CA6140车床拨叉(831006)夹具设计

成绩

课 程 设 计 报 告

题 目 CA6140车床拨叉（831006）夹具设

计

课 程 名 称 机制工艺课程设计

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目 录

序言 .................................................................................................................. 2

第1章 零件的工艺分析及生产类型的确定 ........................................................ 3

1.1零件的作用 .............................................................................................. 3

1.2拨叉的技术要求 ........................................................................................ 3 1.3零件的工艺性分析和零件图的审查 ............................................................ 4 1.4确定拨叉的生产类型 ................................................................................. 4

第2章 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 .................................................. 5

2.1 确定毛坯的成形方法 ................................................................................ 5 2.2 铸件结构工艺性分析和铸造工艺方案的确定 ............................................. 6

第3章 选择加工方法，制定工艺路线 ............................................................... 7

3.1定位基准的选择 ....................................................................................... 7 3.2各表面加工方案的选择 ............................................................................. 7 3.3制定机械加工工艺路线 ............................................................................. 8

第4章 确定机械加工余量和工序尺寸 ............................................................. 11 第5章 确定切削用量及时间定额 ..................................................................... 15 第6章 夹具设计 ................................................................................................... 22

设计心得 .......................................................................................................... . 25 参考文献 ............................................................................................................ 26

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序 言

《机械制造工程学》课程设计是培养学生综合运用机械制造工程原理及专业课程的理论知识。在此次课程设计中我结合金工实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备中等零件工艺规程的能力。

我本次设计的是CA6140机床的拨叉831006，通过这个设计让我直观地了解了拨叉831006的作用，随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。了解这些尤为重要的是巩固综合了大学三年以来学习的专业课知识，温故知新。通过课程设计我增强了空间想象能力和结构构造能力，提前为以后的毕业设计打下了基础。

在机械设计制造工艺中每个环节毛坯的设计，夹具的方案一次次的修改成最后的方案无不是我日思夜想的成果，对于方案抱有严谨挑剔的态度这个是我在设计中的最大的收获，也是不断地改进设计优化方案的最大动力。

不过有限的知识水平还是让方案存在着许些细小瑕疵，在一次次修补在这些瑕疵中以往的忽略之处得到了重视，加深了印象，为今后的工作打下了坚实的基础。

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第一章 零件分析

1.1零件的作用

CA6140车床的拨叉零件用在车床变速机构中，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。拨叉通过叉轴孔φ25mm安装在变速叉轴上，与操纵机构相连，拨叉脚φ55mm半孔则是夹在双联变速齿轮的槽中，当需要变速时，操纵变速杆，变速操纵机构通过拨叉头部的操纵槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移，拨叉脚拨动双联滑移齿轮在花键轴上滑动以改变档位，从而改变车床主轴转速。

拨叉在换挡时要承受弯曲应力和冲击载荷的作用，因此零件应具有足够的强度、刚度和韧性，以适应拨叉的工作条件。拨叉的主要表面为拨叉脚的两端面、变速叉轴孔φ25H7和操纵槽，在设计工艺规程时应重点予以保证。

1.2拨叉的技术要求 按文献将该拨叉的全部技术要求列于下表1-2中。拨叉属于典型的叉架类零件，其叉轴孔是主要的装配基准，叉轴孔与变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求较高。为保证拨叉拨动齿轮换挡时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面对变速叉轴孔φ25H7轴线的垂直度要求为0.1mm。拨叉采用操纵槽定位，操纵槽的宽度尺寸为16H11且与变速叉轴孔φ25H7轴线的垂直度要求为0.1mm。 综上所述，该拨叉的各项技术要求制定的较合理，符合零件在变速箱中的功用。 表1-2拨叉零件技术要求表 加工表面 基本尺寸/mm 拨叉脚内表面 拨叉脚两端面 变速叉轴孔 操纵槽内侧面 操纵槽底面 操纵槽下端面 Φ55 12 φ25 16 8 23 公差及精度 表面粗糙度Ra/mm 形位公差/mm IT9 IT11 IT7 IT11 IT11 IT11 3.2 3.2 1.6 3.2 6.3 3.2 垂直度0.1 垂直度0.08 .

