CA6140車床831005撥叉加工工藝裝備規程和銑8槽夾具設計【UG夾具三維】
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編號
無錫太湖學院
課程設計說明書
題目： 撥叉零件加工工藝及專用夾具設計
機電學院 機械工程及自動化 專業
學 號： 1423807
學生姓名： 張佳佳
指導教師： 韓邦華
2018年1月8日
I
摘 要
此次設計是對C6140車床831005撥叉零件加工工藝和夾具設計，其零件為鑄造件，具有體積小、形狀復雜的特點。在工藝過程中的任何工序，用來迅速、方便、安全地安裝工件的裝置，都可稱為夾具。例如焊接夾具、檢驗夾具、裝配夾具、機床夾具等。其中機床夾具最為常見。夾具通常由定位元件（確定工件在夾具中的正確位置）、夾緊裝置、對刀引導元件(確定刀具與工件的相對位置或導引刀具方向)、分度裝置（使工件在一次安裝中能完成數個工位的加工，有回轉分度裝置和直線移動分度裝置兩類）、連接元件以及夾具體（夾具底座）等組成。本次設計的是撥叉零件的專用夾具。專用夾具是指專為某一工件的某道工序而專門設計的夾具。其特點是結構緊湊，操作迅速、方便、省力，可以保證較高的加工精度和生產效率，但設計制造周期較長、制造費用也較高。當產品變更時，夾具將由于無法再使用而報廢，一般適用于產品固定且批量較大的生產中。
關鍵詞：撥叉；工藝；定位基準；夾具設計；
ABSTRACT
This design is designed for the processing technology and fixture of the 831005 fork parts of the C6140 lathe. The parts are cast, with small size and complex shape. In any process in the process, the device used for quick, convenient and safe installation of the workpiece can be called a fixture. For example, welding jig, inspection fixture, assembly fixture, machine tool jig and so on. The jig of machine tool is the most common. A fixture is usually the positioning element (to determine the correct position of a workpiece in the fixture), clamping device, tool guide element (to determine the tool and workpiece relative position or direction guiding tool), indexing device (processing, so that the workpiece can complete the number of stations in a single setup of the rotary indexing device and a mobile line dividing device two), connecting element and fixture (jig base). This design is a special fixture for the fork parts. A special fixture is a fixture designed specially for a certain process of a workpiece. Its characteristics are compact structure, quick operation, convenience and labor saving, which can guarantee higher machining accuracy and production efficiency, but the design and manufacturing cycle is longer and the manufacturing cost is higher. When the product is changed, the fixture will be scrapped because it can't be used again. It is only suitable for large batch production.
Key words: dialing fork；technology； positioning datum； fixture design；
目錄
摘 要 1
ABSTRACT 1
目錄 I
第1章 緒論 1
1.1 本課題的研究內容和意義 1
1.2 國內外的發展概況 1
1.3 本課題應達到的要求 1
第2章 零件分析 3
2.1零件功用分析 3
2.2零件結構分析 3
2.3零件技術要求分析 4
第3章 零件工藝分析 5
3.1表面加工方法的確定 5
3.2確定毛坯的類型及制造方法 5
3.3機械加工余量、工藝尺寸及毛坯尺寸的確定 5
第4章 擬定零件機械加工工藝路線 7
4.1定位基準的選擇 7
4.2擬定零件的工藝路線 7
4.3選擇工藝裝備 8
4.4確定各工步切削用量及基本工時的計算 8
第5章零件定位方案選擇 15
5.1加工工序應限自由度分析 15
5.2按結構特征選擇定位元件 16
