CA6140車床撥叉(831006)鉆25mm孔夾具設計說明書

1、一、零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定1.1零件的用途CA6140車床的撥叉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。零件上方的25孔與操縱機構相連，下方的55半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動下方的齒輪變速。1.2分析零件的技術要求表1-1 撥叉的全部技術要求加工表面尺寸及偏差（mm）精度等級粗糙度Ra(m)形位公差（mm）撥叉頭右端面806.3撥叉腳兩端面12IT63.2撥叉腳內表面55IT133.225孔25IT71.6操縱槽內側面16IT113.2操縱槽底面86.3撥叉頭側面176.3撥叉底板端面23IT133.2撥

2、叉頭頂面134.5IT196.3該撥叉在改換檔位時要承受彎曲應力和沖擊載荷作用，因此該零件應具有足夠的強度，以適應撥叉的工作條件，因此該撥叉采用肋板結構。該撥叉的主要工作面為撥叉腳兩端面、叉軸孔25和操縱槽內表面，在設計工藝規(guī)程時應重點予以保證。1.3撥叉工藝性分析該零件兩個面都沒有尺寸精度的要求，也無粗糙度的要求。25的孔的粗糙度值要求1.6，需要精加工。因是大批量生產(chǎn)，所以需用鉆削。保證其加工精度。下面的叉口有3.2的粗糙度的要求，所以采用先粗銑再精銑來滿足精度的要求，同時保證25的孔和叉口的垂直度。同時該零件上還需加工4016的槽，其粗糙度值為6.3，所以一次銑銷即可。但同時要滿足該槽與

3、25的孔的垂直度。1.3.1以25為中心的加工表面這一組加工表面包括：25 的孔，以及其右端面，槽端面與孔有位置要求，孔壁上有一個一定角度的斜加工面，操縱槽的三個表面，其中側面與25孔的中心線有垂直度要求為0.08mm。1.3.2以55為中心的加工表面 這一組加工表面包括：55 的孔，以及其上下兩個端面。這兩組表面有一定的位置度要求,即55 的孔上下兩個端面與25 的孔有垂直度要求為0.1 mm。由上面分析可知，加工時應先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準加工另外一組。并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及機床所能達到的位置精度，并且此撥叉零件沒有復雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技

4、術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。 1.4確定撥叉的生產(chǎn)類型已知此撥叉零件的生產(chǎn)綱領為5000件/年，撥叉屬于輕型零件，查機械制造工藝及設備設計指導手冊，可確定該撥叉生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序適當集中；加工設備以通用設備為主，大量采用專用工裝。二、確定毛坯根據(jù)機械制造工藝設計簡明手冊（機械工業(yè)出版出版社、哈爾濱工業(yè)大學李益民主編） 零件材料為HT200，采用鑄造。根據(jù)機械加工工藝師手冊（機械工業(yè)出版出版社、楊叔子主編），得知大批量生產(chǎn)的鑄造方法有兩種金屬模機械砂型鑄造和壓鑄，由于壓鑄的設備太昂貴，根據(jù)手冊數(shù)據(jù)采用鑄造精度較高的金屬型鑄造。三、工藝規(guī)程設計

5、3.1基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理可以使加工質量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，是生產(chǎn)無法正常進行。3.1.1粗基準的選擇 對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。因本零件毛坯是金屬模鑄造成型，鑄件精度較高，所以選擇40mm圓一個端面作為粗基準加工另一個端面。再加一個鉤形壓板和一個V形塊限制自由度，達到完全定位。3.1.2精基準的選擇主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺

6、寸換算，這在以后還要專門計算。3.2制定工藝路線 制定工藝路線得出發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。3.2.1工藝路線方案一 工序： 鉆、擴、粗鉸、精鉸25孔。以40外圓和其端面為基準，選用Z5120A立式鉆床加專用夾具。工序：銑55叉口上、下端面。利用25孔定位，以兩個面作為基準，選用X5020A立式銑床和專用夾具。工序：粗、精銑叉口的內圓面。利用25孔定位，以兩個面作為基準，選用X5020A立式銑床和專

