毕业设计（论文）-CA6140普通车床“拨叉（2）”零件的工艺工装设计

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1、毕业设计论文设计题目 CA6140普通车床“拨叉2零件 的工艺工装设计 专 业 机 械 制 造 及 其 自 动 化 班 级 机制2091 学 生 指导教师 西安理工大学函授部二零一一年九月CA6140普通车床“拨叉2零件工艺工装设计摘要11、设计的目的：22、零件的分析：22.1.零件的作用：2拨叉2的工艺分析3拨叉2的工艺要求3拨叉2零件的结构特点4生产纲领、生产类型确实定53、工艺规程设计5确定毛坯的制造形成5加工工艺过程6确定各外表加工方案63.4 确定定位基准83.5 工艺路线的拟订9拨叉2的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸确实定143.7 确定切削用量及根本工时机动时间173.8

2、时间定额计算及生产安排254、专用夹具设计304.1 铣槽夹具设计304.2 钻、攻2M8螺纹孔夹具设计345 花键孔25H7拉刀设计375.1 拉刀的结构参数375.2 拉刀切削局部的设计38拉刀其他局部设计435.4 拉刀强度及拉床拉力校验46结 论48致 谢49参 考 文 献50摘要摘 要：C6140普通车床“拨叉2零件工艺工装设计是在我们学完了全部根底课、技术根底课以及大局部专业课之后进行的.这是我们在进行对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们的学习生活中占有重要的地位。此次设计任务是对拨叉2零件的加工工艺、夹具以及拉刀设计，该工件由于上端面

3、和底槽均与花键孔中心有位置关系，因此在工序安排上，先加工花键孔，再通过花键孔定位加工底槽和上端面，最后攻螺纹孔，其中各种夹具均采用专用夹具，由于该零件的尺寸小，所需的夹紧力不大，因此都采用手动夹紧，它的机构设计简单、方便，且满足夹紧要求。在设计拉刀时，根据零件材料、切削余量等，选择并计算拉刀的各种参数，如拉刀的容屑槽、拉刀齿升量、拉刀齿型及齿数等。关键词： 拔叉；工艺规格设计；定位夹紧；夹具设计，拉刀1、设计的目的：CA6140普通车床“拨叉2零件工艺工装设计,是在学完夹具设计原理课程，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

4、课程，并且独立完成的一项工程根本训练。同时，也为以后搞好毕业设计打下良好根底。通过课程设计到达以下目的：1、能熟练的运用机械制造工艺学的根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。2、零件的分析：2.1.零件的作用：图表2-1题目给定的零件是CA6140拨叉2见图表2-1它位于车

5、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。2.2拨叉2的工艺分析拨叉2是一个很重要的零件，因为其零件尺寸比拟小，结构形状较复杂，其加工内花键的精度要求较高，此外还有上端面要求加工，对精度要求也很高。其底槽侧面与花键孔中心轴有垂直度公差要求，上端面与花键孔轴线有平行度要求。宽度为18mm的槽尺寸精度要求也很高，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。因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各外表的外表质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它们的加工是非常关键和重要

6、的。拨叉2的工艺要求一个好的结构不但要应该到达设计要求，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，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量最小。图表2-2 拨叉2零件图其加工有五组加工：铣侧面；拉内花键孔；粗精铣上端面；粗精铣18H11底槽；钻、铰2-M8通孔，并攻丝。1 侧面的加工主要是为了后续工序中能有更好的定位面，确保后续加工所要求的精度，粗糙度在6.3即可。2 以为主要加工面，拉内花键槽，槽数为6个，其粗糙度要求是底边，侧边，内孔粗糙度。3 另一组加工是粗精铣上端面，外表粗糙度要求为。4 第三组为粗精铣18H11底槽，该槽的外表粗糙度要求是两槽边，槽底的外表粗糙度要

7、求是。5 钻并攻丝2-M8，保证两螺纹孔中心距为25mm。拨叉2零件的结构特点 拔叉的毛坯为铸造件，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， 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，形状大体如以下图图表2-3： 图表2-3 零件剖视图生产纲领、生产类型确实定根据指导老师要求，设计此零件为铸件，中批量生产，工艺的安排根本倾向于工序分散原那么，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，新工艺为辅的原那么。3、工艺规程设计拨叉2毛坯选择金属行浇铸，因为生产率很高，所以可以免去每次造型。工件尺寸较小单边余量一般在，结构

