1、8（四）确定切削用量及基本工时。9夹具设计20（一）问题的提出20（二）夹具设计20参考文献22小结23械加工工序卡片24一 设计的目的：机械制造工艺学课程设计,是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程，经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。同时，也为以后搞好毕业设计打下良好基础。通过课程设计达到以下目的：1、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。2、通过对零件某
2、道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。通过学生亲手设计夹具（或量具）的训练，提高结构设计的能力。3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。二 零件的分析题目给定的零件是 CA6140 拨叉（见附图 1）它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求进行工作。宽度为 18+0.012 mm 的槽尺寸精度要求很高，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 18+0.012 mm 的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。CA6140 拨叉共有两组加工
3、表面。1. 以花键孔的中心线为基准的加工面00这一组面包括 25+0.23 mm 的六齿方花键孔、22+0.28 花键底孔两端的 2X150 到角和距中心线为 27mm 的平面。2. 以工件右端面为基准的 8+0.03 mm 的槽和 18+0.12 mm 的槽经上述分析可知， 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。二、工艺规程设计（一） 确定毛坯的制造形成。零件材料 HT200、考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击性载荷，因此选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠。由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大， 故可采取模锻成型。经查金
4、属机械加工工艺人员手册表 5-5 取等级为 2 级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为30.8mm。毛坯零件图如下图：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 40 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。方案一工序：1. 粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端 15倒角。2. 粗、精铣削 B 面。3. 铣削 8+0.03 mm 的槽。4. 铣削 18+0.012 mm 的槽。5. 拉花键。方案二以 40mm 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. 拉花键。以 A 面为基准，
5、3. 铣削槽 B 面。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4. 铣削 8+0.03 mm 的槽。选用X62W 卧式铣床加专用夹具。5. 铣削 18+0.0120mm 的槽。方案分析：上述两方案中，工艺方案一把拉花键放在最后一道工序。但此方案中 2.3.4 工序很难对工件进行定位和加紧、方案二中，把花键放在第一道工序的后边，这样，方案二中的 3.4.5 道工序很容易对工件进行定位与加紧即以花键中心线和 A 面作为 3.4.5 道工序的定位基准。此方案定位精度高，专用夹具结构简单、可靠，所以采用方案二比较合理。以上工艺过程详见附表 1“机械加工工艺过程综合卡片”（二）
6、 机械加工余量。CA6140 的拨叉材料为 HT200。毛坯重量为 1.0 kgb =160MPa HBS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：1. A 面的加工余量A 面有 30.8mm 的加工余量，足够把铸铁的硬质表面层切除2. 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 22+0.28，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 20mm扩孔 21mm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 2=1mm3. B
7、 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 2.8mm工序 ：车削 A 面。1加工条件。工件材料：灰口铸铁 HT200。b=145MPa。铸造。加工要求：粗、半精车 A 面并保证 28mm 的工序尺寸，Ra=3.2m机床 C3163-1。转塔式六角卧式车床。刀具：刀片材料。r =12. ao=6-8b= -10o=0.5Kr=90 n=152、计算切削用量。（1） 已知长度方向的加工余量为 30.8mm 。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 IT级 取-0.46mm（入体方向）（2
8、） 进给量、根据切削简明手册（第 3 版）表 1.4 当刀杆尺寸为16mm25mm,mm 时，以及工件直径为 60mm 时（由于凸台 B面的存在所以直径取 60mm）=0.6-0.8mm/.按 C车床说明书取 =0.6 mm/n。由于存在间歇加工所以进给量乘以 k=0.750.85所以：实际进给量f=0.60.8=0.48 mm/按 C车床说明书0.53（3） 计算切削速度。按切削简明手册表 1.27 ，切削速度的计算公式为（寿命选 T=60min）刀具材料 YG6V=Cv/（Tmap xvf yv） kv其中：Cv=158xv=0.15yv=0.4M=0.2 修正系数 Ko 见切削手册表 1