7、用夾具。工序：粗銑3521上表面。以25孔和55叉口定位，選用X5020A立式銑床加專用夾具。工序：精銑3521上表面。以25孔和55叉口定位，選用X5020A立式銑床加專用夾具。工序：銑4016槽，以25孔定位，選用X5020A立式銑床加專用夾具。工序：切斷55叉口，用寬為4切斷刀，選用X5020A立式銑床加專用夾具。工序檢驗。3.2.2工藝路線方案二工序： 鉆、擴、粗鉸、精鉸25孔。以40外圓和其端面為基準，選用Z5120A立式鉆床加專用夾具。工序：銑55叉口上、下端面。利用25孔定位，以兩個面作為基準，選用X5020A立式銑床和專用夾具。工序：粗、精銑叉口的內圓面。利用25孔定位，以兩個

8、面作為基準，選用X5020A立式銑床和專用夾具。工序：切斷55叉口，用寬為4切斷刀，選用X5020A立式銑床加專用夾具。工序：粗銑3521上表面。以25孔和55叉口定位，選用X5020A立式銑床加專用夾具。工序：精銑3521上表面。以25孔和55叉口定位，選用X5020A立式銑床加專用夾具。工序：銑4016槽，以25孔定位，選用X5020A立式銑床加專用夾具。工序檢驗。以上加工方案大致看來是合理的，但通過仔細考慮零件的技術要求以及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現(xiàn)仍有問題，主要表現(xiàn)在25孔及其16槽和55端面加工要求上,以上三者之間具有位置精度要求。圖樣規(guī)定：先鉆25mm的孔。由此可以看出：先鉆

9、25孔，再由它定位加工55內圓面及端面，保證25孔與55叉口的端面相垂直。因此，加工以鉆25孔為準。為了在加工時的裝夾方便，因此將切斷放在最后比較合適。為了避免造成一定的加工誤差；通過分析可以比較工藝路線方案一最為合理。具體方案如下：工序： 鉆、擴、粗鉸、精鉸25孔。以40外圓和其端面為基準，選用Z5120A立式鉆床加專用夾具。工序：銑55的叉口上、下端面。利用25的孔定位，以兩個面作為基準，選用X5020A立式銑床和專用夾具。工序：粗、精銑的叉口的內圓面。利用25的孔定位，以兩個面作為基準，選用X5020A立式銑床和專用夾具。工序：粗銑3521的上表面。以25的孔和55的叉口定位，選用X50

10、20A立式銑床加專用夾具。工序：精銑3521的上表面。以25的孔和55的叉口定位，選用X5020A立式銑床加專用夾具。工序：銑4016的槽，以25的孔定位，選用X5020A立式銑床加專用夾具。工序：切斷55的叉口，用寬為4的切斷刀，選用X5020A立式銑床加專用夾具。工序檢驗。3.3機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定 零件材料為HT200，硬度170-220HBS，毛坯重量約1.12kg。根據(jù)機械加工工藝師手冊（以下簡稱工藝手冊機械工業(yè)出版出版社、楊叔子主編）知生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用金屬模鑄造毛坯。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：3.

11、3.1毛坯余量及尺寸的確定毛坯余量及尺寸的確定主要是為了設計毛坯圖樣，從而為工件毛坯的制造作準備，該工序在這里不做詳細說明，主要說明一下毛坯尺寸及相應公差的確定，以便毛坯制造者參考。根據(jù)機械加工工藝師手冊（以下簡稱工藝手冊機械工業(yè)出版出版社、楊叔子主編），結合加工表面的精度要求和工廠實際，要合理地處理好毛坯余量同機械加工工序余量之間的不足。 粗銑55的叉口的上、下端面的加工余量及公差。該端面的表面粗糙度為3.2，所以先粗銑再精銑。查機械加工余量手冊（以下簡稱余量手冊機械工業(yè)出版社、孫本序主編）中的表4-2成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級，查得鑄件尺寸公等級CT分為7-9級，選用8級。MA為F。

