CA6140车床拨叉(831005)课程设计说明书

本科生课程设计 CA6140 车床拨叉（831005）机械加工工艺规程设计 及 夹具设计 学生姓名 所在专业 机械设计制造及其自动化 所在班级 机电 1101 学号 201011411129 指导教师 谭光宇 职称 教授 副 指 导 教 师 职称 答辩时间 2013 年 7 月 12 日 目 录 设计总说明 .I 前言 .错误！未定义书签。 1 零件工艺性分析 .1 1.1 零件的作用 .1 1.2 零件的工艺分析 .错误！未定义书签。 2 机械加工工艺规程设计 .2 2.1 确定毛坯、绘制毛坯简图 .2 2.1.1 选择毛坯 .2 2.1.2 确定毛坯的机械加工余量及尺寸确定 .2 2.1.3 绘制毛坯简图 .3 2.2 定位基准的选择 .3 2.2.1 粗基准的选择 .3 2.2.2 精基准的选择 .3 2.3 各表面加工方案的确定 .3 2.4 加工阶段的划分 .4 2.5 工序的集中与分散 .4 2.6 制定工艺路线 .4 3 确定机械加工余量和工序尺寸 .6 4 夹具设计 .15 4.1 夹具体设计前言 .15 4. 2 问题的提出 .16 4.3 夹具体设计 .16 总结 .18 鸣谢 .19 参考文献 .20 设计总说明 一、设计题目与要求 CA6140 车床拨叉 零件的机械加工工艺规程及夹具设计。年产量为 5000 件（大 批生产） ，零件由指导教师指定。 （零件参考图附后） 二、设计内容 1对零件进行工艺分析，画零件图； 2确定毛坯的制造方式，绘制毛坯简图； 3制定零件的机械加工工艺路线，填写机械加工工艺过程卡； 4对指定工序，选择机床及工、夹、量、刃具，确定加工余量及工序间尺寸与公 差，确定切削用量，填写工艺过程卡； 5对指定工序进行机床夹具设计计算和机构设计，画夹具装配图； 6对夹具的一个零件设计零件图； 7编写设计计算说明书 三、进度安排 6.21 上午 10 点指导教师布置课程设计任务。明确设计任务， 阅读 设计任务书和指导书，收集、借阅有关资料、手册。 7.1 对零件进行工艺分析，画出零件图；确定毛坯的制造方式，绘 制毛坯简图。 7.3 制定机械加工工艺路线，选择定位基准。 选择机床及工、夹、量、刃具，确定加工余量及工序间尺寸与 公差，确定切削用量。 7.5 填写工艺过程卡，填写工序卡。 7.7 确定夹具设计方案，选择定位元件，计算所需夹紧力，选择夹 紧方案。 7.8 绘制夹具装配图。整理设计说明书。 7.11 绘制夹具零件图。 7.12 答辩。 四、设计工作要求提交： 1零件图 1 张（A4A3） 2毛坯图 1 张（A4A3） 3机械加工工艺过程卡 1 张 4机械加工工序卡 1 张 5夹具结构设计装配图 1 张（A1A0） 6夹具结构设计零件图 1 张（A3A1，夹具体零件） 7课程设计说明书 1 份，参考广东海洋大学毕业设计说明书撰写格式 关键词：机械加工工艺；夹具设计；装配图；零件图；设计说明书 前言 通过机械加工工艺规程及机床夹具的设计，汇总所学专业知识如一体(如机械精 度设计与质量保证 、 机械设计 、 金属切削机床 、 机械制造技术基础等)。让我 们对所学的专业课得以巩固、复习及实用，在理论与实践上有机结合；使我们对各科 的作用更加深刻的熟悉与理解，并为以后的实际工作奠定坚实的基础！ 在些次设计中我主要是设计 CA6140 拨叉的铣床夹具。我希望能够通过这次课程设 计对自己未来从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己的分析能力，解决问题 的能力，在此次课程设计之中，我查阅了大量的书籍，并且得到了有关老师的指点， 在此表示感谢！通过工艺规程及专用夹具设计，我掌握了： 1、能熟练的运用机械制造技术基础所学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解 决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养学生分 析问题和解决问题的能力。 2、掌握加工方法及其机床、刀具及切削用量等的选择应用能力 3、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。通过自己亲手设 计夹具的训练，提高结构设计的能力。 4、课程设计过程也是理论联系实际的过程，学会使用、查阅各种设计资料、手册和国 家标准等，以及学会绘制工序图、夹具总装图，标注必要的技术条件等。增强学生解 决工程实际问题的独立工作能力。 CA6140 车床拨叉（831005）机械加工工艺规程设计及夹具设计 专业：机电一体化， 学号：201011411129， 姓名：张嘉祺 指导教师：谭光宇（教授） 课程设计说明书 1 零件工艺性分析 1.1 零件的作用 题目给定的零件是 CA6140 拨叉，它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回 转运动按照工作者的要求进行工作。