8、细密，能承受较大的压力，占用生产的面积较小。CA6140车床拨叉2，零件材料HT20-40，硬度190HB210HB，生产类型为中批量生产，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，在中批量生产的铸件，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，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3，其余局部均为实心局部。毛坯如下图表2-4：图表2-4 毛坯图加工工艺过程由以上分析可知。

9、该拨叉零件的主要加工外表是平面、内花键和槽系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证内花键的加工精度容易。因此，对于拨叉2来说，加工过程中的主要问题是保证内花键的尺寸精度及位置精度，处理好内花键和平面之间的相互关系以及槽的各尺寸精度。由上工艺分析知，上端面与槽边均与花键轴有位置度公差，所以，我们重点需要保证内花键高精度。3.3确定各外表加工方案一个好的结构不但应该到达设计要求，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2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

10、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。3.3.1选择加工方法时，需考虑的因素1 要考虑加工外表的精度和外表质量要求，根据各加工外表的技术要求，选择加工方法及分几次加工。2 根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中那么常用通用设备和一般的加工方法。3 考虑被加工材料的性质。4 考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改良现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。5 此外，还要考虑一些其它因素，如加工外表物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。选择加工方法一般先按这个零件主要

11、外表的技术要求选定最终加工方法。再选择前面各工序的加工方法。.2 面的加工侧面的加工主要是为后续加工做准备，因此，在选择加工方法上可以选用一次性铣面，外表粗糙度为6.3。上端面的查参考文献?机械加工工艺手册?表2.1-12可以确定，上端面的加工方案为：粗铣精铣，粗糙度为6.30.8，一般不淬硬的平面，精铣的粗糙度可以较小。3.3.3 孔的加工1 加工内花键前的预制孔加工查参考文献?机械加工工艺手册?表2.3-47，由于预制孔的精度为H12，所以确定预制孔的加工方案为：一次钻孔，由于在拉削过程中才能保证预制孔外表精度，所以，在加工内花键前预制孔的精度可适当降低。2 内花键的加工通过拉刀实现花键的

12、加工，由于拉削的精度高，所以能满足花键外表精度，同时也能保证预制孔外表精度。3 2-M8螺纹孔的加工加工方案定为：钻，攻丝。3.3.4 槽的加工查参考文献?机械加工工艺手册?表2.1-12可以确定，槽的加工方案为：粗铣精铣，粗糙度为6.30.8，设计要求为6.3和3.2，粗铣时，精度可适当降低。3.4 确定定位基准3.4.1 粗基准的选择选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工外表有足够的余量，使不加工外表与加工外表间的尺寸、位子符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求：1 粗基准的选择应以加工外表为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上外表上有好几个不需加工的外

13、表，那么应选择其中与加工外表的相互位置精度要求较高的外表作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。2 选择加工余量要求均匀的重要外表作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要外表。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保存而细致的组织，以增加耐磨性。3 应选择加工余量最小的外表作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。4 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的外表作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的外表不宜选作粗基准，必要时需经初加工。5 粗基准应防止重复使用，因为粗基

14、准的外表大多数是粗糙不规那么的。屡次使用难以保证外表间的位置精度。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证拨叉2在整个加工过程中根本上都能用统一的基准定位。从拨叉2零件图分析可知，选择作为拨叉2加工粗基准。.2 精基准选择的原那么1 基准重合原那么。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以防止定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。2 基准统一原那么，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各外表间的位置精度，防止基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比拟统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这

15、样不但在一次装夹中能加工大多书外表，而且保证了各外圆外表的同轴度及端面与轴心线的垂直度。3 互为基准的原那么。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。自为基准原那么。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工外表本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的外表为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位

16、置，能保证拨叉2在整个加工过程中根本上都能用统一的基准定位。从拨叉2零件图分析可知，它的内花键槽，适于作精基准使用。选择精基准的原那么时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准。 工艺路线的拟订对于成批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。拨叉2的加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是：先加工预制孔，再加工花键槽，最后以花键槽定位粗、精加工拨叉上端面和底槽及M8螺纹孔。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原那么。3.5.1 工序的合理组合确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的根本原那么：1

17、工序分散原那么工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。2 工序集中原那么工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个外表易于保证这些外表间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使本钱增高，调整维修费事，生产准备工作量大。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用

18、设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在的含0.4%1.1%苏打及0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部根本无杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留物。.2 工序的集中与分散制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原那么。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。 1 工序集中的特点工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个外表易于保证这些外表间的相互位置精度。使用设

19、备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使本钱增高，调整维修费事，生产准备工作量大。2 工序分散的特点工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原那么。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。由于

