CA6140车床拨叉831003夹具设计

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1、 前 言 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。 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

2、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。 目录 前 言 1 第一章 3 一、零件的分析 3 （一）零件的作用 3 （二）零件的工艺分析 3 二、工艺规程设计 3 （一）确定毛坯的制造形式 4 （二）基准面的选择 4 （三）制定工艺路线 4 （四）、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定： 5 （五）确定切削用量 6 参考文献： 12 小结 13

3、 第一章 一、零件的分析 （一）零件的作用 题目给定的零件是C6140拨叉（见附图1）它位于车床变速机构中，主要其换挡作用。通过拨叉的拨动使车床滑移齿轮与不同的齿轮啮合从而达到要求的主轴转速。宽度为30mm的面的尺寸精度要求很高，在拨叉工作工程中，和如果拨叉和槽的配合尺寸精度不高或者它们之间的空隙很大时。滑移齿轮就达不到很高的定位精度，这样滑移齿轮就不能很好的与其他齿轮进行正确有效的啮合。从而影响整个传动系统的工作。所以拨叉宽度为30mm的面和槽之间要达到很高的配合精度。 （二）零件的工艺分析 CA6140拨叉共有两组加工表面：

4、 1、这一组加工表面包括:A端面和轴线与A端面相垂直的 花键底孔 2、这一组加工表面包括: 三个方齿花键孔，及Φ25mm花键底孔两端的245倒角。对于两组加工表面可先加工一组表面，再用专用夹具加工另一组表面。 二、工艺规程设计 （一）确定毛坯的制造形式 此次所设计的拨叉材料为HT200，根据材料成型工艺可知用金属型铸造。该零件能够承受较大载荷和冲击载荷，能够满足使用要求。因为生产纲领为大批量生产。因为零件形状简单故毛坯形状需与零件的形状尽量接近，又因内孔很小，可不铸出。 毛坯零件图见附图2。

5、 （二）基准面的选择 1、粗基准的选择：因为要保证花键的中心线垂直于拨动滑移齿轮的右端面。所以以Φ40的外圆表面为粗基准。 2、精基准的选择：为了保证定位基准和加工工艺基准重合，所以选择零件的左端面为精基准。 （三）制定工艺路线 工艺路线方案一： 工序一：铸造毛坯； 工序二：粗、半精铣左端面C面， 工序三：钻孔并扩花键底孔Φ22并锪245倒角； 工序四：拉花键Φ25H7 工序五：；粗、半精铣底面D面； 工序六：钻配作孔、螺纹孔； 工序七：粗、半精铣槽； 工序八：去毛刺； 工序九：终检，入库。 （四）、机械加工余量、工序尺寸及毛

6、坯尺寸的确定： C6140拨叉材料为HT200毛坯质量为0.84kg，δb=220MPa，HBS=157。 根据上述原始资料和加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以及毛坯尺寸。 根据零件图计算轮廓尺寸，长40mm，宽为80mm，高为75mm，故零件最大轮廓尺寸为80mm。 选取公差等级CT由《机械制造技术基础课程设计指南》中可查得毛坯件的公差等级为8~10级，，取为10级。 求铸件尺寸公差 根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级CT，由《机械制造技术基础课程设计指南》中可查得尺寸公差为CT=3.2mm

7、 求机械加工余量由《机械制造技术基础课程设计指南》表5-5查得机械加工余量等级范围为D~F，取为E级 求RAM（要求的机械加工余量）对所有的加工表面取同一数值，由《机械制造技术基础课程设计指南》表查得最大轮廓尺寸为80mm、机械加工余量为E级，得RAM数值为0.7mm。 求毛坯尺寸 2-M8通孔和Φ5锥孔较小铸成实心；C、Ｄ面单侧加工，应由《机械制造技术基础课程设计指南》式5-2求出，即： R=F+RAM+CT/2=80+0.7+3.2/2=82.3mm D面为单侧加工，毛坯尺寸由机械制造技术基础课程设计指南》式5

