2024年8月16日发(作者：甫峻熙)

(完整word版)拨叉[831005]2-钻Φ22花键孔夹具设计说明书

机械制造工艺学

课程设计说明书

设计题目

设计“CA6140车床831005(第2组)拨叉”零件的机械加工工

艺及工艺设备

机械制造工艺学课程设计任务书

题目: 设计”CA6140车床拨叉”零件的机械加工工艺规则及工艺装备

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内容： 1.零件图 1张

2.毛坯图 1张

3. 机械加工工艺过程综合卡片 1张

4。 结构设计装配图

5. 结构设计零件图

1张

1张

1份

6. 课程设计说明书

2015．11。10

共 29 页 第 2 页

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目 录

第1章 零件的分析……………………………………………………… 1

1。1 零件的功用及结构分析…………………………………………。。1

1.2 零件的工艺分析…………………………………………………。。1

第2章 零件机械加工工艺规程设计………… …………………………2

2.1 毛坯的选择……………………………………… ……………。。2

2。2 基准的选择………………… ……………… ………………… 2

2.3 工艺路线的拟定…………………………………………… …… 2

2。3。1表面加工方法及加工方案的确定

2.3。2加工顺序的确定

2。4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定………………………… 2

2。5 切削用量及工时定额的确定…………………………………… 3

第3章 钻扩孔Φ20工序夹具设计……………………………………… 12

3.1 任务的提出……………………………………………………… 12

3.2 定位方案及定位装置的设计计算……………………………… 12

3。2。1定位方案的确定

3。2.2定位元件及装置设计

3.2。3定位误差的分析计算

3.3 导引元件设计…………………………………………………… 13

3。4 夹紧方案及装置的设计计算…………………………………… 13

3.4.1夹紧方案的确定

3.4.2夹紧力大小的分析计算

3。4.3夹紧机构及装置设计

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3.5 连接元件及夹具体设计…………………………………………. 14

3。6 夹具操作及维护简要说明………………………………………. 14

参考文献…………………………………………………………………… 15

附录Ⅰ 机械加工工艺过程卡片………………………………………….。…16

附录Ⅱ 机械加工工序卡片………………………………。.…………………17

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一、零件的分析

（一）

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，工作过程：拨叉零件是在传动系统中拨动滑移齿轮，以实现系统调速,

转向。其花键孔Φ25mm通过与轴的配合来传递凸轮曲线槽传来的运动，零件的两个叉头部位

与滑移齿轮相配合。

（二）

零件的工艺分析

CA6140车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下:

1，

零件孔Φ22mm的上下加工表面及花键孔Φ25mm

这一组加工表面包括:孔Φ22mm的上下加工表面,孔Φ22mm的内表面，有粗糙度要求为Ra

小于等于6.3um，Φ25mm的六齿花键孔,有粗糙度要求Ra小于等于3。2um，扩两端面孔，

有粗糙度要求Ra=6.3um；

加工时以上下端面和外圆Φ40mm为基准面，有由于上下端面须加工,根据“基准先行"的原

则,故应先加工上下端面（采用互为基准的原则)，再加工孔Φ22mm， 六齿花键孔Φ25mm

和扩孔；

2，

孔Φ22mm两侧的拨叉端面

这一组加工表面包括：右侧距离18mm的上下平面,Ra=3.2um，有精铣平面的要求,左侧距

离为8mm的上下平面，Ra=1。6um，同样要求精铣；

加工时以孔22mm，花键孔25 mm和上下平面为基准定位加工；

根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面尺

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寸，上述表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证，对于这两组加工表面而言,可以先加工

其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们的位置精度要求

（三）

零件的尺寸图

二、 工艺规程设计

(一)确定毛坯的制造形式

1：零件材料为HT200。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,

故选择铸件毛坯。

2：已知零件的生产纲领是20000件每年，故查表（15—2)，可确定其为大批生产，初步

确定工艺安排的基本倾向为:加工过程划分阶段，工序适当集中，加工设备主要以通用设备为主，

采用专用夹具,这样投资较少，投产快生产率较高，转产较容易.

3：根据零件的材料确定毛坯为铸件，材料为HT200，毛坯的铸造方法为金属模机械造型(表

15—4），铸件尺寸公差等级为CT9级（表15-5）

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（二）基面的选择

基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。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。

（1）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φ22孔的不加工外轮廓底面作为粗基准,利用圆柱来定位,另外四爪握住两边

来限制六个自由度，达到完全定位，然后进行铣削。

（2)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。

(三）制定工艺路线

制定工艺路线,在生产纲领确定的情况下, 根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等

技术要求来制定工艺路线。可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具，并尽量使工序集中来提

高生产率.除此之外,还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

1。

.工艺路线方案

工序一 铸坯。

工序二 粗铣圆柱底面。

工序三 钻圆柱成φ20的孔。

工序四 扩铰孔φ20到φ22.

工序五 粗车圆柱孔口斜度为20度。

工序六 粗铣右槽1侧平面和高度为8mm(见图），粗铣高度为18mm的左槽2(见图)。

工序七 精铣槽1的上下面和和里面、侧面，精洗槽2的上下面和里面.

工序八 拉销孔φ22成花键。

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工序九 去毛刺.

工序十 检验.

2，选

床

工序号

01

02

03

04

05

06

07

08

9

10

工序内容

铸件

粗铣下端面

钻孔

扩孔φ22

车倒角，角度为20度

铣左边键槽，铣右边键槽

精铣左右两槽

拉花键槽

去毛刺

终检

定位基准

择机

孔的外圆,上端面

孔的外圆,下端面

孔的外圆，下端面

孔的上下端面

孔，下端面

孔，下端面

孔的外圆，下端面

（1）

工序一,工序五，，工序七均为铣表面，可用XA5032铣床.

（2）

工序三为钻孔，扩孔工艺，可采用摇臂钻床Z305B。

（3）

工序八为拉花键，采用普通拉床。

（ 4 ) 工序六用车床。

3，选择夹具：每个工序都可以采用专用的夹具,夹具后面再设计。

4，选择刀具:在铣床上用高速钢立铣刀，铣上下两槽用三面刃铣刀,在车床上选普通车刀，内拉

床选矩形齿花键拉刀

5，选择量具:精度要求较高的可用内径千分尺量程50～125，其余用游标卡尺分度值为0。02

（四)机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定

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”CA6140车床拨叉”；零件材料为HT200，硬度190～210HB，，生产类型大批量，铸造

毛坯.

据以上原始资料及加工路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：

1. 查《机械制造工艺设计简明手册》（以下称《工艺手册》

铣削加工余量为:

粗铣 2-4mm

半精铣 1-2mm

精铣 0—1mm

2。 圆柱(φ40用铸成）内孔φ22用钻和扩成，加工余量：

扩孔 1.2mm

3．粗车加工余量：

粗 车 1。2mm

半精车 0。8mm

4．右凹槽：对于右凹槽的加工，由于事先未被铸出，要满足其槽的深度先需要粗铣，现确定其

行精铣槽的两侧面,加工余量取0。5mm。

0.03

8

加工余量取8mm。为了保证槽两边的表面粗糙度和槽的水平尺寸

0

的精度要求，需要进

0.012

18

5。左凹槽:由于此平面没有加工，只加工平面的凹槽，其基本尺寸为槽宽

0

（精度较高，IT6

级），槽的深度为15，可事先铸出该凹槽,该槽的三个表面的粗糙度都为

Ra3.2

，在粗铣后



精

铣能达到粗糙度要求。

6.孔:钻孔其尺寸为20mm，加工余量取2mm,扩孔钻，保留0。5mm的拉刀加工余量。孔里

的花键槽用组合装配式拉刀成型式的加工方式一次拉出。

7，其他尺寸直接铸造得到

由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量

时应按调整法加工方式予以确认.

（五）确立切削用量及基本工时

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工序一 毛坯工序Ⅰ

用铸造尺寸如毛坯图（CAD毛坯图)

工序二 铣圆柱下面

1. 加工条件

工件材料：HT200，σ

b

=0。16GPa HB=190~241,铸造。

加工要求：粗铣铸件圆柱下面.

机床：铣床,XA5032卧式铣床。

刀具：硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度a

e

<=40mm,深度a

p

〈=1。5mm齿数z=10，

故据《切削用量简明手册》(后简称《切削手册》）取刀具直径d

o

=80mm。选择刀具前角γ

o

＝

＋5°后角α

o

＝8°,副后角α

o

’=8°，刀齿斜角λs=－10°，主刃Kr=60°，过渡刃Krε=30°，副

刃Kr'=5°过渡刃宽bε=1mm。

2. 切削用量

1)铣削深度 因为切削量较小,故可以选择a

p

=1。3mm，一次走刀即可完成所需长度。

2）每齿进给量 机床功率为7。5kw。查《切削手册》f=0.14~0。24mm/z.由于是对称铣，选

较小量f=0.14 mm/z。

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3）查后刀面最大磨损及寿命

查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1。0~1.5mm。

查《切削手册》表3.8，寿命T=180min

4）计算切削速度 按《切削手册》，V

c

=

C

v

d

o

q

v

K

v

pv

T

m

a

p

X

v

f

z

y

v

a

e

u

v

Z

算得 V

c

＝98mm/s，n=439r/min，V

f

=490mm/s

据XA6132铣床参数,选择n

c

=475r/min,V

fc

=475mm/s，则实际切削速度V

c

=3.14*80*475/1000=119。3m/min,实际进给量为f

zc

=V

fc

/n

c

z=475/(300＊

10)=0.16mm/z。

5）校验机床功率 查《切削手册》Pcc=1。1kw,而机床所能提供功率为Pcm〉Pcc.故校验合格.