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Φ40外圆斜面 17 IT11 6.3 1.3零件的工艺性分析和零件图的审查

分析下图拨叉零件图可知，拨叉头部一段面和拨叉脚两端面在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少了加工面积，又提高了换挡时叉脚端面的接触刚度；φ25mm孔和φ55mm孔的端面均为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度；另外，该零件除主要工作表面外，其余表面加工精度均较低，通过铣削、钻削的一次加工就可以达到加工要求；主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。由此可见，该零件的工艺性很好。

1.4确定拨叉的生产类型

依设计题目知：因为生产量大于2000，所以可设Q=3000台/年，m=1件/台；结合生产实际，备品率a%和废品率b%分别为3%和0.5%。

N=Qm（1+a%）(1+b%)=3000×1×（1+3%）×（1+0.5%）=3105.45件/年 根据拨叉的质量1.12kg查文献知，该拨叉属轻型零件；再由表2-1可知，该拨叉的生产类型为中批生产。

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第2章 -选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图

2.1 确定毛坯的成形方法

该零件材料为HT200，考虑到拨叉在工作过程中受力不大，轮廓尺寸也不大，各处壁厚相差较小，从结构形式看，几何形体不是很复杂，并且该零件年产量为3000件/年（因为年产量大于2000，可设为3000），采用铸造生产比较合适，故可采用铸造成形。

2.2 铸件结构工艺性分析

该零件拨叉脚部分因散热面积大，壁厚较薄，冷却快，故有可能产生白口铁

组织，但因为此件对防止白口的要求不严，又采用金属型铸造，保温性能好，冷却速度较才慢，故能满足拨叉的使用要求。

2.3 铸造工艺方案的确定

2.3.1铸造方法的选择

根据铸件的尺寸较小，形状比较简单，而且选用灰铸铁为材料，并且铸件的表面精度要求不高，结合生产条件并参考文献表2-3选用金属型铸造。

2.3.2造型、造芯方法及工序组合的选择

因铸件制造批量为中批生产，且尺寸不大，结构不太复杂，为轻型机械，故选用金属型铸造。型芯尺寸不大，形状简单，故选择手工芯盒造芯。机械结构相对于CA6140比较简单，适合流水线大量生产，故采用工序分散。

2.4 铸造工艺参数的确定

2.4.1加工余量的确定

按金属型铸造，灰铸铁查文献一表5-1，查得加工余量等级为IT8-IT12，取铸造尺寸公差为9级，加工余量等级为F，得RMA数值为0.3~1.6mm，取RMA为1.4mm 。

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由公式R=F+2RMA+CT/2（外圆面进行机械加工时用）

R=F-2RMA-CT/2（内腔面进行机械加工时用）得：

毛坯基本尺寸：

φ55左右端面厚度R=F+2RMA+CT/2=12+2*1.4+9/2=19.3mm φ55孔R=F-2RMA-CT/2=55-1.4*2-9/2=47.7mm 槽端面R=F+RMA+CT/2=23+1.4+9/2=28.9mm 其余尺寸铸造直接得到。

2.4.2收缩率的确定

通常，灰铸铁的收缩率为0.7%~1% ，在本设计中铸件取1% 的收缩率。

2.4.3不铸孔的确定

为简化铸件外形，减少型芯数量，较小的操纵槽不铸出，而采用机械加工形成。

2.4.4铸造圆角的确定

为防止产生铸造应力集中，铸件各表面相交处和尖角处，以R = 3mm~5mm圆滑过渡。

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第3章 选择加工方法，制定工艺路线

3.1定位基准的选择

基面是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得到提高。否则，加工过程中会问题百出，甚至造成零件大批量报废，使生产无法正常进行。

3.1.1粗基准的选择

作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺欠。本例选择拨叉头部φ40右端面和φ40外圆作为粗基准。采用φ40外圆定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀；采用拨叉头的右端面做粗基准加工拨叉脚左端面，接着以左端面为基准加工右端面，可以为后续准备好精基准。

3.1.2精基准的选择

根据拨叉零件的技术要求和装配要求，选择拨叉的设计基准叉脚的内孔表面和叉轴孔作为精基准，符合基准重合原则；同时，零件上很多表面都可以采用该组表面作为精基准，又遵循了基准统一的原则；叉轴孔的轴线是设计基准，选用其做精基准定位加工拨叉脚两端面，有利于保证被加工表面的垂直度；选用拨叉脚左端面为精基准同样是服从了基准重合的原则，因为该拨叉在轴向方向上的尺寸多以该端面作为设计基准。

3.2各表面加工方案的选择

根据拨叉零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度和毛坯确定，查文献，确定各表面加工方案如下。 （1）叉轴孔φ25内孔

