CA6140车床拨叉（831002）机械加工工艺规程及专用夹具设计【钻25孔、铣叉口侧面】（两幅夹具设计含CAD图纸、说明书）

毕业设计（论文）任务书专业 机械设计制造及其自动化 班级 机械班 姓名 下发日期 题目CA6140车床拨叉（831002）机械加工工艺规程及专用夹具设计专题1. CA6140车床拨叉（831002）机械加工工艺规程设计2. 25孔加工钻床夹具设计, 60叉口两侧面加工夹具设计主要内容及要求要 求： 在指导老师的帮助下，根据设计任务，合理安排时间和进度，认真地、有计划地按时完成任务，培养良好的工作作风。工艺规程设计应该注意理论和实践的结合满足加工质量，生产率，经济性要求，机床夹具设计方案应该合理。计算步骤清晰，计算结果正确；设计制图符合国家标准；使用计算机绘图；说明书要求文字通顺，语言简练，图示清晰。主要内容：（1）确定生产类型，对零件进行工艺分析。（2）选择毛坯种类及其制造方法，绘制零件毛坯图。（3）拟定零件的加工工艺过程，选择各工序的加工设备和工艺装备，确定各工序切削用量，计算工序的工时定额。（4）填写工艺文件： 工艺过程卡片，工序卡片。（5）设计指定工序的专用夹具，绘制装配总图和主要零件图。（6）撰写毕业设计说明书。任务内容： 设计说明书不少于45页，查阅文献10篇以上，翻译英文资料，译文字数不少于5000字，绘制图纸折合总量不少于两张半的A0。主要技术参数该零件图一张，年生产纲领8000件，每日一班。进度及完成日期3月08日3月19日 ：实习 二周3月22日3月26日 ：绘制被加工零件图和毛坯图 一周3月29日4月09日 ：绘制加工工艺路线，编制工艺卡 二周4月12日4月23日 ：进行设计和计算 二周4月26日5月14日 ：设计夹具装配图 三周5月17日5月28日 ：设计夹具的零件图 二周5月31日6月04日 ：翻译英文资料 一周6月07日6月11日 ：编制和整理设计计算说明书 一周6月14日6月18日 ：机动 一周6月21日6月25日 ：准备答辩和答辩 一周教学院长签字日 期教研室主任签字日 期指导教师签字日 期指 导 教 师 评 语 指导教师: 年 月 日指 定 论 文 评 阅 人 评 语 评阅人: 年 月 日答 辩 委 员 会 评 语评定成绩指导教师给定成绩(30%)评阅人给定成绩(30%)答辩成绩（40%）总 评答辩委员会主席签字 实习报告指导教师： 实习学生： 学 号：郑老师带领我们来到莱动实习。来到这里第一感觉就是熟悉，因为我父亲是在矿上工作，小时候对矿上的环境耳濡目染，而这里透漏着国企工业的浓厚味道，让我仿佛是故地重游。早上8点坐车，到了莱动招待所的时候11点左右，然后下午1点半就通知集合， 首先莱动的相关接待人员对我们进行了入场安全教育，随后我们分成三个组进行实习：我们班级12个人和陈老师的十几个人由郑老师带领参观，孟老师，郝老师和另外一个老师带领其他两个组。和以前在海忆机床厂实习不同，进了莱动工厂第一眼看到的就是摆在路边的整齐划一的动力机。这些都是被订做，仓库已经放不开，摆在露天准备随时装箱送货的成品。这里面有单缸，双缸等其他型号动力机。2010年莱动计划生产单缸动力机22万，双缸动力机18万，预计总销售总额15亿，净利润3000万。这次实习，与大二大三实习的相比收获甚大，因为这次的心态不同，所处的知识水平也不同。记得上几次去海忆等工厂的时候一概的走马观花，因为所掌握的专业知识少，也不知道要看什么，要做什么，老师讲的也是很模糊，主要是让我们看，去观察。这次，有着多重目标。郑老师强调这次去看，主要是去生产流程，多看，多想，多问，多思考。比如这一个零部件是如何实现的加工，这些让你来做该怎么做。我们细致的参观了数个车间，制造模具，铸造，车，铣，刨，磨，钻孔，去毛刺，面的粗加工，半精加工，精加工，加工主轴，刷漆，细致到加弹簧垫圈，细致到零件被组装到缸体上的每一个过程。一个成品的成产过程被细致的分成了上百个步骤。因为我们12人的毕业设计主要题目是“夹具”，所以郑老师这次主要让我们看夹具是怎么工作的。就在我走马观花的看时候郑老师提醒我，不要那样看，那样一点收获都没有，不如仔细的看，把一个完全看懂就可以了，这对做设计是非常有作用的。 课堂上讲的定位方法是六点定位，在莱动看到定位缸体进行粗铣的方法，很陌生。 我看得不是非常懂，郑老师讲了一些，我们也对这些拍摄了很多。 肯定对我们的毕业设计作用很大。这次也是第一次见到真正的夹具。如我拍摄到右图。根据工件的特征，夹具体对工件进行紧固，采用3个点进行定位，然后穿过工件上的孔，为不损坏箱体，加一个垫片，利用液压力的作用，压紧箱体。此时箱体完全被紧固。进行粗铣加工。 在参观实习的时候，郑老师对我们分别进行了很多的提问，我们都是课本上的东西学的多，但是一到实践中，知道的确实是很少了，问了几个问题我都一时语塞。有一个问题就是郑老师在一个机床边上问我，这个刀具为什么要加“导向孔”？然后让我想，郑老师把大家分别分开，分别提出问题，我在那里想了老久，郑老师每次问我的时候，我都说差不多了，老师你看我这样说对不对?你看这个刀具的手臂过长，这个导向孔的作用是不是让它不要左右摆动，因为被加工面加工孔的时候，那个表面很坚硬，难免会抖动。郑老师摇头。我又说这个刀具的手臂分成三个台阶是不是由于这个导向孔的位置是来确定这个第二个台阶的位置的呢？因为它穿的距离过远。郑老师又摇头说，你说的这些都不怎么对。这个导向孔的作用就是防止因为这个刀具的手臂过长造成刀具一定的偏斜误差。所以加这个导向孔，就是为了让加工的时候精确，因为过长了，加工出来的就很容易发生倾斜的。其他同学的一些问题我也仔细得听了一些，但是让自己想还是有些费力。在出厂的时候，老师对着所有的同学说。我问大家一个问题。在加工机缸的时候，在主轴的地方怎么加工（如左图）的凹槽，你们想想办法怎么加工出来。如何设计一个机器，让它又快又好的精确的实现加工凹槽的目的。你们想好了，给我一个方案。 然后我们一直参观生产流水线，并没有发现加工这个凹槽的一个工序。所以现在也给我留下了比较大的疑问。我自己设想这个凹槽的加工，在利用平面夹具把机缸定位加紧之后，从上方，下来一个刀具进行凹槽的加工。因为涉及到夹具的装夹，所以我想位置应该比较精确，这个凹槽是用来装弹簧卡圈，精度要求不是很高。现在不知道这个想法对不对，但是在时候查资料，我相信我会妥善解决这个问题。