拨杆的工艺规程设计

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CA6140车床拨杆机械加工工艺规程及工艺装备设计: 目录

第一章

工艺规程设计

第一节 零件的分析

第二节 生产纲领和生产类型的确定 第三节 确定毛坯 第四节 工件的安装与基准 第五节 加工余量的确定 第六节 工序尺寸及其公差的确定 第七节 机床 夹具 刀具 量具的选择 第二章 机床夹具的设计

第一节 夹具的概述及专用夹具的设计 第二节 确定夹具的方案 第三节 工件的夹紧 第四节 导向装置的确定 第五节 定位误差的分析 第六节 确定钻套的尺寸与公差带 第七节 内六角螺钉的抗拉强度校核 第八节 夹具操作的简要说明 第三章 工艺文件的制定 第一节 工序的设计

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总结 参考文献

第一章 工艺规程设计 第一节 零件的分析

一、 零件的作用

我所选的题目是CA6140型车床上的拨杆零件。它位于车床上的变速机构中。主要用来换挡，使主轴的回转运动按照工作者的要求工作，从而获得所需要的速度和扭矩的作用。零件上的φ12孔与操作机构相连接，通过φ22孔则是用于所控制齿轮所在的轴配合。通过φ12孔所受的力拨动φ22孔这端的齿轮变速。达到所需的作用。 二、 零件的工艺分析

（1） 零件图完全表达清楚了此零件的结构特点。图上尺寸和技术要求

都标注齐全、明确、几何元素之间的关系也完全的明确都符合国家标准。

（2） 零件技术要求分析 主要是对尺寸精度、形状精度、位置精度、

表面粗糙度、及热处理的要求分析。这些要求都影响零件的质量和使用性能。这在保证前面的条件的前提下，应满足经济合理性。此零件的技术要求有φ22孔与φ40的外圆的低端面垂直，φ12孔与φ40外圆的轴线平行，M8×1.5螺纹孔的轴线与φ40外圆的轴线垂直，φ22孔和φ12孔的表面粗糙度分别达到Ra1.6和Ra3.2, φ12孔的端面的表面粗糙度达到Ra6.3。其他表面无需

（

加工。从上面来分析出，φ22H8、φ12H7孔和两端面采用通用夹具均可加工。M8×1.5采用设计的专用夹具进行加工。

第二节 确定毛坯

（一）确定毛坯的种类

毛坯的确定包括确定毛坯的种类和制造方法两个方面。毛坯的种类选择铸件。考虑到零件在机床运行过程中所受的冲击不大，零件的材料选择HT200。铸件选择砂型铸造毛坯。 （二）绘制铸件的零件图 见图1

（

第三节 工件的安装与基准

在进行机械加工时必须使工件在机床或夹具相对道具及切削成形运动占有某一正确的位置称为定位。在加工过程中为了使工件能承受切削力、并保持其正确的位置、还必须把它压紧或夹牢称为夹紧。从定位到夹紧的整个过程称为安装。 一 工件的安装

安装的正确与否直接影响加工精度。在各种不同的生产条件下加工时，工件可能有不同的安装方法。归纳起来起来可分为直接安装法和采用专用夹具安装法。 1 直接安装法

工件直接安放在机床工作台或通用夹具上。此零件加工φ40的两端面、φ22的孔、φ12孔的两端面、φ12孔时采用直接安装法。 2 利用专用夹具安装法

工件安装在为其加工专门设计和制造的夹具中无需进行找正就可以迅速而可靠的保证工件对机床和刀具的准确相对位置，并可迅速夹紧。此零件加工M8×1.5螺纹孔时采用专用夹具安装。 二 基准及分类

基准就是“根据”的意思。零件图和实际零件或工艺文件上用来确定某个点、线、面的位置所依据的点、线、面称为基准。按照基准的不同功用将基准分为设计基准和工艺基准两大类。 1 设计基准

