机械制造工艺学课程设计拨叉831008机加工工艺与铣夹具设计及其三维造型

鸡西大学 课程设计与综合训练 说明书拨叉机加工工艺与铣夹具设计及其三维造型 学院名称： 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师姓名： 指导教师职称： 2011年 12月目 录（3号黑体居中）第1章 课程设计 1 1.1零件分析 1 1.1.1零件的作用 1 1.1.2零件的工艺分析 1 1.2零件工艺规程设计 2 1.2.1毛坯的制造形式 2 1.2.2基准面的选择 21.2.3制定工艺路线 31.2.4机械加工余量、工序尺寸以毛坯尺寸的确定 61.2.5确定切削用量及基本工时 71.3绘制零件图和编制工序卡311.3.1绘制零件图311.3.2编制工艺文件31第2章 综合训练 33 2.1专用夹具设计33 2.1.1定位基准的选择 33 2.1.2切削力及加紧李的计算 33 2.1.3夹具设计及操作的简要说明35参考文献43 总结44拨叉机加工工艺与铣夹具设计及其三维造型第 1 章 课程设计1.1零件分析1.1.1零件的作用题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。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工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的20mm孔与操纵机构相连，二下方的50mm半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。1.1.2零件的工艺分析CA6140车床上的拨叉831008共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：1.以20mm为中心的加工表面这一组加工表面包括：20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。这三个都没有高的位置度要求。2.以50mm为中心的加工表面这两组表面有一定的位置度要求,即50的孔上下两个端面与20的孔有垂直度要求。（1） 50mm的孔的上、下表面与20mm的孔的垂直度误差为0.07mm。（2） 20mm的孔的上、下表面与20mm的孔的垂直度误差为0.05mm。（3） 50mm、20mm的孔的上、下表面以及50mm的孔的内表面的粗糙度误差为3.2um。（4） 20mm的孔内表面的粗糙度误差为1.6um，精度为IT7。由上面分析可知，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外一组。1.2零件工艺规程设计1.2.1毛坯的制造形式图1-1 拨叉毛坯图1.2.2基准面的选择一个好的机构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时是加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于设计拨叉的加工工艺来说，应选择能够满足内花键加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格低的机床。在选择各表面、内花键及槽的加工方法时，要综合考虑以下因素：（1）要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。（2）根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。（3）考虑被加工材料的性质。（4）考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。（5）此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。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20mm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32mm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,然后进行铣削。（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，这在以后还要专门计算，此处不再重复。1.2.3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、 定位基准的选择 本工序以两个20mm内孔上表面做粗基准定位，粗、精加工20mm和50mm孔下底面。 