目录

一．零件的分析 -------------------------------------- 2

   (一)零件的作用 ------------------------------------------------ 2

(二)零件的工艺分析 -------------------------------------------- 2

二．工艺规程设计 ------------------------------------- 3

(一)确定毛坯的制造形式 ---------------------------------------- 3

(二)基面的选择 ------------------------------------------------ 3

(三)制定工艺路线 ---------------------------------------------- 3

(四)机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 -------------------- 4

(五)确立切削用量及基本工时 ------------------------------------ 4

三．夹具设计 ---------------------------------------- 19

(一)问题的提出 ----------------------------------------------- 19

(二)夹具体设计 ----------------------------------------------- 19

四．设计心得 ---------------------------------------- 23

五．参考文献 ---------------------------------------- 24

    

一、零件的分析

（一）   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φ20孔与操纵机构相连，二下方的φ50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。

（二）   零件的工艺分析

CA6140车床上的拨叉共有两处加工表面。其间有一定的位置要求，分述如下：

1.以Ф20mm为中心的加工表面

这一组加工表面包括：Ф20mm的孔，以及其上下表面，孔壁上有一个装配时要钻铰的Ф8mm的锥孔，一个M6的螺纹孔，和一个缺口。

2.以Ф50mm为中心的加工表面

这一组加工表面包括：Ф50mm的孔，以及其上、下端面；

这两组表面有一定的位置要求；

（1）   Ф50mm的孔的上、下表面与Ф20的孔的垂直度误差为0.07mm。

（2）   Ф20mm的孔的上、下表面与Ф20的孔的垂直度误差为0.05mm。

（3）   Ф50mm、Ф20mm的孔的上、下表面以及Ф50mm的孔的内表面的粗糙度误差为3.2um。

（4）   Ф20mm的孔的内表面的粗糙度误差为1.6um，精度为IT7。

二、 工艺规程设计         

（一）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，故选择铸件毛坯。

（二）基面的选择

       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   对零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准，而对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，根据这个基准原则，现取Ф20mm的孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两个短V形块支承两个Ф20mm孔的外轮廓作主要定位面，以消除3个自由度，再用一个支承板支撑在Ф72mm的上表面，以消除3个自由度。

2.精基准的选择   主要应考虑基准重合问题。当设计基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。

（三）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.工艺路线方案一：

工序一：退火；

工序二：粗、精铣Ф20 mm、Ф50 mm的下表面，保证其粗糙度为3.2 um；

工序三：以Ф20 mm的下表面为精基准，粗、精铣Ф20 mm的孔的上表面，保证其粗糙度为3.2 um,其上、下表面尺寸为30mm；

工序四：以Ф20 mm  的下表面为精基准，钻、扩、铰、精铰Ф20 mm的孔，保证其内表面粗糙度为1.6 um，垂直度误差不超过0.05mm；

工序五：以Ф20 mm的下表面为精基准，粗、半精镗Ф50 mm的孔，保证其内表面粗糙度为3.2 um；

工序六；以Ф20 mm的下表面为精基准，粗、精铣Ф50 mm的上表面，保证其与孔的垂直度误差不超过0.07mm，其上、下表面尺寸为12mm；

工序七：铣断；

工序八：以Ф20 mm的孔为精基准，钻Ф8 mm的锥孔的一半Ф4 mm，装配时钻铰；

工序九：以Ф20mm的孔为精基准，钻Ф5mm的孔，攻M6的螺纹；

工序十：以Ф20 mm的孔为精基准，铣缺口，保证其粗糙度为12.5um；

工序十一：检查。

    上面的工序可以是中批生产，但是其效率不高，并且工序四中的钻孔方法在钻孔是可能会偏离中心。经综合考虑，采用下面的方案二。

2．工艺路线方案二：

工序一；退火；

工序二：粗、精铣Ф20 mm、Ф50 mm的下表面，保证其粗糙度为3.2 um；

工序三：以Ф20 mm的下表面为精基准，粗、精铣Ф20 mm、Ф50 mm的孔的上表面，保证其粗糙度为3.2 um，Ф20 mm的上、下表面尺寸为30mm，Ф50 mm的上、下表面尺寸为12mm