通过这次实习，收获真是蛮大的，首先体验到的就是加工的工序细致化，半自动化所带来的高效精密的生产制造。对加工流程有了一定的认识和了解。从书面知识初步的进入了实践认知阶段，让自己知道只有课本知识是远远不够的，同时对自己的毕业设计题目有很大的启发和帮助。遇到的几个部件和相关的几个问题记录弹簧卡圈和键 第一次在现实中看到弹簧卡圈。郑老师讲这种弹簧卡圈是利用特殊的钳子，夹住卡圈上面的两个孔捏小，然后放到卡槽里面。而这个键是直接用锤子锤进键槽之内。钻孔刀具这个铁板表面为什么要涂成蓝色？ 这个蓝色的涂料叫做“蓝淀”。把这个涂在要加工面的表面，方便画线。机缸被吊运在流水线上。整个过程被分成了上百道加工工序。缸动力机缸体。卸载刀具的时候，用一个楔形块插入主轴上的孔里，用重锤锤击楔形块，把刀具从中打出。另外两个问题：1. 为什么要做成三个台阶2. 第一级台阶处，第二根主轴的螺纹为什么要很长龙门刨床夹具。图中两个红色的方格处是根据被加紧件的形状特征和被加工面特征，利用液压自动加紧的。两个地方为杠杆原理。再通过其他点定位完成对工件的加紧。这个题目对我的毕业设计题目：拨叉零件（4）的机械加工工艺规程和专用夹具设计有很大的启示作用。动力机生产基本概要流程制作模具融化钢铁(看到回收的很多旧部件)铸造铸造出来部件分别对铸造出来的部件进行粗加工，半精加工，精加工。对特殊部件进行处理将各个部件加工出来之后，在生产流水线上进行组装必要的标准件装机经过很多的工序，检测合格。再进行装机，成品。 毕 业 设 计（论 文）题目 CA6140车床拨叉（831002）机械加工工艺规程及专用夹具设计学生姓名：学生学号：指导教师：机械工程 学院 机械设计制造及其自动化 专业 班 I 摘要 C6140 车床拨叉是典型的叉类零件，是机床操纵机构的重要组成零件之一工作 时，操纵变速操纵杆，通过拨叉拨动主轴箱中的滑移齿轮在轴上移动，实现变速虽 然拨叉不直接参予机床的成形运动，但它的加工质量对机床变速机构的安全可靠性及 操作者的劳动强度都有一定的影响。叉类零件刚性差，易产生弯曲变形，加工质量不 稳定，生产效率较低。因此设计科学合理的拨叉加工工艺和专用夹具，对保证零件的 加工质量、提高生产效率、降低成本、减轻工人的劳动强度都具有重要的意义。 通过拨叉零件工艺和专用夹具的设计，能够进一步加强对学生知识能力与综合素 质的培养，尤其是综合设计能力、创新能力、工程实践能力的培养与提高以及重视经 济和环境意识的培养。同时也能够使学生在外语运用、计算机应用、文献查阅等方面 的技能得以提高，为学生走向社会后独立从事工作打下坚实的基础。 关键词 C6140 车床 拨叉 加工 II Abstract C6140 lathe fork fork is a typical type of parts, machine tool control is an important component of body parts of one. Work, the manipulation of variable-speed joystick, struck through the fork spindle gear box in the axis of sliding movement to achieve speed. Although the fork does not directly participate in forming the machine movement, but it is the quality of the processing speed of the machines security and operational reliability of the labor intensity has a certain impact. Parts rigid fork poor, easily bending deformation, the processing quality of instability, low productivity. Therefore the design of scientific and rational process fork and special fixtures, machining to ensure quality, increase productivity, reduce costs, reduce labor intensity are of great significance. Process through the fork parts and special fixture designed to further strengthen the intellectual capacity of students and the overall quality of the training, in particular the capacity of integrated design, innovation, engineering practice and improve the ability, as well as economic and environmental importance to the cultivation of awareness. At the same time so that students can use in a foreign language, computer applications, documentation, inspection and other skills can be improved for students to engage in the work of the independent community and lay a solid foundation. Keywords Modular C6140 lathe fork processing III 目录 摘要 .I ABSTRACT .II 第 1 章 绪论 1 第 2 章 概述 2 2.1 夹具夹紧装置及夹具体的基本要求 .2 2.2 机床夹具功用 .3 2.3 机床夹具在机械加工中的作用 .3 2.4 机床夹具组成 .4 2.5 机床夹具的分类 .5 2.6 机床夹具的设计要求 .7 2.7 现代机床夹具的发展方向 .7 第 3 章 零件的分析 10 3.1 零件的用途 .10 3.2 零件的工艺分析 .10 第 4 章 工艺规程设计 11 4.1 确定毛坯制造形式 .11 4.2 基准的选择 .11 4.3 制定工艺路线 .12 4.4 机械加工余量及毛坯尺寸的确定 .14 4.5 确定切削用量及基本工时 .16 第 5 章 专用夹具设计 43 5.1 问题的提出 .43 5.2 设计思想 .44 5.3 夹具设计 .44 结论 46 参考文献 47 致谢 48 IV 附件 1 .49 附件 2 .60 1 第 1 章 绪论 随着科学技术的进步和生产力的发展，要求机械工业不断提供先进的技术 设备，加之市场需求的变化多端，产品更新换代的周期越来越短，多品种、小 批量生产的比例在提高。