机械制造工艺学课程设计-CA6140车床拨叉【831002】铣叉口侧面夹具设计（全套图纸）.doc

一. 零件的作用全套设计，加153893706所给的零件是ca6140车床的拨叉831002。它位于车床变速机构中，主要起换挡，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，铸造时铸出完整的圆加工后切开。二.零件的工艺分析零件的材料为ht200，灰铸铁属于脆性材料，故不能锻造和冲压，但灰铸铁的铸造性能和切削加工性能优良铸造性能优良，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： 1，以25孔为中心的加工面：25h7的通孔，粗糙度ra1.6；以及42mm的圆柱两端面，其中主要加工表面为25h7通孔。 2.，以60孔为中心的加工面：60h12的孔，粗糙度ra3.2；以及60h12的两个端面，两端面相对于25h7孔的垂直度为0.1mm；底端面，粗糙度ra6.3。 3，16h11的槽加工表面：槽的端面，粗糙度ra6.3；16h11的槽的底面，粗糙度ra6.3；16h11的槽两侧面，粗糙度ra3.2，两侧面相对于25h7孔的垂直度为0.08mm。 4， 以m221.5螺纹孔为中心的加工表面:3232的螺纹孔端面，粗糙度ra3.2；m221.5螺纹孔。这几组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：（1）60mm孔端面与25h7孔垂直度公差为0.1mm；（2）16h11的槽侧面与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几组。可以先加工25h7通孔，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济条件及机床所能达到的位置精度，此零件没有复杂的加工表面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺即可保证。三.确定毛坯的制造方法，初步确定毛坯的形状毛坯材料为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，生产类型采用中批量生产，可选择金属型铸造毛坯。零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近。毛坯尺寸计算、查表后确定。四.工艺规程的设计4.1定位基准的选择定位基准的选择是工艺规程设计中的最重要的工作之一。定位基准选择的正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中就会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使工作无法正常进行。4.1.1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，现选取42mm 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42mm与底面作主要定位面，限制5个自由度，再以压板限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。 4.1.2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，以加工后的25h7孔为主要定位精基准，以25h7通孔的端面为辅助基准。 4.2零件表面加工方法的选择本零件的加工面包括有：端面、内孔、内螺纹、槽等。材料为ht200。参考机械制造工艺设计简明手册查表1.46、表1.47、表1.48、表1.417确定其加工方法如下：1)42mm圆柱的端面 由于该端面为未注公差尺寸，根据gb1800-79规定其公差等级按it13，尽管表面粗糙的没有要求，后续仅作为辅助基准，故只需铣削（查表1.46）。2)25h7通孔 由于其公差等级为it7，内表面粗糙度为ra1.6，故选择进行钻+扩+铰。（查表1.47）3)60mm孔两端面（拨叉脚圆两端面）由于两端面之间厚度的公差等级为it11级，且表面粗糙度ra3.2，考虑到同时还要保证与25h7孔的垂直度公差不超过0.1mm，故选择粗铣+精铣。4)60mm孔 由于表面粗糙度为ra3.2，扩孔达到。5)16h11槽端面 两侧面之间的公差等级为it11，槽端面表面粗糙度为ra6.3，选择粗铣控制槽端面即可。6)16h11控制槽（长90mm、宽16h11、深8mm) 由于槽两侧面之间宽度16h11的公差等级为it11，两侧面表面粗糙度为ra3.2，槽底面表面粗糙度为ra6.3。故选择粗铣+半精铣+精铣。