C6140车床拨叉831005工艺及铣槽夹具设计.doc

序 言

械工业是一种基本工业形式，对于我们国家来说，它关系到国计民生的方方面面。近年来机械工业领域向着高精度、高质量、高效率、低成本方向发展，数字化，自动化水平日益提高。同时由于机械工业的发展，其他各工业部门也向着高深度迈进，机械工业的发展日趋重要。
机械制造过程及检测，检验中，都要使用大量的夹具。为了达到提劳动效率，提高加工精度，减少废品，扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件，如何设计好夹具则成了机械制造的一项重要任务。
机床夹具是夹具中的一种，将其固定到机床上，可以使被加工件对刀具与机床保持正确的相对位置，并克服切削力的影响。使加工顺利进行。机床夹具分为通用夹具和专用夹具两种。
夹具设计中的特点：
1． 夹具的设计周期较短，一般不用进行强度和刚度的计算。
2． 专用夹具的设计对产品零件有很强的针对
性。
3． “确保产品加工质量，提高劳动生产率”是夹具设计工作的主要任务，加工质量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夹具来保证。
4． 夹紧装置的设计对整个夹具的结局有具定性的影响。设计一个好的夹具可以减少废品率。
因此，夹具设计要保证以下几个条件：
1． 夹具的结构应与其用途及生产规模相适应。
2． 保证工件的精度。
3． 保证使用方便与安全。
4． 正确处理作用力的平衡问题。
5． 注意结构的工艺性，便于制造和维修。注意夹具与机床、辅助工具、刀具、量具之间的联系。
6．在机械制造中，为了适应新产品的不断发展要求。因此,夹具计过程中有朝着下列方向发展的趋势：
（1） 发展通用夹具的新品种
A．由于机械产品的加工精度日益提高，因此需要发展高精度通用夹具。
B．广泛的采用高效率夹具，可以压缩辅助时间，提高生产效率。
（2） 发展调整式夹具
（3） 推广和发展组合夹具及拼拆夹具。
（4） 加强专用夹具的标准化和规范化。
（5） 大力推广和使用机械化及自动化夹具。
（6） 采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具。
本设计属于工艺夹具设计范围，机械加工工艺设计在零件的加工制造过程中有着重要的作用。工艺性的好坏，直接影响着零件的加工质量及生产成本，在设计中为了适应中批批量的生产情况，以提高产品的生产效率，在设计中所采用的零件尽量采用标准件，以降低产品的生产费用。
机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术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的训练，希望在设计中能锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为自己今后从事的职业打下一个良好的基础。
由于个人能力所限，设计尚有许多不足之处，希望各位老师给予指教。

目 录
目 录
序言 2
一、零件的工艺分析 2
二、工艺规程设计 3
(一)确定毛坯的制造形式 3
（二）基面的选择 3
（三）制定工艺路线 3
（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 4
（五）确立切削用量及基本工时 4
三、夹具设计： 5
（一）、设计时注意的问题　　　 5
（二）、夹具设计 6
参考资料： 8

（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，获得所需的速度和扭矩的作用。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：
CA6140车床拨叉共有四处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：
1. 以6Xφ22xφ25x6为中心的加工表面
这一组加工表面包括：6Xφ22xφ25x6的花键孔。
2 以6Xφ22xφ25x6孔为基准来加工宽8的槽和宽18的槽。

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。
（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φ40的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一块V形块支承这两个φ40作主要定位面，用一汽缸放在V型块对面用于加紧零件，同时用一定为挡快限制以旋转方向的自由度，再用钻床钻削时的力量来限制另一旋转自由度和一平面自由度，这样空间六个自由度就固定完了。
（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1
工序 1） 铸造
2） 时效处里
3） 铣Φ40大端面
4） 钻，扩，铰Φ22孔
5） 检查
6） 拉6xΦ22xΦ25x6的花键孔
7） 倒角
8） 铣18宽的槽
9） 铣宽8mm槽
10） 铣40x28面
11） 去毛刺
12） 检查