用下底面做精基准定位，粗、精加工内孔。 用下底面做基准定位钻孔及攻螺纹。 用20mm孔上表面做基准定位铣下底面处的小斜面。2、 零件表面加工方法的选择 20mm和50mm孔的下底面的表面粗糙度为3.2，没有公差要求，故采用铣削能达到要求。 20mm和50mm孔的上表面的表面粗糙度为3.2，公差等级为IT7-IT8，采用铣削同样能达到要求。 20mm和50mm孔内孔表面粗糙度为3.2，公差等级为IT7，采用扩孔和铰孔能达到要求。 8mm锥孔在装配时采用钻铰，故只需先钻孔就行了。 4mm的螺纹孔先采用钻孔，再攻螺纹。 20mm外表面下面的两个小斜底面的表面粗糙度为12.5，采用铣削能达到要求。 切断，采用4mm的铣刀直接切断。3、 制定工艺路线1）工艺路线方案一工序一 粗、精铣20mm孔上端面。工序二 钻、扩、铰、精铰20mm、50mm孔。工序三 粗、精铣50mm孔上端面工序四 粗、精铣50mm、20mm孔下端面。工序五 切断。工序六 钻4mm孔（装配时钻铰锥孔）。工序七 钻一个4mm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20mm孔上端面。工序二 粗、精铣20mm孔下端面。工序三 钻、扩、铰、精铰20mm孔。工序四 钻、扩、铰、精铰50mm孔。工序五 粗、精铣50mm孔上端面工序六 粗、精铣50mm孔下端面。工序七 切断。工序八 钻4mm孔（装配时钻铰锥孔）。工序九 钻一个4mm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32mm外圆为粗基准，粗铣20mm孔下端面。工序二 精铣20mm孔上下端面。工序三 以20mm孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰20mm孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。工序四 以20mm孔为精基准，钻、扩、铰、精铰50mm孔，保证空的精度达到IT7。工序五以20mm孔为精基准，粗铣50mm孔上下端面。工序六 以20mm孔为精基准，精铣50mm孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.07mm。工序七 切断。工序八 以20mm孔为精基准，钻4mm孔（装配时钻铰锥孔）。工序九 以20mm孔为精基准，钻一个4mm孔，攻M6螺纹。工序十 以20mm孔为精基准，铣47凸台。工序十一 检查。虽然工序仍然是十一步，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（实际铣削只有两次，而且刀具不用调整）。多次加工50mm、20mm孔是精度要求所致。工序设计选择加工设备与工艺装备1） 选择机床 根据不同东西工序选择机床 工序1和工序2，因为要求不大，所以采用铣床能直接加工出来。 工序3和工序4，采用钻、铰能达到要求，可以在数控铣床、加工中心、镗床中加工。 工序5和工序6采用钻床。 工序7和工序8采用铣床，精度要求不高。2） 选择夹具全部采用装用夹具3） 选择刀具 工序1和工序2可以采用大直径立铣刀。 工序3和工序4内孔加工先用扩孔钻扩孔，其次用铰刀铰内孔。 工序5用钻头钻孔。 工序6先用钻头钻孔，在用丝锥攻螺纹。 工序7用铣刀铣小斜面。 工序8用4的铣刀铣断。4） 选用量具 工序1和工序2采用游标卡尺和螺旋千分尺测量。 工序3和工序4采用游标卡尺测量。1.2.4机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定“CA6140车床拨叉” 零件的材料为HT200，硬度190210HB，毛坯重量2.2kg，生产类型为大批量，铸造毛坯。又由机械制造工艺设计简明手册（以下简称为工艺手册表1.3-1查得毛坯的制造方法采用壳模铸造级，查表2.2-4得，加工余量等级为G级，选取尺寸公差等级为IT10。根据以上资料及路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯如下：（1）沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（20mm、50mm端面），查工艺手册表2.2-4取20mm、50mm端面长度最小余量为2.5（均为双边加工）。铣削加工余量为：a)粗铣：1.5mm b）精铣：1mm毛坯尺寸及公差为：（350.3）mm （170.25）mm（2）内孔（50mm已铸成孔），查工艺手册表2.2-2.5，取50mm已铸成长度余量为3mm，即已铸成孔44mm。