这样，传统的生产技术准备工作，很不适应新的生产 特点。为了适应机械工业又好又快发展的需要，机床夹具的设计与制造技术也 必须与时俱进，要求企业的高级技能人才能不断设计出构思合理、结构准确、 工艺精良的夹具。所以，在大学毕业之前，选择简单的夹具设计，希望通过此 次设计，在过程中希望得到以下训练： （1）运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践 知识，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，保证零件的加工质量。 （2）提高结构设计能力。通过设计夹具的训练，获得根据被加工零件的加 工要求，设计出高效，省力，经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。 （3）学会使用手册以及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称， 出处，能够做到熟练的运用。 （4）熟悉零件的工艺制定，和有关计算。 毕业设计是在学完大学的全部课程之后进行的，毕业设计对所学各课程的 深入综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，毕业设计是大学 至关重要的一环。本设计就 CA6140 车床拨叉（831002 ）机械加工工艺规程及 专用夹具设计中的专用夹具进行设计，由于作者的能力有限，设计难免存在不 足和错误，恳请各位老师给予指教，在此致谢！ 2 第 2 章 概述 在机床制造企业生产中，机械加工、检验、焊接、热处理和装配等冷热加 工工艺，都使用着大量的夹具，用以安装对象，使之占有正确的加工位置。夹 具在保证加工质量，改善劳动条件，提高劳动生产率和降低成本等方面有着极 其明显的经济效益。因此，夹具是企业生产中的一种重要的工艺装备。 2.1 夹具夹紧装置及夹具体的基本要求 为了确保工件的加工质量和提高生产率，对夹紧装置提出“正、牢、简、快” 的基本要求，如下 1） “正”就是在夹紧过程中应保持工件原有的正确定位。 2） “牢”就是夹紧力要可靠、适当，既要把工件压紧夹牢，保证工件不位移、 不抖动；又不因为夹紧力过大而使工件表面损伤或变形。 3） “简”就是结构简单、工艺性能好、容易制造。只有在生产批量较大的时 候，才考虑相应增加夹具夹紧机构的复杂程度和自动化程度。 4） “快”就是夹紧机构的操作应安全、迅速、方便、省力。 设计夹紧装置时，首先要合理选择夹紧力的方向，再确定其着力点和大小， 并确定夹紧力的传递方式和相应的机构，最后选用或设计夹紧装置的具体结构， 来保证实现上述基本要求。 对于夹具体的基本要求，如下： 1）应有足够的强度和刚度 2）力求结构简单，装卸工件方便 3）要有良好的结构工艺性和实用性 4）结构尺寸大小适当且稳定 5）排除切削问题要解决 6）夹具在机床上安装要稳定、安全 3 2.2 机床夹具功用 机床夹具的主要功能如下： 1）保证加工质量 使用机床夹具的首要任务是保证加工精度，特别是保证被加工工件的加 工面与定位面之间以及被加工表面相互之间的位置精度。 2）提高生产率，降低生产成本 使用夹具后可减少划线、找正等辅助时间，且容易实现多件、多工位加 工。 3）扩大机床工艺范围 在机床上使用夹具可使加工变得方便，并可扩大机床的工艺范围。 4）减轻工人的劳动强度，保证生产安全 采用专用夹具装卸工件显然比不用夹具方便、省力、安全、迅速。 2.3 机床夹具在机械加工中的作用 在机床上应用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。 1.机床夹具的主要功能 机床夹具的主要功能是装夹工件，使工件装夹中的定位和夹紧。 1） 、定位 确定工件在夹具中占有正确的位置的过程，定位是通过工件定位基准而与 夹具定位元件的定位面接触成配合实现的正定位可以保证加工面的尺寸和位置 的精度要求。 2）.夹紧 工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不错的操作。由于 工件在加工时，受到各种力的作用若不将其固定，则工件会松动、脱离，因此 夹紧为工件提高了安全和可靠的加工条件。 4 2机床夹具的特殊功能 机床夹具的特殊功能主要是对刀与导向。 1）.对刀 调整刀具切削相对工件或夹具的正确位置如铣床夹具中饿对刀块，它能迅 速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。 2）.导向 如铣床夹具中的钻模板与钻套，能迅速的确定钻头的位置，并引导其进行 钻削，导向元件制成模板形成故钻床夹具长称为钻模、镗床夹具（镗模）也是 具有导向的功能的。 2.4 机床夹具组成 一机床夹具的基本组成部分 虽然各类机床夹具的结构有所不同但按主要功能加以分析。机床夹具的基 本组成部分是定位元件，夹紧装置和夹具体三个部分，这也好似夹具体的主要 内容。 1.定位元件 定位元件是夹具的主要功能元件之一 ，通常当工件定位基准面的形状确 定后，定位元件的结构也就确定了。 2.夹紧装置也是夹具的主要元件之一，一般铰链压板、螺钉、夹紧装置等。 3.夹具体 通常夹具作为铸件的结构、锻件结构、焊接结构，形状有回转体形和底座 等多种定位元件，夹紧装置等分布在夹具体不同的位置上。 二、夹具的其他组成部分 为满足夹具的饿其他功能要求，各种夹具好要设计其他的元件个装置。 1.