表面粗糙度为Ra1.6,经济精度为IT7，加工方案确定为：钻扩粗铰

精铰；

（2）拨叉脚φ55内表面

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表面粗糙度为Ra3.2,经济精度为IT8,加工方案确定为：粗镗半精镗； （3）拨叉脚两端面（φ75上下端面）

表面粗糙度为Ra3.2，经济加工精度为IT8，加工方案确定为：粗铣精铣； （4）操纵槽左右内侧面

表面粗糙度为Ra3.2，经济精度为IT8，加工确定为：粗铣精铣 （5）操纵槽底面

表面粗糙度为Ra6.3，经济精度为IT12,加工方案确定为：粗铣 （6）φ40外圆斜面

表面粗糙度为Ra6.3，经济精度为IT11，加工方案确定为：粗铣半精铣； （7）拨叉脚端面

表面粗糙度为Ra3.2，经济加工精度为IT8，加工方案确定为：粗铣精铣。

3.3制定机械加工工艺路线

制订机械加工工艺路线的出发点，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得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批量生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便生产成本尽量降低。

（1）工艺路线方案一（按照基准先行及先主后次的原则，该零件加工可按下述工艺路线进行）

工序1 铸造；

工序2 热处理；

工序3 以底面和Φ75中心线为基准，画线找正，找Φ40轴

线，粗镗，半精镗Φ55孔，选用T716A立式镗床和专用夹具；

工序4 铣断Φ55圆孔，使之为两个零件，以Φ25轴线为基准，

选用X51立式铣床和专用夹具； 工序5 钻、扩、粗铰、精铰拨叉头φ25孔，以Φ75轴线和其

端面为基准，选用Z535立式钻床和专用夹具；

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工序6 粗铣，精铣Φ75上下端面，以Φ25轴线为基准，保

证垂直度，选用X51立式铣床和专用夹具；

工序7 粗铣，半精铣φ40外圆斜面，以Φ55端面和Φ25轴线

为基准保证与Φ25轴线垂直度，选用X51立式铣床和专用夹具；

工序8 粗铣操纵槽端面，粗铣、精铣操纵槽端面侧面，以Φ25轴线为基准，选用X61卧式铣床和专用夹具；

工序9 钳工去毛刺； 工序10 终检；

工序11 入库。

（2）工艺路线方案二（按照基准先行及先主后次的原则，该零件加工可按下述工艺路线进行）

工序1 铸造；

工序2 热处理；

工序3 以底面和Φ75中心线为基准，画线找正，找Φ40轴

线，钻、扩、粗铰、精铰拨叉头φ25孔，选用Z535立式钻床和专用夹具；

工序4 粗镗，半精镗Φ55孔，以Φ25轴线为基准，选用

T716A立式镗床和专用夹具；

工序5 粗铣，精铣Φ75上下端面，以Φ25轴线为基准，保

证垂直度，选用X51立式铣床和专用夹具；

工序6 粗铣操纵槽端面，粗铣、精铣操纵槽端面侧面，以Φ25轴线为基准，选用X61卧式铣床和专用夹具；

工序7 粗铣，半精铣φ40外圆斜面，以Φ55端面和Φ25轴线

为基准保证与Φ25轴线垂直度，选用X51立式铣床和专用夹具；

工序8 铣断Φ55圆孔，使之为两个零件，以Φ25轴线为基准，

选用X51立式铣床和专用夹具；

工序9 钳工去毛刺；

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工序10 终检； 工序11 入库。

工艺方案的比较分析

方案二在方案一基础上优化，利用了两件合铸的优势，最后铣断，提高了工作效率，集中铣削工序在铣削车间完成，大大省去了在各机床间切换的麻烦, 提高了加工时间。又有利于各加工位置的保证φ25的孔及其16的槽和φ55的端面加工要求，以上三者之间具有位置精度要求。图样规定：先钻φ25mm的孔。由此可以看出：先钻φ25的孔，再由它定位加工φ55的内圆面及端面，保证φ25的孔与φ55的叉口的端面相垂直。因此，最后的加工工艺路线方案二！

确定如下表3-1：

表3-1拨叉工艺路线及设备、工装的选用 工序号 1 钻、扩、粗铰、精铰拨叉头φ25孔 2 粗镗、半精镗拨叉脚φ55圆 3 粗铣、精铣Φ75上下端面 4 粗铣操纵槽端面，粗铣、精铣操纵槽端面侧面 5 粗铣，半精铣φ40外圆立式铣床X51 端铣刀 游标卡尺 卧式铣床X61 高速钢三面刃铣刀 游标卡尺 立式镗床T716A 立式铣床X51 端铣刀 立式钻床Z535 麻花钻、扩孔钻、铰刀 游标卡尺、内径千分尺 工序名称 机床设备 刀具 量具 硬质合金镗刀 游标卡尺、内径千分尺 游标卡尺 .

