哈工大夹具设计课程设计831003讲解Word文档下载推荐.docx
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通槽下底面
2×
M8通孔
φ8
φ5锥孔配件
φ5
三）拨叉的工艺性分析
其加工有四组加工：
（1）以22H12为主要加工面，拉内花键槽25H7，槽数为6个，其粗糙度要求是底边Ra1.6，侧边Ra3.2，22H12内孔粗糙度Ra6.3。
（2）另一组加工是粗精铣上端面，表面粗糙度要求为Ra3.2。
（3）第三组为粗精铣18H11底槽，该槽的表面粗糙度要求是两槽边
Ra3.2，槽底的表面粗糙度要求是Ra6.3。
（4）钻并攻丝2-M8。
三、工艺规程设计
（一）确定毛坯的制造形式
零件材料由题目已知为HT200，其生产工艺简单，铸造性能优良，考虑到零件需加工表面少，精度要求不高，有强肋，且工作条件不差，无交变载荷，又属于间歇工作，故选用金属型铸件，以满足不加工表面的粗糙度要求及生产要求。
内花键和螺纹孔、锥孔较小，不可直接铸出。
（二）基面的选择选择基面是工艺规程制定中最为重要的环节之一，机敏选择合理与否，直接关系到零件加工质量、生产效率和废品率的高低。
1.粗基准的选择
对于同时具有加工表面与不加工表面的工件，为了保证不加工面与加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面作为定位基准。
若工件上有多个不加工表面，应选其中与加工表面位置精度要求高的表面为粗基准。
如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。
为保证工件某重要表面的余量均匀，应选重要表面为粗基准。
应尽可能选择光滑平整，无飞边，浇口，冒口或其他缺陷的表面为粗基准，以便定位准确，夹紧可靠。
粗基准一般只在头道工序中使用一次，应该尽量避免重复使用。
从这些原则出发，结合零件分析，选择拨叉的右表面作为粗基准。
2.精基准的选择应满足基准重合，基准统一，自为基准，互为基准等原则。
所选的精基准应能保证定位准确，夹紧可靠，夹具简单，操作方便等。
根据形位公差的要求，选择花键中心线为精基准。
（三）表面加工方法的选择本零件的毛坯为铸件，待加工面有内孔，端面，及锥孔，内倒角等。
公差等级及粗糙度要求可见前面的分析和零件图。
其加工方法的选择如下：
（1）花键：
花键大径表面粗糙度为Ra1.6μm，毛坯孔未铸出，需钻，扩、铰孔、然后直接用拉刀拉出。
（2）端面：
本零件的端面大部分尺寸精度要求不高，很大部分无需去除材料。
待加工的主要端面有零件的上端面和左端面以及通槽，除通槽内侧表面粗糙度为Ra3.2μm及Ra6.3μm，经粗铣和半精铣即可。
（3）M8mm螺纹孔：
配钻方式加工。
（4）内倒角：
加工角度为15度的内倒角，采用钻床加工即可。
（四）工序顺序的安排
1.“先基准后其他”原则，首先加工基准——拨叉左端面
2.“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
3.“先主后次”原则，先加工主要表面——拔叉头左端面内花键孔，后加工次要表面——拨叉上端面和通槽底面及内侧面。
4.“先面后孔”原则，先加工拨叉左端面，再加工内花键孔；
先加工拨叉上端面，后钻M8孔
（五）确定工艺路线在考虑上述工序顺序安排原则的基础上，拟定工艺路线方案如下：
1.工艺路线方案一工序Ⅰ：
粗铣左端面工序Ⅱ：
钻孔φ20mm、扩孔至φ22+00.021mmRa=3.2μm工序Ⅲ：
拉花键，保证尺寸φ25H7和φ6H9工序Ⅳ：
精铣左端面至80mmRa=3.2μm工序Ⅴ：
粗铣沟槽16工序Ⅵ：
精铣沟槽18+00.11×
35槽底Ra=6.3μm槽内侧Ra=3.2μm工序Ⅶ：
粗铣上平面工序Ⅷ：
精铣上平面Ra=3.2μm工序Ⅸ：
钻孔2×
φ6.7，攻螺纹2×
M8mm工序Ⅹ：
倒角0.4×
15°
工序Ⅺ：
去毛刺、清洗
工序Ⅻ：
检验
2.工艺路线方案二工序Ⅰ：
精铣左端面至80mm，Ra=3.2μm工序Ⅲ：
钻孔φ20mm、扩孔至φ22+00.021mmRa=3.2μm工序Ⅳ：
工序Ⅴ：
拉花键，保证尺寸φ25H7和φ6H9工序Ⅵ：
粗铣沟槽16工序Ⅶ：
35槽底Ra=6.3μm槽内侧Ra=3.2μm工序Ⅷ：
粗铣上平面工序Ⅸ：
精铣上平面Ra=3.2μm工序Ⅹ：
M8mm工序Ⅺ：
去毛刺、清洗工序Ⅻ：
3.工艺方案的比较分析与选择上述两种方案均是符合工序安排原则的，但在部分细节排序上有所不同。
而诸如先精加工槽或者表面后加工花键等明显不符合原则的方案则直接略去，在此列举没有意义。
