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機械制造技術課程設計 設計題目 CA6140車床撥叉813003 零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設計 學生姓名 陳紹輝 學號 200911413205 班級 工業(yè)1092 成績 指導教師 鐘羅杰 職稱 設計時間 2012-01-01 裝袋清單： □ 1．零件圖 □ 2．毛坯圖 □ 3．夾具裝配圖和零件圖（一個零件） □ 4．機械加工工藝過程卡和工序卡（一個工序） □ 5．設計說明書 □ 6．其它 評閱（簽名）： 年 月 日 廣東海洋大學 機械設計制造及自動化專業(yè) 機械加工工藝過程卡片 產品型號 CA6140 零件圖號 831003 共 2 頁 產品名稱 車床 零件名稱 撥叉 第 1 頁 材料牌號 HT200 毛坯種類 鑄件 毛坯外型尺寸 40*83*75 每毛坯可制件數 1 每臺件數 1 工序 號 工序名稱 工序內容 設備 夾具 刀具 量具 工時 名稱 型號 名稱 規(guī)格 名稱 規(guī)格 名稱 規(guī)格 1 銑削 以前端面為基準面 1，粗銑后端面（40*75端面）Ra=6.3 臥室銑床 X62W 專用夾具 圓柱形銑刀 游標卡尺 略 2 鉆孔、擴孔 以已加工的左端面為基準面 1，鉆孔?20；2擴孔至?22 立式鉆床 Z533 專用夾具 麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀 游標卡尺、塞規(guī) 略 3 銑削 以右端面為基準面和孔?22的軸線為基準線 1，精銑后端面（40*75端面至80mm）Ra=3.2 臥室銑床 X62W 專用夾具 圓柱形銑刀 游標卡尺 略 4 倒角 1，倒角15° 車床 CA6140 專用夾具 普通車刀 游標卡尺 略 5 拉花鍵 1，以左端面和孔?22為基準，拉花鍵 ?25H7 拉床 L6120 專用夾具 拉刀 卡規(guī) 略 6 銑削 以花鍵孔的軸線和左端面為基準 1，粗銑溝槽 18H11； Ra=6.3um 臥室銑床 X62W 專用夾具 三面刃銑刀 卡規(guī)、深度游標卡尺 3.73min 7 銑削 以花鍵孔的軸線和左端面為基準 1，精銑溝槽18H11，(槽底Ra=6.3um，槽內側Ra=3.2um) 臥室銑床 X62W 專用夾具 三面刃銑刀 卡規(guī)、深度游標卡尺 5.24min 8 銑削 以花鍵孔的軸線和左端面為基準 1，粗銑上平面 Ra=6.3 立式銑床 X52K 專用夾具 面銑刀 刀形平尺、游標卡尺 略 9 銑削 以花鍵孔的軸線和左端面為基準 1，精銑上平面 Ra=3.2 立式銑床 X52K 專用夾具 面銑刀 刀形平尺、游標卡尺 略 10 鉆孔、攻螺紋 以花鍵孔的軸線和左端面為基準 1，鉆孔2*?6 2，攻螺紋2*M8mm 立式鉆床 Z525 專用夾具 麻花鉆、絲錐 內徑千分尺、螺紋塞規(guī) 6.25min 11 鉆、鉸、錐銷孔 以花鍵孔的軸線和左端面為基準 1，鉆鉸 錐銷孔 立式鉆床 Z525 專用夾具 麻花鉆、錐鉸刀 卡規(guī)、塞規(guī) 略 12 去毛刺 鉗工臺 專用夾具 平銼 百分表 略 13 清洗 清洗機 專用夾具 清洗機 略 14 檢驗 檢驗車間 卡尺、塞規(guī)、深度游標卡尺等 略 廣東海洋大學工程學院機械系 班級：工業(yè)1092 姓名： 陳紹輝 編制日期：2012-01-08 機械加工工序卡片 產品型號 CA6140 零件圖號 813003 共 1 頁 產品名稱 車床 零件名稱 撥叉 第 1 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 0 7 精銑槽18H11 HT200 毛坯種類 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件數 每臺件數 鑄件 40*83*75 1 2 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數 臥室銑床 X62W 2 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 乳化液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 工步號 工步內容 工藝裝備 主軸轉速 (r/min) 銑削速度 (m/min) 進給量 (mm/z) 背吃刀量 (mm) 進給次數 工時定額 機動 輔助 1 精銑槽18H11寬至18H11（粗銑槽后槽寬16，槽深33），切削深度35mm，槽深加工余量為2mm，槽寬加工余量為2mm，加工后粗糙度（底面Ra=6.3，兩側面Ra=3.2） 鑲齒三面刃銑刀（外徑160，內徑40，l=16，齒數18）、卡規(guī)、深度游標卡尺 47.5 23 0.05 2 1 1.52min 0.82min 廣東海洋大學工程學院機械系 班級：工業(yè)1092 姓名：陳紹輝 編制日期：2012-01-08 1 目 錄 前言----------------------------------------------------------------2 設計目的------------------------------------------------------------2 1.CA6140 車床撥叉 813003 零件分析------------------------------------- 2 1.1 撥叉 813003 的作用----------------------------------------------- 2 1.2 撥叉 813003 的工藝分析------------------------------------------- 