CA6140车床831005拨叉加工工艺装备规程和铣8槽夹具设计【UG夹具三维】
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目录
编号
无锡太湖学院
课程设计说明书
题目： 拨叉零件加工工艺及专用夹具设计
机电学院 机械工程及自动化 专业
学 号： 1423807
学生姓名： 张佳佳
指导教师： 韩邦华
2018年1月8日
I
摘 要
此次设计是对C6140车床831005拨叉零件加工工艺和夹具设计，其零件为铸造件，具有体积小、形状复杂的特点。在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。其中机床夹具最为常见。夹具通常由定位元件（确定工件在夹具中的正确位置）、夹紧装置、对刀引导元件(确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向)、分度装置（使工件在一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类）、连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。本次设计的是拨叉零件的专用夹具。专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废，一般适用于产品固定且批量较大的生产中。
关键词：拨叉；工艺；定位基准；夹具设计；
ABSTRACT
This design is designed for the processing technology and fixture of the 831005 fork parts of the C6140 lathe. The parts are cast, with small size and complex shape. In any process in the process, the device used for quick, convenient and safe installation of the workpiece can be called a fixture. For example, welding jig, inspection fixture, assembly fixture, machine tool jig and so on. The jig of machine tool is the most common. A fixture is usually the positioning element (to determine the correct position of a workpiece in the fixture), clamping device, tool guide element (to determine the tool and workpiece relative position or direction guiding tool), indexing device (processing, so that the workpiece can complete the number of stations in a single setup of the rotary indexing device and a mobile line dividing device two), connecting element and fixture (jig base). This design is a special fixture for the fork parts. A special fixture is a fixture designed specially for a certain process of a workpiece. Its characteristics are compact structure, quick operation, convenience and labor saving, which can guarantee higher machining accuracy and production efficiency, but the design and manufacturing cycle is longer and the manufacturing cost is higher. When the product is changed, the fixture will be scrapped because it can't be used again. It is only suitable for large batch production.
Key words: dialing fork；technology； positioning datum； fixture design；
目录
摘 要 1
ABSTRACT 1
目录 I
第1章 绪论 1
1.1 本课题的研究内容和意义 1
1.2 国内外的发展概况 1
1.3 本课题应达到的要求 1
第2章 零件分析 3
2.1零件功用分析 3
2.2零件结构分析 3
2.3零件技术要求分析 4
第3章 零件工艺分析 5
3.1表面加工方法的确定 5
3.2确定毛坯的类型及制造方法 5
3.3机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸的确定 5
第4章 拟定零件机械加工工艺路线 7
4.1定位基准的选择 7
4.2拟定零件的工艺路线 7
4.3选择工艺装备 8
4.4确定各工步切削用量及基本工时的计算 8
第5章零件定位方案选择 15
5.1加工工序应限自由度分析 15
5.2按结构特征选择定位元件 16
5.3所选定位元件能限自由度分析 16
5.4定位方案的确定 16
5.5定位误差分析 17
第6章 选择夹紧机构 17
6.1切削力与切削力矩计算 17
6.2夹紧力计算 17
6.3确定夹紧机构 18
第7章 调整及安装元件选择 19
7.1定向键选择 19
7.2对刀元件选择 19
7.3安装元件选择 20
第8章 夹具体设计 21
