设计CA6140车床拨叉(0408)零件的机械加工夹具设计论文

1 目录 序言 4 一 5 二 5 （ 一 ） 零件的作用 5 （ 二 ）零件的工艺分析 5 三 、 确定生产类型 6 四、确定毛坯 6 （ 一 ）确定毛坯种类 6 （ 二 ）确定铸件加工余量及形状 6 （ 三 ）绘制铸件毛坯图 6 五 、工艺规程设计 6 (一 )选择定位基准 6 （ 二 ）制定工艺路线 6 （ 三 ）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 8 （四 ） 确定切削用量及时间定 额 10 工序一 10 工序二 12 工序三 19 工序四 20 工序五 23 工序六 24 工序七 26 工序八 27 工序九 27 工序十 29 工序十一 29 工序十二 29 六夹具的设计 31 七、设计感言 34 参考文献 35 2 序言 课程设计是我们机械学院学生进入大二下学期以后每个学期都必须要做的一节设计课程，虽然我们是热能与动力工程方向的专业，但是作为机械行业的学生，设计是必不可少的。自进入 大 三 专业分流以来，整个大三学年里面按照学院的教学要求我们的主要是学习任务是学习与汽车发动机及底盘相关方面的知识。学校为了让我们懂得在学习的基础上更应该学会如何设计，并 巩固 大一大二 所学 的 知识， 加强基础知识的了解以及团队合作的能力，也为了让 我们进行毕业设计之前对所学 的 各课程 的知识 进行一次深入 性 综合性的复习 、总结和归纳 ,让我们有 一次 比较正规点的 理论联系实际的训练 ,所以学院以我们学过的机械制造 技术 基础课 为设计基础 ，并 结合 我们 所有学过的知识开展 了本次课程设计。 通过这次 组队合作形式的 课程设计 我觉得我们有以下几个方 面的收获： 一 个人方面：此次课程设计对于个人来说是 对自己 大学三年所学知识的一次总结和归纳，也是第一次大型的综合性的理论知识运用于实际工作中的设计，使我们实现了从课本向社会实践的跨越。同时也是对 未来 走向社会 将从事的工作进行一次适应性 “彩排” ，从 而提高 自己分析问题、解决问题的能力， 让我们更加明白我们哪方面较弱，而哪方面必须加强自己；了解如何着手一个课题，了解如何才能查到自己需要的资料。总的来说，此次课程设计对个人而言全面地锻炼了个人的完成任务能力。 二 团队方面：此次课程设计分组为 12人一组（各组任务不同）， 这是第一次比较大型的团队合作。我们组组长很有领头羊的风范，很快就把工作落实到位，所以我们的设计方案是第一个交给指导老师罗老师的。在我们组不仅各组员知道怎么安排任务，还要知道各组员之间相互的工作关系，使每一步工作都井然有序地开展，从而形成协调一致、互助共赢的合作关系。只要有问题我们组的所有成员都在一起相互讨论，大家讨论的结果是拿出最佳的可行的操作方案。总的来说，此次课程设计对团队而言体现了合作、互助的共赢准则。 三 对所学知识方面：对我们所学的专业知识处理上，我们要把我们封存起来的知识重新翻开，熟练掌握对本专 业资料表格或者各类手册的查阅；掌握零件机械加工工艺规程的设计；具备对各种机床、刀具及切削用量等的选择应用能力；专用夹具设计等工艺装备的设计技能，以及学会使用国家标准，并且学会手工和 具总装图和零件图，并且标注必要的技术条件。总的来说，此次课程设计对于专业知识而言全面地考核了个人及团队的各类专业性知识及对专业知识的应用。 四 在 整个 设计过程中 我虽然遇到了很多难解的问题 ， 但是得到了指导老师罗伟文 老师的悉心指导和 队员 同学们的热心帮助， 让 我顺利 而完满地 完成了 此 次 课程 设计任务 ，在此我对罗老师和队员们 致以最真挚的感谢！ 由于 个人 能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位 评委 老师给予批评 和 指正。 3 一 、 设计内容 设计 0408）零件的机械技工工艺规范及机床夹具。 0408）零件图件附录。本零件图为中批量生产。 二 、零件的分析 (一 )零件的作用 题目所给的零件是 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。零件上方的 20 孔与操纵机构相连，下方的 50 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。 (二 )零件的工艺分析 零件的材料为 铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求 ，分析 间有一定位置要求。分述如下： 0 为中心的加工表面 这一组加工表面包括： 20 的孔，以及其上下端面，孔壁上有一个装配时钻铰的锥孔，一个 端面要求与孔的轴线相垂直，其余三个没有位置度要求。 0 为中心的加工表面 这一组加工表面包括： 50 的孔，以及其上下两个端面。 这两组表面有一定的位置度要求 ,即 50 的孔上下两个端面与 20 的孔的轴线有垂直度要求。 由上面分析可知，可以先粗加工拨叉下端面，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，以保证位置精度要求。