1、 设 计 说 明 书设计题目：制定拨叉零件的加工工艺设计及钻 22 孔的钻床夹具全套 CAD 图纸，工序卡等，联系 153893706摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。拨叉加工工艺规程及其钻 22 孔的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件
2、、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。ABSTRCTThis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various kno
3、wledge.The reduction gear box body components technological process and its the processing 140 hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technologi
4、cal design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of worki
5、ng procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed conne
6、ction part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, t
7、he localization, the error目 录序言1一. 零件分析 21.1 零件作用 21.2 零件的工艺分析 2二. 工艺规程设计22.1 确定毛坯的制造形式 22.2 基面的选择传 22.3 制定工艺路线 32.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 42.5 确定切削用量及基本工时10三 夹具设计123.1 问题的提出123.2 定位基准的选择183.3 切削力及夹紧力计算133.4 定位误差分析183.5 夹具设计及操作简要说明19总 结20致 谢21参考文献 22-1 - 序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制
8、造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。拨叉的加工工艺规程及其钻 22 孔的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次
9、设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。一 零件的分析1.1 零件的作用题目给定的零件是 CA6140 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。宽度为 18mm 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 18mm 的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。1.2 零件的工艺分析CA6140 拔叉（型号：831
10、003）共有 3 组加工表面：1、 零件两端面，可以后端面加工精度高，可以先以后端面为粗基准加工右端面，再以前端面为精基准加工左端面；2、 以花键中心线为基准的加工面：这一组面包括 25H7 的六齿方花键孔、22H12 的花键底孔、两端的 2X150倒角和距花键中心线为 22mm 的上顶面；3、 以工件右端面为基准的 18H11mm 的槽、上顶面的 2-M8 通孔和 5 锥孔。经上述分析可知， 对于后两组加工表面，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。零件的结构特点拔叉 84009 的毛坯为铸造件，在零件图上只有 2 处位置误差要求，即上顶面与花键中心线的平行度误差0.10，
11、 18H11 槽的两侧面与花键中心线的垂直度误差0.08 零件外形上大体上与六面体相似，形状大体如下：零件剖视图图（1）零件大致结构图Fig(1) Components approximate structure drawingB. 生产纲领、生产类型的确定根据指导老师要求，设计此零件为铸件，成批大量生产，工艺的安排基本倾向于工序分散原则，设备的选用是通用设备和专用工装，工艺手段以常规工艺为主，新工艺为辅的原则。C. 毛坯的确定CA6140 车床拔叉，零件材料 HT20-40，硬度190HB210HB，生产类型为大批量生产，毛坯为铸件，灰铸铁的机械加工余量按 JZ67-62 规定了灰铸铁铸件的
12、三种精度等级和相应的铸件机械加工余量、尺寸偏差和重量偏差，在大批量生产的铸件，采用 2 级精度铸件，毛坯重量由金属机械加工工艺人员手册表 5-2 有零件80kg，偏差为 7%，故毛坯估算约为1.0kg，采用 2 级精度铸件，顶面的加工余量和底面的加工余量忽略不计，两侧面的加工余量也忽略不计，由表 5-4 左右端面的加工余量为 30.8，其余部分均为实心部分。故毛坯图如下：图（2）毛坯图Fig(2) Rough map二 工艺规程设计2.1 定位基准的选择定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，定位基准的选择得正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。2.1.1 粗基准的选择在选择