8.1与定位元件的安装 21
8.2与夹紧元件的安装 21
8.3与对刀导向元件的安装 21
8.4与机床工作台的安装 22
第9章结论与展望 23
9.1 结论 23
9.2 不足之处及未来展望 23
设计小结 24
致谢 25
参考文献 26
V
第1章 绪论
第1章 绪论
1.1 本课题的研究内容和意义
拨叉是一种辅助零件，通过拨叉控制滑套与旋转齿轮的啮合，用来推动变速器齿轮，改变齿轮位置的工具，通过将齿轮改变位置来改变齿比，以达到变速的目的，变速器的
齿轮都是装在主轴和副轴上，通过拨叉来推动它们的前进或后退, 就可以改变齿比。高
度发达的制造业和先进的制造技术，已成为衡量一个国家实力和技术水平的重要标志之一，成为一个国家在竞争激烈的国际市场上获胜的关键因素。
机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品质、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。然而夹具又是制造系统的重要组成部分，不论是传统制造, 还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品生产在保证精度的前提下提高效率、降低成本。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求，企业对夹具的设计及制造提出更高的要求。
1.2 国内外的发展概况
夹具的发展200已经有多年的历史，大致经历了三个阶段：第一阶段，夹具在工件加工、制造的各工序中作为基本的夹持装置，发挥着夹固工件的最基本功用。第二阶段，随着军工生产及内燃机，汽车工业的不断发展，夹具逐渐在规模生产中发挥出其高效率及稳定加工质量的优越性，各类定位、夹紧装置的结构也日趋完善，夹具逐步发展成为机床一工件一工艺装备工艺系统中相当重要的组成部分。这一阶段夹具发展的主要特点是高率。第三阶段，在现代化生产的今天，各类高效率，自动化夹具在高效，高精度及适应性方面，已有了相当大的提m>随着电子技术，数控技术的发展，现代夹具的自动化和高适应性，已经使夹 具与机床逐渐融为一体，使得中，小批量生产的生产效率逐步趋近于专业化的大 批量生产的水平。这一阶段，夹具的主要特点是高精度，高适应性。可以预见，夹具在不一个阶段的主要发展趋势将是逐步提高智能化水平。械制造工艺学课程设计，是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程，经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。同时，也为以后搞好毕业设计打下良好基础。
1.3 本课题应达到的要求
机械制造工艺学课程设计,是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程，经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。同时，也为以后搞好毕业设计打下良好基础。
通过课程设计达到以下目的：
1、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。
27
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2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。通过学生亲手设计夹具（或量具）的训练，提高结构设计的能力。
3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。
第2章 零件分析
第2章 零件分析
2.1零件功用分析
给定的零件是CA6140车床中的813005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进行工作，获得所需的速度和扭矩的作用。拨叉头以Ø22+0.280孔套在变速叉轴上，并用花键与变速叉轴连接，拨叉教夹在变换齿轮的槽中，当需要变速时，操纵变速杆，变速操纵机构就通过拨叉头部的操纵槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移，拨叉脚拨动齿轮在化简轴上滑动以变换档位，从而改变主轴转速。
该拨叉在变换档位时要承受弯曲应力及冲击载荷作用，因此该零件应有足够强度，刚度和韧性，以适应拨叉的工作条件。该零件的主要工作表面为叉轴孔Φ22+0.280，拨叉脚内表面及操纵槽。
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。
图1.1（831005拨叉）
2.2零件结构分析
具有良好结构工艺性的零件，能在满足使用要求的前提下，较经济地、高效地、合格地被加工出来。零件的制造一般要经过毛坏产生，切削加工，热处理，装配等阶段。进行零件结构设计时，应尽量使其在各个生产阶段具有良好的结构工艺性。零件结构工艺性的分析，可从零件尺寸和公差的标注,零件的组成要素和零件的整体结构等三方面来分析。
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Φ25+0.0230mm的六齿矩形花键孔Φ22+0.280花键底孔两端的2X15°倒角和距中心线为27mm的平面。
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2.以工件右端面为基准的8+0.030 mm的槽和18+0.0120mm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。
2.3零件技术要求分析
表 2-1 拨叉技术要求
加工表面
尺寸及偏差/mm
公差及精度等级
表面粗糙度Ra（μm）
形位公差/mm
拨叉右端面
28
IT12
3.2
-
宽8凹槽
8+0.03 0
IT8
1.6
-
宽18凹槽
18+0.012 0
IT6
3.2
-
拨叉内通孔
Φ22+0.028 0
IT8
3.2
-
花键槽宽
6+0.06 -0.03
IT9
3.2
-
花键槽直径
Φ25+0.023 0
IT7
1.6
-
第3章 零件工艺分析
第3章 零件工艺分析
