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    拨叉的制造工艺夹具设计说明书

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    南京农业大学
    机械制造工艺学课程设计说明书
    设计题目：拨叉的工艺制造及夹具设计
    学生姓名：闫彪学生学号：30309210院（系）：工学院年级专业：车辆工程指导教师：徐秀英


    2012年5月31日


    1





    目录

    一设计说明„„„„„„„„„„„„„„„2
    二零件分析„„„„„„„„„„„„„„„
    三工艺工程设计„„„„„„„„„„„„„
    四家具设计„„„„„„„„„„„„„„„
    五设计心得„„„„„„„„„„„„„„„
    六参考文献„„„„„„„„„„„„„„„

    2
    24111313

    一、设计说明

    机械制造技术基础课程设计是我们在学完了大学的全部基础课，专业基础课以及专业课后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学的各科课程一次深入的综合性总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，他在我们的大学四年生活中占有重要的地位。
    就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的训练，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力，为以后的工作打下良好的基础。
    由于能力有限，设计尚有很多不足之处，希望各位老师给予指导。
    二、零件的分析
    （一）零件的作用：
    题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。它位于厢体内部：主要作用是传递纽距，帮助改变机床工作台的运动方向。零件在主视方向均有8mm的筋板
    0。022
    支撑，零件中部有250的花键孔，上平面分别有M8的螺纹孔和5mm的锥
    孔.,所有技术要求都是为了机床总体装配.。
    (二零件的工艺分析：
    本零件可从零件图中可知,它有三组加工面,而有位置要求,还有两组孔,也有位置和精度要求。
    1、零件左端面，它是毛坯铸造出来之后等待加工的第一个面，此面将作为初基准，表面粗糙度为3.2。根据表面粗糙度要求我们采取粗铣、半精铣的加工方式，即节省时间又能达到技术要求。
    2、零件顶面，它是以底面为粗基准而加工的，它将作为精基准以完成以后的孔加工，为达到题目要求我们采取粗铣、半精铣的加工方式，表面粗糙度为3.2。.最终达到要求。

    3

    0。022
    3、以顶面为基准加工250的花键孔，此面表面粗糙度为6.3。采用钻，
    扩即达到要求。
    4、18mm的槽加工，此槽侧面粗糙度为3.2，底面粗糙度为6.3即采取粗铣、半精铣，两步工序能达到要求。
    5、加工M8螺纹孔，由《机械加工工艺手册》查知底孔为φ6.7，考虑到工艺要求我们采取钻、攻丝两步工序。
    6、加工M5锥孔，由《机械加工工艺手册》查知.配钻方式加工。在加工的适当工艺过程中我们对产品进行质量检查，以满足工艺要求。
    由以上工艺过成的完成，本零件也按要求加工完成。

    三、工艺规程设计
    （一）确定毛坯的制造形式。
    由零件要求可知，零件的材料为HT200，考虑到本零件在具体工作的受力情况，我们选择砂型铸造，足以满足要求，又因为零件是中批量生产，所以选择砂型铸造是提高效率节省成本的最佳方法。
    （二）基准面的选择
    基准面的选择是工艺规程设计的重要过程之一。基面的选择正确与否，可以是加工质量的到保证，生产效率提高，否则，不但加工工艺过程漏洞百出，更有甚者，零件的大批量的报废，使用无法进行，难以在工期内完成加工任务。
    粗基准的选择对于本拨叉来说是至关重要的，对于一般零件而言，应以出加工的表面为粗基准，本零件正好符合要求，对于精基准而言，主要应考虑到基准重合的问题，当设计基准与工艺基准不重合时，应该进行尺寸换算，本题
    0。021
    目我们以250的孔为精基准，基本满足要求。
    （三）制定工艺路线
    制定工艺路线的出发点，是应该使两件的几何形状、尺寸精度及位置精度

    4

    等技术要求得到妥善保证，在生产纲领一确定成批生产的情况下，我们尽量集中工序，除此之外我们还应该考虑经济效益，工艺简单工序集中，尽量降低成本。
    工艺路线方案：工序：1/、铸造；2/、时效处理；
    3/、粗铣、半精铣左端面；
    4/、粗铣、半精铣顶面；钻、扩22孔；5/、钻、扩22孔；6/、车26倒角
    7/、拉花键孔；8/、铣18mm槽；
    9/、钻M8底孔φ6.7、攻丝M8，配钻M5锥孔10/、去刺11/、检验。
    （四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
    “拨叉”零件的材料为HT200，硬度HB170—200，毛坯重量约为1kg,生产类型为成批量生产，采用砂型铸造，13级精度以下。（批量生产）
    根据上述原始资料及加工工艺，分别对个加工表面的机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸确定如下：
    1．零件端面：
    此面是粗基准，是最先加工的表面，由《机械加工工艺设计实用手册》表6-92及公式（6-16）计算底面加工余量。
    e=CAmax
    式中e——余量值；