镗削加工余量为：a)粗镗：2mm b）半精镗：1mm毛坯尺寸及公差为：（480.3）mm （50）mm(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。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。1.2.5确定切削用量及基本工时工序一 以32mm外圆为粗基准，粗铣20mm孔上下端面。（1）加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：粗铣20mm孔上下端面。机床：X6140卧式铣床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀。W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。由切削用量简明手册（后简称切削用量）表3.1查得铣削宽度ae=60,深度apPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c = 119.3m/min，f z =0.16mm/z。（6）计算基本工时公式1-4根据公式1-4，计算得。公式中，L=l+y+，根据切削手册表3，26，可得l+=12mm，所以L=l+y+=32+12=44mm。工序二 铣20mm、50mm孔上下端面。1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：精铣20上下端面。机床：X6140卧式铣床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度apPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z =0.13mm/z。6）计算基本工时根据公式1-4计算出基本工时：。（2）粗铣50mm的下表面1）铣削50mm的下表面与铣削20mm的下表面的相关参数及其用量等都相同，即ap=1.5mm， nc=475r/min, Vfc=600mm/s， Vc =119.3m/min, f z =0.13 mm/z。2）计算基本工时公式中：L=l+y+，根据切削手册表3，26，可得l+=0，所以L=l+y+=32+12=72mm。计算得（3）精铣20mm的下表面1）铣削深度：因为切削量较小，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量：查切削手册得机床功率为7.5kw。查切削手册表3.5可得f=0.50.7mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.7 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1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命T=180min。4） 计算切削速度 按切削手册表3.27中的公式：查切削手册表3.16得， Vc124mm/s，n=494r/min,Vf=395mm/s。又根据XA6132铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=375mm/s。所以，根据公式1-2计算实际的切削速度为：综上，根据公式1-3计算实际的进给量为：5)校验机床功率 查切削手册表3.24，Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率Pcm为1.7KW，所以PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=375mm/s，V c=119.3m/min。6）计算基本工时根据公式1-4，计算得。公式中，L=l+y+，根据切削手册表3，26，可得l+=80mm，所以L=l+y+=32+12=112mm。（4）精铣50mm的下表面1）铣削50mm的下表面与铣削20mm的下表面的相关参数及其用量等都相同，即ap=1.0mm， nc=475r/min, Vfc=375mm/s， Vc =119.3m/min。2）计算基本工时公式中：L=l+y+，根据切削手册表3，26，可得l+=80mm，所以L=l+y+=72+80=152mm。计算得工序三 以20mm孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰20mm孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。（一）钻18mm的孔（1）加工条件工艺要求：孔径d=18mm，孔深l=30mm，通孔，用乳化液冷却。