最终确定 a

p

=1.3mm，n

c

=475r/min,V

fc

=475mm/s，V

c

=119。3m/min，f

z

=0。16mm/z.

6）计算基本工时

t

m

＝L/ V

f

=(40+40）/475=0。168min。

工序三 以φ22孔底面为精基准，钻、扩φ22孔.

1。 选择钻头

选择高速钢麻花钻钻头,粗钻时d

o

=20mm，钻头采用双头刃磨法，后角α

o

＝12°,二重刃长度

bε=2.5mm，横刀长b=1。5mm,宽l=3mm,棱带长度

l

1



1.5mm

2



120

°



0

10

°



30

°

2.选择切削用量

(1)决定进给量

查《切》

f0.70~0.86mm/r

,所以，

f0.70mm/r

按钻头强度选择

f1.75mm/r

按机床强度选择

f0.53mm/r

最终决定选择机床已有的进给量

f0.48mm/r

经校验

F

f

6090F

max

校验成功.

（2）钻头磨钝标准及寿命

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后刀面最大磨损限度（查《切》）为0.5～0。8mm，寿命

T60min

．

（3）切削速度

查《切》

v

c

18

mm

/

r

修正系数

K

TV

1.0

K

MV

1.0

K

tv

1.0

Kxv1.0

K

1v

1.0

K

apv

10

故

v

c

18mm/r

。

n

s



1000v

318.3r/min



d

0

查《切》机床实际转速为

n

c



272r/min

故实际的切削速度

v

c





d

0

n

s

1000

15.4

mm

/

r

（4)校验扭矩功率

M

c

60Nm

M

m

144.2Nm

所以

M

c

M

m

P

c

1.7~2.0kwP

E

故满足条件，校验成立.

3

.计算工时

T=L/nf=65/272＊1。45=0。163min

4

。扩孔的切削用量如下：

扩钻：

n272r/min

f0.48mm/r

v

c



15.4m/min

工序五 以φ22孔底面为精基准,倒20度角，用普通车床。

工序六 以φ20孔为精基准，粗铣两槽的三个端面，保证槽1，槽2上下面粗早粗糙度小于3。

2。。

1. 加工条件 粗铣上平面的槽,精铣上平面的槽两侧

(1）粗铣上平面的槽：

f

z

0.05mm/齿

由机械手册可以直接查出铣削速度：

v18m/min

采用

错齿三面刃铣刀,

d16mm,D50mm,L4mm,Z14

.则

n

s



1000v100018

358r/min



d



16

f

m

f

z

zn

s

0.0514358251mm/min

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计算工时

t

m



l66

0.26min

f

m

251

（2）精铣上平面的槽两侧:

f

z

0.05mm/齿

由于是精加工铣削速度放大30％,其值：

v23m/min

采用错齿三面刃铣刀，

d16mm,D50mm,L4mm,Z16

，则：

n

s



1000v100023

457.8r/min



d



16

f

m

f

z

zn

s

0.0516457.8366mm/min

计算工时

t

m



l66

0.18min

f

m

366

2, 粗铣下平面的槽，精铣下平面的槽的三个面

(1)粗铣下平面的槽：

f

z

0.05mm/齿

由机械手册可以直接查出铣削速度:

v18m/min

采用镶齿三面刃铣刀，

d48mm,D150mmL12mm,齿数20

。则

n

s



1000v100018

119r/min



d



48

f

m

f

z

zn

s

0.0520119119mm/min

计算工时

t

m



l200

1.68min

f

m

119

（2）精铣下平面的槽的三个面：

f

z

0.05mm/齿

由于是精加工铣削速度放大30%，其值：

v23m/min

采用镶齿三面刃铣刀，

d48mm,D150mm,L12mm,齿数30

。则

n

s



1000v100023

153r/min



d



48

f

m

f

z

zn

s

0.0530153229mm/min

计算工时

t

m



l200

0.87min

f

m

229

工序八 拉销花键

用拉刀拉销花键单面齿升：根据有关手册，确定拉花键时花键拉刀的单面齿升为0。06mm，

拉削速度

v4m/min,p14mm,

拉刀同时工作齿数

z6

Z

b

l



k

3661.21.4



0.23min

1000vf

z

z100040.066

花键孔的工序尺寸：

切削工时

t

加工表

加工内加工余精度等表面粗工序尺

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面

Φ

25mm

容

量

级

CT8

糙度

寸

拉花键

1.8mm

铰孔

0。2mm

6。4um

24.8mm

3。2um

25mm

工序九 去毛刺

工序十 检查。

其余几步数据见工艺卡片。

第1章 零件的分析

1.1 零件的功用及结构分析：

CA6140拨叉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。0120mm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。0120mm的槽

和滑移齿轮的配合精度要求很高。

1.2零件的工艺分析：

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Ø25+0。230㎜的六齿矩形花键孔、Ø22+0.280㎜花键底孔两端的2＊15°倒角

和距中心线为27㎜的平面。

2以工件右端面为基准的8+0.030 ㎜的槽和18+0.120㎜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。

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第2章 钻扩孔Φ20零件机械加工工艺规程设计

2.1 毛坯的选择

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,因此选用铸件，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，故可采取金属型浇注。经查《机械制造工艺设计简明手册》（以下简称《工艺手册》）表1.3

—1、表2.2—1表2。2—4以及图2.2-1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2。5±0.8㎜.

2.2 基准的选择

1粗基准的选择:根据不能重复的原则，先以零件的A面为粗基准，再以B面为粗基准

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.

2.3 工艺路线的拟定

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工序：

1粗铣端面B。以A面为粗基准。选用X62w卧式万能铣床

2粗铣端面A。以B面为粗基准。选用X62w卧式万能铣床

3精铣端面A.以B面为粗基准。选用X62w卧式万能铣床

4钻、扩花键底孔。以A面为精基准。选用Z525立式钻床

5锪两端15°倒角。 以Ф40㎜圆柱面为粗基准。选用Z525立式钻床

6拉花键。以A面为基准，选用L6106卧式内拉床。

7铣削槽C面、8+0.030㎜的槽.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.

8铣削18+0.0120㎜的槽。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。

2。4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定

CA6140的拨叉材料为HT200.毛坯重量为1.0 ㎏，铸铁硬度160（HBS），生产类型为中批量

生产，采取金属型浇注。

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,工序尺寸及毛坯尺寸如

下:

1、A面的加工余量

此工序分2个工步.1粗铣A面 2精铣A面。

精铣加工余量为0。2㎜；粗铣加工余量为2。3㎜

2、B面的加工余量

B面要为加工A面做粗基准，之前先粗铣一下，加工余量为0。5±0。1㎜。

3、矩形花键底孔及花键的加工余量及工序尺寸

矩形花键底孔

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毛坯为实心，无孔。孔的加工精度要求介于IT7和IT8之间，根据《工艺手册》表2。3-8确定

加工余量和工序尺寸为：

钻Φ20㎜：加工余量2Z =20㎜；工序尺寸是Φ20+0.21㎜

扩Φ21㎜:加工余量2Z =2㎜；工序尺寸是Φ22+0.28㎜

3、C面的加工余量

此工序分2个工步。1粗铣C面 2精铣C面。

精铣加工余量为0.2㎜;粗铣加工余量为2.3㎜

2。5 切削用量及工时定额的确定

工序1粗铣端面B

加工材料—HT200，硬度160HBS，铸件，有外皮

加工尺寸—宽度40㎜,长度40㎜

加工要求—用标准镶齿圆柱铣刀粗铣，加工余量为0。5±0.1㎜，需切削液冷却

机床—X62w卧式万能铣床

刀具—根据《切削用量简明手册》(以下简称《切削手册》)中的表3。1、表3。2、表3.9可知

铣刀直径

d

0



80

㎜，齿数

z6

，前角



n



6°，后角



0



12°

1、计算切削用量

（1)决定铣削宽度

a

e

：由于加工余量不大，故可在一次走刀内切完，则

a

e

0.5

㎜

（2）决定每齿进给量

f

z

：根据X62w卧式万能铣床说明书，其功率为7.5kW，中等系统刚度。

根据《切削手册》表3.3，

f

z

0.20~0.30

mm

/

z

，现取

f

z

0.3mm/z

。

（3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为

0.8㎜,镶齿铣刀（

d

0



80

㎜），刀具寿命

T180min

(表3.8）

（4）决定切削速度

v

c

和每分钟进给量

v

f

:切削速度

v

c

可根据《切削手册》表3.27中的公式计算，

共 29 页 第 17 页

(完整word版)拨叉[831005]2-钻Φ22花键孔夹具设计说明书

也可直接由表中查出。

根据表3.11，当

d

0



80

㎜，

z6

，

a

e

0.5

㎜,

a

p

40

㎜，

f

z

0.27

㎜/z时，

v

t

16

m/min,

n

t

61

r/min,

v

ft

86

㎜/min。

各修正系数为：

k

Mv



k

Mn



k

Mvf

1.12

k

Sv



k

Sn



k

Svf

0.8

故

v

c



v

t

k

v



16



1.12



0.8



14.3m/min

n



n

t

k

n



61



1.12



0.8



54.7r/min

v

f



v

ft

k

vf



86



1.12



0.8



77.1mm/min

根据《切削手册》表3。30 X62w卧式万能铣床说明书,选择

n

c



60r/min

，

v

fc

75mm/min

.

