机械制造技术基础课程设计CA6140车床拨叉831006机械加工工艺规程及专用夹具设计（全套图纸）.doc

目 录序言 2一、拨叉的工艺分析及生产类型的确定 31.1 拨叉的作用 31.2 拨叉的工艺分析 31.3 拨叉的生产类型 3二、选择和确定毛坯尺寸设计毛坯图 32.1选择毛坯 32.2 确定机械加工余量和毛坯尺寸公差32.3 确定机械加工余量 32.4 确定毛坯尺寸 32.5 确定毛坯尺寸公差 32.6 设计毛坯图 3三、选择加工方法及制定工艺路线 43.1 定位基准的选择 43.1.1 精基准的选择 43.1.2 粗基准的选择 43.2 零件表面加工方法的选择 43.3 制定工艺路线 4四、机床设备和工艺装备的选用 44.1 选择加工设备与工艺装备 44.1.1 选择机床 54.1.2 选择夹具 54.1.3 选择刀具 54.1.4 选择量具 5五、加工余量工序尺寸及公差的确定 5六、 确定切削用量及基本时间56.1 切削用量 56.2 时间定额的计算66.3 辅助时间的计算66.4 其他时间的计算6七、夹具设计 67.1 问题的提出 77.2 定位基准的选择77.3 切削力和卡紧力计算77.4 定位误差分析77.5 导向装置87.6 夹紧机构87.7 夹具设计及操作的简要说明8八、小结8参考文献9 序言机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础和大部分专业基础课，并进行了金工实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计要求能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计机床专用夹具这一典型的工艺装备。本次课程设计是对CA6140车床中的拨叉（零件号831006）专用夹具设计。本研究认为首先应对拨叉进行机械加工工艺规程的制定，然后确定加工余量和工序尺寸，选择金属切削机床，设计专用机床夹具。全套CAD图纸，加153893706课程设计说明书一、拨叉的工艺分析和生产类型的确定1、拨叉的用途题目所给的零件是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。零件的25孔与操纵机构相连，55半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。2、拨叉的工艺分析（1）、25mm的圆柱内表面，加工时要保证25 + 00.023的0.023公差要求，以及表面粗糙度Ra1.6，表面要求较高。（2）、16×8槽两侧面对25mm孔的垂直度要求为0.08mm, 粗糙度要求Ra3.2，16×8槽的底面和端面粗糙度要求Ra6.3。（3）、拨叉脚两侧面对25mm孔的垂直度要求为0.1 mm，粗糙度要求Ra3.2。（4）、40mm外圆斜面的长度要求为17mm，粗糙度要求Ra3.2。（5)、55mm孔的粗糙度要求Ra3.2。（6）、拨叉叉口的粗糙度要求Ra6.3。零件图如附图1所示3.确定拨叉的生产类型依设计题目知：5000台年，n=1件台，结合生产实际，备产率和废品率分别取为3和0.5。带入公式得该零件的生产纲领5000××（+3）×（+0.5）5407.5件年零件是机床的杠杆，质量为1.12kg,查表-可知其属轻型零件，生产类型为大批生产。二、确定毛坯、绘制毛坯简图1、选择毛坯该零件材料为，考虑到零件的结构以及材料，选择毛坯为铸件，由于零件年产量为5000件，属于批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故采用金属型铸造。这从提高生产率，保证加工精度以及节省材料上考虑，是合理的。2、确定机械加工余量和毛坯尺寸公差参见本书第二章第二节，灰铸铁的公差及机械加工余量按表2-1和表2-5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）、铸件机械加工余量等级该值由铸件的成型方法和材料确定，成型方法为金属型铸造，材料为灰口铸铁，确定加工余量等级为。2）、铸件尺寸公差根据表2-毛坯铸件的基本尺寸处于250400之间，而铸件的尺寸公差等级取为10级，取铸件的尺寸公差为4.4mm.3、确定机械加工余量根据查得的毛坯的加工余量等级为，以及铸件的尺寸，定铸件的机械加工余量为1.4mm.4、确定毛坯尺寸根据成型零件的基本尺寸，以及确定的机械加工余量和铸件的尺寸公差确定毛坯的尺寸5、确定毛坯尺寸公差根据表2-毛坯的尺寸公差等级为10级，确定尺寸公差为4.4mm.6、设计毛坯图毛坯图如附图2所示。