机械制造技术课程设计-CA6140车床拨叉[831005]加工工艺及钻22孔夹具设计【全套图纸】.pdf

辽宁工程技术大学 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 题 目：ca6140 车床拨叉钻车床拨叉钻 22 孔夹具设计孔夹具设计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 班 级： 机械 102 姓 名： 指导教师： 完成日期： 2013.6.30 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 1 一、设计题目一、设计题目 ca6140 车床拨叉钻 22 孔夹具设计 二、原始资料二、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 5000-8000 字） 。 1 份 四、进度安排四、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 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 2 2 五、指导教师评语五、指导教师评语 成成 绩：绩： 指导教师指导教师 日日 期期 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 3 3 摘摘 要要 零件的作用题目所给的零件是 ca6140 车床的拨叉。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， 工作过程：拨叉零件是在传动系统中拨动滑移齿轮，以实现系统调 速，转向。其花键孔25mm 通过与轴的配合来传递凸轮曲线槽传来 的运动，零件的两个叉头部位与滑移齿轮相配合。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 4 4 abstrac effect of topic parts to the parts is a fork of the ca6140 lathe. it is located on the lathe speed institutions, mainly from the shift, make the spindle rotary motion work, workers in accordance with the requirements of the work process: fork parts are in the driving system shift sliding gear, in order to realize the system control steering. the spline hole diameter 25mm by matching the shaft to transmit the cam curve groove to motion, two fork spare parts andsliding gear matched. 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 5 5 目 录 1 零件的工艺分析6 2 零件机械加工工艺规程设计6 2.1 毛坯的选择6 2.2 基准的选择6 2.3 工艺路线的拟定7 2.3.1表面加工方法及加工方案的确定 2.3.2加工顺序的确定 2.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定7 2.5 切用量及时定额的确定8 3 钻扩孔20工序夹具设计19 3.1 任务的提出19 3.2 位方案及定位装置的设计计算19 3.2.1定位方案的确定 3.2.2定位元件及装置设计 3.2.3定位误差的分析计算 3.3 导引元件设计21 3.4 夹紧方案及装置的设计计算21 3.4.1夹紧方案的确定 3.4.2夹紧力大小的分析计算 3.4.3夹紧机构及装置设计 3.5 连接元件及夹具体设计24 3.6 夹具操作及维护简要说明24 参考文献25 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 6 6 1、零件的工艺分析、零件的工艺分析 ca6140 拨叉共有两组加工表面。 1 以花键孔的中心线为基准的加工面。 这一组面包括 25+0.230 的六齿矩形花键孔、 22+0.280 花键底 孔两端的 2*15倒角和距中心线为 27 的平面。 2 以工件右端面为基准的 8+0.030 的槽和 18+0.120 的槽。 经上述分析可知， 对于两组加工表面， 可先加工其中一组表面， 然后借助于专用夹具加工另一组表面。 