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斜面 6 7 8 铣断Φ55圆孔 钳工去毛刺 终检 立式铣床X51 细齿锯片铣刀 游标卡尺 游标卡尺 塞规、百分表、卡尺等

第4章 确定机械加工余量和工序尺寸

根据以上的原始资料及机械加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸、毛坯尺寸如下：

4.1 工序1---钻、扩、铰拨叉头φ25孔

表面粗糙度为Ra1.6,经济精度为IT7，加工方案确定为：钻扩孔粗铰精铰。

查文献得毛坯铸件的公差等级CT=IT10级，经计算得铸造毛坯内孔基本尺寸为φ20.8mm。

查文献得，精铰余量Z精铰=0.06mm；粗铰余量Z粗铰=0.14mm；扩孔余量Z扩孔=1.8mm；钻孔余量Z钻孔=2.2mm。各工序尺寸按加工经济精度查表1-10依次确定为精铰孔为IT7级；粗铰孔精度为IT8级；扩孔精度为IT11级；钻孔精度为IT13级。

综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为：精铰孔工序尺寸为

0.0330.0210.13250；粗铰孔工序尺寸为24.940；扩孔工序尺寸为24.80；钻孔工序

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0.33尺寸为230。具体工序尺寸见表4-1

表4-1 工序尺寸表 工序 名称 精铰 粗铰 扩孔 钻孔 工序间余经济精度 量/mm 0.06 0.14 1.8 2.2 寸/mm /um 0.021250工序间尺尺寸公差IT7 IT8 IT11 IT13 25 24.94 24.8 23 0.03324.940 0.1324.80 0.33230

4.2 工序2---粗镗、半精镗拨叉脚φ55圆

表面粗糙度为Ra3.2,经济精度为IT8,加工方案确定为：粗镗半精镗； 查文献得毛坯铸件粗镗的公差等级CT=IT12级，粗镗的公差等级CT=IT8级。 查文献得，粗镗余量Z粗镗=5.8mm。各工序尺寸按加工经济精度查表确定粗镗孔精度为IT12级。

查文献得，半精镗余量Z半精镗=1.5mm。各工序尺寸按加工经济精度查表确定粗镗孔精度为IT12级，粗镗孔精度为IT8级。

综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为：粗镗孔工序尺寸为

0.30.447.70，半精镗孔工序尺寸为550。

具体工序尺见表4-2

表4-2 工序尺寸表 工序间工序 余量名称 /mm 度/um 糙度/um 经济精表面粗寸/mm /um 度/um 工序间 工序间尺尺寸公差表面粗糙工序间 .

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半精镗 粗镗 1.5 5.8 IT8 IT12 Ra 3.2 Ra6.3 55 47.7 0.4550 Ra 3.2 Ra6.3 0.347.70 4.3 工序3---粗铣、精铣Φ75上下端面

表面粗糙度为Ra3.2，经济加工精度为IT8，加工方案确定为：粗铣精铣； 毛坯基本尺寸φ55大端面R=F+2RMA+CT/2=12+2*1.4+9/2=19.3mm 查文献一表2-25得，粗铣余量Z粗铣=3mm，精铣余量Z精铣=0.5mm。（单边）（单边）

工序尺寸按加工经济精度查表依次确定为粗铣孔精度为IT12、IT8级。

具体工序尺寸见表4-3

表4-3 工序尺寸表 工序间工序 单边余名称 量/mm 精铣 粗铣 0.65 3 度/um 糙度/um 经济精表面粗寸/mm 表面粗糙度/um 工序间 工序间尺工序间 IT8 IT12 Ra 3.2 Ra6.3 12 19.3 Ra 3.2 Ra6.3

4.4 工序4---粗铣操纵槽端面，粗铣、精铣操纵槽端面侧面

操纵槽端面粗糙度为Ra6.3，经济加工精度为IT12，加工方案确定为：粗铣。 查文献得粗铣余量Z粗铣=1.5mm；精铣余量

Z精铣=3mm。各工序尺寸按加

工经济精度依次确定为粗铣孔为IT12级；精铣精度为IT8级。

0.12综上所述，该工序各工步的精铣槽侧面工序尺寸为160。 具体工序尺寸见下表4-4、表4-5

表4-4 操纵槽端面工序间尺寸表

工序 名称 工序间余量工序间 经济精表面粗工序间尺寸/mm 工序间 尺寸公差表面粗糙.

