夹具ca车床拨叉设计精编WORD版

夹具c a车床拨叉设计
精编W O R D版
IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】
机械制造基础技术基础课程设计
任务书
题目：设计“CA6140车床831008拨叉”零件的机械加工工艺及工
艺设备
姓名：甲乙丙
班级： 130908
学号：
指导老师：耿爱农
学校：五邑大学
时间： 2014年7月5日
目录
一、零件分析 (1)
（一）零件的作用 (1)
（二）零件的工艺分析 (1)
二、工艺规程设计 (1)
（一）确定毛坯的制造形式 (1)
（二）基面的选择 (1)
（三）制定工艺路线 (2)
（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 (3)
（五）确立切削用量及基本工时 (3)
三、夹具设计 (10)
四、设计总结 (11)
附加：
机械加工工艺卡片 (12)
毛坯图 (21)
零件图 (22)
机构设计夹具装备图 (23)
机构设计夹具零件图 (24)
（一）零件的作用
零件是CA6140车床831008拨叉。

它位于车床变速机构中，主要起换挡，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需要的速度和扭矩的作用。

零件上方的Φ20孔与操纵机构相连，下方的Φ50半孔与所控制齿轮所在轴接触。

通过上方的力拨动下Φ方的齿轮变速。

两者零件铸为一体，加工时分开。

（二）零件的工艺分析
CA6140车床831008零件共有两组加工表面，期间有一定位置要求。

①以Φ20孔为中心加工表面
这一组加工表面包括：20021.00
Φ+的孔，以及其上下端面。

上端面与孔有位置要求，孔壁上有一个装配时钻铰的锥孔，一个M8的螺纹孔。

下端有一个47°的斜凸台。

这三个没有高的位置的要求。

②以Φ50孔为中心加工表面
这一组加工表面包括：5050.025.0
Φ++的孔，以及其上下两个端面。

这组表面有一定的位置度要求，即5050.025.0
Φ+的孔有垂直度
Φ++的孔上下两个端面与20021.00
要求。

③分析可知
加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另一组表面。

（一）确定毛坯的制造形式
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，故选择铸件毛坯。

见附加毛坯图。

（二）基面的选择
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。

基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。

否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。

①粗基准的选择。

对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。

而对有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。

根据这个基准选择原则，现选取20021.00
Φ+孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个Φ32作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位。

②精基准的选择。

主要应该考虑基准重合的问题。

当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。

（三）制定工艺路线
制定工艺路线得出发点,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,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,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，以便使生产成本尽量下降。

①工艺路线方案一
工序一粗、精铣Φ20孔上端面。

工序二钻、扩、铰、精铰Φ20、Φ50孔。

工序三粗、精铣Φ50孔上端面
工序四粗、精铣Φ50、Φ20孔下端面。

工序五切断。

工序六钻Φ4孔（装配时钻铰锥孔）。

工序七钻一个Φ4孔，攻M6螺纹。

工序八铣47°凸台。

工序九检查。

上面工序加工效率较高，但同时钻三个孔，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Φ20孔上端面。

工序二粗、精铣Φ20孔下端面。

工序三钻、扩、铰、精铰Φ20孔。

工序四钻、扩、铰、精铰Φ50孔。

工序五粗、精铣Φ50孔上端面
工序六粗、精铣Φ50孔下端面。

工序七切断。

工序八钻Φ4孔（装配时钻铰锥孔）。

工序九钻一个Φ4孔，攻M6螺纹。

工序十铣47°凸台。

工序十一检查。

上面工序可以适合大多数生产，但效率较低。

综合考虑以上步骤，得到我的工艺路线。

③工艺路线方案三
工序一以Φ32mm外圆为粗基准，粗铣Φ20mm、Φ50mm孔上下端面。

工序二以Φ32mm外圆为粗基准，精铣Φ20mm、Φ50mm孔上下端面。

保证其粗糙度为3.2 um。

工序三以Φ20孔下端面为精基准，钻、扩、铰、精铰Φ20孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。