5.3所選定位元件能限自由度分析 16
5.4定位方案的確定 16
5.5定位誤差分析 17
第6章 選擇夾緊機構 17
6.1切削力與切削力矩計算 17
6.2夾緊力計算 17
6.3確定夾緊機構 18
第7章 調整及安裝元件選擇 19
7.1定向鍵選擇 19
7.2對刀元件選擇 19
7.3安裝元件選擇 20
第8章 夾具體設計 21
8.1與定位元件的安裝 21
8.2與夾緊元件的安裝 21
8.3與對刀導向元件的安裝 21
8.4與機床工作臺的安裝 22
第9章結論與展望 23
9.1 結論 23
9.2 不足之處及未來展望 23
設計小結 24
致謝 25
參考文獻 26
V
第1章 緒論
第1章 緒論
1.1 本課題的研究內容和意義
撥叉是一種輔助零件，通過撥叉控制滑套與旋轉齒輪的嚙合，用來推動變速器齒輪，改變齒輪位置的工具，通過將齒輪改變位置來改變齒比，以達到變速的目的，變速器的
齒輪都是裝在主軸和副軸上，通過撥叉來推動它們的前進或后退, 就可以改變齒比。高
度發達的制造業和先進的制造技術，已成為衡量一個國家實力和技術水平的重要標志之一，成為一個國家在競爭激烈的國際市場上獲勝的關鍵因素。
機械加工工藝是實現產品設計，保證產品質量、節約能源、降低成本的重要手段，是業進行生產準備，計劃調度、加工操作、生產安全、技術檢測和健全勞動組織的重要依據，也是企業上品質、上質量、上水平，加速產品更新，提高經濟效益的技術保證。然而夾具又是制造系統的重要組成部分，不論是傳統制造, 還是現代制造系統，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設計可以提高產品勞動生產率，保證和提高加工精度，降低生產成本等，還可以擴大機床的使用范圍，從而使產品生產在保證精度的前提下提高效率、降低成本。當今激烈的市場競爭和企業信息化的要求，企業對夾具的設計及制造提出更高的要求。
1.2 國內外的發展概況
夾具的發展200已經有多年的歷史，大致經歷了三個階段：第一階段，夾具在工件加工、制造的各工序中作為基本的夾持裝置，發揮著夾固工件的最基本功用。第二階段，隨著軍工生產及內燃機，汽車工業的不斷發展，夾具逐漸在規模生產中發揮出其高效率及穩定加工質量的優越性，各類定位、夾緊裝置的結構也日趨完善，夾具逐步發展成為機床一工件一工藝裝備工藝系統中相當重要的組成部分。這一階段夾具發展的主要特點是高率。第三階段，在現代化生產的今天，各類高效率，自動化夾具在高效，高精度及適應性方面，已有了相當大的提m>隨著電子技術，數控技術的發展，現代夾具的自動化和高適應性，已經使夾 具與機床逐漸融為一體，使得中，小批量生產的生產效率逐步趨近于專業化的大 批量生產的水平。這一階段，夾具的主要特點是高精度，高適應性?？梢灶A見，夾具在不一個階段的主要發展趨勢將是逐步提高智能化水平。械制造工藝學課程設計，是在學完機械制造工藝學及夾具設計原理課程，經過生產實習取得感性知識后進行的一項教學環節；在老師的指導下，要求在設計中能初步學會綜合運用以前所學過的全部課程，并且獨立完成的一項工程基本訓練。同時，也為以后搞好畢業設計打下良好基礎。
1.3 本課題應達到的要求
機械制造工藝學課程設計,是在學完機械制造工藝學及夾具設計原理課程，經過生產實習取得感性知識后進行的一項教學環節；在老師的指導下，要求在設計中能初步學會綜合運用以前所學過的全部課程，并且獨立完成的一項工程基本訓練。同時，也為以后搞好畢業設計打下良好基礎。
通過課程設計達到以下目的：
1、能熟練的運用機械制造工藝學的基本理論和夾具設計原理的知識，正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及合理制訂工藝規程等問題的方法，培養學生分析問題和解決問題的能力。
27
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2、通過對零件某道工序的夾具設計，學會工藝裝備設計的一般方法。通過學生親手設計夾具（或量具）的訓練，提高結構設計的能力。
3、課程設計過程也是理論聯系實際的過程，并學會使用手冊、查詢相關資料等，增強學生解決工程實際問題的獨立工作能力。
第2章 零件分析
第2章 零件分析
2.1零件功用分析
給定的零件是CA6140車床中的813005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進行工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。撥叉頭以?22+0.280孔套在變速叉軸上，并用花鍵與變速叉軸連接，撥叉教夾在變換齒輪的槽中，當需要變速時，操縱變速桿，變速操縱機構就通過撥叉頭部的操縱槽帶動撥叉與變速叉軸一起在變速箱中滑移，撥叉腳撥動齒輪在化簡軸上滑動以變換檔位，從而改變主軸轉速。
該撥叉在變換檔位時要承受彎曲應力及沖擊載荷作用，因此該零件應有足夠強度，剛度和韌性，以適應撥叉的工作條件。該零件的主要工作表面為叉軸孔Φ22+0.280，撥叉腳內表面及操縱槽。
寬度為18+0.0120mm的槽尺寸精度要求很高，因為在撥叉拔動使滑移齒輪時如果槽的尺寸精度不高或間隙很大時，滑移齒輪得不到很高的位置精度。所以，寬度為18+0.0120mm的槽和滑移齒輪的配合精度要求很高。
圖1.1（831005撥叉）
2.2零件結構分析
具有良好結構工藝性的零件，能在滿足使用要求的前提下，較經濟地、高效地、合格地被加工出來。零件的制造一般要經過毛壞產生，切削加工，熱處理，裝配等階段。進行零件結構設計時，應盡量使其在各個生產階段具有良好的結構工藝性。零件結構工藝性的分析，可從零件尺寸和公差的標注,零件的組成要素和零件的整體結構等三方面來分析。?