3.1表面加工方法的确定
一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时是加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于设计拨叉的加工工艺来说，应选择能够满足内花键加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格较底的机床。
本零件的毛坯为铸件，待加工面有内孔，端面，凹槽，内倒角等。 公差等级及粗糙度要求参考零件图。其加工方法的选择如下：
(1)、花键
花键大径表面粗糙度为Ral.6un,毛坯孔未铸出，需 钻、扩、铰孔，然后直接用拉刀拉出即可。
(2)、端面
本零件的端面大部分尺寸精度要求不高，很大部分无需去除材料。待加工的主要端面有零件的上端面和右端面以及通槽， 其表面粗糙度为Ra1.6μm及Ra3.2μm，经粗铣和半精铣即可
(3)、内倒角
加工角度为15度的内倒角，采用铣床加工即可。
3.2确定毛坯的类型及制造方法
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，因此选用锻件，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，故可采取模锻成型。经查《金属机械加工工艺人员手册》表5-5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3±0.8mm。毛坯零件图如下图：
3.3机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸的确定
CA6140的拨叉材料为HT200。毛坯重量为1.0 kgσb =160MPa HBS 生产类型为由大、中批量生产，采用模锻锻模。
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，工序尺寸以毛坯尺寸如下：
工序一：
加工表面
工序双边余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度
粗车
半精车
粗车
半精车
粗车
半精车
A面
2.5
1
19
18
Ra6.3
Ra3.2
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工序二：
加工表面
工序双边余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度
粗车
半精车
粗车
半精车
粗车
半精车
Ø22+0.28 0 孔
3
1
Ø21
Ø22+0.28 0
Ra12.5
Ra6.3
工序三：
加工表面
工序双边余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度
粗铣
半精铣
粗铣
半精铣
粗铣
半精铣
槽B面
3
1
28
27
Ra6.3
Ra3.2
工序四：
加工表面
工序双边余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度
铣削
铣削
铣削
槽80+0.03
宽8
深8
宽10
深19
宽Ra1.6
深Ra6.3
工序五：
加工表面
工序双边余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度
铣
铣
铣
槽18+0.012 0
宽
深
宽
深
深
宽
18
23
17.7+0.052 0
50
—
6.3
第4章 拟定零件机械加工工艺路线
第4章 拟定零件机械加工工艺路线
4.1定位基准的选择
（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为粗基准。并且作为粗基准的表面应平整，无毛刺，飞边或其他表面缺陷。该零件属于一般轴类零件，选用拨叉头左端面及Ø40mm外圆面做粗基准。采用Ø40mm的外圆面定位加工内孔可保证壁厚均匀，采用拨叉头左端面A面做粗基准加工右端面可为后续工序准备好精基准。
（2）精基准的选择：主要应该考虑基准重合的问题。根据该拨叉零件图的技术要求及装配要求，选择拨叉头的右端面和叉轴孔Ø220+0.28作为精基准。因为零件上很多表面都可以用它们做基准进行加工，叉轴孔Ø220+0.28的轴线使设计基准，选用其作精基准加工操纵槽上表面及下表面，以及叉脚内表面。拨叉头右端面作精基准遵循了基准重合原则，因为该拨叉在轴向的尺寸多以该端面为设计基准。
4.2拟定零件的工艺路线
方案一：铸坯
工序一：粗车和半精车A端面，钻和扩花键底孔，两端倒角150
工序二：粗铣、精铣槽B面
工序三：铣削槽80+0.03
工序四：铣削、磨槽180+0.012
工序五：拉花键
工序六：钳工
工序七：终检
方案二：
工序一： 铸造
工序二： 时效处理，去应力
工序三： 粗车端面A，精车端面A，钻花键底孔，扩花键底孔，倒角2x15°
工序四： 拉六齿方型花键
工序五： 粗铣B面 ，精铣B面
工序六： 铣8mm的槽
工序七： 粗铣宽为18的槽，半精铣宽为18的槽
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工序八： 最终检验
方案分析：
上述两方案中，工艺方案一把拉花键放在最后一道工序。但此方案中第二、三、四道工序很难对工件进行定位和夹紧、方案二中，把花键放在第一道工序的后边，这样，方案二中的第三、四、五道工序很容易对工件进行定位与加紧即以花键中心线和A面作为三、四、五道工序的定位基准。此方案定位精度高，专用夹具结构简单、可靠，所以采用方案二比较合理。
4.3选择工艺装备
1.机床
C3613-1，转塔式六角车床，X62W铣床，拉床
2.刀具
90度车刀，Φ20中心钻，Φ21扩孔钻，45度偏刀
高速钢拉刀高速钢面铣刀
3.夹具
专用夹具
4.量具
游标卡尺、量块
4.4确定各工步切削用量及基本工时的计算
工序三：粗车端面A，精车端面A，钻花键底孔，扩花键底孔，倒角2x15°
1.加工条件
工件材料：灰口铸铁HT200，σb=145MPa，铸造。
加工要求：粗、半精车A面并保证18mm的工序尺寸，Ra=3.2µm。
机床： 砖塔式六角卧式车床C3163—1.
