1、 機械制造技術畢業設計說明書 設計題目： c6140 車床撥叉 零件的 機械加工工藝規程及夾具設計 學生： 楊文廷 學號：0101120611 班級：機制 1206 指導教師： 曹龍斌 河南工業職業技術學院機械系 2014 年 10 月 8 日 2 目錄 論文設計任務書 3 設計總說明.4 序言.5 1 撥叉的分析撥叉的分析. 6 1.1 撥叉的作用.6 1.2 撥叉的工藝分析. . 6 1.3 撥叉的工藝要求 .6 2 零件的分析. .7 2.1 零件的作用.7 2.2 零件的技術要求. .7 2.3 零件的工藝分析.8 3 工藝規程設計工藝規程設計. .9 3.1 確定毛坯的制造形式.9

2、3.2 基面的選擇.9 3.3（1）制定工藝路線.10 （2）工裝的選用.11 3.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定.12 3.5 確定切削用量及基本尺寸.14 4 夾具設計夾具設計.22 4.1 問題的提出.22 4.2 夾具設計.22 （1）定位基準的選擇.23 （2）切削力和夾緊力計算.24 4.3 定位誤差分析.24 4.4 家居設計及操作的簡要說明.25 參考文獻.26 小結.27 3 4 論 文（設 計）任 務 書 課程編號j1410018課程名稱機械設計與制造周數12 實施地點教學樓班級機制 1206人數44 起止時間2008.6.237.11形式集中 分散指導教師曹龍

3、斌 論文 （設計） 進度 安排 6.23 6.246.25 6.266.28 6.307.2 7.3 7.47.7 7.8 7.97.10 7.11 上午 10：30 指導教師布置課程設計任務。 明確設計任務， 閱讀設計任務書和指導書， 收集、借閱有關資料、手冊。 對零件進行工藝分析，畫出零件圖；確定 毛坯的制造方式，繪制毛坯簡圖。 制定機械加工工藝路線，選擇定位基準。 選擇機床及工、夾、量、刃具，確定加工 余量及工序間尺寸與公差，確定切削用量。 畫出毛坯圖，填寫工藝過程卡，填寫工序 卡。 確定夾具設計方案，選擇定位元件，計算 所需夾緊力，選擇夾緊方案。 繪制夾具裝配圖。 繪制夾具零件圖。 整

4、理設計說明書。 答辯、評定成績。 具體設計方法、步驟見 機械制造技術基礎課 程設計指導教程和教 材機械制造技術基礎 。 另外主要參考書目： 1機床專用夾具圖冊 2機械制造裝備設計 3機械制造工藝設計 簡明手冊 4機械制造工藝學課 程設計指導書 5實用機械加工手冊 論文 （設計） 內容 一、設計題目與要求 某個零件 零件的機械加工工藝規程及夾具設計。年產量為 5000 件（大批生 產） ，零件由指導教師指定。 （零件參考圖附后） 二、設計內容 1對零件進行工藝分析，畫零件圖； 2確定毛坯的制造方式，繪制毛坯簡圖； 3制定零件的機械加工工藝路線，填寫機械加工工藝過程卡； 4對指定工序，選擇機床及工

5、、夾、量、刃具，確定加工余量及工序間尺寸與 公差，確定切削用量，填寫工藝過程卡； 5對指定工序進行機床夾具設計計算和機構設計，畫夾具裝配圖； 6對夾具的一個零件設計零件圖； 7編寫設計計算說明書。 5 要求 設計工作要求提交： 1零件圖 1 張（a4a3） 2毛坯圖 1 張（a4a3） 3機械加工工藝過程卡 1 張 4機械加工工序卡 1 張 5夾具結構設計裝配圖 1 張（a1a0） 6夾具結構設計零件圖 1 張（a4a1） 7課程設計說明書 1 份， （參考廣東海洋大學畢業設計說明書撰寫格式） 注：本表按自然班填寫。于動員時發給學生。不夠紙請另附頁。 設計總說明 拔叉經過鉆25h7 孔，鉆60