CA6140撥叉共有兩組加工表面:
1.以花鍵孔的中心線為基準的加工面
這一組面包括Φ25+0.0230mm的六齒矩形花鍵孔Φ22+0.280花鍵底孔兩端的2X15°倒角和距中心線為27mm的平面。
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2.以工件右端面為基準的8+0.030 mm的槽和18+0.0120mm的槽
經上述分析可知， 對于兩組加工表面，可先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面。
2.3零件技術要求分析
表 2-1 撥叉技術要求
加工表面
尺寸及偏差/mm
公差及精度等級
表面粗糙度Ra（μm）
形位公差/mm
撥叉右端面
28
IT12
3.2
-
寬8凹槽
8+0.03 0
IT8
1.6
-
寬18凹槽
18+0.012 0
IT6
3.2
-
撥叉內通孔
Φ22+0.028 0
IT8
3.2
-
花鍵槽寬
6+0.06 -0.03
IT9
3.2
-
花鍵槽直徑
Φ25+0.023 0
IT7
1.6
-
第3章 零件工藝分析
第3章 零件工藝分析
3.1表面加工方法的確定
一個好的結構不但應該達到設計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保證加工的質量，同時是加工的勞動量最小。設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。對于設計撥叉的加工工藝來說，應選擇能夠滿足內花鍵加工精度要求的加工方法及設備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當考慮經濟因素。在滿足精度要求及生產率的條件下，應選擇價格較底的機床。?
本零件的毛坯為鑄件，待加工面有內孔，端面，凹槽，內倒角等。 公差等級及粗糙度要求參考零件圖。其加工方法的選擇如下：
(1)、花鍵
花鍵大徑表面粗糙度為Ral.6un,毛坯孔未鑄出，需 鉆、擴、鉸孔，然后直接用拉刀拉出即可。
(2)、端面
本零件的端面大部分尺寸精度要求不高，很大部分無需去除材料。待加工的主要端面有零件的上端面和右端面以及通槽， 其表面粗糙度為Ra1.6μm及Ra3.2μm，經粗銑和半精銑即可
(3)、內倒角
加工角度為15度的內倒角，采用銑床加工即可。
3.2確定毛坯的類型及制造方法
零件材料HT200、考慮到此零件的工作過程中并有變載荷和沖擊性載荷，因此選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件的工作可靠。由于生產綱領為中批生產而且零件的尺寸并不很大，故可采取模鍛成型。經查《金屬機械加工工藝人員手冊》表5-5取等級為2級精度底面及側面澆注確定待加工表面的加工余量為3±0.8mm。毛坯零件圖如下圖：
3.3機械加工余量、工藝尺寸及毛坯尺寸的確定
CA6140的撥叉材料為HT200。毛坯重量為1.0 kgσb =160MPa HBS 生產類型為由大、中批量生產，采用模鍛鍛模。
根據上述的原始資料加工工藝，分別確定各個加工表面的機械加工余量，工序尺寸以毛坯尺寸如下：
工序一：
加工表面
工序雙邊余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度
粗車
半精車
粗車
半精車
粗車
半精車
A面
2.5
1
19
18
Ra6.3
Ra3.2
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工序二：
加工表面
工序雙邊余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度
粗車
半精車
粗車
半精車
粗車
半精車
?22+0.28 0 孔
3
1
?21
?22+0.28 0
Ra12.5
Ra6.3
工序三：
加工表面
工序雙邊余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度
粗銑
半精銑
粗銑
半精銑
粗銑
半精銑
槽B面
3
1
28
27
Ra6.3
Ra3.2
工序四：
加工表面
工序雙邊余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度
銑削
銑削
銑削
槽80+0.03
寬8
深8
寬10
深19
寬Ra1.6
深Ra6.3
工序五：
加工表面
工序雙邊余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度
銑
銑
銑
槽18+0.012 0
寬
深
寬
深
深
寬
18
23
17.7+0.052 0
50
—
6.3
第4章 擬定零件機械加工工藝路線
第4章 擬定零件機械加工工藝路線
4.1定位基準的選擇
（1）粗基準的選擇： 對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作為粗基準。并且作為粗基準的表面應平整，無毛刺，飛邊或其他表面缺陷。該零件屬于一般軸類零件，選用撥叉頭左端面及?40mm外圓面做粗基準。采用?40mm的外圓面定位加工內孔可保證壁厚均勻，采用撥叉頭左端面A面做粗基準加工右端面可為后續工序準備好精基準。
（2）精基準的選擇：主要應該考慮基準重合的問題。根據該撥叉零件圖的技術要求及裝配要求，選擇撥叉頭的右端面和叉軸孔?220+0.28作為精基準。因為零件上很多表面都可以用它們做基準進行加工，叉軸孔?220+0.28的軸線使設計基準，選用其作精基準加工操縱槽上表面及下表面，以及叉腳內表面。撥叉頭右端面作精基準遵循了基準重合原則，因為該撥叉在軸向的尺寸多以該端面為設計基準。
4.2擬定零件的工藝路線
方案一：鑄坯
工序一：粗車和半精車A端面，鉆和擴花鍵底孔，兩端倒角150
工序二：粗銑、精銑槽B面
工序三：銑削槽80+0.03
工序四：銑削、磨槽180+0.012
工序五：拉花鍵
工序六：鉗工
工序七：終檢
方案二：
工序一： 鑄造
工序二： 時效處理，去應力
工序三： 粗車端面A，精車端面A，鉆花鍵底孔，擴花鍵底孔，倒角2x15°
工序四： 拉六齒方型花鍵
工序五： 粗銑B面 ，精銑B面
工序六： 銑8mm的槽
工序七： 粗銑寬為18的槽，半精銑寬為18的槽
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工序八： 最終檢驗
方案分析：
上述兩方案中，工藝方案一把拉花鍵放在最后一道工序。但此方案中第二、三、四道工序很難對工件進行定位和夾緊、方案二中，把花鍵放在第一道工序的后邊，這樣，方案二中的第三、四、五道工序很容易對工件進行定位與加緊即以花鍵中心線和A面作為三、四、五道工序的定位基準。此方案定位精度高，專用夾具結構簡單、可靠，所以采用方案二比較合理。
4.3選擇工藝裝備
1.機床
C3613-1，轉塔式六角車床，X62W銑床，拉床
2.刀具
90度車刀，Φ20中心鉆，Φ21擴孔鉆，45度偏刀
高速鋼拉刀高速鋼面銑刀
3.夾具
專用夾具
4.量具
游標卡尺、量塊
4.4確定各工步切削用量及基本工時的計算
工序三：粗車端面A，精車端面A，鉆花鍵底孔，擴花鍵底孔，倒角2x15°
1.加工條件
工件材料：灰口鑄鐵HT200，σb=145MPa，鑄造。
加工要求：粗、半精車A面并保證18mm的工序尺寸，Ra=3.2μm。
機床： 磚塔式六角臥式車床C3163—1.
