拨叉（CA6140）工艺规程及夹具设计毕业设计
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ca6140
工艺
规程
夹具
设计
毕业设计
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拨叉（CA6140）工艺规程及夹具设计毕业设计,ca6140,工艺,规程,夹具,设计,毕业设计
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毕 业 论 文 姓名 ： 专业 ： 学号 ： 指导教师 所属系（部） ： 二 年 月 I 摘 要 结构特征和工艺进行了仔细的分析，然后确定了一套合理的加工方案，加工方案要求简单，操作方便，并能保证零件的加工质量。在拨叉的加工质量将直接影响机器的性能和使用寿命。本次设计旨在提高 床拨叉的加工效率，由此我们首先对拨叉的制定加工工艺规程的顺序如下：结构特征和工艺进行了仔细的分析，然后确定了一套合理的加工方案，加工方案要求简单，操作方便，并能保证零件的 加工质量。在拨叉的加工质量将直接影响机器的性能和使用寿命。本次设计旨在提高 床拨叉的加工效率，由此我们首先对拨叉的制定加工工艺规程的顺序如下： 1 分析零件； 2 选择毛坯； 3 设计工艺规程：包括制定工艺路线，选择基准面等； 4 工序设计：包括选择机床，确定加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸，确定切削用量及计算基本工时等； 5 编制工艺文件。 此外，为了提高劳动生产率，降低劳动强度，保证加工质量，需设计专用夹具，以满足加工过程的需要 。 关键词 ： 拨叉 ; 工艺规程 ; 夹具设计 is of on us to of of In as 1 2 3 so 4 so 5 In in to he by I 目 录 摘 要 . I . 言 . 3 . 4 件的作用 . 4 件的工艺分析 . 4 20. 4 50. 4 . 5 坯的制造形式 . 5 基准面的选择 . 5 基准的选择 . 5 基准的选择 . 6 制定工艺路线 . 6 工方法的确定 . 6 用工序集中原则 . 6 工顺序的确定 . 6 拟加工路线 . 6 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 7 定切削用量及基本工时 . 8 、精铣孔 2050. 8 、精铣孔 2050表面 . 10 、扩、铰、精铰 20. 11 锥孔 8 纹孔 . 16 、精镗 50 . 20 断 . 22 . 24 制零件图 . 24 制工艺文件 . 24 械加工工艺过程的组成 . 24 序的合理组合 . 25 . 26 定定位方案，选择定位元件 . 26 定导向装置 . 26 定夹紧机构 . 26 定其他装置 . 27 计夹具体 . 28 结 论 . 29 外文及外文翻译 . 30 致 谢 . 40 参考文献 . 41 前 言 毕业设计是学生在学校完成了大学四年的全部课程，并在进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节，也是学生在校学习阶段的最后一个重要的教学环节，是完成工程师基本训练的一个必不可少的过程。通过毕业设计培养学生综合运 用所学知识独立解决本专业一般工程技术问题的能力，树立正确的设计思想和工作作风。 毕业设计是在毕业实习的基础上进行的，根据自己的设计课题，在毕业实习期间认真调查研究、搜索资料。 本次设计是提高 床上拨叉的加工效率，设计正确的加工工艺路线，以及某道工序的夹具。这次设计涉及到机床，机械加工工艺，工装夹具等机制专业的几乎所有的专业基础知识。是一次全面地，系统地检查自己在大学期间对专业知识学习的情况，在整个设计过程中做到严谨认真，一丝不苟的精神，尽量使自己的设计达到理想的水平，通过独立的查找资料，分析，计 算完成方案设计，图纸设计和编写技术文件等，设计了这套比较完整的加工工艺路线，使自己对机制专业有了更深刻的认识。 由于时间短促，经验不足以及水平有限，本次设计难免许多不妥和错误之处，敬请批评指正，以便及时改正。 