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大學(xué)
機(jī) 械 制 造 技 術(shù) 基 礎(chǔ)
課 程 設(shè) 計(jì)
題 目：設(shè)計(jì)CA6140撥叉（831005）零件的加工工藝規(guī)程及鉆Φ22孔的專用夾具設(shè)計(jì)
班 級(jí)：
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
指導(dǎo)教師：
完成日期：
機(jī)械制造工藝及夾具課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
設(shè)計(jì)題目：制定CA6140車(chē)床撥叉的加工工藝，設(shè)計(jì)鉆φ22孔的鉆床夾具
設(shè)計(jì)要求：中批量生產(chǎn) 氣動(dòng)夾緊 通用工藝裝備
設(shè)計(jì)時(shí)間： 2013.6.19~2013.7.2
設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、熟悉零件圖；
2、繪制零件圖（一張）；
3、繪制毛坯圖（一張）；
4、編寫(xiě)工藝過(guò)程卡片和工序卡片（各一張）；
5、繪制夾具總裝圖；
6、繪制夾具零件圖；
7、說(shuō)明書(shū)
五、指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)
成 績(jī)：
指導(dǎo)教師
日 期
摘要
機(jī)械工業(yè)是一種基本工業(yè)形式，對(duì)于我們國(guó)家來(lái)說(shuō)，它關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的方方面面。近年來(lái)機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域向著高精度、高質(zhì)量、高效率、低成本方向發(fā)展，數(shù)字化，自動(dòng)化水平日益提高。同時(shí)由于機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，其他各工業(yè)部門(mén)也向著高深度邁進(jìn)，機(jī)械工業(yè)的發(fā)展日趨重要。
機(jī)械制造過(guò)程及檢測(cè)，檢驗(yàn)中，都要使用大量的夾具。為了達(dá)到提勞動(dòng)效率，提高加工精度，減少?gòu)U品，擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍，改善操作的勞動(dòng)條件，如何設(shè)計(jì)好夾具則成了機(jī)械制造的一項(xiàng)重要任務(wù)。
機(jī)床夾具是夾具中的一種，將其固定到機(jī)床上，可以使被加工件對(duì)刀具與機(jī)床保持正確的相對(duì)位置，并克服切削力的影響。使加工順利進(jìn)行。機(jī)床夾具分為通用夾具和專用夾具兩種。
Abstract
Machinery industry is a basic form, for our country, it is related to all aspects of the national economy and people's livelihood. Machinery industry in recent years towards high precision, high quality, high efficiency and low cost direction, digitization, automation level is increasing day by day. Due to the development of mechanical industry at the same time, other each industrial sector are also moving towards high depth, the development of mechanical industry has become increasingly important.
Machinery manufacturing process and testing, inspection, use a lot of fixture. To raise labor efficiency, improve the machining accuracy, reduce waste, expanding the scope of the machine tool technology, improve the working conditions of the operation, how to design a good fixture has became an important task of mechanical manufacturing.
Machine tool fixture is one of the fixture, and should be fixed on the machine, can make the work piece of cutting tool and machine tool to keep the correct relative position, and overcome the influence of the cutting force. Make the process smoothly. Machine tool fixture can be divided into two universal fixture and special fixture.