工序四：以Ф20 mm  的下表面为精基准，钻、扩、铰、精铰Ф2 0 mm的孔，保证其内表面粗糙度为1.6 um，垂直度误差不超过0.05 mm； 

工序五：以Ф20 mm  的下表面为精基准，粗、半精镗Ф50 mm的孔，保证其内表面粗糙度为3.2 um；

工序六：铣断；

工序七：以Ф20 mm的孔为精基准，钻Ф8 mm的锥孔的一半Ф4 mm，装配时钻铰；

工序八：以Ф20 mm的孔为精基准，钻Ф5 mm的孔，攻M6的螺纹；

工序九：以Ф20 mm的孔为精基准，铣缺口，保证其粗糙度为12.5 um；

工序十：检查。

（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定

       “CA6140车床拨叉”零件的材料为HT200硬度为190~210HB，毛坯重量为2.2Kg,生产类型为中批量，铸件毛坯。又由<<机械制造工艺设计简明手册>>（以下称〈〈工艺手册〉〉表1.3-1查得毛坯的制造方法采用壳模铸造级，表2.2-4查得加工余量等级为G级，选取尺寸公差等级为CT10。

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、延轴线方向长度方向的加工余量及公差（Ф20mm、Ф50mm端面） 查《工艺手册》表2.2~4取Ф20mm、Ф50mm端面长度余量为2.5mm(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：（35土0.3）mm  （ 17土0.25）mm

2、内孔（Ф50mm已铸成孔）查《工艺手册》表2.2~2.5，取Ф50mm已铸成长度余量为3mm，即已铸成孔Ф44mm。

镗削加工余量为：a)粗镗：2mm   b)半精镗：1mm

毛坯尺寸及公差为：（48土0.3）mm  （）mm

3、其他尺寸直接铸造得到。

（五）确立切削用量及基本工时

1.工序二：粗、精铣孔Ф20mm、Ф50mm的下表面

（1）   加工条件

工件材料：HT200。б_b=0.16GPa   HBS=190~210，铸件

机床：XA5032立式铣床

刀具；W18Cr4V硬质合金端铣刀

W18Cr4V硬质合金端铣刀，牌号为YG6，由《切削用量简明手册》〉后称《切削手册》表3.1查得铣削宽度a_e<=60mm,深度a_p<=4,齿数Z=10时，取刀具直径d_o=80mm。又由《切削手册》表3.2选择刀具的前角r_o=+5^o;后角a_o=8^o;副后角a’_o=,刀齿斜角λs=-10^o,主刃Kr=60^o,过渡刃Krε=30^o,副刃Kr’=5^o,过渡刃宽bε=1mm

(2)   切削用量

 1）粗铣Ф20mm的下表面

 a)切削深度  因切削用量较小，故可以选择a_p=1.5mm,一次走刀即可完成所需尺寸。

 b)每齿进给量：由《切削手册》表3.30可知机床的功为7.5KW，查《切削手册》表3.5可得f=0.14~0.24mm/z,由于是对称铣，选较小量f=0.14mm/z

c)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（1.0~1.5）mm

  查《切削手册》表3.8, 寿命T=180min

d)计算切削速度   按《切削手册》表3.27中的公式：

 

也可以由表3.16查得=98mm/s   n=439r/min   v_f =490mm/s  又根据XA5032铣床参数，选 n=475r/min    v_f =600mm/s，则实际的切削速度为：

 

即==119.3m/min,实际进给量为：

 

即==0.13mm/z

e)校验机床功率   查《切削手册》表3.24，Pcc=1.1KW,而机床所提供的功率Pcm为1.7KW，所以Pcm> Pcc,故校验合格。

最终确定a_p=1.5mm  n_c=475r/min  v_fc=600mm/min  v_c=119.3m/min  f_z=0.13mm/z

f)计算基本工时

 

公式中： L=l+y+Δ；根据《切削手册》表3.26，可得 l+Δ=12mm,所以L=l+y+Δ=32+12=44mm

  故  =44/600=0.073min

2)粗铣Ф50mm的下表面

 a)铣削Ф50mm的下表面与铣削Ф20mm的下表面的相关参数及其用量等都相同。即 a_p=1.5mm  n_c=475r/min  v_fc=600mm/s  v_c=119.3m/min  f_z=0.13mm/z

b)计算基本工时

 

公式中： L=l+y+Δ；根据《切削手册》表3.26，可得 l+Δ=0所以L=l+y+Δ=72mm

 故  =72/600=0.12min

3)精铣孔Ф20mm的下表面

 a) 切削深度 因切削用量较小，故可以选择a_p=1.0mm, 一次走刀即可完成所需尺寸

 b)每齿进给量：由《切削手册》表3.30可知机床的功为7.5KW，查《切削手册》表3.5可得f=0.5~0.7mm/r，由于是对称铣，选较小量f=0.7mm/r

 c)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（1.0~1.5）mm

  查《切削手册》表3.8, 寿命T=180min

d)计算切削速度   按《切削手册》表3.27中的公式：

 

也可以由表3.16查得=124mm/s  v_f =395mm/min   n=494r/min,根据XA5032铣床参数，选 n=475r/min v_f =375mm/min , 则实际的切削速度为