机床：Z535型立式钻床刀具：高速钢麻花钻头选择高速钢麻花钻头，其直径=18mm,钻头几何形状为：由切削手册表2.1及表2.2，可知选修磨横刃，=，=，2=，2=，=3.5mm，b=2mm,l=4mm。（2）切削用量1）决定进给量fa)按加工要求决定进给量 根据切削手册表2.7，当铸铁的强度=200HBS, =18mm时，f=（）mm/r。由于L/d=30/18=1.673,故取修正系数K=1，所以，f=。b）按钻头强度决定进给量根据表2.8，当=190MPa，=18mm，钻头强度允许的进给量f=1.6mm/r。c)按机床进给机构强度决定进给量根据表2.9，当=210HBS, =20.5mm,机床进给机构允许的轴向力为11760N时（查工艺设计手册可知，Z535钻床允许的轴向力为15696N），进给量为1.5mm/r。从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=，根据Z535钻床说明书，根据工艺设计手册，选f=0.80mm/r，=21mm时，轴向力=7260N。又因为轴向力的修正系数为1.0，所以=7260N。根据Z535钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为=15696N，经检验，所以f=0.80mm/r,符合条件。2）决定钻头的磨钝标准及寿命由切削手册表2.12，当=18mm,钻头后刀面最大磨钝量取为（）mm,寿命T=60min。3）决定切削速度由切削手册表2，15可知f=0.80mm/r时，双修磨钝刃的钻头，=18mm时，=17m/min。切削速度的修正系数由切削手册表2.31可知=1.0，=1.0，=1.0，=0.85。所以，根据Z535钻床说明书，查看工艺设计手册表4.2-15，可以考虑选择=275r/min。4）检验机床扭转及功率根据切削手册表2.21，当f=0.8mm/r, =20mm,f=0.9mm/r, =17.4m/min时Pc=1.7KW。又根据Z535钻床说明书，PcPE。所以，有McMm,PcPE，进而检验了选择的切削用量可用。即f=0.80mm/r,n=275r/min, =14.4m/min。（3）计算基本工时公式中：L=l+y+由切削手册表2.29查得y+=9mm,所以，（二）扩19.8mm的孔（1）工艺要求：孔径d=18mm，孔深l=30mm，通孔，用乳化液冷却。机床：Z535型立式钻床刀具：高速钢扩孔钻头选择高速钢扩孔钻头，其直径=19.8mm,钻头几何形状为：由切削手册表2.5，= ，=，= ，= ，=1mm。 （2）切削用量1）决定进给量fa)按加工要求决定进给量 根据切削手册表2.10，当铸铁的强度=200HBS, =19.8mm时，f=（）mm/r。由于L/d=30/19.8=1.52,因扩孔之后还须铰孔，故取修正系数K=0.7，所以，。b）按钻头强度决定进给量根据表2.8，当=190MPa，=19.8mm，钻头强度允许的进给量f=1.75mm/r。c)按机床进给机构强度决定进给量根据表2.9，当=210HBS, =20.5mm,机床进给机构允许的轴向力为11760N时（查工艺设计手册可知，Z535钻床允许的轴向力为15696N），进给量为1.5mm/r。从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f= ，根据Z535钻床说明书，根据工艺设计手册，选f=0.64mm/r，又由切削手册表2.19可以得知钻孔时的轴向力，当f=0.64mm/r,=21mm时，轴向力=6080N。又因为轴向力的修正系数为1.0，所以=6080N。根据Z535钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为=15696N，经检验，所以f=0.64mm/r,符合条件。2）决定钻头的磨钝标准及寿命由切削手册表2.12，当=19.8mm,钻头后刀面最大磨钝量取为（）mm,寿命T=30min。3）决定切削速度由切削手册表2，30中的公式：可知f=0.64mm/r时，=19.8mm时，=27m/min。切削速度的修正系数由切削手册表2.31可知=1.0，=1.0，=1.0，=0.85。所以，根据Z535钻床说明书，查看工艺设计手册表4.2-15，可以考虑选择=375r/min。4）检验机床扭转及功率根据切削手册表2.21，当f=0.8mm/r, Mc。又根据Z535钻床说明书，PcPE。所以，有McMm,Pc200HBS, =19.94mm时，f=（）mm/r。又由于粗铰之后还要精铰，所以应该选最大的进给量，即f=2.0mm/r。2）决定钻头的磨钝标准及寿命由切削手册表2.12，当=20mm,钻头后刀面最大磨钝量取为（）mm,寿命T=60min。