1、哈尔滨理工大学机 械 制 造 技 术 基 础课 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 25 孔的钻床夹具全套 CAD 图纸，联系 153893706设 计 者： 指导教师：哈 尔 滨 理 工 大 学机械设计制造及其自动化系2006 年 9 月 11 日2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
2、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 3页3、定位误差的分析 第 16 页参 考 文 献 第 16 页哈尔滨理工大学机 械 加 工 工 艺 卡 片零件名称： （CA6140C 车床） 拨 叉4设 计 者： 指导教师：哈 尔 滨 理 工 大 学机械设计制造及其自动化系2006 年 9 月 26 日哈 尔 滨 理 工 大 学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 25 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：
3、2006.9.112006.9.29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5班 级：机 械 03-1 班学 生： 周 立 民指导教师： 敖 晓 春系 主 任： 杨 树 财2006 年 09 月 11 日序 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
4、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 25 为中心的加工表面这一组加工表面包括：25 的孔。023.2 以 25 孔为基准来加工 60 的圆弧和圆弧的两个端面来达到图纸要求。3 以 25 孔来定位来加工 16 的槽来满足垂直
5、度要求。4 铣 3232 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。6零件的材料为 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 25 孔的不
6、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 55 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 9032 面4） 钻，扩，铰 孔255） 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3211） 钻、攻 M22 螺纹孔12） 去毛刺13） 检查（四） 机械加工余量，工序
7、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 9032 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map40d80mm， ，Z=5mae60为2） 铣刀几何形状 由表 2 01s 08a0 053） 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pmap27（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fa使用 YT15 铣床功率为 7Kw 时 zmaf /18.09.4）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
8、度md80sT318.04） 确定切削速度 v 和每秒钟进给量 fv切削速度由表 13 时d0map5zf/24.0svt/205rsnt51.6svft/84.6各修正系数为 0mvnmvkk.ss故 smkvt /64.1852rpnt 250.16skvfftf /7.4根据 X52k 型立铣床说明书（表 24）选择rpsnc25.6smf/25.6因此实际切削速度和每齿进给量sdvnc /7.10.814.30zmaczff /2.5.65） 计算基本工时 fmvLt式中 L=90mm 由表 20 不对称安装铣刀入lyd切削量及超切削量 y+d92 182L故 9.10.5min6.5
9、mts2. 钻，扩，铰 孔2581） 选择钻头：选择高速钢麻花钻头，直径 md5.230钻头几何形状为（表 1 及表 2）：双锥修磨横刃， 00217mbe5.405a0mb5.2l52） 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d.230由rmf/96.078时235/L9.0fkrmf /57)(按钻头强度确定进给量 由表 7 当灰铸铁 时 21368HB时：md5.230rf/20.1按机床进给机构强度确定进给量 由表 8 灰铸铁 时0时：机床机构允许的轴向力为 9800N。Z535 允许最.0大为 15690N。进给量 rmf/41.由此可以看
10、出受限制的进给量是工艺要求，从中取 f/78.0由表 16 可以查出钻孔时的轴向力在 rmf/78.0时为：md5.230NFt12360轴向力修正系数为 1.0 故 c1569故 可用rmf/78.2）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md5.2308.0耐用度 sT43） 确定切削速度9由表 10 加工性为第三类 双横刃磨的钻头 rmf/78.0时md5.230切削修正系数 svt/40.1tvk0.1cvk8.lvk0.1tvk故 smt /34.85.srdvn/6.4231.04） 加工工时 其中fLtm由表 22 ylml80my10所以 stm1.2
11、56.470扩孔： 24.7 rf/T4smfadcvvvyxpmz/125.0601rnns /6.74.3按机床取 srw/67.1所以实际切削速度 smv/12.06.2工时： 切入 ylLl8y所以 sfntwm491.67铰孔： 25rf/3.1T80smkfadcvvyxpmzvr /075.3.14625.60 50301.1 10srdvnws /95.0214.370取机床标准 1.13r/s 所以实际切削速度：smv/8.0.25所以工时： tm361.3. 铣断：选择锯片刀 1）铣削宽度 ae3d08zmap412时， zf/24.0svt/37.ntt /95.16各修