目 錄
一、零件工藝性分析 7
1.1、零件的作用 7
1.2、零件的工藝分析 7
二、機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 7
2.1、確定毛坯的制造形成 7
2.2、基準(zhǔn)的選擇 7
2.2.1粗基準(zhǔn)的選擇 8
2.2.2精基準(zhǔn)的選擇 8
2.3、制定工藝路線 8
2.3.1工藝路線方案一 8
2.3.2工藝路線方案二 8
三、機(jī)械加工余量工序尺寸及毛皮尺寸的確定 9
3.1、毛坯余量及尺寸的確定 9
四、夾具的設(shè)計(jì) 18
4.1定位基準(zhǔn)的選擇 18
4.2、切削力及夾緊力計(jì)算 19
4.3、定位誤差分析 19
4.4、夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 19
五丶個(gè)人體會(huì) 20
六丶參考文獻(xiàn) 21
（一）零件的分析
1.1零件的作用
題目所給的零件是CA6140車(chē)床的撥叉。它位于車(chē)床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。通過(guò)上方的力撥動(dòng)下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時(shí)分開(kāi)。
1.2零件的工藝分析：
CA6140車(chē)床撥叉共有四處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下：
1. 以6Xφ22xφ25x6為中心的加工表面
這一組加工表面包括：6Xφ22xφ25x6的花鍵孔。
2 . 以6Xφ22xφ25x6孔為基準(zhǔn)來(lái)加工寬8的槽和寬18的槽。
3.技術(shù)要求如下：
項(xiàng)目
公差等級(jí)
偏差（mm）
粗糙度
定位基準(zhǔn)
?25的六齒方花鍵孔
IT12
+0.20
0
1.6
花鍵孔中心線
?22的花鍵底孔
IT12
+0.20
0
6.3
花鍵孔中心線
兩端的2*150倒角
6.3
花鍵孔中心線
尺寸8的槽
IT9
+0.03
0
1.6
花鍵孔中心線
尺寸18的槽
IT6
+0.012
0
3.2
花鍵孔中心線
?6的花鍵槽寬
IT6
+0.06
+0.03
3.2
花鍵孔中心線
（二）機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 確定毛坯的制造形式。
零件的材料為HT200鑄鐵，考慮到零件的幾何形狀比較復(fù)雜。所以用鑄造的形式進(jìn)行毛坯的制造。
2.2 基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過(guò)程中回問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢，是生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。
2.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇
對(duì)于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對(duì)有若干個(gè)不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。根據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取φ40的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，利用一塊V形塊支承這兩個(gè)φ40作主要定位面，用一汽缸放在V型塊對(duì)面用于加緊零件，同時(shí)用一定為擋快限制以旋轉(zhuǎn)方向的自由度，再用鉆床鉆削時(shí)的力量來(lái)限制另一旋轉(zhuǎn)自由度和一平面自由度，這樣空間六個(gè)自由度就固定完了。
2.2.2 精基準(zhǔn)的選擇
主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問(wèn)題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門(mén)計(jì)算，此處不再重復(fù)。
2.3 制訂工藝路線
2.3.1工藝路線方案1
工序 1） 鑄造
2） 時(shí)效處里
3） 銑Φ40大端面
4） 鉆，擴(kuò)，鉸Φ22孔
5） 檢查
6） 拉6xΦ22xΦ25x6的花鍵孔
7） 倒角
8） 銑18mm寬的槽
9） 銑寬8mm槽
10） 銑40x28面
11） 去毛刺
12） 檢查
. 2.3.2工藝路線方案2
工序 1） 鑄造
2） 時(shí)效處里
3） 銑Φ40大端面
4） 銑18寬的槽
5） 銑40x28面
6） 拉6xΦ22xΦ25x6的花鍵孔
7） 檢查
8） 倒角
9） 銑寬8mm槽
10） 去毛刺
11） 檢查
鉆，擴(kuò)，鉸Φ22孔
比較兩種方案：方案一先加工端面然后一端面和外圓定位加工孔，然后以孔為定為基準(zhǔn)加工寬18的槽和寬8的槽及40x28的槽，保證了加工精度。提高了效率，方案二夾具設(shè)計(jì)較多且有些困難，故選擇方案一
（三）機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定
3.1根據(jù)加工工藝，分別對(duì)各加工表面的機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定如下：
1. 銑Φ40大端面面：選擇YT15硬質(zhì)合金刀片
1） 由表1 銑削深度時(shí)，端銑刀直徑為80mm，，Z=5
2） 銑刀幾何形狀 由表2
3） 選擇切削用量
（1）確定銑削深度 ：由于加工余量不大，可在一次走刀內(nèi)完成
（2）確定每齒進(jìn)給量 ：采用不對(duì)稱端銑以提高進(jìn)給量，根據(jù)表5 當(dāng)使用YT15銑床功率為7Kw時(shí)
4）選擇銑刀磨銑標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
