系 机 械 加 工 工 序 卡 片 工序名称 钻，扩2 0 孔 工序号 4 零件名称 拨叉 零件号 831008 零件重量 时加工数量 1 材 料 毛 坯 牌 号 硬 度 型 号 重 量 00模件 备 夹具 辅助工具 名 称 型 号 专用夹具 钻套 立式钻床 装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀长度 刀次数 切削深度 给量 mm/r 主轴转速 r/削速度 m/本工时 1 18高速钢麻花钻 d=18规 38 1 9 72 扩钻 速钢 扩孔钻 d=规 38 1 7 计者 林培钦 指导老师 严宁榕 共 9 页 第 4 页 厦 门 理工学院机械工程系 机 械 加 工 工 序 卡 片 工序名称 粗精铰20孔 工序号 5 零件名称 拨叉 零件号 831008 零件重量 时加工数量 1 材 料 毛 坯 牌 号 硬 度 型 号 重 量 00锻件 备 夹具 辅助工具 名 称 型 号 专用夹具 钻套 立式钻床 装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀长度 刀次数 切削深度 给量 mm/r 主轴转速 r/削速度 m/本工时 1 粗铰 柄机用铰 刀19.规 38 1 40 精铰 20柄机用铰刀 w 20 塞规 38 1 40 计者 赵晓菲 指导老师 严宁榕 共 9 页 第 5 页 厦 门理工学院机械工程系 机 械 加 工 工 序 卡 片 工序名称 精铣 32， 72上端面 工序号 6 零件名称 拨叉 零件号 831008 零件重量 时加工数量 1 材 料 毛 坯 牌 号 硬 度 型 号 重 量 00模件 备 夹具 辅助工具 名 称 型 号 专用夹具 立式铣床 装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀长度 刀次数 切削深度 给量 mm/轴转速 r/削速度 m/本工时 1 精铣 32 上端面 质合金端铣刀0 100d 标卡尺 72 1 1 1800 980 精铣 72 上端面 质合金端铣刀0 100d 标卡尺 84 1 1