CA6140車床撥叉夾具的設計與應用

呂冠楠

(吉林大學機械科學與工程學院，長春130021)

CA6140車床撥叉，位于車床變速機構中，起換擋作用，使主軸回轉運動按要求進行工作，獲得所需的速度和扭矩。零件上方的?25孔與操縱機構相連，下方的?60孔則用于與所操縱齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動下方的齒輪變速，鑄造出完整的圓加工后切開。

1 零件的工藝分析、規程的設計

材料為HT200，最低抗拉強度為200 Mpa的灰鑄鐵。零件在機床運行過程中所受沖擊不大，選擇金屬模機械砂型鑄造毛坯［1-2］。

選取?25孔的不加工外輪廓表面作為粗基準。以精加工后的(鉆-擴-鉸)?25孔的側面為精基準。

2 確定毛坯余量、尺寸

?25 mm孔外端面、?60 mm孔外端面、控制槽端面以及32 mm×32 mm螺紋孔端面毛坯余量均采用金屬模機械砂型鑄造，公差等級8級。加工余量等級為F，單邊余量Z=2.0 mm。

M22×1.5螺紋孔毛坯為實心，未鑄出孔。

3 機械加工余量、工序、尺寸

第一，零件外圓為非加工表面，鑄造而成［3］。

第二，?25、?60端面長度余量均為2.7 mm(均為雙邊加工);粗銑2 mm，半精銑0.7 mm。

內孔?60:已鑄成?50的孔，孔長余度為3 mm，即鑄成孔直徑為54 mm。鉆孔4 mm，擴孔1.5 mm，鉸孔0.4 mm，精鉸0.1 mm。

?25孔:鉆孔至?23 mm，余量9 mm，擴孔1.8 mm，粗鉸孔0.14 mm，精鉸孔0.06 mm。

第三，槽端面至中心線垂直中心線方向長度加工余量。粗銑端面2.1 mm，半精0.7 mm，精銑0.2 mm。

4 切削用量

工序1:粗銑?25兩端面、?60孔兩端面:工件材料: HT200，σb=200MPa、Hb=200～241 HBS。機床:XA6131型萬能升降臺銑床。切削用量:

第一，銑削深度。

因為切削量較小，可以選擇ap=1.5 mm，一次走刀完成加工。

第二，每齒進給量。機床功率為10 kw，選Fz=0.08 mm/z，d0=200mm。第三，切削速度Vc。

主軸轉速 n1=150 r/min，實際切削速度 V=πn1d/ 1000=94.2 r/min。工作臺每分鐘進給量速度為:

Vf=fz×Z×n1=0.18×16×150=432 mm/min，取Vf= 475 mm/min。

工序2:鉆-擴-鉸?25孔:

選用Z550立式鉆床。硬質合金錐柄麻花鉆。根據《工藝手冊》表4.2-14得:

工序3:粗、精鏜?60孔:

選擇高速鋼鏜刀，T68臥式鏜床。

粗鏜時V=20～35 m/min，f=0.3～1.0 mm/r。

精鏜時V=15～30 m/min，f=0.15～0.5 mm/r。

工序4:精銑?25孔兩端面:

選擇X6140臥式銑床，Ap=1.0 mm，f=0.14 mm/z，T=180 min，Vf=6.44 mm/s，tm=5.9 min。

工序5:精銑槽16H11:

機床:X61W型萬能銑床。

刀具:錯齒三面刃銑刀。

L=16 mm，d=40 mm，Z=24 mm。

走刀量f=0.67 mm/r，T=150 min。

實際切削速度V=πd/1000=196.2 m/min，Tm=L/vf=32.77 s。

5 夾具設計

粗銑撥叉腳兩端面時，選取撥叉左端面作為基準。底面再加一塊擋板，這樣就把零件定位在夾具上了［4］。設計工序——精銑?60H12孔兩端面:

第一，確定每齒進給量fz:

硬質合金銑刀在功率為4.5 kw的x51銑床加工時，每齒進給量 fz=0.14～0.24 mm/z半精銑取較小值，取fz=0.14 mm/z。

第二，確定切削速度Vc:

由ap≤4 mm，fz=0.14 mm/z，得:

Vc=110 mm/z，n=352 mm/z，Vf=394 mm/z。

第三，切削力及夾緊力計算:水平分力:Fh=1.1 F實≈182.7 N

垂直分力:Fv=0.3 F實≈49.8 N

第四，心軸取材料Q235，彎曲應力=M/Wz=2.67? 158 MPa許用值。

第五，定位誤差分析。左端面是靠著夾具上的，會產生相應的誤差，應盡量提高垂直面的垂直度，以減小誤差。

6 結論

該夾具在實際應用中，實現了被加工件的自由度控制以及準確的定位與夾緊;同時解決了精銑叉口端面由于剛度不足而引起的彈性變形問題，在精銑中也避免了產生的震動，叉口端面的加工精度滿足了加工要求。該夾具裝夾工件方便快捷，能夠滿足高效率的生產作業，操作簡單，可以廣泛使用。

圖1 夾具的結構圖Fig.1 Structure of the fixture

［1］ 段明揚.現代機械制造工藝設計實訓教程［M］.桂林:廣西師范大學出版社，2007.

［2］ 李益明.機械制造工藝設計簡明手冊［K］.北京:機械工業出版社，1993.

［3］ 艾興.切削用量簡明手冊［K］.北京:機械工業出版社，1994.

［4］ 鄒青.機械制造技術基礎課程設計指導教程［M］.北京:機械工業出版社，2004.