拨叉（ca6140车床）工艺规程及钻25孔夹具设计说明书

机械制造技术基础课程设计题目拨叉（CA6140车床）工艺规程及钻25孔夹具设计班级机械112班完成日期2014630一、设计题目二、原始资料1被加工零件的零件图1张2生产类型（中批或大批大量生产）三、上交材料1绘制零件图1张2毛坯图1张3编制机械加工工艺过程综合卡片1套4编制机械加工工艺卡片（仅编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工艺卡片）1套5绘制夹具装配图（A0或A1）1张6绘制夹具中1个零件图（A1或A2。装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体）。1张7编写课程设计说明书（约50008000字）。1份四、进度安排本课程设计要求在3周内完成。1第L2天查资料，熟悉题目阶段。2第37天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法和机械加工工艺规程的设计并编制出零件的机械加工工艺卡片。3第810天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。4第1113天，完成夹具总装图的绘制。5第1415天，零件图的绘制。6第1618天，整理并完成设计说明书的编写。7第19天，完成图纸和说明书的输出打印。8第2021天，答辩五、指导教师评语该同学在课程设计过程中表现认真，工艺路线夹具设计方案，说明书及图纸质量，综合评定其成绩为。成绩指导教师日期摘要本次课程设计的题目是CA6140车床上钻拨叉25MM孔及专用夹具设计，通过此次设计，使课本上学到的理论知识在这次课程设计中得到实践，机械制造基础课本及课程设计指导书上学到的知识，诸如，定位误差的计算，机床类型的选择，加工方式的选择，夹具体设计应注意的问题等，在这次课程设计中都得到了应用，增加了自己理论联系实际的能力1运用所学基本理论知识，正确解决了工件在加工时的定位和夹紧问题，选择合理的方案，进行必要的计算，根据题意设计出符合要求的低成本夹具。2收集有关资料，掌握正确的夹具设计思想、方法和手段，学会了正确使用有关手册及其它技术资料。3分析研究结构工艺性问题，提高结构设计能力。4进一步了解了有关机床、刀具和量具等的工装知识。ABSTRACTTHETOPICOFCURRICULUMDESIGNIS25MMSHIFTFORKCA6140LATHEDRILLINGFIXTUREDESIGNDEDICATEDHOLE,THROUGHTHEDESIGN,SOTHATSCHOOLTEXTBOOKSTOTHETHEORYOFKNOWLEDGEINTHECURRICULUMDESIGNHASBEENTHEPRACTICE,MACHINEBUILDINGBASEDONTHEKNOWLEDGELEARNEDFROMTEXTBOOKS,SUCHASPOSITIONINGERROROFCALCULATION,THECHOICEOFMACHINETOOLTYPES,PROCESSINGMETHODSOFSELECTION,SPECIFICFOLDERDESIGNSHOULDBENOTED,INTHECOURSEDESIGNHASBEENAPPLIEDBOTHTOINCREASETHEIRABILITYTOINTEGRATETHEORYWITHPRACTICE1LEARNEDTOUSETHEBASICTHEORYOFKNOWLEDGE,THECORRECTSOLUTIONINTHEPROCESSINGOFTHEWORKPIECEPOSITIONINGANDCLAMPINGATTHETIMEOFTHEISSUE,SELECTAREASONABLEPROPOSAL,TOCARRYOUTTHENECESSARYCALCULATIONS,BASEDONQUESTIONSINTENDEDTODESIGNAFIXTURETOMEETTHEREQUIREMENTSOFTHELOWCOST2TOGATHERRELEVANTINFORMATION,TOMASTERTHECORRECTFIXTUREDESIGNIDEAS,WAYSANDMEANSTOLEARNTHECORRECTUSEOFTHEMANUALSANDOTHERTECHNICALINFORMATION3ANALYSISOFTHESTRUCTUREOFTHEISSUEOFTECHNOLOGYTOENHANCETHECAPACITYOFTHESTRUCTURALDESIGN4ABETTERUNDERSTANDINGOFTHEMACHINETOOLS,CUTTINGTOOLSANDMEASURINGTOOLSSUCHASKNOWLEDGE目录1拔叉的工艺分析及生产类型的确定711拔叉的用途712拔叉的技术要求713审查工件的工艺性814确定拔叉的生产类型82确定毛坯，绘制毛坯简图921选择毛坯922确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量923绘制拔叉铸造毛坯简图103拟定拨叉工艺路线1131定位基准的选择11311精基准的选择11312粗基准的选择1232表面加工方法的确定1233加工阶段的划分1234工序的集中与分散1335工序顺序的安排1336确定工艺路线144加工余量、工序尺寸和公差的确定155切削用量、时间定额的计算1551切削用量的计算1652时间定额的计算17521基本时间的计算17MT522辅助时间的计算18523其他时间的计算18524单件时间的计算186专用夹具设计1861问题的提出1962夹具设计1963定位误差分析1964夹具设计及简要操作说明197课程设计体会201拔叉的工艺分析及生产类型的确定11拔叉的用途题目所给的零件是CA6140车床的拔叉。