12、再查表4-2查得加工余量為2.0 mm。由工藝手冊表2.2-1至表2.2-4和機械制造工藝與機床夾具（機械工業(yè)出版出版社、劉守勇主編）中表1-15及工廠實際可得：Z=2.0mm，公差值為T=1.6mm。加工3521的上表面的加工余量及公差。同上方法得：2Z=4.0，公差值為1.3 mm。銑4016的槽的上表面的加工余量及公差。同上方法得：2Z=4.0，公差值為1.6 mm。3.4各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛壞尺寸的確定3.4.1鉆25的孔加工余量及公差毛坯為實心，不沖出孔。該孔的精度要求在IT7-IT9之間，參照工藝手冊表2.3-9、表2.3-12確定工序尺寸及余量為：查工藝手冊表2

13、.2-5，成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級，查得鑄件尺寸公等級CT分為7-9級，選用8級。MA為F。公差值T=0.12 mm，鉆孔23mm擴孔24.8 mm 2Z=1.8 mm鉸孔25 mm 2Z=0.2 mm 由于本設計規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應該采用調整法加工，因此在計算最大、最小加工余量時，應按調整法加工方式予以確定。表3-1 25孔的加工余量和工序間余量鑄件毛坯鉆孔擴孔粗鉸精鉸加工前尺寸最大2324.824.94最小22.524.4524.79加工后尺寸最大2324.824.9425最小22.524.4524.7924.95加工余量231.80.140.06由圖可知：毛坯名義尺寸： 4

14、2（mm）鉆孔時的最大尺寸： 23（mm）鉆孔時的最小尺寸： 22.5（mm）擴孔時的最大尺寸： 23 +1.8=24.8（mm）擴孔時的最小尺寸： 24.8-0.35=24.45（mm）粗鉸孔時的最大尺寸： 24.8+0.14=24.94（mm）粗鉸孔時的最小尺寸： 24.94-0.15=24.79（mm）精鉸孔時的最大尺寸： 24.94+0.06=25（mm）精鉸孔時的最小尺寸： 25-0.05=24.95（mm）3.4.2銑55叉口上、下端面因為叉口的粗糙度為3.2，所以粗銑再精銑。參照工藝手冊表2.3-9、表2.3-12確定工序尺寸及余量為：查工藝手冊表2.2-5，成批和大量生產(chǎn)鑄件的

15、尺寸公差等級，查得鑄件尺寸公等級CT分為7-9級，選用8級。MA為F。公差值T=1.4 mm 粗銑55的叉口上、下端面余量1.0 mm。 2Z=2.0精銑55的叉口上、下端面。 2Z=2.03.4.3粗銑3521的上端面因為該面的粗糙度為6.3，所以粗銑一次即可。參照工藝手冊表2.3-9、表2.3-12確定工序尺寸及余量為：查工藝手冊表2.2-5，成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級，查得鑄件尺寸公等級CT分為7-9級，選用8級。MA為F。公差值T=1.3mm粗銑3521的上端面 2z=2.0 3.4.4銑4016的上表面此面的粗糙度要求為3.2，所以分粗精加工即可。參照工藝手冊表2.3-9、表2

16、.3-12確定工序尺寸及余量為：查工藝手冊表2.2-5，成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級，查得鑄件尺寸公等級CT分為7-9級，選用8級。MA為F。公差值T=1.6mm，其偏差0.8粗銑4016的上表面 2Z=2.03.4.5銑4016的槽此面的粗糙度要求為3.2，所以粗銑再精銑。參照工藝手冊表2.3-9、表2.3-12確定工序尺寸及余量為：查工藝手冊表2.2-5，成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級，查得鑄件尺寸公等級CT分為7-9級，選用8級。MA為F。公差值T= 1.6mm 。粗銑4016的槽 2Z=2.0精銑4016的槽 2Z=2.03.4.6切斷55叉口3.5確立切削用量及基本工時3.5.

17、1工序： 鉆、擴、粗鉸、精鉸25孔1）加工條件工件材料：灰鑄鐵HT200加工要求：鉆25孔，其表面粗糙度值為Rz=1.6 m；先鉆23的孔，再擴24.8的孔，再粗鉸24.94孔，最后精鉸25孔。機床：Z5125A立式鉆床。刀具：23麻花鉆，24.8的擴刀，鉸刀。2）計算切削用量鉆23孔。進給量查機械制造工藝與機床夾具課程設計指導P47表2-23鉆孔進給量f為0.39-0.47 mm/r，由于零件在加工23mm孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘系數(shù)0.75，則f=(0.390.47)0.75=0.290.35mm/r，查表得出，現(xiàn)取f=0.25mm/r。此工序采用23麻花鉆。所以進給量f= 0.2