2.计算切削用量
l 粗车
（1）已知长度方向的加工余量为4土2.3mm。实际最大加工余量为6.3mm，故分二次加工（粗车和半精车），长度加工公差IT14级，取为-0.43 mm（入体方向）
（2）进给量的确定，根据《机械加工工艺是手册》，当刀杆尺寸为16mmX25mm，车削深度ap≤3时，以及工件的尺寸为Φ60mm（由于凸台B面的存在所以取直为Φ60mm），得f=0.5—0.7mm/ｒ，按C3163-1 车床说明书,取f=0.6 mm/ｒ
由于存在间歇加工所以进给量乘以K=0.75—0.85，所以实际进给量:
f = 0.6 X 0.8 = 0.48 mm/r
按C3163-1 车床说明书 f＝0.53ｍｍ／ｒ
（3）计算切削速度 切削速度的计算公式为（寿命选T=60min，刀具材料为YG6）
V=Cv/(Tm·ap xv·f yv) ·kv
其中：根据《机械加工工艺师手册》表27—12加工外形：外圆纵车（kr>00）、刀具材料YG6、进给量f > 0.40可得：Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 M=0.2修正系数Kv：
kmv=1.15 kkv2=0.8 kkrv=0.8 ksv=0.97 kBV=0.81
Vc =158/( 600.2·20.15·0.53 0.4) ·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97
=46.9(m/min)
（4）确定机床主轴转速 ns=1000vc/dw=229.8（r/min）
按C3163-1 车床说明书 ｎ＝200 r／min
所以实际切削速度V=40.8m/min
（5）切削工时
由于铸造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮，为了切除硬皮表层以及为下一道工步做好准备
Tm=(L+L1+L2+L3)/nw x f=0.33（min） L=(65-0)/2=32.5 L1=3、L2=0、L3=0
l 精车
（1） 已知粗加工余量为1mm
（2） 进给量f 根据《机械制造技术基础》表5—116表面粗糙度Ra=3.2、切削速度范围不限、刀尖圆弧半径rE=0.5mm,可得f = 0.15—0.25
按C3163-1 车床说明书 ｆ＝0.16 mm/r
计算切削速度 切削速度的计算公式（寿命选为T=60min）为：
V=Cv/(Tm·ap xv·f yv) ·kv
V = 158/( 600.2·20.15·0.16 0.4) ·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97
=83.85(m/min)
（3） 确定机床主轴转速. nw=1000vc/ dw =410.8（r/min）、
按C3163-1 车床说明书取nw=400（r/min）
实际切削速度V=57.1m/min
（4）切削工时
Tm=(L+L1+L2+L3)/nwxf=22.5/400x0.16=0.35（min）
由于下一道工序是钻孔，所以留下Ø20mm的台阶，所以L=(65-20)/2=22.5 mm L1=3. L2=0. L3=0
l 钻孔、扩孔、倒端面A倒角
（1）钻孔
钻头选择：
钻头几何形状为：双锥修磨具刃，刀具材料YG8,钻头参数：
ｄ＝Ф20ｍｍ β=30°，2Φ=118°，2Φ=70°，bε=3.5mm ,ao=12°,
Ψ=55°,b=2mm，=4mm。
根据《机械加工工艺师手册》表28—1确定f=0.4—0.8mm
ａ、按机床进给强度决定进给量： ,当σb＝210MPa
ｄ0＝20.5mm 可确定f=0.75。
按C3163-1 车床说明书 取 f=0.62mm/n.
ｂ、 决定钻头磨钝标准及寿命，当do=20mm、钻头最大磨损量取0.6 寿命T=45min.
ｃ、切削速度
根据《机械加工工艺师手册》表28—2切削速度公式V=(CVd0zv/Tmapxvfyv)kv
CV=22.2 Zv=0.45 Xv=0 yv=0.3 m=0.2
确定修正系数：KTV=1.0 KMV=1.0 KWV=0.8 Ktv=1.0 kov=1.2 klv=1.0 kapv=1.0
Ｖ=21m/min
n=1000V/D=334.4n/min 由机床技术资料得和334.4接近的有280n/min和400n/min 取280n/min
取n=280m/min. 实际Ｖ=17 m/min
ｄ、 基本工时，Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min)
入切量及超切量查出Ψ+△=10mm
所以Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min)
（2）、扩孔
刀具直径do=21mm；刀具几何参数同上。
由于两孔直径相差不大，为了节省停车和调换走刀量等辅助时间，n和f都不变，所以Tm同上 Tm=0.32
倒角刀具15°锪钻由于两孔直径相差不大，以表面粗度要求不高手动进给。
（3）、倒端面A倒角
刀具：专用刀具。此工步使用到专用刀具与手动进给。
检验机床功率
可以查出 当σｂ＝160～245HBS
ａｐ≤2.8ｍｍ ｆ≤0.6ｍｍ／ｒ
Ｖｃ≤41ｍ／min Ｐｃ＝3.4kw
按C３１６３－１ 车床说明书 主电机功率Ｐ＝11ｋｗ
可见Ｐｃ比Ｐ小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求
