零件的机械加工工艺规程设计及夹具设计文档格式.docx
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夹具设计任务·
绘制夹具装配图·
1.零件分析
1.1零件的作用
题所给的是CA6140车床上的拨叉，它位于车床变速机构中，主要起换挡作用，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。
零件上方的Φ20mm的孔与操作机构相连，下方的Ф50mm的半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触，通过上方的力拨动下方的齿轮变速，两零件铸造为一体，加工时分开。
1.2零件的工艺分析
CA6140车床上的拨叉共有两处加工表面。
其间有一定的位置要求，分述如下：
1.2.1以Ф20mm为中心的加工表面
这一组加工表面包括：
Ф20mm的孔，以及其上下表面，孔壁上有一个装配时要钻铰的Ф8mm的锥孔，一个M6的螺纹孔，和一个缺口。
1.2.2以Ф50mm为中心的加工表面
Ф50mm的孔，以及其上、下端面；
这两组表面有一定的位置要求；
（1）Ф50mm的孔的上、下表面与Ф20的孔的垂直度误差为0.07mm。
（2）Ф20mm的孔的上、下表面与Ф20的孔的垂直度误差为0.05mm。
（3）Ф50mm、Ф20mm的孔的上、下表面以及Ф50mm的孔的内表面的粗糙度误差为3.2um。
（4）Ф20mm的孔的内表面的粗糙度误差为1.6um，精度为IT7。
2.工艺规程设计
2.1毛坯的制造形式
零件材料为HT200，考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸造毛坯。
图一毛坯图
2.2基准面的选择
2.2.1粗基准的选择对零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准，而对若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准，根据这个基准原则，现取Ф20mm的孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两个短V形块支承两个Ф20mm孔的外轮廓作主要定位面，以消除3个自由度，再用一个支承板支撑在Ф72mm的上表面，以消除3个自由度。
2.2.2精基准的选择主要应考虑基准重合问题。
当设计基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。
2.3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等技术要求能得到合理的保证。
在生产纲领已确定为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。
除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
1、工艺路线方案一：
工序一：
退火
工序二：
粗、精铣Ф20mm、Ф50mm的下表面，保证其粗糙度为3.2um
工序三：
以Ф20mm的下表面为精基准，粗、精铣Ф20mm的孔的上表面，保证其粗糙度为3.2um,其上、下表面尺寸为30mm，
工序四：
以Ф20mm的下表面为精基准，钻、扩、铰、精铰Ф20mm的孔，保证其内表面粗糙度为1.6um，垂直度误差不超过0.05mm
工序五：
以Ф20mm的下表面为精基准，粗、半精镗Ф50mm的孔，保证其内表面粗糙度为3.2um
工序六；
以Ф20mm的下表面为精基准，粗、精铣Ф50mm的上表面，保证其与孔的垂直度误差不超过0.07mm，其上、下表面尺寸为12mm
工序七：
铣断
工序八：
以Ф20mm的孔为精基准，钻Ф8mm的锥孔的一半Ф4mm，装配时钻铰
工序九：
以Ф20mm的孔为精基准，钻Ф5mm的孔，攻M6的螺纹
工序十：
以Ф20mm的孔为精基准，铣缺口，保证其粗糙度为12.5um
工序十一：
检查
上面的工序可以是中批生产，但是其效率不高，并且工序四中的钻孔方法在钻孔是可能会偏离中心。
经综合考虑，采用下面的方案二。
工艺路线方案二：
工序一；
