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1、摘要本次课程设计是基于车床拨叉零件的加工工艺规程以及某个工序的专用夹具设计。机床拨叉主要是用在机床的操作机构中，比如在机床工作中移动车床滑移齿轮的位置，用以实现车床变速；或者使用拨叉控制离合器的啮合和断开过程，进而可以控制车床在横向和纵向进给中的转换。在此次设计中首先对拨叉的制造工艺进行分析，同时在对其生产批量了解的基础上进行加工工艺的编制，然后根据加工工艺需要对特定工序的专用夹具进行设计，并计算其夹紧力和切削力，并进行其定位误差的计算。关键词：车床；工艺；夹具abstractThiscoursedesignisbasedonthemachiningprocessspecificationof
2、latheforkpartsandthespecialfixturedesignofaprocess.Theshiftforkofthemachinetoolismainlyusedintheoperatingmechanismofthemachinetool,suchasmovingthepositionoftheslidinggearofthelatheintheworkofthemachinetooltorealizethespeedchangeofthelathe;Alternatively,theshiftforkcanbeusedtocontroltheengagementandd
3、isconnectionprocessoftheclutch,soastocontroltheconversionofthelatheintransverseandlongitudinalfeed.Inthisdesign,firstly,themanufacturingprocessoftheshiftforkisanalyzed,andthemachiningprocessiscompiledbasedontheunderstandingofitsproductionbatch.Then,thespecialfixtureforaspecificprocessisdesignedaccor
4、dingtotheneedsofthemachiningprocess,theclampingforceandcuttingforcearecalculated,andthepositioningerroriscalculated.Keywords:lathe;workmanshipfixture目录摘要1abstract2目录3一、零件的分析41.1 零件的作用41.2 零件的工艺分析4二、工艺规程设计52.1 确定毛坯的制造形式52.2 基面的选择：52.3 制定工艺路线5三机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定7四确定切削用量及基本工时9五夹具设计205.1 夹具的设计原理205.2 定
5、位基准的选择215.3 确定夹具结构，确定夹紧机构方案215.4 设计夹具装配图225.5 切削力及夹紧力的计算225.6 误差分析与计算235.7 钻套、衬套、钻模板设计与选用245.8 确定夹具体结构和总体结构265.9 夹具设计及操作的简要说明27参考文献28一零件的分析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20孔与操纵机构相连，二下方的小50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。1.2 零件的工艺分
6、析零件的材料为HT200,灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1、小头孔20以及与此孔相通的8的锥孔、M6螺纹孔2、大头半圆孔503、拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔端面，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm,小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为0.05mmo由上面分析可知，可以粗加工拨叉下端面，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。二
7、工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为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，生产类型为中批生产，故选择木摸手工砂型铸件毛坯。查机械制造工艺设计简明手册第41页表2.2-5,选用铸件尺寸公差等级为CT-1202.2 基面的选择：1粗基准的选择：以零件的小头上端面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。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，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔外圆柱表面为辅助的定位精基准。2.3 制定工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，