因此实际切削速度和每齿进给量为

v

c



πd

0

n

c

3.148060

15.07m/min

10001000

f

zc



v

fc

n

c

z



75

0.21mm/z

606

2、计算基本工时

t

m



L

v

f

式中,

Lly

，

l40mm

。根据表3.25，入切量及超切量

y9mm

，则

L40949mm

，

故

t

m



L49

0.653min

v

f

75

工序2粗铣端面A

加工材料—HT200,硬度160HBS，铸件，有外皮

加工尺寸—宽度40㎜，长度49.5㎜

加工要求—用标准镶齿圆柱铣刀粗铣，加工余量为2。3㎜，需切削液冷却

共 29 页 第 18 页

(完整word版)拨叉[831005]2-钻Φ22花键孔夹具设计说明书

机床-X62w卧式万能铣床

刀具—根据《切削手册》中的表3.1、表3.2、表3。9可知铣刀直径

d

0



80

㎜，齿数

z6

,前角



n



6°,后角



0



12°

1、计算切削用量

（1）决定铣削宽度

a

e

:由于加工余量不大，故可在一次走刀内切完，则

a

e

2.3

㎜

(2）决定每齿进给量

f

z

：根据X62w卧式万能铣床说明书，其功率为7。5kW，中等系统刚度。

根据《切削手册》表3。3，

f

z

0.20~0.30

mm

/

z

，现取

f

z

0.3mm/z

.

（3)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0。

8㎜，镶齿铣刀（

d

0



80

㎜），刀具寿命

T180min

（表3.8）

（4）决定切削速度

v

c

和每分钟进给量

v

f

：切削速度

v

c

可根据《切削手册》表3.27中的公式计

算，也可直接由表中查出。

根据表3.11，当

d

0



80

㎜，

z6

,

a

e

2.3

㎜,

a

p

40

㎜，

f

z

0.27

㎜/z

时,

v

t

16

m/min,

n

t

61

r/min，

v

ft

86

㎜/min。

各修正系数为：

k

Mv



k

Mn



k

Mvf

1.12

k

Sv



k

Sn



k

Svf

0.8

故

v

c



v

t

k

v



16



1.12



0.8



14.3m/min

n



n

t

k

n



61



1.12



0.8



54.7r/min

v

f



v

ft

k

vf



86



1.12



0.8



77.1mm/min

根据《切削手册》表3。30 X62w卧式万能铣床说明书，选择

n

c



60r/min

，

v

fc

75mm/min

。

因此实际切削速度和每齿进给量为

v

c



πd

0

n

c

3.148060

15.07m/min

10001000

共 29 页 第 19 页

(完整word版)拨叉[831005]2-钻Φ22花键孔夹具设计说明书

f

zc



v

fc

n

c

z



75

0.21mm/z

606

2、计算基本工时

t

m



L

v

fc

式中,

Lly

，

l49.5mm

。根据表3.25，入切量及超切量

y16mm

，则

L49.51665.5mm

，故

t

m



L65.5

0.873min

v

fc

75

工序3精铣端面A

加工材料—HT200,硬度160HBS，铸件，无外皮(经过粗加工）

加工尺寸—宽度40㎜，长度49。5㎜

加工要求—用标准镶齿圆柱铣刀精铣,加工余量为0。2㎜,需切削液冷却

机床—X62w卧式万能铣床

刀具—根据《切削手册》中的表3。1、表3.2、表3.9可知铣刀直径

d

0



80

㎜,齿数

z6

,前角



n



6°，后角



0



12°

1、计算切削用量

（1）决定铣削宽度

a

e

：由于加工余量不大，故可在一次走刀内切完，则

a

e

0.2

㎜

(2）决定每齿进给量

f

z

：根据X62w卧式万能铣床说明书，其功率为7.5kW，中等系统刚度。

根据《切削手册》表3.3，

f1.0~2.3mm/r

,现取

f1.2mm/r

,齿数

z6

，所以

f

z

0.2

mm

/

z

（3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据《切削手册》表3。7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量

为0.3㎜，镶齿铣刀(

d

0



80

㎜），刀具寿命

T180min

(表3。8）

(4）决定切削速度

v

c

和每分钟进给量

v

f

：切削速度

v

c

可根据《切削手册》表3.27中的公式计算，

共 29 页 第 20 页

(完整word版)拨叉[831005]2-钻Φ22花键孔夹具设计说明书

也可直接由表中查出.

根据表3。11，当

d

0



80

㎜，

z6

，

a

e

0.2

㎜，

a

p

40

㎜，

f

z

0.2

㎜/z

时,

v

t

19

m/min,

n

t

73

r/min,

v

ft

76

㎜/min。

各修正系数为：

k

Mv



k

Mn



k

Mvf

1.12

k

Bv



k

Bn



k

Bvf

0.8

故

v

c



v

t

k

v



19



1.12



0.8



17.0m/min

n



n

t

k

n



73



1.12



0.8



65.4r/min

v

f



v

ft

k

vf



76



1.12



0.8



68.1mm/min

根据《切削手册》表3.30 X62w卧式万能铣床说明书,选择

n

c



60r/min

，

v

fc

60mm/min

。

因此实际切削速度和每齿进给量为

v

c



πd

0

n

c

3.148060

15.07m/min

10001000

f

zc



v

fc

n

c

z



60

0.17mm/z

606

2、计算基本工时

t

m



L

v

fc

Lly

，式中，根据表3.25，入切量及超切量

y8mm

，则

L49.5857.5mm

,

l49.5mm

。

故

t

m



L57.5

0.958min

v

fc

60

工序4钻、扩花键底孔

（Ⅰ）钻Φ20㎜孔

加工材料-HT200，硬度160HBS，铸件

加工要求-孔径

d20

㎜，孔深86㎜，通孔。精度H12～H13

共 29 页 第 21 页

(完整word版)拨叉[831005]2-钻Φ22花键孔夹具设计说明书

机床—Z525立式钻床

刀具—高速钢麻花钻头，其直径

d

0



20

㎜.根据《切削手册》表2.1、表2。2，钻头几何形状：

双锥修磨横刀，



30

°，



0



12

°，



50

°,

b



3.5

㎜,

b2

㎜,

l4

㎜，

2



1

70

°，

2



118

°

1、计算切削用量

（1）决定进给量

f

1）按加工要求决定进给量：根据《切削手册》表2.7，当加工要求为H12～H13精度，灰铸铁

的强度

200HBS

，

d

0



20

㎜时，

f

1

0.70~0.86mm/r

。由于

l/d86/204.3

,故应乘孔深修正系

数

k

lf

0.95

，则

f

1

(0.70~0.86)0.95mm/r0.665~0.817mm/r

2）按钻头强度决定进给量：根据《切削手册》表2。8，当硬度是160HBS，

d

0



20mm

，钻头

强度允许的进给量

f

2



2mm/r

.

3)按机床进给机构强度决定进给量：根据《切削手册》表2。9，当强度

210HBS

，

d

0



20.5mm

,

机床进给机构允许的轴向力为8330N（Z525钻床允许的轴向力为8830N，见表2。35）时，

进给量

f

3



0.93mm/r

。

从以上三个进给量比较，可以看出，受限值得进给量是工艺要求,其值是

f

1



0.665~0.817mm/r

。

根据Z525钻床说明书，选择

f0.81mm/r

由于是加工通孔，为了避免孔即将钻穿时钻头容易折断，故宜在空即将钻穿时停止自动进给而

采用手动进给。

机床进给机构强度也可根据初步确定的进给量查出轴向力再进行比较来校验.

d

0



21mm

，

由《切削手册》表2.19可查出钻孔时的轴向力，当

f0.81mm/r

，

轴向力

F

f1

6600N

。

轴向力的修正系数

K

MF

0.85

，所以

F

f

5610N

。

根据Z525钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力

F

max



8830N

，由于

F

max

F

f

，故

f0.81mm/r

可用。

共 29 页 第 22 页

(完整word版)拨叉[831005]2-钻Φ22花键孔夹具设计说明书

（2)决定钻头磨顿标准及寿命：由《切削手册》表2。12可知，当

d

0



20

㎜时，钻头后刀面最

大磨损量取为0.8㎜，寿命

T60min

.