    

所以==119.3m/min,实际进给量

 

所以==0.08mm/z

e)校验机床功率   查《切削手册》表3.24，Pcc=1.1KW,而机床所提供的功率Pcm为1.7KW，所以Pcm> Pcc,故校验合格。

最终确定a_p=1.0mm n_c=475r/min  v_fc=375mm/min  v_c=119.3mm/min

f)计算基本工时

 

公式中： L=l+y+Δ；根据《切削手册》表3.26，可得 l+Δ=80mm, 所以L=l+y+Δ=32+80=112mm

  故  =112/375=0.3min

 2)精铣Ф50mm的下表面

 a)铣削Ф50mm的下表面与铣削Ф20mm的下表面的相关参数及其用量等都相同。即 a_p=1.0mm n_c=475r/min  v_fc=375mm/min  v_c=119.3mm/m

b)计算基本工时

 

公式中： L=l+y+Δ；根据〈〈切削手册〉〉表3.26，可得 l+Δ=80mm所以L=l+y+Δ=72+80=152mm

故  =152/375=0.405min

2．工序三：粗、精铣孔Ф20mm、Ф50mm的上表面

   本工序的切削用量及基本工时与工序一中的粗、精铣孔Ф20mm、Ф50mm的下表面相同。

3．工序四：钻、扩、铰、精铰Ф20mm的孔

（一）   钻Ф18mm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d_o=18mm,钻头几何形状为：由《切削手册》表2.1及表2.2  选修磨横刃，β=28^o  α_o=10^o  2Φ=118^o  2Φ₁=70^o  b_ε=3.5mm  b=2mm  l=4mm

(2) 切削用量

 1) 决定进给量f

a)、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

б_b200HBS  d_o=18mm时，f=0.70~0.86mm/r

 由于L/d=30/18=1.67<3,故取修正系数K=1

所以     f=(0.70~0.86)x1=(0.70~0.86)mm/r

b) 按钻头强度决定进给量  根据表2.8，当б_b=190MP_a,d_o=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б_b210MPa,d_o20.5mm,机床进给机构允许的轴向力为11760N（Z535钻床允许的轴向力为15696N（见《工艺设计手册》表4.2-14）时，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=0.70~0.86mm/r，根据Z535钻床说明书，选f=0.80mm/r（见《工艺设计手册》表4.2-16），又由《切削手册》表2.19可以查出钻孔时的轴向力，当f=0.80mm/r   d_o<=21mm时，轴向力F_f=7260N  

轴向力的修正系数为1.0，故F_f=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Fmax=15696N，由于F_f<Fmax,故f=0.80mm/r可以用。

2）决定钻头的磨钝标准及寿命 

由《切削手册》表2.12，当d_o<=18 mm时，钻头后刀面最大磨钝量取为（0.5~0.8）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，双修磨横刃的钻头，d_o=18 mm时，Vt=17m/min

切削速度的修正系数由《切削手册》表2.31可知

K_tv=1.0   K_mv=1.0  K_Tv=1.0   K_lv=0.85

所以   V=V_txK_v=17x1.0x1.0x1.0x0.85=14.4m/min

 

所以==255r/min

根据Z535钻床说明书,可考虑选择n_c=275r/min(见《工艺设计手册》表4.2-15)

4）检验机床扭转及功率

  根据《切削手册》表2.21，当f<=0.8mm/r，d_o<=19 mm时

M_c=51.99N.m, 根据Z535钻床说明书,当n_c=275r/min，M_m> M_c

   又根据《切削手册》表2.23，当б_b=(170~213)MPa   d_o<=20mm  f<=0.9mm/r   v_c<=17.4m/min时 P_c=1.7KW

根据Z535钻床说明书,  P_c<P_E

所以有M_c< M_m      P_c<P_E    故选择的切削用量可用。

即   f=0.80mm/r   n=n_c=275r/min  v_c=14.4m/min

(3)计算基本工时

  

 L=l+y+Δ   由《切削手册》表2.29查得y+Δ=9mm

故 =0.18min

（二） 扩Ф19.8mm的孔

（1）加工条件

   工艺要求：孔径d=19.8mm, 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d_o=19.8mm,钻头几何形状为：由《切削手册》表2.5  r_o=18^o    a_o=10^o   k_r=60^o  k_rε=30^o  β=15^o  b_a1=1mm