2.計算切削用量
l 粗車
（1）已知長度方向的加工余量為4土2.3mm。實際最大加工余量為6.3mm，故分二次加工（粗車和半精車），長度加工公差IT14級，取為-0.43 mm（入體方向）
（2）進給量的確定，根據《機械加工工藝是手冊》，當刀桿尺寸為16mmX25mm，車削深度ap≤3時，以及工件的尺寸為Φ60mm（由于凸臺B面的存在所以取直為Φ60mm），得f=0.5—0.7mm/ｒ，按C3163-1 車床說明書,取f=0.6 mm/ｒ
由于存在間歇加工所以進給量乘以K=0.75—0.85，所以實際進給量:
f = 0.6 X 0.8 = 0.48 mm/r
按C3163-1 車床說明書 f＝0.53ｍｍ／ｒ
（3）計算切削速度 切削速度的計算公式為（壽命選T=60min，刀具材料為YG6）
V=Cv/(Tm·ap xv·f yv) ·kv
其中：根據《機械加工工藝師手冊》表27—12加工外形：外圓縱車（kr>00）、刀具材料YG6、進給量f > 0.40可得：Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 M=0.2修正系數Kv：
kmv=1.15 kkv2=0.8 kkrv=0.8 ksv=0.97 kBV=0.81
Vc =158/( 600.2·20.15·0.53 0.4) ·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97
=46.9(m/min)
（4）確定機床主軸轉速 ns=1000vc/dw=229.8（r/min）
按C3163-1 車床說明書 ｎ＝200 r／min
所以實際切削速度V=40.8m/min
（5）切削工時
由于鑄造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮，為了切除硬皮表層以及為下一道工步做好準備
Tm=(L+L1+L2+L3)/nw x f=0.33（min） L=(65-0)/2=32.5 L1=3、L2=0、L3=0
l 精車
（1） 已知粗加工余量為1mm
（2） 進給量f 根據《機械制造技術基礎》表5—116表面粗糙度Ra=3.2、切削速度范圍不限、刀尖圓弧半徑rE=0.5mm,可得f = 0.15—0.25
按C3163-1 車床說明書 ｆ＝0.16 mm/r
計算切削速度 切削速度的計算公式（壽命選為T=60min）為：
V=Cv/(Tm·ap xv·f yv) ·kv
V = 158/( 600.2·20.15·0.16 0.4) ·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97
=83.85(m/min)
（3） 確定機床主軸轉速. nw=1000vc/ dw =410.8（r/min）、
按C3163-1 車床說明書取nw=400（r/min）
實際切削速度V=57.1m/min
（4）切削工時
Tm=(L+L1+L2+L3)/nwxf=22.5/400x0.16=0.35（min）
由于下一道工序是鉆孔，所以留下?20mm的臺階，所以L=(65-20)/2=22.5 mm L1=3. L2=0. L3=0
l 鉆孔、擴孔、倒端面A倒角
（1）鉆孔
鉆頭選擇：
鉆頭幾何形狀為：雙錐修磨具刃，刀具材料YG8,鉆頭參數：
ｄ＝Ф20ｍｍ β=30°，2Φ=118°，2Φ=70°，bε=3.5mm ,ao=12°,
Ψ=55°,b=2mm，=4mm。
根據《機械加工工藝師手冊》表28—1確定f=0.4—0.8mm
ａ、按機床進給強度決定進給量： ,當σb＝210MPa
ｄ0＝20.5mm 可確定f=0.75。
按C3163-1 車床說明書 取 f=0.62mm/n.
ｂ、 決定鉆頭磨鈍標準及壽命，當do=20mm、鉆頭最大磨損量取0.6 壽命T=45min.