9、.28kmv=1.15kkv=0.8kkrv=0.8ksv=1.04kBV=0.81Vc =158/（ 600.220.150.53 0.4）1.150.80.810.97=46.9（m/min）（4） 确定机床主轴转速ns=1000vc/pdw=229.8（r/min） 按 C车床说明书200 rmin所以实际切削速度 V=40.8m/min（5） 切削工时，按工艺手册表 6.2-1由于铸造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮，为了切除硬皮表层以及为下一道工步做好准备Tm=（L+L1+L2+L3）/nwxf=0.33（min）L=（65-0）/2=32.5L1=3、L2=0、L3=02、精车1） 已
10、知粗加工余量为 0.5mm。2） 进给量 f.根据切削用量简明手册表 1.6，f=0.150.25mm/r按 C车床说明书0.16 mm/r计算切削速度 按切削用量简明手册表 1.27，切削速度的计算公式为（寿命选 T=60min）=158/（ 600.20.16 0.4）=83.85（m/min）3） 确定机床主轴转速. nw=1000vc/pdw =410.8（r/min）按 C3163车床说明书取 nw=400（r/min） 实际切削速度 V=57.1m/min4） 切削工时，查工艺手册表 6.2-1Tm=（L+L1+L2+L3）/nwxf=22.5/400x0.16=0.35（min）
11、由于下一道工序是钻孔，所以留下 20mm 的台阶，所以 L=（65- 20）/2=22.5 mmL1=3.L2=0. L3=03、钻孔、扩孔、倒角。（1）、钻孔钻头选择：见切削用量简明手册表 2.2钻头几何形状为（表 2.1 及表 2.2）：双锥修磨具刃，钻头参数： 20=30，2=118，2=70，b=3.5mm,ao=12,=55,b=2mm，=4mm。根据切削用量简明手册表 2-9 确定 f=0.48、按机床进给强度决定进给量：根据表 2.9 ,当 b210MPa020.5mm可确定 f=0.75。按 C3163-1 车床说明书取 f=0.62mm/n.、 决定钻头磨钝标准及寿命 表 2
12、.21，当 do=20mm、钻头最大磨损量取 0.6 寿命 T=45min.、切削速度由切削用量简明手册，表 2.15 得 =21m/minn=1000V/pD=334.4由机床技术资料得和 334.4 接近的有280n/m 和 400n/min取 280n/min取 n=280m/min. 实际=17 m/min、 基本工时，Tm=L/nf=（80+10）/280x0.62=0.32 （min）入切量及超切量由表 2.29. 查出 +=10mm所以 Tm=L/nf=（80+10）/280x0.62=0.32 （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
13、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=0.32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 1.2可以查出 当 160245HBS 2.8 0.6 41min 3.4kw按 C车床说明书主电机功率11可见比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表 2.21当21 0.64 查得转矩61.8N.M切削用量简明手册表由表 2.32得功率公式CMcVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km可见C
14、 比小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要工序拉花键孔单面齿升：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）切削工时式中：Zbt=Zblk/1000vfzZ单面余量 1.5mm（由 21mm 拉削到 25mm）；L拉削表面长度，80mm；考虑校准部分的长度系数，取 1.2；k考虑机床返回行程系数，取 1.4 ；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=（1.25-1.5）sqrt80=1.35sqrt80=12mm拉刀同时工作齿数 z=l/p=80/127其本工时 Tm=1.
15、5801.21.4/10003.60.067=0.13（min）工序粗铣，精铣 B 面。粗铣 B 面，精铣 B 面，Ra=3.2。用标准镶齿圆柱铣刀粗铣加工余量 3mm机床 ：62W加工工件尺寸：宽度：40mm 长度：28mm1. 粗铣1） 选择刀具根据切削用量简明手册表 3.1铣削宽度 ae5mm 时。直径为 do=50mm故齿数，由于采用标准镶齿圆柱铣刀铣刀几何参数（表 3.2）rn=10ao=162） 切削用量留精铣的加工余量为 0.2，所以本道工步切削宽度ac2.80.8，由于加工表面精度要求 Ra=3.2 um.根据表 3.5得每转进给量0.5mm/r 就能满足要求，但考虑到62W
16、功率为 7.5kw，机床为中等系统刚度和62W 铣床说明书所以每转进给量0.6mm/r3） 选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据切削用量简明手册表3.7、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为 0.6 镶齿铣刀 do=50mm， 刀具寿命 T=120min（表 3.8）4） 决定切削速度 Vc、可根据切削用量简明手册表 3.9 确定Z=8, aP=40-70mm, ac=2.80.8, fz=f/z=0.0750.1mm/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=1.1
