拨叉工艺及（ca6140）12d11俩端面专用夹具设计说明书

机械制造技术基础课程设计题目拨叉工艺及（CA6140）12D11俩端面专用夹具设计班级机械12班完成日期2014年7月1日一、设计题目制定拔叉工艺及12D11俩端面专用夹具设计二、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拔叉（CA6140）12D11俩端面专用铣床夹具设计，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能熟练运用机械制造基础书中的运基本理论知识，正确解决了一个零件在加工时的定位和夹紧以及工艺路线的安排，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，保证零件的加工质量。2提高结构设计能力，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，分析研究结构工艺性问题。3知道如何定位，如何加紧，以及定位误差的计算。4进一步了解了有关机床、刀具和量具等的工装知识。关键词拔叉定位夹紧夹具体设计ABSTRACTTHECOURSEDESIGNISTHESUBJECTOFAFORKCA6140DESIGNTWOENDSPECIALMILLINGFIXTURE12D11,THROUGHTHISDESIGN,THETHEORETICALKNOWLEDGETOMAKETEXTBOOKSTOGETPRACTICEINTHISCOURSEDESIGN,SCHOOLTEXTBOOKSTOMACHINERYMANUFACTURINGBASEANDCURRICULUMDESIGNGUIDEBOOKKNOWLEDGE,SUCHAS,TOCALCULATETHELOCATIONERROR,MACHINETOOLTYPECHOICE,THECHOICEOFPROCESSINGMETHODS,CLIPSHOULDPAYATTENTIONTOSPECIFICDESIGNPROBLEMS,ANDHAVEBEENAPPLIEDINTHECURRICULUMDESIGN,INCREASETHEIRABILITYOFINTEGRATINGTHEORYWITHPRACTICE1FAMILIARWITHBASICTHEORYKNOWLEDGEOFMACHINERYMANUFACTURINGBASEINTHEBOOK,THECORRECTSOLUTIONTOAPARTPOSITIONINGINTHEPROCESSINGANDTHECLAMPANDTHELINEOFTHEARRANGEMENT,SELECTREASONABLESCHEME,CARRYOUTTHENECESSARYCALCULATIONS,THEDESIGNTOMEETTHEREQUIREMENTSOFLOWCOSTFIXTURE,GUARANTEETHEQUALITYOFPARTS2TOIMPROVETHEDESIGNABILITY,COLLECTRELEVANTINFORMATION,GRASPTHEFIXTUREDESIGNIDEAS,METHODSANDMEANSOFCORRECT,LEARNTHERIGHTUSEOFMANUALSANDOTHERTECHNICALINFORMATION,ANALYSISOFTHESTRUCTUREOFTECHNOLOGICALPROBLEMS3KNOWHOWTOPOSITION,HOWTOSTEPUP,CALCULATIONANDPOSITIONINGERROR4FURTHERUNDERSTANDTHEMACHINETOOL,TOOLANDMEASURINGTOOLS,TOOLINGKNOWLEDGEKEYWORDSFORKPOSITIONINGANDCLAMPINGFIXTUREDESIGN目录1拔叉的工艺分析及生产类型的确定111拔叉的用途112拔叉的技术要求113审查工件的工艺性214确定拔叉的生产类型22确定毛坯，绘制毛坯简图221选择毛坯222确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量223绘制拔叉铸造毛坯简图33拟定拔叉工艺路线331定位基准的选择3311精基准的选择3312粗基准的选择432零件表面加工方法的选择433确定工艺路线54确定切削用量及基本工时641拨叉脚端面A铣削用量及基本时间的确定75夹具的设计951问题的提出952夹具设计的有关计算10521定位基准的选择10522切削力及夹紧力计算1053夹具结构设计及操作简要说明116课程设计体会117参考资料121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603003,IT1232拔叉头孔252100021,IT716槽内侧面16011,IT1132008A槽底面80150015，IT1263槽端面距25孔中心线44MM03IT126313审查工件的工艺性根据零件图的尺寸及其精度要求，可以先加工A面及22花键底孔，而后其它表面的加工以这两个表面为精基准进行。