2 1.3 撥叉 813003 的工藝要求------------------------------------------- 3 1.4 撥叉 813003 的毛坯選擇------------------------------------------- 4 2. CA6140 車床撥叉 813003 加工工藝規(guī)程設計---------------------------- 4 2.1 確定各表面的加工方案-------------------------------------------- 4 2.1.1 在選擇各表面、內花鍵及槽的加工方法時，要綜合考慮的因素------- 4 2.1.2 后端面的加工------------------------------------------------- 4 2.1.3 孔的加工----------------------------------------------------- 4 2.1.4 槽的加工----------------------------------------------------- 4 2.1.5 上端面的加工------------------------------------------------- 4 2.2 確定定位基準---------------------------------------------------- 4 2.2.1 粗基準的選擇------------------------------------------------- 4 2.2.2 精基準的選擇------------------------------------------------- 5 2.3 工藝路線的擬訂-------------------------------------------------- 2 5 2.3.1 工藝過程----------------------------------------------------- 6 2.4 撥叉 813003 的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定----------- 6 2.4.1 毛坯的結構工藝要求------------------------------------------- 6 2.4.2 撥叉 813003 的偏差計算---------------------------------------- 7 2.4.3 確定切削用量及基本工時--------------------------------------- 8 2.5 時間定額計算及生產安排----------------------------------------- 12 3．專用夾具設計----------------------------------------------------- 14 3.1 精銑槽 18H11 的夾具設計---------------------------------------- 14 3.1.1 研究原始材料----------------------------------------------- 14 3.1.2 定位基準選擇----------------------------------------------- 14 3.1.3 切削力及夾緊分析計算--------------------------------------- 14 3.1.4 誤差分析與計算--------------------------------------------- 15 3.1.5 夾具設計及操作的簡要說明----------------------------------- 16 參考文獻-----------------------------------------------------------16 結束語 ------------------------------------------------------------16 前 言 通過機床工藝及夾具設計，匯總所學專業(yè)知識如一體(如《機械設計》 、 《機 械設計制造技術基礎課程設計指導教程》 、 《畫圖幾何》 、 《機械制造技術基礎》 等)。讓我們對所學的專業(yè)課得以鞏固、復習及實用，在理論與實踐上有機結合； 3 使我們對各科的作用更加深刻的熟悉與理解，并為以后的實際工作奠定堅實的 基礎！ 在些次設計中我們主要是設計 CA6140 撥叉的銑、鉆床夾具。在此次課程設 計過程中，我小組成員齊心協力、共同努力完成了此項設計。在此期間查閱了 大量的書籍，并且得到了鐘羅杰老師的指導。 第 3 小組 2012 年 1 月 10 日 設計的目的： 機械制造工藝學課程設計,是在學完機械制造工藝學及夾具設計原理課程， 經過生產實習取得感性知識后進行的一項教學環(huán)節(jié)；在老師的指導下，要求在 設計中能初步學會綜合運用以前所學過的全部課程，并且獨立完成的一項工程 基本訓練。同時，也為以后搞好畢業(yè)設計打下良好基礎。通過課程設計達到以 下目的： 1、能熟練的運用機械制造工藝學的基本理論和夾具設計原理的知識，正確 地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及合理制訂工藝規(guī)程等問題的方法， 培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。 2、通過對零件某道工序的夾具設計，學會工藝裝備設計的一般方法。通過 學生親手設計夾具（或量具）的訓練，提高結構設計的能力。 