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/mm 粗铣

1.5 度/um 糙度/um Ra6.3 /um 17 无 度/um Ra6.3 IT12 表4-5 操纵槽端面侧面工序间尺寸表 工序间工序 余量名称 /mm 精铣 粗铣

3 13 度/um 糙度/um 经济精表面粗寸/mm /um 16 13 无 无 度/um 工序间 工序间尺尺寸公差表面粗糙工序间 IT8 IT12 Ra 3.2 Ra6.3 Ra 3.2 Ra6.3 4.5 工序5---粗铣，半精铣φ40外圆斜面

表面粗糙度为Ra6.3，经济精度为IT11，加工方案确定为：粗铣、半精铣；

查文献，粗铣余量Z粗铣（单边）=1.5mm、Z半精铣（单边）=1mm。工序尺寸按加工经济精度查依次确定为粗铣精度为IT12级、半精铣精度为IT11级。 具体工序见尺寸表4-6

表4-6 工序尺寸表 工序间工序 余量名称 /mm 半精铣 粗铣 1 1.5 度/um 糙度/um Ra6.3 Ra6.3 工序间 工序间尺经济精表面粗寸/mm 表面粗糙度/um 工序间 IT12 IT12 17 17 Ra6.3 Ra6.3 4.6 工序6---铣断Φ55圆孔

表面粗糙度为Ra3.2，经济加工精度为IT11，加工方案确定为：粗铣； 铣断所用的刀具为细齿锯片铣刀，所以余量由铣刀厚度定，所以得出粗铣余

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量Z粗铣=4mm各工序尺寸按加工经济精度查表粗铣精度为IT12级。

综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别由细齿锯片铣刀决定 具体工序尺寸见表4-7

表4-7 工序尺寸表 工序间工序 单边余名称 量/mm 粗铣

4 度/um 糙度/um Ra6.3 工序间 工序间尺经济精表面粗寸/mm 工序间 尺寸公差/um 4 无 表面粗糙度/um Ra6.3 IT12

第5章 确定切削用量及时间定额

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5.1 工序1---扩、铰拨叉头φ25孔

1.加工条件

工件材料：灰铸铁HT200

加工要求：钻Φ25的孔，其表面粗糙度值为Rz=1.6μm；先钻Φ23的孔在扩

Φ24.8的孔，再粗铰Φ24.94孔，再精铰Φ25孔。

机床：Z535立式钻床。

刀具：Φ23麻花钻，Φ24.8的扩刀，Φ25铰刀。

2.计算切削用量

（1）钻Φ23的孔。

①进给量：查文献得钻孔进给量f为0.39~0.47 mm/r，由于零件在加工

23mm孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则f=(0.39~0.47)×0.75=0.29~0.35mm/r，查表得出，现取f=0.3mm/r。此工序采用Φ23的麻花钻。

所以进给量f= 0.3mm/z、ap=11.5mm

Cvd0zv②切削速度：vcmxvyvkv42.80m/min

Tapfn1000vc=761.56 r/mim d经过查表，取n=680 r/min, 则实际切削速度vc=49.13 m/min。 ③轴向力:

ZFFfCFd0fyFkF7156.46N

④转矩:

MCCMd0zMfyMkM=44.23N.m

⑤功率： PCMcvc3.15kW 30d0实际切削功率为3.15kW, Z535立式钻床允许功率PE=4.5kW，允许进给力F=15696N,合理。

⑥切削工时取L1=23mm，L2=13.2mm.： tm1

（2）扩Φ23的孔

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ll1l21.55(min) fn.