7)32mm32mm螺纹孔端面 由于该端面粗糙度为ra6.3，可选择粗铣。 8)m221.5螺纹孔 由于该螺纹孔为未注公差尺寸，根据gb1800-79规定其公差等级按it13，同时没有表面粗糙的要求，选择直接钻孔+攻螺纹。9)铣断拨叉脚60圆孔 由于拨叉脚端面表面粗糙度为ra6.3，故可选择直接铣断来保证。4.3制定工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面等技术要求能得到合理的保证。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。综合各种条件考虑，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工序10 以42mm外圆以及一端面为粗基准，铣25h7通孔两端面；工序20 以25h7通孔一个端面为精基准，钻、扩、铰25h7孔；工序30 以25h7通孔为精基准，扩60mm孔工序40 以25h7通孔为精基准，粗铣60mm孔上下端面工序50 以25h7通、60mm孔为精基准，铣段拨叉脚端面，保证粗糙度ra6.3工序60 以25h7通孔为精基准，精铣60mm孔上下端面，保证12d11以及两端面对25h7通孔垂直度为0.1mm工序70 以25h7通孔为精基准，粗铣槽16h11端面、侧面、底面；工序80 以25h7通孔为精基准，半精铣槽16h11侧面；工序90 以25h7通孔为精基准，精铣槽16h11侧面；工序100 以25h7通孔为精基准，铣m221.5螺纹孔端面；工序110 以25h7通孔、60孔为精基准，钻20.5的孔，攻m221.5螺纹孔。4.4确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸4.4.1确定毛坯种类：零件材料为ht200,金属型铸件毛坯。查机械制造工艺设计简明手册第41页表2.2-5,选用铸件尺寸公差等级为ct7-9。4.4.2确定毛坯余量 1）25mm孔外端面的毛坯余量 材料为ht200，采用金属型铸造， 查工艺设计手册表2.2-5得尺寸公差等级79，取8级，加工余量等级为f，查表2.2-4得加工余量数值为1.52.0mm，取单边余量z=2.0mm。2）mm孔的毛坯为实心，未铸出孔。3）60mm孔外端面的毛坯余量 材料为ht200，采用金属型铸造，查工艺设计手册表2.2-5得尺寸公差等级79，取8级，加工余量等级为f，查表2.2-4得加工余量数值为1.52.0mm，取单边余量z=2.0mm。4）mm孔的毛坯余量 材料为ht200，采用金属型铸造，查工艺设计手册表2.2-5得尺寸公差等级79，取8级，加工余量等级为f，查表2.2-4得加工余量数值为1.52.0mm，取单边余量z=2.0mm。5）16h11槽端面 材料为ht200，采用金属型铸造，查工艺设计手册表2.2-5得尺寸公差等级79，取8级，加工余量等级为f，查表2.2-4得加工余量数值为1.52.0mm，取单边余量z=2.0mm。6）32mm32mm螺纹孔端面的毛坯余量 材料为ht200采用金属型，查工艺设计手册表2.2-5得尺寸公差等级79，取9级，加工余量等级为f，查表2.2-4得加工余量数值为2.02.5mm，取单边余量z=2mm。7）m221.5螺纹孔毛坯为实心，未铸造出孔。4.4.3确定工序余量，工序尺寸及其公差 确定工序(或工步)尺寸的一般方法是，由加工表面的最后工序（或工步）往前推算，最后工序（工步）的工序（工步）尺寸按零件图样的要求标注。当无基准转换时，同一表面多次加工的工序（或工步）尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。当基准不重合时，工序（或工步）尺寸应用工艺尺寸链计算。零件的各加工表面的各工序（或工步）的加工余量除粗加工工序（或工步）加工余量之外，其余工序（或工步）加工余量可以根据现代制造工艺设计方法中的精、半精加工余量建议值来确定，粗加工工序（或工步）加工余量不是从表中查出确定，而为加工余量（毛坯余量）减去其余（后续）工序（或工步）各加工余量之和。 前面根据有关资料已查出本零件个加工表面的加工余量（即毛坯余量），应将加工总余量分配给各工序（或工步）的加工余量，然后由后往前计算工序（或工步）尺寸。本零件各加工表面的工序（或工步）的尺寸精度，表面粗糙度，除了最后工序（或工步）是按零件图样要求确定外，其余工序（或工步）主要是根据机械制造工艺设计简明手册表1.47、表1.48等及参考表1.417定公差等级（即it）和表面粗糙度。公差等级确定后，查机械制造工艺设计简明手册表1.424得出公差值，然后按“入体”原则标注上下偏差。本零件的各加工表面的工艺路线，工序（或工步）余量，工序（或工步）尺寸及其公差、表面粗糙度如下表所示。