K

Tv

1.0

，

（3）决定切削速度：由《切削手册》表2。15可知,

v

t



19m/min

。切削速度的修正系数为：

K

Xv

1.0

，

K

Mv

1.0

，

K

lv

0.85

,

K

tv

1.0

,故

vv

t

K

v

191.01.01.00.851.016.15m/min

n

1000v100016.15

257.17r/min

πd

0

π20

根据Z525钻床说明书。可考虑选择

n

c



272r/min

，但因所选转数较计算转数为高,会使刀具寿

命下降，故可将进给量降低一级，即取

f0.62mm/r

，也可选择较低一级转数

n

c



195r/min

，仍

用

f0.81mm/r

，比较这两种选择方案：

方案一：

f0.62mm/r

，

n

c



272r/min

n

c

f2720.62168.64mm/min

方案二:

f0.81mm/r

，

n

c



195r/min

n

c

f1950.81157.95mm/min

因为方案一

n

c

f

的乘积较大,基本工时较少,故方案一较好。这时

v

c



17m/min

,

f0.62mm/r

。

2、计算基本工时

t

m



L

nf

式中，

Lly

，

l86mm

，入切量及超切量由《切削手册》表2。29查出

y10mm

，则

L861096mm

，故

t

m



L96

0.569min

nf2720.62

(Ⅱ）扩Φ22㎜孔

刀具直径

d

0



22mm

；刀具几何参数同上。

共 29 页 第 23 页

(完整word版)拨叉[831005]2-钻Φ22花键孔夹具设计说明书

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

t

m

同上，

t

m

0.569min

工序5锪两端面15°倒角

本工序采用专用刀具，锪钻时与上一道工序的n和f都不变，所以

t

m

同上一道工序，

t

m

0.569min

。

工序6拉花键

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

式中：

Z

b

—单面余量1。5㎜(由Φ22㎜拉削到Φ25㎜)

Z

b

l



k

1000vf

z

Z

l

—拉削表面长度,86mm



—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)

f

z

—拉刀单面齿升

Z

—拉刀同时工作齿数，

Z

l

（

p

—拉刀齿距）

p

p(1.25~1.5)861.358612.5mm

拉刀同时工作齿数：

Z

基本工时

t

m



l86



7

p12.5

1.5861.21.4



1min

10003.60.067

共 29 页 第 24 页

(完整word版)拨叉[831005]2-钻Φ22花键孔夹具设计说明书

第3章 钻扩Φ22+0.28㎜工序夹具设计

3.1 任务的提出

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3道工序—-钻、扩花键底孔的立式钻床夹具。本夹具将用于

Z525立式钻床.刀具为高速钢麻花钻头，来对工件进行加工。

本夹具主要用来钻扩Φ22+0.28㎜，由于采用高速钢麻花钻头，一次切削，所以主要应该考虑

如何提高劳动生产率，降低劳动强度．

3.2 定位方案及定位装置的设计计算

3.2。1定位方案的确定

根据加工工序及零件图可知，要加工Φ22+0。28㎜，要确保所加工的孔和毛坯圆柱的同轴度

问题，即定心.

在垂直于加工方向上，不能产生移动和转动.沿加工方向上，由于Φ40外圆有一部分与肋板相交,

不为规则外圆柱面,形状特殊，所以也得限制其沿加工方向的移动和转动。最终采取的定位方位

为工件以Φ40外圆柱面和端面A定位基准,在V形块和支撑板上实现五点定位.用快速螺旋夹紧

共 29 页 第 25 页

(完整word版)拨叉[831005]2-钻Φ22花键孔夹具设计说明书

机构推动V形块压头夹紧工件。满足六点定位原理，限制了工件6个自由度，属于完全定位.

3。2.2定位元件及装置设计

定位元件的选择,包括其结构尺寸形状及布置形式等,主要决定于工件的加工要求、工件定位基准

和外力的作用状况。

根据加工工序和零件图可知,以外圆柱面定位采用固定V形块，其对中性好，能使工件的定位基

准轴线在V形块两斜面的对称平面上，而不受定位基准直径误差的影响，并且安装方便。选用

活动V形块，可用于夹紧机构中，起到取消一个自由度的作用。用支承板对端面A底面定位。

支承板用螺钉紧固在夹具体上.但考虑到加工工序，采用两块扇形支承板同心相对固定。装配后,

应磨平工作表面，以保证等高性。

3。2.3定位误差的分析计算

使用夹具时，加工表面的位置误差与夹具在机床上的对定及工件在夹具中的定位密切相关。由

于工件定位所造成的加工表面相对其工序基准的位置误差成为定位误差。在加工时，夹具相对

刀具及切削成形运动的位置,经调定后不再变动，因此可以认为加工表面的位置是固定的。在这

种情况下,加工表面对其工序基准的位置误差，必然是工序基准的位置变动所起的。所以，定位

误差也就是工件定位时工序基准（一批工件的）沿加工要求方向上的位置的最大变动量，即工

序基准位置的最大变动量在加工尺寸方向上的投影。

根据《金属切削机床夹具设计手册》表3-1，“V形块的尺寸及定位误差的计算”可知，常用的

V形块工作角度为90°。

由定位误差公式

y0.707(Dd)

（其中D—定位圆直径的中间尺寸，d-定位圆直径的最小值）

得

y0.099

㎜

3。3 引导元件设计

共 29 页 第 26 页

(完整word版)拨叉[831005]2-钻Φ22花键孔夹具设计说明书

引导装置是在钻、镗类机床上加工孔和孔系时做刀具导向用。借助于引导元件可提高被加工孔

的几何精度、尺寸精度以及孔系的位置精度。应此选择可换钻套，其便于磨损后快速更换。根

据《机床夹具设计手册》图2-1-46可知可换钻套具体参数。

3.4 夹紧方案及装置的设计计算

3。4.1夹紧方案的确定

为了保证在切削力、离心力、惯性力等外力的作用下，工件仍能在夹具中保持由定位元件所确

定的加工位置，而不致发生振动或位移，一般在夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置，将工

件可靠地夹紧。通过活动V形块连接到快速螺旋夹具机构上，可是工件保持既定位置，即在切

削力的作用下，工件不应离开定位支承。

3.4.2夹紧力大小的分析计算

根据《机床夹具设计手册》表1—2-7可知，用高速钢刀具钻削材料为灰铸铁（190HBS）直径

为Φ22+0.28㎜的孔的切削力计算公式为

P

x

419Ds

0.8

K

p

切削扭矩计算公式为

M0.21D

2

s

0.8

K

P

D

—钻头直径,22㎜

s

—每转进给量,0。81㎜/r

K

p

—修正系数,0.9

计算出

P

x

7009.18

N

，

M77.28Nm

根据《机床夹具设计手册》表1—2—11可知，工件以外圆定位中，V形块定位V形块夹紧的

实际所需夹紧力计算公式为

防止工件转动:

共 29 页 第 27 页

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KMsin

W

k



2R



1



2

防止工件移动：

KP

x

sin

2



2



2

W

k



K

—安全系数，

KK

0

K

1

K

2

K

3

K

4

K

5

K

6

（

K

0

K

1

1.2

，

K

4

1.3

，其余为1.0）



1

—工件与V形块间的圆周方向摩擦系数，查表1—2-12取0。2



2

—工件与V形块间的轴向摩擦系数， 查表1-2—12取0。2



90

°，

R20mm

经过计算可知,

防止工件转动：

KMsin

W

k



2R



1



2

12.8N

防止工件移动：

KP

x

sin

2



2



2

23191.7N

W

k



3。4.3夹紧机构及装置设计

由于需选用结构简单，夹紧可靠,通用性大的夹紧机构，初选快速螺旋夹紧机构。其可以克服螺

旋夹紧机构动作慢、效率低的缺点。快速夹紧机构中，螺杆上开有直槽,转动手柄松开工作将直

槽转至螺钉处，即可迅速拉出螺杆，以便装卸工件。螺杆一头与活动V形块连接，另一头与手

柄相联。

3。5夹具体设计

由于可以铸造出复杂的结构形状，抗压强度大，抗振性好，因此夹具体毛坯结构选用铸造,其适

共 29 页 第 28 页

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用于切削负荷大、振动大的场合以及批量生产。为了便于排除切屑，不使其聚集在定位元件工

作表面而影响工件正确定位,一般在设计夹具体时,要增加容纳切屑的空间，如容屑沟等。

3。6 夹具操作及维护简要说明

在设计夹具时，应该注意提高劳动率.为此，在螺母夹紧时采用开口垫圈，以便装卸，夹具

体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置，以利于钻孔加工。结

果，本夹具总体的感觉还比较紧凑。

夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺配合使用）;

同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以有利

于钻孔加工.

