机械制造工艺学课程设计CA6140车床拨叉.doc

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： 22号
指导教师：黄丙申

佳木斯大学
机械设计制造及其自动化

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、定位误差的分析…………………………………… 第 16 页
参 考 文 献……………………………………………… 第 16 页

机 械 加 工 工 艺 卡 片

零件名称： （CA6140C车床） 拨 叉

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

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。
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。
（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
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
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： 24.7

按机床取
所以实际切削速度
工时： 切入
所以
铰孔：

取机床标准 1.13r/s 所以实际切削速度：

所以工时：
3. 铣断：选择锯片刀
1）铣削宽度
时，

各修正系数：

所以：
工时：
所以：
4. 车圆弧及其中一端面
选刀杆尺寸： 刀片厚度：
粗车：
加工切削深度 由表4
根据表1 当用YT15硬质合金车刀加工铸铁时：

切削修正系数：

故

由机床

半精车：切削深度
由机床选
切削速度
由机床选

工时
粗车圆弧：工时
半精车圆弧：工时
5. 铣槽 卧式铣床 直齿三面铣刀
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
2） 确定每齿进给量
由机床 功率为 由表3
取
3） 铣刀磨钝标准及耐用度
由表7 最大磨损量为 耐用度为：
4） 确定切削速度和每秒进给量
由表9 当 时

各修正系数为：

故

基本工时：

6. 铣面
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
7. 钻，攻M22螺纹孔
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
（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
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
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/min
按机床选取：

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
（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

式中：＝23.5mm， f＝0.41mm/r，（）
计算结果 = 8397.352N
选用压板压紧，实际加紧力N应为

式中，和是夹具定位面及加紧面上的摩擦系数，＝＝0.5。
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
根据杠杆原理压板实际加紧力为

此时已大于所需的1460N的夹紧力，故本夹具可安全工作。
（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。
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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