钻削功率检验按有关手册
当ｄｏ＝21 ｍｍ ｆ＝0.64 ｍｍ
查得转矩Ｍ＝61.8 N.M
功率公式:
ＰC＝McVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km
按C３１６３－１ 车床说明书 主电机功率Ｐ＝11KM
可见ＰC比Ｐ小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要
工序四：拉花键孔
单面齿升：根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿
为0.06mm
拉削速度： 根据《机械加工工艺师手册》表32—1 灰铸铁硬度大于180HBS，拉刀速度分组：二，花键孔表面粗糙度为1.6，拉削速度范围：4.5—3.5
v=0.06m/s(3.6m/min)
拉削进给量： 根据《机械加工工艺师手册》表32—3，拉刀型式矩形齿花键拉刀，灰铸铁 f=0.04—0.1
切削工时 未知拉刀长度公式： t=Zblηk/1000vfzZ
式中： Zb 单面余量1.5mm(由Φ21mm拉削到Φ25mm)；
L 拉削表面长度，80mm；
η 考虑校准部分的长度系数，取1.2；
k 考虑机床返回行程系数，取1.4 ；
v 拉削速度（m/min）；
fz 拉刀单面齿升；
Z 拉刀同时工作齿数，Z=l/p；
P 拉刀齿距。
P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm
∴拉刀同时工作齿数z=l/p=80/12≈7
∴其本工时 Tm=1.5×80×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×7=0.13(min)
工序五：粗铣B面 ，精铣B面
加工要求：粗铣B面，Ra=3.2ｕｍ。
用标准镶齿圆柱铣刀粗铣 加工余量3mm
机床 ：X62W
加工工件尺寸：宽度：40mm 长度：28mm
1. 粗铣
1) 选择刀具
根据《机械加工工艺师手册》铣削宽度ae≤5mm时。直径为do=50mm 故齿数Ｚ＝８，由于采用标准镶齿圆柱铣刀
铣刀几何参数 rn=10°ao=16°
2) 切削用量 本道工步切削宽度ac＝3±0.8ｍｍ，根据《机械加工工艺师手册》表30—13，铣床功率5—10KW，工艺系统刚度为 中，镶齿铣刀，加工材料为灰铸铁，可选择粗铣时每齿进给量af=0.2—0.3mm/z
3) 选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据《切削用量简明手册》表3.7、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.6镶齿铣刀do=50mm，刀具寿命 T=120min
4) 确定切削速度
VcZ=8, aP=40-70mm, ac=3±0.8ｍｍ, fz=f/z=0.07501mm/z
Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)
Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12
Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=23.7(m/min) n=1000V/d=(1000x23.7)/(3.14x50)=151r/min 根据X62W型铣床说明书选n=160r/min
Vc=3.14nd/1000=(160x3.14x50)/1000=25.1m/min Vf=nf=160x0.6=96mm/min
选Vf=80mm/min 实际fz=Vf/(nxz)=0.0625mm/z
5) 机床功率： 当Vc=71m/min ae=3mm ap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw
切削功率的修正系数：
故Pct＜0.8,
根据X62W型铣床说明书，机床主轴允许的功率为
Pcm=7.5×0.75=5.63kw 故Pcc＜Pcm 因此所决定的切削用量可以采用。 ae=3mm Vf=80m/min=160r/min Vc=25.1m/min fz=0.0625mm/z
6) 基本工时
Tm=(L+L1+△)/Vf=(28+14)/80=0.525（min） L1+△=14mm
精铣B面
1）选择刀具
刀具与上道工步是同一把刀。
2）切削用量
留半精铣的加工余量为1，所以本道工步切削宽度ae＝1mm，由于加工表面精度要求Ra=3.2 um.根据《机械加工工艺师手册》表30—13得每转进给量ｆ＝0.5～1.2mm/r就能满足要求，但考虑到X62W功率为7.5kw，机床为中等系统刚度和X62W铣床说明书 所以每转进给量ｆ＝0.6mm/r
3）决定切削速度Vc、可根据《切削用量简明手册》表3.9确定
ac=0.2mm, Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=33.1m/min
n=1000V/d=(1000x33.1)/(3.14x50)=211r/min根据X62W型铣床说明书选n=210r/min
Vf=nf=210x0.6=126mm/min、VF=125mm/min fz=Vf/(nxz)=0.074mm/Z
4）基本工时基本工时根据 《切削用量简明手册》表3.5