6、h12 孔，叉口銑斷，銑叉口側面銑斷，銑 16h11 槽等加工 工序。在每道加工工序中都要有相對應的夾具來固定拔叉，避免拔叉在鉆孔或者銑斷的過程 中發生振動產生加工誤差。本課程設計就是要我們自己在設計中解決相對應的問題設計符合 要求的夾具。在設計畫圖中熟悉掌握運用 cad 繪圖。在生產過程中，使生產對象（原 材料，毛坯，零件或總成等）的質和量的狀態發生直接變化的過程叫工藝過程， 如毛坯制造，機械加工，熱處理，裝配等都稱之為工藝過程。在制定工藝過程 中，要確定各工序的安裝工位和該工序需要的工步，加工該工序的機車及機床 的進給量，切削深度，主軸轉速和切削速度，該工序的夾具，刀具及量具，還 有走刀次

7、數和走刀長度，最后計算該工序的基本時間，輔助時間和工作地服務 時間。 關鍵詞 : 工序，工藝，工步，加工余量，定位方案 6 序言 機械制造工藝學設計是在我們學完了大學的全部基礎課，技術 基礎課以及大部分專業課之后進行的。這是我們在進行畢業設計之 前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯系 實際的訓練，因此，它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己末來將從事的工 作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題，解決問題的能力， 為今后參加祖國的“四化”建設打下一個良好的基礎。 由于能力 所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導。

8、7 8 1. 撥叉 c 的分析 1.1 撥叉 c 的作用 題目所給的零件是 ca6140 車床的撥叉。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 c 的工藝分析 撥叉 c 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

9、鍵和重要的。 1.3 撥叉 c 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 9 2 2 零件的分析零件的分析 2.1 零件的作用零件的作用 題目所給的零件是 ca6140 車床的撥叉。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。零件上方的 25 孔與操縱機構相連，二下方的 60 半孔則是用 于與所控制齒輪所在的軸接

10、觸。通過上方的力撥動下方的齒輪變速。兩件 零件鑄為一體，加工時分開。 2.2 零件的技術要求零件的技術要求 撥叉零件技術要求表 加工表面尺寸及偏差 （mm） 公差及精度 等級 表面粗糙度 ra( 形位公差/mm 25 孔兩端面80it12 25 孔25h7it81.6 60 孔60h12it93.2 60 孔兩端面12d11it103.2 螺紋孔頂面距25 孔中心 線 36 it116.3 m22x1.5 螺紋m22x1.5 銑槽端面距槽底面 8h12it116.3 銑 16h11 槽16h1it93.2 10 2.3 零件的工藝分析零件的工藝分析 ca6140 車床共有兩處加工表面，其間有一

11、定位置要求。分述如下： 1. 以 25mm 孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：25h7mm 的孔，以及 42mm 的圓柱兩端面， 其中主要加工表面為 25h7mm 通孔。 2. 以 60mm 孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：60h12 的孔，以及 60h12 的兩個端面。主要是 60h12 的孔。 3. 銑 16h11 的槽 這一組加工表面包括：此槽的端面，16h11mm 的槽的底面， 16h11mm 的槽兩側面。 4. 以 m221.5 螺紋孔為中心的加工表面。 這一組加工表面包括：m221.5 的螺紋孔，長 32mm 的端面。 主要加工表面為 m221.5 螺紋孔。 這兩組加

12、工表面之間有著一定的位置要求，主要是： （1） 60 孔端面與 25h7 孔垂直度公差為 0.1mm.。 （2） 16h11mm 的槽與 25h7 的孔垂直度公差為 0.08mm。 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。 11 3 3 工藝規程設計工藝規程設計 3.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為 ht200。考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構 又比較簡單，故選擇鑄件毛坯。 3.2 基面的選擇基面的選擇 基面選擇是工藝規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，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中回問題百出，

13、更有甚者，還會造成零件的大批報廢，是生產無法正常進行。 （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。根據這個基準選擇原則，現選取 25孔的不加工外輪廓表面作為粗 021. 0 0 基準，利用一組共兩塊 v 形塊支承這兩個 42 作主要定位面，限制 5 個自由 度，再以一個銷釘限制最后 1 個自由度，達到完全定位,然后進行銑削。 （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 進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。 12 3.3 制定

14、工藝路線制定工藝路線 制定工藝路線的出發點,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,在生產綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機 床配以專用夾具,并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟 效果，以便使生產成本盡量下降 工藝路線方案 工序一 以 42 外圓為粗基準，粗銑 25 孔下端面。 工序二 精銑 25 孔上下端面。 工序三 以 25 孔上端面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸 25 孔,孔的精度達 到 it7。 工序四 以 25 孔為精基準，粗銑 60 孔上下端面。 工序五 以 25 孔為精基準，精銑 60 孔上下端面，保證端面相對孔的垂 直度誤差不

15、超過 0.1。 工序六 以 25 孔為精基準，鉆、鏜、鉸 60 孔，保證空的精度達到 it8。 工序七 兩件銑斷 工序八 以 25 孔為精基準，銑螺紋孔端面。 工序九 以 25 孔為精基準，鉆 20 孔（裝配時鉆鉸錐孔） 。 工序十 以 25 孔為精基準，鉆一個 20 孔，攻 m221.5 螺紋。 工序十一 以 25 孔為精基準，銑槽端面。 工序十二 以 25 孔為精基準，銑 16h11 的槽保證槽的側面相對孔的垂直度 誤差是 0.08。 工序十三 檢查。 13 雖然工序仍然是十三步，但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工藝 路線方案二快了一倍（實際銑削只有兩次，而且刀具不用調整） 。多次加

16、工 60、25 孔是精度要求所致。在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上列 出了撥叉的工藝路線: 撥叉工藝路線及設備、工裝的選用 工序號工序名稱機床設備 x53k刀具量具 1 粗、精銑25 孔端面 立式銑床 z5125a端銑刀游標卡尺 2 鉆、擴、鉸25 孔 立式鉆床麻花鉆頭游標卡尺 3檢查 4 鉆、鏜、鉸60 孔 鉆床 z5163a麻花鉆頭、鏜到 刀 游標卡尺 5銑斷臥式銑床 x61k鋸片銑刀 6銑60 孔兩端 面 臥式銑床 x5032端銑刀游標卡尺 7銑螺紋孔頂面立式銑床 x53k端銑刀游標卡尺 8鉆、攻螺紋 m22x1.5 鉆床 z5163k麻花鉆頭、絲錐 9銑槽端面立式銑床 x53k端

17、銑刀游標卡尺 10銑 16h11 槽萬能銑床 x61k三面刃銑刀游標卡尺 11去毛刺 12檢查 14 3.4 機械加工余量機械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的確定工序尺寸及毛坯尺寸的確定 1. ”ca6140 車床撥叉”；零件材料為 ht200，硬度 190210hb，毛坯重量 1.45kg，生產類型為中批量，鑄造毛坯。 據以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機械加工余量、工序尺寸 及毛坯尺寸如下： 外圓表面（42） 考慮其零件外圓表面為非加工表面，所以外圓表面為鑄造毛坯，沒有粗糙 度要求，因此直接鑄造而成。 2. 外圓表面沿軸線方向長度方向的加工余量及公差（25，60 端面） 。 查機

18、械制造工藝設計簡明手冊 （以下稱工藝手冊 ）表 3.126 25，60 端面長度余量均為 2（均為雙邊加工）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 1 卷表 3.2-23。其余量值規定為 mm4.37.2 現取 mm0.3。表 3.2-27 粗銑平面時厚度偏差取 mm28.0。 精銑：參照機械加工工藝手冊表 2.3-59，其余量值規定為 1mm。 鑄造毛坯的基本尺寸為 723.0176mm 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 1.1mm。 毛坯的

19、名義尺寸為：723.0176mm。 毛坯最小尺寸為：760.5575.45mm 毛坯最大尺寸為：760.5576.55mm 粗銑后最大尺寸為：72173mm 粗銑后最小尺寸為：730.2872.72mm 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。 318h11（0.018018）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 0.1100，精加工為 0.0130。粗 15 銑兩

20、邊工序尺寸為：18216mm； 粗銑后毛坯最大尺寸為：160.1116.11mm； 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： 0.013018，已達到其加工要求：0.018018。 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：12it，表面粗糙度 12.5raum，尺寸 偏差是 0.15mm 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

21、孔： 6.7mm 攻絲：攻 2-m8 螺紋孔。 5.其他尺寸直接鑄造得到 由于本設計規定的零件為中批量生產，應該采用調整加工。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認。 16 3.5 確定切削用量及基本工時確定切削用量及基本工時 工序一工序一 以 42 外圓為粗基準，粗銑 25 孔上下端面。 1. 加工條件 工件材料：ht200,b =0.16gpa hb=200241,鑄造。 加工要求：粗銑 25 孔上下端面。 機床：x62 型臥式銑床。 刀具： w18cr4v 硬質合金鋼端銑刀,牌號 yg6。銑削寬度 ae=60,深度 ap=4, 齒數 z=10,故據切削用量簡明手冊 （

22、后簡稱切削手冊 ）取刀具直 徑 do=80mm。選擇刀具前角 o0后角 o15，副后角 o =10，刀齒斜角 s=15,主刃 kr=60,過渡刃 kr=30,副刃 kr=5過渡刃寬 b=1.5mm。 2. 切削用量 1）銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇 ap=1mm，一次走刀即可完成所需長度。 2）每齒進給量 機床功率為 10kw。查切削手冊f=0.080.15mm/z。由于是對稱銑，選較 小量 f=0.15 mm/z。 3）查后刀面最大磨損及壽命 查機械切削用量手冊表 8，壽命 t=180min 4）計算切削速度 按2表 14， v=1.84 mm/s n=439 r/min =6.44

23、 mm/s f v 5）計算基本工時 tml/ vf=(90+36)/6.44 *60=0.33min。 工序二工序二 精銑 25 孔上下端面。 1. 加工條件 工件材料：ht200,b =0.16gpa hb=200241,鑄造。 加工要求：精銑 25 上下端面。 機床：x62 型臥式銑床。 刀具： w18cr4v 硬質合金鋼端銑刀,牌號 yg6。銑削寬度 ae=60,深度 appcc=12.8kw。故校驗合格。 6）計算基本工時 tml/ vf=80/500=0.16min=9.6s. 工序六工序六 以 25 孔為精基準，粗銑 60 孔上下端面。 1. 加工條件 工件材料：ht200,b

24、=0.16gpa hb=190241,鑄造。 機床：xa5032 臥式銑床。 刀具：w18cr4v 硬質合金鋼端銑刀,牌號 yg6。銑削寬度 ae60,深度 appcc=2.7kw。故校驗合格。 6）計算基本工時 tml/ vf=(72+9)/375=0.216min. 工序七工序七 以 25 孔為精基準，精銑 60 孔上下端面 1. 加工條件 20 工件材料：ht200,b =0.16gpa hb=190241,鑄造。 機床：xa5032 臥式銑床。 刀具：w18cr4v 硬質合金鋼端銑刀,牌號 yg6。銑削寬度 ae60,深度 appcc=2.7kw。故校驗合格。 6）計算基本工時 tml

25、/ vf=(72+9)/375=0.216min. 結果 ap=0.3mm, f=0.21 mm/z, nc=235r/min,vfc=600.4mm/s. 工序八工序八 銑螺紋孔頂面 1. 選擇機床及刀具 機床：x53k 立式銑床。 刀具：硬質合金鋼端銑刀,牌號 yg6。 2. 切削用量 1） 銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇 ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需長度。 2） 刀具耐用度 查2表 壽命 t=180min。 3） 計算切削速度 查2得 vc0.38mm/s，n=1.53r/min,vf=1.42mm/s s16 . 1 20.28 85 . 1 nf l tm 工序九工序

26、九 粗銑 半精銑 精銑槽 16h11 的端面 1. 選擇機床刀具 選擇立式銑床 x53k 硬質合金鋼端銑刀60 p a 2. 切削用量 查 2 表 5 f=0.140.24mm/r 21 t=180min 取 f=0.15mm/r v=1.84m/min n=7.32r/min min/44 . 6 mvf 3. 計算工時 s19 . 4 44 . 6 243 1 nf l tm 半精銑 04s . 4 44 . 6 242 2 nf l tm 23s. 8ttt m2m1m 工序十工序十 精銑槽 16h11 本道工序精銑槽之前已進行了粗銑和半精銑工步，此工序精銑槽須滿足各 技術要求包括：槽寬