12、正系数： 0.fmvnmvkk85fss所以： skvftf /6.1.91工时： fmLylmL7520y所以： st7.56.1204. 车圆弧及其中一端面选刀杆尺寸： 刀片厚度：HB25.4粗车：加工切削深度 由表 4 3pamrmf/6.0根据表 1 当用 YT15 硬质合金车刀加工铸铁时：p7svt/82.1切削修正系数： 650tvk9.0xtvk8.svk.tT故 smkvt /7.01.2.81srDn/6945.3700由机床 min/src11smDnvcc /92.013.54.30856mLt sf半精车：切削深度 ap1rmf/5.03由机床选 rf/.0切削速度 s
13、v62srn/74.156.32由机床选 i/9/15rncsmDvcc /4.204.工时 13.5.7mLt snf粗车圆弧：工时 2406tf半精车圆弧：工时 1.5.3mLt snf5. 铣 槽 卧式铣床 直齿三面铣刀 161 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 mae82） 确定每齿进给量由 机床 功率为 由表 3 wx61kw5.4zf /20.1.取 zmaf/20.3） 铣刀磨钝标准及耐用度由表 7 最大磨损量为 耐用度为：3. s3102.74） 确定切削速度和每秒进给量由表 9 当 时 md108zmap4a8af/24.svt/27.01
14、2srnt/87.0smvft/46.1各修正系数为： 0mvfnmvkk85.sfs故 23.127.vtk740.0nt.8546vftfk基本工时： fmLylm40y30stm5.62.13406. 铣 面321） 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 hae32） 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 zmf /20.1.现取 af/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（m6.0）耐用度 md10sT318.04） 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
15、算 也可查表根据表 9 当 0zap3043ea时， 24.fasmvt/3.0srnt/0.1smvf/73.1各修正系数为： 69.vsnvk138.0svfnsvk故 smkvt /169.320rnt 521skvftf /08.7根据机床说明书选择 rn/60 mvf/.1实际切削速度和每齿进给量为：sdvc /20.15.4.310zmnzaff /.8625.05） 检查机床功率根据表 5 当 zaf /32.01.map84ae5.3时，smvf/0.1kwpmt切削功率的修正系数 所以实际切削功率为 kmtc1.根据机床说明书，机床主轴允许的功率为wpM25.7.0因为 ，所
16、以此切削用量可以采用。mcp即 at3smvf/.1min/5.37/6.0rsrnsv/20. zf206）计算工时 fmvLt式中 yll40根据表 19 入切削量及超切削量 my20则 325Lm14故 521.0mts7. 钻，攻 M22 螺纹孔1） 选择钻头：选择高速钢麻花钻头，直径 md4.02钻头几何形状为（表 1 及表 2）：双锥修磨横刃， 030217mbe5.405a0mb5.2l52） 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d4.0由rmf/96.078时235/L9.0fkrmf /57)(按钻头强度确定进给量 由表 7 当灰
17、铸铁 时 21368HB时：md4.02rf/20.1按机床进给机构强度确定进给量 由表 8 灰铸铁 时0时：机床机构允许的轴向力为 9800N。Z535 允许最.0大为 15690N。进给量 rmf/41.由此可以看出受限制的进给量是工艺要求，从中取 f/78.0由表 16 可以查出钻孔时的轴向力在 rmf/78.0时为：md5.20NFt12360轴向力修正系数为 1.0 故 c1569故 可用rmf/78.2）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md4.028.015耐用度 sT4503） 确定切削速度由表 10 加工性为第三类 双横刃磨的钻头 rmf/78.
18、0时md4.02切削修正系数 svt/0.1tvk0.1cvk85.lvk0.1tvk故 smt /34.85.4srdvn/6.4231.04） 加工工时 其中fLtm由表 22 ylml30my10所以 stm1.6.47805） 攻 M22 螺纹孔 由机械加工工艺实用手册表 3-38f=0.2mm/r 由机械加工工艺实用手册表 3-38v=0.35m/s= =8.78r/s=526r/minwsdvn1084.350按机床选取： srr/min/5smv /36.010实 际l=25mml21计算工时: 1in60.38252 sfnltm 工件的螺纹长度;l16 丝锥切削锥长度；1l三
19、、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60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pkDfF7.06式中： 23.5mm， f0.41mm/r ， （ ）1pKrpPprkmpKKaa2计算结果 = 8397.352N选用压板压紧，实际加紧力 N 应为NF83975.01式中， 和 是夹具定位面及加紧面上的摩擦系数， 0.5。12 12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N40拧根据杠杆原理压板实际加紧力为N126034压 此时 已大于所需的 1460N 的夹紧
20、力，故本夹具可安全工作。压（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m2517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，19793 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