宽度为 18+0.0120mm 的槽尺寸精度要求很高，因为 在拨叉拔动使滑移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙很大时，滑移齿轮得不到很高 的位置精度。所以，宽度为 18+0.0120mm 的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。 1.2 零件的工艺分析 该 拨 叉 的 全 部 技 术 要 求 列 如 下 表 : 项目 公差等级 偏差（mm） 粗糙度 Ra 定位基准 25 的六齿方 花键孔 IT7 +0.023 0 1.6 花键孔中心线 22 的花键底 孔 IT12 +0.28 0 6.3 花键孔中心线 两端的 2*150 倒角 6.3 花键孔中心线 尺寸 8 的槽 IT9 +0.03 0 1.6 花键孔中心线 尺寸 18 的槽 IT6 +0.012 0 3.2 花键孔中心线 尺寸 6 的花键 槽宽 IT9 +0.06 +0.03 3.2 花键孔中心线 由上表分析可知，可以加工拨叉右端面；然后以此作为基准采用专用夹具进行加 工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精 度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工 艺均可保证。 2 机械加工工艺规程设计 2.1 确定毛坯、绘制毛坯简图 2.1.1 选择毛坯 确定毛坯种类：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，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。查机械制造工艺及 设备设计指导手册324 页表 15-5 选用铸件尺寸公差等级 CT9 级。采用铸造，拨叉属 于轻型机械产品类型，产量 5000 件，按理应部分采用金属模铸造，但多适合于有色 金属材料，因而在此选择机械砂型铸造。 2.1.2 确定毛坯的机械加工余量及尺寸确定 1) 右端面的加工余量：上端面有 30.8mm 的加工余量，足够把铸铁的硬质表面层 切除 2) 矩形花键底孔。 要求以矩形花键的外径定心，故采用拉削加工内孔尺寸为 22 0+0.28，见零件图， 参照金属机械加工工艺人员手册 表 3-59 确定孔加工余量的分配。钻孔 20mm，扩孔 21mm，拉花键 ，花键孔要求以外径定心：拉削时加工余量参照金属 机械加工工艺人员手册取 2=1mm 3) 上端面的加工余量。 此工序分 2 个工步，1、粗铣上端面 2、精铣上端面。精加工余量为 0.2mm，粗铣加工余量为 2.8mm 2.1.3 绘制毛坯简图 图 1.1 毛坯图 2.2 定位基准的选择 2.2.1 粗基准的选择 粗基准的选择：因为要保证花键的中心线垂直于右端面，所以以 40 的外圆表面 的粗基准。 2.2.2 精基准的选择 考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统 一”原则，以加工后的轴孔及花键为主要的定位精基准。 2.3 各表面加工方案的确定 根据拨叉零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查机械制造技术基础 课程设计指导教程表 1-10 和表 1-11，确定各表面加工方案，如下表所示。 项目 经济精度 表面粗糙度 Raum 加工方案 备注 40X28 表面 IT8 3.2 粗铣半精铣 表 1-11 右端面 IT8 3.2 粗车半精车 表 1-11 两端的 2*150 倒角 6.3 锪倒角 表 1-10 尺寸 8 的槽 IT9 1.6 铣削 表 1-11 尺寸 18 的槽 IT6 3.2 粗铣精磨 表 1-11 25 花键孔 IT9 3.2 拉削 表 1-8 22 的花键底 孔 IT12 6.3 钻孔扩孔 表 1-10 2.4 加工阶段的划分 在选定拨叉各表面加工方法后，就需进一步确定这些加工方法在工艺路线中的顺 序及位置，这就涉及加工阶段划分方面的问题。对于精度要求较高的表面，总是先粗 加工后精加工，但工艺过程划分成几个阶段是对整个加工过程而言的，不能拘泥于某 一表面的加工。 该拨叉的加工质量要求较高，可将加工阶段划分为粗加工、精加工阶段。在粗加 工阶段，首先以 40 的外圆表面为粗基准将精基准右端面（A 面）准备好，使后续都 可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣拨叉 B 面（28 X 40 平面） 。在精加工阶段，完成拨叉 22孔的钻、扩加工并进行花键槽的拉削加工；进 行拨叉 18的磨削加工；进行 B 面的精铣；铣 B 面尺寸为 8 的槽。 2.5 工序的集中与分散 工序的集中与分散是确定工序内容多与少的依据，它直接影响整个工艺路线的工 序数目及设备、工装的选用等。