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25孔与操纵机构相连，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。12拔叉的技术要求加工表面M尺寸及偏差公差及精度等级M表面粗糙度RA形位公差拨叉头两端面80螺纹孔顶面距25孔中心线36MMIT1263拨叉脚底面离圆中心线2MMIT1263拔叉脚两端面12IT113201A拔叉脚内表面60303,IT1232拔叉头孔2510021,IT716槽内侧面160011,IT1132008A槽底面80150015，IT1263距25孔中心线距离44306313审查工件的工艺性分析零件图可知，拔叉一头两端面和另一头叉脚两端面均要求切削加工，并在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少了加工面积，又提高了换挡时叉脚端面的接触刚度；25孔的端面为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证加工精度；另外，该零件除主要工作表面（拔叉叉脚两端面，叉脚60半孔内表面，25孔，槽的两侧面）外，其余加工表面加工精度较低，通过铣削，钻床的粗加工就可以达到，主要工作表面加工精度相对较高，但除25孔外其他的也可以在正常的生产条件下保质保量地加工出来。因此，该零件工艺性较好。14确定拔叉的生产类型设Q5000件/年；结合生产实际，备品率A和废品率B分别取3和05。代入公式（11）得N5000件/（13）（105）51758件/年拔叉重量为145KG，由查表13知，拔叉属于轻型零件；由表14知，该拔叉的生产为大批生产。2确定毛坯，绘制毛坯简图21选择毛坯该拔叉零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较复杂，且为大批量生产，故选择铸件毛坯。毛坯拔模斜度为。522确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量由表23和表24可知，要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各因素。1公差等级由拔叉的功用和技术要求熔模铸件的形状一般都比较复杂，铸件上可铸出孔的最小直径可达05MM，铸件的最小壁厚为03MM。在生产中可将一些原来由几个零件组合而成的部件，通过改变零件的结构，设计成为整体零件而直接由熔模铸造铸出，以节省加工工时和金属材料的消耗，使零件结构更为合理。故选用熔模铸造，确定该零件公差等级为CT46。表212铸件重量已知机械加工后拔叉件的重量为145KG，由此初步估计机械加工前铸件毛坯重量为20KG。3机械加工余量等级由以上确定用熔模铸造，且材料为灰铸铁，确定机械加工余量等级范围为（RMA）E。表254锻件形状复杂系数对拨叉零件图进行分析计算，可大致确定锻件外廓包容体的长度宽度和高度，即L175MMB82MM,H86MM,由公式（23,25可计算出拨叉锻件的形状复杂系数SM/M17582857510022,介于016032之间，所以拨TN6叉的形状复杂系数是S34零件表面粗糙度有零件图可知，该拔叉加工表面除25孔粗糙度RA为16M，其他表面粗糙度RA均大于16M。根据上述诸因素，可查表确定该铸件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列表22锻件重量/包容体重量/形状复杂系数公差等级145200S3普通级项目/MM机械加工余量/MM尺寸公差/MM备注孔径25201890表214，表210宽度601722201表213，表210厚度801722250表213，表211中心距1261106表212螺纹孔上顶面1011拨叉脚两端面12D11201123绘制拔叉铸造毛坯简图由表22所得结果，绘制毛坯简图如图23所示。3拟定拨叉工艺路线31定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。311精基准的选择根据零件的技术要求和装配要求以及选择精基准的四大原则，选择拨叉孔25MM及其左端面作为精基准，零件上很多表面都可以采用他们作为基准进行加工，遵循了基准统一的原则，又因为拨叉轴孔25MMH7的轴线是设计基准，选用其做基准定位加工拨叉脚内表面实现设计基准和工艺基准重合，保证了被加工表面的垂直度要求，由于该拨叉的刚性较差，受利益产生变形弯曲，为了避免在机械加工中产生加紧变形，根据夹紧力应垂直于主要定位表面，并应作用在刚度较大部位的原则，夹紧力作用点不能作用在拨叉脚或杆上，选用拨叉头凸台左端面作精基准，夹紧可作用在拨叉头凸台右端面上，夹紧稳定可靠。