8、以及加工方法所能达到的经济精度，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。查机械制造工艺设计简明手册第20页表1.4-7、1.4-8、L4-11,选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工序1粗、精铳20、72下端面，以T2为粗基准，采用X51立式铳床加专用夹具；工序2粗、精铳20,72上端面，以Tl,T4为定位基准，采用X51立式铳床加专用夹具;工序3钻、扩、较中20孔，以中20外圆和T2为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；工序4；粗，精车中50孔，以中20孔轴线为基准；工序5；铳断，
9、以Dl为基准，采用X60卧式铳床加专用夹具；工序6：铳断双体；工序7：钻中8通孔；工序8：钻M6底孔，攻螺纹；工序9：用三面刃铳刀铳斜槽面；工序10：去毛刺；工序11：终检。三机械加工余量工序尺寸及毛皮尺寸的确定“CA6140车床拨叉”；零件材料为HT200,硬度200HBW,毛皮重量1.2KG,生产类型大中批量，铸造毛坯。据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1 .外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（620,650端面）查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表2.22.5,取。20,650端面长度余量均为2（均为双边加工）铳削加工余
10、量为：粗铳Imm精铳Imm2 .内孔（山50已铸成孔）查工艺手册表2.22.5,取e50已铸成孔长度余量为2,即铸成孔半径为46mmo工序尺寸加工余量：钻孔9mm扩孔0.125mm粗较0.035mm精较0.015mm3 .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。加工余量计算表工序加工尺寸及公锻件毛坯（。20,。72上下端面距离，零件尺寸34mm）扩。20孔粗,猾绞。20孔加工前尺寸34mm18mm19.8mm加工后尺寸30mm19.7mm19.94mm加工余量（单边）2.0mm0.85mm0.07mm加工
11、公差（单边）+0.021/0+0.021/0四确定切削用量及基本工时工序1粗、精铳20、72下端面，以T2为粗基准工步一：粗铳20、72下端面。4 .加工条件工件材料：HT200,b=172240MPa,铸造;工件尺寸：aemax=72mm,1=176mm;加工要求：粗铳20孔下端面，加工余量4mm;机床：X51立式铳床；刀具：YG6硬质合金端铳刀。铳削宽度aeW90,深度apW6,齿数z=12,故根据机械制造工艺设计简明手册（后简称简明手册）表3，取刀具直径d=125mm。根据切削用量手册（后简称切削手册）表3.16,选择刀具前角0=0。后角a0=8。，副后角a0=10。，刃倾角s=-10。
12、,主偏角Kr=60。,过渡刃Kre=30。,副偏角Kr=5。5 .切削用量1）确定切削深度ap因为余量较小，故选择ap=4mm,一次走刀即可完成。2）确定每齿进给量fz由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铳，以提高进给量提高加工效率。根据切削手册表3.5,使用YG6硬质合金端铳刀加工，机床功率为4.5kw（据简明手册表4.2-35,X51立式铳床）时：fz=O.090.18mmz故选择：fz=0.18mmzo3）确定刀具寿命及磨钝标准根据切削手册表3.7,铳刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于铳刀直径d=125mm,故刀具使用寿命T=180min（据简明手册表
13、3.8）。4）计算切削速度VC和每分钟进给量Vf根据切削手册表3.16,当d=125mm,Z=12,apPV=0,m=0.32，T=180nin，fz=OASmm/z,Z=I2,将以上数据代入公式:Vc0.8=142m/min245x125x0.218O03240.150.080.35720.212确定机床主轴转速：11s=幽上=361rmin。7ldw根据简明手册表4.2-20,选择nc=300rmin,vfc=390mmmin,因此，实际进给量和每分钟进给量为：Tiden3.14125300.11o.VC=mmn=118mmn100o1000fZC=Vfcncz=39030012m11z=
14、0.1mmz5)校验机床功率根据切削手册表3.24,近似为PCC=3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率Pcm=4.50.75kw=3.375kwPcco故校验合格。最终确定:ap=4.0mm,nc=300rmin,vf=390mms,vc=118mmin,fz=0.1mmzo6)计算基本工时tm=Lvf,L=l+y+,1=176mm.查切削手册表3.26,入切量及超切量为：y+=40mm,贝U：tm=LVf=(176+40)/390=0.81mino工步二：精铳20、72下端面。刀具：YG6硬质合金端铳刀；机床：X51立式铳床；查切削手册表3.5,进给量z=。.5L0mmmin，取为0
15、.5mmr参考有关手册，确定v=124mmin,米用YG6硬质合金端铳刀，Jw=125mm,z=12,则:11s100Ov兀dw100OXI24TT125=316rmin现采用X51立式铳床，根据简明手册表4.2-20,取晶,=300min故实际切削速度:11dwnwV-11125300l0100O=117.75mmin当w=300rmin时，工作台每分钟进给量:fzzrw=0.5123001800mm/min，取为980mmmin本工序切削时间为：t=2tm=2y=2鬻25=062min工序2粗铳20,72上端面，以Tl,T4为定位基准；工步一：粗铳20上端面：切削用量和时间定额及其计算过程