三、拟定工艺路线1.定位基准的选择（1）、精基准的选择考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.1mm；槽端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.08m，故以25孔为精基准。（2）、粗基准的选择按有关基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准。现以40外圆为主要的定位粗基准。2、零件表面加工方法的确定1） 16×8槽端面 据表面粗糙度6.3，根据表1-8选用粗铣的方法加工。2） 25mm的孔 根据表面粗糙度，选公差等级为IT7，根据表1-7选用先钻后粗铰再精铰的加工方法。3） 40mm外圆斜面 据表面粗糙度6.3，根据表1-8选用粗铣的方法加工。4） 16×8槽两侧面 据表面粗糙度3.2，根据表1-8选用粗铣-半精铣的方法加工。5） 16×8槽底面 据表面粗糙度6.3，根据表1-8选用粗铣的方法加工。6） 拨叉脚两端面 据表面粗糙度3.2，根据表1-8选用粗铣-半精铣的方法加工。7） 拨叉脚内表面 据表面粗糙度3.2，根据表1-7选用扩铰的方法加工。8） 拨叉叉口 据表面粗糙度6.3，根据表1-8选用粗铣-半精铣的方法加工。3、制定工艺路线根据该零件的结构以及需要选用的定位基准，按照先加工基准面，以及先粗后精的的原则，具体工艺路线如下：工序一 人工时效处理工序二 以40外圆为粗基准， 钻扩铰25孔，孔的配合达到H7。工序三 以25孔为精基准，扩粗铰精铰55孔。工序四 铣断。工序五 以25孔为精基准，粗、精铣55两端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过 0.1。工序六 以25孔为精基准，粗铣和半精铣16×8槽端面，16×8槽底面，16×8槽两侧面，并保证槽的侧面与25端面的垂直度达到0.08工序七 以25孔为精基准，粗铣40外圆斜面工序八 去毛刺。工序九 清洗 。工序十 终检。四、机床设备和工艺装备的选用1、选择加工设备和工艺设备（1）、选择机床 根据不同的工序选择机床工序四 铣断。工序五 粗、精铣55两端面。工序六 粗铣和半精铣16×8槽。工序七 粗40外圆斜面。根据工序的工步数目多少还有零件外廓尺寸，精度要求，选用式卧式铣床X60即能满足要求。工序二 钻扩铰25孔，工序三 扩粗铰精铰55孔。由于加工面位置分散，表面粗糙度数值要求不同，分别选择Z535钻床和Z575钻床。（2）、选择夹具本零件结构不规则，不易进行装夹、定位，故工序二、三、四、五均选择专用夹具。（3）、选择刀具 根据不同的工序选择刀具工序二 扩粗铰精铰55孔，扩孔时选择莫氏锥柄麻花钻进行扩钻d54.7mm，230mm，=417mm,莫氏圆锥号为5。材料为高速钢。粗铰时选择高速钢整体套式机用铰刀d54.92mm，L71mm,50mm,=27mm,材料选择高速钢。铰孔时选择高速钢整体套式机用铰刀d55mm，L71mm，50mm,=27mm,材料选择高速钢。（4）、选择量具本零件属成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，参考有关资料，选择如下。a) 选择加工平面所用量具。铣端面，选择读数值0.02，测量范围0150游标卡尺。b) 选择加工孔所用量具。 加工孔时，用到的量具是卡尺和塞规。五、加工余量、工序尺寸及公差的确定“CA6140车床拨叉”；零件材料为HT200，硬度190210HB，毛皮重量1.12kg，生产类型大批量，铸造毛坯。据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：工序四 钻粗铰精铰55孔（55已铸成孔）查表2.22.5，取55已铸成孔长度余量为2.5,即铸成孔半径为50m。由表2-28、2-29可查得，精铰余量为0.08mm;粗铰余量为0.22mm;扩孔余量为4.7mm。查表1-20可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为，精铰：IT7；粗铰:IT10;钻：IT11。根据上述结果，再标准公差值表可确定各工步的公差值分别为，精铰：0.030mm；粗铰：0.12mm；扩：0.19mm。 综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，精铰：；粗铰：；扩孔：；工序尺寸加工余量： 工序余量 工序尺寸毛坯： 5 50扩孔： 0.3 54.7粗铰： 0.08 54.92精铰： 0 55六 确定切削用量及基本时间工序二 钻粗铰精铰55孔1、 切削用量 （1） 扩孔工步1） 确定背吃刀量 扩孔粗加工双边余量4.7mm 取4.7/2=2.35mm。