14确定拔叉的生产类型设Q4000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N4000件/（13）（105）4326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，该拔叉的生产为中批生产。2确定毛坯的制造方法21选择毛坯零件材料为HT200灰铸铁，考虑到零件需加工表面少，精度要求不高，有强肋，且工作条件不差，既无交变载荷，又属于间歇工作，故选用金属型铸件，以满足不加工表面的粗糙度要求及生产纲量要求。22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CT810。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）D。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/M2/17582867510022,介于016032之间，所以拨TN6叉的形状复杂系数是S33拟定拨叉工艺路线31定位基准的选择定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，定位基准选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高，否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。、粗基准的选择该零件属于一般轴类零件，以外圆为粗基准就已经合理了（夹持长四点定位），为保证A面与花键孔轴线垂直，以便于保证以该两面为定位精基准时其它表面的尺寸精度加工要求，可以把A面与花键底孔放在一个工序中加工，因而该工序总共要消除X，Y，Z，X，Y五个自由度（建立空间坐标系为以花键孔轴线方向为Z轴，垂直花键孔轴线，平行槽、花键、肋板对称线并且从槽1800012指向80003的方向为X轴，同时垂直于X轴、Z轴的方向为Y轴，取坐标原点为花键孔轴线与A面的交点为原点），用三爪卡盘卡夹持外圆柱面。消除X，Y，X，Y四个自由度，再用一个浮动支承顶住B面，消除Z自由度，达到定位要求。、精基准的选择主要考虑基准重合问题，要遵循基准统一原则，所以选择用拨叉头左端面作为精基准。32零件表面加工方法的选择拨叉脚2端面先粗至13MM，RA63，再精铣至12MM，RA32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孔表面IT1232粗镗半精镗表17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33列出了拔叉的工艺路线工时工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备准件单件1精铣拨叉头两端面立式铣床X51端铣刀，游标卡尺2精铣拨叉头左端面立式铣床X51端铣刀，游标卡尺3粗扩，精扩，倒角25孔四面组合钻床麻花钻，扩孔钻，铰刀卡尺，塞规4校正拨叉脚钳工台手锤5粗铣拨叉脚两端面卧式双面铣床三面刃铣刀，游标卡尺6铣叉爪口内侧面立式铣床X51铣刀，游标卡尺7粗铣操纵槽底面和内侧面立式铣床X51键槽铣刀，卡规深度卡尺8精铣拨叉脚两端面卧式双面铣床三面刃铣刀，游标卡尺9钻，攻丝M22螺纹孔四面组合钻床符合钻头，卡尺10去毛刺钳工台平挫11中检塞规，百分表，卡尺12热处理拨叉脚两端面局部淬火淬火机等13校正拨叉脚钳工台手锤14磨削拨叉脚两端面平面磨床M7120A砂轮，游标卡尺15清洗清洗机16终检塞规，百分表，卡尺4确定切削用量及基本工时（机动时间）在工艺文件中还要确定每一工步的切削用量。1切削用量指背吃刀量ASP即切削深度AP、进给量F及切削速度VC。2确定方法是确定切削深度确定进给量确定切削速度3具体要求是由工序或工步余量确定切削深度精、半精加工全部余量在一次走刀中去除；在中等功率机床上一次走刀AP可达810MM。按本工序或工步加工表面粗糙度确定进给量对粗加工工序或工步按加工表面粗糙度初选进给量后还要校验机床进给机构强度可用查表法或计算法得出切削速度VC查，用公式换算出查表或计算法所得的转速NC查，根据VC查在选择机床实有的主轴转速表中选取接近的主轴转速N机作为实际的转速，再用换算出实际的切削速度VC机填入工艺文件中。对粗加工，选取实际切削速度VC机、实际进给量F机和背吃刀量ASP之后，还要校验机床功率是否足够等，才能作为最后的切削用量填入工艺文件中。41拨叉脚端面A铣削用量及基本时间的确定1、加工条件工件材料HT200正火，B220MPA，190220HBS加工要求粗铣拨叉脚端面。机床选择为X51卧式铣床，采用端铣刀粗铣。机床功率45KW工件装夹工件装夹在铣床专用夹具上。