Tm=(L+L1+△)/Vf=(28+14)/125=0.336（min） L1+△=14mm
工序六： 铣削8+0.030mm槽
粗铣8+0.030mm槽
加工工件尺寸：8+0.030mm , 长度L=40mm
加工要求：高速钢直齿三面刃铣刀（精密级K8）加工余量8 用乳化液冷却
机床：X62W
1) 选择刀具：由加工尺寸公差0-0.3 。所以铣刀精度为精密级K8
铣刀参数：L=8mm D=63 d=22 d1=34 ro=15°
ao=12°an=6°Z=16
2) 选择切削量
由于槽的深度为8mm, 分两次走完，一次走7mm，一次走1mm，ae=7mm ap=7mm
由《切削用量简明手册》表3.3 确定f=0.15-0.3mm/r 现取f=0.3mm/r fz=0.3/16=0.018mm/z
3) 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据《切削用量简明手册》表3.7,得最大磨损量为0.5 由表3.8确定刀具寿命：T=100min其中
4) 决定切削速度Vc和每齿进给量Vf、由《切削用量简明手册》3.27的公式
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv
Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,
Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv =82.86m/min
n=1000×Vc/do=1000×82.86/3.14×63=418.87r/min
根据X62W型铣床说明书选nc=375r/min
实际速度Vc=donc/1000=74.2m/min
选Vfc=ncf=375X0.3=112.5mm/min 根据X62W型铣床说明书选选Vf=110mm/min
fzc=110/375×16=0.018mm/z
5) 机床功率：根据《切削用量简明手册》表3.28 公式
圆周力 fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doaFnWF)KFC KTV=0.90 KMFC=0.94
由表28 得 CF=30，XF=1.0，yF=0.65，UF=0.83，WF=0，qF=0.83，KFC=1.28
Fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doqFnWF)KFC=30 X 8 X 0.018 X 8/ 63 X 375 =505.6 N
M=FCdo/2×103=15.9N•M
Pc=FcVc/1000=1.18km 根据X62W型铣床说明书，功率足够。
6) 基本工时基本工时根据 《切削用量简明手册》表3.5
Tm=(L+L1+△)/Vf=(40+14)/110=0.49（min） L1+△=14mm
精铣削8+0.030mm槽
加工工件尺寸：8+0.030mm , 长度L=40mm
加工要求：高速钢直齿三面刃铣刀（精密级K8）加工余量8 用乳化液冷却
机床：X62W
3) 选择刀具：由加工尺寸公差0-0.3 。所以铣刀精度为精密级K8
铣刀参数：L=8mm D=63 d=22 d1=34 ro=15°
ao=12°an=6°Z=16
4) 选择切削量
由于槽的深度为8mm, 分两次走完，一次走7mm，一次走1mm，ae=7mm ap=7mm
由《切削用量简明手册》表3.3 确定f=0.15-0.3mm/r 现取f=0.3mm/r fz=0.3/16=0.018mm/z
3) 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据《切削用量简明手册》表3.7,得最大磨损量为0.5 由表3.8确定刀具寿命：T=100min其中
4) 决定切削速度Vc和每齿进给量Vf、由《切削用量简明手册》3.27的公式
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv
Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv =82.86m/min
n=1000×Vc/do=1000×82.86/3.14×63=418.87r/min
根据X62W型铣床说明书选nc=375r/min
实际速度Vc=donc/1000=74.2m/min
选Vfc=ncf=375X0.3=112.5mm/min 根据X62W型铣床说明书选选Vf=110mm/min
fzc=110/375×16=0.018mm/z
6) 机床功率：根据《切削用量简明手册》表3.28 公式
圆周力 fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doaFnWF)KFC KTV=0.90 KMFC=0.94
由表28 得 CF=30，XF=1.0，yF=0.65，UF=0.83，WF=0，qF=0.83，KFC=1.28
Fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doqFnWF)KFC=30 X 8 X 0.018 X 8/ 63 X 375 =505.6 N
M=FCdo/2×103=15.9N•M
Pc=FcVc/1000=1.18km 根据X62W型铣床说明书，功率足够。
6) 基本工时基本工时根据 《切削用量简明手册》表3.5