工序四以Φ20孔为精基准，钻、扩、铰、精铰Φ50孔，保证孔的精度达到
IT7。

工序五切断。

工序六以Φ20孔为精基准，粗铣Φ50孔上下端面。

工序七以Φ20孔为精基准，精铣Φ50孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.07。

工序八以Φ20孔为精基准，钻Φ8孔（装配时钻铰锥孔）。

工序九以Φ20孔为精基准，钻M6螺纹。

工序十以Φ20孔为精基准，铣47°凸台。

工序十一检查。

虽然工序是十一步，但是效率大大提高了。

工序一和工序二比起工艺路线方案二快了一倍而且刀具不用调整，加工Φ50、Φ20孔是也能达到精度要求。

（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定
“CA6140车床813008”拨叉零件材料为HT200，硬度190～210HB，毛皮重量2.2kg，生产类型大批量，铸造毛坯。

①外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差。

查《机械制造工艺设计简明手册》，取Φ20，Φ50端面长度余量均为2.5。

铣削加工余量为：
粗铣 1mm
精铣 0mm
②内孔（Φ50已铸成孔）
查《工艺手册》表2.2～2.5，取Φ50已铸成孔长度余量为3，即铸成孔半径为44mm。

工序尺寸加工余量：
钻孔 2mm
扩孔 0.125mm
铰孔 0.035mm
精铰 0mm
③其他尺寸直接铸造得到
由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。

（五）确立切削用量及基本工时
工序一以Φ32mm外圆为粗基准，粗铣Φ20mm、Φ50mm孔下端面。

1. 加工条件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,铸造。

加工要求：粗铣φ20孔上下端面。

机床：X6140卧式铣床。

刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。

铣削宽度a e<=60,深度a p<=4,齿数z=10,故据《切削用量简明手册》取刀具直径d o=80mm。

选择刀具前角γo ＝＋5°后角αo ＝ 8°，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs =－10°,主刃Kr = 60°,过渡刃Krε = 30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1mm。

2. 切削用量
1）铣削深度因为切削量较小，故可以选择a p=1.5mm，一次走刀即可完成所需长度。

2）每齿进给量机床功率为7.5kw。

查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。

由于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。

3）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1.0~1.5mm 。

查《切削手册》表3.8，寿命T=180min
4）计算切削速度 按《切削手册》，V c =v pv
v e v z v p m v o v K Z u a y f X a T q d C 算得 V c ＝98mm/s ，n=439r/min,V f =490mm/s
据XA6132铣床参数，选择n c =475r/min,V fc =475mm/s,则实际切削速度V c =3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc =V
fc
/n c z=475/(300*10)=0.16mm/z 。

5)校验机床功率 查《切削手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc 。

故校验合格。

最终确定 a p =1.5mm ，n c =475r/min,V fc =475mm/s ，V c =119.3m/min ，f
z =0.16mm/z 。

6）计算基本工时
t m ＝L/ V f =(32+80)/475=0.09min 。

工序二 以Φ32mm 外圆为粗基准，精铣Φ20mm 、Φ50mm 孔下端面。

保证其粗糙度为3.2 um 。

a) 切削深度 因切削用量较小，故可以选择a p =1.0mm, 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，由于是精铣，可得f=0.5~1.0mm/r ，由于是对称铣，选较小量f=0.5mm/r ，齿数，则f z =0.05mm/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（0.3~0.5）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c v =124mm/s ，n=494r/min, v f =395mm/min 。

根据XA5032铣床参数，选 n=475r/min ， v f =375mm/min , 则实际的切削速度为
所以c v =3.14804751000
⨯⨯=119.3m/min,实际进给量 所以zv f =
37547510⨯=0.08mm/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a p =1.0mm n c =475r/min v fc =375mm/min v c =119.3mm/min
f)计算基本工时
公式中： L=l+y+Δ；根据《切削手册》表3.26，精铣时y+Δ取与铣刀直径相等，可得 y+Δ=80mm, 所以L=l+y+Δ=32+80=112mm
故
t=112/375=0.3min
m
工序三以Φ20mm的下表面为精基准，精铣Φ20mm、Φ50mm的上表面，保证其粗糙度为3.2 um。