由于本次加工的拨叉的生产类型为大批量生产，确定 选用工序集中的原则组织工序内容，一方面可以采用万能、通用机床配以专用夹具加 工，以提高生产效率；另一方面也可以减少工件的装夹次数，有利于保证各加工表面 之间的相互位置精度，并可以缩短辅助时间。 2.6 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 产成本尽量降低。 方案一： 工 序 号 工序名称 机床设备 刀具 定位基准 量具 1 粗、精车端面，钻、 扩花键底孔、倒两端 15倒角 CA6140 卧式车床 车到、钻头、 扩孔钻 游标卡尺、 内径千分 尺 2 铣削槽 40X28 面 X62W 卧式铣床 标准镶齿圆 柱铣刀 花键底孔 中心轴线 游标卡尺 3 铣削 mm 的槽8+0.03 0 X62W 卧式铣床 高速钢错齿 三面刃铣刀 （精密级 K8） 花键底孔 中心轴线、 右端面 塞规、深 度游标卡 尺 4 铣削 mm 的槽18+0.012 0 X62W 卧式铣床 铣刀 花键底孔 中心轴线、 右端面 塞规、深 度游标卡 尺 5 拉花键 L66110 拉床 拉刀 拨叉右端 面 塞规、内 径千分尺 6 去毛刺 钳工台 7 热处理 淬火机 8 清洗 清洗机 9 检验 塞规、百 分表、游 标卡尺 方案二： 工 序 号 工序名称 机床设备 刀具 定位基准 量具 1 粗、精车拨叉右端 面 CA6140 卧式车 床 车刀 游标卡尺 2 钻、扩花键底孔、 Z535 立式钻床 钻头、扩孔 40 外圆柱 游标卡尺 倒两端 15倒角 钻、锪刀 面 3 拉花键 L66110 拉床 拉刀 拨叉右端面 卡规 4 铣削槽 40X28 面 X62W 卧式铣床 标准镶齿圆 柱铣刀 花键底孔中 心轴线 游标卡尺 5 铣削 mm 的槽8+0.03 0 X62W 卧式铣床 高速钢错齿 三面刃铣刀 （精密级 K8） 花键底孔中 心轴线 卡规、深 度游标卡 尺 6 铣削 mm 的18+0.012 0 槽 X62W 卧式铣床 铣刀 花键底孔中 心轴线 卡规、深 度游标卡 尺 7 去毛刺 钳工台 8 热处理 淬火机 9 磨削 mm 的18+0.012 0 槽 M7120A 卧轴矩 台平面磨床 砂轮 花键底孔中 心轴线 卡规、深 度游标卡 尺 10 清洗 清洗机 11 检验 塞规、百 分表、游 标卡尺 方案分析： 上述两方案中，工艺方案一把拉花键放在最后一道工序；如此一来方案中 2、3、4 三道工序的工序基准很难对工件进行定位和加紧、方案二中，把花键放在第一 道工序的后边，这样，方案二中的 3.4.5 道工序很容易对工件进行定位与加紧即以花 键中心线和下低面作为 3.4.5 道工序的定位基准。此外，方案二中多了两道工序，能 提高加工表面的精度和质量，因为 mm 槽与滑移齿轮接触，其表面硬度及质量18 +0.012 0 要求较高，而经热处理后表面能达到较高的硬度，此方案定位精度高，专用夹具结构 简单、可靠，所以采用方案二比较合理。 3 确定机械加工余量和工序尺寸 工序 I：车削拨叉右端面 加工条件： 工件材料：灰口铸铁 HT200。 b=145MPa。铸造。 加工要求：粗、半精车 A 面并保证 28mm 的工序尺寸，R a=3.2m 机床：车床 CA6140 刀具：硬质合金刀具（YG6） 。 参数为：r =12. ao=6-8 b= -10 o=0.5 Kr=90 n=15 计算切削用量： （1）已知长度方向的加工余量为 30.8mm 。实际端面的最大加工余量为 3.8mm 。故分二次加工（粗车和半精车） 。长度加工公差 IT 级 取-0.46 mm （方向：入体方向） （2）进给量、根据切削用量简明手册 （第 3 版）表 1.4 当刀杆尺寸为 16mm25mm, mm 时，以及工件直径为 60mm 时（由于凸台 B 面的 存在所以直径取 60mm） =0.6-0.8mm/. 按 CA6140 车床说明书取 =0.6 1 mm/n。 由于存在间歇加工所以进给量乘以 k=0.750.85 所以： 实际进给量：f=0.610.8=0.488 mm/ 按 CA6140 车床说明书0.48 （3）计算切削速度。 按切削简明手册表 1.27 ，切削速度的计算公式为 （寿命选 T=60min） V=Cv/(Tmap xvf yv) kv 其中：Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 M=0.2 修正系数 Ko 见切削手册 表 1.28 kmv=1.15 kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.04 kBV=0.81 所以 Vc =158/( 600.220.150.53 0.4) 1.150.80.80.810.97 =46.9(m/min) （4）确定机床主轴转速 ns=1000vc/ dw=229.8（r/min） 按 CA6140 车床说明书200 rmin 所以实际切削速度 V=40.8m/min （5）切削工时，按工艺手册表 6.2-1 Tm=(L+L1+L2+L3)/nw x f=0.33（min） （其中 L=(65-0)/2=32.5 L1=3、L2=0、L3=0） 辅助时间：0.33 x0.15=0.0495（min） 其他时间：（0.33+0.0495）x0.09=0.0342（min） 总工时：0.33+0.0495+0.0342=0.4137（min） 精车右端面： （1）已知粗加工余量为 0.3mm。 （2）进给量 f. 根据切削用量简明手册表 1.6， f=0.150.25mm/r 按 CA6140 车床说明书，0.16 mm/r 计算切削速度 按切削用量简明手册表 1.27，切削速度的计算公式为（寿 命选 T=60min） V =Cv/(Tmap xvf yv) kv =158/( 600.220.150.16 0.4) 1.150.80.80.810.97 =83.85(m/min) （3）确定机床主轴转速. nw=1000vc/ dw =410.8（r/min）按 CA6140 车床说明 书，取 nw=400（r/min） 实际切削速度 V=57.1m/min （4）切削加工时，查工艺手册表 6.2-1 Tm=(L+L1+L2+L3)/nwxf=22.5/400 x0.16=0.35（min） 由于下一道工序是钻孔，所以留下 22mm 的台阶， 所以 L=(65-20)/2=22.5mm L1=3.L2=0. L3=0 辅助时间：0.15 x0.35=0.0525（min） 其他时间：0.09 x（0.35+0.0525）=0.0362（min） 总时间：0.35+0.0525+0.0362=0.4387（min） 工序 II： 钻、扩花键孔，锪 15倒角 1、钻花键底孔： （1）钻头选择：查切削用量简明手册表 2.2 得： 钻头几何形状为（表 2.1 及表 2.2）：双锥、修磨横刃、棱带，钻头参数： 21 =28，2=118，2=70， b=4.5mm ,ao=11,=65,b=2.5mm，l=4mm。 根据零件的生产类型和加工要求由机械制造技术基础课程设计指导教程 P47 表 3-4；选用钻头直径为 d=21.00mm，莫氏锥柄号为 2 的莫氏锥柄麻花 钻，材料为高速钢。 （2）确定进给量 根据表切削用量简明手册2-9 结合机械制造技术基础课程设计指导 教程P85 表 4-8 的 Z535 主要技术参数及表 4-10 立式钻床进给量和 P107 页表 5-22，确定 f=1.3mm/r （3）确定钻头磨钝标准及寿命查切削用量简明手册表 2.21， 当 d=21mm、取钻头最大磨损量取 1.0mm，寿命 T=75min. （4）确定切削速度 由切削用量简明手册 ，表 2.15 得 =20m/min n=1000V/ D=303.2 r/min 由机械制造技术基础课程设计指导教程P86 表 4-9 的钻床技术资料 得：取 275 r/min 则实际=18.14 m/min （5）基本工时计算 Tm=L/nf=(80+10)/（275x0.3）=1.091 (min) 入切量及超切量由表 2.29. 查出 +=10mm 辅助时间：0.15 x1.091=0.164（min） 其他时间：0.09 x（0.164+1.091）=0.113（min） 总时间：0.113+0.164+1.091=1.368（min） 2、扩花键孔： （1）扩孔钻选择 刀具直径 d=22.00mm；刀具几何参数与钻孔时的钻头相同。由于钻孔和 扩孔直径相差不大，为了节省停钻和调换走刀量等辅助时间，所以 n 不 变，根据机械制造技术基础课程设计指导教程P108 表 5-25；进给量 f 调整为 0.96mm/r；所以工序工时为 ：Tm=0.3159 min 3、锪倒角： 刀具：150锥柄锥面锪钻。刀具材料为：高速钢 检验机床功率 按切削用量简明手册表 1.2 可以查出当 160245HBS 2.80.6 41min3.4kw 按 Z 5 3 5 车床说明书主电机功率4.5 可见比小所以钻床功率足够所用切削用量符合要求 根据切削用量简明手册表 2.21 确定进给量为 f =0.28mm/min 主轴转速仍设为 200r/min。 工序 III： 拉花键孔 加工要求：拉花键，保证花键尺寸 mm 及花键的长度 L=80mm，保证花键底面的表面粗糙度为 1.6，两侧面的表面 粗糙度为 3.2。 刀具材料：W18Cr4V 高速钢。 选择机床：选用 L66110 拉床。 刀具：查选用齿数为 6,、外径为 25mm、内径为 22mm、键宽为 6mm 的专用 拉刀。 