因为此拨叉零件没有复杂的加工曲面，再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，按照上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。 三 、 确定生产类型 已知此拨叉零件为中批量生产，质量为 步确定工艺安排为：加工过程划分阶段 ,工序的适当集中，加工设备 已通用设备为主，如果有特殊需要，可以考虑专用夹具工装，但是必须考虑成本。 4 四 、确定毛坯 （一）、确定毛坯种类： 零 件材料为 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，生产类型为中批生产，故选择铸件毛坯。查机械制造工艺设计简明手册第 41页表 用铸件尺寸公差等级为 （二）、确定铸件加工余量及形状： 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，使生产无法正常进行。 （三）、绘制铸件毛坯图 五 、工艺规程设计 (一 )选择定位基准 ： 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， 以零件的小头上端面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。 利用一组共两块 2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 ： 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，以粗加工后的底面为主要的定位精基准， 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， 以两个小头孔外圆柱表面为辅助的定位精基准。 （二）制定工艺路线 根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，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。查机械制造工艺设计简明手册 第 20页表 择零件的加工方法及工艺路线方案如下： 5 工序一 铣 20， 50孔上端面。 工序二 0 孔上端面 工序三 0、 50孔下端面。 工序四 0 孔上端面。 工序五 0 孔。 工序六 0孔。 工序七 . 铣斜肩。 工序八 . 半精铣 20孔上端面。 工序九 . 粗铣 20 孔 ； 工序 十 . 半精铣 50孔上端面 工序十一 . 扩 50 孔。 工序十二 8锥孔。 工序十三 6底孔，攻螺纹。 工序十四 工 序十五 工序十六 上面工序加工精度较高，但加工步骤太多，过于繁琐，使生产效率大大降低！ 工序一 . 粗铣、半精铣 20、 50下端面 。 工序二 精铣 20， 50孔上端面。 工序三 . 粗镗、半精镗 50孔 。 工序四 . 钻、扩 20孔 工序五 . 铣斜肩 。 工序六 . 粗铰、半精铰 20孔 工序七 . 钻 8锥孔 。 工序八 . 钻 螺纹 。 工序九 . 铣断 。 工序十 . 去毛刺 。 工序十一 工序十二 . 粗铰、精铰 8 锥 孔 。 上面工序可以适合大多数生产，虽然总的 工序少，但精度不是很高。 综合考虑以上步骤，得到比较详细的工艺路线如下： 6 工序 一 半精铣 20 、 50 下端面， 分别 以 32外圆 为粗基准，采用 工序二 精铣 20 , 50 上端面， 以 32外圆 为 定位 基准 ， 采用 工序 三 精镗 50 孔 ， 以 32外圆 为定位基准，采用 工序 四 20 孔，以 32 外圆和 用 工序 五 以 1为定位基准，采用 专用夹具； 工序 六 . 粗铰、 半 精铰 20 孔，以 32 外圆为基准，采用 工序 七 . 钻 8 锥孔，以 1为基准，采用 工序 八 . 钻 螺纹，以 1 为基准，采用 工序 九 . 铣断，以 1为基准，采用 工序 十 . 去毛刺； 工序 十一 . 终检。 工序 十二 . 粗铰、精铰 8 锥 孔 , 以 基准，采用 式钻床加专用夹具； （三） 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 查机械制造工艺设计简明手册 第 41 页表 用加工余量为 ，并查表 件的分型面的选用及加工余量，如下表所示： 加工表面 工序 工序（或工步）余量 工序（或工步）基本尺寸 工序（或工步）经济精度 工序（或工步）尺寸及其偏差 表面粗糙度 公差等级 公差等级数值 7 20端面 半精铣下端面 Z=0 精铣上端面 Z= 粗铣上端面 Z=2 31 粗铣下端面 Z=2 33 毛坯 35 9, 50端面 半精铣上端面 Z=2 60- 180 铣上端面 Z=2 12 半精铣下端面 Z= 粗铣下端面 Z=2 15 毛坯 17 500 的孔 半精镗 孔 2Z=1 50 500 镗孔 2Z=4 49 0 250 毛坯 2Z=5 45 1145 0210020 。的孔 精铰孔 2Z= 20 0210020 。 粗铰孔 2Z= 扩孔 2Z= 钻孔 2Z=18 18 8 的锥孔 精铰孔 2Z= 8 021008 。 