ｃ、切削速度
根據《機械加工工藝師手冊》表28—2切削速度公式V=(CVd0zv/Tmapxvfyv)kv
CV=22.2 Zv=0.45 Xv=0 yv=0.3 m=0.2
確定修正系數：KTV=1.0 KMV=1.0 KWV=0.8 Ktv=1.0 kov=1.2 klv=1.0 kapv=1.0
Ｖ=21m/min
n=1000V/D=334.4n/min 由機床技術資料得和334.4接近的有280n/min和400n/min 取280n/min
取n=280m/min. 實際Ｖ=17 m/min
ｄ、 基本工時，Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min)
入切量及超切量查出Ψ+△=10mm
所以Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min)
（2）、擴孔
刀具直徑do=21mm；刀具幾何參數同上。
由于兩孔直徑相差不大，為了節省停車和調換走刀量等輔助時間，n和f都不變，所以Tm同上 Tm=0.32
倒角刀具15°锪鉆由于兩孔直徑相差不大，以表面粗度要求不高手動進給。
（3）、倒端面A倒角
刀具：專用刀具。此工步使用到專用刀具與手動進給。
檢驗機床功率
可以查出 當σｂ＝160～245HBS
ａｐ≤2.8ｍｍ?。妗?.6ｍｍ／ｒ
Ｖｃ≤41ｍ／min ?。校悖?.4kw
按C３１６３－１ 車床說明書 主電機功率Ｐ＝11ｋｗ
可見Ｐｃ比Ｐ小得多所以機床功率足夠所用切削用量符合要求
鉆削功率檢驗按有關手冊
當ｄｏ＝21 ｍｍ?。妫?.64 ｍｍ
查得轉矩Ｍ＝61.8 N.M
功率公式:
ＰC＝McVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km
按C３１６３－１ 車床說明書 主電機功率Ｐ＝11KM
可見ＰC比Ｐ小得多，所以機床功率足夠，所用切削用量符合要
工序四：拉花鍵孔
單面齒升：根據有關手冊，確定拉花鍵孔時花鍵拉刀的單面齒
為0.06mm
拉削速度： 根據《機械加工工藝師手冊》表32—1 灰鑄鐵硬度大于180HBS，拉刀速度分組：二，花鍵孔表面粗糙度為1.6，拉削速度范圍：4.5—3.5
v=0.06m/s(3.6m/min)
拉削進給量： 根據《機械加工工藝師手冊》表32—3，拉刀型式矩形齒花鍵拉刀，灰鑄鐵 f=0.04—0.1
切削工時 未知拉刀長度公式： t=Zblηk/1000vfzZ
式中： Zb 單面余量1.5mm(由Φ21mm拉削到Φ25mm)；
L 拉削表面長度，80mm；
η 考慮校準部分的長度系數，取1.2；
k 考慮機床返回行程系數，取1.4 ；
v 拉削速度（m/min）；
fz 拉刀單面齒升；
Z 拉刀同時工作齒數，Z=l/p；
P 拉刀齒距。
P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm
∴拉刀同時工作齒數z=l/p=80/12≈7
∴其本工時 Tm=1.5×80×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×7=0.13(min)
工序五：粗銑B面 ，精銑B面
加工要求：粗銑B面，Ra=3.2ｕｍ。
用標準鑲齒圓柱銑刀粗銑 加工余量3mm
機床 ：X62W
加工工件尺寸：寬度：40mm 長度：28mm
1. 粗銑
1) 選擇刀具
根據《機械加工工藝師手冊》銑削寬度ae≤5mm時。直徑為do=50mm 故齒數Ｚ＝８，由于采用標準鑲齒圓柱銑刀
銑刀幾何參數 rn=10°ao=16°
2) 切削用量 本道工步切削寬度ac＝3±0.8ｍｍ，根據《機械加工工藝師手冊》表30—13，銑床功率5—10KW，工藝系統剛度為 中，鑲齒銑刀，加工材料為灰鑄鐵，可選擇粗銑時每齒進給量af=0.2—0.3mm/z
3) 選擇刀具磨鈍標準及刀具壽命。根據《切削用量簡明手冊》表3.7、銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.6鑲齒銑刀do=50mm，刀具壽命 T=120min
4) 確定切削速度
VcZ=8, aP=40-70mm, ac=3±0.8ｍｍ, fz=f/z=0.07501mm/z
Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)
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,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=23.7(m/min) n=1000V/d=(1000x23.7)/(3.14x50)=151r/min 根據X62W型銑床說明書選n=160r/min
Vc=3.14nd/1000=(160x3.14x50)/1000=25.1m/min Vf=nf=160x0.6=96mm/min
選Vf=80mm/min 實際fz=Vf/(nxz)=0.0625mm/z
5) 機床功率： 當Vc=71m/min ae=3mm ap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw
切削功率的修正系數：
故Pct＜0.8,
根據X62W型銑床說明書，機床主軸允許的功率為
Pcm=7.5×0.75=5.63kw 故Pcc＜Pcm 因此所決定的切削用量可以采用。 ae=3mm Vf=80m/min=160r/min Vc=25.1m/min fz=0.0625mm/z
6) 基本工時