8、-1求出，即： R=F+RAM+CT/2=72+0.7+3.2/2=74.3mm 为了简化铸件的形状取R＝75mm 铸件毛坯尺寸公差与加工余量见下表： 项目 C面 D面 公差等级CT 10 10 加工面基本尺寸 80 72 铸件尺寸公差 3.2 3.2 机械加工余量等级 E E RAM 0.7 0.7 毛坯基本尺寸 82.3 75 1、C面的单边总加工余量为Z＝2.3mm。查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-49精加工余量故粗加工余量为Z＝1.3m 2、D面精加工余量同C面Z＝

9、1mm故D面粗加工余量Z＝2mm 3、花键孔 要求以花键外径定心，故采用拉削加工 内空尺寸为。由《机械制造技术基础课程设计指南》表5-42却定孔的加工余量分配： 钻孔：20mm 扩孔：22mm 拉花键孔(6-25H7**6H9) 4、铣18H11槽 由《机械制造技术基础课程设计指南》表5-41查得粗铣后半精铣宽度余量Z＝3mm粗铣后公差为+0.18～+0.27半精铣后公差为+0.11（IT11） （五）确定切削用量 工序一：铸造毛坯 工序二：粗、半精铣左端面7540面即C面。 一、 粗铣面7540面 1、 背吃刀量的确定 因为切削余量较小故一次切削就可切除所有余

10、量故a10=z=1.3mm。 2、 进给量的确定。 选用硬质合金端铣刀刀具材料为YG6铣刀直径为8mm齿数为10，选用X5032，立式升降台铣床，功率为7.5KW。由《实用机械加工工艺手册》表11－92可查得每齿进给量fz＝0.14～0.24mm取fz＝0.2mm/z 3、 铣削速度的确定。 由《实用机械加工工艺手册》表可查得灰铸铁的硬度为150～225HBS，查得Vc=60~10m/min。则主轴转速为n＝1000Vc/D＝238.8～437.9r/min 。Vf＝fzZn＝477.6～875.6r/mm。故取n＝300r/min ， Vf＝480mm/min。 二、 精铣754

11、0面 1、 背吃刀量的确定 由《实用机械加工工艺手册》表6-30查得半精铣的铣削用量为1mm ，即ap＝1mm。 2、 进给量的确定 选用与粗铣刀同样的刀具与机床，由《实用机械加工工艺手册》表11-92要求表面粗糙度为3.2查得每转进给量为0.5～1.0故取0.5mm/r 3、 铣削速度的确定 由《实用机械加工工艺手册》查得铣削速度为60～110m/min则机床主轴转速n＝1000Vc/D=238.8~437.9r/mim取n＝300r/min，则 Vf＝150mm/min。 工序三 钻Φ22花键底孔，扩花键底孔Φ22倒275o倒角 一、钻Φ20的孔。 1、决定进给量

12、 由《切削用量简明手册》表2.7选择高速钢麻花钻头其直径do＝20mm。 铸铁的硬度大于200HBS查得进给量f=0.43~0.53mm/r由于Yd＝80/20＝4查得修正系数Ktf＝0.95则f＝0.41～0.50mm/r。 由《切削用量简明手册》表2.8可查得钻头强度允许的进给量为f＝1.75mm/r。 由《切削用量简明手册》表2.9可知机床进给机构强度所允许的钻削进给量。 选用Z525钻床由表2.35查得进给机构允许的最大抗力Fmax＝8830N，do20.5，查f＝0.93mm/s，故取f＝0.48由《切削用量简明手册》表2.19查得高速钢钻头钻孔的轴向力F＝5510N小于F

13、max，故可用。 2 、确定钻头的磨钝标准及寿命。 由《切削用量简明手册》表2.12查的钻头后刀面最大磨损量取0.6mm，寿命为T=15mim。 3、 确定切削速度 ＝286.6r/min 由《切削用量简明手册》表2.35取n＝272r/min则实际切削速度 Vc＝＝＝17.1 m/min。 4）检验机床扭矩及功率 由《切削用量简明手册》表2.20可查得f0.5 mm/r时，Mc＝76.81Nm。当nc＝272r/min时由《切削用量简明手册》表2.35可查得Mm＝144.2Nm。