3）决定切削速度由切削手册表2，30的公式：可知，=7.7m/min。切削速度的修正系数由切削手册表2.31可知=1.0，=1.0，=1.0，=0.85。所以，根据Z535钻床说明书，查看工艺设计手册表4.2-15，可以考虑选择=140r/min。4）检验机床扭转及功率根据切削手册表2.21，当f=2.0mm/r, Mc。又根据切削手册表2.23，=HBS, =20mm时，f=2.0mm/r, =10m/min时Pc=1.7KW。根据Z535钻床说明书，PcPE。所以，有McMm,Pc170HBS, =20mm，加工精度要求为IT7精度时，f=（）mm/r。又由于这是粗铰之后的精铰，所以应该选中等的进给量，即f=1.5mm/r。2）决定钻头的磨钝标准及寿命由切削手册表2.12，当=20mm,钻头后刀面最大磨钝量取为（）mm,寿命T=60min。3）决定切削速度由切削手册表2，30的公式：可知，=9.64m/min。切削速度的修正系数由切削手册表2.31可知=1.0，=1.0，=1.0，=0.85。所以，根据Z535钻床说明书，查看工艺设计手册表4.2-15，可以考虑选择=140r/min。4）检验机床扭转及功率根据切削手册表2.21，当f=1.6mm/r, =21mm时,Mc=125.6Nm。扭转的修正系数均为1.0，故Mc=125.6Nm。又根据切削手册表2.23，=HBS, =20mm时，f=1.5mm/r, =10m/min时Pc=1.5KW。根据Z535钻床说明书，PcPE。所以，有McMm,PcPE，进而检验了选择的切削用量可用。即f=1.5mm/r,n=140r/min, =8.2m/min。（3）计算基本工时公式中：L=l+y+由切削手册表2.29查得y+=10mm,所以，工序四 以20mm孔为精基准，粗、精镗50mm孔，保证空的精度达到IT7。（一）粗镗48mm孔（1）加工条件工艺要求：孔径d=44mm的孔加工成d=48mm，通孔。机床：T616型立式钻床刀具：YG6的硬质合金刀刀具为YG6的硬质合金刀，且直径为20mm的圆形镗刀。（2）切削用量1）确定切削深度ap2）确定进给量f根据切削手册表1.5，当粗镗铸铁，镗刀直径为20mm，ap=2mm，孔径d=50mm，镗刀伸长长度l=100mm时，f= mm/r。按T616机床进给量，查工艺设计手册表4.2-21，选f=0.58mm/r。（3）决定切削速度v查切削手册表1.27和表1.28，其中：=158，xv=0.15,yv=0.40,m=0.20,T=60min =1.0, =1.0, =0.8, =1.0所以，（4）确定粗镗48mm孔的基本时间选镗刀的主偏角xr=,则l1=3.5mm,l2=4mm,l=12mm,l3=0，又f=0.58mm/r,n=370r/mm，i=1所以。（二）半精镗50mm的孔（1）加工条件工艺要求：孔径d=48mm的孔加工成d=50mm，通孔。机床：T616型立式钻床刀具：YG6的硬质合金刀刀具为YG6的硬质合金刀，且直径为20mm的圆形镗刀。（2）切削用量1）确定切削深度ap2）确定进给量f根据切削手册表1.5，当粗镗铸铁，镗刀直径为20mm，ap=2mm，孔径d=50mm，镗刀伸长长度l=100mm时，f= mm/r。按T616机床进给量，查工艺设计手册表4.2-21，选f=0.41mm/r。（3）决定切削速度v查切削手册表1.27和表1.28，其中：=158，xv=0.15,yv=0.40,m=0.20,T=60min又可以查出=1.0, =1.0, =0.8, =1.0所以，又按T616机床的、上的转速，选择n=370r/min。（4）确定粗镗50mm孔的基本时间选镗刀的主偏角xr=,则l1=3.5mm，l2=4mm，l=12mm，l3=0，又f=0.58mm/r，n=370r/mm，i=1。所以工序五 切断。（1）加工条件工件尺寸：长72mm，深12mm。工艺要求：将双体铣开。刀具：查工艺设计手册表3.1-27可知，选高速钢细齿圆锯片刀。又由金属切削手册表6-7可查得，B=4mm，=160mm，Z=50，。（2）切削用量1）决定每齿进给量根据切削手册表3.4可查得，。由于是对称铣，取f=0.028min/z。2）后刀面最大磨损及寿命由切削手册表3.7可查得，后刀面最大磨损为：。由切削手册表3.8可查得，寿命T=150min。3）计算切削速度由切削手册表3.27中的公式可查得，根据公式可算出=76.7m/min。又根据公式可以算出。根据XA6132铣床的说明书，选主轴转速为n=150r/min。所以，实际的切削速度为v=75.36m/min。工作台每分钟进给量为：。综上，实际的进给量为。4）检验机床功率根据切削手册表3.28中的计算公式可知，公式中：cF=30，xF=1.0，yF=0.65，uF=0.83，wF=0，qF=0.83。