    5
    0.2
    A0.15


    A
    max
    ——铸件的最大尺寸；
    A——加工表面最大尺寸；C——系数
    e=0.55×800.2750.15=2.5mm
    满足《机械加工工艺设计实用手册》表6-93的要求。
    2．
    顶面.30—80面：
    因为表面粗糙度要求高，根据零件图中可以看出加工余量为e=3mm满足《机械加工工艺设计实用手册》表6-93的要求。3、中间22孔
    毛坯为实心，不冲出孔，孔精度为IT7—IT8之间，根据《机械加工工艺设计实用手册》确定尺寸和余量。
    钻孔：φ20
    扩孔：φ22e=2mm4、φ25花键孔
    以φ22孔为基准拉孔e=3mm5.铣18mm槽
    毛坯为实心，不冲出孔，根据《机械制造工艺手册》查知e=18mm6、M8螺纹孔
    毛坯为实心，不冲出孔，根据《机械制造工艺手册》查知M8底孔为6.7为零件满足要求确定尺寸余量如下。
    钻M8底孔φ6.7；
    攻丝M8；e=1.3mm.
    （五）确定切削用量及基本工时1、工序Ⅲ：铣端面
    a/加工条件：机床：X62W卧式铣床

    6

    刀具：高速钢圆柱铣刀GB1106-85其中d=80mm,L=82mm,l=22mmb/计算切削用量：ap=2.5mm
    由《机械加工工艺手册》表15.53可知：
    f=afz0.2061.2mm/r
    由《切削用量手册》表9.4-8可知：
    vt=0.34m/snt=1.35r/svft=1.70m/s各休整系数为Kmv=Kmn=Kmf=0.69Ksv=Ksn=Ksf=0.8所以有V=0.340.690.8=0.19m/sV=1.350.690.8=0.75r/s
    V=1.700.690.8=0.94mm/s
    由X62W机床取nt=0.792r/s=47.5r/minvfc=1.0mm/s所以实际切削速度v=
    d0n=0.20m/s=12m/min1000
    afc.=
    vfcncz
    0.21mm/z
    .
    确定主轴转速：l1+l2=17mml=75mmn=
    100v
    =7r/s=420r/mind0
    切削工时：tm
    l1ll2
    92s1.53minnwf
    2、工序Ⅳ：铣20+10平面加工条件：机床：X52K立式铣床
    刀具：高速钢立铣刀其中d=32mm,z=6.计算切削用量：ap=3mm

    7

    由《机械加工工艺实用手册》表15-52af=0.08mm/z
    由《机械加工工艺实用手册》表15-55
    v=0.3m/s=18m/min
    ns
    1000v100018
    ==3r/s(179r/mindw3.1432
    按机床选取：n280r/min4.67r/sv实际
    dn
    1000

    3.14323.17
    0.317m/s
    1000
    切入l110mm切出l22mml=80mm
    vfafzn1.52mm/s
    .
    l1l2l80102
    1.01minvf1.52
    切削工时：tm13、工序Ⅵ钻，扩φ22孔(1钻φ20孔
    a/加工条件：机床：Z525立时钻床.
    .
    刀具：麻花钻其中d=20mm,
    .b/计算切削用量：ap=20mm
    由《机械加工工艺手册》表15-53，表15-37可知：
    .f=0.36mm/rv=0.35m/s
    .
    确定主轴转速：n=
    1000v
    =.334r/mind0
    .按机床选取：nw392r/min实际机床选取：v=
    n
    0.41m/s1000
    切入l15mm切出l23mml=80mm

    8

    切削工时：tm（2）扩φ22孔
    l1ll2
    0.62min.
    nwf
    a/加工条件：机床：Z525立时钻床.
    .
    刀具：扩孔钻其中d=22mm,
    .b/计算切削用量：ap=2mm

    由《机械加工工艺手册》表15-53，表15-37可知：
    .f=0..81mm/rv=0.14m/s
    确定主轴转速：n=
    1000v
    =.121.5r/mind0
    .按机床选取：nw140r/min实际机床选取：v=
    n
    0.16m/s1000
    l1ll2
    0.78min.切削工时：tm
    nwf
    4、拉花键孔
    ns
    znlyr1.5801.21.4
    0.13m/s
    1000vfzz10003.60.067
    5.铣18mm槽
    a/加工条件：机床：x62w卧式铣.床.
    .
    刀具：直齿三面刃铣刀其中d=80mm,z=18
    b/计算切削用量：ap=18mm