. 2.工艺路线方案2
工序 1） 铸造
2） 时效处里
3） 铣Φ40大端面
4） 铣18宽的槽
5） 铣40x28面
6） 拉6xΦ22xΦ25x6的花键孔
7） 检查
8） 倒角
9） 铣宽8mm槽
10） 去毛刺
11） 检查
钻，扩，铰Φ22孔
比较两种方案：方案一先加工端面然后一端面和外圆定位加工孔，然后以孔为定为基准加工宽18的槽和宽8的槽及40x28的槽，保证了加工精度。提高了效率，方案二夹具设计较多且有些困难，故选择方案一
（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Φ40大端面面：选择YT15硬质合金刀片
1） 由表1 铣削深度时，端铣刀直径为80mm，，Z=5
2） 铣刀几何形状 由表2
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
（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 当使用YT15铣床功率为7Kw时
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
4） 确定切削速度v和每秒钟进给量
切削速度由表13 时

各修正系数为

故

根据X52k型立铣床说明书（表24）选择

因此实际切削速度和每齿进给量

5） 计算基本工时
式中 L=90mm 由表20 不对称安装铣刀入切削量及超切削量
y＋△+d＝92
故
2. 钻，扩，铰孔
1） 选择钻头：选择高速钢麻花钻头，直径
钻头几何形状为（表1及表2）：双锥修磨横刃，

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
由
时

按钻头强度确定进给量 由表7 当灰铸铁 时 时：
按机床进给机构强度确定进给量 由表8 灰铸铁时
时：机床机构允许的轴向力为9800N。Z535允许最大为15690N。
进给量
由此可以看出受限制的进给量是工艺要求，从中取
由表16 可以查出钻孔时的轴向力在 时为：
轴向力修正系数为1.0 故
故 可用
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
耐用度
3） 确定切削速度
由表10 加工性为第三类 双横刃磨的钻头 时
切削修正系数
故

4） 加工工时 其中
由表22
所以
扩孔： 21.7

按机床取
所以实际切削速度
工时： 切入
所以
铰孔：Φ22

取机床标准 1.13r/s 所以实际切削速度：

所以工时：
3. 拉花键：拉刀
1）拉刀宽度
时，

各修正系数：

所以：
工时：
4. 所以：铣Φ40大端面面：选择YT15硬质合金刀片
1） 由表1 铣削深度时，端铣刀直径为80mm，，Z=5
2） 铣刀几何形状 由表2
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
（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
5. 铣宽18的槽：选择YT15硬质合金三面刃铣刀
1） 由表1 铣削深度时，端铣刀直径为80mm，，Z=5
2） 铣刀几何形状 由表2
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
（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 当使用YT15铣床功率为7Kw时
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
4） 确定切削速度v和每秒钟进给量
切削速度由表13 时

各修正系数为

故

根据X52k型立铣床说明书（表24）选择

因此实际切削速度和每齿进给量

5） 计算基本工时
式中 L=90mm 由表20 不对称安装铣刀入切削量及超切削量
y＋△+d＝92
故
6. 铣宽8的槽：选择YT15硬质合金三面刃铣刀
1） 由表1 铣削深度时，端铣刀直径为80mm，，Z=5
2） 铣刀几何形状 由表2
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
（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 当使用YT15铣床功率为7Kw时
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
4） 确定切削速度v和每秒钟进给量
切削速度由表13 时

各修正系数为

故

根据X52k型立铣床说明书（表24）选择

因此实际切削速度和每齿进给量

5） 计算基本工时
式中 L=90mm 由表20 不对称安装铣刀入切削量及超切削量
y＋△+d＝92
故

7. 铣28x40面
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

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
现取
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（）耐用度
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
时，
各修正系数为：

故

根据机床说明书选择
实际切削速度和每齿进给量为：

5） 检查机床功率
根据表5 当 时，
切削功率的修正系数
所以实际切削功率为
根据机床说明书，机床主轴允许的功率为

因为，所以此切削用量可以采用。
即
6）计算工时
式中
根据表19 入切削量及超切削量
则
故

l=25mm
计算工时:
—— 工件的螺纹长度;
—— 丝锥切削锥长度；
三、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

=2448N

校核定位销：

(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，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
满足自由公差要求。
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

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