所以算得=163.5N，=4.8KW。XA6132铣床主动电机的功率为7.5KW，所以，选用的切削用量检验合格，可以采用。综上，最终确定，=190mm/min，n=150r/min，v=75.36m/min。（3）计算基本工时公式中：L=l+y+由切削手册表3.26查得l+=0mm,所以，L=l+y+=22mm。故，工序六 以20mm孔为精基准，粗铣50mm孔上下端面。与工序一相同。工序七 以20mm孔为精基准，精铣50mm孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.07。与工序二相同。工序八 以20mm孔为精基准，钻4mm孔（装配时钻铰锥孔）。（1）加工条件工艺要求：孔径=4mm，孔深l=32mm，通孔。机床：Z535型立式钻床刀具：高速钢麻花钻头选择高速钢麻花钻头，其直径=4mm,由切削手册表2.7可知铸铁的强度。由切削手册表2.1及表2.2，可知钻头几何形状为：选=，=，2=，2=。（2）切削用量1）决定进给量fa)按加工要求决定进给量 根据切削手册表2.7，当铸铁的强度3,故取修正系数K=0.8，所以，f=。b）按钻头强度决定进给量根据表2.8，当=190MPa，=4.3mm，钻头强度允许的进给量f=0.5mm/r。c)按机床进给机构强度决定进给量根据表2.9，当=210HBS, =10.2mm,机床进给机构允许的轴向力为8330N时（查工艺设计手册可知，Z535钻床允许的轴向力为8830N），进给量为1.63mm/r。从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=，根据Z535钻床说明书，根据工艺设计手册，选f=0.17mm/r，又由切削手册表2.19可以查出钻孔时的轴向力，当f=0.17mm/r，=12mm时，轴向力=1230N。又因为轴向力的修正系数为1.0，所以=1230N。根据Z535钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为=8330N，经检验，所以f=0.17mm/r,符合条件。2）决定钻头的磨钝标准及寿命由切削手册表2.12，当=6mm,钻头后刀面最大磨钝量取为（）mm,寿命T=20min。3）决定切削速度由切削手册表2，15可知f=0.20mm/r时，标准钻头，=4mm时，=20m/min。切削速度的修正系数由切削手册表2.31可知=1.0，=1.0，=1.0，=0.85。所以，根据Z535钻床说明书，查看工艺设计手册表4.2-15，可以考虑选择=1354r/min。4）检验机床扭转及功率根据切削手册表2.21，当f=0.17mm/r, Mc。又根据切削手册表2.23，=HBS, =10mm时，f=0.53mm/r, =17m/min时Pc=0.8KW。根据Z535钻床说明书，PcPE。所以，有McMm，PcPE，进而检验了选择的切削用量可用。即f=0.17mm/r,n=1360r/min, =17m/min。（3）计算基本工时公式中：L=l+y+由切削手册表2.29查得y+=2.5mm,所以，工序九 以20mm孔为精基准，钻一个5mm孔，攻M6螺纹。（一）钻5mm孔（1）加工条件工艺要求：孔径=4mm，孔深l=6mm，通孔。机床：Z535型立式钻床刀具：高速钢麻花钻头选择高速钢麻花钻头，其直径=5mm,由切削手册表2.7可知铸铁的强度。由切削手册表2.1及表2.2，可知钻头几何形状为：选=，=，2=，2=。（2）切削用量1）决定进给量fa)按加工要求决定进给量 根据切削手册表2.7，当铸铁的强度=200HBS, =5mm时，f=（）mm/r。由于L/d=6/5=1.23,故取修正系数K=1，所以，f=。b）按钻头强度决定进给量根据表2.8，当=190MPa，=5.4mm，钻头强度允许的进给量f=0.6mm/r。c)按机床进给机构强度决定进给量根据表2.9，当=210HBS, =10.2mm,机床进给机构允许的轴向力为8330N时（查工艺设计手册可知，Z535钻床允许的轴向力为8830N），进给量为1.63mm/r。从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=，根据Z535钻床说明书，根据工艺设计手册，选f=0.28mm/r，又由切削手册表2.19可以查出钻孔时的轴向力，当f=0.33mm/r，=12mm时，轴向力=2110N。又因为轴向力的修正系数为1.0，所以=2110N。根据Z535钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为=8330N，经检验，所以f=0.28mm/r,符合条件。