2） 确定进给量 查表得，选取该工步的每转进给量f=0.7mm/r.3） 切削速度的计算 按工件材料为HT200的条件选取，切削速度v 可取为27.6m/min。由公式(1)n=1000v/d可求得该工序钻头转速n=161r/min,参照Z575型立式钻床的主轴转速，取转速n=172r/min。再将此转速代入公式(1),可求出该工序的实际钻削速度v=nd/1000=172r/min××54.7mm/1000=29.56m/min.(2)粗铰工步1） 确定背吃刀量 取0.11mm。2） 确定进给量 查表得，选取该工步的每转进给量f0.8mm/r.3） 切削速度的计算 查表得，切削速度v 可取为11.1m/min。由公式(1)n=1000v/d可求得该工序铰刀转速n64.33r/min，参照Z575型立式钻床的主轴转速，取转速n=64r/min。再将此转速代入公式(1),可求出该工序的实际切削速度为 v=nd/1000=64r/min××54.92mm/1000=11m/min.(3) 精铰工步1） 确定背吃刀量 取0.04mm。2） 确定进给量 查表得，选取该工步的每转进给量f0.8mm/r3） 切削速度的计算 查表得， 切削速度v 可取为8m/min。由公式(1)n=1000v/d可求得该工序铰刀转速n46r/min，参照Z575型立式钻床的主轴转速，取转速n=44r/min。再将此转速代入公式(1),可求出该工序的实际切削速度为 v=nd/1000=44r/min××55mm/1000=7.6m/min.2、 时间定额的计算1） 钻孔工步 根据表5-41,钻孔的基本时间可由公式L/fn（+）/fn求得。式中18mm；2mm；2.363.36;取3mm；f0.7mm/r；n=172r/min。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间（18mm+2mm+3mm）/（172r/min×0.7mm/r）0.19min11.4s。2） 粗铰工步 根据表5-41,铰圆柱孔的基本时间可由公式L/fn（+）/fn求得。式中、由表5-52按5、0.11mm的条件查得1.4mm;18mm；而18mm；f0.8mm/r；n=64r/min。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间（18mm+18mm+1.4mm）/（64r/min×0.8mm/r）0.73min43.8s。3） 根据表5-41,铰圆柱孔的基本时间可由公式L/fn（+）/fn求得。式中、由表5-52按5、0.04mm的条件查得0.57mm;13mm；而18mm；f0.8mm/r；n=44r/min。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间（18mm+13mm+0.57mm）/（44r/min×0.8mm/r）0.90min54s。3、辅助时间的计算 根据第五章第二节所述，辅助时间与基本时间之间的关系为（0.150.2），取0.15，则工序的辅助时间为钻孔工步的辅助时间：0.15×11.4s1.71s；粗铰工步的辅助时间：0.15×43.8s6.57s；精铰工步的辅助时间：0.15×54s8.1s；4、其他时间的计算除了作业时间以外，每道工序的单件时间还包括布置工作地时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于拨叉的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作地时间是作业时间的27，休息与生理需要时间是作业时间的24，所以均取为3，则工序的其他时间可按关系式（3%+3%)×(+)计算，钻孔工步的其他时间：6×（1.71s+11.4s）0.79s粗铰工步的其他时间：6×（6.57s+43.8s）3.02s精铰工步的其他时间：6×（8.1s+54s）3.73s2、 单件时间的计算单件时间（11.4+43.8+54+1.71+6.57+8.1+0.79+3.02+3.73）s133.12s七、 夹具设计设计工序55孔加工的钻床夹具。1、问题的提出 本夹具要用于钻55孔，对于55孔的要求有：孔径为55mm，孔的加工精度为精度等级IT12级，本道工序需要保证表面粗糙度3.2。，因此，本道工序的加工方案为扩、铰、精铰，在本道工序加工时，我们应首先考虑孔的表面粗糙度，如何提高生产效率，降低劳动强度。