CA6140拨叉831003夹具课程设计文档格式.docx
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二零件的分析：
零件的作用：
题目给定的零件是CA6140拨叉（见附图1）它位于车床变速机构中，主要起换档，移齿轮的配
合精度要求很高。
使主轴回转运动按照工作者的要求进行工作。
宽度为30+0.0120mm的面寸精度要求很高，因为在拨叉拔动使滑移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙很大时，滑移齿轮得不到很高的位置精度。
所以，宽度为30+0.0120mm的面的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。
零件的工艺分析：
CA6140拨叉共有两组加工表面。
1）以花键孔的中心线为基准的加工面这一组面包括Ø
26+0.230mm的六齿方花键孔、Ø
23+花键底孔两端的2X150到角和距中心线为22mm的平面。
2）以工件右端面为基准的6+0.030mm的花键经上述分析可知，对于两组加工表面，可先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面。
零件的结构特点
宽度：
30+
Ø
花键：
6+0.030mm
拔叉84009的毛坯为铸造件，在零件图上只有2处位置误差要求，即上顶面与花键中心线的平行度误差≤，18H11槽的两侧面与花键中心线的垂直度误差≤
零件外形上大体上与六面体相似，形状大体如右图：
零件剖视图
生产纲领、生产类型的确定
根据指导老师要求，设计此零件为铸件，成批大量生产，工艺的安排基本倾向于工序分散原则，设备的选用是通用设备和专用工装，工艺手段以常规工艺为主，新工艺为辅的原则。
三、工艺规程设计
确定毛坯的制造形成:
CA6140车床拔叉，零件材料HT20-40，硬度190HB～210HB，生产类型为大批量生产，毛坯为铸件，灰铸铁的机械加工余量按JZ67-62规定了灰铸铁铸件的三种精度等级和相应的铸件机械加工余量、尺寸偏差和重量偏差，在大批量生产的铸件，采用2级精度铸件，毛坯重量由《金属机械加工工艺人员手册》表5-2有零件≤80kg，偏差为7%，故毛坯估算约为1.0kg，采用2级精度铸件，顶面的加工余量和底面的加工余量忽略不计，两侧面的加工余量也忽略不计，由表5-4左右端面的加工余量为3±
，其余部分均为实心部分。
毛坯如右图：
上顶面与花键中心线的平行度误差≤，18H11槽的两侧面与花键中心线的垂直度误差≤
基准的选择。
1）粗基准的选择：
因为要保证花键的中心线垂直于右端面，所以以Φ40的外圆表面的粗基准。
2）精度基准的选择：
为保证定位基准和工序基准重合，以零件的A面为精基准。
制定工艺路线
工序Ⅰ：
1）粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15°
倒角。
以Ф40mm圆柱面为粗基准。
选用C3163-1转塔式六角车床及三爪卡盘夹具；
2）粗、精车B/C面；
3）拉花键。
以A面为基准；
4）以花键的中心线及A面为基准。
选用X62W卧式铣床加专用夹具；
5）开档，以花键的中心线为基准；
6）钻配作孔、螺纹孔；
7）机械加工余量。
CA6140的拨叉材料为HT200。
毛坯重量为kgσb=160MPaHBS生产类型为由大、中批量生产，采用模锻锻模。
根据上述的原始资料加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以毛坯尺寸如下：
毛坯重量为:
1.0kg
σb=160MPaHBS
2.A面的加工余量：
A面有3±
0.8mm的加工余量，足够把铸铁的硬质表面层切除
3.矩形花键底孔。
要求以矩形花键的外径定心，故采用拉削加工内孔尺寸为Φ230+，见零件图，参照《金属机械加工工艺人员手册》表3-59确定孔加工余量的分配。
钻孔Φ20mm
扩孔Φ21mm
拉花键
花键孔要求以外径定心：
拉削时加工余量参照《金属机械加工工艺人员手册》取Ζ=1mm
4.B面的加工余量。
此工序分2个工步1、粗铣B面2、精铣B面。
精加工余量为0.2mm
粗铣加工余量为
5.计算切削用量
（1）已知长度方向的加工余量为3±
0.8mm。
实际端面的最大加工余量为3.8mm。
故分二次加工（粗车和半精车）。
长度加工公差IT１２级取-0.46mm（入体
A面加工余量：
3±
0.8mm
内孔尺寸为Φ230+
精加工余量为：
0.2mm
粗铣加工余量为：
长度方向的加工余量为3±
实际端面的最大加工余量为
方向）
（2）进给量、根据《切削简明手册》（第3版）表当刀杆尺寸为16mm×
25mm,ａｅ≤３mm时，以及工件直径为Φ60mm时（由于凸台B面的存在所以直径取Φ60mm）
ƒ=-0.8mmｒ.
