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1、目 录一、前言.3二、零件的工艺分析及生产类型的确定.41、零件的作用42、零件的工艺分析43、零件的生产类型4三、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图.41、选择毛坯42、确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差53、设计毛坯图54、结构斜度、起模斜度65、铸造收缩率6四、选择加工方法，制定工艺路线.61、定位基准的选择72、零件表面加工方法的选择73、制订工艺路线7五、工序设计.81、选择加工设备与工艺装备8（1）选择机床.8（2）选择夹具.8（3）选择刀具.9（4）选择量具.92、确定工序尺寸10六、确定切削用量及基本时间.111、工序切削用量及基本时间的确定112、工序切削用量及基本时间的确定1
2、43、工序切削用量及基本时间的确定164、工序切削用量及基本时间的确定175、 工序切削用量及基本时间的确定196、 工序切削用量及基本时间的确定20七、铣夹具设计.211、 拨叉零件图212、 夹具装配图213、 定位方案224、 夹紧机构235、 夹具与机床连接元件236、 夹具体237、 使用说明248、 结构特点24八、设计小结.24九、参考文献.25一、前言一、前言机械加工工艺及夹具课程设计是对所学专业知识的一次巩固，是在进行社会实践之前对所学各课程，尤其是机械制造工艺学课程的一次深入的综合性的总复习，也是理论联系实际的训练。机床夹具已成为机械加工中的重要装备。机床夹具的设计和使用是
3、促进生产发展的重要工艺措施之一。随着我国机械工业生产的不断发展,机床夹具的改进和创造已成为广大机械工人和技术人员在技术革新中的一项重要任务。材料、结构、工艺是产品设计的物质技术基础，一方面，技术制约着设计；另一方面，技术也推动着设计。从设计美学的观点看，技术不仅仅是物质基础还具有其本身的“功能”作用，只要善于应用材料的特性，予以相应的结构形式和适当的加工工艺，就能够创造出实用，美观，经济的产品，即在产品中发挥技术潜在的“功能”。技术是产品形态发展的先导，新材料，新工艺的出现，必然给产品带来新的结构，新的形态和新的造型风格。材料，加工工艺，结构，产品形象有机地联系在一起的，某个环节的变革，便会引
4、起整个机体的变化。工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，对中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。夹具的基本结构及夹具设计的内容按在夹具中的作用,地位结构特点,组成夹具的元件可以划分为以下几类:(1)定位元件及定位装置；(2)夹紧元件及定位装置(或者称夹紧机构)； (3)夹具体；(4)对刀,引导元件及装置(包括刀具导向元件,对刀装置及靠模装置等)；(5)动力装置；(6)分度,对定装置；(7)其它的元件及装置(包括夹具各部分相互连接用的以及夹具与机床相连接用的紧固螺钉,销钉,键和各种手柄等)；每个夹具不一定所有的各
5、类元件都具备,如手动夹具就没有动力装置,一般的车床夹具不一定有刀具导向元件及分度装置。反之,按照加工等方面的要求,有些夹具上还需要设有其它装置及机构,例如在有的自动化夹具中必须有上下料装置。专用夹具的设计主要是对以下几项内容进行设计：（1）定位装置的设计；（2）夹紧装置的设计；（3）对刀-引导装置的设计；（4）夹具体的设计；（5）其他元件及装置的设计。二、零件的工艺分析及生产类型的确定二、零件的工艺分析及生产类型的确定1 1、零件的作用、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
6、方的孔与操H11mm14纵机构相连，下方的半孔则是用于与控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下mm2 . 16 . 040方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。2 2、零件的工艺分析、零件的工艺分析拨叉（CA6140 车床）共有三处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：（1 1）以）以为中心的加工表面为中心的加工表面H1114这一组加工表面包括：孔的内表面，以及其上端面,钻孔至 13.8mm，绞成H111414H11 孔，要求。这个没有高的位置度要求。m2 . 3 Ra（2 2）以）以为中心的加工表面为中心的加工表面2 . 16 . 040这一组加工表面包括：孔的内表面，以及其上下两
7、个台阶面。这两组表面有一定的2 . 16 . 040位置度要求,即的孔上下两个端面与的 14H11 孔有垂直度要求。由上面分析可知，加2 . 16 . 040工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。3 3、零件的生产类型、零件的生产类型依设计题目知：Q=10000 只/年n=2 件/台，结合生产实际，备用率 和废品率 分别取为 3%和 5%。代入公式的该零件的生产纲领为 N=Qn(1+3%)(1+5%)=1000021.031.05=21630(件/年)零件是 CA6140 车床的拨叉，质量为 1kg，查参考文献【1】表 1-1 （各类生产类型的规范）可知其属轻型零件，生产
8、类型为大批生产。三、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图三、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图1 1、选择毛坯、选择毛坯零件材料为 ZG45（铸钢），毛坯重量约 1.0Kg，大批生产。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，零件年产量为21630 件，属大批量生产，且零件的轮廓尺寸不大， 故选择金属模机器造型。2 2、确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差、确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差钢质模锻件的公差及机械加工余量按 GB/T12362-2003 确定。要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。（1）由于工件较小，为方便加工节省材料将两件铸在一起，同时加工。（2）
9、铸件质量，根据零件成品的质量为 1kg，估算=2kg。fmfm（3）铸件的圆角半径：R=3mm。（4）求最大轮廓尺寸，根据零件图计算轮廓尺寸，故最大轮廓尺寸为 145mm。（5）选取公差等级 CT，由参见参考文献【2】表 2-5、2-6，铸造方法按机器造型、铸件材料按灰铸铁，得公差等级 CT 范围 812，取为 10 级。（6）求铸件尺寸公差，根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级 CT，公差带相对于基本尺寸对称分布。（7）求机械加工余量等级 RMA，由参见参考文献【2】表 2-7 知，铸造方法按机器造型、铸件材料按 ZG45，得机械加工余量等级范围 FH 级，取为 F 级。最大轮廓尺寸为 145
10、mm，由参见参考文献【2】2-8 知，机械加工余量 RMA 数值为 1.5mm。（8）求毛坯基本尺寸，两内孔 14H11,考虑其孔径较小铸造困难，为简化铸造毛坯外型，现直接将 25 圆柱铸成实心的。圆筒上顶面单侧加工，L=F+2RMA+CT=29+21.5+3.6=34.8mm40 孔属于内腔加工， M=-2RMA-CT/2=40-1.52-3.6/2=35.6mm （9）拨叉铸件毛坯尺寸公差与加工余量见下表拨叉铸件毛坯尺寸公差与加工余量项目圆筒上顶面40 孔14 孔25 圆柱52 及台阶公差等级 CT1010-加工面基本尺寸2940-铸件尺寸公差3.63.6-机械加工余量等级FF-RMA1.