2、确定切削用量及基本工时21粗铣1）、选择刀具根据工艺手册表3127，选择用一把YG6硬质合金端铣刀，其参数为铣刀外径D0100MM，铣刀齿数Z10。2）、确定铣削深度AP单边加工余量Z3，余量不大，一次走刀内切完，则AP3MM3）、确定每齿进给量FZ根据切削手册表35，用硬质合金铣刀在功率为45KW的X51铣床加工时，选择每齿进给量FZ014024MM/Z，由于是粗铣，取较大的值。现取FZ015MM/Z4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度根据切削手册表37，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1015MM，现取12MM，根据切削手册表38铣刀直径D0100MM的硬质合金端铣刀的耐用度T180MIN。5）、确定切削速度VC根据切削手册表316可以查VC由AP3MMFZ015MM/Z，查得VC72MM/ZN235MM/ZV360MM/Z根据X51型卧铣床说明书NC160R/MINVC402MM/MIN横向实际切削速度和齿进给量6）、计算基本工时T288S22精铣1）、选择刀具根据工艺手册表3127，选择用一把YG6硬质合金端铣刀，铣刀外径D0100MM，铣刀齿数Z102）、确定铣削深度AP由于单边加工余量Z1，故一次走刀内切完，则AP1MM3）、确定每齿进给量FZ由切削手册表35，用硬质合金铣刀在功率为45KW的X51铣床加工时，选择每齿进给量FZ014024MM/Z，半精铣取较小的值。现取FZ014MM/Z4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度根据切削手册表37，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1015MM，现取12MM，根据切削手册表38铣刀直径D0100MM的硬质合金端铣刀的耐用度T180MIN。5）、确定切削速度VC根据切削手册表316可以查VC由AP4MMZ014MM/Z，查得VC110MM/ZN352MM/ZV394MM/Z根据X51型卧铣床说明书NC210R/MINVC5278MM/MIN实际切削速度和每齿进给量6）、计算基本工时T288S所以本工序的基本时间为TT1T22882885765夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动成本，需要设计专用夹具。51问题的提出本夹具主要用于第4道工序铣拨叉脚2端面，由于该端面精度要求不高，所以，在本道工序加工时，要考虑如何提高劳动生产率。52夹具设计的有关计算、定位基准的选择粗铣铣拨叉脚2端面时，应该选取拨叉左端面作为基准。所以夹具设计时，底面应该再加一块挡板，这样就把零件定位在夹具上了。、切削力及夹紧力计算刀具YG6硬质合金端铣刀见切削手册表328其中CF545，AP45，XF09，FZ018，YF074，AE28，UF10，D0100，QF10，N255，WF0，Z10F54545090180742810/10025501661N水平分力FH11F实1827N垂直分力FV03F实498N在计算切削力时，必须安全系数考虑在内。安全系数KK1K2K3K4。其中K115K211K311K411FKFH（15111111）18273648N实际加紧力为F加KFH/（U1U2）3648/057296N其中U1和U2为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数，U1U20025螺母选用M42X15细牙三角螺纹，产生的加紧力为W2M/D2TGA6055066D3D3/（D2D2其中M19000NMD218MMA2029，D42MMD25MM解得W17845N此时螺母的加紧力W已大于所需的7296的加紧力F加，故本夹具可安全工作。心轴取材料为Q235查表得Q235的许用弯曲应力为158MPA弯曲应力M/WZ32FL/314D3994X32X0028/314X00222267许用弯曲应力158MPA3定位误差分析由于左端面是靠着夹具体上的，在误差允许的情况下，肯定会产生相应的误差，所以应该尽量底面与垂直面提高垂直度，以减小误差。夹具体的主要定位元件是心轴和支撑板，查表240标准公差等级是IT7标准公差值是21UM，心轴的定位误差计算公式为DY（DD）/2查表得D0021MM，D0013MM，DY0017MM，采用六点定位原理为基础，水平方向定位误差为0，符合要求53夹具结构设计及操作简要说明如夹具图所示，在设计夹具时，应该注意提高劳动率。为此，在螺母夹紧时采用开口垫圈，以便装卸，夹具体底面上的一对定位挡板可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置，以利于铣削加工。夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺配