1、哈爾濱理工大學課程設計機械制造技術課程設計說明書 設計題目：制定CA6140撥叉零件（圖5-42）的加工工藝，設計鉆鉸22孔的鉆床夾具 專 業： 機電一體化技術 班 級： 機電一體化技術11級2班 學 號： 1130320232 姓 名： 張 百 東 指導教師： 張 學 偉 機械工程系2013年11月15日目 錄第1章 緒論 31.1 課題背景31.2 目的31.3 夾具設計中的特點 .31.4 夾具設計需保證的條件.31.5 夾具的發展趨勢. .41.6 設計要求 41.7 設計內容 4第2章 零件分析52.1 零件的作用52.2 零件的工藝分析5第3章 工藝規程設計63.1確定毛坯制造形式

2、63.2基面的選擇63.2.1粗基準的選擇63.2.2精基準的選擇63.3制定工藝路線6第4章 專用夾具設計144.1定位基準的選擇144.2切削力及夾緊力的計算144.3定位誤差分析144.4夾具設計及操作的簡要說明.14課程設計心得體會16參考文獻17第1章 緒論1.1課題背景 制定CA6140撥叉的加工工藝，設計鉆孔的鉆床夾具，運用機械制造工藝學課程中的基本理論以及在生產實習中學到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質量。提高結構設計能力。通過設計夾具的訓練，獲得根據被加工零件的加工要求，設計出高效，省力，經濟合理而能保證

3、加工質量的夾具的能力。學會使用手冊以及圖表資料。掌握與本設計有關的各種資料的名稱，出處，能夠做到熟練的運用。 1.2目的課程設計是我們對所學課程的深入綜合性的總復習，也是一次理論聯系實際的訓練，因此，它在我們的大學生活中占有重要的地位。另外在做完這次課程設計之后，我得到一次綜合性訓練，我在想我能在多個方面得到鍛煉。就我個人而言，我希望通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己發現問題、分析問題和解決問題的能力，為今后參加祖國建設打一個良好的基礎。由于個人能力有限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教，本人將表示真誠的感謝！1.3夾具設計中的特點1.夾具的設計周

4、期較短，一般不用進行強度和剛度的計算。 2.專用夾具的設計對產品零件有很強的針對性。 3.“確保產品加工質量，提高勞動生產率”是夾具設計工作的主要任務，加工質量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夾具來保證。夾緊裝置的設計對整個夾具的結局有具定性的影響。設計一個好的夾具可以減少廢品率。1.4夾具設計需保證的條件 1.夾具的結構應與其用途及生產規模相適應。 2.保證工件的精度。 3.保證使用方便與安全。 4.正確處理作用力的平衡問題。 5.注意結構的工藝性，便于制造和維修。注意夾具與機床、輔助工具、刀具、量具之間的聯系。1.5夾具的發展趨勢 1.發展通用夾具的新品種，由于機械產品的加工

5、精度日益提高，因此需要發展高精度通用夾具。廣泛的采用高效率夾具，可以壓縮輔助時間，提高生產效率。 2.發展調整式夾具。 3.推廣和發展組合夾具及拼拆夾具。 4.加強專用夾具的標準化和規范化。 5.大力推廣和使用機械化及自動化夾具。 6.采用新結構、新工藝、新材料來設計和制造夾具。1.6設計要求 1.制訂零件機械加工工藝，填寫機械零件加工工藝過程卡一張，設計鉆鉸孔工序的工序卡一張； 2.設計指定工序的專用夾具一套，繪制夾具裝配圖及零件圖； 3.編寫機械制造工藝課程設計說明書一份； 4.中批生產； 5.選用通用設備。1.7設計內容 1.繪制零件圖； 2.編制零件的加工工藝過程，并填寫加工工藝卡及工

6、序卡各一張； 3.設計指定的工序夾具,繪制卡具裝配總圖,要求用計算機繪圖； 4.設計卡具的非標零件圖，要求計算機繪圖； 5.編寫設計說明書一份,按畢業論文的格式打印文稿。 6.答辯時交全套夾具工程圖紙、設計說明書、工程過程卡和工序卡；第2章 零件的分析2.1零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22孔與操縱機構相連，二下方的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。兩件零件鑄為一體，加工時分開。2.2零件的工藝分析零件的材料為HT200，灰鑄鐵

7、生產工藝簡單，鑄造性能優良，但塑性較差、脆性高，不適合磨削，為此以下是撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求： 2.2.1小頭孔以及與此孔相通的的錐孔、螺紋孔 2.2.2大頭半圓孔 2.2.3撥叉底面、小頭孔端面、大頭半圓孔端面，大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.07mm，小頭孔上端面與其中心線的垂直度誤差為0.05mm。    由上面分析可知，可以粗加工撥叉底面，然后以此作為粗基準采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度要求。再根據各加工方法的經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，所以根據上述技術要求采用常規的加工工藝均可保

8、證。第3章 工藝規程設計3.1確定毛坯的制造形式零件材料為HT200。考慮到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，生產類型為大批生產，故選擇鑄件毛坯。選用鑄件尺寸公差等級CT9級，已知此撥叉零件的生產綱領中批生產，所以初步確定工藝安排為：加工過程工序劃分階段；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。  3.2基面的選擇基面的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，生產效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成大批報廢，使生產無法正常進行。 3.2.1粗基準的選擇以零件的

9、底面為主要的定位粗基準，以兩個小頭孔外圓表面為輔助粗基準。這樣就可以達到限制五個自由度，再加上垂直的一個機械加緊，就可以達到完全定位。3.2.2精基準的選擇考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據“基準重合”原則和“基準統一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準，以兩個小頭孔內圓柱表面為輔助的定位精基準。當設計基準和工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門的計算，此處不再重復。3.3制訂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。再生產綱領已確定為中批生產的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用的夾具，并盡量使工序集中

10、來提高生產率。處此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。 根據零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求，以及加工方法所能達到的經濟精度，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工卡具,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。查機械制造工藝及設備設計指導手冊346頁表15-32、15-33、15-34，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：工序工序內容定位基準工序工序內容定位基準010粗銑兩端小頭孔上端面T1及小頭孔外圓100半精鏜中間孔T1及小頭孔外圓020粗銑中間孔上端面T1及小頭孔外圓110鉆2-錐銷孔、

11、螺紋孔、功螺紋T1及小頭孔030粗銑中間孔下端面T3及小頭孔外圓120銑斷T1、D1040精銑兩端小頭孔上端面T1及小頭孔外圓130去毛刺050精銑中間孔上端面T1及小頭孔外圓140檢查060精銑中間孔下端面T3及小頭孔外圓150若某道工序有誤返工070擴兩端小頭孔T1及小頭孔外圓080精鉸兩端小頭孔T1及小頭孔外圓090擴中間孔T1及小頭孔外圓1 機床的選擇： 工序010060均為銑平面，可采用X6140臥式銑床。 工序070080采用鉆床。 工序090100采用鏜床。 工序110采用鉆床。多刀具組合機床。 工序120采用銑斷機床。 2 選擇夾具：該撥叉的生產綱領為大批生產，所以采用專用夾具

12、。3 選擇刀具：在銑床上加工的各工序，采用硬質合金銑刀即可保證加工質量。在鉸孔，由于精度不高，可采用硬質合金鉸刀。4選擇量具：兩小頭孔、中間孔均采用極限量規。5其他：對垂直度誤差采用千分表進行檢測，對角度尺寸利用專用夾具保證，其他尺寸采用通用量具即可。1圓柱表面工序尺寸： 前面根據資料已初步確定工件各面的總加工余量，現在確定各表面的各個加工工序的加工余量如下：加工表面加工內容加工余量精度等級工序尺寸表面粗糙度工序余量最小最大（D2）鑄件6CT9擴孔5.8IT126.32.06.25半精鏜0.2IT103.20.050.25擴孔5.84IT126.32.06.25精鉸孔0.06IT71.60.0

13、50.252 平面工序尺寸：工序號工序內容加工余量基本尺寸經濟精度工序尺寸偏差工序余量最小最大鑄件2.5CT9010粗銑兩端小頭孔上端面258.5121.603.60020粗銑中間孔上端面627121.656.5030粗銑中間孔下端面621121.756.5040精銑兩端小頭孔上端面0.558110. 351.16050精銑中間孔上端面0.520.5100.471.12060精銑中間孔下端面0.520100.471.123確定切削用量及時間定額： 工序010 以T1為粗基準，粗銑22孔上端面。1. 加工條件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,鑄造。加工要求：粗銑22

14、孔上端面。機床：X6140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,故據機械制造工藝設計簡明手冊（后簡稱簡明手冊）取刀具直徑do=80mm。選擇刀具前角o5°后角o8°，副后角o=8°，刀齒斜角s=10°,主刃Kr=60°,過渡刃Kr=30°,副刃Kr=5°過渡刃寬b=1mm。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）計算切削速度 按簡明手冊，V c=算得 Vc98mm/s，n=439

15、r/min,Vf=490mm/s據XA6140銑床參數，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校驗機床功率 查簡明手冊Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。最終確定 ap=1.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）計算基本工時tmL/ Vf=(32+80)/475=0.09min。工序020和工序030

16、以T1及小頭孔外圓為基準55孔上下端面。1. 加工條件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,鑄造。加工要求：精銑55上端面。機床：X6140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,故據簡明手冊取刀具直徑do=80mm。選擇刀具前角o5°后角o8°，副后角o=8°，刀齒斜角s=10°,主刃Kr=60°,過渡刃Kr=30°,副刃Kr=5°過渡刃寬b=1mm。2. 切削用量1） 銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=1

17、.0mm，一次走刀即可完成所需長度。2） 每齒進給量 機床功率為7.5kw。查簡明手冊f=0.140.24mm/z。由于是對稱銑，選較小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨損及壽命 查簡明手冊表3.7，后刀面最大磨損為1.01.5mm。查簡明手冊表3.8，壽命T=180min4） 計算切削速度 按簡明手冊，查得 Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s據XA6132銑床參數，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10

18、)=0.16mm/z。5)校驗機床功率 查簡明手冊Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。最終確定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）計算基本工時tmL/ Vf=(32+80)/475=0.09min。工序070和080以T1及小頭孔外圓為基準，擴、精鉸22孔，保證垂直度誤差不超過0.05mm,孔的精度達到IT7。1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=18mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角o12°，二重刃長度b=2.5mm,橫刀長b=1.5mm,寬l=

19、3mm,棱帶長度 ° ° ° 2.選擇切削用量 （1）決定進給量查切 所以， 按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇最終決定選擇機床已有的進給量 經校驗 校驗成功。 （2）鉆頭磨鈍標準及壽命后刀面最大磨損限度（查簡明手冊）為0.5.mm，壽命（3）切削速度查切 修正系數 故。查簡明手冊機床實際轉速為故實際的切削速度.計算工時由于所有工步所用工時很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時間。擴鉸和精鉸的切削用量如下：擴鉆： 精鉸： 工序090和100 T1及小頭孔外圓為基準，擴、半精鏜55孔。1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=48mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角

20、o11°，二重刃長度b=11mm,橫刀長b=5mm,弧面長l=9mm,棱帶長度 ° ° ° 2.選擇切削用量（1）決定進給量沒查簡明手冊 按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇最終決定選擇Z550機床已有的進給量 經校驗 校驗成功。（2）鉆頭磨鈍標準及壽命后刀面最大磨損限度（查簡明手冊）為0.81.2mm，壽命擴孔后刀面最大磨損限度（查簡明手冊）為0.9.mm，壽命鉸和精鉸孔后刀面最大磨損限度（查簡明手冊）為.mm，壽命（3）切削速度查切 修正系數 故。查簡明手冊機床實際轉速為故實際的切削速度擴鉸和半精鉸的切削用量同理如下：擴鉆： 半精鉸： .計算工時所有工步工

21、時相同。 第4章 專用夾具設計4.1定位基準的選擇底面對孔的中心線有一定的垂直度公差要求,因此應以地面為主要定位基準.由于鑄件的公差要求較大,利用小頭孔的外圓表面作為輔助定位基準時,只有采用自動對中夾具才能同時保證對稱的兩個零件的大小孔的中心距的公差要求.為了提高加工效率,現決定采用兩把麻花鉆同時加工出兩個8mm的通孔.該夾具用于加工位置在同一中心線上的非回轉零件上半徑R=520的孔，被加工孔中心距可達123。   使用時，只需按被加工零件的要求，配置專門的鉆模板，通過手柄，使絲桿帶動V型塊做自定心式移動，以便夾緊或松開零件。6.3鉆床夾具的裝配圖（見附圖）4.2切削力及夾

22、緊力的計算由于實際加工的經驗可知,鉆削時的主要切削力為鉆頭的切削方向,即垂直于第一定位基準面,在兩側只需要采用兩個V型塊適當夾緊后本夾具即可安全工作.因此,無須再對切削力進行計算.4.3定位誤差分析  零件圖規定大孔與小孔的中心距為65mm.采用自動對中夾具后,定位誤差取決于對中塊螺桿以及滑塊的制造誤差.同時,對對中塊利用調整螺釘進行調整并加裝鉆套后,鉆孔后的誤差只有0.08mm.在后續的銑斷工序中,利用中間大孔定位,孔壁與定位銷的配合間隙為0.05mm.因此加工完成后大孔與小孔的中心距的最大誤差為          0.08+0.0

23、5=0.130.2mm由此可知，所以能滿足精度要求。4.4 夾具設計及操作的簡要說明如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率避免干涉。應使夾具結構簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。該夾具用于加工位置在同一中心線上的非回轉零件上半徑R=520的孔，被加工孔中心距可達123。使用時，只需按被加工零件的要求，配置專門的鉆模板，通過手柄，使絲桿帶動V型塊做自定心式移動，以便夾緊或松開零件。鉆床夾具的裝配圖課程設計心得體會在老師的指導下順利地完成了夾具座的夾具設計，并且認真地、有計劃地按時完成設計任務。盡管整個設計在技術上不夠先進，但是在經濟上合理、在生產上可行。此次設計，以機械加工工藝路線為主線，通過對零件圖紙分析，初步擬訂加工表面方法，進一步擬訂加工方法并選擇機