Tm=(L+L1+△)/Vf=(28+14)/80=0.525（min） L1+△=14mm
精銑B面
1）選擇刀具
刀具與上道工步是同一把刀。
2）切削用量
留半精銑的加工余量為1，所以本道工步切削寬度ae＝1mm，由于加工表面精度要求Ra=3.2 um.根據《機械加工工藝師手冊》表30—13得每轉進給量ｆ＝0.5～1.2mm/r就能滿足要求，但考慮到X62W功率為7.5kw，機床為中等系統剛度和X62W銑床說明書 所以每轉進給量ｆ＝0.6mm/r
3）決定切削速度Vc、可根據《切削用量簡明手冊》表3.9確定
ac=0.2mm, Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=33.1m/min
n=1000V/d=(1000x33.1)/(3.14x50)=211r/min根據X62W型銑床說明書選n=210r/min
Vf=nf=210x0.6=126mm/min、VF=125mm/min fz=Vf/(nxz)=0.074mm/Z
4）基本工時基本工時根據 《切削用量簡明手冊》表3.5
Tm=(L+L1+△)/Vf=(28+14)/125=0.336（min） L1+△=14mm
工序六： 銑削8+0.030mm槽
粗銑8+0.030mm槽
加工工件尺寸：8+0.030mm , 長度L=40mm
加工要求：高速鋼直齒三面刃銑刀（精密級K8）加工余量8 用乳化液冷卻
機床：X62W
1) 選擇刀具：由加工尺寸公差0-0.3 。所以銑刀精度為精密級K8
銑刀參數：L=8mm D=63 d=22 d1=34 ro=15°
ao=12°an=6°Z=16
2) 選擇切削量
由于槽的深度為8mm, 分兩次走完，一次走7mm，一次走1mm，ae=7mm ap=7mm
由《切削用量簡明手冊》表3.3 確定f=0.15-0.3mm/r 現取f=0.3mm/r fz=0.3/16=0.018mm/z
3) 選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命：根據《切削用量簡明手冊》表3.7,得最大磨損量為0.5 由表3.8確定刀具壽命：T=100min其中
4) 決定切削速度Vc和每齒進給量Vf、由《切削用量簡明手冊》3.27的公式
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv
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=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv =82.86m/min
n=1000×Vc/do=1000×82.86/3.14×63=418.87r/min
根據X62W型銑床說明書選nc=375r/min
實際速度Vc=donc/1000=74.2m/min
選Vfc=ncf=375X0.3=112.5mm/min 根據X62W型銑床說明書選選Vf=110mm/min
fzc=110/375×16=0.018mm/z
5) 機床功率：根據《切削用量簡明手冊》表3.28 公式
圓周力 fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doaFnWF)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/doqFnWF)KFC=30 X 8 X 0.018 X 8/ 63 X 375 =505.6 N
M=FCdo/2×103=15.9N?M
Pc=FcVc/1000=1.18km 根據X62W型銑床說明書，功率足夠。
6) 基本工時基本工時根據 《切削用量簡明手冊》表3.5
Tm=(L+L1+△)/Vf=(40+14)/110=0.49（min） L1+△=14mm
精銑削8+0.030mm槽
加工工件尺寸：8+0.030mm , 長度L=40mm
加工要求：高速鋼直齒三面刃銑刀（精密級K8）加工余量8 用乳化液冷卻
機床：X62W
3) 選擇刀具：由加工尺寸公差0-0.3 。所以銑刀精度為精密級K8
銑刀參數：L=8mm D=63 d=22 d1=34 ro=15°
ao=12°an=6°Z=16
4) 選擇切削量
由于槽的深度為8mm, 分兩次走完，一次走7mm，一次走1mm，ae=7mm ap=7mm
由《切削用量簡明手冊》表3.3 確定f=0.15-0.3mm/r 現取f=0.3mm/r fz=0.3/16=0.018mm/z
3) 選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命：根據《切削用量簡明手冊》表3.7,得最大磨損量為0.5 由表3.8確定刀具壽命：T=100min其中
4) 決定切削速度Vc和每齒進給量Vf、由《切削用量簡明手冊》3.27的公式
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv
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=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv =82.86m/min
n=1000×Vc/do=1000×82.86/3.14×63=418.87r/min
根據X62W型銑床說明書選nc=375r/min
實際速度Vc=donc/1000=74.2m/min
選Vfc=ncf=375X0.3=112.5mm/min 根據X62W型銑床說明書選選Vf=110mm/min