零件图上用来确定其他点、线、面的位置时所依据的点、线、面其组

（

合，称为设计基准。

此零件φ40的下端面是φ40的上端面和φ12孔的两端面的设计基准同时也是M8×1.5螺纹孔的设计基准。φ22孔的轴线是φ12孔的设计基准。

3 工艺基准

工件的加工、检验、装配过程中所采用的基准称为工艺基准。因此，工艺基准按其用途不同又可以分为定位基准、测量基准、装配基准、和工序基准。

（1） 定位基准 工件在加工时用作定位的基准称为定位基准。此

零件加工时采用的定位基准有φ40的两端面、φ40和R10的回转面、φ22和φ12的孔。

（2） 测量基准 工件在测量是所采用的基准称为测量基准。 （3） 装配基准 工件在装配时用来确定零件或部件在产品中的相

对位置所采用的基准称为装配基准。

（4） 工序基准 在工序图上用来确定本工序被加工表面位置所采

用的基准称为工序基准。

第四节 加工余量的确定

加工余量 是指加工过程中所 切去的金属层厚度。 平面的加工余量确定： 加工面 基本尺寸 粗加工余量 精加工余量 3.9 0.2 说明 双面加工 φ40的两端面 45

（

确定的位置在受到切削力、惯性力等作用时不产生位移和变形。

3、 夹具体 它是将定位元件、夹紧装置等联接成一体的夹具主

体。

4、 确定夹具与刀具之间相对位置的元件 用于确定刀具位置并

引导刀具的加工的元件。

5、 确定夹具与机床之间的相对位置的元件

以上的组成部分不是都必须具备的，但是定位元件、夹紧装置、和夹具体则是夹具最基本的组成部分 四、 专用夹具的设计

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。设计的工序是加工M8×1.5螺纹孔的夹具。本夹具将用于Z525立式钻床。

第二节 确定夹具的方案

设计夹具时必须根据工件的加工要求和确定的定位基准来选择方法。设计定位元件并分析定位精度。 一、 定位分析及选择

定位主要根据工件在加工时所需要限制工件在空间直角坐标系中的各个自由度来选择定位方法。

根据该零件加工的工序和基准来分析，采用一面两孔来定位。 二、 定位元件的选择

（

1、 上面分析出定位方法，采取一面两孔定位来选取元件。 （1）平面定位 选择φ40的下端面定位。同时采取φ10H7孔的下端面辅助支撑。

（2）孔定位 φ20H8孔选取圆柱销进行定位，φ10H7孔选取20菱形销定位。 孔1=φ10H7=φ10 孔2=φ20H8=φ20

0.0150

0.0330 孔的中心距=75?0.01 则夹具的两定位销的中心距尺寸=75?0.01。 2、 确定圆柱定位销的尺寸和偏差

圆柱销的长度确定为20mm。为了减小工件移动时基准位移误差（Δj，y）并考虑到定位销制造时可能达到的经济精度，取配合为f7。

0.02查公差表得：φ20f7=φ20??0.033

3、 确定菱形销的尺寸和偏差

菱形销的长度确定为15mm。查表选择菱形销的宽度

b1=4mm

B=d-2=10-2=8mm 由X1min=

2ab12?(0.01?0.02)?4==0.024mm D110

所以菱形销的最大直径

d=D1-X1min=10-0.024=9.976mm

按定位销一般制造经济精度，取直径公差带为h6，则菱形销的定位圆柱部分定位直径尺寸为：

（

0.024 d=9.976h6=φ10??0.033mm

4、 计算定位误差 移动时基准位移误差 Δj，y =Δd2+ΔD2+ X1min = 0.013+0.033+0.02 =0.066mm

Δd1+ΔD1+X1min+Δd2+ΔD2+X2min

2L0.009?0.015?0.024?0.013?0.033?0.02 =

2?75 tan θ=

=0.00076 Δθ=0.043

第三节 工件的夹紧

为了保证工件在夹具中定位后不会因为在加工中的切削力、惯性力及离心力等作用下而发生变动，必须采用夹紧装置将其夹紧。 1、设计夹紧装置时应满足以下就基本要求

（1） 保证加工精度，不破坏工件的定位或产生不允许的变形 （2） 保证生产率，力求夹紧迅速

（3） 结构简单、紧凑、制造维修方便，尽量使用标准件。 （4） 操作方便、省力、安全。 2、计算切削力

刀具:高速钢麻花钻 d0=8

Ff?CFd0ZfykFFF?