2）决定钻头的磨钝标准及寿命由切削手册表2.12，当=6mm,钻头后刀面最大磨钝量取为（）mm,寿命T=20min。3）决定切削速度由切削手册表2，15可知f=0.20mm/r时，标准钻头，=5mm时，=16m/min。切削速度的修正系数由切削手册表2.31可知=1.0，=1.0，=1.0，=0.85。所以，根据Z535钻床说明书，查看工艺设计手册表4.2-15，可以考虑选择=960r/min。4）检验机床扭转及功率根据切削手册表2.21，当f=0.33mm/r, Mc。又根据切削手册表2.23，=HBS, =10mm时，f=0.53mm/r, =15.1m/min时Pc=1.0KW。根据Z535钻床说明书，PcPE。所以，有McMm，PcPE，进而检验了选择的切削用量可用。即f=0.28mm/r，n=960r/min, =13.6m/min。（3）计算基本工时公式中：L=l+y+由切削手册表2.29查得y+=2.5mm,所以，（二）攻M6的螺纹由工艺设计手册表6.2-14可知其中：，公式中的为丝锥或工件回程的每分钟转数（r/min）；i为使用丝锥的数量；n为丝锥或工件每分钟转数（r/min）；d为螺纹大经；f为工件每转进给量等于工件螺纹的螺距p。由上述条件及相关资料有：，。所以（1）切削速度所以，。（2）基本工时根据公式计算工序十 以20mm孔为精基准，铣47凸台。（1）加工条件工件尺寸：长为25mm，宽为10mm。机床：XA5032立式铣床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀。W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。由切削用量简明手册（后简称切削用量）表3.1查得铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=10时,取刀具直径do=80mm。又由切削手册表3.2，选择刀具前角o5后角o8，副后角o=8，刀齿斜角s=10,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1mm。（2）切削用量1）铣削深度：因为切削量较小，故可以选择ap=6mm，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量：查切削手册得机床功率为7.5kw。查切削手册表3.5可得f=0.140.24mm/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1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命T=180min。（4）计算切削速度 查切削手册表3.27中的公式，查得下面所示公式1-1。查切削手册，由表3.16查得 Vc77mm/s，n=245r/min,Vf=385mm/s。各修正系数为：，。所以，。又根据XA5032铣床参数，选n=235r/min，=375mm/s。则实际的切削速度为：所以，计算得实际的切削速度为。实际的进给量为：所以，计算得实际的进给量为。（5)校验机床功率 查切削手册表3.24，当=MPa，ae=70mm，ap=6min，=100mm，Z=10，Pcc，故校验合格，因此选择的切削用量可以采用。最终确定 ap=6mm，nc=235r/min, ,f z =0.14mm/z。（6）计算基本工时公式中，L=l+y+，根据切削手册表3，26，可得l+=0，所以L=l+y+=25mm。根据公式1-4，计算得。工序十一 检查。其余几步数据见工艺卡片。1.3绘制零件图和编制工艺卡1.3.1绘制零件图图1-2 拨叉零件图1.3.2编制工艺文件1、机械加工工艺过程的组成工艺过程 改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配等工艺过程。机械加工工艺过程 用机械加工方法，改变毛坯的形状、尺寸和表面质量使其成为零件的过程。零件的机械加工工艺过程由许多工序组合而成，每个工序又可分为若干个安装、工位、工步和走刀。工序 一个或一组工人，在一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。安装 工件经一次装夹（定位和夹紧）后所完成的那一部分工序。工位 为了完成一定的工序部分，一次装夹工件后，工件与夹具或设备的可动部分一起，相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置。工步 当加工表面、加工工具和切削用量中的转速和进给量均保持不变的情况下完成的那一部分工序。2、工序的合理组合确定加工方法以后，就要按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数，确定工序数有两种基本原则可供选择。