以Ф20mm的下表面为精基准，粗、精铣Ф20mm、Ф50mm的孔的上表面，保证其粗糙度为3.2um，Ф20mm的上、下表面尺寸为30mm，Ф50mm的上、下表面尺寸为12mm
以Ф20mm的下表面为精基准，钻、扩、铰、精铰Ф20mm的孔，保证其内表面粗糙度为1.6um，垂直度误差不超过0.05mm
以Ф20mm的下表面为精基准，粗、半精镗Ф50mm的孔，保证其内表面粗糙度为3.2um
工序六：
工序八：
以Ф20mm的孔为精基准，钻Ф5mm的孔，攻M6的螺纹
以Ф20mm的孔为精基准，铣缺口，保证其粗糙度为12.5um
工序十：
2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
“CA6140车床拨叉”零件的材料为HT200硬度为190~210HB，毛坯重量为2.2Kg,生产类型为中批量，铸件毛坯。
又由<
<
机械制造工艺设计简明手册>
>
（以下称〈〈工艺手册〉〉表1.3-1查得毛坯的制造方法采用壳模铸造级，表2.2-4查得加工余量等级为G级，选取尺寸公差等级为CT10。
根据以上资料及路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯如下：
1、延轴线方向长度方向的加工余量及公差（Ф20mm、Ф50mm端面）查《工艺手册》表2.2~4取Ф20mm、Ф50mm端面长度余量为2.5mm（均为双边加工）。
铣削加工余量为：
a）粗铣：
1.5mmb）精铣：
1mm
毛坯尺寸及公差为：
（35土0.3）mm（17土0.25）mm
2、内孔（Ф50mm已铸成孔）查《工艺手册》表2.2~2.5，取Ф50mm已铸成长度余量为3mm，即已铸成孔Ф44mm。
镗削加工余量为：
a）粗镗：
2mmb）半精镗：
（48土0.3）mm（
）mm
3、其他尺寸直接铸造得到。
2.5确定切削用量及基本工时
2.5.1工序二：
粗、精铣孔Ф20mm、Ф50mm的下表面
（1）加工条件
工件材料：
HT200。
бb=0.16GPaHBS=190~210，铸件
机床：
XA5032立式铣床
刀具；
W18Cr4V硬质合金端铣刀
W18Cr4V硬质合金端铣刀，牌号为YG6，由《切削用量简明手册》〉后称《切削手册》表3.1查得铣削宽度ae<
=60mm,深度ap<
=4,齿数Z=10时，取刀具直径do=80mm。
又由《切削手册》表3.2选择刀具的前角ro=+5o;
后角ao=8o;
副后角a’o=
刀齿斜角λs=-10o,主刃Kr=60o,过渡刃Krε=30o,副刃Kr’=5o,过渡刃宽bε=1mm
（2）切削用量
1）粗铣Ф20mm的下表面
a）切削深度因切削用量较小，故可以选择ap=1.5mm,一次走刀即可完成所需尺寸。
b）每齿进给量：
由《切削手册》表3.30可知机床的功为7.5KW，查《切削手册》表3.5可得f=0.14~0.24mm/z,由于是对称铣，选较小量f=0.14mm/z
c）查后刀面最大磨损及寿命
查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为（1.0~1.5）mm
查《切削手册》表3.8,寿命T=180min
d）计算切削速度按《切削手册》表3.27中的公式：
也可以由表3.16查得
=98mm/sn=439r/minvf=490mm/s又根据XA5032铣床参数，选n=475r/minvf=600mm/s，则实际的切削速度为：
即
=
=119.3m/min,实际进给量为：
=0.13mm/z
e）校验机床功率查《切削手册》表3.24，Pcc=1.1KW,而机床所提供的功率Pcm为1.7KW，所以Pcm>
Pcc,故校验合格。
最终确定ap=1.5mmnc=475r/minvfc=600mm/minvc=119.3m/minfz=0.13mm/z
f）计算基本工时
公式中：
L=l+y+Δ；
根据《切削手册》表3.26，可得l+Δ=12mm,所以L=l+y+Δ=32+12=44mm
故
=44/600=0.073min
2）粗铣Ф50mm的下表面
a）铣削Ф50mm的下表面与铣削Ф20mm的下表面的相关参数及其用量等都相同。
即ap=1.5mmnc=475r/minvfc=600mm/svc=119.3m/minfz=0.13mm/z
b）计算基本工时
根据《切削手册》表3.26，可得l+Δ=0所以L=l+y+Δ=72mm