20、近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好的经济效果。.3 加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段：1 粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大局部多余的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的

21、公差等级为IT11IT12。粗糙度为Ra=80100m。2 半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要外表的精加工做好准备，保证适宜的加工余量。半精加工的公差等级为IT9IT10。外表粗糙度为Ra=m。3 精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及外表粗糙度,使各主要外表到达图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工外表损伤。精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度精加工的加工精度一般为IT6IT7，外表粗糙度为m。4 光整加工阶段对某些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善外表质量，对尺

22、度精度改善很少。一般不能纠正各外表相互位置误差，其精度等级一般为IT5IT6,外表粗糙度为m。此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，对于刚性好，精度要求不高或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一外表的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小空之类的

23、粗加工。.4 加工工艺路线方案的比拟在保证零件尺寸公差、形位公差及外表粗糙度等技术条件下，成批量生产可以考虑采用专用机床，以便提高生产率。但同时考虑到经济效果，降低生产本钱，拟订两个加工工艺路线方案。如下表表格3-1表格3-1加工工艺路线方案比拟表工序号方案1方案2工序内容定位基准工序内容定位基准铣左侧面右侧面和上端面铣左侧面右侧面和上端面钻预制孔底面和侧面钻预制孔底面和侧面粗、精铣上端面已加工预制孔和侧面拉内花键 25H7已加工预制孔和侧面粗、精铣18H11底槽已加工预制孔和侧面粗、精铣18H11底槽内花键和侧面钻2-M8通孔，攻丝已加工预制孔和侧面粗、精铣上端面内花键和侧面拉内花键 25H

24、7已加工预制孔和侧面钻2-M8通孔，攻丝内花键和侧面去毛刺，清洗去毛刺，清洗检验检验加工工艺路线方案的论证：方案1、方案2主要区别在于在加工上端面及以下工序时，所选定位基准不同，方案1选用预制孔为主要定位基准，方案2选用花键作主要定位基准，很显然选用内花键做定位基准更符合设计要求，因为其外表精度更高，且和某些需加工面有位置精度要求。由以上分析，方案2为合理、经济的加工工艺路线方案。具体的工艺过程见表格3-2。表格3-2 加工工艺过程表工序号工 种工作内容说 明铸造金属型浇铸铸件毛坯尺寸：长： 宽： 高：预制孔、底槽不铸出热处理退火铣铣侧面专用铣夹具装夹；卧式铣床X52K钻钻预制孔专用夹具装夹；

25、轻型圆柱立式钻床拉拉内花键专用夹具装夹；卧式拉床L6120铣铣底槽18H11，深35mm专用夹具装夹；卧式铣床铣粗、精铣上端面专用夹具装夹；卧式铣床钻攻丝钻通孔攻M8螺纹专用夹具装夹；摇臂钻床去毛刺，清洗检验， 入库拨叉2的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸确实定拨叉2其材料是HT2040，采用的是金属型铸造，生产类型为中批量生产。.1 毛坯的结构工艺要求1拨叉2为铸造件，对毛坯的结构工艺有一定要求： 铸件的壁厚应适宜、均匀，不得有突然变化。 铸造圆角要适当，的得有尖棱、尖角。 铸件的结构要尽量简化。 加强肋的厚度和分布要合理，以免冷却时铸件变形或产生裂纹。 铸件的选材要合理，应有较好的可铸性

26、。2 设计毛坯形状、尺寸还应考虑到： 各加工面的几何形状应尽量简单。 工艺基准以设计基准相一致。 便于装夹、加工和检查。 结构要统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工本钱，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造本钱。因此，毛坯的种类形状及尺寸确实定一定要考虑零件本钱的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。3.6.2拨叉2的偏差计算1 侧面加工的偏差及加工余量计算 本次加工面用于以后加工中的定位面，一次性铣削到尺寸8

27、0mm，查参考文献?互换性与技术测量?表1-25，得侧面加工偏差为。2 预制孔及花键孔的偏差及加工余量计算 加工预制孔时，由于铸造是没铸出，且为一次钻出，通过拉削后保证花键尺寸，预制孔尺寸，查参考文献?机械加工工艺手册?表2.3-54，得花键拉削余量为0.7-0.8mm，取0.8mm，即预制孔加工到，一次拉削到设计要求，查参考文献?机械加工工艺手册?表1.12-11，得花键偏差为。3拨叉2上端面的偏差及加工余量计算根据工序要求，其加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：参照参考文献?机械加工工艺手册?表。其余量值规定为，现取。表粗铣平面时厚度偏差取。精铣：参照参考文献?机械加工工艺手册?表，