工序分散原则工序多，工艺过程长，每个工序所包含的加工内容极少，极端情况下每个工序只有一个工序，所使用的工艺设备与装备比较简单，易于调整和掌握。有利于选用合理的切削用量，减少基本时间，设备数量多，生产面积较大。工序集中原则 零件的各个表面的加工集中在少数几个工序内完成，每个工序的内容和工步都较多，有利于采用高效的机床，生产计划和生产组织工作得到简化，生产面积和操作工人数量减少，工件装夹次数减少，辅助时间缩短，加工表面间的位置精度易于保证，设备、工装投资大，调整、维护复杂，生产准备工作量大。批量小时往往采用在通用机床上，工序集中的原则；批量大时即可按工序分散原则组织流水线生产，也可利用高生产率的通用设备按工序集中原则组织生产。将工艺规程的内容，填入具有规定的格式的卡片中，使之成为生产准备和施工依据的工艺规程文件。第 2 章 综合训练2.1专用夹具设计图2-1 拨叉夹具图2.1.1定位基准的选择由零件图可知，待加工的20mm的上端面以及50mm的上下端面都与尚未加工的20mm的内孔之间有着很高的位置垂直度要求，而在铣削20mm上端面之前下端面已经进行铣削。综合考虑，在进行铣削20mm上端面这道工序时，以下端面为主要的定位基准，利用一个固定V形块和一个活动V形块进行夹紧定位，消除四个自由度，再在底面用一个支撑板消除一个自由度，以便达到所需的定位要求。2.1.2切削力及夹紧力的计算（1）刀具选用W18Cr4V硬质合金钢端铣刀。由机械手册查得公式W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=10,故据切削手册，取刀具直径do=80mm。选择刀具前角o5后角o8，副后角o=8，刀齿斜角s=10,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1mm。查表 9.48 得其中： 修正系数， z=24 。所以，根据公式和数据可以算出F= 889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5为加工性质系数1.1为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1。所以 。（2）夹紧力的计算选用夹紧螺钉夹紧机，由其中f为夹紧面上的摩擦系数，取，F=+G ，G为工件自重。所以：夹紧螺钉： 公称直径d=15mm，材料45钢 性能级数为6.8级，查得， ，。螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 ，s=3.54，取s=4，得 满足要求。经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠，使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力。2.1.3夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，首先要考虑到能保证零件的加工精度，其次是要提高劳动生产率。为此，应先考虑所设计的夹具体与零件在夹具上的定位。夹具的三维装配图制作过程如下：1、夹具体底座图2-2 夹具体底座制作步骤：（1）先拉伸出一个夹具体的底座雏形。（2）在底座上打孔，以便装配其余的零件。包括4个装定支撑板的螺纹孔，两对分别装定固定V形块和活动V形块的销孔和螺纹孔，两组装定对刀块的销孔和螺纹孔，以及装定定位件的通孔。（3）在夹具体底座的下端拉伸出4个U形孔。2、支撑板图2-3 支撑板制作步骤：（1）先拉伸出一个支撑板的雏形。（2）在支撑板上进行倒角，大螺纹孔，以便装配。3、固定支撑板图2-4 固定V形块制作步骤：（1）拉伸出固定V形块的雏形。（2）在固定V形块上倒角，打出便于装配的螺纹孔和销孔。4、活动V形块图2-5 活动V形块制作步骤：用拉伸的方法画出活动V形块。此零件用于固定和夹紧工作。5、内六角圆柱螺钉图2-6 内六角圆柱螺钉制作步骤：（1）先用圆柱和凸台画出螺钉的雏形。（2）利用布尔求差在底座的圆柱上拉出内六边形。（3）在长圆柱体的表面上拉出螺纹，并倒角。6、开槽螺钉图2-7 开槽螺钉（1）先用圆柱和凸台画出螺钉的雏形。（2）利用布尔求差在底座的圆柱上拉出“一”字槽。（3）在长圆柱体的表面上拉出螺纹，并倒角。7、销图2-8 销制作步骤：（1）先制作一个圆柱体。（2）在圆柱体的两端进行倒角。8、把手图2-9 把手轴图2-10 把手制作步骤：把手轴：（1）与螺钉的画法相似，画出零件的雏形。 （2）在底座的圆柱上用布尔求差的方法打一个孔，用以装配把手。 （3）用布尔求和的方法在零件的末端加上一个圆柱体和半球体