3、課程設計過程也是理論聯系實際的過程，并學會使用手冊、查詢相關資 料等，增強學生解決工程實際問題的獨立工作能力。 1. 撥叉 813003 零件的分析 1.1 撥叉 813003 零件的作用 題目所給的零件是 CA6140 車床的撥叉 813003。它位于車床變速機構中， 主要起換檔，使主軸回轉運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩 的作用。 1.2 撥叉 813003 零件的工藝分析 撥叉 813003 零件是一個很重要的零件，因為其零件尺寸比較小，結構形 狀較復雜，其加工內花鍵的精度要求較高，此外還有上端面要求加工，對精度 要求也很高。其底槽側邊與花鍵孔中心軸有垂直度公差要求，上端面與花鍵孔 軸線有平行度要求。因為其尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各 4 表面的表面質量均影響機器或部件的裝配質量，進而影響其性能與工作壽命， 因此它們的加工是非常關鍵和重要的。 1.3 撥叉 813003 零件的工藝要求 一個好的結構不但要應該達到設計要求，而且要有好的機械加工工藝性， 也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質量，同時使加工的 勞動量最小。而設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。設計者要考慮加 工工藝問題。工藝師要考慮如何從工藝上保證設計的要求。 其 余未 注 明 圓 角 半 徑 R3~5m5錐 孔 配 作2-M8通 孔 圖 1.1 撥叉 813003 零件零件圖 其加工有四組加工： 257H?內花鍵孔；粗精銑上端面；粗精銑 18H11 底槽； 鉆、鉸 2-M8 通孔，并攻絲。 （1） ．以 21為主要加工面，拉內花鍵槽 257H?，槽數為 6 個，其粗糙 度要求是底邊 6.?Ra，側邊 3.Ra?， 1內孔粗糙度 .3Ra?。 （2） ．另一組加工是粗精銑上端面，表面粗糙度要求為 2。 （3） ．第三組為粗精銑 18H11 底槽，該槽的表面粗糙度要求是兩槽邊.a? ，槽底的表面粗糙度要求是 .6。 （4）鉆并攻絲 2-M8。 1.4 毛坯的選擇 撥叉 813003 零件毛坯選擇金屬行澆鑄，因為生產率很高，所以可以免去每 次造型。單邊余量一般在 m3~1，結構細密，能承受較大的壓力，占用生產的 面積較小。因其年產量是 5000 件，查《機械加工工藝手冊》表 2.1-3，生產類 型為中批量生產。 2. CA6140 車床撥叉 813003 加工工藝規(guī)程設計 2.1 確定各表面加工方案 5 一個好的結構不但應該達到設計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也 就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保證加工的質量，同時是加工的勞 動量最小。設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。對于設計撥叉 813003 零件的加工工藝來說，應選擇能夠滿足內花鍵加工精度要求的加工方法及設備。 除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當考慮經濟因素。在滿足 精度要求及生產率的條件下，應選擇價格較底的機床。 2.1.1 在選擇各表面、內花鍵及槽的加工方法時，要綜合考慮以下因素 （1） ．要考慮加工表面的精度和表面質量要求，根據各加工表面的技術要 求，選擇加工方法及分幾次加工。 （2） ．根據生產類型選擇，在大批量生產中可專用的高效率的設備。在單 件小批量生產中則常用通用設備和一般的加工方法。 （3） ．考慮被加工材料的性質。 （4） ．考慮工廠或車間的實際情況，同時也應考慮不斷改進現有加工方法 和設備，推廣新技術，提高工藝水平。 （5） ．此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機械性能的特殊要 求，工件形狀和重量等。 選擇加工方法一般先按這個零件主要表面的技術要求選定最終加工方法。 再選擇前面各工序的加工方法。 2.1.2 后端面（75*40 端面）的加工 加工精度 Ra=3.2，長度加工至 80mm 2.1.3 孔的加工 （1） 加工內花鍵前的預制孔 21H?加工 查《機械加工工藝手冊》表 2.3-47，由于預制孔的精度為 H12，所以確定 預制孔的加工方案為：一次鉆孔，由于在拉削過程中才能保證預制孔表面精度， 所以，在加工內花鍵前預制孔的精度可適當降低。 （2） 內花鍵的加工 通過拉刀實現花鍵的加工，由于拉削的精度高，所以能滿足花鍵表面精度， 同時也能保證預制孔表面精度。 （3）2-M8 螺紋孔的加工 加工方案定為：鉆，攻絲。 2.1.4 槽的加工 （1）粗加工：Ra=6.3，槽深 33mm，槽寬 16mm （2）精加工：Ra=3.2，槽深 35mm，槽寬 18H11 2.1.5 上端面的加工 查《機械加工工藝手冊》表 2.1-12 可以確定，上端面的加工方案為：粗銑 ——精銑（ 97IT?） ，粗糙度為 Ra?6.3~0.8，一般不淬硬的平面，精銑的粗 糙度可以較小。 2.2 確定定位基準 2.2.1 粗基準的選擇 選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加 工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。 粗基準選擇應當滿足以下要求： （1） ．粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加 6 工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應 選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均 勻、外形對稱、少裝夾等。 （2） ．選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌 面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工 床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少 的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。 （3） ．應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的 加工余量。 （4） ．應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定 位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時 需經初加工。 （5） ．粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數是粗糙不規(guī)則的。 多次使用難以保證表面間的位置精度。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證撥叉 813003 零件在整個加工過程中基本上都能用統一的基準定位。從撥叉 813003 零件零件 圖分析可知，選擇作為撥叉 813003 零件加工粗基準。 2.2.2 精基準選擇的原則 （1） ．基準重合原則。即盡可能選擇設計基準作為定位基準。這樣可以避免 定位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。 （2） ．基準統一原則，應盡可能選用統一的定位基準?；鶞实慕y一有利于保 證各表面間的位置精度，避免基準轉換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾 具比較統一，從而可減少夾具設計和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作 為定位基準。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多 書表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。 （3） ．互為基準的原則。選擇精基準時，有時兩個被加工面，可以互為基準 反復加工。例如：對淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準磨內孔，再以孔為基 準磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。 自為基準原則。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工 表面本身為基準。例如：磨削機床導軌面時，是以導軌面找正定位的。此外， 像拉孔在無心磨床上磨外圓等，都是自為基準的例子。 此外，還應選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準，以保證定位穩(wěn) 固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設計簡單等。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證撥叉 813003 零件在整個加工過程中基本上都能用統一的基準定位。從撥叉 813003 零件零件 圖分析可知，它的 257H?內花鍵槽，適于作精基準使用。 選擇精基準的原則時，考慮的重點是有利于保證工件的加工精度并使裝夾 準。 2.3 工藝路線的擬訂 對于大批量生產的零件，一般總是首先加工出統一的基準。撥叉 813003 零 件的加工的第一個工序也就是加工統一的基準。具體安排是：先加工后端面， 預制孔，再加工花鍵槽，最后以花鍵槽定位粗、精加工撥叉上端面和底槽及 M8 7 螺紋孔。 2.3.1 加工工藝過程表 1 銑削 以前端面為基準面 1，粗銑后端面（40*75 端面）Ra=6.3 臥室銑床 2 鉆孔、擴孔 以已加工的左端面為基準面 1，鉆孔?20；2 擴孔至?22 立式鉆床 3 銑削 以右端面為基準面和孔?22 的軸線為基準線 1，精銑后端面（40*75 端面至 80mm）Ra=3.2 臥室銑床 4 倒角 1，倒角 15° 車床 5 拉花鍵 1，以左端面和孔?22 為基準，拉花鍵 ?25H7 拉床 6 銑削 以花鍵孔的軸線和左端面為基準 1，粗銑溝槽 18H11； Ra=6.3um 臥室銑床 7 銑削 以花鍵孔的軸線和左端面為基準 1，精銑溝槽18H11，(槽底 Ra=6.3um，槽內側 Ra=3.2um) 臥室銑床 8 銑削 以花鍵孔的軸線和左端面為基準 1，粗銑上平面 Ra=6.3 立式銑床 9 銑削 以花鍵孔的軸線和左端面為基準 1，精銑上平面 Ra=3.2 立式銑床 10 鉆孔、攻螺 紋 以花鍵孔的軸線和左端面為基準 1，鉆孔 2*?6 2，攻螺紋 2*M8mm 立式鉆床 11 鉆、鉸、錐 銷孔 以花鍵孔的軸線和左端面為基準 1，鉆鉸 錐銷孔 立式鉆床 12 去毛刺 鉗工臺 13 清洗 清洗機 14 檢驗 檢驗車間 2.4 撥叉 813003 的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 撥叉 813003 零件的制造采用的是金屬型澆鑄，其材料是 HT200，生產類型 為中批量生產，采用鑄造毛坯。 