（

其中：CF?883.85，ZF?1，yF?0.7，d0?4，f?0.22， kF =(

HB0.62000.6)=()=1.03 19019010.7 F=883.5?8?0.22?1.03=1190N

一 夹紧力三要素的确定

1 夹紧力的方向应不破坏工件定位的准确性和稳定性，即夹紧力应朝主要定位基准，把工件压向定位元件的定位面上。

此零件的切削力的方向如图4所示：

FF图4

2、夹紧力的作用点

（1）

夹紧点应正对支撑元件或位于支撑元件所形成的支撑面内。

（2）

夹紧点应位于工件刚性较好的部位并有一定的作用面积。

（3）

夹紧点应尽量靠近加工表面，以减少切削力对夹紧点的力矩防止工件的转动和振动。

此零件的夹紧点的作用图如图3所示。

3、夹紧力的大小

（

在用计算法求夹紧力时，通常将夹具和工件看作为刚体系统，并视工件在切削力、夹紧力、重力和惯性力作用下，处于静力平衡，然后列平衡方程式求出理论夹紧力，再乘以安全系数K，作为实际夹紧力。 三、 夹紧装置

此零件采取螺旋夹紧装置夹紧工件

螺旋夹紧装置 应用最为广泛，它的优点是结构简单、制造方便、夹紧力大、自锁性好、工作可靠而且行程不受限制，缺点是夹紧动作缓慢。

1、 夹紧力的计算

此零件在加工时，采用定位销定位，承受了很大的切削力。所以工件不需要很大的夹紧力，只需要将工件夹紧即可。所以不需要计算夹紧力。

2、 螺旋夹紧机构

为了提高生产效率，在选取垫圈时选用开孔垫圈。只要松开夹紧螺母，即可实现工件的快换。

第四节 导向装置的确定

导向装置主要是在加工孔时借助于钻套确定刀具位置和引导刀具进给方向。被加工孔的尺寸精度主要由刀具的本身精度来保证。孔的坐标位置精度，则由钻套在夹具上的位置精度来确定。并能防止刀具在切入后引偏。这就是导向装置的作用。