14、 由《切削用量简明手册》表2.23查得Pc＝1.1 kw。Pe＝2.60.81＝7.76 kw。 因为McMm，PcPe，故所选切削用量可用。 f＝0.48mm/r ，n＝nc＝272r/min。Vc＝17m/min。 二、扩20孔 1、确定背吃刀量 由《切削用量简明手册》查得背吃刀量为2mm。 2、确定进给量 由《切削用量简明手册》查的f＝0.6～0.7mm/r。根据机床说明书取f＝0.62mm/r 3、计算切削速度 ＝5.7～8.5 m/min 由此可知主轴的的转速为： n

15、＝82.5r/min 根据机床说明书取n＝140r/min，则实际切削速度 v＝＝9.67 m/min 工序四 拉花键孔 由《机械加工工艺手册》表4.1-42拉刀的齿开量查得矩形花键拉刀，工件材料铸铁的齿开量为0.04～0.1mm，取齿开量为0.06mm。拉削速度由《机械加工工艺手册》表4.1－65查得表面粗糙度要切Ra＝1.25～2.5，拉削速度为级的花键拉削速度为 Vc＝4.5～3.5 m/min 取Vc＝3 m/min 拉削级别由《机械加工工艺手册》表4.1－66查得。 拉削加工工时 t＝ 式中Zb为单面余量Zb ＝＝1.5

16、mm L为拉削表明长度 L＝80 mm 为拉削系数，取＝1.2 K 考虑机床返回行程系数取 k＝1.4 v为拉削速度 fz为拉刀单面齿开量 z为拉刀同时工作齿数z＝L/P P为拉刀齿距 P＝（1.25~1.5）＝1.35 ＝12 mm 所以拉刀同时工作齿数为 z＝L/P=80/127 所以 t＝ ＝0.16 min 工序五 粗、精铣8030面 一、粗铣8030面 1、加工余量的确定 由前面可知粗加工加工余量为2 mm，加工余

17、量较小故采用一次切削故ap＝2 mm。 2、切削用量的确定 由《机械加工工艺手册》表2.1－20选择高速钢立铣刀，铣刀直径为16 mm齿数为3。 由《机械加工工艺手册》表2.1－96查得加工材料为灰铸铁，铣削宽度为aw＝do/4，铣刀的铣削速度为v＝18.29m/min，每齿进给量为0.063～0.102 mm/z 则主轴转速为 n＝=358.3~577.2 r/min 取n＝460r/min，由此可得Vf＝＝0.093460 ＝124.2 mm/min 二、

18、精铣 8030面 1、加工背吃刀量ap的确定 由前面可知道精铣的加工余量为1 mm，故ap＝1 mm 2、进给量的确定 由《精铣加工工艺手册》表2.1－72查得高速钢立铣刀直径为16 mm，选用与粗铣时同一铣刀和机床。 铣削宽度为aw＝3 mm是的每齿进给量为0.08～0.05 mm/z，因为表精度要求较高故fz＝0.06 mm/z 3、切削用量的确定 由《机械加工工艺手册》表2.1－75查得铣刀磨钝标准查得后刀面最大磨损限度为0.2～0.25 mm。 由《机械加工工艺手册》表2.1－76限度寿命查得限度寿命T=60min。由《机械加工工艺手册》表2.1-92查得Vc＝2

19、2 m/min，则铣床的主轴转速： n＝＝437.9 r/min 取n＝460 r/min。 则Vf＝fz*z*n＝0.06*3*460 =82.8 mm/min 工序六 钻两M8底孔及攻螺纹 1、选择切削用量 选择高速钢直柄麻花钻直径为Φ7，钻头形状为双锥修磨横刃。由《切削用量简明手册》表2.7查得进给量f＝0.36～0.44mm/r，由《切削用量简明手册》表2.83和钻头允许的进给量确定进给量f＝0.86mm/r。由《切削用量简明手册》表2.9机床进给机构所允许的钻削进给量查得f＝1.6mm/r。故由Z525型立