由表7 銑刀刀齒后刀面最大磨損量為；由于銑刀直徑故耐用度
4） 確定切削速度v和每秒鐘進(jìn)給量
切削速度由表13 時(shí)
各修正系數(shù)為
故
根據(jù)X52k型立銑床說(shuō)明書(shū)（表24）選擇
因此實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量
5） 計(jì)算基本工時(shí)
式中 L=90mm 由表20 不對(duì)稱安裝銑刀入切削量及超切削量
y＋△+d＝92
故
2. 鉆，擴(kuò)，鉸孔
1） 選擇鉆頭：選擇高速鋼麻花鉆頭，直徑
鉆頭幾何形狀為（表1及表2）：雙錐修磨橫刃，
2） 選擇切削用量
（1） 確定進(jìn)給量：由表5 當(dāng)加工要求為7級(jí)精度，材料鑄鐵時(shí) 時(shí)
由
時(shí)
按鉆頭強(qiáng)度確定進(jìn)給量 由表7 當(dāng)灰鑄鐵 時(shí) 時(shí)：
按機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度確定進(jìn)給量 由表8 灰鑄鐵時(shí)
時(shí)：機(jī)床機(jī)構(gòu)允許的軸向力為9800N。Z535允許最大為15690N。
進(jìn)給量
由此可以看出受限制的進(jìn)給量是工藝要求，從中取
由表16 可以查出鉆孔時(shí)的軸向力在 時(shí)為：
軸向力修正系數(shù)為1.0 故
故 可用
2）確定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度，
由表9 時(shí) 鉆頭后刀面最大磨損量取為
耐用度
3） 確定切削速度
由表10 加工性為第三類 雙橫刃磨的鉆頭 時(shí)
切削修正系數(shù)
故
4） 加工工時(shí) 其中
由表22
所以
擴(kuò)孔： 21.7
按機(jī)床取
所以實(shí)際切削速度
工時(shí)： 切入
所以
鉸孔：Φ22
取機(jī)床標(biāo)準(zhǔn) 1.13r/s 所以實(shí)際切削速度：
所以工時(shí)：
3. 拉花鍵：拉刀
1）拉刀寬度
時(shí)，
各修正系數(shù)：
所以：
工時(shí)：
4. 所以：銑Φ40大端面面：選擇YT15硬質(zhì)合金刀片
1） 由表1 銑削深度時(shí)，端銑刀直徑為80mm，，Z=5
2） 銑刀幾何形狀 由表2
3） 選擇切削用量
（1）確定銑削深度 ：由于加工余量不大，可在一次走刀內(nèi)完成
（2）確定每齒進(jìn)給量 ：采用不對(duì)稱端銑以提高進(jìn)給量，根據(jù)表5 當(dāng)
5. 銑寬18的槽：選擇YT15硬質(zhì)合金三面刃銑刀
1） 由表1 銑削深度時(shí)，端銑刀直徑為80mm，，Z=5
2） 銑刀幾何形狀 由表2
3） 選擇切削用量
（1）確定銑削深度 ：由于加工余量不大，可在一次走刀內(nèi)完成
（2）確定每齒進(jìn)給量 ：采用不對(duì)稱端銑以提高進(jìn)給量，根據(jù)表5 當(dāng)使用YT15銑床功率為7Kw時(shí)
4）選擇銑刀磨銑標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
由表7 銑刀刀齒后刀面最大磨損量為；由于銑刀直徑故耐用度
4） 確定切削速度v和每秒鐘進(jìn)給量
切削速度由表13 時(shí)
各修正系數(shù)為
故
根據(jù)X52k型立銑床說(shuō)明書(shū)（表24）選擇
因此實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量
5） 計(jì)算基本工時(shí)
式中 L=90mm 由表20 不對(duì)稱安裝銑刀入切削量及超切削量
y＋△+d＝92
故
6. 銑寬8的槽：選擇YT15硬質(zhì)合金三面刃銑刀
1） 由表1 銑削深度時(shí)，端銑刀直徑為80mm，，Z=5
2） 銑刀幾何形狀 由表2
3） 選擇切削用量
（1）確定銑削深度 ：由于加工余量不大，可在一次走刀內(nèi)完成
（2）確定每齒進(jìn)給量 ：采用不對(duì)稱端銑以提高進(jìn)給量，根據(jù)表5 當(dāng)使用YT15銑床功率為7Kw時(shí)
4）選擇銑刀磨銑標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
由表7 銑刀刀齒后刀面最大磨損量為；由于銑刀直徑故耐用度
4） 確定切削速度v和每秒鐘進(jìn)給量
切削速度由表13 時(shí)
各修正系數(shù)為
故
根據(jù)X52k型立銑床說(shuō)明書(shū)（表24）選擇
因此實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量
5） 計(jì)算基本工時(shí)
式中 L=90mm 由表20 不對(duì)稱安裝銑刀入切削量及超切削量
y＋△+d＝92
故
7. 銑28x40面
1） 確定切削深度
確定切削寬度：
由于加工余量不大，所以可一次走刀完成
2） 確定每齒進(jìn)給量
根據(jù)x52k銑床說(shuō)明書(shū)，其功率為7kw,中等系統(tǒng)剛度
根據(jù)表3
現(xiàn)取
3） 選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐磨度
根據(jù)表7 銑刀刀齒后刀面最大磨損為 ，鑲齒銑刀（）耐用度
4） 確定切削速度和每秒進(jìn)給量
切削深度可根據(jù)表21中公式計(jì)算 也可查表
根據(jù)表9 當(dāng)
時(shí)，
各修正系數(shù)為：
故
根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)選擇
實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量為：
5） 檢查機(jī)床功率
根據(jù)表5 當(dāng) 時(shí)，
切削功率的修正系數(shù)
所以實(shí)際切削功率為
根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)，機(jī)床主軸允許的功率為
因?yàn)?，所以此切削用量可以采用?