28、其余量值规定为。铸造毛坯的根本尺寸为根据参考文献?机械加工工艺手册?表2.3-11,铸件尺寸公差等级选用IT7，再查表可得铸件尺寸公差为毛坯的名义尺寸为：毛坯最小尺寸为：毛坯最大尺寸为：粗铣后最大尺寸为：粗铣后最小尺寸为： 精铣后尺寸与零件图尺寸相同，即保证尺寸72mm，外表与花键轴的平行度公差为0.1mm。4 18H11槽偏差及加工余量：铸造时槽没铸出，参照参考文献?机械加工工艺师手册?表21-5，得粗铣其槽边双边机加工余量2Z=2.0mm，槽深机加工余量为2.0mm，再由参照参考文献?实用金属切削手册?表21-5的刀具选择可得其极限偏差：粗加工为，精加工为。粗铣两边工序尺寸为：；粗铣后毛坯

29、最大尺寸为：；粗铣后毛坯最小尺寸为：16+0=16mm；粗铣槽底工序尺寸为：33mm；精铣两边工序尺寸为：，已到达其加工要求：。5 2-M8螺纹偏差及加工余量：参照参考文献?机械加工工艺手册?表2.2-参考文献?互换性与技术测量?表1-8，可以查得：钻孔的精度等级：，外表粗糙度，尺寸偏差是查参考文献?机械加工工艺手册?表，表，表2.3-71。确定工序尺寸及加工余量为：加工该组孔的工艺是：钻攻丝钻孔： 攻丝：攻2-M8螺纹孔。 确定切削用量及根本工时机动时间工序1：铣侧面机床：卧式铣床刀具：根据参考文献?实用机械加工工艺手册?表10-231，选用高速钢错齿三面刃铣刀，规格为：，齿数为12齿。铣削

30、深度：每齿进给量：查参考文献?实用机械加工工艺手册?表2.4-75，取。铣削速度：查参考文献?实用机械加工工艺手册?表11-94，得，取机床主轴转速： 查参考文献?实用机械加工工艺手册?表3.1-74取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度： =82mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工序2：钻预制孔机床：轻型圆柱立式钻床刀具：查参考文献?实用机械加工工艺手册?表10-175，选高速钢直柄麻花钻，钻预制孔到21.2mm，所以。进给量：根据参考文献?实用机械加工工艺手册?表38，取切削速度：参照参考文献?实用机械加工工艺手册?表41，取机床主轴

31、转速，有：，按照参考文献?实用机械加工工艺手册?表3.1-36，取所以实际切削速度：切削工时 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间： 工序3：拉内花键机床：卧式拉床L6120。刀具：查参考文献?复杂刀具设计手册?表1.3-1，选择拉刀类型为矩形花键拉刀第三型号，该刀具特点：拉削长度大于30mm，同时加工齿数不小于5。材料：W18Cr4V做拉刀材料，柄部采用40Cr材料具体刀具设计见拉刀设计。拉削过程中，刀具进给方向和拉削方向一致，拉刀各齿齿升量详见拉刀设计，拉削的进给量即为单面的齿升量。查参考文献?实用机械加工工艺手册?表2.4-118和2.4-119，确定拉削

32、速度，取。拉削工件长度：；拉刀长度：见拉刀设计；拉刀切出长度=510mm，取。走刀次数一次。根据以上数据代入公式计算公式由参考文献?实用机械加工工艺手册?表2.5-20获得，得机动时间工序4：粗、精铣18H11底槽机床：立式升降台铣床刀具：根据参考文献?实用机械加工工艺手册?表21-5选用高速钢镶齿三面刃铣刀。外径160mm，内径40mm，刀宽粗铣16mm，精铣18mm，齿数为24齿。1 粗铣16槽铣削深度：每齿进给量：查参考文献?实用机械加工工艺手册?表2.4-75，得，取。铣削速度：查参考文献?机械加工工艺师手册?表30-33，得机床主轴转速：查参考文献?实用机械加工工艺手册?表3.1-7

33、4取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度： =81mm刀具切出长度：取走刀次数1次机动时间： 2 精铣18槽 切削深度：根据参考文献?实用机械加工工艺手册?表查得：进给量,查参考文献?实用机械加工工艺手册?，机床主轴转速：，查参考文献?实用机械加工工艺手册?表3.1-74取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： =81mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 本工序机动时间工序5：粗、精铣上端面机床：卧式铣床刀具：根据参考文献?实用机械加工工艺手册?表10-231，选用高速钢错齿三面刃铣刀，规格