此零件的导向装置是可换钻模和快换钻套。

（

可换钻套装在衬套中，而衬套则是压配在钻模板中，可换钻套由螺钉固定住，防止转动。可换钻套与衬套采用

F7H7配合，衬套与模板采用

n6n6配合。增加衬套的目的是避免模板的磨损克服固定钻模后不易更换的缺点。

确定钻模板孔、衬套外径、钻套的尺寸。

根据所钻的孔径来分析，确定以上三个尺寸及公。钻套外径φ15n6=φ

,0180,0180.021

150。 0.007，衬套外径φ20n6=φ200.007,钻模孔φ20H7=φ200

第五节 定位误差的分析

一、 计算钻套中心线与工作台的垂直度误差

,0180,018 钻套外径φ15n6=φ1500.007与衬套内经φ20n6=φ200.007的最大间隙为。

Δ1max=ES-ei

查公差表得：EI=16 IT=18 则ES=EI+IT=16+18=34=0.034mm ei=12=0.012mm

Δ1max =ES-ei=0.034-0.012=0.022mm

衬套外径20n6与钻模板孔中φ20H7的最大间隙为。

Δ2max=ES-ei

查公差表得：EI=0 IT=21则ES=EI+IT=0+21=21=0.021mm ei=15=0.015mm

Δ2max=ES-ei=0.021-0.015=0.006mm

则钻套的中心 工作台平面的垂直度误差为。 Δ1max+Δ2max=0.022+0.006=0.028

（

二、 计算定位销轴与工作台平行度误差

圆柱销轴与夹具体孔的最大间隙

0.020 定位销尺寸φ16??0.033 .033 夹具体孔尺寸φ160 0Δmax=ES-ei=0.033-（-0.033）=0.066

夹具体孔的长度为18mm，则圆柱定位销轴与工作台的最大平行度误差为 0.066/18 即0.0036

第六节 确定钻套的尺寸与公差带

加工螺纹孔M10×1.5要分为几步进行加工。分为钻孔、扩孔、螺纹加工。所以一下确定各个加工孔所用的钻套的尺寸与公差带。

螺纹底孔的确定： d0=d-(1.04—1.06)P

=10-（1.04—1.06）×1.5

=8．44

螺纹底孔直径为8.44，所以先用φ8的麻花钻钻孔，再选用φ8.44

的扩孔钻扩孔，再用M10的丝锥攻螺纹。所以一下确定各个加工孔

所用的钻套的尺寸与公差带。

一、 钻孔钻套的尺寸与公差带的确定 φ8的钻头上偏差为0，故选用钻套孔径为φ8F7

.034即φ800.016

（

二、 扩孔钻套的尺寸与公差带的确定

φ8.44的扩孔钻的上偏差为0，故选用钻套孔径为φ8.44F7

.034即φ8.4400.016

三、 丝锥的钻套的尺寸与公差带的确定

φ10的丝锥的上偏差为0，故选用丝锥钻套的孔径为φ10G7

.025 即φ1000.006

第七节 内六角螺钉的抗拉强度校核

在钻孔时，定模板受力不大。所以螺钉只受到模板的重力。其他可以忽略不计。

抗拉强度的计算： бmax= F=G G=mg 已知：m=6.48kg [б]=598MPa

G=mg=6.48×9.8=63.5 KN 则F=G=63.5 KN

бmax=

F≤[б] AF=[б] A63.5?103N ==505.5MPa≤[б]

?(0.014?0.01)24所以螺钉的抗拉强度满足要求

第八节 夹具操作的简要说明

此零件采用了一面两孔定位。将工件装夹在夹具中后，用螺旋夹紧装置。

（

为了提高劳动生产率。为此，设计了快换装置。所以在设计垫圈时选用了U形开口垫圈。所以在装夹和拆卸工件时只需要将螺母松开1—3扣，取下U形开口垫圈，这样实现了工件的快换。

第三章 工艺文件的制定 第一节 工序的设计

一、工艺过程卡片

二、确定切削用量及时间定额

1、粗铣φ40、φ20孔的下端面，以φ40上端面为基准 加工条件：工件材料：HT200 б0=170—240MPa

加工要求：粗铣φ40、φ20孔的下端面。加工余量1.8mm、3.9mm 机床：X51立式铣床

刀具：YG6硬质合金端面铣刀 铣削宽度e≤50 深度p＜4 Z=6 刀具直径d0=80mm 选择刀具前角γ0=0° 后角α0=8° 副后角α0′=10° 刃倾角λs=-10° 主偏角Kr=60° 副偏角Kr′=5°

aa

ap

因为余量较小，故选用ap=3.9 一次走刀可以完成

切削用量 确定切削用量

确定每齿进给量fz 本工序为粗加工尺寸精度和表面粗糙度可以不考虑。使用YG6硬质合金端面铣刀加工，机床功率4.5KW。 查表得：fz =0.09—0.18 故选择fz =0.18mm/z

确定刀具的磨钝标准 查表得：铣刀刀齿后刀面最大磨损量1.5mm

（

铣刀直径d0=80mm 故选用刀具使用寿命T=120min

计算切削速度Vc Vf 当 d0=80mm Z=12 p≤7.5 fz≤0.18mm/z

通过查表得：vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min 各修正系数为：kMV= 1.0，kSV= 0.8 则切削速度的计算公式

vc?a

Tmcvd0qvpkv apxvfzyvaeuvzv其中

ae=40 ap=3.9 Cv=245 qv=0.2 Xv=0.15 yv=0.35

u

kv?kMv?kSv?1.0?0.8?0.8 r=0.2 Pv=1 m=0.32 T=120 fz=0.18

Z=12

vc? =

Tmcvd0qvpkv apxvfzyvaeuvzv245?80?0.2?0.8

1200.32?3.9?0.15?0.18?0.35?40?0.2?12 =191m/min 确定机床转速 ns=

1000Vc1000?191??760r/min ?dw3.14?80 计算工时 tm=L/Vc=40/191=0.2min

2、 精加工此工序、粗精加工另一面的切削用量相同。 3、钻 扩φ20孔

根据查表，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=18mm，钻头采用双锥后磨横刀，后角αo＝12°，二重刃长度bε=3.5mm,横刀长b=2mm,宽l=4mm,棱带长度l1?1.5mm，2??100°，??30°