而粗加工和精加工也应该分开，否则粗加工精加工机床的特性不同可能造成加工精度的不够。
虽然粗加工有时候能达到所要求的精度条件，但考虑工人水平和机床的可能不是很好，所以采用粗、精加工的方式。
方案一的左端面的粗、精加工是断开的，而方案二则是放在了一起连续进行。
该零件的精基准是花键中心，所以精加工应尽量以其为基准，所以建议左端面的精铣应放在花键的加工之后。
这样更加符合“先基准后其他”“先粗后精”的原则。
再来看倒角，方案一的倒角工序放在了拉花键之后，这样做的结果是在倒角过程中切削量变化很大，造成刀具收到冲击，降低了刀具的寿命甚至于损坏刀具。
所以方案二对于倒角工序的安排更加合理。
本次产品车床拨叉是中批量生产，所以工序太多必然会增加机床和人力成本，但是工序太集中又会使得生产效率低下，所以一个工序中尽量最多安排两个工步。
根据上述分析，最终确定工艺方案路线如下表：
工序名称
设备
工艺装备
粗铣左端面
X52K立式铣床
端铣刀、卡尺
钻孔φ20mm、扩孔至φ
+0.021
22+00.021mmRa=3.2μm
Z525立式钻床
麻花钻、扩孔钻、卡尺、塞规
卡尺
拉花键
卧式拉床L6120
拉刀、卡规
精铣左端面至80mmRa=3.2μ
粗铣沟槽、精m铣沟槽18+00.11×
X62卧式铣床
三面刃铣刀、卡规、深度卡尺
粗铣上平面、精铣上平面
φ6.7
麻花钻、塞规
攻螺纹2×
M8mm
丝锥
钻、铰φ5锥销孔
立式钻床
麻花钻、锥度铰刀、塞规、卡尺
去毛刺
钳工台
平锉
清洗
清洗机
终检
塞规、百分表、卡尺等
四、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
（一）余量计算
C6140拨叉是中批量生产，材料为HT200，毛坯质量为0.84kg，
b200MPa。
根据上述原始资料和加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以及毛坯尺寸。
1.零件长40mm，宽为80mm，高为75mm，故零件最大轮廓尺寸为80mm。
选取公差等级CT由《机械制造工艺设计课程简明手册》中表2.2-3可查得毛坯件的公差等级为7-9级，取为8级。
铸件尺寸公差可以根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级CT，由《机械制造工艺设计课程简明手册》中表2.2-1可查得尺寸公差为CT=1.6mm。
2.求机械加工余量由《机械制造工艺设计课程简明手册》表2.2-5查得机械加工余量等级范围为F。
求要求的机械加工余量对所有的加工表面取同一数值，由《机械制造技术基础课程设计指南》表2.2-4查得最大轮廓尺寸为80mm、机械加工余量为F级，为MA=2.0m。
3.求毛坯尺寸，2-M8通孔和Φ5锥孔较小铸成实心；
所有面单侧加工
即：
长度R=F+MA+CT/2=80+2+1.6/2=82.8mm
高度R=F+MA+CT/2=72+2+1.6/2=74.8mm
为了简化铸件的形状取高75mm和高83mm，同理于通槽，加工余量选择3mm。
由手册表2.2-8可得最小铸造斜度选择30'
。
（二）粗，精加工分配：
1.顶面的单边总加工余量为Z＝2.8mm。
查《机械制造工艺设计课程简明手册》表2.3-21粗加工后余量为1.0mm,故粗加工量为Z＝2mm。
2.左端面面精加工余量同C面Z＝1mm故D面粗加工余量Z＝2mm。
3.通槽：
精加工余量Z＝1mm故粗加工余量Z＝2mm。
4.花键孔：
故采用拉削加工，内孔尺寸为φ22H12。
由《机械制造工艺设计课程简明手册》表2.3-9确定孔的加工余量分配：
钻孔：
φ20mm
扩孔：
φ22mm
拉花键孔：
（6-Φ25H7*φ22H12*6H9）
5.螺纹孔：
钻孔Φ6.7后攻螺纹。
五、确定切削用量及基本工时（机动时间）在工艺文件中还要确定每一步的切削用量——背吃刀量asp、进给量f及切削速度vc。
确定方法是：
先确定切削速度（由工序或者工步余量确定切削深度——精、半精加工全部余量在一次走刀中去除：
粗加工全部余量也最好在一次走刀中全部去除，在中等功率计床上一次走到可以达到8-11mm）和进给量（根据本工序或工步的加工表面粗糙度确定进给量，对粗加工工序或工步，根据加工表面粗糙度初选进给量后还要校验机床的结构强度），在确定切削速度（可用查表法或者计算法），用切削速度vc换算出转速nc，据此在选择的机床实有的转速表中选择接近的主轴转速nc机作为实际转速，在换算出vc机填入工艺文件。
对于粗加工，选取vc机、asp、f机后，还有校验机床功率是否足够。
（一）铣左端面粗铣：
1.加工条件
1工件材料：