2、钻扩孔、钻扩孔20 零件机械加工工艺规程设计零件机械加工工艺规程设计 2.1 毛坯的选择 零件材料 ht200、 考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击 性载荷，因此选用铸件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的 工作可靠。由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大，故 可采取金属型浇注。经查机械制造工艺设计简明手册 （以下简称 工艺手册 ）表 1.3-1、表 2.2-1 表 2.2-4 以及图 2.2-1 取等级为 2 级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为 2.50.8 。 2.2 基准的选择 1 粗基准的选择：根据不能重复的原则，先以零件的 a 面为粗基 准，再以 b 面为粗基准 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 7 7 2 精度基准的选择： 为保证定位基准和工序基准重合， 以零件的 a 面为精基准。 2.3 工艺路线的拟定 工序： 1 粗铣端面 b。以 a 面为粗基准。选用 x62w 卧式万能铣床 2 粗铣端面 a。以 b 面为粗基准。选用 x62w 卧式万能铣床 3 精铣端面 a。以 b 面为粗基准。选用 x62w 卧式万能铣床 4 钻、扩花键底孔。以 a 面为精基准。选用 z525 立式钻床。 5 锪两端 15倒角。 以40 圆柱面为粗基准。选用 z525 立式 钻床。 6 拉花键。以 a 面为基准，选用 l6106 卧式内拉床。 7 铣削槽 c 面、8+0.030 的槽。以花键的中心线及 a 面为基准。选 用 x62w 卧式铣床加专用夹具。 8 铣削 18+0.0120 的槽。 以花键的中心线及 a 面为基准。 选用 x62w 卧式铣床加专用夹具。 2.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定 ca6140 的拨叉材料为 ht200。 毛坯重量为 1.0 ， 铸铁硬度 160 （hbs） ，生产类型为中批量生产，采取金属型浇注。 根据上述的原始资料加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工 余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1、a 面的加工余量 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 8 8 此工序分 2 个工步。1 粗铣 a 面 2 精铣 a 面。 精铣加工余量为 0.2 ；粗铣加工余量为 2.3 2、b 面的加工余量 b 面要为加工 a 面做粗基准， 之前先粗铣一下， 加工余量为 0.50.1 。 3、矩形花键底孔及花键的加工余量及工序尺寸 矩形花键底孔 毛坯为实心，无孔。孔的加工精度要求介于 it7 和 it8 之间，根据 工艺手册表 2.3-8 确定加工余量和工序尺寸为： 钻20 ：加工余量 2z =20 ；工序尺寸是20+0.21 扩21 ：加工余量 2z =2 ；工序尺寸是22+0.28 4、c 面的加工余量 此工序分 2 个工步。1 粗铣 c 面 2 精铣 c 面。 精铣加工余量为 0.2 ；粗铣加工余量为 2.3 2.5 切削用量及工时定额的确定 工序 1 粗铣端面 b 加工材料ht200,硬度 160hbs，铸件，有外皮 加工尺寸宽度 40 ，长度 40 加工要求用标准镶齿圆柱铣刀粗铣，加工余量为 0.50.1 ，需 切削液冷却 机床x62w 卧式万能铣床 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 9 9 刀具根据切削用量简明手册 （以下简称切削手册 ）中的表 3.1、 表 3.2、 表 3.9 可知铣刀直径 80 0 =d ， 齿数 6=z ， 前角 = n g 6， 后角 = 0 a 12 1、计算切削用量 （1） 决定铣削宽度 e a ： 由于加工余量不大， 故可在一次走刀内切完， 则 5 . 0= e a （2）决定每齿进给量 z f ：根据 x62w 卧式万能铣床说明书，其功率 为7.5kw,中等系统刚度。 根据 切削手册 表3.3， zmmfz/30 . 0 20 . 0 = ， 现取 zmmfz/3 . 0= 。 （3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据切削手册表 3.7，铣 刀刀齿后刀面最大磨损量为 0.8 ，镶齿铣刀（ 80 0 =d ） ，刀具寿 命 180mint = （表 3.8） （4）决定切削速度 c v 和每分钟进给量 f v ：切削速度 c v 可根据切削 手册表 3.27 中的公式计算，也可直接由表中查出。 根据表 3.11，当 80 0 =d ， 6=z ， 5 . 0= e a ， 40= p a ， 27 . 0 。 