连接元件 根据机床的工作特点，夹具在机床上的安装。 5 连接常有的两种方式：一种是安装在机床工作台上，另一种是安装在机床 主轴上，连接元件用于确定夹具本身在机床上的位置。 2.对刀与导向装置 对刀装置常见在铣床夹具中，用以对刀块，调铣刀对刀前的位置，对刀时， 铣刀不能与对刀块直接相连，以免碰伤铣刀的切削刃和对刀块工作表面。 导向装置钻模板、钻套、镗模的镗模支架。镗套，它们能确定刀具的位置， 并引导刀具进行切削。 3.其他元件和装置 根据加工的需要，有些夹具分别采用分度装夹，例如靠模装置上下料加工 工艺机器人等。 2.5 机床夹具的分类 1.按夹具的通用特性分类 这是一种基本的分类方法，主要反应夹具在不同生产类型中的通用特性， 故也是选择夹具主要依据。目前，我国常用的夹具有通用夹具、专用夹具和自 动化生产夹具等五大类。 1）.通用夹具 通用夹具是指结构、尺寸已规格化，具有一定通用性的夹具、如三爪自定 心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架、电磁吸盘等。 其特点是使用性强，不需调整或稍加调整就可以装夹一定形状和尺寸范围内 的各种工件，这类夹具以商品化，且成为机床附件，采用这种夹具可减少生 产周期，减少夹具品种从而降低生产成本，其缺点是夹具的精度不高，生产 效率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，故使用与单件小批量生产中。 2）.专用夹具 专用夹具是针对一个工序的要求而专门设计和制造夹具，其特点是针对性 极强，没有通用性，在产品相对稳定批量较大的生产中，常用各种专用夹具， 6 可获得较长，随着现代多品种中小批量的发展专用夹具在专用性和经济性等方 面已多生许多问题。 3）.可调夹具 可调夹具是针对通用夹具专用夹具的缺陷而发展起来的异类新型夹具对不 同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件 便可使用。它一般又称为通用可调夹具和成组夹具两种，前者的通用范围比通 用夹具更大，后者则是一种可调夹具，它按成组原理设计并能加工一组相似零 件，故在多品种中，中小批生产中上午有较好的经济效应。 4）.组合夹具 组合夹具是一种模块化的夹具，标准的模块元件有较高的精度和耐磨性， 可组装成各种夹具夹具用具既可拆除，留用组装新的夹具，由于使用组合夹具 可缩短生产准备周期，元件能重复多次使用，并且有可减少专用家句数量的优 点，因此、组合夹具在单件中小批多品种生产和数控加工中，是一种较经济的 夹具，组合夹具也已商品化。 5）.自动化生产专用夹具 自动化生产专用夹具主要分为线夹具和数控机床专用夹具两大类，自动线 夹具有两种：一种是固定完成夹具，一种是随行夹具，数控机床夹具还包括加 工中心夹具和柔性制造系统专用夹具，随着制造的现代化，在企业中数控机床 的夹具比例正在增加，得以满足数控机床的加工要求，数控几传呼的典型结构 是平装夹具，它是利用标准的模块组装的夹具。 2.按夹具使用的机床分类 这是专用夹具设计使用的分类方法，如车床、铣床、刨床、钻床、数控车 床等夹具。设计专用夹具时机床的类别、组别、型别主要参数均以确定。它们 不同点是机床切削成型运动不同、故夹具与机床的连接方式不同它们的加工精 度要求也各不相同。 7 2.6 机床夹具的设计要求 设计夹具时必须使工件的加工质量、生产效率、劳动条件和经济效益等四 方面达到辩证的统一。其中能稳定地保证加工质量是最基本的要求。为了提高 生产率，夹具采用先进的结构和机械传动装置以及快速高效的夹紧装置，以缩 短辅助时间，这往往会增加夹具的制造成本，但当工件的批量增加到一定规模 时，因为单件的工时下降所获得的经济效益将得到补偿，从而降低工件的制造 成本。因此所设计的夹具其复杂程度和工作效率必须与生产规模相适应，才能 获得良好的经济效果。 但是，任何技术措施都会遇到某些特殊情况，故对以上四方面有时候也很 侧重。例如对于位置精度要求很高的工件加工，往往着眼于满足加工精度要求； 对于精度要求不高的而生产批量较大的工件，则需要着重考虑提高夹具的工效。 总之，设计夹具时应该满足以下几个基本要求： 1）.保证工件的加工精度 即在机械加工工艺系统中，夹具在满足以下 三个 要求：工件在夹具中的定位，夹具在机床上的位置，刀具的正确位置。 2）.保证工人的造作安全； 3）.达到加工的造作生产率要求 4）.满足夹具一定的使用寿命和经济效应 2.7 现代机床夹具的发展方向 由于市场需求的变化多端以及机电产品的竞争日益激烈，产品更新换代的 周期短，多品种、中小批量生产的比例在提高。为了适应现代化机械工业向高、 精、尖方向发展的需要，现代机床夹具也必须与时俱进，传统的生产技术准备 8 工作和传统的夹具结构已经不适应新的生产特点，其发展方向主要表现为“四化” 。 （1）标准化 夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面，在制造典型夹具，结构 的基础上，首先进行夹具元件和部件的通用化，建立典型尺寸系列或变型， 以减少功能用途相近的夹具元件和不见的形成：舍弃一些功能低劣的结构， 通用化方法包括：夹具、部件、元件、毛呸和材料的通用化夹具的标准化阶 段是通用化的深入并为工作图的审查创造了良好的条件。目前，我国已有夹 具零件、部件的国家标准以及通用夹具标准，组合夹具标准等。夹具的标准 化也是夹具柔性化高效化的基础，作为发展趋势， ，有利于夹具的专业化生产 和有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。 （2）可调化、组合化 夹具的可调化、组合化即夹具的柔性化，它与机床的柔性化相似，它是通 过调 组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特 征、生产批量、工件的形状和尺寸等，具有柔性化特征的新型夹具种类主要 有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块夹具、数控夹具等，在较长 时间内，夹具的柔性化趋向将是夹具发展的主要方向。 （3）精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必也相应提高对其精度要求。