(2) 切削用量

 1) 决定进给量f

a)、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    б_b200HBS  d_o=19.8mm时，f=(0.9~1.1)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     f=(0.9~1.1)x0.7=(0.63~0.77)mm/r

b) 按钻头强度决定进给量  根据表2.8，当б_b=190MP_a,d_o=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б_b210MPa,d_o20.5mm,机床进给机构允许的轴向力为11760N（Z535钻床允许的轴向力为15696N（见《工艺设计手册》表4.2-14）时，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=（0.63~0.77）mm/r，根据Z535钻床说明书，选f=0.64mm/r（见《工艺设计手册》表4.2-16），又由《切削手册》表2.19可以查出钻孔时的轴向力，当f=0.64mm/r   d_o<=21mm时，轴向力F_f=6080N   

轴向力的修正系数为1.0，故F_f=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Fmax=15696N，由于F_f<Fmax,故f=0.64mm/r可以用。

2）决定钻头的磨钝标准及寿命 

由《切削手册》表2.12，当d_o<=19.8 mm时，钻头后刀面最大磨钝量取为（0.6~0.9）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， d_o=19.8 mm时，Vt=27m/min

切削速度的修正系数由《切削手册》表2.31可知

K_tv=1.0   K_mv=1.0  K_Tv=1.0   K_lv=0.85

所以   V=V_txK_v=27x1.0x1.0x1.0x0.85=23m/min

 

==370r/min

根据Z535钻床说明书,可考虑选择nc=375r/min(见《工艺设计手册》表4.2-15)

4）检验机床扭转及功率

  根据《切削手册》表2.21，当f<=0.8mm/r，d_o<=21 mm时

M_c=73.57N.m, 根据Z535钻床说明书,当n_c=375r/min，M_m> M_c

   又根据《切削手册》表2.23，当б_b=(170~213)MPa   d_o<=20mm  f<=0.75mm/r   v_c<=20m/min时 P_c=1.7KW

根据Z535钻床说明书,  P_c<P_E

所以有M_c< M_m      P_c<P_E    故选择的切削用量可用。

即   f=0.64mm/r   n=n_c=375r/min  v_c=23m/min

(3)计算基本工时

   

 L=l+y+Δ   由《切削手册》表2.29查得y+Δ=10mm

故 =0.13min

(三) 粗铰Ф19.94mm的孔

（1）加工条件

   工艺要求：孔径d=19.94mm, 孔深l=30mm,通孔 

    机床   ：Z535型立式钻床

    刀具   ：高速钢铰刀

  选择高速钢铰刀，其直径d_o=19.94mm,钻头几何形状为：由《切削手册》表2.6  r_o=18^o    a_o=10^o   k_r=60^o  k_rε=30^o  β=15^o  b_a1=1mm

(2) 切削用量

 1) 决定进给量f

  根据《切削手册》表2.11，当铸铁的强度  б_b170HBS  d_o=19.94mm时，f=(1.0~2.0)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d_o<=20 mm时，铰刀后刀面最大磨钝量取为（0.4~0.6）mm,寿命T=60min

3)决定切削速度    由《切削手册》表2.30中的公式

 

可知，v_c=7.7m/min

切削速度的修正系数由《切削手册》表2.31可知

K_tv=1.0   K_mv=1.0  K_Tv=1.0   K_lv=0.85

所以   V=V_txK_v=7.7x1.0x1.0x1.0x0.85=6.55mm/min

 

所以==105r/min

根据Z535钻床说明书,可考虑选择nc=140r/min(见《工艺设计手册》表4.2-15)

4）检验机床扭转及功率

  根据《切削手册》表2.21，当f<=2.0mm/r，d_o<=21 mm时

M_c=137.7N.m, 根据Z535钻床说明书,当n_c=140r/min，M_m> M_c

   又根据《切削手册》表2.23，当б_b=(170~213)MPa   d_o<=20mm  f<=2.0mm/r   v_c<=10m/min时 P_c=1.7KW

根据Z535钻床说明书,  P_c<P_E

所以有M_c< M_m      P_c<P_E    故选择的切削用量可用。

即   f=2.0mm/r   n=n_c=140r/min  v_c=6.55m/min

(3)计算基本工时

   

 L=l+y+Δ   由《切削手册》表2.29查得y+Δ=10mm

故 =0.14min

(四) 精铰Ф20mm的孔

（1）加工条件

   工艺要求：孔径d=19.94mm, 孔深l=30mm,通孔，精度等级为IT7

    机床   ：Z535型立式钻床

    刀具   ：高速钢铰刀

  选择高速钢铰刀，其直径d_o=20mm：钻头几何形状为：由《切削手册》表2.6   r_o=0    a_o=7^o  a₁=18^o

（2）切削用量

1) 决定进给量f

  根据《切削手册》表2.11，当铸铁的强度  б_b170HBS  d_o=20mm,加工精度要求为H7精度时，f=(1.0~2.0)mm/r，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d_o<=20 mm时，铰刀后刀面最大磨钝量取为（0.4~0.6）mm,寿命T=60min