1. 加工条件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,铸造。

加工要求：精铣φ20上下端面。

机床：X6140卧式铣床。

刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。

铣削宽度a e<=60,深度a p<=4,齿数z=10,故据《切削用量简明手册》（后简称《切削手册》）取刀具直径
d o=80mm。

选择刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1mm。

2. 切削用量
1）铣削深度因为切削量较小，故可以选择a p=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。

2）每齿进给量机床功率为7.5kw。

查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。

由于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。

3）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1.0~1.5mm。

查《切削手册》表3.8，寿命T=180min
4）计算切削速度按《切削手册》，查得 V c＝98mm/s，
n=439r/min,V f=490mm/s
据XA6132铣床参数，选择n c=475r/min,V fc=475mm/s,则实际切削速度V
=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=V
c
/n c z=475/(300*10)=0.16mm/z。

fc
5)校验机床功率查《切削手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。

故校验合格。

最终确定 a p=1.0mm，n c=475r/min,V fc=475mm/s，V c=119.3m/min，f
=0.16mm/z。

z
6）计算基本工时
t m＝L/ V f=(32+80)/475=0.09min。

工序四以φ20孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰φ20孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。

1. 选择钻头
选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时d o =18mm ，钻头采用双头刃磨法，后角αo ＝12°，二重刃长度b ε=2.5mm,横刀长b=1.5mm,宽l=3mm,棱带长度mm l 5.11= 1202=ϕ° 100=α° 30=β°
2.选择切削用量
（1）决定进给量
查《切》 r mm f /86.0~70.0= 35.120
30<==d l 所以，r mm f /70.0=
按钻头强度选择r mm f /75.1= 按机床强度选择r mm f /53.0=
最终决定选择机床已有的进给量r mm f /48.0= 经校验max 6090F F f <= 校验成功。

（2）钻头磨钝标准及寿命
后刀面最大磨损限度（查《切》）为0.5～０.８mm ，寿命min 60=T ．
（3）切削速度
查《切》 r mm v c /18= 修正系数 0.1=TV K 0.1=MV K 0.1=tv K
0.1=Kxv 0.11=v K 10=apv K 故r mm v c /18=。

查《切》机床实际转速为min /272r n c =
故实际的切削速度r mm n d v s
c /4.1510000==π
（4）校验扭矩功率
Nm M c 60= Nm M m 2.144= 所以m c M M <
E c P kw P <=0.2~7.1故满足条件，校验成立。

３.计算工时
由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。

扩铰和精铰的切削用量如下：
扩钻： min /272r n = r mm f /48.0= min /4.15m v c = mm d 8.190=
铰孔： min /272r n = r mm f /48.0= min /4.15m v c = mm d 94.190=
精铰： min /272r n = r mm f /48.0= min /4.15m v c = 7200IT d =
工序五 以φ20孔为精基准，钻、扩、铰、精铰φ50孔，保证空的精度达到IT7。

1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时d o =48mm ，钻头采用双头刃磨法，后角αo ＝11°，二重刃长度b ε=11mm,横刀长b=5mm,弧面长l=9mm,棱带长度mm l 31= 1202=ϕ° 100=α° 30=β°
2.选择切削用量
（1）决定进给量
查《切》 r mm f /2.1~0.1=
按钻头强度选择r mm f /2= 按机床强度选择r mm f /53.0=
最终决定选择Z550机床已有的进给量r mm f /40.0= 经校验
max 2452012260F F f =<= 校验成功。

（2）钻头磨钝标准及寿命
后刀面最大磨损限度（查《切》）为0.8～1.2mm ，寿命min 140=T
扩孔后刀面最大磨损限度（查《切》）为0.9～１.４mm ，寿命min 60=T 铰和精铰孔后刀面最大磨损限度（查《切》）为０.６～０.９mm ，寿命min 120=T
（3）切削速度
查《切》 r mm v c /20= 修正系数 0.1=TV K 0.1=MV K 0.1=tv K
0.1=Kxv 0.11=v K 10=apv K 故r mm v c /20=。