fzc=110/375×16=0.018mm/z
6) 機床功率：根據《切削用量簡明手冊》表3.28 公式
圓周力 fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doaFnWF)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/doqFnWF)KFC=30 X 8 X 0.018 X 8/ 63 X 375 =505.6 N
M=FCdo/2×103=15.9N?M
Pc=FcVc/1000=1.18km 根據X62W型銑床說明書，功率足夠。
6) 基本工時基本工時根據 《切削用量簡明手冊》表3.5
Tm=(L+L1+△)/Vf=(40+4)/110=0.4（min） L1+△=4mm
工序七： 粗銑寬為18的槽，半精銑寬為18的槽
加工要求：用乳化液冷卻，加工工件尺寸，寬180+0.12mm，長L=40mm，加工余量23mm
由于此工步的設計尺寸精度要求很高，用銑削加工很難達到尺寸精度的要求，所以為了留給下一道公序磨削的加工余量，所以分兩步走，ae=23，ap=10mm，
1) 選擇刀具
銑刀參數：L=10 D=100mm d=30mm ro=15°
ao=12°an=6°Z=24
2) 選擇銑削用量
由于槽的寬度為18mm, 故二次走完，ae=23mm ap=10mm
由《切削用量簡明手冊》表3.3 確定f=0.5mm/r 現取f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z
3）選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命：根據《切削用量簡明手冊》表3.7,得最大磨損量為0.5 由表3.8確定刀具壽命：T=100min其中
4）確定切削速度Vc和每齒進給量：決定切削速度Vc和每齒進給量Vf、由《切削用量簡明手冊》3.27的公式
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv
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=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv =98.6m/min
n=1000×Vc/do=1000×98.6/3.14×100=314r/min
根據X62W型銑床說明書選nc=300r/min
實際速度Vc=donc/1000=94.2m/min
選Vfc=ncf=300X0.5=150mm/min 根據X62W型銑床說明書選選Vf=150mm/min
fzc=150/300×24=0.020mm/z
5）基本工時基本工時根據《切削用量簡明手冊》表3.5
Tm=(L+L1+△)/Vf=(40+20)/150=0.4（min） L1+△=20mm i=1
精銑寬為180+0.12mm槽
無錫太湖學院課程設計說明書
加工要求：用乳化液冷卻，加工工件尺寸，寬180+0.12mm，長L=40mm，加工余量23mm
由于此工步的設計尺寸精度要求很高，用銑削加工很難達到尺寸精度的要求，所以為了留給下一道公序磨削的加工余量，所以分兩步走，ae=23，ap=10mm，
3) 選擇刀具
銑刀參數：L=10 D=100mm d=30mm ro=15°
ao=12°an=6°Z=24
4) 選擇銑削用量
由于槽的寬度為18mm, 故二次走完，ae=23mm ap=10mm，現在精銑。
由《切削用量簡明手冊》表3.3 確定f=0.5mm/r 現取f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z
3）選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命：根據《切削用量簡明手冊》表3.7,得最大磨損量為0.5 由表3.8確定刀具壽命：T=100min其中
4）確定切削速度Vc和每齒進給量：決定切削速度Vc和每齒進給量Vf、由《切削用量簡明手冊》3.27的公式
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv
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=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv =98.6m/min
n=1000×Vc/do=1000×98.6/3.14×100=314r/min
根據X62W型銑床說明書選nc=300r/min
實際速度Vc=donc/1000=94.2m/min
選Vfc=ncf=300X0.5=150mm/min 根據X62W型銑床說明書選Vf=150mm/min
fzc=150/300×24=0.020mm/z
5）基本工時基本工時根據《切削用量簡明手冊》表3.5
Tm=(L+L1+△)/Vf=(40+20)/150=0.4（min） L1+△=20mm i=1
第5章零件定位方案選擇
5.1加工工序應限自由度分析
工序三： 粗車端面A，精車端面A，鉆花鍵底孔，擴花鍵底孔，倒角2x15°
根據工序簡圖所示坐標系及加工要求，應限制工件的三個自由度，分別為x
軸的位移、y軸的位移和z軸的位移。
工序四： 拉六齒方型花鍵
根據工序簡圖所示坐標系及加工要求，應限制工件的四個自由度，分別為x
軸的位移和旋轉、y軸的位移和z軸的位移。
工序五： 粗銑B面 ，精銑B面