3)决定切削速度    由《切削手册》表2.30中的公式

 

可知，v_c=9.64m/min

切削速度的修正系数由《切削手册》表2.31可知

K_tv=1.0   K_mv=1.0  K_Tv=1.0   K_lv=0.85

所以   V=V_txK_v=9.64x1.0x1.0x0.85 x1.0=8.2m/min

 

所以==131r/min

根据Z535钻床说明书,可考虑选择n_c=140r/min(见《工艺设计手册》表4.2-15)

4）检验机床扭转及功率

  根据《切削手册》表2.21，当f<=1.6m  d_o<=21 mm 时 M_t=125.6Nm

扭矩的修正系数均为1.0，故M_c=125.6 Nm

   又根据《切削手册》表2.23，当б_b=(170~213)MPa   d_o<=20mm  f<=1.5mm/r  v_c<=10m/min时 P_c=1.5KW

根据Z535钻床说明书,  P_c<P_E

所以有M_c< M_m      P_c<P_E    故选择的切削用量可用。

即   f=1.5mm/r   n=n_c=140r/min  v_c=8.2m/min

(3)计算基本工时

       

 L=l+y+Δ   由《切削手册》表2.29查得y+Δ=10mm

故 =0.19min

4．工序五：粗、精镗Ф50 mm的孔

（1）   粗镗Ф48mm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镗床

     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

a)  确定切削深度ap

      ap==2mm

b)  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=0.40~0.60mm/r

   按T616机床进给量（《工艺设计手册》表4.2-21）选f=0.58mm/r

c)  确定切削速度 v

按 《切削手册》表1.27和表1.28

 

  =62.4m/min

 =414r/min

又按T616机床上的转速 选n=370r/min

d)  确定粗镗Ф48mm孔的基本时间

选镗刀的主偏角x_r=45^o 则 l₁=3.5mm  l₂=4mm  l=12mm   l₃=0  又f=0.58mm/r  n=370r/min   i=1

 

所以=0.09min

(2)半精镗Ф50mm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镗床

     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

e)  确定切削深度ap

      ap==1mm

f)  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=0.40~0.60mm/r

   按T616机床进给量（《工艺设计手册》表4.2-21）选f=0.41mm/r

g)  确定切削速度 v

按 《切削手册》表1.27和表1.28

 

=78.9m/min

 =503r/min

又按T616机床上的转速 选n=370r/min

h)  确定半精镗Ф50mm孔的基本时间

选镗刀的主偏角x_r=45^o 则 l₁=3.5mm  l₂=4mm  l=12mm   l₃=0  又f=0.58mm/r  n=370r/min   i=1

 

=0.13min

 5.工序六：铣断

1）      加工条件

工件尺寸：长72mm   深12mm

加工要求：将双体铣开

 刀具： 选高速钢细齿圆锯片刀   由《工艺设计手册》表3.1-27可得，又由（《金属切削手册》第三版）表6-7

B=4mm   d_o=160mm    Z=50  d=32mm  r_o=10^o  a_o=16^o

2)      切削用量

a)  决定每齿进给量f_z  查《切削手册》表3.4可得

    f_z=(0.03~0.02)x(1+40%)=(0.042~0.028)mm/z

由于是对称铣 取f=0.028mm/z

b)  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：（0.15~0.20）mm

查《切削手册》表3.8  寿命T=150min

c)  计算切削速度

按《切削手册》表3.27中的公式

 

可得v_c=76.7m/min

=153r/min

根据XA6132铣床  选主轴转速为

n=150r/min

所以实际的切削速度为  v=75.36 m/min

工作台每分钟进给量为： f_mz=0.026x50x150=195mm/min

又根据XA6132铣床的参数，取工作台进给量为190mm/z

则：实际的进给量为f_z==0.025mm/z

d)  校验机床功率

由《切削手册》表3.28中的计算公式可知：

p_c= 

F_c=  

计算得

Fc=163.5N     Pc==4.8kw

XA6132铣床主动电机的功率为7.5KW，故所选的切削用量可以采用

最终确定   v_f=190mm/min  n=150r/min  v=75.36m/min

e)  计算基本工时

 