3）按机床进给机构强度决定进给量：根据切削手册表 2.9，当 强度 hbs210 ， mmd 5 . 20 0 ，机床进给机构允许的轴向力为 8330n （z525 钻床允许的轴向力为 8830n，见表 2.35）时，进给量 rmmf/93 . 0 3 = 。 从以上三个进给量比较，可以看出，受限值得进给量是工艺要求， 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 16 16 其 值 是 rmmf/817 . 0 665. 0 1 = 。 根 据 z525 钻 床 说 明 书 ， 选 择 rmmf/81 . 0 = 由于是加工通孔，为了避免孔即将钻穿时钻头容易折断，故宜在空 即将钻穿时停止自动进给而采用手动进给。 机床进给机构强度也可根据初步确定的进给量查出轴向力再进行比 较来校验。 由切削手册表 2.19 可查出钻孔时的轴向力，当 rmmf/81 . 0 = ， mmd21 0 ，轴向力 nff6600 1 = 。轴向力的修正系数 85 . 0 = mf k ，所以 nff5610= 。 根据 z525 钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力 nf8830 max = ，由于 f ff max ，故 rmmf/81 . 0 = 可用。 （2） 决定钻头磨顿标准及寿命： 由 切削手册 表 2.12 可知， 当 20 0 =d 时，钻头后刀面最大磨损量取为 0.8 ，寿命 min60=t 。 （3）决定切削速度：由切削手册表 2.15 可知， min/19mvt= 。 切削速度的修正系数为： 0 . 1= tv k ， 0 . 1= xv k ， 0 . 1= mv k ， 85 . 0 = lv k ， 0 . 1= tv k ，故 min/15.160 . 185 . 0 0 . 10 . 10 . 119mkvv vt = 根据 z525 钻床说明书。可考虑选择 min/272rnc= ，但因所选转数较 min/17.257 20 15.1610001000 0 r d v n= = 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 17 17 计算转数为高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一级，即取 rmmf/62 . 0 = ， 也 可 选 择 较 低 一 级 转 数 min/195rnc= ， 仍 用 rmmf/81 . 0 = ，比较这两种选择方案： 方案一： rmmf/62 . 0 = ， min/272rnc= min/64.16862 . 0 272mmfnc= 方案二： rmmf/81 . 0 = ， min/195rnc= min/95.15781 . 0 195mmfnc= 因为方案一 fnc 的乘积较大，基本工时较少，故方案一较好。这时 min/17mvc= ， rmmf/62 . 0 = 。 2、计算基本工时 式中， d+=yll ， mml86= ， 入切量及超切量由 切削手册 表 2.29 查出 mmy10=d+ ，则 mml961086=+= ，故 （）扩22 孔 刀具直径 mmd22 0 = ；刀具几何参数同上。 由于两孔直径相差不大，为了节省停车和调换走刀量等辅助时间，n 和 f 都不变，所以 m t 同上， min569 . 0 = m t min569 . 0 62 . 0 272 96 = = nf l tm nf l tm= 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 18 18 工序 5 锪两端面 15倒角 本工序采用专用刀具， 锪钻时与上一道工序的 n 和 f 都不变， 所以 m t 同上一道工序， min569 . 0 = m t 。 工序 6 拉花键 单面齿升：根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿为 0.06mm, 拉削速度 min)/6 . 3(/06 . 0 msmv = 切削工时 式中： b z 单面余量 1.5 (由22 拉削到25 ) l拉削表面长度，86mm h考虑校准部分的长度系数，取 1.2 k考虑机床返回行程系数，取 1.4 v拉削速度（m/min） z f 拉刀单面齿升 z拉刀同时工作齿数， （p拉刀齿距） mmp 5 . 128635 . 1 86)5 . 125. 1 (= zfv klz t z b = 1000 h p l z = min1 706. 06 . 31000 4 . 12 . 1865 . 1 = = m t 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 19 19 拉刀同时工作齿数： 基本工时 3 钻扩钻扩22+0.28 工序夹具设计工序夹具设计 3.1 任务的提出 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专 用夹具 经过与指导老师协商，决定设计第 3 道工序钻、扩花键底孔的 立式钻床夹具。