题所给的是 床上的拨叉，它位于车床变速机构中，主要起换挡作用，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。零件上方的 20孔与操作机构相连，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，两零件铸造为一体，加工时分开。 床上的拨叉共有两处加工表面。其间有一定的位置要求，分述如下： 20中心的加工表面 这一组加工表面包括： 20孔，以及其上下表面，孔壁上有一个装配时要钻铰的 8个 螺纹孔。 50中心的加工表面 这一组加工表面包括： 50及其上、下端面； 这两组表面有一定的位置要求； （ 1） 50表面与 20的 孔的垂直度误差为 （ 2） 20表面与 20的孔的垂直度误差为 （ 3） 5020表面以及 （ 4） 20度为 52. 工艺规程设计 坯的制造形式 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，故选择铸件毛坯。 图一 毛坯图 基准面的选择 基准的选择 对零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准，而对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，根据这个基准原则，现取20用一组共两个短 20消除 3 个自由度，再用一个支承板支撑在 72消除 3 个自由度。 基准的选择 主要应考虑基准重合问题。当设计基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。 定工艺路线 工 方法的确定 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，再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。 根据各表面加工要求 ， 查查 机械制造技术基础课程设计（以下简称机械课程设计）表 得到平面和孔的加工加工方法所达到的经济精度，确定各表面的加工方法如下： 32、 72下端面：粗车 32、 72上端面：粗车 20 孔：钻 铰； 50孔：粗镗 8的锥孔：钻铰。 用工序集中原则 工顺序的确定 根据“先面后孔”、“先主要表面，后次要表面”和“先粗后精”的原则，将各个表面的粗加工安排在前面，后精加工，每一阶段都先面后孔。 拟加工路线 初步拟定加工工艺路线 工序 10 铸造 工序 20 时效 工序 30 涂底漆 工序 40 粗车 32、 50 下端面 以 32 外圆为粗基准； 工序 50 粗车 32、 50 上端面 以 32外圆和 32下表面为基准； 工序 60 半精车 32、 50下端面 以 32上表面为基准； 工序 70 钻扩铰 20孔 以 32外圆和 32上表面为基准； 工序 80 精车 32、 50 上表面 以 32下表面为基准； 7工序 90 粗、精镗 50孔 以 20轴线为基准； 工序 100 钻 8通孔， 铰 ； 工序 110 铣断 以 32 外圆为基准； 工序 120 去毛刺； 工序 130 终检。 上述方案遵循了工艺路线拟定的一般原则，但某些工序中的有些问题还值得进一步讨论。如粗车 32、 50 下表面，由于表面不是连续的圆环 面，车削中出现连续切削，容易引起工艺系统的振动故改用铣削加工。 修改后的加工工艺工艺路线如下： 工序 10 铸造 工序 20 时效 工序 30 涂底漆 工序 40 粗铣 32、 50 下表面 以 32外圆为粗基准； 工序 50 粗铣 32、 50 上表面 以 32外圆和 32下表面为基准； 工序 60 精铣 32、 50 下表面 以 32上表面为基准； 工序 70 精铣 32、 50 上表面 以 32下表面为基准； 工序 80 钻扩铰 20孔 以 32外圆和 32上表面为基准； 工序 90 钻 8通孔，钻 ； 工序 100 粗、精镗 50孔 以 20轴线为基准； 工序 110 铣断 以 32 外圆为基准； 工序 120 去毛刺； 工序 130 终检。 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “ 床拨叉”零件的材料为 度为 190210坯重量为 产类型为中批量，铸件毛坯。