公式中： L=l+y+Δ；根据《切削手册》表3.26，可得 l+Δ=0所以L=l+y+Δ=22mm

 故  =22/190=0.12min

6．工序七： 钻锥孔Ф8mm的一半Ф4mm

（1）加工条件

    工艺要求；孔径d_o=4mm ,孔深l=32mm, 通孔

     机床；Z525立式钻床

刀具： 高速钢麻花钻

选择的高速钢麻花钻的直径为d_o=4mm

钻头的几何形状为（由《切削手册》表2.7可知

铸铁的强度头几何形状为：由《切削手册》表2.1及表2.2  选β=30^o  α_o=16^o  2Φ=118^o  2Φ₁=70^o

（2）切削用量

1) 决定进给量f

a)、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  

б_b200HBS  d_o=4mm时，f=0.18~0.22mm/r

 由于L/d=32/4=8>3,故取修正系数K=0.8

所以     f=(0.18~0.22)x0.8=(0.144~0.176) mm/r  

b) 按钻头强度决定进给量  根据表2.8，当б_b=190MP_a,d_o<=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б_b210MPa,d_o10.2mm,机床进给机构允许的轴向力为8330N（Z525钻床允许的轴向力为8830N（见《工艺设计手册》表4.2-14）时，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=(0.144~0.176) mm/r，根据Z525钻床说明书，选f=0.17mm/r（见《工艺设计手册》表4.2-16），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   d_o<=12mm时，轴向力F_f=1230N  

轴向力的修正系数为1.0，故F_f=1230N 

根据Z525钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为Fmax=8330N，由于F_f<Fmax,故f=0.17mm/r可以用。

2）决定钻头的磨钝标准及寿命

由《切削手册》表2.12，当d_o<= 6 mm时，钻头后刀面最大磨钝量取为（0.5~0.8）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，d_o=4 mm时，Vt=20m/min

切削速度的修正系数由《切削手册》表2.31可知

K_tv=1.0   K_mv=1.0  K_Tv=1.0   K_lv=0.85

所以   V=V_txK_v=20x1.0x1.0x1.0x0.85=17m/min

 

所以==1354r/min

根据Z525钻床说明书,可考虑选择nc=1360r/min(见《工艺设计手册》表4.2-15)

4）检验机床扭转及功率

  根据《切削手册》表2.21，当f<=0.17mm/r，d_o<=11.1 mm时

M_c=6.18N.m, 根据Z525钻床说明书,当n_c=1360r/min时， M_m> M_c

   又根据《切削手册》表2.23，当б_b=(170~213)MPa   d_o<=10mm  f<=0.53mm/r   v_c<=17.4m/min时 P_c=0.8KW

根据Z525钻床说明书,  P_c<P_E

所以有M_c< M_m      P_c<P_E    故选择的切削用量可用。

即   f=0.17mm/r   n=n_c=1360r/min  v_c=17m/min

(3)计算基本工时

  

   L=l+y+Δ   由《切削手册》表2.29查得y+Δ=2.5mm

故 =0.15min

 7．工序八：钻Ф5mm的孔，攻螺纹M6

  （1）加工条件

    工艺要求；孔径d_o=5mm ,孔深l=6mm, 通孔

     机床；Z525立式钻床

刀具： 高速钢麻花钻

选择的高速钢麻花钻的直径为d_o=5mm

钻头的几何形状为（由《切削手册》表2.7可知

铸铁的强度头几何形状为：由《切削手册》表2.1及表2.2  选β=30^o  α_o=16^o  2Φ=118^o  2Φ₁=70^o

（2）切削用量

1) 决定进给量f

a)、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  

б_b200HBS  d_o=5mm时，f=0.27~0.33mm/r

 由于L/d=6/5=1.2<3,故取修正系数K=1

所以     f=(0.27~0.33)x1=(0.27~0.33) mm/r  

b) 按钻头强度决定进给量  根据表2.8，当б_b=190MP_a,d_o<=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б_b210MPa,d_o10.2mm,机床进给机构允许的轴向力为8330N（Z525钻床允许的轴向力为8830N（见《工艺设计手册》表4.2-14）时，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=(0.27~0.33) mm/r，根据Z525钻床说明书，选f=0.28mm/r（见《工艺设计手册》表4.2-16），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   d_o<=12mm时，轴向力F_f=2110N  

轴向力的修正系数为1.0，故F_f=2110N  

根据Z525钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为Fmax=8330N，由于F_f<Fmax,故f=0.28mm/r可以用。

2）决定钻头的磨钝标准及寿命

由《切削手册》表2.12，当d_o<= 6 mm时，钻头后刀面最大磨钝量取为（0.5~0.8）mm,寿命T=20min

3)决定切削速度    由《切削手册》表2.15可知f=0.30mm/r时，标准钻头，d_o=5 mm时，Vt=16m/min

切削速度的修正系数由《切削手册》表2.31可知

K_tv=1.0   K_mv=1.0  K_Tv=1.0   K_lv=0.85

所以   V=V_txK_v=16x1.0x1.0x1.0x0.85=13.6m/min

 