加工表面工序（或工步）(mm)工序（或工步）余量（mm）工序（或工步）基本尺寸(mm)工序（或工步）经济精度工序（或工步）尺寸及其偏差（mm）表面粗糙度公差等级公差（mm）42外圆端面粗铣2z=280it120.356.3毛坯 828225h7孔铰孔2z=0.525it70.0211.6扩孔2z=1.524.5it130.336.3钻孔2z=2323it130.3312.5毛坯实心拨叉脚圆60孔外端面精铣2z=112it110.11（）3.2粗铣2z=313it120.186.3毛坯1616拨叉脚孔60h12扩孔2z=160it120.303.2毛坯58 5816h11槽端面粗铣槽端面z=244it120.36.3毛坯464616h11槽两侧面精铣16h11槽两侧面2z=0.516it110.113.2半精铣16h11槽两侧面2z=1.515.5it110.113.2粗铣16h11槽z=88it120.156.3毛坯实心螺纹孔端面粗铣z=136it120.256.3毛坯3737m221.5螺纹孔攻螺纹m22m22钻孔2z=20.520.53.2毛坯实心拨叉脚底面铣断z=2124.11it120.406.3毛坯126.11126.114.4.4确定切削用量及基本工时工序10 粗铣25h7两端面机床：x62型卧式铣床刀具：yg6硬质合金端铣刀， ，齿数，为粗齿铣刀。查表3.16 f=0.18mm/z ， 实际铣削速度： 进给量： 查机械制造工艺设计简明手册表6.2-7被切削层长度：由毛坯尺寸可知，刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工步辅助时间为：1.2min工序20 钻、扩、铰h7通孔以h7孔的一个端面为精基准，钻23mm的孔，选用z535立式钻床。使用专用钻床夹具。1钻mm孔查切削用量简明手册表2.7f=0.470.57mm/r,由于孔深和孔径之比 l/d=80/25=3.2。，故mm/r. 查z535型立式钻床说明书，取。由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对结果进行修正。由表3.4-9知，切削速度的修正系数，故 查z535型机床说明书，取。实际切削速度为。 2扩孔选用高速钢扩孔钻 根据表2.10，取。根据机床z535型说明书，取 由上面计算可取。由于切削速度与上表不同，切削速度需乘以修正系数故根据z535机床说明书，取n=275r/min。实际扩孔速度3铰孔铰刀 选用标准高速钢铰刀。 根据表2.11查出，; 按z535机床说明书取。 由以上计算可取 切削速度修正系数查出故根据z535机床说明书，取n=100r/min,实际铰孔速度4各工序实际切削用量根据以上计算，实际切削用量如下：钻孔：扩孔：铰孔：5基本工时计算钻孔：扩孔： 铰孔： 工序30 扩机床：z235立式钻床 刀具：， 查表2.15 f=1.3-1.5mm/r 可取f=1.4查表2.15 v=19m/min机床主轴转速：，取工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取行程次数 1 机动时间：工步辅助时间为：1.8min工序40 粗铣两端面机床：x62型卧式铣床 刀具：两块镶齿套式面铣刀 材料：， ，齿数，为粗齿铣刀。因其单边余量：z=2mm所以铣削深度=1.5mm查切削手册表3. 16 取 铣削速度取机床主轴转速：，按表3.1-74 实际铣削速度： 被切削层长度：由毛坯尺寸， 刀具切入长度： 刀具切出长度：取走刀次数为1基本工时：工步辅助时间为：1.6min工序50 铣断拨叉脚端面机床：x62型卧式铣床 刀具：中齿锯片铣刀刀具直径d=80mm，齿数z=32，宽度l=4mm。切削深度：查切削用量简明手册表3.4，进给量 可取 ，切削速度，机床主轴转速：，按表3.1-74取实际切削速度：被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度：=42mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 工步辅助时间为：1.6min工60 精铣孔两端面 机床：x62型卧式铣床 刀具：两块镶齿套式面铣刀(间距为)，材料：， ，齿数z=25，为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：z=0.5mm铣削深度：取 铣削速度取 机床主轴转速：，取 实际铣削速度：被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工步辅助时间为：1.9min工序70 粗铣16h11槽端面、侧面、底面采用x62卧式铣床 刀具：高速钢三面刃铣刀 =8mm 刀具的直径d=80mm，刀具的齿数 z=10，刀具的宽度l=14mm。