参考文献

［1］ 赵家齐主编 《机械制造工艺学课程设计指导书》。北京：机械工业出版社,2000.10

[2］ 艾兴，肖诗纲主编。《切削用量手册》 北京:机械工业出版社，1966.6

[3] 李益民主编《机械制造工艺设计简明手册》：哈尔滨工业大学

[4] 孙巳德主编《机床夹具图册》：机械工业出版社，2005.11

［5] 王先逵主编《机械制造工艺学》清华大学

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2024年8月16日发(作者：甫峻熙)

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机械制造工艺学

课程设计说明书

设计题目

设计“CA6140车床831005(第2组)拨叉”零件的机械加工工

艺及工艺设备

机械制造工艺学课程设计任务书

题目: 设计”CA6140车床拨叉”零件的机械加工工艺规则及工艺装备

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内容： 1.零件图 1张

2.毛坯图 1张

3. 机械加工工艺过程综合卡片 1张

4。 结构设计装配图

5. 结构设计零件图

1张

1张

1份

6. 课程设计说明书

2015．11。10

共 29 页 第 2 页

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目 录

第1章 零件的分析……………………………………………………… 1

1。1 零件的功用及结构分析…………………………………………。。1

1.2 零件的工艺分析…………………………………………………。。1

第2章 零件机械加工工艺规程设计………… …………………………2

2.1 毛坯的选择……………………………………… ……………。。2

2。2 基准的选择………………… ……………… ………………… 2

2.3 工艺路线的拟定…………………………………………… …… 2

2。3。1表面加工方法及加工方案的确定

2.3。2加工顺序的确定

2。4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定………………………… 2

2。5 切削用量及工时定额的确定…………………………………… 3

第3章 钻扩孔Φ20工序夹具设计……………………………………… 12

3.1 任务的提出……………………………………………………… 12

3.2 定位方案及定位装置的设计计算……………………………… 12

3。2。1定位方案的确定

3。2.2定位元件及装置设计

3.2。3定位误差的分析计算

3.3 导引元件设计…………………………………………………… 13

3。4 夹紧方案及装置的设计计算…………………………………… 13

3.4.1夹紧方案的确定

3.4.2夹紧力大小的分析计算

3。4.3夹紧机构及装置设计

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3.5 连接元件及夹具体设计…………………………………………. 14

3。6 夹具操作及维护简要说明………………………………………. 14

参考文献…………………………………………………………………… 15

附录Ⅰ 机械加工工艺过程卡片………………………………………….。…16

附录Ⅱ 机械加工工序卡片………………………………。.…………………17

共 29 页 第 4 页

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一、零件的分析

（一）

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，工作过程：拨叉零件是在传动系统中拨动滑移齿轮，以实现系统调速,

转向。其花键孔Φ25mm通过与轴的配合来传递凸轮曲线槽传来的运动，零件的两个叉头部位

与滑移齿轮相配合。

（二）

零件的工艺分析

CA6140车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下:

1，

零件孔Φ22mm的上下加工表面及花键孔Φ25mm

这一组加工表面包括:孔Φ22mm的上下加工表面,孔Φ22mm的内表面，有粗糙度要求为Ra

小于等于6.3um，Φ25mm的六齿花键孔,有粗糙度要求Ra小于等于3。2um，扩两端面孔，

有粗糙度要求Ra=6.3um；

加工时以上下端面和外圆Φ40mm为基准面，有由于上下端面须加工,根据“基准先行"的原

则,故应先加工上下端面（采用互为基准的原则)，再加工孔Φ22mm， 六齿花键孔Φ25mm

和扩孔；

2，

孔Φ22mm两侧的拨叉端面

这一组加工表面包括：右侧距离18mm的上下平面,Ra=3.2um，有精铣平面的要求,左侧距

离为8mm的上下平面，Ra=1。6um，同样要求精铣；

加工时以孔22mm，花键孔25 mm和上下平面为基准定位加工；

根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面尺

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寸，上述表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证，对于这两组加工表面而言,可以先加工

其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们的位置精度要求

（三）

零件的尺寸图

二、 工艺规程设计

(一)确定毛坯的制造形式

1：零件材料为HT200。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,

故选择铸件毛坯。

2：已知零件的生产纲领是20000件每年，故查表（15—2)，可确定其为大批生产，初步

确定工艺安排的基本倾向为:加工过程划分阶段，工序适当集中，加工设备主要以通用设备为主，

采用专用夹具,这样投资较少，投产快生产率较高，转产较容易.

3：根据零件的材料确定毛坯为铸件，材料为HT200，毛坯的铸造方法为金属模机械造型(表

15—4），铸件尺寸公差等级为CT9级（表15-5）

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（二）基面的选择

基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。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。

（1）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φ22孔的不加工外轮廓底面作为粗基准,利用圆柱来定位,另外四爪握住两边

来限制六个自由度，达到完全定位，然后进行铣削。

（2)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。

(三）制定工艺路线

制定工艺路线,在生产纲领确定的情况下, 根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等

技术要求来制定工艺路线。可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具，并尽量使工序集中来提

高生产率.除此之外,还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

1。

.工艺路线方案

工序一 铸坯。

工序二 粗铣圆柱底面。

工序三 钻圆柱成φ20的孔。

工序四 扩铰孔φ20到φ22.

工序五 粗车圆柱孔口斜度为20度。

工序六 粗铣右槽1侧平面和高度为8mm(见图），粗铣高度为18mm的左槽2(见图)。

工序七 精铣槽1的上下面和和里面、侧面，精洗槽2的上下面和里面.

工序八 拉销孔φ22成花键。

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工序九 去毛刺.

工序十 检验.

2，选

床

工序号

01

02

03

04

05

06

07

08

9

10

工序内容

铸件

粗铣下端面

钻孔

扩孔φ22

车倒角，角度为20度

铣左边键槽，铣右边键槽

精铣左右两槽

拉花键槽

去毛刺

终检

定位基准

择机

孔的外圆,上端面

孔的外圆,下端面

孔的外圆，下端面

孔的上下端面

孔，下端面

孔，下端面

孔的外圆，下端面

（1）

工序一,工序五，，工序七均为铣表面，可用XA5032铣床.

（2）

工序三为钻孔，扩孔工艺，可采用摇臂钻床Z305B。

（3）

工序八为拉花键，采用普通拉床。

（ 4 ) 工序六用车床。

3，选择夹具：每个工序都可以采用专用的夹具,夹具后面再设计。

4，选择刀具:在铣床上用高速钢立铣刀，铣上下两槽用三面刃铣刀,在车床上选普通车刀，内拉

床选矩形齿花键拉刀

5，选择量具:精度要求较高的可用内径千分尺量程50～125，其余用游标卡尺分度值为0。02

（四)机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定

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”CA6140车床拨叉”；零件材料为HT200，硬度190～210HB，，生产类型大批量，铸造

毛坯.

据以上原始资料及加工路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：

1. 查《机械制造工艺设计简明手册》（以下称《工艺手册》

铣削加工余量为:

粗铣 2-4mm

半精铣 1-2mm

精铣 0—1mm

2。 圆柱(φ40用铸成）内孔φ22用钻和扩成，加工余量：

扩孔 1.2mm

3．粗车加工余量：

粗 车 1。2mm

半精车 0。8mm

4．右凹槽：对于右凹槽的加工，由于事先未被铸出，要满足其槽的深度先需要粗铣，现确定其

行精铣槽的两侧面,加工余量取0。5mm。

0.03

8

加工余量取8mm。为了保证槽两边的表面粗糙度和槽的水平尺寸

0

的精度要求，需要进

0.012

18

5。左凹槽:由于此平面没有加工，只加工平面的凹槽，其基本尺寸为槽宽

0

（精度较高，IT6

级），槽的深度为15，可事先铸出该凹槽,该槽的三个表面的粗糙度都为

Ra3.2

，在粗铣后



精

铣能达到粗糙度要求。

6.孔:钻孔其尺寸为20mm，加工余量取2mm,扩孔钻，保留0。5mm的拉刀加工余量。孔里

的花键槽用组合装配式拉刀成型式的加工方式一次拉出。

7，其他尺寸直接铸造得到

由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量

时应按调整法加工方式予以确认.

（五）确立切削用量及基本工时

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工序一 毛坯工序Ⅰ

用铸造尺寸如毛坯图（CAD毛坯图)

工序二 铣圆柱下面

1. 加工条件

工件材料：HT200，σ

b

=0。16GPa HB=190~241,铸造。

加工要求：粗铣铸件圆柱下面.