11、51.5-毛坯基本尺寸34.835.602552 厚 103 3、设计毛坯图、设计毛坯图根据以上各步分析得毛坯图如下：4 4、结构斜度、起模斜度、结构斜度、起模斜度结构斜度指在铸件所有垂直于分型面的非加工面上设计的斜度，一般取 530，现取20。起模斜度是指在造型和制芯时为使模样容易从铸型中取出或芯型自芯盒脱出，平行于起模方向在模样或芯盒壁上的斜度。一般起模斜度在 0.55之间，现取 2。5 5、铸造收缩率、铸造收缩率铸造收缩是指金属液浇注到铸型后，随温度的下降将发生凝固所引起的尺寸缩减。制造模型或芯盒时，应根据铸造合金收缩率将模型或芯盒放大，以保证该合金铸件冷却至室温时的尺寸能符合要求。铸钢
12、收缩率通常为 1.5%2.0%。四、选择加工方法，制定工艺路线四、选择加工方法，制定工艺路线1 1、定位基准的选择、定位基准的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，也是保证零件加工精度的关键。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。定位基准的选择应从零件的整个加工工艺过程的全局出发，在分析零件的结构特点、设计基准和技术要求的基础上，根据粗、精基准的选择原则，合理选择定位基准。（1 1）粗基准的选择粗基准的选择对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则
13、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。根据这个基准选择原则，现选取25 圆柱的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用零件下底面支承限制 3 个自由度，两块 V 形块夹紧这两个 25 圆柱面作主要定位面再限制 3 个自由度，达到完全定位,然后进行车削。（2 2）精基准的选择精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算。2 2、零件表面加工方法的选择、零件表面加工方法的选择本零件的加工面有内孔、端面、台阶面、小孔等，材料为铸钢。以形位公差和粗糙度要求，参考参考文献【1】有关资料，其加工方法选择如下。（1）端面：公差等级为
14、IT8，表面粗糙度为 Ra3.2，需粗车、半精车。2 . 16 . 040m（2）孔：公差等级为 IT13，表面粗糙度为 Ra12.5，需镗孔。2 . 16 . 040m（3）25 端面：公差等级为 IT11，表面粗糙度为 Ra6.3，需粗铣、半精铣。m（4）14H11 孔：公差等级为 IT8，表面粗糙度为 Ra3.2，需钻、扩、铰孔。m（5）14 孔倒角：公差等级为 IT13，表面粗糙度为 Ra12.5，需锪孔 145。m（6）切成单间：公差等级为 IT13，表面粗糙度为 Ra12.5，需铣床切断。m3 3、制订工艺路线、制订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
15、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,可以考虑采用万能机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效益，以便使生产成本尽量下降。工序：铸造毛坯工序：工步 1：粗车及叉爪上端面，半精车及叉爪上端面，保证尺寸2 . 16 . 0402 . 16 . 040mm05. 030. 05 . 8 工步 2：镗mm 孔，保证 Ra12.5m2 . 16 . 040工步 3：粗车及叉爪下端面，半精车及叉爪下端面，保证尺寸 2 . 16 . 0402 . 16 . 040，保证 Ra3.2 mmm10. 025. 010工序：粗铣、半精铣 25 下端面，控制尺
16、寸，Ra6.3mmm0 12. 0885.25工序：粗铣、半精铣 25 上端面，保证尺寸 29mm，Ra6.3m工序：钻、铰 14H11 孔，钻孔至 13.8mm,铰成 14H11 孔，Ra3.2m工序：两端锪孔口倒角 145,4 处工序：铣断使之为两个零件工序：去毛刺 工序：终检五、工序设计五、工序设计1 1、选择加工设备与工艺装备、选择加工设备与工艺装备（1 1）选择机床）选择机床根据不同的工序选择机床。由参考文献【1】第 8 章机床技术参数知，1 工序是粗车、镗孔和半精车。各工序的步数不多，成批生产不要求很高的生产率，故选用普通车床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大，精度要求不是很高，选用 CA6140 车床即可。2 工序、是粗铣、半精铣。选