HT200，b200MPa，硬度190-210HBS，铸造。
2加工要求：
粗铣左端面至工件长度为81mm切,削宽度为40mm。
3机床：
X52K立式铣床；
4刀具：
由《工艺手册》表3.1-27，选择端铣刀，《切削手册》表1.2，刀具材料可选择YG6。
再根据《切削手册》表3.1可知，铣削深度小于ap=4mm时，已知铣削宽度为40mm，可以选择细齿端铣刀直径为d0=60mm。
根据选择刀
具齿数z=6。
根据《切削手册》表3.2，选择刀具前角05，后角08，副后角08，主偏角60，过渡刃倾角30，副偏角5，刀齿斜角s10刀齿过渡刃宽度b1.5mm。
2.确定切削用量及基本用时
（1）确定切削用量
1铣削深度ap：
由于粗铣单边的加工余量为2mm，故ap=2mm。
2每齿进给量fz：
由《切削手册》表3.30可得X52K铣床的功率为7.5KW，根据表3.5可得fz=0.14-0.24mm/z，可取fz=0.18mm/z。
3铣刀磨钝标准以及耐用度：
由《切削手册》表3.7可得，铣刀刀齿后面最大磨损限度为1-1.5mm；
根据表3.8查得铣刀的平均寿命为T=180min。
4
切削速度：
根据《切削手册》表3.16可查得并未给出数值，所以自行计算，根据表3.27可得铣削时的切削速度公式为：
pv0，m0.32，T180min，ap2mm，fz0.18mm/z，ae40mm，z10，d80mm，kv1。
则有：
245600.2
0.320.150.350.20
1000vc
d
1800.3220.150.180.35400.260100082.83r/min439.43r/min
60
根据《切削手册》表3.30，选取主轴转速为n475r/min，实际切削速度：
nd47560
vc89.53m/min1.49m/s
10001000
工作台每分钟进给量为:
fMzvffzZn机0.186475513mm/min
根据《切削手册》表3.30，工作台进给量可选vf475mm/min
⑤校验机床功率：
根据《切削手册》表3.28，铣削功率为PcFcvcc1000
FCFaxpFfzyFaeuFzk
Fcd0qFnwFkFc
实际上每齿的进给量为：
fMzzn
0.17mm/z
4756
式中，CF54.5，xF0.9，yF0.74，uF1.0，wF0，qF1.0，ap2mm，
fz0.18mm/z，ae40mm，z10，d60mm，kFc0.81（表1.28）
0.911
54.520.90.174016
6014750
Pc1000
Fcvc56.021.490.083KW
1000
由《切削手册》表3.30可知道X52K铣床电机功率为7.5KW，效率0.75，显然满足使用要求。
最终确定的切削用量为:
fz0.17mm/z,fMz475mm/min,n475r/min,vc1.49m/s
3.计算基本工时
由《工艺手册》表6.2-7可知端铣刀铣平面的时间为Tjllf1Mzl2
l10.5（dd2ae2）ap（1~2）8.79（1~2），取10；
l21~3，取2
tg
由于精铣单边的加工余量为1mm，故ap=1mm。
根据表3.5可得f=0.5-1.0mm/r，可取fz=0.1mm/z。
③铣刀磨钝标准以及耐用度：
由《切削手册》表3.7可得，铣刀刀齿后面最大磨损限度为0.3-0.5mm；
④切削速度：
根据表3.16可由插值法得铣削时的切削速度为：
1000vc1000135
ncr/min716r/min
d60
根据《切削手册》表3.30，选取主轴转速为n750r/min，实际切削速度：
nd75060
vc135m/min。
vc141.37m/min2.36m/s
c10001000
fMzvffzZn机0.16750450mm/min
根据《切削手册》表3.30，工作台进给量可选vf475mm/min。
fzfMz4750.106mm/z
zn7506
fz0.106mm/z,fMz475mm/min,n750r/min,vc2.36m/s
由Tjll1l2，而l,l1,l2和粗铣相同。
fMz
二）钻扩Φ22孔+倒角
1.加工条件①加工要求：
钻孔直径20mm钻,通。
2机床：
Z525立式钻床；
3刀具：
选择硬质合金麻花钻，《切削手册》表1.2，刀具材料可选择YG6。
1进给量f：
由《实用金属切削加工工艺手册》可得当d=20mm加,工材料为HT200时，f=0.2-0.4mm/r，根据《切削手册》表2.35钻床参数，f=0.22mm/r。
2铣刀磨钝标准以及耐用度：
由《切削手册》表2.12可得，铣刀刀齿后面最大磨损限度为0.4-0.8mm；
平均寿命为T=60min。
3