即
6）計(jì)算工時(shí)
式中
根據(jù)表19 入切削量及超切削量
則
故
l=25mm
計(jì)算工時(shí):
—— 工件的螺紋長(zhǎng)度;
—— 絲錐切削錐長(zhǎng)度；
四、夾具設(shè)計(jì)
4.1定位基準(zhǔn)的選擇
由裝配圖可知，用Φ40外圓和一端面定位基準(zhǔn)用V型塊和氣缸組合加緊，再用一個(gè)定位塊限制以旋轉(zhuǎn)方向自由度，靠鉆床的鉆削了來(lái)現(xiàn)在以旋轉(zhuǎn)自由度和一平面自由度從而限制空間按六個(gè)自由度。
4.2切削力及夾緊力的計(jì)算
切削刀具：高速鋼麻花鉆頭，則
式中：＝1.5mm，＝50m/min，f＝0.5mm/r，（）
計(jì)算結(jié)果 = 1459.699N
選用壓板壓緊，實(shí)際加緊力N應(yīng)為
式中，和是夾具定位面及加緊面上的摩擦系數(shù)，＝＝0.5。
氣缸，由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-2-23得螺母擰緊力
根據(jù)杠桿原理壓板實(shí)際加緊力為
此時(shí)已大于所需的1460N的夾緊力，故本夾具可安全工作。
4.3定位誤差分析
定位元件尺寸及公差確定。
(1) 夾具的主要定位元件為一平面和兩v形塊，面與面配合。
（2） 工件的工序基準(zhǔn)為端面和圓柱面，故端面的平面度和圓柱面的援助度對(duì)定位誤差影響最大.則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin
本工序采用一平面，兩 v形塊，工件始終平面，而定位塊的偏角會(huì)使工件自重帶來(lái)一定的平行于夾具體底版的水平力，因此，工件在定位塊正上方呦傾斜，進(jìn)而使加工位置有一定轉(zhuǎn)角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。
4.4夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明
如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作，降低成本。提高夾具性價(jià)比。本道工序?yàn)殂@床夾具選擇了壓板和壓緊螺釘夾緊方式。本工序?yàn)殂@孔，切削力大，所以選用夾緊力大一些裝置就能達(dá)到本工序的要求。
本夾具的最大優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)緊湊,承受較大的夾緊力。
（五）個(gè)人體會(huì)
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。
通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，使我將所學(xué)理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，得到了解決問(wèn)題和分析問(wèn)題的能力的初步培養(yǎng)，另外也為以后搞好畢業(yè)設(shè)計(jì)、走上工作崗位進(jìn)行一次綜合訓(xùn)練。
本次課程設(shè)計(jì)主要經(jīng)歷了兩個(gè)階段：第一階段是機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，第二階段是專用夾具設(shè)計(jì)。第一階段我們運(yùn)用了基準(zhǔn)選擇、切削用量選擇計(jì)算、機(jī)床選用、時(shí)間定額計(jì)算等方面的知識(shí)；夾具設(shè)計(jì)的階段運(yùn)用了工件定位、夾緊機(jī)構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)。
通過(guò)此次設(shè)計(jì)，使我們基本掌握了零件的加工過(guò)程分析、工藝文件的編制、專用夾具設(shè)計(jì)的方法和步驟等。學(xué)會(huì)了查相關(guān)手冊(cè)、選擇使用工藝裝備等等。
總的來(lái)說(shuō)，這次設(shè)計(jì)，使我們?cè)诨纠碚摰木C合運(yùn)用及正確解決實(shí)際問(wèn)題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了我們的思考、解決問(wèn)題創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力，為以后的設(shè)計(jì)工作打下了較好的基礎(chǔ)。
由于個(gè)人能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，希望各位老師給予指教。
（六）參考文獻(xiàn)
1、 朱淑萍主編. 機(jī)械加工工藝及裝備.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999
2、 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社
3、 黃云清主編.公差配合與測(cè)量技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001
4、 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)
5、趙家齊主編.機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū).北京.機(jī)械工業(yè)出版社，2000
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