（

按加工要求确定进给量：查表得：f?0.43~0.53mm/r，

l?30?1.67?3，由表2.7,系数为0.5,则： d18f?(0.43~0.53)?0.5?(0.215~0.265)mm/r

按钻头强度选择:查表钻头允许进给量为：f?2.0mm/r；

按机床进给机构强度选择：查表机床进给机构允许轴向力为8330N时，进给量为f?0.93mm/r。

以上三个进给量比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其值为：0.215~0.265mm/r。根据查表得：最终选择进给量f?0.22mm/r。 由于是通孔加工，为避免即将钻穿时钻头折断，故应在即将钻穿时停止自动进给而改为手动进给。

根据表查出,钻孔时轴向力Ff=2500N，轴向力修正系数为1.0，故Ff=2500N。根据Z525立式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为8830N﹥Ff，故所选进给量可用。 确定钻头磨钝标准及寿命

后刀面最大磨损限度（查表得）为0.6mm，寿命T?45min． 切削速度

查表切削速度计算公式为：

cvd0vc?mxTapfzvvyvkv （m/min）

其中，Cv?9.5，d0?18mm，zv?0.25，m?0.125，ap?9，xv?0，yv?0.55，

f?0.22，查得修正系数：kTv?1.0，klv?0.85，ktv?1.0，故实际的切削速

度：

（

9.5?180.25vc?0.125?0.85?9.5m/min 0.5560?1?0.22查机床说明切削用量选择为：

f?0.22mm/r，n?nc?272r/min，vc?15.4m/min

计算工时tm? 扩孔至φ20

L45??0.82min nf272?0.22查表扩孔进给量为：f?0.7~0.8mm/r，并由机床使用说明书最终选定进给量为：f?0.81mm/r。

根据资料，切削速度 v?0.4v，其中v为用钻头钻同样尺寸实心孔时

钻钻的切削速度，故：v?0.4?9.5?3.8m/min，ns?床使用说明书选取： nw?97r/min。

基本工时： t?1000?3.8?60.6r/min，根据机

20??L45??0.57min

97?0.8197?0.814、钻、扩φ10孔 先钻φ8大的底孔

确定进给量f：根据查表得，f?0.22~0.26mm/r，查Z525机床使用说明书，现取f?0.22mm/r。查表，v?17m/min，计算机床主轴转速：

ns?1000v?dw?1000?17?676.7r/min ??8按机床选取nw?680r/min，所以实际切削速度为：

v??dwnw1000???8?6801000?17.08m/min

计算切削基本工时：

tm?

l12??0.085min nf680?0.22（

扩孔至φ10

确定扩孔进给量f：根据查表得，f?0.22~0.26mm/r，查Z525机床使用说明书，现取f?0.22mm/r。

根据资料，切削速度 v?0.4v，其中v为用钻头钻同样尺寸实心

钻钻孔时的切削速度，故：v?0.4?17?6.8m/min，ns?据机床使用说明书选取： nw?272r/min。 计算工时：tm?

5、钻 扩M10×1.5螺纹底孔 机床：Z525 立式钻床

l12??0.2min nf272?0.221000?6.8?216.6r/min，根

10??底孔已经确定为φ8.44 钻孔直径为φ8 ，再扩孔至φ8.44 钻φ8的孔

确定进给量f：根据查表得，f?0.22~0.26mm/r，查Z525机床使用说明书，现取f?0.22mm/r。查表，v?17m/min，计算机床主轴转速：

ns?1000v?dw?1000?17?676.7r/min ??8按机床选取nw?680r/min，所以实际切削速度为：

v??dwnw1000???8?6801000?17.08m/min

计算切削基本工时：

tm?l10??0.066min nf680?0.22扩孔φ8.44

（

确定扩孔进给量f：根据查表得，f?0.22~0.26mm/r，查Z525机床使用说明书，现取f?0.22mm/r。

根据资料，切削速度 v?0.4v，其中v为用钻头钻同样尺寸实心

钻钻孔时的切削速度，故：v?0.4?17?6.8m/min，ns?据机床使用说明书选取： nw?272r/min。 计算工时：tm?l10??0.166min nf272?0.221000?6.8?256.6r/min，根

8.44??5、攻螺纹M10 机床：Z525立式钻床 刀具：丝锥M10，P=1.5mm

v?0.1m/s?6m/min，切削用量选为：机床主轴转速为：nw?97r/min，

l?10mm，计算切削基本工时：

tm?l10??0.1min f?n1?97 参考文献

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（

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/5cw6.html