34、为：，齿数为12齿。1 粗铣上端面铣削深度：每齿进给量：查参考文献?实用机械加工工艺手册?表2.4-75，取。铣削速度：查参考文献?实用机械加工工艺手册?表11-94，得，取机床主轴转速： 查参考文献?实用机械加工工艺手册?表3.1-74取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度： =82mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 2 精铣上端面 切削深度：根据参考文献?实用机械加工工艺手册?表11-91查得：每齿进给量,取，根据参考文献?实用机械加工工艺手册?表11-94查得切削速度机床主轴转速：，按照参考文献?实用机械加工工艺手册?表3.1-74

35、取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度： =81mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 本工序机动时间工序6：钻M8孔并攻丝机床：摇臂钻床刀具：根据参照参考文献?实用机械加工工艺手册?表4.3-9硬质合金锥柄麻花钻头。1 钻孔mm钻孔前铸件为实心，根据上文所的加工余量先钻孔到再攻丝，所以。钻削深度：进给量：根据参考文献?实用机械加工工艺手册?表38，取切削速度：参照参考文献?实用机械加工工艺手册?表41，取机床主轴转速，有：，按照参考文献?实用机械加工工艺手册?表3.1-31取所以实际切削速度：被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取

36、走刀次数为1，钻孔数为2个机动时间： 2 攻2-M8螺纹通孔刀具：钒钢机动丝锥 进给量：查参考文献?实用机械加工工艺手册?,因此进给量切削速度：参照参考文献?实用机械加工工艺手册?表，取机床主轴转速：，取丝锥回转转速：取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：，加工数为2机动时间：本工序机动时间：。 时间定额计算及生产安排根据要求，拨叉2为中批量生产。一年以240个工作日计算，每天的产量应不低于21件。设每天的产量为21件。再以每天8min。参照参考文献?实用机械加工工艺手册?表，机械加工单件生产类型：中批以上时间定额的计算公式为： 大量生产时 因此在大批量生产时单件时间定额

37、计算公式为： 其中： 单件时间定额 根本时间机动时间 辅助时间。用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动作所消耗的时间，包括装卸工件时间和有关工步辅助时间 布置工作地、休息和生理需要时间占操作时间的百分比值.1 铣侧面加工机动时间：辅助时间：参照参考文献?实用机械加工工艺手册?表2.5-41，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，并查参考文献?实用机械加工工艺手册?表2.5-42，取装卸工件时间为。那么：根据参考文献?实用机械加工工艺手册?表3，单件时间定额有：因此，到达生产要求。3.8.2 钻预制孔加工机动时间：辅助时间：参照参考文献?实用机械加工工艺手册?表2.5-41，取

38、工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，并查参考文献?实用机械加工工艺手册?表2.5-42，取装卸工件时间为。那么：根据参考文献?实用机械加工工艺手册?表3，单件时间定额有：因此，到达生产要求。.3 拉25H7内花键机动时间： 辅助时间：参照参考文献?实用金属切削手册?表66，取工步辅助时间为。查参考文献?实用机械加工工艺手册?。那么：根据参考文献?实用机械加工工艺手册?表68得单间时间定额有：因此，到达生产要求。.4 粗、精铣18H11底槽1 粗铣16槽机动时间：辅助时间：参照参考文献?实用机械加工工艺手册?表45，取工步辅助时间为。查参考文献?实用机械加工工艺手册?，单件加工时已包

39、括布置、休息时间，由于此次工序中装夹了两个加工件，应乘以多件装夹系数，查该表注释得两件装夹系数为0.6，因此装卸工件时间min，那么。：根据参考文献?实用机械加工工艺手册?表48，单间时间定额有：因此，到达生产要求。2 精铣18H11槽机动时间：辅助时间：参照参考文献?实用机械加工工艺手册?表45，取工步辅助时间为。查参考文献?实用机械加工工艺手册?，单件加工时已包括布置、休息时间，由于此次工序中装夹了两个加工件，应乘以多件装夹系数，查该表注释得两件装夹系数为0.6，因此装卸工件时间为min，那么。：根据参考文献?实用机械加工工艺手册?表48，单间时间定额有：因此，到达生产要求。.5 粗、精铣