所以==866r/min

根据Z525钻床说明书,可考虑选择nc=960r/min(见《工艺设计手册》表4.2-15)

4）检验机床扭转及功率

  根据《切削手册》表2.21，当f<=0.33mm/r，d_o<=11.1 mm时

M_c=10.49N.m, 根据Z525钻床说明书,当n_c=960r/min时， M_m> M_c

   又根据《切削手册》表2.23，当б_b=(170~213)MPa   d_o<=10mm  f<=0.53mm/r   v_c<=15.1m/min时 P_c=1.0KW

根据Z525钻床说明书,  P_c<P_E

所以有M_c< M_m      P_c<P_E    故选择的切削用量可用。

即   f=0.28mm/r   n=n_c=960r/min  v_c=13.6m/min

(3)计算基本工时

  

 L=l+y+Δ   由《切削手册》表2.29查得y+Δ=2.5mm

故 =0.03min

（2）攻M6的螺纹

   由〈〈工艺设计手册〉〉表6.2-14可知

    

 其中：l₁=(1~3)p   l₂=(2~3)p

公式中的n_o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为螺纹大径；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； f=p=1mm/r   d=6mm   n=680r/min

n_o=680r/min  i=1  所以

(1)      切削速度 

 

所以==10.7m/min

(2)      基本工时

=0.03min

 8．工序九：铣缺口

（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硬质合金端铣刀

W18Cr4V硬质合金端铣刀，牌号为YG6，由《切削用量简明手册》后称《切削手册》表3.1查得铣削宽度a_e<=90mm,深度a_p<=6mm,齿数Z=10时，取刀具直径d_o=100mm。又由《切削手册》表3.2选择刀具的前角r_o=+5^o;后角a_o=8_o;副后角a’_o=8_o,刀齿斜角λs=-10^o,主刃Kr=60^o,过渡刃Krε=30^o,副刃Kr’=5^o,过渡刃宽bε=1mm

(2)切削用量

  a)切削深度  因切削用量较小，故可以选择a_p=6mm,一次走刀即可完成所需尺寸。

 b)每齿进给量：由《切削手册》表3.30可知机床的功为7.5KW，查《切削手册》表3.5可得f=0.14~0.24mm/z,由于是对称铣，选较小量f=0.14mm/z

c)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（1.0~1.5）mm

  查《切削手册》表3.8, 寿命T=180min

d)计算切削速度   按《切削手册》表3.27中的公式

 

也可以由表3.16查得=77m/min  n_t=245r/min   v_ft =385m/min 

各修正系数为：K_mv=K_mn=K_mvf=1.0

              K_sv=K_sn=K_svf=0.8

  故   V_c=V_tK_v=77x1.0x0.8=61.6m/min

        n= n_tk_n=245x1.0x0.8=196r/min

        vf=v_ftk_vt=385x1.0x0.8=308mm/min

又根据XA5032铣床参数，选 n=235r/min    v_f =375mm/s，则实际的切削速度为：

  

所以==73.8m/min,实际进给量为：

 

所以==0.16mm/z

e)校验机床功率   查《切削手册》表3.24， 当бb=(174~207)MPa  ae<=70mm  ap<=6mm  do=100mm  Z=10  vfc<=385mm/min  近似为

 Pcc=4.6KW

根据XA5032型立铣说明书（《切削手册》表3.30），机床主轴允许的功率为Pcm=7.5x0.75=5.63KW

故 Pcc<Pcm  因此选择的切削用量可以采用 即

 ap=6mm  vf=375mm/min  n=235r/min  vc=73.8m/min  fz=0.14mm/z

f)计算基本工时

 

公式中： L=l+y+Δ；根据《切削手册》表3.26，可得 l+Δ=0mm, 所以L=l+y+Δ=25mm

  故  =25/375=0.07min

三、夹具设计

设计钻M6孔的钻床卡具。本夹具将用于XA6132卧式铣床，刀具为高速钢细齿圆锯片铣刀，对工件进行加工。

（一） 问题的提出

本夹具主要用于铣开双体，并且铣开的表面与的孔有一定的公差要求，又在加工本道工序时，的孔已经进行了加工，因此，在本道工序中主要考虑加工面与孔之间的要求，其次是考虑如何提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。

（二） 夹具设计

1.定位基准的选择

由零件图可知：被铣开的那的中心线与孔的中心线之间的公差等级要求较高，且铣开时的设计基准为孔的中心线。为了尽量的减小定位误差，应选孔为主要的定位基准，利用一个圆柱销和一个菱形销定位，消除三个自由度，再在底面用夹具体定位消除三个自由度。以便达到所需要求。