按C３１６３－１车床说明书取ƒ=0.6mm/n。
由于存在间歇加工所以进给量乘以k=—所以：
实际进给量f=×
=0.48mm/ｒ
按C３１６３－１车床说明书ƒ＝ｍｍ／ｒ
（3）计算切削速度。
按《切削简明手册》表，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）
刀具材料YG6
V=Cv/（Tm·
apxv·
fyv）·
kv
其中：
Cv=158xv=yv=0.4M=修正系数Ko见《切削手册》表
kmv=kkv=kkrv=ksv=kBV=
∴Vc=158/（·
·
·
0.=（m/min）
（4）确定机床主轴转速ns=1000vc/
dw=（r/min）
按C３１６３－１车床说明书:
ｎ＝200r／min
取ƒ=0.6mm/n
实际进给量：
f=×
计算切削速度：
Vc=（m/min）
主轴转速为：
ns=1000vc/
dw
=（r/min）
所以实际切削速度V=40.8m/min
6.钻孔、扩孔、倒角。
（1）、钻孔
钻头选择：
见《切削用量简明手册》表
钻头几何形状为（表及表）：
双锥修磨具刃，钻头参数：
ｄ＝Ф20ｍｍβ=30°
，2Φ=118°
，2Φ=70°
，bε=3.5mm,ao=12°
Ψ=55°
b=2mm
根据《切削用量简明手册》表2-9确定f=
ａ、按机床进给强度决定进给量：
根据表,
当σb＝210MPaｄ0＝20.5mm
可确定f=。
按C3163-1车床说明书取f=0.62mm/n.
ｂ、决定钻头磨钝标准及寿命表，当do=20mm、钻头最大磨损量取寿命T=45min.
ｃ、切削速度由《切削用量简明手册》，表得Ｖ=21m/min
n=1000V/
D=由机床技术资料得和接近的有280n/m和400n/min取280n/min
取n=280m/min.实际Ｖ=17m/min
实际切削速度：
V=40.8m/min
进给量：
f=
钻头最大磨损量取
寿命T=45min
切削速度：
Ｖ=21m/min
D=
实际Ｖ=17m/min
d、基本工时，Tm=L/nf=（80+10）/=（min）
入切量及超切量由表.查出Ψ+△=10mm
所以Tm=L/nf=（80+10）/=（min）
（2）、扩孔
刀具直径do=21mm；
刀具几何参数同上。
由于两孔直径相差不大，为了节省停车和调换走刀量等辅助时间，n和f都不变，所以Tm同上Tm=
倒角刀具15°
锪钻由于两孔直径相差不大，以表面粗度要求不高手动进给。
（3）、倒角
刀具：
专用刀具。
此工步使用到专用刀具与手动进给。
检验机床功率按《切削用量简明手册》表４可以查出当σｂ＝160～245HBS
ａｐ≤ｍｍｆ≤ｍｍ／ｒ
Ｖｃ≤41ｍ／minＰｃ＝
按C３１６３－１车床说明书主电机功率Ｐ＝11ｋｗ
可见Ｐｃ比Ｐ小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求,钻削功率检验按《切削用量简明手册》
Tm=L/nf
=（80+10）/
=（min）
刀具直径do=21mm
n和f都不变
Tm=
主电机功率：
Ｐ＝11ｋｗ
表当ｄｏ＝21ｍｍｆ＝ｍｍ
查得转矩Ｍ＝《切削用量简明手册》表由表得功率公式
ＰC＝McVc/30do=30x21=
可见ＰC比Ｐ小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要
工序Ⅱ拉花键孔
单面齿升：
根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿为0.06mm,
拉削速度v=0.06m/s（3.6m/min）
切削工时t=Zblηk/1000vfzZ
式中：
Zb单面余量1.5mm（由Φ21mm拉削到
Φ25mm）；
L拉削表面长度：
80mm；
η考虑校准部分的长度系数，取；
k考虑机床返回行程系数，取
v拉削速度（m/min）；
fz拉刀单面齿升
Z拉刀同时工作齿数，Z=l/p；
P拉刀齿距
P=
转矩Ｍ＝主电机功率：
单面齿为0.06mm,
拉削速度：
v=0.06m/s（3.6m/min）
单面余量：
拉削表面长度：
80mm
拉刀齿距
P=12mm
∴拉刀同时工作齿数z=l/p=80/12≈7
∴其本工时Tm=×
80×
×
1000×
7=（min）
工序Ⅲ粗铣，精铣B面。
加工要求：
粗铣B面，精铣B面，Ra=ｕｍ。
用标准镶齿圆柱铣刀粗铣加工余量3mm
机床：
Ｘ62W
加工工件尺寸：