根據工序簡圖所示坐標系及加工要求，應限制工件的六個自由度，分別為x
軸的位移和旋轉、y軸的位移和旋轉、z軸的位移和旋轉。
工序六： 銑8mm的槽
根據工序簡圖所示坐標系及加工要求，應限制工件的六個自由度，分別為x
軸的位移和旋轉、y軸的位移和旋轉、z軸的位移和旋轉。
工序七： 粗銑寬為18的槽，半精銑寬為18的槽
根據工序簡圖所示坐標系及加工要求，應限制工件的六個自由度，分別為x
軸的位移和旋轉、y軸的位移和旋轉、z軸的位移和旋轉。
5.2按結構特征選擇定位元件
工定位元件的設計應滿足下列要求：
⑴要有與工件相適應的精度；
⑵要有足夠的剛度，不允許受力后發生變形；
⑶要有耐磨性，以便在使用中保持精度。
一般多釆用低碳鋼滲碳淬火或中碳鋼淬火，硬度為58?62HRC；
工件以平面定位：支承釘、支承板
工件以外圓定位：V形塊、定位套、半圓套、圓錐套
工件以圓孔定位： 定位銷、圓錐銷、定位心軸
5.3所選定位元件能限自由度分析
工序三：限制工件的三個自由度；
工序四：限制工件的四個自由度；
工序五：限制工件的六個自由度；
工序六：限制工件的六個自由度；
工序七：限制工件的六個自由度；
5.4定位方案的確定
工件的定位表面有各種形式，如平面、外 圓、內孔等，對于這些表面，總是采用一定結構的定位元件。
常見的定位方法有：
平面定位、
圓孔定位、
外圓柱面定位、
組合表面定位。
根據工序簡圖所示坐標系及加工要求，選擇定位方案如下：
工序三：外圓面、平面定位；
工序四：平面定位；
工序五：內孔、平面定位；
第6章 選擇夾緊機構
工序六：內孔、平面定位；
工序七：內孔、平面定位。
5.5定位誤差分析
因基準誤差為零，基準不重合誤差為零，所以最終定位位置為零。
第6章 選擇夾緊機構
6.1切削力與切削力矩計算
根據《機械加工工藝師手冊》表30-19中公式，查加工灰鑄鐵時圓柱銑刀的切削力計算公式為:
公式中各參數含義如下：
：各種銑刀加工不同材料的切削參數，對于端面銑刀加工灰鑄鐵取
：高速鋼銑刀切削力的修正系數，對于灰鑄鐵取1.0
：銑削時各分力與圓周力的比值，對于對稱端銑取:
其余參數根據機械加工工藝數值帶入計算得:
6.2夾緊力計算
根據《機械加工工藝手冊》表6.3-8中公式
W：作用在工件上的夾緊力
WL：螺旋夾緊力
M：螺旋上的原始作用力M=QL
d2：螺紋中徑
Q：手柄上的的作用力
L：手柄長度
l1:支撐到螺栓中心線距離
l2:螺栓中心線到夾緊中心距離
q:彈簧彈力（此處忽略不計）
：機構效率，取0.9
無錫太湖學院課程設計說明書
帶入數計算V型塊的夾緊力為2724N，大于工件最大切削力。
6.3確定夾緊機構
芯軸穿過撥叉內孔，螺母擰緊夾緊工件。
第7章 調整及安裝元件選擇
第7章 調整及安裝元件選擇
7.1定向鍵選擇
定向鍵裝配在夾具底面的縱向槽當中，正常使用兩個。它距離盡量布置的要遠一些。經過定向鍵以及銑床的工作臺U形槽的配合，使本次設計的夾具上的定位元件的工作表面相對于工作臺的送進的方向具有合理的位置關系。定向鍵可以承受銑削加工時所產生的扭轉的力矩，可以降低夾緊夾具的螺栓的負荷度，提高夾具在加工當中的穩定性。定向鍵如下圖所示。
圖 7.1（定向鍵）
7.2對刀元件選擇
當把夾具安裝到銑床上后，銑刀位置和工件位置還不確定，這時就需要對刀塊來確定這一位置。對刀塊可分為直角對刀塊、圓形對刀塊、側邊對刀塊。對于撥叉的加工，使用對刀塊進行對刀，能夠確定銑刀加工方向上的位置。使用對刀塊時，用手動方式把操作工作臺，把對刀塊逐漸逼近銑刀，在銑刀和對刀塊之間塞入塞尺，當塞尺剛好能在銑刀和對刀塊縫隙間移動時，此時刀具和夾具的位置便被確定下來，通過減去塞尺的厚度可得到二者之間精確的位置。對刀元件如下圖所示。
圖 7.2（對刀元件）
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7.3安裝元件選擇
安裝元件包括：
1.零部件：831005撥叉、夾具體、對刀塊、芯軸、墊圈、銷軸
2.六角螺母 GB/T 6170 M10、M16
B 型圓柱銷 GB/T 119.1-2000 4 h8 x 18
B型定位鍵 JBT8016-1999 B18h6
內六角圓柱頭螺釘GB/T 70.1 M4 x 12 M6 x 16
第8章 夾具體設計
第8章 夾具體設計
8.1與定位元件的安裝
夾具體上，開有與定向件配合的凹槽，并鉆有螺紋孔，與定向鍵固定，如圖8.1所示。
圖 8.1（定向鍵）
8.2與夾緊元件的安裝
夾具體上，加工出與芯軸配合的安裝孔，其上凸臺與831005撥叉左端面相接觸，然后螺母固定夾緊，裝配示意圖如圖8.2所示。
圖 8.2（夾緊元件安裝）
8.3與對刀導向元件的安裝
夾具體上鉆螺紋孔，與自制非標對刀塊上光孔配合安裝，如圖8.3所示。
圖 8.3（對刀元件安裝）
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8.4與機床工作臺的安裝
夾具體上，加工出U型槽，用T型螺栓，與工作臺T型槽固定，如下圖所示。
圖 8.4（與機床工作臺安裝）
第9章結論與展望
第9章結論與展望
9.1 結論
通過畢業設計的綜合實習，不但培養了我們綜合運用所學知識分析、解決本專業一般技術問題的能力和考慮企業生產現狀以及企業的設備能力、工藝能力，而且也進一步鞏固擴大和深化了我們所學的基本理論、基本知識和基本操作技能讓我們具備金屬零件的加工工藝設計、計算、工藝分析等方面的初步能力，學習查閱有關標準、規范、手冊的能力，學會作用經驗數據進行經驗估算等方面的初步能力，同時也培養了我們樹立正確的設計思想和生產觀念，經濟觀念，全局觀念和獨立分析
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