①进给量

查《切削用量手册》表2.10规定,查得扩孔钻扩Φ24.8的孔时的进给量,并根据机床规格选取f=1.0mm/z、ap=0.9 mm。

Cvd0zv②切削速度：vcmxvyvkv42.80m/min

Tapf1000vcn=592.63 r/mim

d经过查表，取n=530 r/min, 则实际切削速度vc=41.29m/min。 ③切削工时取L1=1.8mm，L2=1.5mm.：tm1(3)粗铰Φ23的孔

①进给量

查《切削用量手册》表2.10规定,查得扩孔钻扩Φ24.8的孔时的进给量,并根据机床规格选取f=1.4 mm/z ap=0.07mm

ll1l21.4(min) fnCvd0zv②切削速度：vcmxvyvkv25.12m/min

Tapf1000vcn=320.61 r/mim

d经过查表，取n=275 r/min, 则实际切削速度vc=21.54m/min。 ③切削工时取L1=0.14mm，L2=1.5mm.： tm1(4)精铰Φ23的孔

①进给量

查《切削用量手册》表2.10规定,查得扩孔钻扩Φ24.8的孔时的进给量,并根据机床规格选取f=1.15mm/z ap=0.07mm

ll1l24.18(min) fn.

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Cvd0zv②切削速度：vcmxvyvkv27.73m/min

Tapfn1000vc=353.02 r/mim d经过查表，取n=400 r/min, 则实际切削速度vc=31.42m/min。 ③切削工时取L1=0.06mm，L2=0mm.：tm1

ll1l24.1（min) fn5.2 工序2---粗镗、半精镗拨叉脚φ55圆

1. 加工条件

工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190,金属铸造。 加工要求：粗镗、半精镗拨叉脚φ55圆。 机床：立式镗床T716A 刀具：硬质合金镗刀

2. 切削用量

查后刀面最大磨损及寿命：后刀面最大磨损为1.0~1.5mm，寿命T=180min

（1）粗镗φ55圆

①进给量

查《切削用量手册》得,查得镗刀镗Φ55的孔时的进给量f=0.3~0.8 mm/z,并根据机床规格选f=0.5 mm/z ap=2.65mm

Cvd0zv②切削速度：vcmxvyvkv45.96m/min

Tapfn1000vc=276.47 r/mim d经过查表，取n=300 r/min, 则实际切削速度vc=49.93m/min。 ③切削工时取L1=0.06mm，L2=0mm.： tm1L/Vf0.09（min)

（2）半精镗φ55圆

①进给量

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查《切削用量手册》得,查得镗刀镗Φ55的孔时的进给量f=0.3~0.8 mm/z,并根据机床规格选f=0.15 mm/z ap=1.0mm

Cvd0zv②切削速度：vcmxvyvkv68.74m/min

Tapfn1000vc=396.25r/mim d经过查表，取n=400r/min, 则实际切削速度vc=69.1m/min。 ③切削工时取L1=0.05mm，L2=0 mm.：tm1L/Vf0.069（min)

5.3 工序3---粗铣、精铣Φ75上下端面

（1）粗铣Φ75上端面

①进给量：查文献查得齿数10端铣刀铣端面时采用端铣刀，每齿进给量f= 0.28mm/z、ap=1.5mm

②铣削速度：vcCvd0qvk56.88m/min yvuvpvvmxvTapfzaez1000vcn=237.46 r/mim

d经过查表，取n=255r/min, 则实际切削速度vc=64.09 m/min。 ③圆周力：FCCxFuFCFapfzyFaezdn03qF0wFkFc=244.01N

d ④转矩: M2F10=9.76N.m

⑤功率：PcFcvc9.76kW 1000实际切削功率为3.26kW, X51立式钻床允许功率PE=4.5kW，允许进给力F=15696N,合理可以安全生产。

⑥切削工时取L=2mm，L1=2mm，L2=75mm.： tm1ll1l27.5 (min)fn.

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（2）精铣Φ75上端面

①进给量：查文献查得齿数10端铣刀铣端面时采用端铣刀，每齿进给量f= 0.18mm/z、ap=0.5mm。

Cvd0qv②铣削速度：vcmxvyvuvpvkv78.29m/min

Tapfzaezn1000vc=329.56 r/mim d经过查表，取n=300r/min, 则实际切削速度vc=75.4 m/min。 ③圆周力：FCCxFuFCFapfzyFaezdn03qF0wFkFc=223.15N

d ④转矩: M2F10=8.63N.m

Fcvc9.76kW ⑤功率：Pc1000实际切削功率为3.26kW, X51立式钻床允许功率PE=4.5kW，允许进给力F=15696N,合理可以安全生产。

⑥切削工时取L=2mm，L1=5mm，L2=69mm.： tm1（3）粗铣Φ75下端面（4）精铣Φ75下端面与上面相同

ll1l25.9(min) fn5.4 工序4---粗铣操纵槽端面，粗铣、精铣操纵槽端面侧面

（1） 粗铣操纵槽端面

1. 加工条件

工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190,金属型铸造。 加工要求：粗铣操纵槽端面，粗铣、精铣操纵槽端面侧面 机床：X61铣床。 刀具：圆柱铣刀