    由《机械加工工艺手册》表15-53，表15-55可知：
    .af=0..20mm/zv=18mm/min
    确定主轴转速：n=

    1000v
    =71.6r/mind0
    9

    .按机床选取：
    nw75r/min
    n
    0.314m/s1000
    实际机床选取：v=
    切削工时：tm6.钻M8螺纹孔
    l1ll2
    1.16min.
    nwf
    (1钻M8螺纹底孔φ6.7孔.a/加工条件：机床：Z525立时钻床.
    .
    刀具：麻花钻其中d=6.7mm,
    .b/计算切削用量：ap=6.7mm
    由《机械加工工艺手册》表15-53，表15-37可知：
    .f=0.13mm/rv=0.35m/s
    .确定主轴转速：
    n=
    1000v
    =.998r/mind0
    .按机床选取：nw960r/min实际机床选取：v=
    n
    0.34m/s1000
    切入，切出l1.+l2=4mml=11mm切削工时：tm(2攻丝M8
    a/加工条件：机床：Z525立时钻床.
    .
    刀具：机用丝锥其中d=8mm,
    .b/计算切削用量：ap=1.3mm

    10
    l1ll2
    0.12min.
    nwf

    由《机械加工工艺手册》表15-53，表15-37可知：
    .f=1mm/rv=0.12m/s
    .
    确定主轴转速：n=
    1000v
    =286r/mind0
    .按机床选取：nw272r/min
    n
    0.11m/s实际机床选取：v=
    1000
    切入，切出l1.+l2=4mml=11mm
    切削工时：tm
    l1ll2
    0.06min...
    nwf
    四、夹具设计
    为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。
    经过和指导教师的协商，我决定设计第9道工序——钻M8底孔φ6.7、攻丝M8，配钻M5锥孔的夹具设计，本夹具将用于Z525立式钻床。刀具为.麻花钻，机用丝锥。.为达到零件工艺要求，对零件进行钻、扩、.两步工序进行加工。
    1、问题提出：利用本夹具主要是钻M8螺纹底孔φ6.7孔。此孔.没有特殊的形位要求。因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动的生产率，降低劳动强度，而精度则不是主要问题。2、夹具设计
    1）根据定位基准的选择原则，采用以2）3）

    22孔以及端面来定位。
    切削力及夹紧力计算
    F9.81CFd0ZffYfKF
    11

    查表可得CF=42.7、xf=1.0、yf=0.7、KFZ=0.9
    ..因此Fz=.595N
    M9.81CMd0ZMfYMKM

    查表可得CM=0.021、xM=2.0、yM=0.8、KM=0.87..
    因此扭矩M=1.6Nm
    由夹紧力机构产生的实际夹紧力应满足下式
    P=K×F'
    其中：其余系数K=K1×K2×K3×K4K1——基本安全系数1.3K2——加工性质系数1.1K3——刀具钝化系数1.15K4——断续刀削系数1.2
    所以K=1.3×1.1×1.15×1.2.=1.98
    考虑实际夹紧力较小，以及所加工零件的结构特征，决定选用滑动压板夹紧结构而且不需要进行强度.校核.。
    3）定位误差分析
    由于所加工的零件对本工序加工的面没有特殊的技术要求，虽然由于定位孔的加工误差以及底面的误差，可能产生所加工的面的平面度、位置度等形位误差，但是在这里是允许的。4）夹紧设计及操作的简要说明
    如前所述，在设计夹夹具时，应该注意劳动生产率。但是考虑到
    本零件结构的特殊性，以及所需的夹紧力较小等原因，螺旋夹紧机构成了首选的方案。这种结构的缺点就是夹紧过程慢，且装卸不太方便。为了解决这一矛盾，我将其中的一个定位销设计成活动的。

    12

    五、设计心得
    两个星期的机械设计到今天已经划上句号，经过着两个星期的努力，不仅顺利完成了课程设计这个任务，而且从中一方面巩固了之前的理论学习，另一方面也发现了自己在学习工程中存在的薄弱环节。经过老师的知道，和自己的认真学习，自己把一些没有掌握好的知识点进一步加深理解，把在设计过程中发现的问题，作为今后学习过程中努力的方向。课程设计，是一个系统性、知识点广泛的学习过程。通过这样一个系统性的学习和结合，使自己把学过的知识联系起来，运用在各个方面上去。同时，广泛地运用设计手册，学会了在实际中运用工具书，和独立完成每一步查找工作；在整个零件的加工过程是和其他同学分工完成，所以在设计过程中需要和同学一起讨论分析，在夹具设计过程中也想同学征求了意见，是设计更加符合实际要求。
    六、参考文献
    1、李益民主编，机械制造加工工艺简明手册，机械工业出版社，1994.72、廖念钊等主编，互换性与技术测量（第三版），中国计量出版社，2006.84、冯之敬主编，机械制造工程原理，清华大学工业出版社，2004.15、袁哲俊、刘华明主编，刀具设计手册，机械工业出版社，1999.6
    6、王光斗、王春福主编，机床夹具设计手册（第三版），上海科学技术出
    版社，2000.11
    7、崇凯主编，机械制造技术基础课程设计课程设计指南，化学工业出版社，
    2007.2
    13

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