拨叉零件的机械加工工艺及钻Φ8孔工序的专用夹具设计

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。现有三个方案进行比较参考： 工艺路线方案一

工序01 粗铣Φ20、Φ50下端面，以Φ20上端面为基准； 工序02 粗铣Φ20上端面，以Φ20下端面为基准； 工序03 粗铣Φ50上端面，以Φ50下端面为定位基准； 工序04 钻、扩Φ20孔，以Φ32外圆和Φ20上端面为基准； 工序05 粗镗Φ50孔，以Φ20中心线为定位基准； 工序06 铣斜肩；

工序07 精铣Φ20下端面，以Φ20上端面为基准； 工序08 精铣Φ20上端面，以Φ20下端面为基准； 工序09 粗铰、精铰Φ20孔，以Φ20中心线为基准； 工序10 精铣Φ50端面，以Φ20中心线为基准； 工序11 半精镗Φ50孔，以Φ20中心线为定位基准； 工序12 钻、铰Φ8锥孔，以Φ20下端面和零件中线为基准； 工序13 钻M6底孔，攻螺纹，以Φ20下端面和零件中线为基准； 工序14 铣断，以Φ20中心线为基准； 工序15 去毛刺； 工序16 终检。

方案一分析：工序较多，工序太分散，可以适合大多数生产，但效率较低。

工艺方案二

工序一 粗、精铣φ20孔上端面。

工序二 钻、扩、铰、精铰φ20、φ50孔。 工序三 粗、精铣φ50孔上端面

工序四 粗、精铣φ50、φ20孔下端面。 工序五 切断。

工序六 钻φ8孔（锥孔加工一半，装配时钻铰）。 工序七 钻一个φ4孔，攻M6螺纹。 工序八 铣47°凸台。 工序九 检查。

方案二分析：上面工序加工效率较高，违背先面后孔原则，基准不合理，对机器要求高。

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工艺方案三

工序一 粗铣Φ20、Φ50下端面，以φ32外圆为粗基准； 工序二 粗铣φ20孔上端面，以Φ20下端面为基准； 工序三 粗铣Φ50上端面，以Φ50下端面为基准；

工序四 以φ20孔上端面和φ32外圆为精基准，钻、扩、铰、精铰φ20孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7；

工序四 以φ20孔为精基准，钻、扩、铰、精铰φ50孔，保证孔的精度达到IT12； 工序五 铣斜角；

工序六 以φ20孔为精基准，精铣φ20孔下端面；

工序七 以φ20孔为精基准，精铣φ50孔下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.07；

工序八 以φ20孔为精基准，精铣φ20孔上端面；

工序九 以φ20孔为精基准，精铣φ50孔上端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.07；

工序十 钻、铰Φ8锥孔，以Φ20下端面和零件中线为基准； 工序十一 钻M6底孔，攻螺纹，以Φ20下端面和零件中线为基准； 工序十二 铣断，以Φ20中心线为基准； 工序十三 去毛刺； 工序十四 终检。

经慎重比较，选择工序三。

2.4机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定

“CA6140车床拨叉”；零件材料为HT200，硬度170～220HB，生产类型中批量，铸造毛坯

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

图3-1 零件各部分标号

1. 外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（φ20，φ50端面）。

查《机械制造加工工艺设计员手册》（以下称《工艺手册》）第171页表5-6及第182

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页表，选用加工余量

（1）φ20孔端面T2，余量为3mm，双边加工。

铣削加工余量为：粗铣 2.4mm，精铣 0.6mm，双边加工。 （2）Φ50孔端面T3，余量为3mm，双边加工。

铣削加工余量为：粗铣2.4mm，精铣0.6mm，双边加工。 （3）φ50内孔（已铸成孔）

取φ50已铸成孔单边余量为3.5mm，即铸成孔φ43mm； 工序加工后尺寸： 第一次钻孔：46mm； 第二次钻孔：48mm； 扩 钻 孔：φ49.93粗 铰：φ49.93精 铰：φ50

?0.50?0.25?0.62?0?0.39?0mm； mm；

mm；

（4）φ20H7内孔（已铸成孔）

取φ20已铸成孔单边余量为3mm，即铸成孔φ17mm； 钻孔：φ18

0.070mm；

扩 钻 孔：φ19.8精 铰：φ20钻孔：φ7.8铰：φ8

?0.036?0?0.0580粗 铰：φ19.94

0.052?0?0.033?0?0.021?0mm； mm；

mm；

（5）Φ8锥孔，精度为IT9

mm；（公差书P140） mm；（机械加工工艺学P159） mm；

0.360（6）Φ6孔 钻孔：φ4

0.30攻螺纹：φ6

（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

3、确立切削用量及基本工时

在设计夹具时以工艺方案三中的第十道工序来进行设计和计算。

工序十以Φ20下端面和零件中线为基准，钻φ8孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。工件材料为HT200，硬度170~220HB,表面粗糙度为Ra3.2μm，由《简明机械加工工艺手册》529页查得选用Z5040圆柱立式钻床。 3.1加工条件

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工艺要求:钻锥孔Ф8mm的一半Ф4mm 孔径do=4mm ,孔深l=32mm, 通孔 机床:Z525立式钻床 刀具： 高速钢麻花钻

选择的高速钢麻花钻的直径为do=4mm

钻头的几何形状为（由《切削手册》表2.7可知

铸铁的强度头几何形状为：由《切削手册》表2.1及表2.2 选β=30o αo=16o 2Φ=118o 2Φ1=70o

3.2切削用量

1) 决定进给量f

a)、按加工要求决定进给量 根据《切削手册》表2.7，当铸铁的强度 бb?200HBS do=4mm时，f=0.18~0.22mm/r 由于L/d=32/4=8>3,故取修正系数K=0.8 所以 f=(0.18~0.22)x0.8=(0.144~0.176) mm/r

b) 按钻头强度决定进给量 根据表2.8，当бb=190MPa,do<=4.3mm,钻头强度允许的进给量f=0.5mm/r c)按机床进给机构强度决定进给量。根据表2.9，当бb??210MPa,do??10.2mm,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《工艺设计手册》表4.2-14）时，进给量为1.63mm/r。 从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=(0.144~0.176) mm/r，根据Z525钻床说明书，选f=0.17mm/r（见《工艺设计手册》表4.2-16），又由《切削手册》表2.19可以查出钻孔时的轴向力，当f<=0.17mm/r do<=12mm时，轴向力Ff=1230N 轴向力的修正系数为1.0，故Ff=1230N

根据Z525钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为Fmax=8330N，由于Ff

2）决定钻头的磨钝标准及寿命

由《切削手册》表2.12，当do<= 6 mm时，钻头后刀面最大磨钝量取为（0.5~0.8）mm,寿命T=20min 3)决定切削速度 由《切削手册》表2.15可知f=0.20mm/r时，标准钻头，do=4 mm时，Vt=20m/min 切削速度的修正系数由《切削手册》表2.31可知 Ktv=1.0 Kmv=1.0 KTv=1.0 Klv=0.85 所以 V=VtxKv=20x1.0x1.0x1.0x0.85=17m/min

n?所以n=

1000V ?do1000?17=1354r/min

3.14?4根据Z525钻床说明书,可考虑选择nc=1360r/min(见《工艺设计手册》表4.2-15)

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