2.4.1 毛坯的結構工藝要求 （1） ．撥叉 813003 零件為鑄造件，對毛坯的結構工藝有一定要求： ①、鑄件的壁厚應合適、均勻，不得有突然變化。 ②、鑄造圓角要適當，的得有尖棱、尖角。 ③、鑄件的結構要盡量簡化，并要有合理的起模斜度，以減少分型面、芯 子。并便于起模。 ④、加強肋的厚度和分布要合理，以免冷卻時鑄件變形或產生裂紋。 ⑤、鑄件的選材要合理，應有較好的可鑄性。 （2） ．設計毛坯形狀、尺寸還應考慮到： ①、各加工面的幾何形狀應盡量簡單。 ②、工藝基準以設計基準相一致。 ③、便于裝夾、加工和檢查。 ④、結構要統一，盡量使用普通設備和標準刀具進行加工。 在確定毛坯時，要考慮經濟性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減 少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導致毛坯制造困 8 難，需要采用昂貴的毛坯制造設備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類 形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。在毛 坯的種類 形狀及尺寸確定后，必要時可據此繪出毛坯圖。 2.4.2 撥叉 813003 零件的偏差計算 （1） ．預制孔及花鍵孔的偏差及加工余量計算 加工預制孔時，由于鑄造是沒鑄出，且為一次鉆出，通過拉削后保證花鍵 尺寸 257Hm?，預制孔尺寸 21Hm?，查《機械加工工藝手冊》表 2.3- 54，得花鍵拉削余量為 0.7~0.8mm，取 0.8mm，即預制孔加工到 21.m?，一 次拉削到設計要求，查《機械加工工藝手冊》表 1.12-11，得花鍵偏差為0.45? （2） ．撥叉上端面的偏差及加工余量計算 根據工序要求，其加工分粗、精銑加工。各工步余量如下： 粗銑：參照《機械加工工藝手冊第》表 3.2-23。其余量值規(guī)定為m4.3~7 ，現取 0.3。表 3.2-27 粗銑平面時厚度偏差取 m28.0?。 精銑：參照《機械加工工藝手冊》表 2.3-59，其余量值規(guī)定為 1。 鑄造毛坯的基本尺寸為 723.016m??。 根據《機械加工工藝手冊》表 2.3-11,鑄件尺寸公差等級選用 CT7，再查表 2.3-9 可得鑄件尺寸公差為 .。? 毛坯的名義尺寸為： 7。 毛坯最小尺寸為： .5.4? 毛坯最大尺寸為： 粗銑后最大尺寸為： 213?? 粗銑后最小尺寸為： 0.8.2m 精銑后尺寸與零件圖尺寸相同，即保證尺寸 72mm，表面與花鍵軸的 平行度公差為 0.1mm。 （3） ．18H11（ 0.18?）槽偏差及加工余量： 鑄造時槽沒鑄出，參照《機械加工工藝師手冊》表 21-5，得粗銑其槽邊雙 邊機加工余量 2Z=2.0mm，槽深機加工余量為 2.0mm，再由參照參考文獻[1]表 21-5 的刀具選擇可得其極限偏差：粗加工為 0.1?，精加工為 0.13?。 粗銑兩邊工序尺寸為： 1826m??； 粗銑后毛坯最大尺寸為： ..； 粗銑后毛坯最小尺寸為：16+0=16mm； 粗銑槽底工序尺寸為：33mm； 精銑兩邊工序尺寸為： 0.13?，已達到其加工要求： 0.18?。 （4） 、2-M8 螺紋偏差及加工余量： 參照《機械加工工藝手冊》表 2.2-2，2.2-25,2.3-13 和《互換性與技術測量》 表 1-8，可以查得： 鉆孔的精度等級： 12?IT，表面粗糙度 12.5Raum?，尺寸偏差是 0.15m 查《機械加工工藝手冊》表 2.3-47，表 2.3-48，表 2.3-71。確定工序尺寸及 加工余量為： 加工該組孔的工藝是：鉆——攻絲 鉆孔： 6.7m? 9 攻絲：攻 2-M8 螺紋孔。 2.4.3 確定切削用量及基本工時 工序 1：鉆預制孔 機床：輕型圓柱立式鉆床 (503)ZQ 刀具：查《實用機械加工工藝手冊》表 10-175，選高速鋼直柄麻花鉆，鉆 預制孔到 ?21.2mm，所以 21.dm?。 進給量 f：根據《機械加工工藝手冊》表 2.4-38，取 0.5/fmr? 切削速度 V：參照《機械加工工藝手冊》表 2.4-41，取 4Vs 機床主軸轉速 n，有：100.456./in321vrd???? ， 按照《機械加工工藝手冊》表 3.1-36，取 475/ir? 所以實際切削速度 ： 3.21.0.2/06dnms???? 切削工時 被切削層長度 l： 80m 刀具切入長度 1：12.(~)105.962rdlctgkctg??????? 刀具切出長度 l： 4 取 ml32 走刀次數為 1 機動時間 2jt： 860.7in.5jLfn?? 工序 2．拉內花鍵 7H? 機床：臥式拉床 L6120。 刀具：查《復雜刀具設計手冊》表 1.3-1，選擇拉刀類型為矩形花鍵拉刀第 三型號，該刀具特點：拉削長度大于 30mm，同時加工齒數不小于 5。材料： W18Cr4V 做拉刀材料，柄部采用 40Cr 材料（具體刀具設計見拉刀設計） 。 拉削過程中，刀具進給方向和拉削方向一致，拉刀各齒齒升量詳見拉刀設 計，拉削的進給量即為單面的齒升量。查《機械加工工藝手冊》表 2.4-118 和 2.4-119，確定拉削速度 v=0.116~0.08ms，取 0.1mvs?。 拉削工件長度 l： 80?； 拉刀長度 1： 753（見拉刀設計） ； 拉刀切出長度 2l=5~10mm，取 21l。 走刀次數一次。 根據以上數據代入公式（計算公式由《機械加工工藝手冊》表 2.5-20 獲得） ， 得機動時間 jt128075318.40.1min.jl sv????? 工序 3．粗、精銑 18H11 底槽 機床：立式升降臺銑床（ XK） 10 刀具：根據《實用機械加工工藝師手冊》表 21-5 選用高速鋼鑲齒三面刃銑 刀。