8 粗铰孔 2Z= 钻孔 2Z= 钻 孔、攻螺纹 攻螺纹 a=底孔 2z= 毛坯 实心 （四）、确定切削用量及时间定额： 工序 半精铣 20、 50 下端面 粗铣 20、 50 下端面 ： 工件材料： b =170240造 ;工件尺寸： 2l=176加工要求：粗铣 20 孔下 端面，加工余量 2机床： 刀具： 削宽度 0, 深度 , 齿数 z=12,故根据机械制造工艺设计简明手册（后简称简明手册）表 刀具直径 25据切削用量手册（后简称切削手册）表 择刀具前角 0 0 后角 0 8 ，副后角 0=10 ，刃倾角 s= 20, 主偏角 0, 过渡刃 0, 副偏角 5 。 （ 1）确定切削深度 为余量较小，故选择 次走刀即可完成 。 （ 2）确定每齿进给量 于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据 简明 手册表 使用 床功率为 切削 手册表 时： z 故选择： z。 （ 3）确定刀具寿命及磨钝标准 根据切削手册表 刀刀齿后刀面最大磨损量为 根据切削手册表 于铣刀直径 25刀具使用寿命 T=180 （ 4）计算切削速度 据切削手册表 25Z=12， 6， z 时，08m/96r/70mm/修正系数为： 。 切削速度计算公式为： 9 其中 2 ， ， 245 2.015.0 35.0 2.0 0 32.0m ， ， z /， 12Z ，将以上数据代入公式： m i n/5 3 7 0 1 2 52 4 5 .0 mv c 确定机床主轴转速： m 71 0 0 0 rd vn 。 根据切削手册表 取 90 ，实际切削速度 V 51000 工作台每分钟进给量 m 由切削手册表 ， 50 z 则实际每齿进给量 f m （ 5)校验机床功率 由切削手册表 ： 4.5,.9,.0, 代 入公式： 则： 3 由 电动机的最大功率为： 6 2 故选取的切削量可用，即确定的切削用量为： 2m/n=190/50mm/ (6)计算基本工时： +y+， l=176切削手册 ：入切量及超切量 y+ =17L=176+17=193故 :93/150=10 半精铣 20、 50 下端面： 刀具： 机床： （ 1） 加工余量不大 ，可一次走刀完成，取 由切削深度 ，所以 （ 2） 防止转动所需夹紧力： )()(21102 挤0 菱形销选用： B=45， b=8,H=20,c=6 所以接触长度 h=201以 =8*11*200/796l=138.4*0 /180)=0796*72=129312 P0l 所以 钻 （ 3） 防止工件倾翻所需的夹紧力： k g p 由上述三个结果比较，工件倾翻所需夹紧力为总的所需夹紧力，因此取夹紧力为 Q=324工件以“一面两孔”组合定位时， 定位元件为一平面，一圆柱定位销，另一为菱形销，其基准位移误差表现在位移误差和转角误差两个方面。基准误差由定位孔和圆柱销 1来决定，在工件图平面内的任何方向上的位移误差， 1111 )()( 1D )T(1d )销的制造误差 1 由图 1为 =()()()(a r c t a n 2221112211 2 式中 T(， T(，孔 2的直径误差 T（ ， T（ ，定位销 2 的圆柱部分直径公差 1 ， 2 与销 1，孔 2与销 2的圆柱部分最小配合间隙 同理，工件还可能的另一方面偏转，所以全部转角误差为 (1)定 位孔 20 圆柱销 20 2)定位销孔 50 菱形销 50 ( 1D )= T(1d )= 1 =0 基准位移误差位移=度误差 =72 r c t a n = 4 3 7 r c ta n 因为是粗加工，误差可以允许。 七、设计感言 三周的课程设计结束了，一路走来，这 次让我们学到了很多很多。在设计过程中不仅检验了我们所学的知识，也培养了我们如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。我们学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了交流，也学会了为人处世。 万事开头难，由于第一次做这样的设计，刚刚接到课题的时候，头脑中一片空白，浑然不知从何做起，心中未免有些慌张与急躁，这是我们的信心不足的表现。但很快我们温习以前的专业知识，去图书馆借阅相关资料，在老师的指引之下，我们有了初步方案。我们后来在探究与摸索中断地改进方案，经过一次又一次地细心计算，归纳与总结，终于顺利地完成 了设计。 虽然设计很辛苦很枯燥很累，但 选择了就要勇敢果断的走下去 ,力求做到最好 小组的 要求 。现在想起来大家在一起齐心合力办一件有挑战的事情，突然觉得大家融合在一起的愉悦和快乐，是多么的美好。我们也感受到了要想成功必须专业，要想取得比别人更大的收获就必须比别人学的更精，付出要比别人多，做得要比别人更好。 从理论到实践，在这段日子里，可以说得是 苦中有甜 ， ，甜中有苦，我们 学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过 33 的知识。通过这次课程设计使我懂得了理 论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正 搞好设计 ，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。 在 过程中， 各种困难 也 是