40mm长度：
28mm
1.粗铣
1）选择刀具
根据《切削用量简明手册》表铣削宽度ae≤5mm时。
直径为do=50mm故齿数Ｚ＝８，由于采用标准镶齿圆柱铣刀铣刀几何参数（表）rn=10°
ao=16°
2）切削用量
留精铣的加工余量为，所以本道工步切削宽度ac＝±
ｍｍ，由于加工表面精度要求Ra=um.根据表得每转进给量ｆ＝～１mm/r就能满足要求，但考虑到Ｘ62W功率为，机床为中等系统刚度和Ｘ62W铣床说明书所以每转进给量ｆ＝r
3）选择刀具磨钝标准及刀具寿命。
根据《切削用量简
∴其本工时
Tm=（min）
40mm
长度：
齿数Ｚ＝８
精铣的加工余量为
切削宽度：
ac＝±
ｍｍ
每转进给量：
ｆ＝r
明手册》表、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为镶齿
铣刀do=50mm，刀具寿命T=120min（表）
4）决定切削速度Vc、可根据《切削用量简明手册》表确定
Z=8,aP=40-70mm,ac=±
ｍｍ,fz=f/z=0.0750.1mm/z
Vc=（Cvdoqv）/（TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv）
Cv=20,qv=,Xv=,yv=,uv=,
pv=,m=,Km=,
Ksv=,KTv=,Kv=KmxKsvxKTv=
d=/=151r/min
根据X62W型铣床说明书选n=160r/min
Vc=1000=/1000=25.1m/min
Vf=nf==96mm/min
选Vf=80mm/min实际fz=Vf/（nxz）=0.0625mm/z
5）机床功率：
根据《切削用量简明手册》表当
Vc=71m/minae=2.8mmap=41mmfz=
最大磨损量为
镶齿铣刀：
do=50mm，
刀具寿命T=120min
n=160r/min
Vc=25.1m/min
Vf=96mm/min
fz=0.0625mm/z
Kmpc=
切削功率的修正系数：
故Pct＜,根据X62W型铣床说明书，机床主轴允许的功率为
Pcm=×
=故Pcc＜Pcm因此所决定的切削用量可以采用。
ae=2.8mmVf=80m/minn=160r/minVc=25.1m/minfz=z
6）基本工时根据《切削用量简明手册》表
Tm=（L+L1+△）/Vf=（28+14）/80=（min）L1+△=14mm
2.精铣
1）选择刀具
刀具与上道工步是同一把刀。
2）切削用量
精铣的加工余量为，所以本道工步切削宽
度:
ae＝0.2mm，ｆ＝
3）决定切削速度Vc、可根据《切削用量简明手册》
表确定
ac=0.2mm,Vc=（Cvdoqv）/（TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv）=33.1m/min
机床主轴允许的功率为：
Pcm=
基本工时：
Tm=（min）
L1+△=14mm
精铣的加工余量为，本道工步切削宽度:
ae＝0.2mm，
ｆ＝
d=/=211r/min根据X62W型铣床说明书选n=210r/min
Vf=nf==126mm/min、VF=125mm/minfz=Vf/（nxz）=0.074mm/Z
4）基本工时根据《切削用量简明手册》表
Tm=（L+L1+△）/Vf=（28+14）/125=（min）L1+△=14mm
工序Ⅳ铣削8+0.030mm槽。
加工工件尺寸：
8+0.030mm,长度L=40mm
加工要求：
高速钢错齿三面刃铣刀（精密级K8）加工余量8用乳化液冷却机床：
X62W
1）选择刀具：
由加工尺寸公差。
所以铣刀精度为精密级K8
铣刀参数：
L=8mmD=63d=22d1=34ro=15°
ao=12°
an=6°
Z=16
2）选择切削量
由于槽的深度为8mm,故一次走完，ae=8mmap=8mm
由《切削用量简明手册》表确定f=-0.3mmr现
取f=0.3mm/rfz=16=0.018mm/z
3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：
根据《切削用量简明手册》表,得最大磨损量为由表
Vc=211r/min
n=210r/min
Vf=126mm/min、VF=125mm/minfz=0.074mm/Z
Tm=（min）L1+△=14mm
铣削8+0.030mm槽
8+0.030mm,
长度L=40mm
铣刀精度为精密级K8