单面齿升，根据手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿为 0.06mm, 拉削速度 ： v=0.06m/s(3.6m/min) 切削工时 ： t=Z blk/1000vf zZ 式中： Z b 单面余量 1.5mm(由 22mm 拉削到 25mm)； L 拉削表面长度，80mm； 考虑校准部分的长度系数，取 1.2； k 考虑机床返回行程系数，取 1.4 ； v 拉削速度（m/min） ； fz 拉刀单面齿升； Z 拉刀同时工作齿数，Z=6； 所以，拉刀同时工作齿数 z=l/p=80/126 基本工时 Tm=1.5801.21.4/10003.60.066=0.12(min) 辅助时间：0.15 x0.12=0.018（min） 其他时间：0.09 x（0.12+0.018）=0.013（min） 总时间：0.12+0.018+0.013=0.151（min） 工序 IV：粗铣，精铣 B 面。 加工要求：粗铣 B 面，精铣 B 面，Ra=3.2。用标准镶齿圆柱铣刀粗铣 加工余量 3mm 机床 ：62W 加工工件尺寸：宽度：40mm 长度：28mm 1、 粗铣 （1）选择刀具 根据切削用量简明手册表 3.1 铣削宽度 ae5mm 时。由于采用标 准镶齿圆柱铣刀，铣刀几何参数(表 3.2)为 z=8，r n=10，ao=16 （2）切削用量 留精铣的加工余量为 0.2，所以本道工步切削宽度 ac2.80.8，由于加工表面精度要求 Ra=3.2 um.根据切削用 量简明手册表 3.5 得每转进给量0.5mm/r 就能满足要求，但 考虑到62W 功率为 7.5kw，机床为中等系统刚度和62W 铣床说明书， 结合机械制造技术基础课程设计指导教程P91 页表 4-19 和表 4-20 ，确定进给量为 95mm/min （3）选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据切削用量简明手册 表 3.7 铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为 0.6 镶齿铣刀 do=50mm， 刀具寿命 T=120min。 （4）决定切削速度 Vc 可根据切削用量简明手册表 3.9 确定：Z=8，a p=40-70mm， ac=2.80.8， fz=f/z=0.0750.1(mm/z) 由公式： Vc=(Cvdoqv)/(TmapXvfzyvaeuvZpv) 式中：Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5, pv=0.3,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82, 由公式得： Kv=KmKsvKTv=1.120.80.82=0.73472 Vc=23.7m/min n=1000V/ d=(100023.7)/(3.1450) =151（r/min ） 根据 X62W 型铣床说明书选 n=150r/min Vc=3.14nd/1000=(150*3.14*50)/1000=23.55 m/min Vf=nf=150 x0.6=95mm/min 选 Vf=95mm/min 实际 fz=Vf/(nz)=0.0792mm/z （5）机床功率：根据切削用量简明手册表 3.20 当 Vf=95m/min，ae=2.8mm，ap=41mm，fz=0.08mm/z， 则 Pc=0.8kw 。 切削功率的修正系数：故 Pct=1.0, 根据 X62W 型铣床说明书，机床主轴允许的功率为 Pcm=7.50.75=5.63kw 故 PcPcm 因此所决定的切削用量可以采用。 ae=2.8mm，Vf=95mm/min，n=150r/min， Vc=23.55m/min，fz=0.08mmm/z。 （6）基本工时根据切削用量简明手册表 3.5 Tm=(L+L1+)/Vf=(28+14)/95=0.442（min） 其中：L1+=14mm 辅助时间：0.442 x0.15=0.0663（min） 其他时间：0.09 x（0.442+0.0663）=0.0457（min） 总时间：0.442+0.0663+0.0457=0.554（min） 2、 精铣 （1）选择刀具 所用刀具与上道工步所用为同一把刀。 （2）切削用量 精铣的加工余量为 0.2，所以本道工步切削宽度 ae0.2mm，为了节省 调整时间和辅助时间等，除进给量调整为0.32mm/r 外其他切削用量 参数同上工步。 （3）决定切削速度 Vc 可根据切削用量简明手册表 3.9 确定 ac=0.2mm, Vc=(Cvdoqv)/(TmapXvfzyvaeuvZpv)=33.1m/min n=1000V/ d=(1000 x33.1)/(3.14x50)=211r/min 根据机械设计制造基础课程设计指导教程P91 页表 4-19， 取 n=235r/min Vf=nf=2350.32=75.2 mm/min fz=Vf/(nz)=0.04 mm/Z （4）基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表 3.5 Tm=(L+L1+)/Vf=(28+14)/75.2=0.559（min） 式中 L1+=14mm。 