C6140车床拨叉零件的机械加工工艺规程及夹具设计.doc

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1、 机械制造技术毕业设计说明书设计题目： C6140车床拨叉 零件的机械加工工艺规程及夹具设计学生： 杨文廷学号：0101120611班级：机制1206指导教师： 曹龙斌 河南工业职业技术学院机械系 2014年 10月 8日 目录 论文设计任务书 3 设计总说明.4 序言.5 1拨叉的分析. 6 1.1拨叉的作用.6 1.2拨叉的工艺分析. . 6 1.3拨叉的工艺要求 .6 2零件的分析. .72.1零件的作用.72.2零件的技术要求. .7 2.3零件的工艺分析.8 3工艺规程设计. .9 3.1确定毛坯的制造形式.93.2基面的选择.93.3（1）制定工艺路线.10 （2）工装的选用.11

2、 3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.12 3.5确定切削用量及基本尺寸.14 4夹具设计.22 4.1问题的提出.224.2夹具设计.22 （1）定位基准的选择.23 （2）切削力和夹紧力计算.24 4.3定位误差分析.24 4.4家居设计及操作的简要说明.25参考文献.26小结.27 论 文（设 计）任 务 书课程编号J1410018课程名称机械设计与制造周数12实施地点教学楼班级机制1206人数44起止时间2008.6.237.11形式集中 分散指导教师曹龙斌论文（设计）进度安排6.236.246.256.266.286.307.27.37.47.77.87.97.107.11

3、上午10：30指导教师布置课程设计任务。明确设计任务， 阅读设计任务书和指导书，收集、借阅有关资料、手册。对零件进行工艺分析，画出零件图；确定毛坯的制造方式，绘制毛坯简图。制定机械加工工艺路线，选择定位基准。选择机床及工、夹、量、刃具，确定加工余量及工序间尺寸与公差，确定切削用量。画出毛坯图，填写工艺过程卡，填写工序卡。确定夹具设计方案，选择定位元件，计算所需夹紧力，选择夹紧方案。绘制夹具装配图。绘制夹具零件图。整理设计说明书。答辩、评定成绩。具体设计方法、步骤见机械制造技术基础课程设计指导教程和教材机械制造技术基础。另外主要参考书目：1机床专用夹具图册2机械制造装备设计3机械制造工艺设计简明

4、手册4机械制造工艺学课程设计指导书5实用机械加工手册论文（设计）内容一、设计题目与要求 某个零件 零件的机械加工工艺规程及夹具设计。年产量为5000件（大批生产），零件由指导教师指定。（零件参考图附后）二、设计内容1对零件进行工艺分析，画零件图；2确定毛坯的制造方式，绘制毛坯简图；3制定零件的机械加工工艺路线，填写机械加工工艺过程卡；4对指定工序，选择机床及工、夹、量、刃具，确定加工余量及工序间尺寸与公差，确定切削用量，填写工艺过程卡；5对指定工序进行机床夹具设计计算和机构设计，画夹具装配图；6对夹具的一个零件设计零件图；7编写设计计算说明书。要求设计工作要求提交：1零件图 1张（A4A3）2

5、毛坯图 1张（A4A3）3机械加工工艺过程卡 1张4机械加工工序卡 1张5夹具结构设计装配图 1张（A1A0）6夹具结构设计零件图 1张（A4A1）7课程设计说明书 1份，（参考广东海洋大学毕业设计说明书撰写格式）注：本表按自然班填写。于动员时发给学生。不够纸请另附页。 设计总说明拔叉经过钻25H7孔，钻60H12孔，叉口铣断，铣叉口侧面铣断，铣16H11槽等加工工序。在每道加工工序中都要有相对应的夹具来固定拔叉，避免拔叉在钻孔或者铣断的过程中发生振动产生加工误差。本课程设计就是要我们自己在设计中解决相对应的问题设计符合要求的夹具。在设计画图中熟悉掌握运用CAD绘图。在生产过程中，使生产对象（

6、原材料，毛坯，零件或总成等）的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺过程。在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。 关键词 : 工序，工艺，工步，加工余量，定位方案 序言 机械制造工艺学设计是在我们学完了大学的全部基础课，技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在

7、我们四年的大学生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己末来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。 1. 拨叉C的分析1.1 拨叉C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，获得所需的速度和扭矩的作用。 1.2 拨叉C的工艺分析 拨叉C是一个很重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，其加工内花键的精度要求较高，此外还有上端面要求加工，对精度要求也

8、很高。其底槽侧边与花键孔中心轴有垂直度公差要求，上端面与花键孔轴线有平行度要求。因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它们的加工是非常关键和重要的。 1.3 拨叉C的工艺要求 一个好的结构不但要应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要2零件的分析2.1零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

9、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。零件上方的25孔与操纵机构相连，二下方的60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。2.2零件的技术要求拨叉零件技术要求表加工表面尺寸及偏差（mm）公差及精度等级表面粗糙度Ra(形位公差/mm25孔两端面80IT1225孔25H7IT81.660孔60H12IT93.260孔两端面12d11IT103.2螺纹孔顶面距25孔中心线36IT116.3M22x1.5螺纹M22x1.5铣槽端面距槽底面8H12IT116.3铣16H11槽16H1IT93.22.3零件的工