查《切》机床实际转速为min /125r n c = 故实际的切削速度r mm n d v s
c /8.1810000==π
（4）校验扭矩功率
Nm M c 362= Nm M m 2.814= 所以m c M M <
kw P kw P E c 95.54=<=故满足条件，校验成立。

扩铰和精铰的切削用量同理如下：
扩钻： min /125r n = r mm f /40.0= min /5.19m v c = mm d 75.490= 铰孔： min /125r n = r mm f /40.0= min /6.19m v c = mm d 93.490= 精铰： min /125r n = r mm f /40.0= min /6.19m v c = 7500IT d = ３.计算工时
所有工步工时相同。

工序六 切断。

工序七 以φ20孔为精基准，粗铣φ50孔上下端面。

1. 加工条件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,铸造。

机床：XA5032卧式铣床。

刀具：W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。

铣削宽度a e >60,深度a p <=4,齿数z=1２,故据《切削手册》取刀具直径d o =125mm 。

2. 切削用量
1）铣削深度因为切削量较小，故可以选择a p=1.5mm，一次走刀即可完成所需长度。

2）每齿进给量机床功率为7.5kw。

查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。

由于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。

3）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1.0~1.5mm。

查《切削手册》表3.8，寿命T=180min
4）计算切削速度按《切削手册》，查得 V c＝110mm/s，
n=281r/min,V f=378mm/s
据XA6132铣床参数，选择n c=300r/min,V fc=375mm/s,则实际切削速度V
=3.14*80*475/1000=117.8m/min,实际进给量为f zc=V fc/n c z=0.10mm/z。

c
5)校验机床功率查《切削手册》,而机床所能提供功率为
Pcm=56.3kw>Pcc=2.7kw。

故校验合格。

6）计算基本工时
t m＝L/ V f=(72+9)/375=0.216min.
工序八以φ20孔为精基准，精铣φ50孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.07。

1. 加工条件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,铸造。

机床：XA5032卧式铣床。

刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。

铣削宽度a e>60,深度a p<=4,齿数z=1２,故据《切削手册》取刀具直径d o=125mm。

2. 切削用量
1）铣削深度因为切削量较小，故可以选择a p=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。

2）每齿进给量机床功率为7.5kw。

查《切削手册》选f=0.5 mm/z。

3）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1.0~1.5mm。

查《切削手册》表3.8，寿命T=180min
4）计算切削速度按《切削手册》，将f降一级为f=0.5 mm/z。

查得 V c＝
110mm/s，n=252r/min,V f=577mm/s
据XA6132铣床参数，选择n c=235r/min,V fc=600mm/s,则实际切削速度V c=600.4,实际进给量为f zc=V fc/n c z=0.21mm/z。

5)校验机床功率 查《切削手册》,而机床所能提供功率为Pcm=56.3kw>Pcc=2.7kw 。

故校验合格。

6）计算基本工时
t m ＝L/ V f =(72+9)/375=0.216min.
结果a p =1.0mm, f=0.21 mm/z, n c =235r/min,V fc =600.4mm/s.
工序九 以φ20孔为精基准，钻φ4孔（装配时钻铰锥孔）。

1. 选择钻头
选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时d o =4mm ，后角αo ＝16°，二重刃长度
1202=ϕ° 450=α° 30=β°
2.选择切削用量
（1）决定进给量
查《切》 r mm f /022~18.0=
按钻头强度选择r mm f /50.0= 按机床强度选择r mm f /53.0=
最终决定选择机床已有的进给量r mm f /22.0= 经校验校验成功。

（2）钻头磨钝标准及寿命
后刀面最大磨损限度（查《切》）为0.5～0.8mm ，寿命min 20=T ．
（3）切削速度
查《切》 r mm v c /18= 修正系数 0.1=TV K 0.1=MV K 0.1=tv K
0.1=Kxv 0.11=v K 10=apv K 故r mm v c /18=。

查《切》机床实际转速为min /1360r n c =
故实际的切削速度r mm n d v s
c /1.171000
0==
π
（4）校验扭矩功率
m c M M < E c P P <故满足条件，校验成立。