外徑 160mm，內徑 40mm，刀寬粗銑 16mm，精銑 18mm，齒數為 24 齒。 （1） 、粗銑 16 槽 銑削深度 pa： 3m? 每齒進給量 f：查《機械加工工藝手冊 》表 2.4-75，得 0.2~3/famz?， 取 0.2/fz?。 銑削速度 V：查《機械加工工藝師手冊》表 30-33，得 14inV 機床主軸轉速 n：101427.9/min3.6rD???? 查《機械加工工藝手冊》表 3.1-74 取 30/inr? 實際切削速度 v： ..2506s?? 進給量 fV： .243/4/ffaZn? 工作臺每分進給量 m： .1infVm 被切削層長度 l：由毛坯尺寸可知 l? 刀具切入長度 1：10.5(~2)lD?? =81mm 刀具切出長度 l：取 走刀次數 1 次 機動時間 jt： 124081.5minjmlf??? （2） 、精銑 18 槽 切削深度 pa： 35 根據《機械加工工藝手冊》表 2.476?查得：進給量 0.5/faz?,查《機 械加工工藝手冊》表 2.4-82 得切削速度 23/inV， 機床主軸轉速 n：1035.8/min.4160Vrd???? ， 查《機械加工工藝手冊》表 3.1-74 取 47.5/ir? 實際切削速度 v： .06Ds??? 進給量 fV： .52./.9/ffaZn 工作臺每分進給量 m： 1857infVms 被切削層長度 l：由毛坯尺寸可知 40l， 刀具切入長度 1：10.5(~2)lD?? =81mm 11 刀具切出長度 2l：取 m? 走刀次數為 1 機動時間 jt： 124081.52min7jlf??? 本工序機動時間 .3jjtt? 工序 4：粗、精銑上端面 機床：立式升降臺銑床 5012X 刀具：根據《實用機械加工工藝手冊》表 10-231，選用高速鋼錯齒三面刃 銑刀，規(guī)格為： 6,4,3DmdLm?，齒數為 12 齒。 （1） 、粗銑上端面 銑削深度 pa： 3 每齒進給量 f：查《機械加工工藝手冊 》表 2.4- 75， 0.5~.2f z?，取 0.2faz?。 銑削速度 V：查《實用機械加工工藝師手冊》表 11-94，得1..3mins ，取 .3mVs 機床主軸轉速 ：010.65.8/in4rD???? 查《機械加工工藝手冊》表 3.1-74 取 37.5/ir? 實際切削速度 v： 3.101nms?? 進給量 fV： 0.27.5/6./ffaZ 工作臺每分進給量 m： 9infVs 被切削層長度 l：由毛坯尺寸可知 80l 刀具切入長度 1：10.5(~2)lD?? =82mm 刀具切出長度 l：取 ? 走刀次數為 1 機動時間 jt： 12801.82min9jmlf?? （2） 、精銑上端面 切削深度 pa： ? 根據《實用機械加工工藝師冊》表 11-91 查得：每齒進給量0.1~.2/faz? ,取 0.2/fz，根據《實用機械加工工藝師冊》表 11-94 查得切削速度 8minV 機床主軸轉速 ： 12 10183./min.460Vnrd????， 按照《機械加工工藝手冊》表 3.1-74 取 37.5/minr? 實際切削速度 v： ..016Dns??? 進給量 fV： .2137.5/./ffaZ 工作臺每分進給量 m： 983infVs 被切削層長度 l：由毛坯尺寸可知 0l， 刀具切入長度 1：10.5(~2)lD?? =81mm 刀具切出長度 l：取 ? 走刀次數為 1 機動時間 jt： 12081.23min.6jmlf?? 本工序機動時間 5jjtt? 工序 5：鉆 8M孔并攻絲 機床：搖臂鉆床 3025Z 刀具：根據參照《機械加工工藝手冊》表 4.3-9 硬質合金錐柄麻花鉆頭。 （1） 、鉆孔 6.7? 鉆孔前鑄件為實心，根據上文所的加工余量先鉆孔到 6.7m?再攻絲，所以.Dm? 。 鉆削深度 pa： 9.5m? 進給量 f：根據《機械加工工藝手冊》表 2.4-38，取 rf/3.0? 切削速度 V：參照《機械加工工藝手冊》表 2.4-41，取 41Vs 機床主軸轉速 n，有：100.4169.31/min37vrd???? ， 按照《機械加工工藝手冊》表 3.1-31 取 60/i? 所以實際切削速度 ： .7.5/dns???? 切削工時 被切削層長度 l： 42m 刀具切入長度 1：16.7(~)102.8932rDlctgkctgm??????? 刀具切出長度 l： 42 取 l 走刀次數為 1，鉆孔數為 2 個 機動時間 jt： 320.5in0.16jLfn?? 13 （2） 、攻 2-M8 螺紋通孔 刀具：釩鋼機動絲錐 進給量 f：查《機械加工工藝手冊》表 1.8-1 得所加工螺紋孔螺距1.5pm? ,因此進給量 1.25/fmr? 切削速度 V：參照《機械加工工藝手冊》表 2.4-105，取03/7.98/ins 機床主軸轉速 ： 07.9831.6/min4Vrd???，取 350/inr? 絲錐回轉轉速 回 ：取 35/inr?回 實際切削速度 ?： .50./1s? 被切削層長度 l： 9.m 刀具切入長度 1： (~3).23.7fm? 刀具切出長度 2l： 5?（ ） ，加工數為 2 機動時間 jt：12122 9..9.53.70.13min1301jlltfnf???????回（ ） （ ） 本工序機動時間 jt： 12.5.6injjt??。 2.5 時間定額計算及生產安排 根據設計任務要求，該撥叉 813003 零件的年產量為 5000 件。一年以 240 個工作日計算，每天的產量應不低于 21 件。設每天的產量為 21 件。再以每天 8 小時工作時間計算，則每個工件的生產時間應不大于 22.8min。 