又由 表 得毛坯的制造方法采用壳模铸造级，表 得加工余量等级为 G 级，选取尺寸公差等级为 根据以上资料及路线，分别确定各加 工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯如下： 1、延轴线方向长度方向的加工余量及公差（ 2050面） 查机械课程设计表 2050为双边加工 )。 铣削加工余量为： a)粗铣： b)精铣： 1坯尺寸及公差为： （ 35 土 （ 17 土 、 内孔（ 50铸成孔）查机械课程设计表 50铸成长 8度余量为 3已铸成孔 44 镗削加工余量为： a)粗镗： 2 b)半精 镗： 1坯尺寸及公差为： （ 48 土 （ ） 、 20械课程设计表 扩铰加工余量为 a）钻扩 18b）扩孔 c）粗铰 d）精校 坯尺寸及公差为：（ 18 土 （ （ 20 土 4、 其他尺寸直接铸造得到。 定切削用量及基本工时 、精铣孔 2050下表面 (1)加工条件 工件材料： b= 90210，铸件。 机床： 式铣床。 刀具； 质合金端铣刀。 质合金端铣刀，牌号为 机械加工工艺师手册后称机械工艺手册表 得铣削宽度 校验合格。 最终确定 75r/00mm/z f)计算基本工时 m 式中： L=l+y+；根据机械工艺手册表 得 l+=12以L=l+y+=32+12=44 4/600=)粗铣 50a)铣削 50下表面与铣削 20下表面的相关参数及其用量等都相同。即 75r/00mm/s z。 b)计算基本工时 m 式中： L=l+y+；根据机械工艺手册表 可得 l+=0所以 L=l+y+=72 2/600= 3)精铣孔 20a) 切削深度 因切削用量较小，故可以选择 一次走刀即可完成所需尺寸 b)每齿进给量：由机械工艺手册表 知机床的功为 机械工艺手册表 得 f=r，由于是对称铣，选较小量 f=r。 c)查后刀面最大磨损及寿命 查 机械工艺手册表 刀面最大磨损为 （ 查机械工艺手册表 寿命 T=180 d)计算切削速度 按机械工艺手册表 的公式： v o p rp v z v v ec d a x f y u a z也可以由表 得24mm/s 395mm/ n=494r/据 床 10 参数，选 n=475r/375mm/ 则实际的切削速度为： 1000所以3 8 0 4 7 51000=际进给量 以375475 10=z e)校验机床功率 查机械工艺手册表 机床所提供的功率 以 校验合格。 最终确定 75r/75mm/f)计算基本工时 m 式中： L=l+y+；根据机械工艺手册表 得 l+=80所以L=l+y+=32+80=112 12/375=)粗铣 50a)铣削 50下表面与铣削 20下表面 的相关参数及其用量等都相同。即 75r/75mm/m b)计算基本工时 m 式中： L=l+y+；根据机械工艺手册表 得 l+=80以L=l+y+=72+80=152 m 152/375= 粗、精铣孔 2050 上表面 本工序的切削用量及基本工时与工序一中的粗、精铣孔 2050 11 、扩、铰、精铰 20(一 ) 钻 18（ 1）加工条件 工艺要求：孔径 d=18孔深 l=30孔 ，用乳化液冷却。 机床 ： 立式钻床。 刀具 ：高速钢麻花钻头。 选择高速钢麻花钻头，其直径 8头几何形状为：由机械工艺手册表 选修磨横刃， =28o o=10o 2=118o 21=70o b=2l=4 (2) 切削用量 1） 决定进给量 f a)、按加工要求决定进给量 根据机械工艺手册表 铸铁的 强度 b 又根据机械工艺手册表 b=(170213) c 又根据机械工艺手册表 b=(170213) c 15 又根据机械工艺手册表 b=(170213) 取修正系数 K=以 f=(mm/r b) 按钻头强度决定进给量 根据表 b=190c 又根据切削手册表 b=(170213) c 又根据切削手册表 b=(170213) 10f=r 据 床说明书 , E 所以有 E 故选择的切削用量可用。 