18、5mm/r 鉆削速度切削速度：根據(jù)手冊表2.13及表2.14，查得切削速度V=18m/min。 （式3-1） 根據(jù)手冊n=300r/min,故切削速度為 （式3-2） 切削工時L=23mm，L=13.2mm.查工藝手冊P9-143表9.4-31，切削工時計算公式：擴24.8孔 擴孔的進給量查切削用量手冊表2.10規(guī)定,查得擴孔鉆擴24.8孔時的進給量,并根據(jù)機床規(guī)格選取 f =0.3 mm/z 切削速度擴孔鉆擴孔的切削速度,根據(jù)工藝手冊表28-2確定為 V=0.4V其中V為用鉆頭鉆同樣尺寸的實心孔時的切削速度.故 V=0.421.67=8.668m/min （式3-4） （式3-5）按機床選取

19、n=195r/min. 切削工時切削工時切入L=1.8mm,切出L=1.5mm （式3-6） 粗鉸24.94孔 粗鉸孔時的進給量根據(jù)有關資料介紹,鉸孔時的進給量和切削速度約為鉆孔時的1/21/3,故f =1/3f=1/30.3=0.1mm/z （式3-7）V=1/3V=1/321.67=7.22m/min （式3-8） （式3-9） 切削速度按機床選取n=195r/min,所以實際切削速度 （式3-10） 切削工時切削工時,切入L=0.14mm,切出L=1.5mm. （式3-11）精鉸25孔 精鉸孔時的進給量根據(jù)有關資料介紹,鉸孔時的進給量和切削速度約為鉆孔時的1/2-1/3,故f =1/3f

20、=1/30.3=0.1mm/z （式3-12）V=1/3V=1/321.67=7.22m/min （式3-13） （式3-14） 切削速度按機床選取n=195r/min,所以實際切削速度 （式3-15） 切削工時切削工時,切入L=0.06mm,切出L=0mm. （式3-16）3.5.2工序：銑55的叉口的上、下端面 進給量采用端面銑刀，齒數(shù)4，每齒進給量=0.15mm/z（機械制造工藝與機床夾具課程設計指導（吳拓、方瓊珊主編）。故進給量f=0.6mm 銑削速度：（m/min） (式3-17)由數(shù)控加工工藝（田春霞主編）中第五章表5-6得切削速度為918m/min根據(jù)實際情況查表得V=15 m/

21、min 切削工時切入L=2mm，切出L=2mm，L=75mm。查工藝手冊P9-143表9.4-31，切削工時計算公式： （式3-18）3.5.3工序銑55的叉口進給量由工藝手冊表3.1-29查得采用硬質合金立銑刀,齒數(shù)為5個，由數(shù)控加工工藝（田春霞主編）中第五章表5-5得硬質合金立銑刀每齒進給量f為0.150.30，由手冊得f取0.15mm/z 故進給量f=0.75 mm/z. 銑削速度：由數(shù)控加工工藝（田春霞主編）中第五章表5-6得硬質合金立銑刀切削速度為4590m/min, 由手冊得V取70m/min.切削工時引入l=2mm，引出l=2mm，l=75mm。查工藝手冊P9-143表9.4-3

22、1，切削工時計算公式： （式3-19）3.5.4工序：銑4016槽的表面 進給量該槽面可用變速鋼三面刃銑刀加工，由前定余量為2mm故可一次銑出，銑刀規(guī)格為32，齒數(shù)為8。由工藝手冊表2.4-73，取每齒進給量為0.15mm/z,ap=2mm故總的進給量為f=0.158=1.2 mm/z。 切削速度由工藝手冊表3.1-74,取主軸轉速為190r/min。則相應的切削速度為：切削工時切入l=2mm切出l1=2mm,行程量l3=40mm。查工藝手冊P9-143表9.4-31，切削工時計算公式：3.5.5工序銑4016的槽進給量的槽可用高速鋼三面刃銑刀加工，銑刀規(guī)格為16，齒數(shù)為10。由機械加工工藝師