f=0.3mm/rfz=16
=0.018mm/z
刀具寿命：
T=100min
确定刀具寿命：
4）决定切削速度Vc和每齿进给量Vf、由《切削用量简明手册》的公式
Vc=（Cvxdoxqv）/（TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv）·
Kv
Cv=25,qv=,Xv=,yv=,uv=,
pv=,m=,Km=,Ksv=,KTv=,
Kv=KmxKsvxKTv=82.86m
根据X62W型铣床说明书选nc=375r/min
实际速度Vc=
donc/1000=74.2m/min
选Vfc=ncf==112.5mm/min根据X62W型铣床说明书选
Vf=110mm/min
fzc=110/375×
16=0.018mm/z
根据《切削用量简明手册》表公式
圆周力fc=（CFapxffzyFaeVFZ/doaFnWF）KFC
KTV=KMFC=
由表28得CF=30，XF=，yF=，UF=，
WF=0，q=，
KFC=
实际速度：
Vc=74.2m/min
每齿进给量：
fzc=0.018mm/z
圆周力：
Fc=N
Fc=（CFapxffzyFaeVFZ/doqFnWF）KFC=30X8XX8/63X375=N
M=FCdo/2×
103=•M
Pc=FcVc/1000=根据X62W型铣床说明书，功率足够。
Tm=（L+L1+△）/Vf=（40+14）/110=（min）
L1+△=14mm
工序Ⅴ铣宽为180+0.12mm槽
用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽180+0.12mm，长L=40mm，加工余量23mm
由于此工步的设计尺寸精度要求很高，用铣削加工很难达到尺寸精度的要求，所以为了留给下一道公序磨削的加工余量，所以分两步走，ae=23，ap=10mm
1）选择刀具
L=10D=100mmd=30mmro=15°
Z=24
2）选择铣削用量
由于槽的宽度为30mm,故二次走完，ae=23mmap=10mm
由《切削用量简明手册》表确定f=0.5mm/r现取f=0.8mm/rfz=24=0.02mm/z
机床功率:
Pc=FcVc/1000
=
基本工时:
加工工件尺寸:
宽180+0.12mm，
长L=40mm，
加工余量23mm
ae=23mmap=10mm
f=0.8mm/rfz=24
=0.02mm/z
3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：
根据《切削用量简明手册》表,得最大磨损量为由表确定刀具寿命：
4）确定切削速度Vc和每齿进给量Vf：
由《切削用量简明手册》的公式
Kv
Ksv=,KTv=,
Kv=KmxKsvxKTv=
=98.6m/min
n=1000×
Vc/
do=1000×
100=314r/min
根据X62W型铣床说明书选nc=300r/min
donc/1000=94.2m/min
选Vfc=ncf==150mm/min根据X62W型铣床
说明书选Vf=150mm/min
fzc=150/300×
24=0.020mm/z
5）基本工时根据《切削用量简明手册》表
Tm=（L+L1+△）•i/Vf=（40+20）X2/150=（min）
L1+△=20mmi=2（走两次）
最大磨损量为刀具寿命:
nc=300r/min
实际速度:
Vc=
donc/1000
=94.2m/min
每齿进给量Vf：
Vf=150mm/min
fzc=0.020mm/z
L1+△=20mmi=2（走两次）
四、夹具设计
问题的提出
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具
经过与指导老师协商，决定设计第4道工序——开档夹具。
定位基准的选择
由零件图可知，其设计基准为花键孔中心线和工件的右加工表面（A）为定位基准。
因此选用工件以加工右端面（A）和花键心轴的中心线为主定位基准。
定位误差分析
由于槽的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合，故轴
向尺寸无基准不重合度误差。
径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸
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