机床：铣床,XA5032卧式铣床。

刀具：硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度a

e

<=40mm,深度a

p

〈=1。5mm齿数z=10，

故据《切削用量简明手册》(后简称《切削手册》）取刀具直径d

o

=80mm。选择刀具前角γ

o

＝

＋5°后角α

o

＝8°,副后角α

o

’=8°，刀齿斜角λs=－10°，主刃Kr=60°，过渡刃Krε=30°，副

刃Kr'=5°过渡刃宽bε=1mm。

2. 切削用量

1)铣削深度 因为切削量较小,故可以选择a

p

=1。3mm，一次走刀即可完成所需长度。

2）每齿进给量 机床功率为7。5kw。查《切削手册》f=0.14~0。24mm/z.由于是对称铣，选

较小量f=0.14 mm/z。

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3）查后刀面最大磨损及寿命

查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1。0~1.5mm。

查《切削手册》表3.8，寿命T=180min

4）计算切削速度 按《切削手册》，V

c

=

C

v

d

o

q

v

K

v

pv

T

m

a

p

X

v

f

z

y

v

a

e

u

v

Z

算得 V

c

＝98mm/s，n=439r/min，V

f

=490mm/s

据XA6132铣床参数,选择n

c

=475r/min,V

fc

=475mm/s，则实际切削速度V

c

=3.14*80*475/1000=119。3m/min,实际进给量为f

zc

=V

fc

/n

c

z=475/(300＊

10)=0.16mm/z。

5）校验机床功率 查《切削手册》Pcc=1。1kw,而机床所能提供功率为Pcm〉Pcc.故校验合格.

最终确定 a

p

=1.3mm，n

c

=475r/min,V

fc

=475mm/s，V

c

=119。3m/min，f

z

=0。16mm/z.

6）计算基本工时

t

m

＝L/ V

f

=(40+40）/475=0。168min。

工序三 以φ22孔底面为精基准，钻、扩φ22孔.

1。 选择钻头

选择高速钢麻花钻钻头,粗钻时d

o

=20mm，钻头采用双头刃磨法，后角α

o

＝12°,二重刃长度

bε=2.5mm，横刀长b=1。5mm,宽l=3mm,棱带长度

l

1



1.5mm

2



120

°



0

10

°



30

°

2.选择切削用量

(1)决定进给量

查《切》

f0.70~0.86mm/r

,所以，

f0.70mm/r

按钻头强度选择

f1.75mm/r

按机床强度选择

f0.53mm/r

最终决定选择机床已有的进给量

f0.48mm/r

经校验

F

f

6090F

max

校验成功.

（2）钻头磨钝标准及寿命

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后刀面最大磨损限度（查《切》）为0.5～0。8mm，寿命

T60min

．

（3）切削速度

查《切》

v

c

18

mm

/

r

修正系数

K

TV

1.0

K

MV

1.0

K

tv

1.0

Kxv1.0

K

1v

1.0

K

apv

10

故

v

c

18mm/r

。

n

s



1000v

318.3r/min



d

0

查《切》机床实际转速为

n

c



272r/min

故实际的切削速度

v

c





d

0

n

s

1000

15.4

mm

/

r

（4)校验扭矩功率

M

c

60Nm

M

m

144.2Nm

所以

M

c

M

m

P

c

1.7~2.0kwP

E

故满足条件，校验成立.

3

.计算工时

T=L/nf=65/272＊1。45=0。163min

4

。扩孔的切削用量如下：

扩钻：

n272r/min

f0.48mm/r

v

c



15.4m/min

工序五 以φ22孔底面为精基准,倒20度角，用普通车床。

工序六 以φ20孔为精基准，粗铣两槽的三个端面，保证槽1，槽2上下面粗早粗糙度小于3。

2。。

1. 加工条件 粗铣上平面的槽,精铣上平面的槽两侧

(1）粗铣上平面的槽：

f

z

0.05mm/齿

由机械手册可以直接查出铣削速度：

v18m/min

采用

错齿三面刃铣刀,

d16mm,D50mm,L4mm,Z14

.则

n

s



1000v100018

358r/min



d



16

f

m

f

z

zn

s

0.0514358251mm/min

共 29 页 第 12 页

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计算工时

t

m



l66

0.26min

f

m

251

（2）精铣上平面的槽两侧:

f

z

0.05mm/齿

由于是精加工铣削速度放大30％,其值：

v23m/min

采用错齿三面刃铣刀，

d16mm,D50mm,L4mm,Z16

，则：

n

s



1000v100023

457.8r/min



d



16

f

m

f

z

zn

s

0.0516457.8366mm/min

计算工时

t

m



l66

0.18min

f

m

366

2, 粗铣下平面的槽，精铣下平面的槽的三个面

(1)粗铣下平面的槽：

f

z

0.05mm/齿

由机械手册可以直接查出铣削速度:

v18m/min

采用镶齿三面刃铣刀，

d48mm,D150mmL12mm,齿数20

。则

n

s



1000v100018

119r/min



d



48

f

m

f

z

zn

s

0.0520119119mm/min

计算工时

t

m



l200

1.68min

f

m

119

（2）精铣下平面的槽的三个面：

f

z

0.05mm/齿

由于是精加工铣削速度放大30%，其值：

v23m/min

采用镶齿三面刃铣刀，

d48mm,D150mm,L12mm,齿数30

。则

n

s



1000v100023

153r/min



d



48

f

m

f

z

zn

s

0.0530153229mm/min

计算工时

t

m



l200

0.87min

f

m

229

工序八 拉销花键

用拉刀拉销花键单面齿升：根据有关手册，确定拉花键时花键拉刀的单面齿升为0。06mm，

拉削速度

v4m/min,p14mm,

拉刀同时工作齿数

z6

Z

b

l



k

3661.21.4



0.23min

1000vf

z

z100040.066

花键孔的工序尺寸：

切削工时

t

加工表

加工内加工余精度等表面粗工序尺

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面

Φ

25mm

容

量

级

CT8

糙度

寸

拉花键

1.8mm

铰孔

0。2mm

6。4um

24.8mm

3。2um

25mm

工序九 去毛刺

工序十 检查。

其余几步数据见工艺卡片。

第1章 零件的分析

1.1 零件的功用及结构分析：

CA6140拨叉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。0120mm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。0120mm的槽

和滑移齿轮的配合精度要求很高。

1.2零件的工艺分析：

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Ø25+0。230㎜的六齿矩形花键孔、Ø22+0.280㎜花键底孔两端的2＊15°倒角

和距中心线为27㎜的平面。

2以工件右端面为基准的8+0.030 ㎜的槽和18+0.120㎜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。

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第2章 钻扩孔Φ20零件机械加工工艺规程设计

2.1 毛坯的选择

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,因此选用铸件，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，故可采取金属型浇注。经查《机械制造工艺设计简明手册》（以下简称《工艺手册》）表1.3

—1、表2.2—1表2。2—4以及图2.2-1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2。5±0.8㎜.

2.2 基准的选择

1粗基准的选择:根据不能重复的原则，先以零件的A面为粗基准，再以B面为粗基准

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.

2.3 工艺路线的拟定

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工序：

1粗铣端面B。以A面为粗基准。选用X62w卧式万能铣床

2粗铣端面A。以B面为粗基准。选用X62w卧式万能铣床

3精铣端面A.以B面为粗基准。选用X62w卧式万能铣床

4钻、扩花键底孔。以A面为精基准。选用Z525立式钻床

5锪两端15°倒角。 以Ф40㎜圆柱面为粗基准。选用Z525立式钻床

6拉花键。以A面为基准，选用L6106卧式内拉床。

7铣削槽C面、8+0.030㎜的槽.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.

8铣削18+0.0120㎜的槽。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。

2。4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定

CA6140的拨叉材料为HT200.毛坯重量为1.0 ㎏，铸铁硬度160（HBS），生产类型为中批量

生产，采取金属型浇注。

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,工序尺寸及毛坯尺寸如

下:

1、A面的加工余量

此工序分2个工步.1粗铣A面 2精铣A面。

精铣加工余量为0。2㎜；粗铣加工余量为2。3㎜

2、B面的加工余量

B面要为加工A面做粗基准，之前先粗铣一下，加工余量为0。5±0。1㎜。

3、矩形花键底孔及花键的加工余量及工序尺寸

矩形花键底孔

共 29 页 第 16 页

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毛坯为实心，无孔。孔的加工精度要求介于IT7和IT8之间，根据《工艺手册》表2。3-8确定