=72/600=0.12min
3）精铣孔Ф20mm的下表面
a）切削深度因切削用量较小，故可以选择ap=1.0mm,一次走刀即可完成所需尺寸
由《切削手册》表3.30可知机床的功为7.5KW，查《切削手册》表3.5可得f=0.5~0.7mm/r，由于是对称铣，选较小量f=0.7mm/r
=124mm/svf=395mm/minn=494r/min,根据XA5032铣床参数，选n=475r/minvf=375mm/min,则实际的切削速度为
所以
=119.3m/min,实际进给量
=0.08mm/z
最终确定ap=1.0mmnc=475r/minvfc=375mm/minvc=119.3mm/min
根据《切削手册》表3.26，可得l+Δ=80mm,所以L=l+y+Δ=32+80=112mm
=112/375=0.3min
2）精铣Ф50mm的下表面
即ap=1.0mmnc=475r/minvfc=375mm/minvc=119.3mm/m
根据〈〈切削手册〉〉表3.26，可得l+Δ=80mm所以L=l+y+Δ=72+80=152mm
故
=152/375=0.405min
2.5.2工序三：
粗、精铣孔Ф20mm、Ф50mm的上表面
本工序的切削用量及基本工时与工序一中的粗、精铣孔Ф20mm、Ф50mm的下表面相同。
2.5.3工序四：
钻、扩、铰、精铰Ф20mm的孔
（一）钻Ф18mm的孔
（1）加工条件
工艺要求：
孔径d=18mm,孔深l=30mm,通孔，用乳化液冷却
机床：
Z535型立式钻床
刀具：
高速钢麻花钻头
选择高速钢麻花钻头，其直径do=18mm,钻头几何形状为：
由《切削手册》表2.1及表2.2选修磨横刃，β=28oαo=10o2Φ=118o2Φ1=70obε=3.5mmb=2mml=4mm
1）决定进给量f
a）、按加工要求决定进给量根据《切削手册》表2.7，当铸铁的强度
бb
200HBSdo=18mm时，f=0.70~0.86mm/r
由于L/d=30/18=1.67<
3,故取修正系数K=1
所以f=（0.70~0.86）x1=（0.70~0.86）mm/r
b）按钻头强度决定进给量根据表2.8，当бb=190MPa,do=18mm,钻头强度允许的进给量f=1.6mm/r
c）按机床进给机构强度决定进给量根据表2.9，当бb
210MPa,do
20.5mm,机床进给机构允许的轴向力为11760N（Z535钻床允许的轴向力为15696N（见《工艺设计手册》表4.2-14）时，进给量为1.5mm/r。
从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=0.70~0.86mm/r，根据Z535钻床说明书，选f=0.80mm/r（见《工艺设计手册》表4.2-16），又由《切削手册》表2.19可以查出钻孔时的轴向力，当f=0.80mm/rdo<
=21mm时，轴向力Ff=7260N
轴向力的修正系数为1.0，故Ff=7260N
根据Z535钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为Fmax=15696N，由于Ff<
Fmax,故f=0.80mm/r可以用。
2）决定钻头的磨钝标准及寿命
由《切削手册》表2.12，当do<
=18mm时，钻头后刀面最大磨钝量取为（0.5~0.8）mm,寿命T=60min
3）决定切削速度由《切削手册》表2.15可知f=0.80mm/r时，双修磨横刃的钻头，do=18mm时，Vt=17m/min
切削速度的修正系数由《切削手册》表2.31可知
Ktv=1.0Kmv=1.0KTv=1.0Klv=0.85
所以V=VtxKv=17x1.0x1.0x1.0x0.85=14.4m/min
=255r/min
根据Z535钻床说明书,可考虑选择nc=275r/min（见《工艺设计手册》表4.2-15）
4）检验机床扭转及功率
根据《切削手册》表2.21，当f<
=0.8mm/r，do<
=19mm时
Mc=51.99N.m,根据Z535钻床说明书,当nc=275r/min，Mm>
Mc
又根据《切削手册》表2.23，当бb=（170~213）MPado<
=20mmf<
=0.9mm/rvc<
=17.4m/min时Pc=1.7KW
根据Z535钻床说明书,Pc<
PE
所以有Mc<