17、2, Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79Vc=（Cvxdoxqv）/（TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv）=23.7（m/min）n=1000V/pd=（1000x23.7）/（3.14x50）=151r/min根据 X62W 型铣 床 说 明 书 选 n=160r/min Vc=3.14nd/1000=（160x3.14x50）/1000=25.1m/minVf=nf=160x0.6=96mm/min选 Vf=80mm/min 实际 fz=Vf/（nxz）=0.0625mm/z5） 机床功率：根据切削用量简明手册表
18、 3.20当Vc=71m/minae=2.8mmap=41mmfz=0.08Kmpc=1.4kw切削功率的修正系数：故 Pct0.8,根据 X62W 型铣床说明书，机床主轴允许的功率为Pcm=7.50.75=5.63kw 故 PccPcm 因此所决定的切削用量可以采用。ae=2.8mm Vf=80m/minn=160r/min Vc=25.1m/min fz=0.0625mmm/z6） 基本工时根据 切 削 用 量 简 明 手 册 表 3.5 Tm=（L+L1+）/Vf=（28+14）/80=0.525（min）L1+=14mm2. 精铣刀具与上道工步是同一把刀。精铣的加工余量为 0.2，所以
19、本道工步切削宽度ae0.2mm，0.63） 决定切削速度 Vc、可根据切削用量简明手册表 3.9 确定ac=0.2mm, Vc=（Cvdoqv）/（TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv）=33.1m/minn=1000V/pd=（1000x33.1）/（3.14x50）=211r/min 根据 X62W 型铣床说明书选 n=210r/minVf=nf=210x0.6=126mm/min、VF=125mm/minfz=Vf/（nxz）=0.074mm/Z4） 基本工时基本工时根据切削用量简明手册表 3.5 Tm=（L+L1+）/Vf=（28+14）/125=0.336（min）L1+
20、=14mm工序铣削 8+0.030mm 槽。8+0.03 mm , 长度 L=40mm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：X62W1） 选择刀具：由加工尺寸公差 0-0.3 。所以铣刀精度为精密级 K8铣刀参数：L=8mmD=63 d=22 d1=34 ro=15ao=12an=6Z=162） 选择切削量由于槽的深度为 8mm, 故一次走完，ae=8mm ap=8mm由切削用量简明手册表 3.3确定 f=0.15-0.3mm/r现取f=0.3mm/r fz=0.3/16=0.018mm/z3） 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：3.7,得最大磨损量为 0.5 由表 3.
21、8 确定刀具寿命：T=100min 其中4） 决定切削速度 Vc 和每齿进给量 Vf、由切削用量简明手册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=0.79Kv =82.86m/min n=1000Vc/pdo=100082.86/3.1463=418.87r/min根据 X62W 型铣床说明书选 nc=375r/min实际速度 Vc=
22、pdonc/1000=74.2m/min选 Vfc=ncf=375X0.3=112.5mm/min根据 X62W 型铣床说明书选选Vf=110mm/minfzc=110/37516=0.018mm/z根据切削用量简明手册表 3.28 公式pzeo圆周力fc=（CFa xff yFa VFZ/d aFnWF）KFCKTV=0.90KMFC=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=（CFa xff yFa VFZ/d qFnWF）KFC=30X8X0.018X8/63X375=505.6 NM=FCdo/2
23、103=15.9NMPc=FcVc/1000=1.18km 根据 X62W 型铣床说明书，功率足够。6） 基本工时基本工时根据切削用量简明手册表 3.5Tm=（L+L1+）/Vf=（40+14）/110=0.49（min）L1+=14mm工序铣宽为 18 +0.12mm 槽用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽 18 +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，L=10D=100mm d=30mm ro=15 ao=12Z=242） 选择铣削用量由于
24、槽的宽度为 18mm, 故二次走完，ae=23mm ap=10mm由切削用量简明手册表 3.3确定 f=0.5mm/r现取f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z3.7,得最大磨损量为 0.5由表 3.8 确定刀具寿命：4） 确定切削速度 Vc 和每齿进给量：决定切削速度 Vc 和每齿进给量Vf、由切削用量简明手册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=KmxKsv
25、xKTv=1.12x0.8x0.82=0.79Kv =98.6m/minn=100098.6/3.14100=314r/min根据 X62W 型铣床说明书选 nc=300r/min实际速度 Vc=pdonc/1000=94.2m/min选 Vfc=ncf=300X0.5=150mm/min根据 X62W 型铣床说明书选选Vf=150mm/minfzc=150/30024=0.020mm/z5） 基本工时基本工时根据切削用量简明手册表 3.5 Tm=（L+L1+）i/Vf=（40+20）X2/150=0.8（min）L1+=20mmi=2（走两次）工序磨 18mm 槽， 保证尺寸 18mm1） 选择砂轮。见切削手册第三章中磨料选择各表，结果为GZ46KV6P35040127 其含义为