2. 切削用量

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①进给量

该槽面可用高速钢三面刃铣刀加工，由前定余量为7.3mm故需要多次铣出。查文献查得每齿进给量f= 0.35mm/z、ap=40mm。

②切削速度vcCvd0qvk11.5m/min yvuvpvvmxvTapfzaezn1000vc=75.46r/mim d经过查表，取n=80r/min, 则实际切削速度vc=12.57 m/min。 ③切削工时取L=2mm，L1=2mm，L2=40mm.：tm1（2）粗铣操纵槽端面侧面

①进给量

查文献查得每齿进给量f= 2mm/z、ap=2mm ②切削速度vcll1l23.0(min) fnCvd0qvk8.65m/min yvuvpvvmxvTapfzaezn1000vc=173.2r/mim d经过查表，取n=190r/min, 则实际切削速度vc=9.55 m/min。 ③切削工时取L=2mm，L1=2mm，L2=40mm.： tm1（3）精铣操纵槽端面侧面

切削速度vcll1l23.0(min) fnCvd0qvk8.65m/min yvuvpvvmxvTapfzaez1000vcn=173.2r/mim

d经过查表，取n=190r/min, 则实际切削速度vc=9.55 m/min。

5.5 工序5---粗铣，半精铣φ40外圆斜面

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1. 加工条件

工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,铸造。 加工要求：粗铣，半精铣φ40外圆斜面 机床：X51 选择钻头：端铣刀

2. 切削用量

①进给量

采用端铣刀，齿数4，每齿进给量af=0.15mm/z故进给量f=0.6mm

Cvd0zv②铣削速度： vcmxvyvkv35.9m/min

Tapfn1000vc=286 r/mim d经过查表，取n=300 r/min, 则实际切削速度vc=37.6m/min。 ③切削工时取L1=3mm，L2=35mm.： tm1

l1l20.09（min) fn5.6 工序6---铣断Φ55圆孔，使之为两个零件

1. 加工条件

工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,铸造。 加工要求：铣断Φ55圆孔，使之为两个零件 机床：X62铣床。 刀具：细齿锯片铣刀

2. 切削用量

①进给量，采用切断刀，齿数4，每齿进给量af=4mm/z 故进给量f=2.4mm

②铣削速度：vcCvd0qvk50.4m/min yvuvpvvmxvTapfzaez.

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KMsinFJf1Rsinf2R22=160.42 r/mim

③切削工时取L=2mm，L1=2mm，L2=75mm.： tm1ll1l28.7(min) fn第6章 夹具设计

铣床夹具类型为立式铣床直线式进给的单工件多工位加工类型。定位方案:间隙配合心轴，装卸工件方便，可同时实现轴向定位，但定心精度较差。过盈配合心轴，结构简单，轴向不定位，容易制造且定心精度高，但装卸不便，易损伤定位孔，多用于定心精度高的场合。定位原理：圆孔心轴和端面组合定位，直径部分与定位孔配合，按基孔制g 或f配合制造。

本夹具是工序Ⅰ用立式钻床钻削φ25孔夹具，在X51立式钻床上加工φ25mm叉轴孔。

影响加工精度的因素，包含夹具在机床上的装夹误差、工件在夹具中的定 位误差和夹紧误差、机床的调整误差、工艺系统的弹性变形误差等等。为满足 工件精度的要求，应满足如下关系式：e 总≤T

e总——各种因素产生误差的总和 T ——工件被加工尺寸的公差

此处只考虑夹具定位误差对加工精度的影响，因此应满足: e定≤ T

由于基准重合，故 e不=0。该毛坯为金属型铸造，公差等级为8级，直径公差 Td=39um, 零件底部小平面在高度方向的铸造误差Td=33um。

故钻φ25的孔时,轴线的定位误差为e总=39/2+33=52.5um<300um 所以满足精度要求。

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具体说明：

（1）定位方案 工件以φ40外圆面及底面为定位基准，采用平面定位和外圆

定位组合的方案。在底面及φ40外圆面上定位。底面限制3个自由度，V型块限制4个自由度。φ25孔为通孔所以该方向上不需限制。

（2）加紧机构 根据生产率要求，运用手动夹紧就可以满足。采用固定手

柄压紧螺钉与螺母结合，通过拧紧压紧螺钉然后用螺母紧固使φ40外圆实现夹紧，有效的提高了工作效率。由于肋板位置阻碍只能用点接触夹紧，不可在压紧螺钉尾部加压块。除此之外，手动螺旋夹紧是可靠的，可免去夹紧力的计算。 （3）对刀--导引装置 钻套是钻床夹具所特有的零件，故用钻套作导向元件引导钻头作孔加工。可提高刀具刚度并保证被加工孔与工件其他表面的相对位置。钻套再钻模板上安装时，钻套高度H=（1.5~2）d,排屑间隙h=(0.3~0.7)d。钻套轴线在夹具上的位置，以定位元件的定位表面或定位元件轴心线为基准标注。