精密化夹 具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度可达正负 0.1，用于 精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为 5um，又如用于轴承套圈磨削的电 磁无心夹具，工件的圆度可达 0.5um。 （4）高效自动化 高效化夹具主要用来减少工件加工的机动时的和辅助时的，以提高劳动 生产率，减少工人劳动强度，常见的高效化夹具有：自动化夹具、告诉化夹 9 具、具有夹紧动力模块的夹具等。例如使用电动虎钳装夹工件，可使工件效 率比普通虎钳提高了 5 倍左右；而高速卡盘则可保证卡爪在转速 9000r/min 的 条件下能正常夹紧工件，使切削速度大幅度提高。 10 第 3 章 零件的分析 3.1 零件用途 题目所给的零件是 CA6140 车床的拨叉。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工作，获得所需的速度和扭矩的作用。 零件的 孔与操纵机构相连， 半圆孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。25 60 通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。 3.2 零件的工艺分析 零件的材料为 HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、 脆性高，不适合磨削。该零件两个面都没有尺寸精度的要求，也无粗糙度的要 求。以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求： 1小头孔 (H7)（内表面粗糙度要求为 1.6） ； 25 +0.0230 2大头半圆孔 (H12)（内表面粗糙度要求为 3.2）及其端面60 +0.30 （A、B 面） （粗糙度要求为 3.2） ； 390168 槽两个侧面（粗糙度要求为 3.2） ； 4. 90168 槽所在的底面（C 面）和端面（粗糙度要求为 6.3） ； 5M221.5 圆端面(D 面) （粗糙度要求为 6.3） ； 6. 大半圆铣断断口面（粗糙度要求为 6.3） ； 60 7大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.1mm；槽端面与小 头孔中心线的垂直度误差为 0.08m。 其中， 孔的粗糙度要求为 1.6，需要精加工，因为是大批量生产，所以25 采用钻削以保证其加工精度；大半圆孔内表面粗糙度要求为 3.2，需要通过先粗 镗后精镗实现；A、B、C 面以及 90168 槽可以通过粗 精铣加工；其他加 工表面可以通过一次铣削加工。同时保证零件中的两个垂直度要求。 11 第 4 章 工艺规程设计 4.1 确定毛坯的制造形式 零件的材料为 HT200,零件承受的冲击载荷不是很大，且零件的轮廓尺寸较 大，结构较为复杂，又为大批量生产，而且表面粗糙度质量要求也不是很高， 故可采用铸件，以提高生产效率和效益。 4.2 基准的选择 基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，对零件的生产是非常重要。 定位基准的选择 粗基准选择：本零件毛坯是金属模铸造成型，铸件精度较高；粗基准一般只 能使用一次，以免产生较大的位置误差。 精基准选择：用工序基准作为精基准，实现基准重合，以免产生基准不重合 误差；为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可遵循互为基准原则反复 加工各表面。 12 4.3 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度 的技术要求能得到合理的保证，在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可 以考虑采用万能机床以及专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之 外还应当考虑经济效果，以便生产成本尽量降低。 1. 工艺路线方案一 工序一 粗、钻、扩、铰、精铰 、 孔 工序二 粗、精铣 、 孔下端面。 工序三 粗、精铣 孔上端面 工序四 粗、精铣 孔上端面 工序五 切断。 工序六 铣螺纹孔端面。 工序七 钻 孔（装配时钻铰锥孔） 。 工序八 攻 M221.5 螺纹。 工序九 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面 工序十 粗铣 半精铣 精铣 16H11 的槽。 工序十一 检查。 上面的工序加工不太合理，因为由经验告诉我们大多数都应该先铣平面再 加工孔，那样会更能容易满足零件的加工要求，效率不高，但同时钻两个孔， 对设备有一定要求。且看另一个方案。 2. 工艺路线方案二 工序一 粗、精铣 孔上端面。 工序二 粗、精铣 孔下端面。 工序三 钻、扩、铰、精铰 孔。 工序四 钻、扩、铰、精铰 孔。 工序五 粗、精铣 孔上端面 工序六 粗、精铣 孔下端面。 工序七 切断。 工序八 铣螺纹孔端面。 13 工序九 钻 孔（装配时钻铰锥孔） 。 工序十 攻 M221.5 螺纹。 工序十一 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面 工序十二 粗、半精铣 精铣 16H11 的槽。 工序十三 检查。 上面工序可以适合大多数生产，但是在全部工序中间的工序七把两件铣断， 对以后的各工序的加工定位夹紧不方便，从而导致效率较低。再看另一方案。 3. 工艺路线方案三 工序一 粗、精铣 孔上端面。 工序二 粗、精铣 孔下端面。 工序三 钻、扩、铰、精铰 孔。 工序四 钻、扩、铰、精铰 孔。 工序五 粗、精铣 孔上端面 工序六 粗、精铣 孔下端面。 工序七 铣螺纹孔端面。 工序八 钻 孔（装配时钻铰锥孔） 。 工序九 攻 M221.5 螺纹。 工序十 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面。 工序十一 粗、半精铣 精铣 16H11 的槽。 工序十二 切断。 