10、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. 以25mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：25H7mm的孔，以及42mm的圆柱两端面，其中主要加工表面为25H7mm通孔。2. 以60mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：60H12的孔，以及60H12的两个端面。主要是60H12的孔。3. 铣16H11的槽这一组加工表面包括：此槽的端面，16H11mm的槽的底面，16H11mm的槽两侧面。4. 以M221.5螺纹孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：M221.5的螺纹孔，长32mm的端面。主要加工表面为M221.5螺纹孔。这两组加工表面之间有着一定的位置要

11、求，主要是：（1） 60孔端面与25H7孔垂直度公差为0.1mm.。（2） 16H11mm的槽与25H7的孔垂直度公差为0.08mm。由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。3工艺规程设计3.1确定毛坯的制造形式 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。3.2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。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。（1）粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加

12、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25孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个42作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1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，这在以后还要专门计算，此处不再重复。3.3制定工艺路线制定工艺路线的出发点,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夹具,并尽

13、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工艺路线方案工序一 以42外圆为粗基准，粗铣25孔下端面。工序二 精铣25孔上下端面。工序三 以25孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰25孔,孔的精度达到IT7。工序四 以25孔为精基准，粗铣60孔上下端面。工序五 以25孔为精基准，精铣60孔上下端面，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，钻、镗、铰60孔，保证空的精度达到IT8。工序七 两件铣断工序八 以25孔为精基准，铣螺纹孔端面。工序九 以25孔为精基准，钻20孔（装配时钻铰锥孔）。工序十 以25孔为精基准，钻一个20孔，攻M221

14、.5螺纹。工序十一 以25孔为精基准，铣槽端面。工序十二 以25孔为精基准，铣16H11的槽保证槽的侧面相对孔的垂直度误差是0.08。工序十三 检查。 虽然工序仍然是十三步，但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工艺路线方案二快了一倍（实际铣削只有两次，而且刀具不用调整）。多次加工60、25孔是精度要求所致。在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上列出了拨叉的工艺路线:拨叉工艺路线及设备、工装的选用工序号工序名称机床设备X53K刀具量具1粗、精铣25孔端面立式铣床Z5125A端铣刀游标卡尺2钻、扩、铰25孔立式钻床麻花钻头游标卡尺3检查4钻、镗、铰60孔钻床Z5163A麻花钻头、镗到刀游标卡尺5

15、铣断卧式铣床X61K锯片铣刀6铣60孔两端面卧式铣床X5032端铣刀游标卡尺7铣螺纹孔顶面立式铣床X53K端铣刀游标卡尺8钻、攻螺纹M22x1.5钻床Z5163K麻花钻头、丝锥9铣槽端面立式铣床X53K端铣刀游标卡尺10铣16H11槽万能铣床X61K三面刃铣刀游标卡尺11去毛刺12检查3.4机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定1. ”CA6140车床拨叉”；零件材料为HT200，硬度190210HB，毛坯重量1.45kg，生产类型为中批量，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： 外圆表面（42） 考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆

16、表面为铸造毛坯，没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。2. 外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（25，60端面）。查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表3.12625，60端面长度余量均为2（均为双边加工）拨叉上端面的偏差及加工余量计算根据工序要求，其加工分粗、精铣加工。各工步余量如下： 粗铣：参照机械加工工艺手册第1卷表3.2-23。其余量值规定为mm4.37.2现取mm0.3。表3.2-27粗铣平面时厚度偏差取mm28.0-。 精铣：参照机械加工工艺手册表2.3-59，其余量值规定为1mm。铸造毛坯的基本尺寸为723.0176mm根据机械加工工艺手册表2.3-11,铸件尺寸公差

17、等级选用CT7，再查表2.3-9可得铸件尺寸公差为1.1mm。 毛坯的名义尺寸为：723.0176mm+=。 毛坯最小尺寸为：760.5575.45mm-= 毛坯最大尺寸为：760.5576.55mm+= 粗铣后最大尺寸为：72173mm+= 粗铣后最小尺寸为：730.2872.72mm-= 精铣后尺寸与零件图尺寸相同，即保证尺寸72mm，表面与花键轴的平行度公差为0.1mm。318H11（0.018018+）槽偏差及加工余量： 铸造时槽没铸出，参照机械加工工艺师手册表21-5，得粗铣其槽边双边机加工余量2Z=2.0mm，槽深机加工余量为2.0mm，再由参照参考文献1表21-5的刀具选择可得其

18、极限偏差：粗加工为0.1100+，精加工为0.0130。粗铣两边工序尺寸为：18216mm-=；粗铣后毛坯最大尺寸为：160.1116.11mm+=；粗铣后毛坯最小尺寸为：16+0=16mm；粗铣槽底工序尺寸为：33mm；精铣两边工序尺寸为：0.013018+，已达到其加工要求：0.018018+。4、2-M8螺纹偏差及加工余量：参照机械加工工艺手册表2.2-2，2.2-25,2.3-13和互换性与技术测量表1-8，可以查得：钻孔的精度等级：12=IT，表面粗糙度12.5Raum=，尺寸偏差是0.15mm查机械加工工艺手册表2.3-47，表2.3-48，表2.3-71。确定工序尺寸及加工余量为