13、粗基准时，一般遵循下列原则：保证相互位置要求原则；保证加工表面加工余量合理分配的原则；便于工件装夹原则；粗基准一般不得重复使用的原则；为了保证所有加工表面有足够的加工余量，选用加工余量小的表面作粗基准，不要用同一尺寸方向上。两端面，后端面为精加工面，故在铣两端面时，先以后端面为粗基准，粗铣前端面。加工花键底孔时，利用两边侧面找正对称面和以底面为粗基准加工花键底孔。2.1.2 精基准的选择在选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方面，提高工件的加工精度。一般遵循下列原则：基准重合原则；统一基准原则；互为基准原则；自为基准原则；便于装夹原则。为保证定位基准和工
14、序基准重合，加工 2-M8 螺纹孔、5锥孔，18H11 槽以零件的坐端面和花键中心线为精基准，铣上顶面以花键中心线为精基准。2.2 重点工序的说明CA6140 拔叉零件的重要加工面有花键底孔、两端面，花键，槽，顶面，材料为 HT200，参考机械制造工艺设计简明手册 ，其加工方法选择如下：2.2.1 加工前后两端面根据 GB1800-79 规定毛坯的公差等级为 IT13，表面粗糙度为 Ra12.5m，要达到后端面 Ra3.2m 的技术要求，需要经过粗铣精铣。2.2.2 加工 22 花键底孔此工序重点在于找正毛坯对称面，故采用螺旋定心夹紧机构，找正对称面，进行加工。零件技术要求底孔的表面粗糙度达到
15、Ra6.3m，毛坯为实心，故采用钻孔扩孔，可以达到要求。2.2.3 加工外径为 25 的花键内孔零件要求花键底面粗糙度 Ra1.6m，侧面 Ra3.2m，由于此工序在钻底孔工序之后，故采用拉花键孔的方法，一次拉削可以达到要求。2.2.4 加工上顶面零件上顶面为精加工，粗糙度要求为 Ra3.2m，与花键中心线的平行度误差0.10mm，故以花键中心线为精基准，对上顶面进行粗铣精铣。2.2.5 加工 18H11 槽零件技术要求槽底面要达到表面粗糙度为 Ra6.3m，侧面粗糙度为 Ra3.2m，而且两侧面和花键中心线的垂直度0.08，本身有精度要求，18H11，故以花键中心线和左端面为精基准，用花键心
16、轴定位，采用铣磨。顶面的钻 2-M8 通孔和 5 锥孔工序不是很重要，在此不做详细说明，2-M8 通孔先钻孔，再攻丝，5 锥孔采用锥刀进行加工。2.3 制订工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的加工精度和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在此零件为大批量生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具并尽量使工序分散来提高生产率，此外，还应考虑经济效果，使生产成本尽量降低。2.3.1 工艺路线方案一的制订工序：粗铣前端面工序：粗、精铣后端面工序：钻、扩花键底孔工序：粗、精铣上顶面工序：钻 2-M8 通孔工序：钻 5 锥孔工序：铣削 18H11 槽工序：磨削 18H11 槽工序：拉花键工序
17、 ：挫圆角工序：去毛刺工序：终检2.3.2 工艺路线方案二的制订工序：粗铣前端面工序：粗、精铣后端面工序：钻、扩花键底孔工序：拉花键工序：粗、精铣上顶面工序：钻 2-M8 通孔工序：钻 5 锥孔工序：铣削 18H11 槽工序：磨削 18H11 槽工序 ：挫圆角工序：去毛刺工序：终检2.3.3 两种工艺路线的比较与分析上述两种方案，工艺路线一把拉花键放在磨削 18H11 槽之后，在此，工序 4、工序 5、工序 6、工序 7、工序 8 中很难对工件进行定位和夹紧，造成生产率的下降。工艺路线二，一把花键底孔钻削出来后紧接着就是拉花键，这样，后面的工序就很容易对工件进行定位和夹紧，即以花键心轴进行定位
18、，进行螺旋夹紧，此方案定位精度高，专用夹具结构简单、可靠。通过以上的两种工艺路线的优、缺点的分析，最后确定工艺路线二为该零件的加工路线。工艺过程详见机械加工工序卡片。2.4 机械加工余量的确定确定工序（或工步）尺寸的一般方法是：由加工表面的最后工序（或工步）向前推算，前面已经根据有关资料查出了零件各加工表面的加工总余量（即毛坯余量） ，将加工余量分配给各工序加工余量，然后往前推算工序尺寸。CA6140 的拨叉材料为 HT200。毛坯重量约为 1.0 kg ，生产类型为由大批量生产，毛坯为铸件，精度为 2 级铸件，大体尺寸确定，外表面加工面少，根据以上原始资料加工工艺，分别确定各个加工表面的机械
19、加工余量，工序尺寸及加工余量如下： 前后端面的加工余量前后端面有 30.8mm 的加工余量，足以把铸铁的硬质表面层切除。前端面粗铣一次即可，加工余量 3mm，工序基本尺寸为83mm，工序经济精度等级为 IT11，公差值 0.22mm，表面粗糙度Ra5m，上下偏差按“入体原则”确定（以后按照此原则确定） 。后端面粗铣一次，精铣一次，粗铣加工余量 2.8mm，工序经济精度等级为 IT11，公差值 0.22mm，精铣加工余量 0.2mm，工序经济精度等级为 IT7，公差值 0.035mm，表面粗糙度Ra3.2m，工序基本尺寸为 80mm。矩形花键底孔要求以矩形花键的外径定心，故先钻中心孔，再扩，最后