工序十三 检查。 此方案仍有先钻孔再铣平面的不足，所以这个方案仍不是最好的工艺路线 综合考虑以上各方案的各不足因素，得到以下我的工艺路线。 4. 工艺路线方案四 工序一 以 外圆为粗基准，钻、扩、铰、精铰 孔,孔的精度达到 IT7。42 25 工序二 以 孔为精基准，粗铣、精铣 孔下端面，保证端面相对孔垂直25 60 度误差是 0.1。 工序三 以 孔下端面为精基准，粗铣、精铣 孔上端面，保证端面相对60 60 孔垂直度误差是 0.1。 工序四 以 孔上下端面为精基准，粗镗、精镗 孔，保证孔的精度达到60 60 14 IT8。 工序五 以 孔为精基准，粗铣槽端面。25 工序六 以 孔为精基准，铣 16H11 的槽保证槽的侧面相对孔的垂直度误25 差是 0.08。 工序七 以 孔为精基准，粗铣螺纹孔端面。25 工序八 以 孔为精基准，钻 孔（装配时钻铰锥孔） 。25 20 工序九 以 孔为精基准，攻 M221.5 螺纹。25 工序十 两件铣断 工序十一 去毛刺 工序十二 检查 4.4 机械加工余量及毛坯尺寸的确定 4.4.1 毛坯的生产类型 零件材料为 HT200，采用铸造毛坯；根据机械加工工艺手册（第二版） （机械工业出版社，王先逵主编） （以下简称手册 ）表 3.1-173.1-20，零件 生产类型为成批制造，形状比较简单，最大轮廓尺寸为 342.22mm（两件合铸） ， 故采用精度较高的金属型铸造方法。 4.4.2 毛坯尺寸公差与机械加工余量的确定 1.求最大轮廓尺寸 两件合铸，最大轮廓尺寸为 342.22mm。 2.选取公差等级 CT 由手册表 3.1-24，铸造方法按照金属型铸造，材 料按照灰铸铁，的公差等级范围为 810 级，取为 9 级。 3.求铸件尺寸公差 根据加工面的基本尺寸和铸件尺寸公差等级 CT，由 手册表 3.1-21 选取铸件各加工面尺寸公差，公差带相对于基本尺寸对称分 布。 4.求机械加工余量等级 由手册3.1-26，铸造方法按照金属型，铸件材 料按照灰铸铁，得机械加工余量等级范围为 DF 级，取为 E 级。 5.求 RMA（要求的机械加工余量） 对所有加工表面取同一个数值，由 手册表 3.1-27 查最大轮廓尺寸为 342.22mm、机械加工余量等级为 E 级， （由机械制造技术基础课程设计指南崇凯主编表 5-4）得 RMA 数值为 15 1.4mm。 （RMA 意指要求的铸件机械加工余量） 铸件毛坯尺寸公差与加工余量 项目 A 面 B 面 6012孔 C 面 D 面 公差等级 CT 9 9 9 9 9 加工面基本尺寸 F 36 12 60 36 44 铸件尺寸公差 CT 1.6 1.6 2 1.8 2 机械加工余量等级 E E E E E RMA 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 毛坯基本尺寸 R 38.5 14.2 56.2 383 46.4 总余量 2.5 2.2 3.8 2.3 2.4 6.求毛坯基本尺寸 R 1) 通过钻削得到，铸成实心；内孔 257 2) 外圆斜面， 外圆斜面以及 90168 槽通过铣削得到，不铸成毛坯；42 32 3) A 面单侧加工，根据公式 得 R=36+1.4+2.2/2=38.5mm；=+2 4) B 面单侧加工，根据公式 得=+2 R=12+1.4+1.6/2=14.2mm； (5) 孔，属于内腔加工，根据公式6012 得，R=60-21.4-2/2=56.2mm；= -2-2 5) C 面为单侧加工，根据公式 得 R=36+1.4+1.8/2=38.3mm=+2 6) D 面为单侧加工，据公式 得 R=44+1.4+2/2=46.4mm；=+2 4.5 确立切削用量及基本工时 4.5.1 工艺计算 1.内孔表面 前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定格表面的各个加工 工序的加工余量如下：（机械加工工艺手册表 3.2-9 查得&5-16 页数表） 工序余量加工表面 加工 内容 加工 余量 精度 等级 工序尺寸 表面 粗糙度 最小 最大 钻孔 22 IT12 22+0.210 12.5 23 23.21 扩孔 2.7 IT10 24.7+0.0840 12.5 1.8 2.01425小孔 粗铰 0.24 IT9 24.94+0.0520 0.056 0.192 16 精铰 0.06 IT7-8 25+0.0210 1.6 0.008 0.081 铸孔 - CT9 56.21 12.5 粗镗 2.8 IT13 59+0.460 6.3 1.8 4.2660大 圆 孔 精镗 1.0 IT12-13 60+0.30 3.2 0.54 1.3 2.平面 工序余量 加工表面 加工内容 加工余量 精度等级 工序尺寸 表面 粗糙 度 最小 最大 铸造 2.5 CT9 38.5 1.1 12.5 粗铣 1.5 IT13 37 6.360下端面 精铣 1.0 IT12-13 36 3.2 铸造 2.2 CT9 14.2 0.8 12.5 粗铣 1.2 IT12 1300.186.360上端面 精铣 1.0 IT11-12 120.060.183.2 铸造 - CT9 38.3 12.532外 圆 端面 粗铣 2.3 IT13 36 6.3 铸造 - CT9 46.4+0.80.912.5 粗铣 1.4 IT13 4500.336.3 0.6 1.839032 面 精铣 1.0 IT12-13 4400.3 3.2 0.57 1.2 粗铣 011 IT12 90147 6.390168 槽 精铣 021 IT11-12 90168 3.2 大圆断口面 铣断 6.3 4.5.2 确定切削用量及时间定额 工序一：钻、扩、粗铰、精铰25 孔，用 外圆及其端面为粗基准42 1. 加工条件 工件材料：灰铸铁 HT200 加工要求：钻25 的孔，其表面粗糙度值为 Rz=1.6 m；先钻22 的孔在扩24.7 的孔，再粗铰24.94 孔，再精铰25 孔。 机床：Z535 立式钻床（机械制造技术基础课程设计指南 表 5-64） 。 17 刀具：选用22mm 标准高速钢麻花钻 GB/T6135.2-1996，24.7 的扩刀，铰刀。 2. 计算切削用量 （1）钻22mm 的孔。 