MmPc<
PE故选择的切削用量可用。
即f=0.80mm/rn=nc=275r/minvc=14.4m/min
（3）计算基本工时
L=l+y+Δ由《切削手册》表2.29查得y+Δ=9mm
=0.18min
（二）扩Ф19.8mm的孔
孔径d=19.8mm,孔深l=30mm,通孔，用乳化液冷却
高速钢扩孔钻头
选择高速钢扩孔钻头，其直径do=19.8mm,钻头几何形状为：
由《切削手册》表2.5ro=18oao=10okr=60okrε=30oβ=15oba1=1mm
a）、按加工要求决定进给量根据《切削手册》表2.10，当铸铁的强度бb
200HBSdo=19.8mm时，f=（0.9~1.1）mm/r
由于L/d=30/19.8=1.52因扩孔之后还须铰孔，故取修正系数K=0.7
所以f=（0.9~1.1）x0.7=（0.63~0.77）mm/r
b）按钻头强度决定进给量根据表2.8，当бb=190MPa,do=19.8mm,钻头强度允许的进给量f=1.75mm/r
从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=（0.63~0.77）mm/r，根据Z535钻床说明书，选f=0.64mm/r（见《工艺设计手册》表4.2-16），又由《切削手册》表2.19可以查出钻孔时的轴向力，当f=0.64mm/rdo<
=21mm时，轴向力Ff=6080N
轴向力的修正系数为1.0，故Ff=6080N
Fmax,故f=0.64mm/r可以用。
=19.8mm时，钻头后刀面最大磨钝量取为（0.6~0.9）mm,寿命T=30min
3）决定切削速度由《切削手册》表2.30中的公式：
可知f=0.64mm/r时，do=19.8mm时，Vt=27m/min
所以V=VtxKv=27x1.0x1.0x1.0x0.85=23m/min
=370r/min
根据Z535钻床说明书,可考虑选择nc=375r/min（见《工艺设计手册》表4.2-15）
=21mm时
Mc=73.57N.m,根据Z535钻床说明书,当nc=375r/min，Mm>
=0.75mm/rvc<
=20m/min时Pc=1.7KW
PE故选择的切削用量可用。
即f=0.64mm/rn=nc=375r/minvc=23m/min
L=l+y+Δ由《切削手册》表2.29查得y+Δ=10mm
=0.13min
（三）粗铰Ф19.94mm的孔
孔径d=19.94mm,孔深l=30mm,通孔
高速钢铰刀
选择高速钢铰刀，其直径do=19.94mm,钻头几何形状为：
由《切削手册》表2.6ro=18oao=10okr=60okrε=30oβ=15oba1=1mm
根据《切削手册》表2.11，当铸铁的强度бb
170HBSdo=19.94mm时，f=（1.0~2.0）mm/r，又由于粗铰之后还要精铰，所以应该选最大的进给量即f=2.0mm/r
=20mm时，铰刀后刀面最大磨钝量取为（0.4~0.6）mm,寿命T=60min
3）决定切削速度由《切削手册》表2.30中的公式
可知，vc=7.7m/min
所以V=VtxKv=7.7x1.0x1.0x1.0x0.85=6.55mm/min
=105r/min
根据Z535钻床说明书,可考虑选择nc=140r/min（见《工艺设计手册》表4.2-15）
=2.0mm/r，do<
Mc=137.7N.m,根据Z535钻床说明书,当nc=140r/min，Mm>
=2.0mm/rvc<
=10m/min时Pc=1.7KW
即f=2.0mm/rn=nc=140r/minvc=6.55m/min
L=l+y+Δ由《切削手册》表2.29查得y+Δ=10mm
=0.14min
（四）精铰Ф20mm的孔
孔径d=19.94mm,孔深l=30mm,通孔，精度等级为IT7
选择高速钢铰刀，其直径do=20mm：
钻头几何形状为：
由《切削手册》表2.6ro=0ao=7oa1=18o
（2）切削用量
1）决定进给量f
根据《切削手册》表2.11，当铸铁的强度бb
170HBSdo=20mm,加工精度要求为H7精度时，f=（1.0~2.0）mm/r，由于这是粗铰之后的精铰，所以应该选中等的进给量即f=1.5mm/r
由《切削
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