CA6140车床831007拨叉的铣Ф40孔两端面夹具设计及加工工艺装备含非标8张CAD图-版本1
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ca6140
车床
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CA6140车床831007拨叉的铣Ф40孔两端面夹具设计及加工工艺装备含非标8张CAD图-版本1,ca6140,车床,40,两端,夹具,设计,加工,工艺,装备,设备,非标,cad,版本
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序言机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。目录序言1一、零 件 的 分 析31.1零件的作用31.2零件的工艺分析3二、 工 艺 规 程 设 计42.1确定毛坯的制造形式42.2基面的选择42.3 制定工艺路线52.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定72.5确定切削用量及基本工时9三、 铣40mm孔的两端面夹具设计173.1设计思想及不同方案对比173.1.1设计思想173.1.2 不同方案对比173.1.3问题的提出183.1.4定位基准选择183.2 定位分析与定位误差计算183.3对刀及引导装置设计183.4夹紧机构设计与夹紧力计算183.5夹具设计及操作的简要说明20总 结21致 谢22参考文献23一、零 件 的 分 析1.1零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，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的22孔与操纵机构相连，二下方的55mm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。1.2零件的工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，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需要加工的表面：1.小孔的上端面、大孔的上下端面；2.小头孔mm以及与此孔相通的mm的锥孔、螺纹孔；3.大头半圆孔mm；位置要求：小头孔上端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.05mm、大孔的上下端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm。由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗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精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。二、 工 艺 规 程 设 计2.1确定毛坯的制造形式零件材料为HT200。考虑到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，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。选用铸件尺寸公差等级CT9级，已知此拨叉零件的生产纲领为4000件/年，零件的质量是1.0Kg/个，可确定该拨叉生产类型为大批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程工序划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。2.2基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成大批报废，使生产无法正常进行。（1） 粗基准的选择：以零件的底面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。这样就可以达到限制五个自由度，再加上垂直的一个机械加紧，就可以达到完全定位。 （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，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔内圆柱表面为辅助的定位精基准。当设计基准和工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门的计算，此处不再重复。2.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。再生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用的夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。处此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。1.工艺路线方案一工序 粗铣40mm孔的两头的端面，73mm孔的上下端面。工序 精铣40mm孔的两头的端面，73mm孔的上下端面。工序 粗镗、半精镗、精镗55mm孔至图样尺寸。工序 钻、扩、铰两端22mm孔至图样尺寸。