进给量 查手册 1P-3-133，表 3.4-1，钻孔进给量 =0.470.57/ 由于孔深与孔径之比 l/d=80/22=3.7，修正系数 所以1=0.97 =0.970.450.55/ 根据手册 1表 3.4-3 得知钻头强度所允许的进给量 机=1.75/， 床进给机构允许的轴向力为 15696N，再查表 3.4-4，允许的进给量为 ，按指南表 5-66，取1.8/ f=0.32mm/r 由于所取进给量 f 远小于 ，故所选 f 可用。和 所以进给量可以取为 f= 0.32mm/r 钻削速度 查手册表 3.4-8【手册 1P3-138】 ，切削速度计算公式为： ）min/(0vyxpmvckfaTdz 其中,c v=9.4，d 0=22mm,zv=0.25，m=0.125，x v=0， yv=0.4，f=0.32，查得修正系 数：k Tv=1.0，k lv=0.85，k tv=1.0，故修正后的理论切削速度为： in/63.1.085.32.0164.94.2505. mvc =10000=100016.3622 =236.71/cv 按 z535 机床取 n=275r/min，实际切削速度为： 实 =222751000=19.0/ 检验机床扭矩及功率 由手册 1表 34-10 得扭矩公式： 18 =0 其中，C F=420,d0=22mm,zF=1.0,f=0.32mm/r,yF=0.8,kF=1.0. 得： F=3713.57N 由手册 1表 34-10 得扭矩公式： =0 其中，C M=0.206,d0=22mm,zM=2.0,f=0.32mm/r,yM=0.8,kM=1.0. =0.206222.00.320.81.0=40.07 即 M=40.07Nm 由于实际加工条件与上述所计算条件不完全相同，故应对结果进行修正。由 手册 1表 3.4-11，切削力及转矩的修正系数 =1.10 所以： F=3713.15N 1.10=4084.47N M=40.07 1.10=44.08N.M Z535 立式钻床参数 Mm=392.4Nm 功率： =300 其中，M=44.08Nm，v=16.36m/min，d 0=22mm。 =1.09KW 切削功率 =（ 实） =1.09（ 19.016.36） 1.10=1.39 Z535 立式钻床有效功率(数据由指南表 5-64 查出 )： =4.50.81=3.65 由于 ，故切削用量可用，即 =1.0， =210， =205， =65.97， =0.12/ 计算切削工时 =+1+2 其中 ，l w=82mm，v f=205mm/min，查手册表 2.1-101，得 l1+ l2=22mm 故得： tm=0.51min 工序三：粗铣、精铣 大圆上端面，以 孔下端面做定位基准60 60 1加工条件 工件材料：灰铸铁 HT200 加工要求：铣削 上端面，其表面粗糙度值为 Rz=3.2 m；先粗铣后精铣；加60 工余量 Z=2.2mm。 机床：X51 立式铣床（机械制造技术基础课程设计指南 表 5-71） 。 刀具：硬质合金 YG6 面铣刀，D=100mm，齿数 8。 2 计算切削用量 25 （1）粗铣至 12.6 00.18 确定切削深度 ap 铣削余量为 mm，较小，故选择 ap=1.2mm 一次走刀即可完成。14.213=1.2 粗铣时的进给量 根据手册表 2.1-73，铣削进给量为 fz=0.090.18mm/z，则 f=0.721.44mm/r 选择 =0.18/ 确定刀具寿命及磨钝标准 根据机械制造技术基础课程设计指南表 5-148，铣刀刀齿后刀面最大磨损量 为 1.5mm；由于铣刀直径 D=100mm，根据表 5-149，铣刀寿命 T=180min。 计算铣削速度 铣削速度计算公式： = 0 其中 =203， 0=100， =0.2， =180， =0.32， =1.2， = 0.18， =82， =8， =0.15， =0.35， =0.2， =0， =0.881.2=1.056 （手册表 2.1-77） 则 vc=75.1m/min 确定机床主轴转速 =10000 =239.1/ 按机床选择转速 n=210r/min，v fc=300mm/min =300210=1.4/ 实际铣削速度 vc=65.9m/min， =0.175/ 校验机床 铣削力 ，扭矩 ，铣削功率 = 0 =02000 =60000 26 其中， （表 2.1-78） =534,=0.9,=0.74,=1.0,=1.0,=0,=1.2,=0.175/, =82,0=100,=210,=1.11 则 =192.8， =9.64， =0.21 主轴允许功率 ,故校验合格，最终确定=4.50.75=3.4 =1.2， =210， =300 =65.9， =0.175/ 计算切削工时 =+1+2 其中 ，l w=82mm，v f=300mm/min，查手册表 2.1-101，得 l1+ l2=22mm 故得 tm=0.35min （2）精铣至 12 0.060.18 确定切削深度 ap 铣削余量为 ，较小，故选择 ap=1mm 一次走刀即可完成。1312=1 粗铣时的进给量 根据手册表 2.1-73，铣削进给量为 f=0.51.0mm/r，即 af=0.060.13mm/z， 取 =0.13/ 确定刀具寿命及磨钝标准 根据机械制造技术基础课程设计指南表 5-148，铣刀刀齿后刀面最大磨损量 为 0.5mm；由于铣刀直径 D=100mm，根据表 5-149，铣刀寿命 T=180min。 