辅助时间：0.559 x0.15=0.0838（min） 其他时间：0.09 x（0.559+0.0838）=0.0578（min） 总时间：0.559+0.0838+0.0578=0.700（min） 工序：铣削 mm 槽8 +0.03 0 加工工件尺寸： mm , 长度 L=40mm8 +0.03 0 加工要求：高速钢 W18Cr4V 错齿三面刃铣刀（精密级 K8）加工余量 8 用 乳化液冷却 机床：X62W （1）选择刀具：由加工尺寸公差 0-0.03 。所以铣刀精度为精密级 K8 铣刀参数：L=8mm D=63 d=22 d1=34 ro=15ao=12an=6Z=16 （2）选择切削量 由于槽的深度为 8mm, 故一次走完，ae=8mm ，ap=8mm 由机械制造技术基础课程设计指导教程表 5-6 确定铣刀的每齿进 给量 =0.015-0.01mm/z 现取 fz=0.015mm/z f （3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据机械制造技术基础课程设计 指导教程表 5-9,得后刀面最大磨损限度为 0.15-0.2mm， 由切 削用量简明手册表 3.8 确定刀具寿命： =120min。T （4）决定切削速度 Vc、由金属加工工艺人员手册表 10-106 高速钢铣刀切 削用量的公式： Vc=(CvDqv)/(Tm )Kv apXvfzyvaeuvZpv 其中 Cv=25,qv=0.2, Xv=0.1, yv=0.2, uv=0.5, pv=0.1,m=0.25, Km=1.12,Ksv=0.8, =0.82, Kv=KmKsv =1.12x0.8x0.82=0.79 代入 式得： Vc=(CvDqv)/(Tm )Kv 71.62m/minapXvfzyvaeuvZpv n=1000Vc/ D=100071.62/（3.1463）=362.02r/min 根据 X62W 型铣床说明书选 =375r/min 实际速度 Vc= D /1000=74.2m/min 选 Vfc= x16=375X0.015x16=90mm/min 根据 X62W 型铣床说明书选用f Vf=90mm/min。 fzc=Vf/（ _()() _()() （5）机床功率： 根据切削用量简明手册表 3.28 公式 圆周力 Fc =(CFa pxFfzyFaeVFZ/DaFnWF)KFC KTV=0.90 KMFC=0.94 由表 28 得： CF=30，xF=1.0，yF=0.65，uF=0.83，wF=0， qF=0.83，KFC=1.28 Fc=(CFapxffzyFaeVFZ/DqFnWF)KFC =(30 x81x0.0150.65x80.83x16/630.83x7100)x1.28 =59.0 N M=FCD/2103=1.86Nm Pc=FcVc/1000=59x74.184.38kw 根据 X62W 型铣床说明书，功率足够。 （6）基本工时计算 根据 切削用量简明手册表 3.5 Tm=(L+L1+)/Vf=(40+14)/90=0.6（min） 其中： L1+=14mm 辅助时间：0.6 x0.15=0.09（min） 其他时间：0.09 x（0.6+0.09）=0.062（min） 总时间：0.6+0.09+0.062=0.752（min） 工序 VI：铣 mm 槽 加工要求：用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽 180+0.12mm，长 L=40mm。 加工余量：23mm 由于此工步的设计尺寸精度要求很高，用铣削加工很难达到尺寸精度的要 求，所以为了留给下一道公序磨削的加工余量，所以分两步走， ae=23，ap=10mm。 （1）选择刀具 铣刀参数：L=10，D=100mm，d=30mm，ro=15， ao=12，an=6，Z=24。 （2）选择铣削用量 由于槽的宽度为 18mm, 故二次走完，ae=23mm，ap=10mm。由切削用量简明手 册表 3.3 确定 f=0.5mm/r，现取 f=0.8mm/r ，fz=0.5/24=0.02mm/z。 （3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据切削用量简明手册表 3.7，得最大磨损 量为 0.5，由表 3.8 确定刀具寿命：T=100min （4）确定切削速度 Vc 和每齿进给量：决定切削速度 Vc 和 每齿进给量 Vf、由切削用量简明手册3.27 的公式 Vc=(Cvdoqv)/(TmapXvfzyvaeuvZpv)Kv 式中：Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1, m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82, Kv=KmKsvKTv=1.120.80.82=0.79 Vc=(Cvdoqv)/(TmapXvfzyvaeuvZpv)Kv =98.6m/min n=1000Vc/ do=100098.6/3.14100=314r/min 根据 X62W 型铣床说明书选 nc=300r/min。 