工序 钻M8的螺纹孔，钻8的锥销孔钻到一半，攻M8的螺纹。工序 铣断保证图样尺寸。工序 去毛刺，检查。2.工艺路线方案二工序 粗铣40mm孔的两头的端面。工序 钻、铰两端22mm孔之图样尺寸。工序 粗铣中间孔上端面至25mm，周径至71mm；粗铣中间孔下端面至22mm，周径至71mm；精铣两头孔的端面至50mm；精铣中间孔上端面至25mm，周径至73mm；精铣中间孔下端面至周径至73mm；工序 粗镗、半精镗、精镗55mm孔至图样尺寸。工序 钻8mm的锥销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻M8x1mm的螺纹孔，攻M8x1mm的螺纹。工序 铣断保证图样尺寸工序 去毛刺，检查。3. 工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工完与22mm的孔有垂直度要求的面再加工孔。而方案二悄悄相反，先是加工完22mm的孔，再以孔的中心轴线来定位加工完与之有垂直度要求的三个面。方案一的装夹次数少，但在加工22mm的时候最多只能保证一个面定位面与之的垂直度要求。其他两个面很难保证。因此，此方案有很大的弊端。方案二在加工三个面时都是用22mm孔的中心轴线来定位这样很容易就可以保证其与三个面的位置度要求。这样也体现了基准重合的原则。很是审美！其他的工序尤为平常简单无需再议。这样一比较最终的工艺方案为：工序 粗铣40mm孔的两头的端面。工序 钻、铰两端22mm孔之图样尺寸。工序 粗铣中间孔上端面至25mm，周径至71mm；粗铣中间孔下端面至22mm，周径至71mm；精铣两头孔的端面至50mm；精铣中间孔上端面至25mm，周径至73mm；精铣中间孔下端面至周径至73mm；工序 粗镗、半精镗、精镗55mm孔至图样尺寸。工序 钻8mm的锥销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻M8x1mm的螺纹孔，攻M8x1mm的螺纹。工序 铣断保证图样尺寸工序 去毛刺，检查。以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“CA6140车床拨叉”零件材料为HT200，毛坯重量约为1.6,生产类型为大批生产，采用砂型铸造毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.外圆表面（40mm及73mm外表面）考虑到此表面为非加工表面，其精度为铸造精度CT9即可。又因它们是对称的两个零件最后还需铣断，故对40mm的中心轴线的尺寸偏差为1201.25的范围内。2. 两小孔毛坯为实心，两内孔精度要求界于IT7IT8之间，参照切屑加工简明实用手册表8-21确定工序尺寸及余量：钻孔：21.8mm 2Z=21.8mm铰孔：mm 2Z=0.2mm3.中间孔（55mm及73mm）中间孔尺寸相对较大可以铸造，根据机械制造工艺设计手册表1-13得：孔的铸造毛坯为49. 73的孔是在55孔的基础之上铣削加工得到，其轴向尺寸上下表面距离为30mm，由于其对轴向的尺寸要求不高，直接铸造得到。参照切屑加工简明实用手册表8-95确定73mm工序尺寸及余量：粗铣：71mm Z=4mm精铣：73mm Z=1mm参照切屑加工简明实用手册表8-95确定55mm工序尺寸及余量：粗 镗：53mm 2Z=4mm半精镗：54mm精 镗：55mm 4.螺纹孔及销孔无可非议此销尺寸铸造为实体。参照切屑加工简明实用手册表8-70确定钻8螺纹孔和8圆柱销孔及螺纹孔的攻丝。5.铣断2.5确定切削用量及基本工时工序 粗铣40mm孔的两头的端面。1. 加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。加工要求：粗铣两头端面至51mm、粗铣大孔端面至30mm。机床：X52K立式铣床参数。刀具：涂层硬质合金盘铣刀45mm，选择刀具前角o5后角o8，副后角o=8，刀齿斜角s=10,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1mm。2.计算切削用量 1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=2mm，一次走刀即可完成所需长度。2）计算切削速度 按简明手册V c=算得 Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据X52K立式铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.1480475/1000=1.06m/s,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。3)校验机床功率 查简明手册Pcc=1.5kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=2mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=1.06m/s，f z=0.15mm/z。4）计算基本工时tmL/ Vf=9.4s。工序 钻、铰两端22mm孔之图样尺寸。1. 加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。加工要求：钻孔至21.8mm，精铰至22mm，保证孔壁粗糙度Ra=1.6m。机床：Z512台式钻床。