（4）夹具与机床连接元件 夹具确定位置后，采用两个座耳分布于底座长度方向，用T形螺栓固定。

（5）夹具体 工件的定位元件V形块由螺钉及销固定在夹具体上，夹紧装置固定手柄螺钉由固定台及螺钉固定在夹具体底座上，而导引装置快换钻套则由钻套螺钉固定在夹具体，位于工件上方。如此该夹具体便有机连接起来，实现了定位、夹紧、对刀的功能。

（6）使用说明 安装工件时，松开夹紧装置，定位好了后再夹紧，加工时，钻头由钻套导引加工。加工完后，将工件转换180°，加工毛坯另一端的孔。 （7）结构特点 该夹具定位夹紧较为简单，便于装卸，为保证精度，底面加有支撑板，同时起到支撑作用。为防止在钻孔时工件翘起或其他位置偏移，分别在工件两端设置了支撑钉，并且确保不妨碍工件的加工。

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（8）夹紧力的计算

V形对外圆定位块夹紧力计算

KMsin1. 防止工件转动：FJ=9.2N

f1Rsinf2R2KFsin2=20959.47N 2. 防止工件移动: FJf3sinf422（9）工件加工误差分析

① 定位误差

孔的直径尺寸基本上由钻头保证，没有定位误差 ② 对刀误差

钻套导向孔尺寸为φ25H7，钻头尺寸φ23,则对刀误差△T=0.036 ③安装误差：△=0.03 ④夹具误差: △=0.052

⑤基准位移误差Δy 由于孔与心轴有制造误差，为工件装卸方便还有最小间隙，由制造误差引起的Δy= （Dmax-Dmin）/2- （Dmin –Dmax）/2=(0.23+.02）/2=0.0215<0.08 在垂直度要求的范围内。 一面两孔定位误差=工件内孔公差+夹具上削边定位盘公差+工件孔与定位盘最小间隙+两孔中心距误差=0.3+0.19+0.9+0.1=0.68<0.8mm.在要求的范围内。

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设计心得

经过为期三周的机械课程设计实验，让我深切感受到了设计一个零件每个步骤的严谨，机械设计是一个环环相扣的过程，他不像是以往的实习有些小瑕疵掉以轻心也无所谓，我需要对机械设计保持高度的细心和严谨。

从图纸开始就查阅了以前学习的书本，到最后整个流程的结束我经历了许多，一个个方案的设计被反驳，继续修改再修改，到如今这套方案的形成我付出了很多，回顾这三周，我温故了以往三年所学的各种专业课知识，懂得了如何运用，拓宽了所学的知识，提高了解决问题的能力，更让我更加深刻的认识到了未来职业所应具备的理论知识和实践经验是十分庞大的。

在刚刚设计开始时我们组就吸取了刚刚开学时设计减速器的经验，加快进度先完成之后几天的内容让后续时间充裕，这个是最重要的一环。充裕的时间让我有更多的想法来修改图纸完善我的说明书，时间不等人，学期末的最后的课程设计的催促，让我一学期来懒散的习惯改善了许多，做事不拖泥带水了，尤其是一天中玩手机的时间大大减少了许多。

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参考文献

[1]崇凯主编.机械设计制造基础课程设计指南．北京：化学工业出版社，2015 [2]王之栎等主编．机械设计综合课程设计．北京：机械工业出版社，2007

[3]《机械设计手册》委员会．机械设计手册单行本：齿轮传动．北京：机械工业出版社，2007

[4]吴克坚等主编．机械设计．北京：高等教育出版社，2003 [5]刘鸿文主编．材料力学．北京：高等教育出版社，2004

[6]龚桂义主编．机械设计课程设计图册．北京：高等教育出版社，1989 [7]戴枝荣，张明远主编．工程材料．北京：高等教育出版社，2006

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