实际速度： Vc= donc/1000=94.2m/min 选 Vfc=ncf=300X0.5=150mm/min。 根据 X62W 型铣床说明书选选 Vf=150mm/min fzc=150/30024=0.020mm/z （5）基本工时基本工时根据切削用量简明手册表 3.5 Tm=(L+L1+)i/Vf=(40+20)2/150=0.8（min） ，L1+=20mm i=2(走两次)。 辅助时间：0.8 x0.15=0.12（min） 其他时间：0.09 x（0.8+0.12）=0.083（min） 总时间：0.8+0.12+0.083=1.003（min） 工序 VII：去毛刺 在钳工台上去除工件在前面工序中出现的毛刺。为后面的精加工做准备。 工序 VIII：热处理 在淬火机等设备上将 mm 槽两端面进行局部淬火、低温回火。提高其表面机 械性能 工序 IX：磨 mm 槽 加工要求：保证尺寸 mm （1）选择砂轮 由切削手册中磨料选择各表，结果为：GZ46KV6P35040127 其 含义为：磨轮磨料为棕刚玉，为了防止粒度过小而磨轮堵 塞，所以选用为 粒度为 46#，硬度为软 2 级。 平型砂轮，其尺寸为（DdH） =16640。 （2）切削用量的选择 砂轮转速 n 砂 =3000r/min，v 砂 =2.5m/s 进给量 f=50mm/min 双单行程 f r=0.015mm （3）切削工时。 当加工 1 个表面时 ： Tm=(L+y+)i K/50=3.1min 辅助时间：0.15 x3.1=0.465（min） 其他时间：0.09 x（3.1+0.465）=0.321（min） 总时间：3.1+0.321+0.465=3.886（min） 工序 X：清洗 工序 XI：终检 4 夹具设计 4.1 夹具设计前言 经过仔细分析决定设计铣削 mm 槽铣床夹具。在确定夹具设计方案时 应当遵循的原则是： 确保工件的加工质量； 工艺性好，结构尽量简单； 使用 性好，操作省力高效； 定位、夹紧快速、准确，能提高生产率； 经济性好，制 造成本低廉。 确定最合理的设计方案。 确定定位方案，设计定位装置。定位应符合“六点定位原则” 。定位元件尽可 能 选用标准件。 确定夹紧方案，设计夹紧机构。夹紧可以用手动、气动、液压或其它动力源。 重点应考虑夹紧力的大小、方向、作用点，以及作用力的传递方式，保证不破 坏定位，不造成工件过量变形，不会有活动度为零的“机构” ，并且应满足生 产率的要求。 确定夹具整体结构方案。定位、夹紧确定之后，还要确定其它机构，如对刀装 置、导引元件、分度机构、顶出装置等。最后设计夹具体，将各种元件、机构 有机地连接在一起。 夹具精度分析。在绘制的夹具结构草图上，标注出初步确定的定位元件的公差 配合关系及相互位置精度，然后计算定位误差，根据误差不等式关系检验所规 定的精度是否满足本工序加工技术要求，是否合理。否则应采取措施（如重新 确定公差、更换定位元件、改变定位基准，必要时甚至改变原设计方案） ，然 后重新分析计算。 夹具夹紧力分析。首先应计算切削力大小，它是计算夹紧力的主要依据。通常 确定切削力有以下三种方法： 由经验公式算出； 由单位切削力算出； 由手册上提供的诺模图（如 M-P-N 图）查出。根据切削力、夹紧力的方向、大 小，按静力平衡条件求得理论夹紧力。为了保证工件装夹的安全可靠，夹紧机 构（或元件）产生的实际夹紧力，一般应大于理论夹紧力。 4.2 问题的提出 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 经过与指导老师协商，决定设计第 5 道工序铣宽为 mm 槽的铣床夹具。 本夹具将用与 X62W 卧式铣床。刀具为高速钢直齿三面刃铣刀，来对工件进行加工。 本夹具主要用来铣宽为 mm 的槽，由于采用宽为 mm 的 精密级高速钢直齿三面刃铣刀，一次铣削，所以主要应该考虑如何提高劳动生产率， 降低劳动强度 4.3 夹具设计 1定位基准的选择 由零件图可知，宽为 80+0。03 mm 的槽，其设计基准为花键孔中心线和工件的右加 工表面（A）为定位基准。因此选用工件以加工右端面（A）和花键心轴的中心 线为主定位基准。 2切削力及夹紧力的计算 刀具：高速钢错齿三面刃铣刀，63mm, Z=16 Fz=CPt0.83Sz0.65D-O.83BZkP (见切削手册3-56 表) 解得 ：Fz 200(N) 其中：C P=52， t=8mm, Sz=0.015mm/z, B=8mm, D=63mm, Z=16, kP=(HB/198)0.55 在计算切削力时，必须考虑安全系数。安全系数 K= k1 k2 k3 k4 水平切削分力 FH=1.1 Fz =220(N) 垂直切削分力 Fv=0.3 Fz=60(N) 其中： k 1 为基本安全系数 1.5 k1 为加工性质系数 1.1 k1 为刀具钝化系数 1.1 k1 为断续切削系数 1.1 F=KFH =1.5 _D_Dd_ 实际加紧力为 WK= / =268 _D_Dd_ 其中： 和 分别为推杆 26 与螺杆 24 间的距离和压块 17 中心与螺杆 24 间的距离， =80， =105。 