即 f=r n=60r/3)计算基本工时 =l+y+ 由切削手册表 得 y+= 6 2 0 0 = 2）攻 螺纹 由工艺设计手 册表 知 1 2 1 2l l L l n f n 其中： 13)p 23)p 公式中的 r/; i 为使用丝锥的数量； n 为丝锥或工件每分钟转数（ r/ d 为螺纹大径； f 为工件每转进给量 等于工件螺纹的螺距p 由上述条件及相关资料有； f=p=1mm/r d=6 n=680r/80r/i=1 所以 (1) 切削速度 1000所以 v = 3 6 6 8 01000=20 (2) 基本工时 t= 粗、精镗 50 孔 （ 1）粗镗 481）加工条件 工艺要求：孔径 d=44孔加工成 d=48孔 机床 ： 床 刀具： 硬质合金刀 刀具为 硬质合金刀，且直径为 40圆形镗刀 2)切削用量 a)确定切削深度 ap 48 442=2mm b)确定进给量 f 根据机械工艺手册表 粗镗铸铁，镗刀直径为 202孔径 d=50刀伸长长度 l=100 f=r 按 床进给量（机械课程设计表 f=r c)确定切削速度 v 按 机械工艺手册表 表 v vm xv a f其中： 58 m= T=60 = 以 0 . 2 0 . 1 5 0 . 4 0158 0 . 86 0 2 0 . 5 8v = 0 0 0 6 2 1 4 4 8n =414r/按 床上的转速 选 n=370r/d)确定粗镗 48选镗刀的主偏角 5o 则 l=12 又 f=r n=370r/ i=1 1 2 3m l l l 21 所以 3 . 5 1 2 4 10 . 5 8 3 7 0=2)精镗 501）加工条件 工艺要求：孔径 d=48孔加工成 d=50孔 机床 ： 床 刀具： 硬质合金刀 刀具为 硬质合金刀，且直径为 40圆形镗刀 2）切削用量 a）确定切削深度 ap 50 482=1mm b）确定进给量 f 根据机械工艺手册表 粗镗铸铁，镗 刀直径为 202孔径 d=50刀伸长长度 l=100 f=r 按 床进给量（机械课程设计表 f=r c）确定切削速度 v 按 机械工艺手册表 表 v vm xv a f其中： 58 m= T=60 = 以 0 . 2 0 . 1 5 0 . 4 0158 0 . 86 0 1 0 . 4 1v = 0 0 0 7 8 1 4 5 0n =503r/按 床上的转速 选 n=370r/d）确定精镗 50选镗刀的主偏角 5o 则 l=12 又 f=r n=370r/ i=1 1 2 3m l l l 3 . 5 1 2 4 10 . 4 1 3 7 0 =22 断 1）加工条件 工件尺寸：长 72 深 12工要求：将双体铣开 刀具： 选高速钢细齿圆锯片刀 由工艺设计手册表 得，又由（金属切削手册第三版）表 6=4 60 Z=50 d=320o 6o 2）切削用量 a)决定每齿进给量 查切削手册表 得 x(1+40%)=(mm/z 由于是对称铣 取 f=z b)后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 刀面最大磨损为：（ 切削手册表 寿命 T=150c)计算切削速度 按 切削手册表 的公式 v o p vp v z v v ec d a x f y u a Z可得 0 0 0 7 6 =153r/据 床 选主轴转速为 n=150r/以实际的切削速度为 v=m/作台每分钟进给量为： 95mm/根据 床的参数，取工作台进给量为 190mm/z 则：实际的进给量为 19050 150=z d)校验机床功率 由机械工艺手册表 的计算公式可知： 000 F u FF p w a f a Z 3 式中 0 以计算得 000床主动电机的功率为 所选的切削用量可以采用 最终确定 90mm/n=150r/v=e)计算基本工时 m 式中： L=l+y+；根据机械工艺手册表 得 l+=0所以 L=l+y+=22 m 22/190= 24 制零件图 图二 :零件图 制工艺文件 械加工工艺过程的组成 工艺过程 改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等 ,使其成为成品或半成品的过程。工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配等工艺过程。 机械加工工艺过程 用机械加工方法 ,改变毛坯的形状、尺寸和表面质量 ,使其成为零件的过程。 零件的机械加工工艺过程由许多工序组合而成 ,每个工序又可分为若干个安装、工位、工步和走 刀。 工序 一个或一组工人 ,在一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。 