19、：加工该组孔的工艺是：钻攻丝钻孔：6.7mmf攻丝：攻2-M8螺纹孔。5.其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为中批量生产，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。3.5确定切削用量及基本工时工序一以42外圆为粗基准，粗铣25孔上下端面。1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,铸造。加工要求：粗铣25孔上下端面。机床：X62型卧式铣床。刀具： W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度ap=4,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do=80mm。选择刀具前角o0后角

20、o15，副后角o=10，刀齿斜角s=15,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1.5mm。2. 切削用量1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1mm，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量 机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.15mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.15 mm/z。3）查后刀面最大磨损及寿命 查机械切削用量手册表8，寿命T=180min4）计算切削速度 按2表14， V=1.84 mm/s n=439 r/min =6.44 mm/s5）计算基本工时tmL/ Vf=(90+36)/6.44 *60=0.33min。工序二 精铣25孔

21、上下端面。1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,铸造。加工要求：精铣25上下端面。机床：X62型卧式铣床。刀具： W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度apPcc=12.8kw。故校验合格。6）计算基本工时tmL/ Vf=80/500=0.16min=9.6s.工序六以25孔为精基准，粗铣60孔上下端面。1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。机床：XA5032卧式铣床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae60,深度apPcc=2.7kw。故校验合格。6）

22、计算基本工时tmL/ Vf=(72+9)/375=0.216min.工序七 以25孔为精基准，精铣60孔上下端面1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。机床：XA5032卧式铣床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae60,深度apPcc=2.7kw。故校验合格。6）计算基本工时tmL/ Vf=(72+9)/375=0.216min.结果ap=0.3mm, f=0.21 mm/z, nc=235r/min,Vfc=600.4mm/s.工序八铣螺纹孔顶面1. 选择机床及刀具机床：X53K立式铣床。刀具：硬质合金钢端铣刀,牌号YG

23、6。2. 切削用量1） 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需长度。2） 刀具耐用度 查2表 寿命T=180min。 3） 计算切削速度查2得 Vc0.38mm/s，n=1.53r/min,Vf=1.42mm/s工序九粗铣 半精铣 精铣槽16H11的端面1. 选择机床刀具 选择立式铣床X53K硬质合金钢端铣刀2. 切削用量查2表5 f=0.140.24mm/rT=180min 取f=0.15mm/r v=1.84m/min n=7.32r/min 3. 计算工时 半精铣 工序十精铣槽16H11 本道工序精铣槽之前已进行了粗铣和半精铣工步，此工序精铣槽须满足各

24、技术要求包括：槽宽16H11，槽深8H12，槽两侧面粗糙度为3.2，槽底面粗糙度为6.3。1. 选择机床及刀具机床 x61W型万能铣床刀具 错齿三面刃铣刀铣槽do=16mm查1表8 国家标准 GB1118 D=160mm d=40mm L=16mm 齿数z=242. 计算切削用量（1） 由1表9.41和3查得 走刀量 f=0.67 mm/r（2） 铣刀磨钝标准和耐用度由1表9.46查得 磨钝标准为 0.20.3 表9.47查得 耐用度为 T=150min （3） 切削速度 由1 式3.2 查表 9.48 得其中： 修正系数 m=0.5 代入上式，可得 v=49.5m/min=0.82m/s （

25、4） 确定机床主轴速度由3 按机床选取主轴转速为6.33 r/s所以 实际切削速度为 3.计算切削工时 4夹具设计设计工序精铣槽16H11的夹具。4.1问题的提出本夹具用于在卧式铣床上加工拨叉的16H11槽，工件以25H7孔、叉口侧面及60H12叉口为定位基准，在长销6、支承板4及削边销3上实现完全定位。夹紧时，首先旋转手柄2夹紧叉口部位。再旋动螺母8、带动夹爪5和7、浮动夹紧25孔两端面。最后转动手柄1镇定夹爪位置。夹爪7可旋转90，以便装取工件。 4.2夹具设计1 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

26、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。25的孔和其两端面都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的25孔和其端面作为定位精基准，来设计本道工序的夹具，以两销和两已加工好的25孔的端面作为定位夹具。 为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺母作为夹紧机构。 2. 切削力和夹紧力计算 （1）刀具： 高

27、速钢错齿三面刃铣刀 160mm z=24 机床： x61W型万能铣床由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 （2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=20mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 满足要求

28、 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力4.3 定位误差分析（1)定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位元件为一平面和两定位销，孔与销间隙配合。（2） 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径最小（3） 为最小时孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙本夹具是用来在卧式镗床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dm

29、in 本工序采用一定位销，一挡销定位，工件始终靠近定位销的一面，而挡销的偏角会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力，因此，工件不在在定位销正上方，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。4.4 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。本道工序为镗床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为精镗切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。 本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。参考文献1 邹青主编.机械制造技