加工余量和工序尺寸为：

钻Φ20㎜：加工余量2Z =20㎜；工序尺寸是Φ20+0.21㎜

扩Φ21㎜:加工余量2Z =2㎜；工序尺寸是Φ22+0.28㎜

3、C面的加工余量

此工序分2个工步。1粗铣C面 2精铣C面。

精铣加工余量为0.2㎜;粗铣加工余量为2.3㎜

2。5 切削用量及工时定额的确定

工序1粗铣端面B

加工材料—HT200，硬度160HBS，铸件，有外皮

加工尺寸—宽度40㎜,长度40㎜

加工要求—用标准镶齿圆柱铣刀粗铣，加工余量为0。5±0.1㎜，需切削液冷却

机床—X62w卧式万能铣床

刀具—根据《切削用量简明手册》(以下简称《切削手册》)中的表3。1、表3。2、表3.9可知

铣刀直径

d

0



80

㎜，齿数

z6

，前角



n



6°，后角



0



12°

1、计算切削用量

（1)决定铣削宽度

a

e

：由于加工余量不大，故可在一次走刀内切完，则

a

e

0.5

㎜

（2）决定每齿进给量

f

z

：根据X62w卧式万能铣床说明书，其功率为7.5kW，中等系统刚度。

根据《切削手册》表3.3，

f

z

0.20~0.30

mm

/

z

，现取

f

z

0.3mm/z

。

（3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为

0.8㎜,镶齿铣刀（

d

0



80

㎜），刀具寿命

T180min

(表3.8）

（4）决定切削速度

v

c

和每分钟进给量

v

f

:切削速度

v

c

可根据《切削手册》表3.27中的公式计算，

共 29 页 第 17 页

(完整word版)拨叉[831005]2-钻Φ22花键孔夹具设计说明书

也可直接由表中查出。

根据表3.11，当

d

0



80

㎜，

z6

，

a

e

0.5

㎜,

a

p

40

㎜，

f

z

0.27

㎜/z时，

v

t

16

m/min,

n

t

61

r/min,

v

ft

86

㎜/min。

各修正系数为：

k

Mv



k

Mn



k

Mvf

1.12

k

Sv



k

Sn



k

Svf

0.8

故

v

c



v

t

k

v



16



1.12



0.8



14.3m/min

n



n

t

k

n



61



1.12



0.8



54.7r/min

v

f



v

ft

k

vf



86



1.12



0.8



77.1mm/min

根据《切削手册》表3。30 X62w卧式万能铣床说明书,选择

n

c



60r/min

，

v

fc

75mm/min

.

因此实际切削速度和每齿进给量为

v

c



πd

0

n

c

3.148060

15.07m/min

10001000

f

zc



v

fc

n

c

z



75

0.21mm/z

606

2、计算基本工时

t

m



L

v

f

式中,

Lly

，

l40mm

。根据表3.25，入切量及超切量

y9mm

，则

L40949mm

，

故

t

m



L49

0.653min

v

f

75

工序2粗铣端面A

加工材料—HT200,硬度160HBS，铸件，有外皮

加工尺寸—宽度40㎜，长度49.5㎜

加工要求—用标准镶齿圆柱铣刀粗铣，加工余量为2。3㎜，需切削液冷却

共 29 页 第 18 页

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机床-X62w卧式万能铣床

刀具—根据《切削手册》中的表3.1、表3.2、表3。9可知铣刀直径

d

0



80

㎜，齿数

z6

,前角



n



6°,后角



0



12°

1、计算切削用量

（1）决定铣削宽度

a

e

:由于加工余量不大，故可在一次走刀内切完，则

a

e

2.3

㎜

(2）决定每齿进给量

f

z

：根据X62w卧式万能铣床说明书，其功率为7。5kW，中等系统刚度。

根据《切削手册》表3。3，

f

z

0.20~0.30

mm

/

z

，现取

f

z

0.3mm/z

.

（3)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0。

8㎜，镶齿铣刀（

d

0



80

㎜），刀具寿命

T180min

（表3.8）

（4）决定切削速度

v

c

和每分钟进给量

v

f

：切削速度

v

c

可根据《切削手册》表3.27中的公式计

算，也可直接由表中查出。

根据表3.11，当

d

0



80

㎜，

z6

,

a

e

2.3

㎜,

a

p

40

㎜，

f

z

0.27

㎜/z

时,

v

t

16

m/min,

n

t

61

r/min，

v

ft

86

㎜/min。

各修正系数为：

k

Mv



k

Mn



k

Mvf

1.12

k

Sv



k

Sn



k

Svf

0.8

故

v

c



v

t

k

v



16



1.12



0.8



14.3m/min

n



n

t

k

n



61



1.12



0.8



54.7r/min

v

f



v

ft

k

vf



86



1.12



0.8



77.1mm/min

根据《切削手册》表3。30 X62w卧式万能铣床说明书，选择

n

c



60r/min

，

v

fc

75mm/min

。

因此实际切削速度和每齿进给量为

v

c



πd

0

n

c

3.148060

15.07m/min

10001000

共 29 页 第 19 页

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f

zc



v

fc

n

c

z



75

0.21mm/z

606

2、计算基本工时

t

m



L

v

fc

式中,

Lly

，

l49.5mm

。根据表3.25，入切量及超切量

y16mm

，则

L49.51665.5mm

，故

t

m



L65.5

0.873min

v

fc

75

工序3精铣端面A

加工材料—HT200,硬度160HBS，铸件，无外皮(经过粗加工）

加工尺寸—宽度40㎜，长度49。5㎜

加工要求—用标准镶齿圆柱铣刀精铣,加工余量为0。2㎜,需切削液冷却

机床—X62w卧式万能铣床

刀具—根据《切削手册》中的表3。1、表3.2、表3.9可知铣刀直径

d

0



80

㎜,齿数

z6

,前角



n



6°，后角



0



12°

1、计算切削用量

（1）决定铣削宽度

a

e

：由于加工余量不大，故可在一次走刀内切完，则

a

e

0.2

㎜

(2）决定每齿进给量

f

z

：根据X62w卧式万能铣床说明书，其功率为7.5kW，中等系统刚度。

根据《切削手册》表3.3，

f1.0~2.3mm/r

,现取

f1.2mm/r

,齿数

z6

，所以

f

z

0.2

mm

/

z

（3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据《切削手册》表3。7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量

为0.3㎜，镶齿铣刀(

d

0



80

㎜），刀具寿命

T180min

(表3。8）

(4）决定切削速度

v

c

和每分钟进给量

v

f

：切削速度

v

c

可根据《切削手册》表3.27中的公式计算，

共 29 页 第 20 页

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也可直接由表中查出.

根据表3。11，当

d

0



80

㎜，

z6

，

a

e

0.2

㎜，

a

p

40

㎜，

f

z

0.2

㎜/z

时,

v

t

19

m/min,

n

t

73

r/min,

v

ft

76

㎜/min。

各修正系数为：

k

Mv



k

Mn



k

Mvf

1.12

k

Bv



k

Bn



k

Bvf

0.8

故

v

c



v

t

k

v



19



1.12



0.8



17.0m/min

n



n

t

k

n



73



1.12



0.8



65.4r/min

v

f



v

ft

k

vf



76



1.12



0.8



68.1mm/min

根据《切削手册》表3.30 X62w卧式万能铣床说明书,选择

n

c



60r/min

，

v

fc

60mm/min

。

因此实际切削速度和每齿进给量为

v

c



πd

0

n

c

3.148060

15.07m/min

10001000

f

zc



v

fc

n

c

z



60

0.17mm/z

606

2、计算基本工时

t

m



L

v

fc

Lly

，式中，根据表3.25，入切量及超切量

y8mm

，则

L49.5857.5mm

,

l49.5mm

。

故

t

m



L57.5

0.958min

v

fc

60

工序4钻、扩花键底孔

（Ⅰ）钻Φ20㎜孔

加工材料-HT200，硬度160HBS，铸件

加工要求-孔径

d20

㎜，孔深86㎜，通孔。精度H12～H13

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机床—Z525立式钻床

刀具—高速钢麻花钻头，其直径

d

0



20

㎜.根据《切削手册》表2.1、表2。2，钻头几何形状：

双锥修磨横刀，



30

°，



0



12

°，



50

°,

b



3.5

㎜,

b2

㎜,

l4

㎜，

2



1

70

°，

2



118

°

1、计算切削用量

（1）决定进给量

f

1）按加工要求决定进给量：根据《切削手册》表2.7，当加工要求为H12～H13精度，灰铸铁

的强度

200HBS

，

d

0



20

㎜时，

f

1

0.70~0.86mm/r

。由于

l/d86/204.3

,故应乘孔深修正系

数

k

lf

0.95

，则

f

1

(0.70~0.86)0.95mm/r0.665~0.817mm/r

2）按钻头强度决定进给量：根据《切削手册》表2。8，当硬度是160HBS，

d

0



20mm

，钻头

强度允许的进给量

f

2



2mm/r

.

3)按机床进给机构强度决定进给量：根据《切削手册》表2。9，当强度

210HBS

，

d

0



20.5mm

,

机床进给机构允许的轴向力为8330N（Z525钻床允许的轴向力为8830N，见表2。35）时，

进给量

f

3



0.93mm/r

。

从以上三个进给量比较，可以看出，受限值得进给量是工艺要求,其值是

f

1



0.665~0.817mm/r

。

根据Z525钻床说明书，选择

f0.81mm/r

由于是加工通孔，为了避免孔即将钻穿时钻头容易折断，故宜在空即将钻穿时停止自动进给而

采用手动进给。

机床进给机构强度也可根据初步确定的进给量查出轴向力再进行比较来校验.

d

0



21mm

，

由《切削手册》表2.19可查出钻孔时的轴向力，当

f0.81mm/r

，

轴向力

F

f1

6600N

。

轴向力的修正系数

K

MF

0.85

，所以

F

f

5610N

。

根据Z525钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力

F

max



8830N

，由于

F

max

F

f

，故

f0.81mm/r

可用。

共 29 页 第 22 页

(完整word版)拨叉[831005]2-钻Φ22花键孔夹具设计说明书

（2)决定钻头磨顿标准及寿命：由《切削手册》表2。12可知，当

d

0



20

㎜时，钻头后刀面最

大磨损量取为0.8㎜，寿命

T60min

.