３.计算工时
工序十 以φ20孔为精基准，钻一个φ4孔，攻M6螺纹。

1. 选择钻头
选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时d o =4mm ，后角αo ＝16°，二重刃长度
1202=ϕ° 450=α° 30=β°
2.选择切削用量
（1）决定进给量
查《切》 r mm f /022~18.0=
按钻头强度选择r mm f /50.0= 按机床强度选择r mm f /53.0=
最终决定选择机床已有的进给量r mm f /22.0= 经校验校验成功。

（2）钻头磨钝标准及寿命
后刀面最大磨损限度（查《切》）为0.5～0.8mm ，寿命min 20=T ．
（3）切削速度
查《切》 r mm v c /18= 修正系数 0.1=TV K 0.1=MV K 0.1=tv K
0.1=Kxv 0.11=v K 10=apv K 故r mm v c /18=。

查《切》机床实际转速为min /1360r n c =
故实际的切削速度r mm n d v s
c /1.171000
0==
π
（4）校验扭矩功率
m c M M < E c P P <故满足条件，校验成立。

３.计算工时
螺纹钻削由于没有手册可查，故以钻削切削用量及其他钻螺纹工序估算。

工序十一 以φ20孔为精基准，铣47°凸台。

工序十二 检查。

三、夹具设计
设计工序十“以Φ20孔为精基准，钻一个Φ4孔，攻M6螺纹”——钻M6孔的钻床夹具。

夹具将用于立式钻床。

刀具为M6丝锥，以及Φ4的高速钢麻花钻。

问题的提出：
在给定的零件中，对本步加工的定位并未提出具体的要求，是自由公差，定位要求较低。

因此，本步的重点应在卡紧的方便与快速性上。

卡具设计
1. 定位基准的选择
出于定位简单和快速的考虑，选择∮20孔为基准，即以一面上一长销（自由度限制数：5）配合以一挡销（自由度限制数：1）使工件完全定位。

再使用快速螺旋卡紧机构进行卡紧。

2. 切削力和卡紧力计算
本步加工可按钻削估算卡紧力。

实际效果可以保证可靠的卡紧。

轴向力 N k f d C F F yM
Mf F i 52.20.10.1006.04208.00.10=⨯⨯⨯==
扭矩 M
N k f
d C M M yM
zM M c •⨯=⨯⨯⨯==-68.00.2010416.70.10.1006.0206.0
由于扭矩很小，计算时可忽略。

卡紧力为N F F f
04.52==
μ
取系数 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1
则实际卡紧力为 F ’=S1*S2*S3*S4*F=10.06N
使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。

3. 定位误差分析
本工序采用一定位销，一挡销定位，工件始终靠近定位销的一面，而挡销的偏角会使工件自重带来一定的平行于卡具体底版的水平力，因此，工件不在在定位销正上方，进而使加工位置有一定转角误差。

但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。

4. 卡具设计及操作的简要说明
卡具的卡紧力不大，故使用手动卡紧。

为了提高生产力，使用快速螺旋卡紧机构。

卡具上设置有钻套，用于确定的钻头位置。

四、设计总结
在这次课程设计学习的过程中，我获益匪浅，不但加强了我的绘图能力，还提高了我设计兴趣，让我们对基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练，为以后的设计工作打下了较好基础。

通过此次课程
设计使我们获得基本能力的感性知识，理论联系实际，扩大知识面；同时这又是锻炼和培养学生能力及素质的重要渠道，培养学生具有吃苦耐劳的精神，培养我们初步担任技术工作的能力、这些实际知识，对我们学习后面的课程乃至以后的工作，都是十分必要的基础。

课程设计作为机械工程及其自动化专业的重点，使理论与实践完美结合，同时巩固了对理论知识的理解，使生产实习中的理解和认识也得到了强化。

总之，在这次的机械设计中，我们了解了摩托车发动机和轴向柱塞泵的工作原理和它们的组成结构，这让我们对机械产品有了进一步的了解，也体验到机械产品的魅力。

机械加工工艺卡片。