參照《機械加工工藝手冊》表 2.5-2，機械加工單件（生產類型：中批以上） 時間定額的計算公式為： Ntktt zfjd /%)1(?? （大量生產時 0/?Ntz） 因此在大批量生產時單件時間定額計算公式為： fj 其中： dt—單件時間定額 jt—基本時間（機動時間） f—輔助時間。用于某工序加工每個工件時都要進行的各種輔助動 作所消耗的時間，包括裝卸工件時間和有關工步輔助時間 k—布置工作地、休息和生理需要時間占操作時間的百分比值 （1） 鉆預制孔 加工機動時間 jt： 0.37minj? 輔助時間 f：參照《機械加工工藝手冊》表 2.5-41，取工步輔助時間為.5min 。由于在生產線上裝卸工件時間很短，并查《機械加工工藝手冊》表 2.5-42，取裝卸工件時間為 i1。則 1.52.minft??k ：根據《機械加工工藝手冊》表 2.5-43， 14k 單件時間定額 dt有：()%(0.372)(.%)3.7idjftk????? ＜22.8min 14 因此應布置一機床即可以完成此此工序的加工，達到生產要求。 （2） 拉 ?25H7 內花鍵 機動時間 jt： 0.14minj? 輔助時間 f：參照參考文獻[3]表 2.5-66，取工步輔助時間為 1.4min。查 《機械加工工藝手冊》表 2.5-67 取裝卸工件時間為 0.5in。則.5.9ift?k ：根據《機械加工工藝手冊》表 2.5-68 得 1.6k? 單間時間定額 dt有：()1%(0.41)(.6%)2.8indjftk???? ＜22.8min 因此應布置一臺機床即可完成本工序的加工，達到生產要求 （3）粗、精銑 18H11 底槽 1、粗銑 16 槽 機動時間 jt粗 ： 0.85minj粗 輔助時間 f：參照《機械加工工藝手冊》表 2.5-45，取工步輔助時間為0.4min 。查《機械加工工藝手冊》表 2.5-46 取裝卸工件時間為 1min，單件加 工時已包括布置、休息時間，由于此次工序中裝夾了兩個加工件，應乘以多件 裝夾系數，查該表注釋得兩件裝夾系數為 0.6，因此裝卸工件時間??1.6??? min，則0851.24minft 。k ：根據《機械加工工藝手冊》表 2.5-48， 13k? 單間時間定額 dt有：()(%(0.8524)(%).7mindfjtk?????粗 ＜22.8min 因此應布置一臺機床即可以完成本工序的加工，達到生產要求。 2、精銑 18H11 槽 機動時間 jt精 ： 1.minj精 輔助時間 f：參照《機械加工工藝手冊》表 2.5-45，取工步輔助時間為0.41min 。查《機械加工工藝手冊》表 2.5-46 取裝卸工件時間為 1in，單件加 工時已包括布置、休息時間，由于此次工序中裝夾了兩個加工件，應乘以多件 裝夾系數，查該表注釋得兩件裝夾系數為 0.6，因此裝卸工件時間??.6??? min，則152.31minft 。k ：根據《機械加工工藝手冊》表 2.5-48， 13k? 單間時間定額 dt有：()(%(.5231)(%)5.24mindfjtk?????精 ＜22.8min 因此應布置一臺機床即可以完成本工序的加工，達到生產要求。 （4） 粗、精銑上端面 加工機動時間 jt： .0minj 15 輔助時間 ft：參照《機械加工工藝手冊》表 2.5-45，取工步輔助時間為min41.0 。查 《機械加工工藝手冊》表 2.5-46 取裝卸工件時間為 1min。則：in41..??ftk ：根據《機械加工工藝手冊》表 2.5-48， 13?k 單間時間定額 dt有：()%(3.0541)(%)5.04indjftk?? ＜22.8min 因此應布置一臺機床即可以完成此道工序的加工，達到生產要求。 （5） 、鉆、攻 2-M8 螺紋孔 1、鉆 ?6.7mm 孔 機動時間 jt： 0.5minj? 輔助時間 f：參照《機械加工工藝手冊》表 2.5-41，取工步輔助時間為.5min 。查 《機械加工工藝手冊》表 2.5-42 取裝卸工件時間為 min1。則：1.2.ift??k ：根據《機械加工工藝手冊》表 2.5-43， 4.12?k 單間時間定額 dt有：()%(0.52)(1.%)3.indjftk??? ＜22.8min 因此應布置一臺機床即可完成本工序的加工，達到生產要求 2、攻 2-M8 螺紋孔 機動時間 jt： .13minj 輔助時間 f：參照《機械加工工藝手冊》表 2.5-41，取工步輔助時間為1.5min 。查 《機械加工工藝手冊》表 2.5-42 取裝卸工件時間為 min1。則：.2.5ift??k ：根據《機械加工工藝手冊》表 2.5-43， 4.12?k 單間時間定額 dt有：()1%(0.325)(1.%)3.0indjftk??? ＜22.8min 因此應布置一臺機床即可完成本工序的加工，達到生產要求 （6）其他：略 3． 專用夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度。在加工撥叉 813003 零件零件時，需要設計專用夾具。 根據任務要求中的設計內容，需要設計加工底槽夾具。其中加工底槽的夾 具將用于 KX52臥式鏜床，刀具采用三面刃銑刀， 3.1 精銑槽 18H11 夾具設計 3.1.1 研究原始材料 利用本夾具主要用來粗、精銑底槽，該底槽側面對花鍵孔的中心線要滿足 尺寸要求以及垂直度要求。在粗銑此底槽時，其他都是未加工表面。為了保證 技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產率和降低 勞動強度。 16 3.1.2 定位基準的選擇 由零件圖可知：粗銑平面對花鍵孔的中心線有尺寸要求及垂直度要求，其 設計基準為花鍵孔的中心線。為了使定位誤差達到要求的范圍之內，在此選用 特制心軸找中心線，這種定位在結構上簡單易操作。 采用心軸定心平面定位的方式，保證底槽加工的技術要求。同時，應加一 圓柱銷固定好心軸，防止心軸帶動工件在 X 方向上的旋轉自由度。 