安装 工件经一次装夹 (定位和夹紧 )后所完成的那一部分工序。 工位 为了完成一定的工序部分 ,一次装夹工件后 ,工件与夹具或设备的可动部分一起 , 25 相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置。 工步 当加工表面、加工工具和切削用量中的转速和进给量均保持不变的情况下完成的那一部分工序。 序的合理组合 确定加工方法以后 ,就要按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数 工序数有两种基本原则可供选择 . 工序分散原则 工序多 ,工艺过程长 ,每个工序所包含的加工内容很少 ,极端情况下每个工序只有一个工步 ,所使用的工艺设备与装备比较简单 ,易于调整和掌握 ,有利于选用合理的切削用量 ,减少基本时间 ,设备数量多 ,生产面积大 . 工序集中原则 零件的各个表面的加工集中在少数几个工序内完成 ,每个工序的内容和工步都较多 ,有利于采用高效的机床 ,生产计划和生产组织工作得到简化 ,生产面积和操作工人数量减少 ,工件装夹次数减少 ,辅助时间缩短 ,加工表面间的位置精度易于保证 ,设备、工装投资大 ,调整、维护复 杂 ,生产准备工作量大 . 批量小时往往采用在通用机床上工序集中的原则 ,批量大时即可按工序分散原则组织流水线生产 ,也可利用高生产率的通用设备按工序集中原则组织生产 . 将工艺规程的内容，填入具有规定的格式的卡片中，使之成为生产准备和施工依据的工艺规程文件。 “机械加工工艺过程卡”附后所示 26 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工零件曲柄时，需要设计专用夹具。机床夹具（夹具）是在机械加工中使用的一种工艺装备，它的主要功能是实现对被加工工件的定位和夹紧。通过定位， 使被加工工件在夹具中占有同一个正确的加工位置；通过夹紧，克服加工中存在的各种作用力，使这一正确的位置得到保证，从而使加工过程得以顺利进行。本夹具是工序镗孔 50而设计的专用夹具，加工拔叉零件孔的夹具 。 择定位元件 每道工序的定位方案需要根据被加工零件的结构、加工方法和具体的加工要素等情况来确定。见机械制造技术基础课程设计表得：加工平面上的通孔必须限制的自由度是X、 Y 方向的移动自由度和转动自由度；内孔为工件定位基准，短心轴限制 X、 Y 的移动自由度；长心轴限制 Y、 X 的移动自由度和转 动自由度。结合本零件的实际情况。 本工序大头 50，加工要求比较高，采用一次装夹完成镗，粗膛，半精镗，精镗四个工步的加工，故此夹具选用镗套作为导向元件，相应的机床上采用快换夹头。 针对成批生产的工艺特征，此夹具选用移动压板机构压夹工件，使用移动压板和活节螺栓、调节支承的配合来压紧工件。装夹工件时，先将工件定位孔装入带有短圆销和圆锥销的支撑板上实现定位，然后拧紧螺母右侧活节螺栓上移通过杠杆左侧活节螺栓下移，通过移动压板来压紧工件。 确定一个机构的夹紧力 ,即确定夹紧力的大 小 ,方向和作用点。它必须通过综合分析工件的结构特征、加工要求、工件的定位方案以及工件在加工过程中所受外力来确定。 夹紧力的计算 (1)确定夹紧力作用方向原则 夹紧力的作用方向不仅影响工件的加工精度，而且还影响工件夹紧的实际效果。 0 确定夹紧力方向应考虑以下三点：一是夹紧力的作用方向不应破坏工件的即定位置；二是夹紧力的作用方向应使夹紧力尽可能最小。 本夹具作用方向为向下。 (2)确定夹紧力作用点的原则 夹紧力作用点是夹紧元件与工件接触点处的面积。确定夹紧力作用点是指夹紧力方向已经确定后，来确定作用点的位置、数目 及面积。 27 本夹具的作用点为两个点。 (3)夹紧力大小的确定 夹紧力的大小关系到夹具使用的可靠性、安全性及工件的变形量。夹紧力过小加工过程中工件位置将发生变动，夹紧力过大将使将使工件产生变形。因此也不能过大。 一套夹具的实际所需夹紧力的计算是一个很复杂的问题，为了简化计算，一般只考虑切削力对夹紧力的影响，并假定工艺系统是刚性的，切削过程是连续稳定的。 根据静力平衡原理计算出理论夹紧力 W，在乘上
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