Tm=(L+L1+△)/Vf=(40+4)/110=0.4（min） L1+△=4mm
工序七： 粗铣宽为18的槽，半精铣宽为18的槽
加工要求：用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽180+0.12mm，长L=40mm，加工余量23mm
由于此工步的设计尺寸精度要求很高，用铣削加工很难达到尺寸精度的要求，所以为了留给下一道公序磨削的加工余量，所以分两步走，ae=23，ap=10mm，
1) 选择刀具
铣刀参数：L=10 D=100mm d=30mm ro=15°
ao=12°an=6°Z=24
2) 选择铣削用量
由于槽的宽度为18mm, 故二次走完，ae=23mm ap=10mm
由《切削用量简明手册》表3.3 确定f=0.5mm/r 现取f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z
3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据《切削用量简明手册》表3.7,得最大磨损量为0.5 由表3.8确定刀具寿命：T=100min其中
4）确定切削速度Vc和每齿进给量：决定切削速度Vc和每齿进给量Vf、由《切削用量简明手册》3.27的公式
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv
Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,
Ksv=0.8,KTv=0.82,
Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv =98.6m/min
n=1000×Vc/do=1000×98.6/3.14×100=314r/min
根据X62W型铣床说明书选nc=300r/min
实际速度Vc=donc/1000=94.2m/min
选Vfc=ncf=300X0.5=150mm/min 根据X62W型铣床说明书选选Vf=150mm/min
fzc=150/300×24=0.020mm/z
5）基本工时基本工时根据《切削用量简明手册》表3.5
Tm=(L+L1+△)/Vf=(40+20)/150=0.4（min） L1+△=20mm i=1
精铣宽为180+0.12mm槽
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加工要求：用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽180+0.12mm，长L=40mm，加工余量23mm
由于此工步的设计尺寸精度要求很高，用铣削加工很难达到尺寸精度的要求，所以为了留给下一道公序磨削的加工余量，所以分两步走，ae=23，ap=10mm，
3) 选择刀具
铣刀参数：L=10 D=100mm d=30mm ro=15°
ao=12°an=6°Z=24
4) 选择铣削用量
由于槽的宽度为18mm, 故二次走完，ae=23mm ap=10mm，现在精铣。
由《切削用量简明手册》表3.3 确定f=0.5mm/r 现取f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z
3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据《切削用量简明手册》表3.7,得最大磨损量为0.5 由表3.8确定刀具寿命：T=100min其中
4）确定切削速度Vc和每齿进给量：决定切削速度Vc和每齿进给量Vf、由《切削用量简明手册》3.27的公式
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv
Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,
Ksv=0.8,KTv=0.82,
Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv =98.6m/min
n=1000×Vc/do=1000×98.6/3.14×100=314r/min
根据X62W型铣床说明书选nc=300r/min
实际速度Vc=donc/1000=94.2m/min
选Vfc=ncf=300X0.5=150mm/min 根据X62W型铣床说明书选Vf=150mm/min
fzc=150/300×24=0.020mm/z
5）基本工时基本工时根据《切削用量简明手册》表3.5
Tm=(L+L1+△)/Vf=(40+20)/150=0.4（min） L1+△=20mm i=1
第5章零件定位方案选择
5.1加工工序应限自由度分析
工序三： 粗车端面A，精车端面A，钻花键底孔，扩花键底孔，倒角2x15°
根据工序简图所示坐标系及加工要求，应限制工件的三个自由度，分别为x
轴的位移、y轴的位移和z轴的位移。
工序四： 拉六齿方型花键
根据工序简图所示坐标系及加工要求，应限制工件的四个自由度，分别为x
轴的位移和旋转、y轴的位移和z轴的位移。
工序五： 粗铣B面 ，精铣B面
根据工序简图所示坐标系及加工要求，应限制工件的六个自由度，分别为x
轴的位移和旋转、y轴的位移和旋转、z轴的位移和旋转。
工序六： 铣8mm的槽
根据工序简图所示坐标系及加工要求，应限制工件的六个自由度，分别为x
轴的位移和旋转、y轴的位移和旋转、z轴的位移和旋转。