312粗基准的选择作为粗基准的表面应平整，没有飞边，毛刺或其他表面缺陷。因此选择叉轴孔的外圆面做粗基准。采用25MM外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀。32表面加工方法的确定根据拔叉零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工各表面的加工方法，如表32所示。加工表面公差及精度等级M表面粗糙度RA加工方法备注螺纹孔顶面IT1263粗铣表18拨叉脚底面IT1263粗铣表18拔叉脚两端面IT1132粗铣半精铣表18拔叉脚60孔IT1232粗镗半精镗表17表面拔叉头25孔IT716钻扩粗铰精绞表17槽内侧面IT1132粗铣半精铣表18槽底面IT1263粗铣半精铣表18槽端面IT1263粗铣表1833加工阶段的划分该拔叉加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工，半精加工和精加工几个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准（拔叉脚左端面和叉轴孔）准备好，使后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣拔叉头25孔左端面，拔叉脚60孔左右端面，粗镗60孔，粗铣槽外端面，粗铣槽内侧面和底面拔叉脚内表面，完成25孔钻、扩、粗铰，钻205孔，用丝锥攻M2215螺纹。在半精加工阶段，完成60孔半精镗，槽内侧和底面的半精铣，60孔左右端面的半精；在精加工阶段，进行拔叉脚60孔左右端面的精铣，槽内侧和底面的精铣和25孔的精铰。34工序的集中与分散选择工序集中原则安排拨叉的加工工序。该拔叉的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但科缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。35工序顺序的安排机械加工工序（1）遵循“先基准后其他”的原则，首先加工精基准拨叉头25右端面和轴孔25孔。（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面拨叉头25孔左端面和轴孔25孔，拔叉脚60孔左右端面，后加工次要表面槽内侧面，槽底面。（4）遵循“先面后孔”原则，先加工拔叉头25孔左端面，再加工25孔。综上所述，该拔叉工序的安排顺序为基准加工主要表面粗加工一些余量大的表面粗加工主要表面半精加工和次要表面加工主要表面精加工。36确定工艺路线在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，表36列出了拔叉的工艺路线。表36拔叉工艺路线及设备、工装的选用工序号工序名称机床设备刀具量具1粗铣拨叉头右端面立式铣床X51端铣刀游标卡尺2钻扩粗铰精铰25孔立式铣床Z550麻花钻、扩孔钻、铰刀卡尺、塞规3校正拔叉脚钳工台手锤游标卡尺4粗铣拨叉60孔左右端面立式铣床X51端铣刀游标卡尺5精铣拨叉60孔左右端面立式铣床X51端铣刀卡尺、塞规6粗镗、半精镗60孔卧式镗床高速精钢镗刀游标卡尺7铣螺纹孔顶面立式铣床X51铣刀游标卡尺8钻205孔立式钻床Z550麻花钻内径千分尺9攻M2215螺纹立式钻床Z550丝锥游标卡尺10粗铣槽端面立式铣床X51端铣刀游标卡尺11粗铣槽底面和两侧面万能铣床X61W槽铣刀卡规、深度游标卡尺12半精铣槽底面和两侧面万能铣床X61W槽铣刀卡规、深度游标卡尺13两件铣断万能铣床X61W切断刀游标卡尺14去毛刺钳工台平锉15中检塞规、百分表、卡尺等16热处理拨叉脚两端面局部淬火、低温回火淬火机等17校正拔叉脚钳工台手锤18精铣拔叉脚端面立式铣床X51端铣刀19清洗清洗机20终检塞规、百分表、卡尺等4加工余量、工序尺寸和公差的确定根据课程设计要求，只需对工序2进行加工余量和工序尺寸公差的确定。查表228得，精铰余量Z006MM,粗绞余量Z0,14MM,扩钻余精铰粗铰量Z18MM,钻孔余量Z230MM,查表120可依次确定各工序尺寸扩钻的加工精度等级，精铰IT7,粗绞IT10，扩钻IT11，钻IT12，根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工序的公差值分别为精铰0021MM，粗铰0084MM,扩孔013MM,钻021MM综上所述，该工序的各工步工序尺寸及公差分别为25MM，2494MM，24808MM，23MM3010它们的相互关系如图5切削用量、时间定额的计算根据课程设计要求，只作工序2的切削用量和时间定额的确定方法。51切削用量的计算1钻孔工步（1）背吃刀量的确定取23MM。P（2）进给量的确定表522，该工步的每转进给量F取为040MM/R。（3）切削速度的计算由表522，按工件材料为HT200的条件选取，切削速度V可取为18M/MIN。有公式（51）N1000V/D可求得该工步钻头转速，N100018M/MIN/23MM24924R/MIN,参照表49所列Z550型立式钻床的主轴转速，取转速N250R/MIN。再将此转速代入公式（51），可求出该工序的实际切削速度VND/1000250R/MIN23MM/100018055M/MIN。2扩钻工步（1）背吃刀量的确定取18MM。