16、同工序1粗铳20上端面：刀具：YG6硬质合金端铳刀，do=4Offw%z=6机床：X51立式铳床根据切削手册查的，于=0.13mmz,Qp=4mm现采用X51立式铳床，根据简明手册4.2-20查得取=300rmin,故实际切削速度11dwYlw1000114O3001000=37.7mmin当卬=300/111批时，工作台每分钟进给量应为f=fzn=0.1310300=390mmminJnIJZw查说明书，取f=400mmminJm计算切削工时L=70+y+A=70+10=80mm因此/&mLTm=0.205min390工步二：精铳20上端面刀具：YG6硬质合金端铳刀；机床：X51立式铳床；查
17、切削手册表3.5,进给量兀=0.51.0/min,取为0.5mmr则:100Ovns兀嬴100012411125=316rmin参考有关手册，确定V=I24znmin,米用YG6硬质合金端铳刀，Jw=125mm,z=12,现采用X51立式铳床，根据简明手册表4.2-20,取如=300rmin故实际切削速度:l011X125X300i-=117.75血min当匹=300rmin时，工作台每分钟进给量:fm-f,z11w-0.512300=18OOz7/min,取为980mmmin精铳时j+=32+202=72(mm)基本工时：tm172=0.233minfm980精铳50端面由切削手册表3.6查
18、得：d=40,z=6,f=0.08zranmin,v=0.45m5BP27mmin,因此，以=l三=l0x27=2i4rmin。现采用X51立式铳床，取心,=210rmin,工作11dw万x40台每分钟进给量力应为：fm-fZ-nw=0.086210=100.87imin查机床使用说明书，取fm=100wm/mino铳削基本工时：fm=?2+.=o.84Inin100工序4钻、扩、钱20孔，以20外圆和T2为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；工步一：钻孔至18mm。1 .选择钻头根据切削手册表2122,选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=18mm,钻头采用双锥后磨横刀，后角ao=12。，二重
19、刃长度b=3.5mm,横刀长b=2mm,宽l=4mm,棱带长度=L5zm,20=100,/=30。2 .选择切削用量(1)确定进给量按加工要求确定进给量：查切削手册，=0.430.53mmr,%=3%&=1.67Ff,故所选进给量可用。(2)确定钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度(查简明手册)为0.6mm,寿命T=45min(3)切削速度查切削手册表2.30,切削速度计算公式为：(mmin)Cvdoz.Vc=KvmcXvryvaPJ其中，Cv=9.5,do=18mm,ZV=O.25,加=0.125,ap=9,a=0,/=0.55,f=0.22,查得修正系数：kn=1.0,=,=0.85,加=
20、L0,故实际的切削速度：9.5x18256O0125l0,220550.85=9.5mmin(4)检验机床扭矩及功率查切削手册表2.20,当长0.26,do19mm时，Mt=31.78Nm,修正系数均为1.0,故MC=31.78Nm。查机床使用说明书：Mm=144.2Nm0查切削手册表2.23,钻头消耗功率：Pc=1.3kwo查机床使用说明书，R=2.8O.81=2.26hv0由于K1+1+AImin+3七+AminAJW=arctg-!;乙L其中：m=0.052mm,5d2=OmmSdl=00l1根加，d2=0.023mmAmin=O72，dmin=0034根机夹紧误差：/./=(Xax-V
21、min)CoSa其中接触变形位移值:A，=(kRaZR+c)(NZazHBIMl9.62/查5表1215有KRaZ=0-004,=-0.0016,C1=0.412,n=0.7。/./=cosa=0.0028mm磨损造成的加工误差：通常不超过0.005口加（4）夹具相对刀具位置误差：o,a0.01mm误差总和：y+u,=0.085mm0l+0.016+0.0063+0.OlO+0.004669一0.0081-1.84+0.016+0.00871.8-2.6582.6369812163-3.3+0.022+0.OlO3.347+0.019+0.OlO104581156101310162068+0.
22、028+0.01312+0.023+0.012158-10151812202510-12+0.034+0.016182212-1522+0.028+0.0152616283615-1826300.01218-22+0.041+0.02030342036HT20022-2635+0.033+0.0173926-30424625HT200563035+0.050+0.0254852354255+0.039+0.0205930566742486266485070740.040钻模板选用翻转钻模板，用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。5.8 确定夹具体结构和总体结构对夹具体的设计的基本要求（1）应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面，如安装接触位置，安装表面的刀块夹紧安装特定的，足够的精度，之间的位置精度稳定夹具体，夹具体应该采用铸造，时效处理，退火等处理方式。（2）应具有足够的强度和刚度保证在加工过程中不因夹紧力，切削力等外力变形和振动是不允许的，夹具应有足够的厚度，刚度可以适当加固。（3）结构的方法和使用应该不错夹较大的工件的外观，更复杂的结构，之间的相互位置精度与每个表面的要求高，所以应特别注意结构的过程中，应处理的工件，夹具，维修方便。再满足功能性要求（刚度和强度）前提下，应能减小体积减轻重量，结构应该简单。