3.1.3 切削力及夾緊分析計算 刀具材料： VCWr418（高速鋼鑲齒三面刃銑刀） 刀具有關幾何參數： 0015~?? 0012~8?? 08~5?n? 025~1?? mD63 8Z zmaf/2. map. 由《機床夾具設計手冊》表 1-2-9 可得銑削切削力的計算公式：PzpCzKBfaF9.0172.1? 式 （2.1） 查《機床夾具設計手冊》表 102?得： 510pC? 對于灰鑄鐵： 5.0)19(Hp? 式 （2.2） 取 175HB ， 即 6.pK 所以 1.0721.0.90538.640.9()CF N????? 由《金屬切削刀具》表 1-2 可得： 垂直切削力 ： )(.9.NFCN?（對稱銑削） 式 （2.3） 背向力： 38.52.0P? 根據工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不 利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再 乘以安全系數作為實際所需夾緊力的數值。即： FKW? 式 （2.4） 安全系數 K 可按下式計算： 6543210? 式 （2.5） 式中： 6~為各種因素的安全系數，見《機床夾具設計手冊》表21? 可得： 25.01.32.10. ???? 所以 )(5494NFKWC?? 式 （2.6） 6.7.756N? 式 （2.7） )(8.92.382PK??? 式 （2.8） 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便， 17 決定選用手動螺旋夾緊機構。 單個螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算： )(210 ??????tgtQLWz 式 （2.9） 式中參數由《機床夾具設計手冊》可查得： ?? 92?? 052??? 其中： )(60mL? )(N 螺旋夾緊力： 8.13 易得： KW?0 經過比較實際夾緊力遠遠大于要求的夾緊力，因此采用該夾緊機構工作是 可靠的。 3.1.4 誤差分析與計算 該夾具以平面定位心軸定心，心軸定心元件中心線與底槽側面規(guī)定的垂直 度偏差 0.08mm，槽的公差為 0.1?mm。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中 誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。 gwj???? 與機床夾具有關的加工誤差 j?，一般可用下式表示： MjWDAZWj ???? ?? 式 （2.10） 由《機床夾具設計手冊》可得： ⑴、平面定位心軸定心的定位誤差 ： 0??WD ⑵、夾緊誤差 ： ?cos)(minaxyj???? 式 （2.11） 其中接觸變形位移值： lNcHBkRnZaZy 04.)62.19((??? 式 （2.12） myj 03.cos?? ⑶、磨損造成的加工誤差： Mj??通常不超過 m5. ⑷、夾具相對刀具位置誤差： AD取 01. 誤差總和： .52jw???? 從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 3.1.5 夾具設計及操作的簡要說明 應該注意提高生產率，該夾具設計采用了氣動夾緊方式，在大量生產中可 以提高勞動生產率，減輕工人的勞動強度，節(jié)省夾緊時間，提高夾緊精度，從 而提高零件的加工精度。 此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現磨損，以及零件尺寸變化時，影 響定位、夾緊的可靠。為防止此現象，心軸采用可換的。以便隨時根據情況進 行調整。 18 參考文獻 [1] 何寧，機械制造技術基礎，高等教育出版社，2011-4 第一版 [2] 鄒青，機械設計制造技術基礎課程設計指導教程，2011-6 第一版 [3] 《金屬機械加工工藝人員手冊》修訂組，金屬機械加工工藝人員手冊 [M]，上海：上?？茖W技術出版社，1979。 [4] 李洪，機械加工工藝手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1990。 [5] 馬賢智，機械加工余量與公差手冊[M]，北京：中國標準出版社， 1994。 [6] 李慶壽，機械制造工藝裝備設計適用手冊[M]，銀州：寧夏人民出版社， 1991。 [7] 王光斗，王春福，機床夾具設計手冊[M]，上海科學技術出版社， 2000。 19 結束語 為期 2 周的夾具課程設計已經接近尾聲，回顧整個過程，我組 2 名同學在 老師的指導下，取得了可喜的成績，課程設計作為《機械制造工藝學》 、 《機床 夾具設計》課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實踐更加接近，加深了理論知識的理解， 強化了生產實習中的感性認識。本次課程設計主要經歷了兩個階段：第一階段 是機械加工工藝規(guī)程設計，第二階段是專用夾具設計。第一階段我們運用了基 準選擇、切削用量選擇計算、機床選用、時間定額計算等方面的知識；夾具設 計的階段運用了工件定位、夾緊機構及零件結構設計等方面的知識。通過此次 設計，使我們基本掌握了零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用夾具設 計的方法和步驟等。學會了查相關手冊、選擇使用工藝裝備等等。 總的來說，這次設計，使我們在基本理論的綜合運用及正確解決實際問題 等方面得到了一次較好的訓練。提高了我們的思考、解決問題創(chuàng)新設計的能力， 為以后的設計工作打下了較好的基礎。 由于能力所限，設計中的不足之處，懇請各位老師、同學們批評指正！在 此，要感謝我們的指導老師鐘羅杰不厭其煩的細心指導。