P（2）进给量的确定表522，该工步的每转进给量F取为040MM/R。（3）切削速度的计算由表522，按工件材料为HT200的条件选取，切削速度V可取为18M/MIN。有公式（51）N1000V/D可求得该工步钻头转速，N100018M/MIN/248MM23115R/MIN,参照表49所列Z550型立式钻床的主轴转速，取转速N250R/MIN。再将此转速代入公式（51），可求出该工序的实际切削速度VND/1000250R/MIN248MM/100019468M/MIN3粗铰工步（1）背吃刀量的确定取014MM。P（2）进给量的确定表531，该工步的每转进给量F取为12MM/R。（3）切削速度的计算由表531，按工件材料为HT200的条件选取，切削速度V可取为2M/MIN。有公式（51）N1000V/D可求得该工步铰刀转速，N10002M/MIN/2494MM2552R/MIN,参照表49所列Z550型立式钻床的主轴转速，取转速N32R/MIN。再将此转速代入公式（51），可求出该工序的实际铣削速度VND/100032R/MIN2494MM/1000251M/MIN4精铰工步（1）背吃刀量的确定取006MM。P（2）进给量的确定表531，该工步的每转进给量F取为10MM/R。（3）切削速度的计算由表531，按工件材料为HT200的条件选取，切削速度V可取为4M/MIN。有公式（51）N1000V/D可求得该工步铰刀转速，N10004M/MIN/25MM5010R/MIN,参照表49所列Z550型立式钻床的主轴转速，取转速N63R/MIN。再将此转速代入公式（51），可求出该工序的实际铣削速度VND/100063R/MIN25MM/1000495M/MIN52时间定额的计算521基本时间的计算MT1）钻孔工步根据表541,钻孔的基本时间可由公式L/FN（）JTL12/FN求得。式中80MM；2MM；9,671067MM取L2L1L21COTDRK10MM；F04MM/R；N250R/MIN。将上述结果代入公式，则该工序的基本1L时间（80MM2MM10MM）/（250R/MIN04MM/R）092MIN552S。JT2）扩钻工步根据表541,铰圆柱孔的基本时间可由公式L/FN（JTL）/FN求得。式中、由表552按5、011MM的条件查得1L1L2RKPA110341134MM，取11MM2MM；而21COTDRK1L2L80MM；F04MM/R；N250R/MIN。将上述结果代入公式，则该工序的基本L时间（80MM11MM2MM）/（250R/MIN04MM/R）093MIN558S。JT3）粗铰工步根据表541,铰圆柱孔的基本时间可由公式L/FN（）/FN求得。式中、由表542按5、007MMJTL121L2RKPA的条件查得057MM13MM；而80MM；F12MM/R；N32R/MIN。将L上述结果代入公式，则该工序的基本时间（80MM13MM057MM）JT/（32R/MIN12MM/R）244MIN1464S。4）精铰工步根据表541,铰圆柱孔的基本时间可由公式L/FN（）/FN求得。式中、由表542按15、003MMJTL121L2RKPA的条件查得019MM13MM；而80MM；F10MM/R；N63R/MIN。将L上述结果代入公式，则该工序的基本时间（80MM13MM019MM）JT/（63R/MIN10MM/R）148MIN8875S。522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（01502），取015，则工序的辅助时间为FTJTFJT钻孔工步的辅助时间015552S828S；F扩钻工步的辅助时间015558S837SFT粗铰工步的辅助时间0151464S2196S；F精铰工步的辅助时间0158875S13125S；FT523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BT27，休息与生理需要时间是作业时间的24，所以均取为3，XT则工序的其他时间可按关系式（33计算，XBTFTJ钻孔工步的其他时间6（552828）38S钻孔工步的其他时间6（558837）385SXBT粗铰工步的其他时间6（14642196）1010S精铰工步的其他时间6（887513125）611SXBT524单件时间的计算工序20的单件时间是四个工步的单件时间和单件时间（552828385588373851464219610108875131256DJT11）S421745S将上述零件的工艺规程设计的结果，填入工艺文件。6专用夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工此拔叉零件时，需要设计专用夹具。61问题的提出本夹具要用于钻25孔，钻25孔之前我们其他孔系都还没有加工，所以定位比较困难，又因为25孔和其他面没有位置度要求，因此我们采用已经加工好的底面和侧面定位即可满足要求，在本道工序加工时，应首先考虑保证各面的各加工精度，提高生产效率，降低劳动强度。62夹具设计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。定位方案选用六点定位原理为基础，将拨叉头右端面用一平面定位限制三个自由度，螺纹孔上顶面用一个支承钉限制一个自由度，