20、拉削，内孔尺寸为 22H12，见零件图，参照金属机械加工工艺人员手册 表 3-59 确定孔加工余量的分配。钻孔 20mm，工序经济精度等级为 IT11，公差值 0.13mm。扩孔 21mm，工序经济精度等级为 IT10，公差值0.084mm，粗糙度 Ra6.3m。拉花键 花键孔要求以外径定心：拉削时加工余量参照金属机械加工工艺人员手册取 2=1mm。顶面的加工余量此工序分为两个工步：粗铣顶面；精铣顶面。粗铣加工余量为 2.8mm，工序经济精度等级为 IT11，公差值0.22mm。精铣加工余量为 0.2mm，工序经济精度等级为 IT7，公差值0.035mm，表面粗糙度 Ra3.2m。18H11
21、槽的加工余量铣削的加工余量：槽底面的铣削余量为 50mm，槽侧面的铣削余量为 17.9mm，工序经济精度等级为 IT12，公差值 0.25mm，槽底面表面粗糙度 Ra6.3m。磨削的加工余量：槽侧面的磨削余量为 0.5mm，工序经济精度等级为 IT9，公差值为 0.043mm，侧面粗糙度为 Ra3.2m。2.5 确定切削用量及基本工时工序：铣端面。1）粗铣左端面 =0.25mm/Z (表 3-28)f=0.35m/s（21m/min） (表 3-30)采用高速三面刃铣刀，d =175mm,齿数 Z=16。wn = = =0.637r/s (38.2r/min)sd10 v1753.40按机床选
22、取 n =31.5r/min=0.522r/s （表 417）w故实际切削速度 = =0.29m/s10ndsw切削工时 l=75mm，l =175mm，l =3mm12t = = mZnfw2=121.2s=2.02min6125.0.372）粗铣右端面粗铣右端面的进给量、切削速度和背吃刀量与粗铣左端面的切削用量相同。切削工时l=45mm，l =175mm，l =3mm12t = = mZnfw2=106.8s=1.78min6125.0.3743）精铣左端面 =0.10mm/Z (表 3-28)f=0.30m/s（18m/min） (表 3-30)采用高速三面刃铣刀，d =175mm,齿数
23、 Z=16。wn = = =0.546r/s sd10 v1753.40(32.76r/min)按机床选取 n =31.5r/min=0.522r/s （表 417）w故实际切削速度 = =0.29m/s10ndsw切削工时 l=75mm，l =175mm，l =3mm12t = = mZnfw2=302.92s=5.05min610.52.37工序：钻、扩花键底孔1）钻孔 20f=0.75mm/rK =0.750.95=0.71/s (表 338)fl=0.35m/s （21m/min） （表 342）n = = =5.57r/s (334r/min)swd10 v203.45按机床选取 n
24、 =338r/min=5.63r/s故实际切削速度 = =0.35m/s 10ndsw切削工时 l=80mm，l = 10mm，l =2mm2t = = =23s （0.4min）mfw21nl71.063582）扩孔 22f=1.07 (表 354)=0.175m/s （10.5m/min） n = = =2.53r/s (151.8r/min)swd10 v23.14750按机床选取 n =136r/min=2.27r/s故实际切削速度 = =0.16m/s 10ndsw切削工时 l=80mm，l = 3mm，l =1.5mm2t = = =35s （0.6min）mfw21nl07.15
25、38工序：倒角 1.0715f=0.05/r (表 317)=0.516m/s （参照表 321） n = = =6.3r/s (378r/min)swd10 v26.1450按机床选取 n =380r/min=6.33r/s切削工时 l=2.0mm，l = 2.5mm，1t = = =14s （0.23min）mfw1n05.362工序：拉花键孔单面齿升 0.05 （表 386）v=0.06m/s （3.6m/min） （表 388）切削工时 （表 721）t =mZSvKlhz10式中：h单面余量 1.5（由 22 25） ；l拉削表面长度 80；考虑标准部分的长度系数，取 1.20；K考
26、虑机床返回行程的系数，取 1.40；V切削速度 3.6m/min；S 拉刀同时工作齿数 Z=L/t。zt拉刀齿距，t=(1.251.5) =1.35 =12L80Z=L/t=80/12 6 齿t = =0.15min (9s)m0.31425.工序：铣上、下表面1）粗铣上表面的台阶面 =0.15mm/Z (表 3-28)f=0.30m/s（18m/min） (表 3-30)采用高速三面刃铣刀，d =175mm,齿数 Z=16。wn = = =0.546r/s (33r/min)sd10 v1753.40按机床选取 n =30r/min=0.5r/s （表 417）w故实际切削速度 = =0.2
27、7m/s10ndsw切削工时 l=80mm，l =175mm，l =3mm12t = = mZnfw2=215s=3.58min615.03782）精铣台阶面 =0.07mm/Z (表 3-28)f=0.25m/s（18m/min） (表 3-30)采用高速三面刃铣刀，d =175mm,齿数 Z=16。wn = = =0.455r/s (33r/min)swd10 v1753.420按机床选取 n =30r/min=0.5r/s （表 417）故实际切削速度 = =0.27m/s10ndsw切削工时 l=80mm，l =175mm，l =3mm12t = = mZnfw2=467s=7.7mi