计算铣削速度 铣削速度计算公式： = 0 其中 27 =203,0=100,=0.2,=180,=0.32,=1,=0.13, =82,=8,=0.15,=0.35,=0.2,=0,= =0.880.81.2=0.85 则 vc=69.6m/min 确定机床主轴转速 =10000 =221.5/ 按机床选择转速 n=210r/min，v fc=205mm/min =205210=0.98/ 实际铣削速度 vc=65.9m/min,=0.12/ 校验机床 铣削力 ，扭矩 ，铣削功率 = 0 =02000 =60000 其中， （表 2.1-78） =534， =0.9， =0.74， =1.0， =1.0， =0， =1， =0.12， =82， 0=100， =210， =1.07 则 =97.6， =4.88， =0.11 主轴允许功率 ,故校验合格，最终确定=3.4 =1， =210， =205 =65.97， =0.12/ 计算切削工时 =+1+2 其中 ，l w=82mm，v f=205mm/min，查手册表 2.1-101，得 l1+ l2=22mm 故得： tm=0.51min 工序四：半精镗、精镗 大圆孔，以 孔为精基准60 25 28 1 加工条件： 机床：T60 卧式镗床，高速钢镗刀，专用夹具 2 计算去除量： 半精镗：单边余量 ，可一次切除，则 ap=1.4mm，根据手册 =2.82=1.4 表 1.2-33，得 v=2035m/min，f=0.31.0mm/r 选取 f=0.5mm/r，v=30m/min， ，按机床选择 n=160r/min； =1000=177/ 计算切削基本工时： ，v=19.65m/min = 121600.5=0.15 精镗：单边余量 ，可一次切除，则 ap=0.5mm，根据手册 =1.02=0.5 表 1.2-33，选取 f=3mm/r，v=10m/min， ，按机床选择 =1000=53/ n=63r/min，v=11.9m/min 计算切削基本工时： = 12633=0.064 工序五：粗铣、精铣 面，以 孔为定位基准9032 25 1. 加工条件 工件材料：灰铸铁 HT200 加工要求：铣削 端面，其表面粗糙度值为 ；先粗铣后精铣；9032 =3.2 加工余量 。=2.4 机床：X61 卧式铣床（机械制造技术基础课程设计指南 表 5-74） 。 刀具：硬质合金 YG8 面铣刀，D=100mm，齿数 5。 2. 计算切削用量 （1）粗铣至 45 确定切削深度 ap 铣削余量为 mm，较小，故选择 ap=1.4mm 一次走刀即可完成。46.445.0=1.4 粗铣时的进给量根据手册 1表 2.1-73，铣削进给量为 29 （则 f=1.01.45mm/r）=0.200.29/齿 采用对称铣削，取 =0.2/齿 确定刀具寿命及磨钝标准 根据机械制造技术基础课程设计指南表 5-148，铣刀刀齿后刀面最大磨损量 为 1.5mm；由于铣刀直径 D=100mm，根据表 5-149，铣刀寿命 T=180min。 计算铣削速度 铣削速度计算公式： = 0 其中， =203,0=100,=0.2,=180,=0.32,=1.4,=0.2, =32,=5,=0.15,=0.35,=0.2,=0,=0.881.0 =0.88 （手册 1表 2.1-77） 则修正后的 vc=71.1m/min 确定机床主轴转速 =10000 =226.3/ 按机床选择转速 n=210r/min，v fc=230mm/min =230300=1.10/ 实际铣削速度 vc=65.97m/min,=0.22/齿 校验机床 铣削力 ，扭矩 ，铣削功率 = 0 =02000 =60000 其中， （表 2.1-78） =534， =0.9， =0.74， =1.0， =1.0， =0， =1.4 =0.22/， =32， 0=100， =210 30 =1.11 则 =83.74， =4.19， =0.092 主轴允许功率 ,故校验合格，最终确 =4.50.75=3.4 定 =1.4,=210,=230, =94.25,=0.22/ 计算切削工时 =+1+2 其中 ，l w=90mm，v f=230mm/min，查手册表 2.1-101，得 l1+ l2=5mm 故得： tm=0.41min （2）精铣至 44 确定切削深度 ap 铣削余量为 ，较小，故选择 ap=1mm 一次走刀即可完成。4544=1 粗铣时的进给量 根据手册表 2.1-73，铣削进给量为 f=0.51.0mm/r，即 af=0.10.2mm/z 取 =0.2/ 确定刀具寿命及磨钝标准 根据机械制造技术基础课程设计指南表 5-148，铣刀刀齿后刀面最大磨损量 为 0.5mm；由于铣刀直径 D=100mm，根据表 5-149，铣刀寿命 T=180min。 计算铣削速度 铣削速度计算公式： = 0 其中， =203,0=100,=0.2,=180,=0.32,=1,=0.2, =32,=5,=0.15,=0.35,=0.2,=0,= =0.880.81.2=0.85 则 vc=72.24m/min 31 确定机床主轴转速 =10000 =230.0/ 按机床选择转速 n=255r/min，v fc=230mm/min =230255=0.90/ 实际铣削速度 vc=80.1m/min,=0.18/ 校验机床 铣削力 ，扭矩 ，铣削功率 = 0 =02000 =60000 其中， （表 2.1-78） =534,=0.9,=0.74,=1.0,=1.0,=0,=1,=0.18,= 32,0=100,=255,=1.07 则 =51.4， =2.57， =0.069 主轴允许功率 ，故校验合格，最终 =4.50.75=3.4 确定 =1,=255,=230,=80.1,=0.18/ 计算切削工时 =+1+2 其中 ，l w=90mm，v f=230mm/min，查手册表 2.1-101，得 l1+ l2=5mm 故得 tm=0.41min 工序六：以 孔为精基准，铣 16H11 的槽保证槽的侧面相对孔的垂直度误差25 是 0.08 1. 粗铣 槽，以 孔为定位基准90168 25 加工要求：粗铣 90168 槽至 90147 机床：选用 X51 立式铣床 刀具：根据指南表 5-105， （JB/T 7953-1999） ，选择镶齿三面刃铣刀， d=125mm，齿数 z=14，l=14mm 32 =14,=7 （小注：铣削切削层公称宽度 ，简称铣削宽度，指垂直于铣刀轴向方向的切 削层尺寸） 查手册 1表 2.1-89，得 af=0.20mm/z，v=27m/min，P m=0.94kW； 查手册 1表 2.1-79，得 使用切削液；=1.05,=.91, 查手册 1表 2.1-79，得 ，P m=0.941.06=1.0kW3.4kW，机床可=1.06 用； 则 v=271.050.91=25.8m/min =10000 =66/ 按机床选取 n=65r/min，进给量 vf=130mm/min 则实际切削速度 v=25.5m/min 计算铣削基本工时： 1= （ 0） =28.74， 2=5，