K

Tv

1.0

，

（3）决定切削速度：由《切削手册》表2。15可知,

v

t



19m/min

。切削速度的修正系数为：

K

Xv

1.0

，

K

Mv

1.0

，

K

lv

0.85

,

K

tv

1.0

,故

vv

t

K

v

191.01.01.00.851.016.15m/min

n

1000v100016.15

257.17r/min

πd

0

π20

根据Z525钻床说明书。可考虑选择

n

c



272r/min

，但因所选转数较计算转数为高,会使刀具寿

命下降，故可将进给量降低一级，即取

f0.62mm/r

，也可选择较低一级转数

n

c



195r/min

，仍

用

f0.81mm/r

，比较这两种选择方案：

方案一：

f0.62mm/r

，

n

c



272r/min

n

c

f2720.62168.64mm/min

方案二:

f0.81mm/r

，

n

c



195r/min

n

c

f1950.81157.95mm/min

因为方案一

n

c

f

的乘积较大,基本工时较少,故方案一较好。这时

v

c



17m/min

,

f0.62mm/r

。

2、计算基本工时

t

m



L

nf

式中，

Lly

，

l86mm

，入切量及超切量由《切削手册》表2。29查出

y10mm

，则

L861096mm

，故

t

m



L96

0.569min

nf2720.62

(Ⅱ）扩Φ22㎜孔

刀具直径

d

0



22mm

；刀具几何参数同上。

共 29 页 第 23 页

(完整word版)拨叉[831005]2-钻Φ22花键孔夹具设计说明书

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

t

m

同上，

t

m

0.569min

工序5锪两端面15°倒角

本工序采用专用刀具，锪钻时与上一道工序的n和f都不变，所以

t

m

同上一道工序，

t

m

0.569min

。

工序6拉花键

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

式中：

Z

b

—单面余量1。5㎜(由Φ22㎜拉削到Φ25㎜)

Z

b

l



k

1000vf

z

Z

l

—拉削表面长度,86mm



—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)

f

z

—拉刀单面齿升

Z

—拉刀同时工作齿数，

Z

l

（

p

—拉刀齿距）

p

p(1.25~1.5)861.358612.5mm

拉刀同时工作齿数：

Z

基本工时

t

m



l86



7

p12.5

1.5861.21.4



1min

10003.60.067

共 29 页 第 24 页

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第3章 钻扩Φ22+0.28㎜工序夹具设计

3.1 任务的提出

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3道工序—-钻、扩花键底孔的立式钻床夹具。本夹具将用于

Z525立式钻床.刀具为高速钢麻花钻头，来对工件进行加工。

本夹具主要用来钻扩Φ22+0.28㎜，由于采用高速钢麻花钻头，一次切削，所以主要应该考虑

如何提高劳动生产率，降低劳动强度．

3.2 定位方案及定位装置的设计计算

3.2。1定位方案的确定

根据加工工序及零件图可知，要加工Φ22+0。28㎜，要确保所加工的孔和毛坯圆柱的同轴度

问题，即定心.

在垂直于加工方向上，不能产生移动和转动.沿加工方向上，由于Φ40外圆有一部分与肋板相交,

不为规则外圆柱面,形状特殊，所以也得限制其沿加工方向的移动和转动。最终采取的定位方位

为工件以Φ40外圆柱面和端面A定位基准,在V形块和支撑板上实现五点定位.用快速螺旋夹紧

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机构推动V形块压头夹紧工件。满足六点定位原理，限制了工件6个自由度，属于完全定位.

3。2.2定位元件及装置设计

定位元件的选择,包括其结构尺寸形状及布置形式等,主要决定于工件的加工要求、工件定位基准

和外力的作用状况。

根据加工工序和零件图可知,以外圆柱面定位采用固定V形块，其对中性好，能使工件的定位基

准轴线在V形块两斜面的对称平面上，而不受定位基准直径误差的影响，并且安装方便。选用

活动V形块，可用于夹紧机构中，起到取消一个自由度的作用。用支承板对端面A底面定位。

支承板用螺钉紧固在夹具体上.但考虑到加工工序，采用两块扇形支承板同心相对固定。装配后,

应磨平工作表面，以保证等高性。

3。2.3定位误差的分析计算

使用夹具时，加工表面的位置误差与夹具在机床上的对定及工件在夹具中的定位密切相关。由

于工件定位所造成的加工表面相对其工序基准的位置误差成为定位误差。在加工时，夹具相对

刀具及切削成形运动的位置,经调定后不再变动，因此可以认为加工表面的位置是固定的。在这

种情况下,加工表面对其工序基准的位置误差，必然是工序基准的位置变动所起的。所以，定位

误差也就是工件定位时工序基准（一批工件的）沿加工要求方向上的位置的最大变动量，即工

序基准位置的最大变动量在加工尺寸方向上的投影。

根据《金属切削机床夹具设计手册》表3-1，“V形块的尺寸及定位误差的计算”可知，常用的

V形块工作角度为90°。

由定位误差公式

y0.707(Dd)

（其中D—定位圆直径的中间尺寸，d-定位圆直径的最小值）

得

y0.099

㎜

3。3 引导元件设计

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引导装置是在钻、镗类机床上加工孔和孔系时做刀具导向用。借助于引导元件可提高被加工孔

的几何精度、尺寸精度以及孔系的位置精度。应此选择可换钻套，其便于磨损后快速更换。根

据《机床夹具设计手册》图2-1-46可知可换钻套具体参数。

3.4 夹紧方案及装置的设计计算

3。4.1夹紧方案的确定

为了保证在切削力、离心力、惯性力等外力的作用下，工件仍能在夹具中保持由定位元件所确

定的加工位置，而不致发生振动或位移，一般在夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置，将工

件可靠地夹紧。通过活动V形块连接到快速螺旋夹具机构上，可是工件保持既定位置，即在切

削力的作用下，工件不应离开定位支承。

3.4.2夹紧力大小的分析计算

根据《机床夹具设计手册》表1—2-7可知，用高速钢刀具钻削材料为灰铸铁（190HBS）直径

为Φ22+0.28㎜的孔的切削力计算公式为

P

x

419Ds

0.8

K

p

切削扭矩计算公式为

M0.21D

2

s

0.8

K

P

D

—钻头直径,22㎜

s

—每转进给量,0。81㎜/r

K

p

—修正系数,0.9

计算出

P

x

7009.18

N

，

M77.28Nm

根据《机床夹具设计手册》表1—2—11可知，工件以外圆定位中，V形块定位V形块夹紧的

实际所需夹紧力计算公式为

防止工件转动:

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KMsin

W

k



2R



1



2

防止工件移动：

KP

x

sin

2



2



2

W

k



K

—安全系数，

KK

0

K

1

K

2

K

3

K

4

K

5

K

6

（

K

0

K

1

1.2

，

K

4

1.3

，其余为1.0）



1

—工件与V形块间的圆周方向摩擦系数，查表1—2-12取0。2



2

—工件与V形块间的轴向摩擦系数， 查表1-2—12取0。2



90

°，

R20mm

经过计算可知,

防止工件转动：

KMsin

W

k



2R



1



2

12.8N

防止工件移动：

KP

x

sin

2



2



2

23191.7N

W

k



3。4.3夹紧机构及装置设计

由于需选用结构简单，夹紧可靠,通用性大的夹紧机构，初选快速螺旋夹紧机构。其可以克服螺

旋夹紧机构动作慢、效率低的缺点。快速夹紧机构中，螺杆上开有直槽,转动手柄松开工作将直

槽转至螺钉处，即可迅速拉出螺杆，以便装卸工件。螺杆一头与活动V形块连接，另一头与手

柄相联。

3。5夹具体设计

由于可以铸造出复杂的结构形状，抗压强度大，抗振性好，因此夹具体毛坯结构选用铸造,其适

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用于切削负荷大、振动大的场合以及批量生产。为了便于排除切屑，不使其聚集在定位元件工

作表面而影响工件正确定位,一般在设计夹具体时,要增加容纳切屑的空间，如容屑沟等。

3。6 夹具操作及维护简要说明

在设计夹具时，应该注意提高劳动率.为此，在螺母夹紧时采用开口垫圈，以便装卸，夹具

体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置，以利于钻孔加工。结

果，本夹具总体的感觉还比较紧凑。

夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺配合使用）;

同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以有利

于钻孔加工.

参考文献

［1］ 赵家齐主编 《机械制造工艺学课程设计指导书》。北京：机械工业出版社,2000.10

[2］ 艾兴，肖诗纲主编。《切削用量手册》 北京:机械工业出版社，1966.6

[3] 李益民主编《机械制造工艺设计简明手册》：哈尔滨工业大学

[4] 孙巳德主编《机床夹具图册》：机械工业出版社，2005.11

［5] 王先逵主编《机械制造工艺学》清华大学

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