工序七： 粗铣宽为18的槽，半精铣宽为18的槽
根据工序简图所示坐标系及加工要求，应限制工件的六个自由度，分别为x
轴的位移和旋转、y轴的位移和旋转、z轴的位移和旋转。
5.2按结构特征选择定位元件
工定位元件的设计应满足下列要求：
⑴要有与工件相适应的精度；
⑵要有足够的刚度，不允许受力后发生变形；
⑶要有耐磨性，以便在使用中保持精度。
一般多釆用低碳钢渗碳淬火或中碳钢淬火，硬度为58〜62HRC；
工件以平面定位：支承钉、支承板
工件以外圆定位：V形块、定位套、半圆套、圆锥套
工件以圆孔定位： 定位销、圆锥销、定位心轴
5.3所选定位元件能限自由度分析
工序三：限制工件的三个自由度；
工序四：限制工件的四个自由度；
工序五：限制工件的六个自由度；
工序六：限制工件的六个自由度；
工序七：限制工件的六个自由度；
5.4定位方案的确定
工件的定位表面有各种形式，如平面、外 圆、内孔等，对于这些表面，总是采用一定结构的定位元件。
常见的定位方法有：
平面定位、
圆孔定位、
外圆柱面定位、
组合表面定位。
根据工序简图所示坐标系及加工要求，选择定位方案如下：
工序三：外圆面、平面定位；
工序四：平面定位；
工序五：内孔、平面定位；
第6章 选择夹紧机构
工序六：内孔、平面定位；
工序七：内孔、平面定位。
5.5定位误差分析
因基准误差为零，基准不重合误差为零，所以最终定位位置为零。
第6章 选择夹紧机构
6.1切削力与切削力矩计算
根据《机械加工工艺师手册》表30-19中公式，查加工灰铸铁时圆柱铣刀的切削力计算公式为:
公式中各参数含义如下：
：各种铣刀加工不同材料的切削参数，对于端面铣刀加工灰铸铁取
：高速钢铣刀切削力的修正系数，对于灰铸铁取1.0
：铣削时各分力与圆周力的比值，对于对称端铣取:
其余参数根据机械加工工艺数值带入计算得:
6.2夹紧力计算
根据《机械加工工艺手册》表6.3-8中公式
W：作用在工件上的夹紧力
WL：螺旋夹紧力
M：螺旋上的原始作用力M=QL
d2：螺纹中径
Q：手柄上的的作用力
L：手柄长度
l1:支撑到螺栓中心线距离
l2:螺栓中心线到夹紧中心距离
q:弹簧弹力（此处忽略不计）
：机构效率，取0.9
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带入数计算V型块的夹紧力为2724N，大于工件最大切削力。
6.3确定夹紧机构
芯轴穿过拨叉内孔，螺母拧紧夹紧工件。
第7章 调整及安装元件选择
第7章 调整及安装元件选择
7.1定向键选择
定向键装配在夹具底面的纵向槽当中，正常使用两个。它距离尽量布置的要远一些。经过定向键以及铣床的工作台U形槽的配合，使本次设计的夹具上的定位元件的工作表面相对于工作台的送进的方向具有合理的位置关系。定向键可以承受铣削加工时所产生的扭转的力矩，可以降低夹紧夹具的螺栓的负荷度，提高夹具在加工当中的稳定性。定向键如下图所示。
图 7.1（定向键）
7.2对刀元件选择
当把夹具安装到铣床上后，铣刀位置和工件位置还不确定，这时就需要对刀块来确定这一位置。对刀块可分为直角对刀块、圆形对刀块、侧边对刀块。对于拨叉的加工，使用对刀块进行对刀，能够确定铣刀加工方向上的位置。使用对刀块时，用手动方式把操作工作台，把对刀块逐渐逼近铣刀，在铣刀和对刀块之间塞入塞尺，当塞尺刚好能在铣刀和对刀块缝隙间移动时，此时刀具和夹具的位置便被确定下来，通过减去塞尺的厚度可得到二者之间精确的位置。对刀元件如下图所示。
图 7.2（对刀元件）
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7.3安装元件选择
安装元件包括：
1.零部件：831005拨叉、夹具体、对刀块、芯轴、垫圈、销轴
2.六角螺母 GB/T 6170 M10、M16
B 型圆柱销 GB/T 119.1-2000 4 h8 x 18
B型定位键 JBT8016-1999 B18h6
内六角圆柱头螺钉GB/T 70.1 M4 x 12 M6 x 16
第8章 夹具体设计
第8章 夹具体设计
8.1与定位元件的安装
夹具体上，开有与定向件配合的凹槽，并钻有螺纹孔，与定向键固定，如图8.1所示。
图 8.1（定向键）
8.2与夹紧元件的安装
夹具体上，加工出与芯轴配合的安装孔，其上凸台与831005拨叉左端面相接触，然后螺母固定夹紧，装配示意图如图8.2所示。
图 8.2（夹紧元件安装）
8.3与对刀导向元件的安装
夹具体上钻螺纹孔，与自制非标对刀块上光孔配合安装，如图8.3所示。
图 8.3（对刀元件安装）
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8.4与机床工作台的安装
夹具体上，加工出U型槽，用T型螺栓，与工作台T型槽固定，如下图所示。
图 8.4（与机床工作台安装）
第9章结论与展望
第9章结论与展望
9.1 结论
通过毕业设计的综合实习，不但培养了我们综合运用所学知识分析、解决本专业一般技术问题的能力和考虑企业生产现状以及企业的设备能力、工艺能力，而且也进一步巩固扩大和深化了我们所学的基本理论、基本知识和基本操作技能让我们具备金属零件的加工工艺设计、计算、工艺分析等方面的初步能力，学习查阅有关标准、规范、手册的能力，学会作用经验数据进行经验估算等方面的初步能力，同时也培养了我们树立正确的设计思想和生产观念，经济观念，全局观念和独立分析
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