本夹具将用于 z525 立式钻床。刀具为高速钢麻花钻 头，来对工件进行加工。 本夹具主要用来钻扩22+0.28 ，由于采用高速钢麻花钻头，一次 切削，所以主要应该考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度 3.2 定位方案及定位装置的设计计算 3.2.1 定位方案的确定 根据加工工序及零件图可知，要加工22+0.28 ， 要确保所加工的 孔和毛坯圆柱的同轴度问题，即定心。 在垂直于加工方向上，不能产生移动和转动。沿加工方向上，由于 40 外圆有一部分与肋板相交，不为规则外圆柱面，形状特殊，所 以也得限制其沿加工方向的移动和转动。最终采取的定位方位为工 件以40 外圆柱面和端面 a 定位基准，在 v 形块和支撑板上实现五 7 5 .12 86 = p l z 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 20 20 点定位。用快速螺旋夹紧机构推动 v 形块压头夹紧工件。满足六点 定位原理，限制了工件 6 个自由度，属于完全定位。 3.2.2 定位元件及装置设计 定位元件的选择，包括其结构尺寸形状及布置形式等，主要决定于 工件的加工要求、工件定位基准和外力的作用状况。 根据加工工序和零件图可知，以外圆柱面定位采用固定 v 形块，其 对中性好，能使工件的定位基准轴线在 v 形块两斜面的对称平面上， 而不受定位基准直径误差的影响，并且安装方便。选用活动 v 形块， 可用于夹紧机构中，起到取消一个自由度的作用。用支承板对端面 a 底面定位。支承板用螺钉紧固在夹具体上。但考虑到加工工序，采 用两块扇形支承板同心相对固定。装配后，应磨平工作表面，以保 证等高性。 3.2.3 定位误差的分析计算 使用夹具时，加工表面的位置误差与夹具在机床上的对定及工件在 夹具中的定位密切相关。由于工件定位所造成的加工表面相对其工 序基准的位置误差成为定位误差。在加工时，夹具相对刀具及切削 成形运动的位置，经调定后不再变动，因此可以认为加工表面的位 置是固定的。在这种情况下，加工表面对其工序基准的位置误差， 必然是工序基准的位置变动所起的。所以，定位误差也就是工件定 位时工序基准（一批工件的）沿加工要求方向上的位置的最大变动 量，即工序基准位置的最大变动量在加工尺寸方向上的投影。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 21 21 根据金属切削机床夹具设计手册表 3-1,“v 形块的尺寸及定位 误差的计算”可知，常用的 v 形块工作角度为 90。 由定位误差公式 )(707 . 0 ddy-=d （其中 d定位圆直径的中间尺寸，d定位圆直径的最小值） 得 099 . 0 =d y 3.3 引导元件设计 引导装置是在钻、镗类机床上加工孔和孔系时做刀具导向用。借助 于引导元件可提高被加工孔的几何精度、尺寸精度以及孔系的位置 精度。应此选择可换钻套，其便于磨损后快速更换。根据机床夹 具设计手册图 2-1-46 可知可换钻套具体参数。 3.4 夹紧方案及装置的设计计算 3.4.1 夹紧方案的确定 为了保证在切削力、离心力、惯性力等外力的作用下，工件仍能在 夹具中保持由定位元件所确定的加工位置，而不致发生振动或位移， 一般在夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置，将工件可靠地夹紧。 通过活动 v 形块连接到快速螺旋夹具机构上，可是工件保持既定位 置，即在切削力的作用下，工件不应离开定位支承。 3.4.2 夹紧力大小的分析计算 根据机床夹具设计手册表 1-2-7 可知，用高速钢刀具钻削材料 为灰铸铁（190hbs）直径为22+0.28 的孔的切削力计算公式为 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 22 22 px kdsp 8 . 0 419= 切削扭矩计算公式为 p ksdm 8 . 02 21 . 0 = d钻头直径，22 s每转进给量,0.81 /r p k 修正系数，0.9 计算出 npx18.7009= ， mnm=28.77 根据机床夹具设计手册表 1-2-11 可知，工件以外圆定位中，v 形块定位 v 形块夹紧的实际所需夹紧力计算公式为 防止工件转动： 防止工件移动： k安全系数， 6543210 kkkkkkkk = （ 2 . 1 10 =kk , 3 . 1 4 =k ,其余为 1.0） 1 m工件与 v 形块间的圆周方向摩擦系数，查表 1-2-12 取 0.2 2 m工件与 v 形块间的轴向摩擦系数, 查表 1-2-12 取 0.2 1 2 2 sin m a r mk wk = 2 2 2 sin m a = x