28、n6170.5383）粗铣下表面保证尺寸 75本工步的切削用量与工步 1）的切削用量相同 切削工时 l=40mm，l =175mm，l =3mm2t = = mZnlfw21=181.7s=3.03min615.0374工序：钻 2-M8 底孔（ 6.80）f=0.36/r (表 338)=0.35m/s （参照表 342） n = = =16.39r/s (983.4r/min)swd10 v8.6450按机床选取 n =960r/min=16r/s故实际切削速度 = =0.34m/s10ndsw切削工时（表 75） l=9.5mm，l = 4mm，l =312t = = =2.86 （0.
29、048min）mfwn36.04工序：铣槽 18H111）粗铣 =0.10/s(表 3-28)f=0.30m/s（21m/min） (表 3-30)采用粗齿直柄立铣刀，d =16mm,齿数 Z=3。wn = = =5.97/s (358.2/min)swd10 v613.40按机床选取 n =380r/min=6.33/s （表 416）故实际切削速度 = =0.32/s10ndsw切削工时 l=34mm，l =2mm，l =0mm12t = = =19smZnlfw21 301.64因为要走刀两次，所以切削工时为 38s。2）精铣通槽 =0.07/s(表 3-28)f=0. 25m/s（15
30、m/min） (表 3-30)采用细齿直柄立铣刀，d =12mm,齿数 Z=5。wn = = =6.63s (397.8min)sw10 v213.450按机床选取 n =380r/min=6.33/s （表 416）故实际切削速度 = =0.24s10ndsw切削工时 l=35mm，l =2mm，l =0mm12t = = =16smZnfw2 507.36因为走刀两次，所以切削工时为 64s。：攻螺纹 2M8v=0.35m/s (表 342)n = = =13.9 (834min)swd10 v8.1450按机床选取 n =850r/min=14.2s 故实际切削速度 = =0.357m/
31、s。10ndsw三 夹具设计3.1 问题的提出为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具经过与指导老师协商，决定设计钻 22 孔的钻床夹具。 3.2 夹具设计1定位基准的选择由零件图可知，我们采用 2 侧面作为定位基准，一侧面用气缸压紧。1切削力和夹紧力计算(1)刀具： 麻花钻机床： Z525 立式钻床由3 所列公式 得FVzwqueyXpFndafC0查表 9.48 得其中： 修正系数 0.1vk3F83.FqFXz=24 65.0Fy8.FuPa0Fw代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K= 4321K其中： 为基本安全
32、系数 1.5为加工性质系数 1.12为刀具钝化系数 1.13K为断续切削系数 1.14所以 NF7.15(2)夹紧力的计算我们采用汽缸快速夹紧，通过调节进气口的大小来调整夹紧力的大小，同时因为我们钻削力的方向和我们夹紧力的方向相同，因此夹紧力不予计算即可满足要求2.定位误差分析由于钻 22 和其他的没有任何位置度要求，因此定位误差分析不予计算3夹具设计及操作说明如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动率.为此,在夹紧方案上我们采用气动夹紧，为了定位准确，我们下面用 2 个 A型支撑板,以便定位,夹具体上有 4 个槽面，可以使夹具体固定在钻床工作台上。总 结课程设计即将结束了，时间虽然短暂但是它
33、对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和 AUTOCAD 等制图软件，为我们踏入设计打下了好的基础。课程设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了好多，也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会，它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。致 谢这次课程设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚
34、实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。这次课程设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下她的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，她不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我
35、以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。参 考 文 献1. 切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版，1994 年2.机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994 年3.机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983 年4.机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990 年5.金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981 年10 月6.机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997 年