查切削用量简明手册表3.3进给量,切削速度，机床主轴转速：，取实际切削速度：毛坯尺寸可知 刀具切入长度： =42mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 工步辅助时间为：1.9min工序80 半精铣16h11槽侧面机床：x62型卧式铣床 刀具：高速钢三面刃铣刀刀具直径d=100，齿数z=10，宽度l=15.5。根据表查得：进给量,查得切削速度，机床主轴转速：，取实际切削速度：被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： =42mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 工步辅助时间为：1.6min 工序90 精铣16h11槽两侧面机床：x62型卧式铣床 刀具：高速钢三面刃铣刀刀具直径d=100，齿数z=10，宽度l=16。 进给量,查得切削速度，机床主轴转速：，取实际切削速度：被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度：=42mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 工步辅助时间为：1.4min 工序100 铣螺纹孔端面以25孔为精基准，铣螺纹孔端面，选用x62卧式铣床， yg6硬质合金端铣刀加工余量z=1mm，加工量不大，一次走刀可以铣去所有余量根据切削用量简明手册表3.16，查得f=0.18mm/z。 由切削用量简明手册表3.30 ，x62选取主轴转速n=118 r/min fm=0.1810118=212.4mm/min根据切削用量简明手册表3.30，x62铣床工作台进给量，取fm=190mm/minl=32mm，根据切削用量简明手册表3.26，入切量及超切量为：y+=7mm，则基本工时 辅助时间t=1.3min工序110 钻一个mm的孔，攻m221.5螺纹1钻mm的孔采用z535立式钻床选择刀具，选择20.50直柄短麻花钻查切削用量简明手册表2.7,f=0.470.57mm/r,由于孔深和孔径之比 l/d=36/20.5=1.763。.查z535型立式钻床说明书，取。由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对结果进行修正。查表切削速度的修正系数，故查z535型机床说明书，取。实际切削速度为。钻孔：钻孔基本工时：工步辅助时间为：1.58min2攻m螺纹 采用 z535立式钻床 刀具:细柄机用丝锥（）进给量：由于其螺距,因此进给量机床主轴转速：，取丝锥回转转速：取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1基本时间：工步辅助时间为：1.33min五、 夹具设计5.1 问题的提出 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动成本，需要设计此专用夹具。5.2夹具设计 5.2.1.定位基准的选择由零件图可知，叉口两侧面有12d11的尺寸精度以及25孔中心线的垂直度要求，故选25孔及右端面以及侧板为定位基准，为了使定位误差为零，应该选用25mm长销、浮动支承、一支承钉实现完全定位，以25孔为主要定位基面。为了提高加工效率，现决定采用两把镶齿三面刃铣刀对叉口两侧面同时进行加工，同时，由于夹紧力不会很大，准备采用联动手动夹紧。5.2.2.切削力及夹紧力计算刀具:高速钢镶齿三面刃铣刀，刀具直径225mm，z=20。（见切削手册表3.28）其中：，z=20。故 当用两把铣刀时，水平分力：垂直分力： 在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内，安全系数k=k1k2k3k4其中： k1为基本安全系数，取1.5 k2为加工性质系数，取1.1 k3为刀具钝比系数，取1.1 k4为继续切削系数，取1.1则 为克服水平切削力，实际夹紧力n应为，其中为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数，。则实际所需夹紧力：由于此夹紧力相对不大，在此联动机构中手动夹紧，调节螺母即可保证，且一般不会使螺杆、轴等零件出现强度方面的问题，故本夹具利用此种夹紧方式可以安全工作。5.2.3.定位误差分析 （1）定位元件尺寸及公差的确定。本夹具的主要定位元件为一长销和支承钉，其中支承钉公差为0.011mm,长销公差规定为h6(),公差为0.013mm。（2） 尺寸精度。零件图中规定叉口两侧面距离为，公差0.11mm,精度