2、定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。所以工件以25H7孔和55孔端面和侧板为定位基准，在长圆柱销、活动支承块和挡销上实现完全定位。 3、切削力和卡紧力计算刀具: 高速钢麻花钻头54.7mm 本步加工可按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。轴向力 扭矩采用DQG型气缸直径150为通过对称布置的两套铰链机构，其结构形式选用型，则扩力比为i=2.83实际夹紧力F13605.2N 气缸直径150。当压缩空气单位压力P0.5MPa时，气缸推力为7000N。由于铰链机构扩力比为i=2.83，故气缸产生的实际夹紧力为 N7000i=7000×2.83=19810N 大于所需要的夹紧力，故本夹具可安全工作。 4、 定位误差分析定位孔与定位销的配合尺寸取为25mm。对于工序尺寸134.5而言，定位基准与工序基准0；由于定位副制造误差引起的定位误差（0.023+0.011-0.034）0，可见这种定位方案是可行的5、 导向装置本工序需依次对被加工孔进行扩、粗铰、精铰等3个工步的加工，才能量终达到工序简图上规定的加工要求（表面粗糙度3.2），故此夹具选用快换钻套4作导向元件，钻套高度H1.5D1.5×5582.5mm, 排屑空间h=0.6d=0.4×55=22mm6、夹紧机构根据零件的定位方案、加工方法、生产率要求，提高加工效率，缩短辅助时间，增加压紧可靠性，现决定采用DQG型气缸通过对称布置的两套铰链机构和压板夹紧工件。7、夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为钻床夹具，工件以25H7孔和55孔端面和侧板为定位基准，在长圆柱销、活动支承块和挡销上实现完全定位，选择了DQG型气缸通过对称布置的两套铰链机构方式。定位销与钻套中距尺寸公差取工件相应尺寸公差的1/3，偏差对称标注，即标尺寸为134.5±0.015。钻套中心线对定位销中心的平行度公差取0.02mm。定位销中心线与夹具底面平行度公差为0.01mm。 本夹具的最大优点就是操作简单，工作稳定。 夹具装配图，夹具零件图分别见附带图纸。八、小结通过本次课程设计，巩固了大学以来所学的机械制造技术的专业知识，从实际运用知识的过程中，更深一层次理解所学的机械专业知识。同时在设计过程中，查缺补漏，发现自己专业知识薄弱与不足的方面。复习巩固了大学一年级重要的专业基础课-机械制图、互换性。 这次设计来到这里已经基本结束，在很长一段时间的工作之后，我发现了自己的种种不足，但同时，正因为发现了，才可以改正，加之在这次设计过程中我主动地接触了许许多多不同的专业书籍，其实认真地对待课程设计，那在设计过程中就会自然而然地学到平时要花很多时间才可以理解或掌握的知识。这不能说是因为平时不够努力，这主要是说明了在很多时候，摸索的过程往往比学习的过程更能让人成长，虽然摸索是会经常地碰壁的，但假若碰壁就能让人成长，那我们也应该欣然接受。俗话说得好，小错不改，大错铸成。一味的盲目碰壁而不能学会从中学习，则也将一事无成。要做到从小错意识到大错，这需要更多的经验，一种某个层面上的预知能力不能一蹴而就，希望能够在积累中成长，在成长中成熟。通过这次设计，使自己对本课程有了进一步的认识，同时对自己设计能力进行了一次全面的检验和提升。而且还学习到了许多新的知识，特别是AUTO-CAD 软件的操作使用和制图的应用，使自己的知识又有了进一步的提高。在设计中得到老师和其他同学的悉心指导，并提出了许多宝贵的意见，为我的课程设计能顺利、高效的完成付出许多精力。在此表示衷心地感谢!参考文献：1邹青,机械制造技术基础课程设计指导教程. 北京：机械工业出版社，2004.8 2冯开平，左综义，画法几何与机械制图.广州：华南理工大学出版社，2003.83张轩，管殿柱，AutoCAD 2006机械制图设计应用范例.北京：清华大学出版社，2006.104王昆，何小柏，汪信远，机械设计机械设计基础课程设计.北京：高等教育出版社，2006.45赵家齐，机械制造工艺学课程设计指导书.北京：机械工业出版社，2000.106王伯平，互换性与测量技术基础.北京：机械工业出版，2004.47于骏一,邹青,机械制造技术基础. 北京：机械工业出版，2004.18冯辛安，机械制造装备设计.北京：机械工业出版社，2006.99王光斗、王春福主编.机床夹具设计手册.上海：上海科学技术出版社,200010上海市金属切削技术协会编.金属切削手册.上海：上海科学技术出版社,2000