20、式钻创说明书取f＝0.36mm/r。 2、确定钻头磨钝标准及寿命 由《切削用量简明手册》表2.12查得磨钝标准为0.5～0.8寿命为T＝35min。 3、确定切削速度 由《切削用量简明手册》表2.15查得切削速度为V＝18m/min。则主轴转速为 n＝＝818.9 r/min。 由Z525钻床说明书由就近原则取n＝680 r/min。故实际切削速度为v＝14.9 m/min 4、校核机床扭矩及功率 由《切削用量简明手册》表2.20查得 =420, =1 ＝0

21、.8，=0.206, 2.0, =0.8 ＝420720.360.81 ＝1298.3 N Mc＝0.206720.360.81＝4.5 Nm Pc＝＝0.32 KW 根据Z525机床说明书可知Mm=42.2 Nm, Pe=2.8*0.81=2.26 KW, Fmax=8830 N 由于上面所算出的的数据都小于机床的各个相应的参数，故机床符合要求。 一、攻M8螺纹 由《机械加工工艺手册》表7.2-4选用M8细柄机用丝锥，在普通钻床上攻丝。 由《机械加工工艺手册》表7.2-13在普通钻床上攻丝

22、切削速度表查得Vc＝11～12 m/min。故钻床主轴的转速为： 我n＝＝437.9 ～477.7 r/min 由Z525的说明书的参数可取n＝392 r/min。故实际切削速度为 Vc＝9.8 mm/min 攻螺纹机动实际的计算 我tm＝ 其中：：工件螺纹的长度＝10 mm。 ：丝锥切削长度＝22 mm。 ：攻螺纹是的超切量＝（2～3）P取＝3。 ：攻螺纹是的转速＝392 r/min。 ：丝锥退出时的转速＝680 r/min。

23、 P:螺距。 工序七 铣18H11的槽 一、粗铣18H11槽 1、选择与加工8030平面同一规格的铣刀，同一铣床。 因为槽深为35 mm 故铣18H11槽时底边留有5 mm的加工余量，精铣以达到图纸所规定的表面粗糙度的要求故ap＝30 mm 2、切削用量的确定 由《机械加工工艺手册》表2.1-96查得切削速度为 V＝18～29 m/min 每齿进给量为fz＝0.063～0.102 mm/z取fz＝0.09 mm/z。则铣床主轴转速为 n＝=358.3～577.2 r/min 根据机床说明书可取n＝460

24、r/min。则实际转速为 Vf＝fznz＝0.093460 ＝124.2 mm/min 二、半精铣18H11槽 1、选取与粗铣18H11槽同一规格的铣刀，背吃刀量ap＝5 mm。 2、确定进给量 由《机械加工工艺手册》表2.1-72查得每齿进给量为fz＝0.05～0.08 mm/z取fz＝0.06 mm/z。 由《机械加工工艺手册》表2.1-75查得后刀面最大磨损限度为0.22～0.25 mm。由表2.1-76查得铣刀寿命为T＝60 min 3、切削用量的确定 由《机械加工工艺手册》表2.1-92查得V＝22 m/min

25、，则主轴转速 n＝=437.9 r/min 根据机床的说明书确定主轴转速为n＝460 r/min。 参考文献： 1、艾兴 肖诗纲 《切削用量简明手册》 机械工业出版社 2、王光斗 王春福 《机床夹具设计手册》 上海科学技术出版社 3、孟宪栋 刘彤安 《机床夹具图册》 机械工业出版社 4、冯道 《机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册》 机械工业出版社 5、吴宗泽 罗盛国 《机械设计课程设计手册》 高等教育出版社 6、 《机械加工工艺手册》 机械工业出版社 7、陈铁鸣 《机械设计》 哈尔滨工业大学出版社

26、 小结 为期两周的夹具课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，我组十名同学在老师的指导下，取得了可喜的成绩，课程设计作为《机械制造工艺学》、《机床夹具设计》课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。 本次课程设计主要经历了两个阶段：第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。第一阶段我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。 通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。 总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。 13