40、上端面加工机动时间：辅助时间：参照参考文献?实用机械加工工艺手册?表5，取工步辅助时间为。查参考文献?实用机械加工工艺手册?。那么：根据参考文献?实用机械加工工艺手册?表，单间时间定额有：因此，到达生产要求。.6 钻、攻2-M8螺纹孔1 钻机动时间： 辅助时间：参照参考文献?实用机械加工工艺手册?表，取工步辅助时间为。查参考文献?实用机械加工工艺手册?。那么：根据参考文献?实用机械加工工艺手册?表，单间时间定额有：因此，到达生产要求。2 攻2-M8螺纹孔机动时间： 辅助时间：参照参考文献?实用机械加工工艺手册?表，取工步辅助时间为。查参考文献?实用机械加工工艺手册?。那么：根据参考文献?实用机

41、械加工工艺手册?表，单间时间定额有：因此，到达生产要求。4、专用夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工拨叉2零件时，需要设计专用夹具。根据任务要求中的设计内容，需要设计加工底槽夹具及钻、攻丝2-M8螺纹孔夹具各一套。其中加工底槽的夹具将用于卧式镗床，刀具采用三面刃铣刀，而加工上端面上的两螺纹孔的刀具分别为麻花钻、丝锥，机床采用摇臂钻床，另一任务要求为拉25H7花键孔的拉刀设计，详见拉刀设计说明书。4.1 铣槽夹具设计 研究原始质料利用本夹具主要用来粗、精铣底槽，该底槽侧面对花键孔的中心线要满足尺寸要求以及垂直度要求。在粗铣此底槽时，其他都是未加工外表。为了保证技术要求，

42、最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。 定位基准的选择由零件图可知：槽两侧面面对花键孔的中心线有尺寸要求及垂直度要求，其设计基准为花键孔的中心线。为了使定位误差到达要求的范围之内，在此选用特制花键轴找中心线，这种定位在结构上简单易操作。采用花键轴定心定位的方式，保证底槽加工的技术要求。同时，应加一圆柱销固定好花键轴，防止花键轴带开工件在X方向上的旋转自由度。夹具方案的设计选择 根据任务书要求，铣槽时要保证槽宽18H11，槽两侧面粗糙度3.2，底面粗糙度6.3，且要保证底面与花键中心尺寸15mm，以及槽两侧面与花键孔中心的垂直度误差不大于0.08mm，现设计夹具方案

43、有：方案一：采用压板用螺栓联接，利用汽缸夹紧，这种夹紧方式夹紧力可靠，辅助时间短，工人劳动强度小，但是本钱高。方案二：采用压板，用螺栓、螺母联接，利用手动夹紧，这种夹紧方式夹紧力小，但本钱低。本次设计零件为大批量生产，要求本钱低，且在加工过程中夹紧力要求不高，因此夹具夹紧方案选用方案二，利用螺栓、螺母手动夹紧。压板选择为直压板，加工两个零件时，为了防止两工件在长度尺寸上的误差，而导致直压板不能完全压住两工件，因此，在压板两端设计了两个浮动压头，且压板也螺栓、螺母的连接采用球面垫圈，这样就能消除两工件的尺寸误差。压板形状见图表4-1。 图表 4-1 铣槽用压板 切削力及夹紧分析计算刀具材料：高速

44、钢镶齿三面刃铣刀 刀具有关几何参数： 由参考文献?机床夹具设计手册?表1-2-9 可得铣削切削力的计算公式： 查参考文献?机床夹具设计手册?表得：对于灰铸铁： 取 ， 即所以 由参考文献?实用金属切削手册?表1-2可得：垂直切削力 ：对称铣削 背向力：根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以平安系数作为实际所需夹紧力的数值。即： 平安系数K可按下式计算： 式中：为各种因素的平安系数，见参考文献?机床夹具设计手册?表可得： 所以 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选

45、用手动螺旋夹紧机构。单个螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算： 式中参数由?机床夹具设计手册?可查得： 其中： 螺旋夹紧力：易得：经过比拟实际夹紧力远远大于要求的夹紧力，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。 误差分析与计算该夹具以平面定位心轴定心，心轴定心元件中心线与底槽侧面规定的垂直度偏差0.08mm，槽的公差为mm。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 由参考文献?机床夹具设计手册?可得： 平面定位心轴定心的定位误差 ： 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差

46、：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。 夹具设计及操作的简要说明如前所述，应该注意提高生产率，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工件时比拟费时费力。由于该工件体积小，工件材料易切削，切削力不大等特点。经过方案的认真分析和比拟，选用了手动夹紧方式螺旋夹紧机构。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，心轴可采用可换的。以便随时根据情况进行调整。4.2 钻、攻2M8螺纹孔夹具设计 研究原始质料利用本夹具主要用来钻两个。加工时应保证螺纹