选用管接式耳座气缸（气压 P 为 0.4MPa、缸径为 50mm） ，查机床夹具设计 手册表 2-3-1 得，该气缸产生的推力为：P=750N，此时缸产生的推力 P=750N 已大于所需的 577N 的夹紧力，故本夹具可安全工作。 3. 定位误差分析 由于槽的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合，故轴向尺寸无基准不重合度 误差。径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度 误差。即不必考虑定位误差，只需保证夹具的花键心轴的制造精度和安装精 度。 4夹具设计及操作说明 如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动率.为此,在螺母夹紧时采用开口 垫圈,以便装卸,夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有 正确的安装位置,以利于铣削加工。结果，本夹具总体的感觉还比较紧凑。夹 具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺 配合使用） ；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上 有一正确的安装位置，以有利于铣削加工。 铣床夹具的装配图及夹具体零件图分别见图 T00 和图 T01。 总结 为期两周的夹具课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，在老师的指导下，取得 了不错的成绩，是我受益匪浅。课程设计作为机械制造技术基础 、 机械制造技术 基础课程设计指导教程课程的重要环节，是我们机械类学生学习专业技术和理论知 识的必经之路，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中 的感性认识，增强了我们的处理工程问题的能力。 本次课程设计主要经历了两个阶段：第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶 段是专用夹具设计。第一阶段我们运用了基准选择、机床选用、切削用量选择与计算、 时间定额计算、零件的加工过程分析、工艺文件的编制等方面的知识；夹具设计的阶 段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计、专用夹具设计的方法和步骤等方面的 知识。 回想过去两个星期的课程设计，我深深的感到课程设计不仅仅是增长了我们的学识， 使我们在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，提 高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，更多的是对我们从事学习研究的一种责 任心的培养，是对我们细心和耐心的考验。为以后的毕业设计和工作打下了良好的基 础。在这个过程中，指导老是师和同学们教会了我很多东西，在这里要向他们表示衷 心的感谢。 由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正！ 鸣谢 本课程设计是在指导老师谭光宇教授的指导下完成的，衷心感谢谭老师的悉心指 导以及在生活上给予的关心和帮助。谭老师以渊博的学识、高度的责任感使我不仅在 学术上受益匪浅，而且言传身教，以其高尚的人格教导了我做人的道理。在此课程设 计完成之际，瑾向谭老师表示最衷心的感谢！同时，我深深感谢我们机电专业的任课 老师，我在思维方法、学习态度和工作作风方面得到的进步都受益于您们的指导和影 响；对我能顺利完成课程设计给予了很大的帮助。在课题的研究和设计过程中，得到 了同学的无私帮助，在此对他们表示衷心的感谢。 参考文献 1 于骏一，邹青.机械制造技术基础M.北京：机械工业出版社，2009. 2 邹青，呼咏.机械制造技术基础课程设计指导教程M.北京：机械工业出版社， 2000. 3 李旦，邵东向，王杰.机床专用夹具图册M. 哈尔滨：哈尔滨工业大学，2005. 4 李益民.机械制造工艺设计简明手册.北京：机械工业出版社，2003 5 赵如福，赵如海.金属机械加工工艺人员手册.第四版.上海科学技术出版社， 2006 6 濮良贵、纪名刚.机械设计M.北京：高等教育出版社，2006. 7李育锡.机械设计课程设计M.北京：高等教育出版社，2008. 8戴曙.金属切削机床M.北京：机械工业出版社，1993. 9孙全颖，唐文明.机械精度设计与质量保证M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社， 2009.