为了提高加工效率，现同时加工四个双体，同时，为了夹具简单，操作方便，利用多点联动夹紧机构夹紧。

2.切削力及夹紧力的计算

   刀具：高速钢细齿圆锯片铣刀   直径     齿数 Z=50 又由《切削手册》表3.28中的公式：

  

其中：                  Z=50       

所以  F=63.5N

  水平分力：

  垂直分力；

又在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数

其中  K₁为基本安全系数1.5

      K₂为加工性质系数1.2

      K₃刀具钝化系数 1.2

      K₄为切削特点系数（断续切削）1.2

所以 F ′=KF_H=69.9x1.5x1.2x1.2x1.2=181.2N

    为了克服水平方向的力，实际的夹紧力为

                N（f₁+f₂）= KF_H

其中    f₁为螺母与螺杆间的摩擦系数 

        f₂为工件与螺杆头（或压板）间的摩擦系数

  又查得   f₁ 和f₂为1.6 则

  

所以 

又选择的螺旋夹紧机构的基本尺寸如下（根据《机床夹具设计》 第三版表1-2-20、1-2-21、1-2-22、1-2-23查得：

r′=0                  tg  L=120mm  Q=30N

    则 可以提供的夹紧力为：

 

  所以  ==3140N

又由《机床夹具设计》 第三版表1-2-24查得   当螺纹的公称直径为12mm时 ，螺栓许用的夹紧力为5690N

由以上的数据可知：所选的螺旋机构提供的夹紧力大于所需的，且满足螺栓的许用夹紧力，故本夹具可以安全工作。

3. 定位误差分析

 1）定位元件尺寸及公差的确定    本夹具的定位元件为一圆柱销和一菱形销，其参数由（《机床夹具设计手册》图5-3及其表选  两定位销的尺寸及公差为：（定位销的公差取h8）。

2）零件图样规定  的孔的中心线与孔的中心线的长度误差为0.2mm，孔中的定位销与夹具体的垂直度误差为0.05，，此项技术要求应由定位销宽配合中的侧向间隙保证。已知的宽为，定位销为（定位销的公差取h8），则 一个定位销与一个孔的定位误差为：

  

 此处引起零件的定位误差为 <0.2mm

 故最大侧向间隙能满足零件的精度要求。

（2）计算定位销的中心线与夹具体垂直度误差

   定位销的宽度为   夹具体表面的粗糙度

故  mm

 所以最大垂直度误差能满足零件精度要求

四．设计心得

     通过这一次为期两周的机械设计课程设计，我感觉收获颇丰。首先，在设计过程中巩固了以前在课本中学习到的知识，通过实践加深了对一些问题的认识和了解。其次，通过这次设计，我同时也学到了很多新知识，独立思考，综合运用所掌握理论知识的能力得到很大的提高，学会了从生产实际出发，针对实际课题解决实际问题，掌握了综合使用各种设计手册、图册、资料的方法。

当然，在本次设计过程中同时也暴露出自己很多的缺点与不足：对制图软件，如CAD，CAXA掌握不够熟练，以致在设计中遇到了不少麻烦也耽误了不少时间；对于所学知识还没有做到仔细、认真消化，许多方面还是只有一个大概的认识，没有深入探讨，对实际事物没有深刻地了解，没有做到理论联系实际，没有达到对所学的知识熟练运用的水平。.因此,在这以后,我一定得把以前的知识再好好复习一遍,同时提高自己运用各类制图软件的能力.最后,对个我过帮助的老师和同学再次表示衷心的感谢。

五．参考文献

【1】徐嘉元，曾家驹主编《机械制造工艺学》机械工业出版社　97.8

【2】赵家齐：《机械制造工艺学课程设计指导书》，机械工业出版社

【3】李益民主编：《机械制造工艺设计简明手册》，机械工业出版社

【4】艾兴  肖诗纲主编.《切削用量简明手册》. 机械工业出版社,   1994

【5】浦林祥主编.《金属切削机床夹具设计手册》.机械工业出版社,  1984

【6】王启平主编《机床夹具设计》哈工大出版社 85.12

【7】东北重型机械学院主编《机床夹具设计手册》上海科学技术出版社　80.1

【8】徐灏主编《机械设计手册》机械工业出版社　91.9

【9】《机械制造工艺学》、《机床夹具设计》 （教材）

【10】孙丽媛主编，《机械制造工艺及专用夹具设计指导》，冶金工业出版社2002

【11】《机械零件设计手册》

【12】《机床夹具设计图册》

【13】《几何量公差与检测》第五版  甘永立 主编   上海科学技术出版社