47、孔与侧面的位置距离及螺纹孔中心线与锥孔中心线距离。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。 定位基准的选择由零件图可知：两螺纹孔与侧面有位置要求，在对螺纹孔进行加工前，花键孔已进行了拉削加工。因此，选底侧面定位，花键内圆孔定心限制了除在X轴的旋转自由度以外的所有自由度，为了限制X轴的旋转自由度，可在工件边装一挡销，从而来满足螺纹孔与端面的位置要求。 夹具方案的设计选择方案一：利用移动弯压板夹紧。方案二：采用夹紧定位一体，即在定位心轴上加工一段螺栓，利用螺栓、螺母夹紧。方案三：采用两短圆锥销装夹在花键孔两端，两短圆锥销利用气压夹紧并定位。根据任务书要

48、求，两螺纹孔分布在零件两端，利用心轴上加工螺栓来夹紧，其夹紧刚度比拟低，且夹紧、定位在一起相互有一定影响。方案三中，夹紧力比拟理想，但夹具装备比拟复杂，本钱也高，因此选用方案一采用移动弯压板夹紧，夹紧、定位分开，且夹具装备简单。压板形状见图表4-2。 图表4-2 钻孔用移动弯压板 切削力及夹紧力的计算由参考文献?机床夹具设计手册?查表可得：切削力公式： 式中 查表得： 即：实际所需夹紧力：由参考文献?机床夹具设计手册?表得： 平安系数K可按下式计算，由式2.5有：式中：为各种因素的平安系数，见参考文献?机床夹具设计手册?表 可得： 所以 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、

49、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。取，螺旋夹紧时产生的夹紧力，有：式中参数由参考文献?机床夹具设计手册?可查得： 其中： 由参考文献?机床夹具设计手册?表得：原动力计算公式：由上述计算易得： 因此采用该夹紧机构工作是可靠的。 误差分析与计算该夹具以侧面和花键内孔为定位基准，要求保证孔轴线与左侧面间的尺寸公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。孔与左侧面为线性尺寸一般公差。根据国家标准的规定，由参考文献?互换性与技术测量?表可知：取中等级即 ：尺寸偏差为、由参考文献?机床夹具设计手册?可得： 定位误差：定位尺寸公差，在加工尺寸方向上的投影，这里的方向

50、与加工方向垂直。即：故。 夹紧安装误差，对工序尺寸的影响均小。即： 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：钻套孔之间的距离公差，按工件相应尺寸公差的五分之一取。即误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。 夹具设计及操作的简要说明本夹具用于在钻床上加工拨叉2上端面的两螺纹孔。工件以侧面和花键内孔为定位基准，在挡销和定位块上实现完全定位。采用手动螺旋移动弯压板机构夹紧工件。该夹紧机构操作简单、夹紧可靠。5 花键孔25H7拉刀设计5.1 拉刀的结构参数拉削特点拉削是利用拉刀切削金属的高生产率加工方法，可用来加工各种形状的通孔、槽以及简单或复杂形状的外外表。拉

51、削加工与其他切削方法相比，其特点表现在：生产率高、加工精度和外表粗糙度高、本钱低、机床结构简单、操作简单等。拉刀类型选择根据任务书要求，需拉削长80mm，槽数为6的内花键槽，查参考文献?复杂刀具设计手册?表1.3-1，选择拉刀类型为矩形花键拉刀第三型号，该刀具特点：拉削长度大于30mm，同时加工齿数不小于5，可保证花键孔所需的高精度。 拉刀材料选择 由任务书知所需加工零件材料我HT200，其特点是硬度大，韧性差，因此在拉削过程中要求拉刀耐磨性好，查参考文献?实用金属切削手册?。 拉床类型选择根据所需加工零件，查参考文献?机械加工工艺手册?表3.1-84，选卧式拉床L6120。5.2 拉刀切削局

52、部的设计 切削局部是拉刀的重要局部，它决定着拉削生产率和加工外表质量。 设计切削局部是要解决以下任务：选择拉削方式，确定拉削余量，选择前角、后角及齿升量，确定齿距及容屑槽数量和尺寸等。 拉削方式选择 拉削方式可分为分层拉削法成形式、渐成式、分块拉削法和组合拉削法。本次设计中，采用组合拉削法，它结合了成形式拉刀与分块式拉刀的优点，粗切齿按分快式机构设计，精切齿那么采用成形式结构。 齿型确定 在加工花键前预制孔只加工到21.2mm，而任务书要求内孔为22mm，因此在加工花键的同时也要设计出加工内孔的齿型，所以确定各齿齿型为：粗切齿、过渡齿、精切齿、校准齿、圆形齿。 拉削余量确实定根据任务书提供数据