27、 16h11，槽深 8h12，槽兩側面粗糙度為 3.2，槽底面 粗糙度為 6.3。 1. 選擇機床及刀具 機床 x61w 型萬能銑床 刀具 錯齒三面刃銑刀銑槽 do=16mm 查1表 8 國家標準 gb1118 d=160mm d=40mm l=16mm 齒數 z=24 2. 計算切削用量 （1） 由1表 9.41 和3查得 走刀量 f=0.67 mm/r （2） 銑刀磨鈍標準和耐用度 由1表 9.46 查得 磨鈍標準為 0.20.3 表 9.47 查得 耐用度為 t=150min （3） 切削速度 由1 式 3.2 v pu w y f x p m q v k zaaat dc v vvv

28、v 0 v 查表 9.48 得其中： 修正系數0 . 1 v k 40 v c2 . 0 v q1 . 0 v x m=0.54 . 0 v y5 . 0 v u1 . 0 v p mm z f af028 . 0 24 67 . 0 6 w a8 p a 代入上式，可得 v=49.5m/min=0.82m/s （4） 確定機床主軸速度 22 min/ 5 . 390/5 . 6 1000 rsr dw v ns 由3 按機床選取主軸轉速為 6.33 r/s 所以 實際切削速度為 min/ 2 . 196/27 . 3 1000 msm dn v ww 3.計算切削工時 s zna yl v

29、l t ff m 77.32 23 4 夾具設計夾具設計 設計工序設計工序精銑槽精銑槽 16h11 的夾具。的夾具。 4.1 問題的提出問題的提出 本夾具用于在臥式銑床上加工撥叉的 16h11 槽，工件以25h7 孔、叉口 側面及60h12 叉口為定位基準，在長銷 6、支承板 4 及削邊銷 3 上實現完全定 位。夾緊時，首先旋轉手柄 2 夾緊叉口部位。再旋動螺母 8、帶動夾爪 5 和 7、 浮動夾緊25 孔兩端面。最后轉動手柄 1 鎮定夾爪位置。夾爪 7 可旋轉 90， 以便裝取工件。 4.2 夾具設計夾具設計 1定位基準的選擇 擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則

30、將 直接影響所制定的零件加工工藝規程和最終加工出的零件質量。基準選擇不當 往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困難甚至達不到零 件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應該根據零件圖的技術要求， 從保證零件的加工精度要求出發，合理選擇定位基準。此零件圖沒有較高的技 術要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應考慮如何提高勞動效 率，降低勞動強度，提高加工精度。25 的孔和其兩端面都已加工好，為了使 定位誤差減小，選擇已加工好的 25 孔和其端面作為定位精基準，來設計本道 工序的夾具，以兩銷和兩已加工好的 25 孔的端面作為定位夾具。 為了提高加工效率，縮短輔助時間，決

31、定用簡單的螺母作為夾緊機構。 2. 切削力和夾緊力計算 （1）刀具： 高速鋼錯齒三面刃銑刀 160mm z=24 24 機床： x61w 型萬能銑床 由3 所列公式 得 f v fzf w q u e y z x pf nd zafac f 0 查表 9.48 得其中： 修正系數0 . 1 v k 30 f c83 . 0 f q0 . 1 f x z=24 65 . 0 f y83 . 0 f u8 p a0 f w 代入上式，可得 f=889.4n 因在計算切削力時，須把安全系數考慮在內。 安全系數 k= 4321 kkkk 其中：為基本安全系數 1.5 1 k 為加工性質系數 1.1 2

32、 k 為刀具鈍化系數 1.1 3 k 為斷續切削系數 1.1 4 k 所以 nkff 7 . 1775 （2）夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由fkffn 21 其中 f 為夾緊面上的摩擦系數，取25. 0 21 ff f=+g g 為工件自重 z p n ff f n 4 . 3551 21 夾緊螺釘： 公稱直徑 d=20mm，材料 45 鋼 性能級數為 6.8 級 25 mpa b 1006mpa b s 480 10 8 螺釘疲勞極限： mpa b 19260032 . 0 32 . 0 1 極限應力幅：mpa k kkm a 76.51 1lim 許用應力幅： mpa sa a a 3 . 17 lim 螺釘的強度校核：螺釘的許用切應力為 s s s=3.54 取s=4 得 mpa120 滿足要求 8 . 2 2 4 2 c h d f mpa d n c 1