根据《切削手册》表2.18可查得，vc60~80（m/min）,取vc60m/min。
根据《切削手册》表
2.35，选取主轴转速为nw960r/min，实际切削速
度：
1m/s
vcnwdw9602060m/min
最终确定的切削用量为
f0.22mm/r,n960r/min,vc1m/s
由《切削手册》表2.29可知入切量和超切量为l18mm
ll1808则tm110.42min25.2s
m1nwf9600.22
1加工要求：
扩孔直径22mm，Ra3.2。
选择硬质合金扩孔钻，《切削手册》表1.2，刀具材料可选择YG6。
由《切削手册》表2.10可得f=1.0-1.2mm/r，根据《切削手册》表2.35得f=0.81mm/r。
由《切削手册》表2.12可得，铣刀刀齿后面最大磨损限度为0.8-1.4mm；
平均寿命为T=40min。
3切削速度：
根据《实用金属切削加工工艺手册》表8.84可查得，
10
1000vc1000600.95
vc0.95m/s,则nscr/min825r/min
dw22
根据《切削手册》表2.35，选取主轴转速为nw680r/min，实际切削速度：
f0.81mm/r,n680r/min,vc0.87m/s
ll1808
tm110.16min9.6s
m1nwf6800.81
倒角：
为缩短辅助时间，钻床主轴转速与扩孔相同，采用150°
锪孔钻，手动进给。
（三）拉花键
拉花键Φ25H7
卧式拉床L6120。
矩形花键拉刀，W18Cr4V做拉刀材料，柄部40Cr材料。
单面的齿升量由《切削加工简明实用手册》表8-160可得为0.04-0.1mm，取0.05mm。
2.确定切削用量及基本用时
由表8-161，可得拉削速度v=4~5m/min，取v=4m/min。
拉削工件长度l：
l80mm；
拉刀长度l1：
l1760mm；
根据以上数据代入公式（公式由《工艺手册》表6.2-15得）Tizblki1000vfzz式中参数来自《工艺手册》表6.2-15。
l80
1.2，k=1.4,fz0.05，D（1.251.5）l1.48012.5，z7
D12.51.5801.21.4760
Ti0.64min38.4s
i100040.057
四）粗铣精铣通槽
粗铣：
粗铣至通槽宽度为16mm，背吃刀量4mm。
X62卧式铣床；
由《工艺手册》表3.1-27，选择细齿三面刃铣刀，《切削手册》表1.2，刀具材料可选择高速钢。
铣刀直径为d0=125mm，厚度L=16mm刀具齿数z=20。
根据《切削手册》表3.2，选择刀具前角05，后角016（周
齿），06（端齿），主偏角60，过渡刃倾角30，副偏角2，
螺旋角15。
1）确定切削用量
由于粗铣两边的加工余量为4mm，故ap=4mm。
②每齿进给量fz：
由《切削手册》表3.30可得X62铣床的功率为7.5KW，根据表3.3可得fz=0.15-0.30mm/z，可取fz=0.15mm/z。
③铣刀磨钝标准以及耐用度：
由《切削手册》表3.7可得，铣刀刀齿后面最大磨损限度为0.5-0.8mm；
根据表3.8查得铣刀的平均寿命为T=120min。
vCvd0qvk
vcTmapxvfZyvaeuvzpvkv
式中各项分别为：
Cv25，qv0.2，xv0.1，yv0.4，uv0.5，pv0.1，
m0.15，T120min，ap4mm，fz0.15mm/z，ae35mm，z20，d125mm，kv1。
251250.2
vc1200.1540.10.150.4350.5200.117.46m/min。
1000vc10007.46ncr/min18.99r/min
125
根据《工艺手册》表4.2-39，选取主轴转速为n30r/min，实际切削速
nd30125
vc11.78m/min0.196m/s
fMzvffzZn机0.15203090mm/min
根据《工艺手册》表4.2-40，工作台进给量可选vf95mm/min
12
式中，CF300，xF1，yF0.65，uF0.83，wF0，qF0.83，ap4mm，fz0.158mm/z，ae35mm，z20，d125mm，kFc0.76（表1.28）
10.650.83
300410.1580.65350.8320
Fc0.8300.761991.1N
c1250.83300
Fcvc1911.10.196
Pccc0.374KW
X62铣床电机功率为7.5KW，效率0.75，满足使用要求。
最终确定的切削用量为:
fz0.158mm/z,fMz95mm/min,n30r/m
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