53、及钻预制孔所得直径，再查参考文献?机械加工工艺手册?表1.4-4，得直径余量为：式中 花键孔的最大外径； 预制孔的最小内径。 刀齿几何参数选择 查参考文献?机械制造装备设计?表5-8，得： 前角 后角：切削齿；校准齿 刃带宽度：粗切齿包括过渡齿、圆形齿0.1mm；精切齿0.2mm；校准齿0.4mm。各参数所指如图表 5-1。图表 5-1 齿形图示 确定齿升量 齿升量确定的原那么应该是在保证加工外表质量、容屑空间和拉刀强度的前提下，尽量选取较大值。 查参考文献?复杂刀具设计手册?表1.1-10，得粗切齿的齿升量为0.040.10mm，取0.06mm，精切齿取0.01mm，过渡齿齿升量从粗切齿齿升

54、量0.06mm逐渐减少到精切齿齿升量0.01mm，圆形齿齿升量取0.04mm。 确定齿距及同时工作齿数拉刀齿距的大小，直接影响拉刀的容屑空间和拉刀长度以及拉削同时工作齿数。查参考文献?复杂刀具设计手册?表1.1-13，取 粗切齿 过渡齿齿距与粗切齿齿距相同 精切齿 圆形齿、校准齿齿距与精切齿的齿距相同 ，同时工作齿数齿。 确定容屑槽形状和尺寸 1容屑槽形状选择 查参考文献?机械制造装备设计?表5-11，选曲线齿背槽型，其特点是：容屑空间较大，便于切屑卷曲，用于拉削韧性材料。 2确定容屑系数 查参考文献?复杂刀具设计手册?表1.1-15，工件材料为铸铁，选 3计算容屑槽深度 根据公式： L拉削总

55、长 带入数据，得 由于切屑在容屑槽内卷曲和填充不可能很紧密，为保证容屑，容屑槽的有效体积须大于切屑所占体积，即取。 4确定容屑槽尺寸 查参考文献?机械制造装备设计?表5-11，取根本槽，各尺寸分别为：粗切齿：，过渡齿参数与其相同；精切齿：，校准齿、圆形齿参数与其相同，各参数所指，如图表 5-2。图表 5-2 容屑槽图示 设计分屑槽分屑槽是将较宽的切屑分割成窄切屑，以便于切屑卷曲、容纳和去除。拉刀前、后刀齿上的分屑槽应交错磨出。分屑槽分圆弧形和角度形两种，本次设计拉刀的粗切齿采用圆弧形分屑槽，精切齿采用角度形分屑槽，在设计分屑槽深度时应大于齿升量。查参考文献?复杂刀具设计手册?表1.1-19，刃

56、宽为6mm时，槽数为1个分屑槽参数为：粗切齿： ，取； ，取； ，取。分屑槽宽度；分屑槽高度；分屑槽圆弧半径。圆形齿： 由于精切齿的齿升量较小为0.01mm，拉削量较少，切屑呈崩碎状，所以在精切齿上不用开分屑槽，过渡齿分屑槽和粗切齿分屑槽一样为圆弧形分屑槽，圆形齿分屑槽设计为角度形分屑槽，校准齿无齿升量也不需做分屑槽。在设计分屑槽后角是为了使分屑槽侧刃处的后角大于零，磨制时，应使槽底与后刀面平行或使槽底与拉刀轴线成为拉刀后角。即，粗切齿分屑槽后角为 确定拉刀齿数和直径1拉刀齿数 根据已确定的拉削余量A，选定的粗切齿齿升量，然后按公式估算切削齿齿数z包括粗切齿、校准齿和精切齿的齿数 带入数据，得，取整数z=44齿。查参考文献?机械制造装备设计?表5-14，得各类齿齿数为： 过渡齿：4齿，精切齿：6齿，校准齿：5齿，粗切齿：29齿。 圆形齿齿数确定：根据上文可知，圆形齿第一齿直径为21.2mm，最后一齿直径为内孔最大直径22.021mm，齿升量为0.04mm，得 齿，所以取圆形齿齿数为12齿。 那么总齿数