23、手冊表21-5，取每齒進給量為0.15mm/z,ap=2mm，故總的進給量為f=0.1510=1.5 mm/z。 切削速度由工藝手冊表3.1-74,取主軸轉速為190r/min。則相應的切削速度為：切削工時切入l=2mm，切出l1=2mm行程量l2=40mm。查工藝手冊P9-143表9.4-31，切削工時計算公式：3.5.6工序：切斷55叉口 進給量采用切斷刀，齒數(shù)4，每齒進給量=0.15mm/z（機械制造工藝與機床夾具課程設計指導（吳拓、方瓊珊主編）。故進給量f=0.6mm銑削速度：（m/min） （式3-24） 由數(shù)控加工工藝（田春霞主編）中第五章表5-6得切削速度為918m/min根據(jù)實

24、際情況查表得V=15 m/min切削工時切出l=2mm，切出l1=2mm,行程量l=75mm。查工藝手冊P9-143表9.4-31，切削工時計算公式：3.5.7工序：檢驗四、夾具設計夾具是一種能夠使工件按一定的技術要求準確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運用于機械加工，檢測和裝配等整個工藝過程中。在現(xiàn)代化的機械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產(chǎn)率，降低制造成本，一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標。正確地設計并合理的使用夾具，是保證加工質量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術環(huán)節(jié)之一。同時也擴大各種機床使用范圍必不可少重要手段。圖4-1鉆25孔夾具4.1提出問題（1）怎樣限制零件的自由度? V

25、形塊限制4個自由度，支撐板限制1個自由度，擋銷限制1個自由度。（2）設計的夾具怎樣排削? 此次加工利用麻花鉆和擴刀、鉸刀，排削通過鉆模板與工件之間的間隙排削。4.2設計思想設計必須保證零件的加工精度，保證夾具的操作方便，夾緊可靠，使用安全，有合理的裝卸空間，還要注意機構密封和防塵作用，使設計的夾具完全符合要求。本夾具主要用來對25H7孔進行加工，這個孔尺寸精度要求為H7，表面粗糙度Ra1.6，鉆、擴、粗鉸、精鉸以可滿足其精度。所以設計時要在滿足精度的前提下提高勞動生產(chǎn)效率，降低勞動強度。4.3夾具設計4.3.1定位分析（1）定位基準的選擇據(jù)夾具手冊知定位基準應盡可能與工序基準重合，在同一工件的

26、各道工序中，應盡量采用同一定位基準進行加工。故加工25H7孔時，采用40的外圓面和其下端面作為定位基準。（2）定位誤差的分析定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為V形塊與定位塊，因為該定位元件的定位基準為孔的軸線，所以基準重合B=0，由于存在間隙，定位基準會發(fā)生相對位置的變化即存在基準位移誤差。 Y=0.707d=0.7070.025mm=0.0177mm （式4-1）4.3.2切削力及夾緊力的計算刀具：23的麻花鉆，24.8的擴孔鉆，鉸刀。鉆孔切削力：查機床夾具設計手冊P70表3-6，得鉆削力計算公式： 式中 P鉆削力,Na切削深度, 80mmf每轉進給量, 0.25mm/rD麻花鉆

27、直徑, 23mmHB布氏硬度，140HBS 所以 =800（N） （式4-2）擴孔切削力：查機床夾具設計手冊P70表3-6，得鉆削力計算公式：式中 P切削力,Na鉆削深度, 80mmf每轉進給量, 0.3mm/rD擴孔鉆直徑, 24.8mmHB布氏硬度，140HBS 所以 = 873（N） （式4-3）鉆孔夾緊力：查機床夾具設計手冊P70表3-6，查得工件以V形塊和定位塊定位時所需夾緊力計算公式：式中 螺紋摩擦角平頭螺桿端的直徑工件與夾緊元件之間的摩擦系數(shù),0.16螺桿直徑 螺紋升角Q 手柄作用力L 手柄長度則所需夾緊力 =399（N）根據(jù)手冊查得該夾緊力滿足要求，故此夾具可以安全工作。4.3.3夾具操作說明此次設計的夾具夾緊原理為：通過40外圓、平面和側面為定位基準，在V形塊、支承板和擋銷上實現(xiàn)完全定位，以鉆模板引導刀具進行加工。采用手動螺旋快速夾緊機構夾緊