刀具：YG8硬质合金麻花钻21.8mm，钻头采用双头刃磨法，后角12、二重刃长度=2.5mm、横刀长b=1.5mm、宽l=3mm、棱带长度 、 、。YG8硬质合金铰刀22mm。2.计算切削用量1）查切削用量简明手册 。 按钻头强度选择 按机床强度选择，最终决定选择机床已有的进给量 。2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查简明手册）为0.5.mm，寿命3）切削速度查切削用量简明手册 修正系数 故。查简明手册机床实际转速为。故实际的切削速度。3. 计算基本工时由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。钻和精铰的切削用量如下：钻孔： 。精铰： 。工序 粗铣中间孔上端面至25mm，周径至71mm；粗铣中间孔下端面至22mm，周径至71mm；精铣两头孔的端面至50mm；精铣中间孔上端面至25mm，周径至73mm；精铣中间孔下端面至周径至73mm。1. 加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。加工要求：粗铣中间孔上端面至25mm，周径至71mm；粗铣中间孔下端面至22mm，周径至71mm；精铣两头孔的端面至50mm；保证粗糙度Ra=3.2m；精铣中间孔上端面至25mm，周径至73mm；精铣中间孔下端面至保证20mm,周径至73mm，保证端面粗糙度Ra=3.2m，保证孔壁粗糙度Ra=6.3m。机床：X63卧式铣床。刀具：涂层硬质合金盘铣刀45mm，选择刀具前角o5后角o8，副后角o=8，刀齿斜角s=10,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1mm。2.计算切削用量 1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=4mm，一次走刀即可完成所需长度。2）计算切削速度 按简明手册V c=算得 Vc98mm/s，n=780r/min,Vf=490mm/s据X52K立式铣床参数，选择nc=750r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.1480750/1000=1.78m/s,实际进给量为f zc=V fc/ncz=750/(30010)=0.25mm/z。3)校验机床功率 查简明手册Pcc=2kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1mm，nc=750r/min,Vfc=475mm/s，V c=1.78m/s， f z=0.15mm/z。4）计算基本工时粗铣中间孔上端面至25 mm，周径至71mm；tm1=L/ Vf=13s粗铣中间孔下端面至22mm，周径至71mm；tm2=L/ Vf=13s精铣小孔上端面至50mm，tm3=L/ Vf=8s；精铣中间孔上端面至周径至73mm，tm4= L/ Vf=10s；精铣中间孔下端面至周径至73mm，tm5= L/ Vf=10s。工序 粗镗、半精镗、精镗55mm孔至图样尺寸。1. 加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。加工要求：粗镗中间孔至53mm、半精镗中间孔至54mm、精镗中间孔至55mm。机床：T616卧式镗床。刀具：YG8硬质合金镗刀。2.计算切削用量单边余量 分三次切除，则 第一次。根据简明手册4.2-20查得，取 。根据简明手册4.2-21查得，取：。3.计算切削基本工时：同理，当第二次，第三次时，进给量和，机床主轴转速都取64r/min，切削基本工时分别为100s和80s。工序 钻8mm的锥销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻M8x1mm的螺纹孔，攻M8x1mm的螺纹。1. 加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。加工要求：先钻8mm的锥销孔，钻到一半后将与该孔配合的轴安装进去，把两者配做加工，为的使保证孔与轴的同轴度，同时在尺寸上保证距上端面10mm；再钻M8x1mm的螺纹孔，攻M8x1mm的螺纹。机床：组合机床。刀具：8mm麻花钻、7.5mm麻花钻、8mm的丝锥。2.计算切削用量（1）钻8mm的锥销孔根据切削手册查得，进给量为0.180.33mm/z,现取f=0.3mm/z，v=5m/min，则：查简明手册表4.2-15，取。所以实际切削速度为：计算切削基本工时：（2）钻M8的螺纹孔刀具：7.5mm麻花钻。根据切削手册查得，进给量为0.180.33mm/z,现取f=0.3mm/z，v=5m/min，则：查简明手册表4.2-15，取。所以实际切削速度为：计算切削基本工时：（3）攻M8x1mm的螺纹刀具：丝锥M6，P=1mm切削用量选为：，机床主轴转速为：，按机床使用说明书选取：，则 ；机动时，计算切削基本工时：工序 铣断保证图样尺寸1. 加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。加工要求：铣断后保证两边对称相等。 刀具：YG硬质合金圆盘铣刀，厚度为4mm。 机床：组合机床。2.计算切削用量查切削手册，选择进给量为：,切削速度为：，则：根据简明手册表4.2-39，取，故实际切削速度为：查切削手册表4.2-40，刚好有。计算切削基本工时：工序 去毛刺，检查。三、 铣40mm孔的两端面夹具设计3.1设计思想及不同方案对比3.1.1设计思想（1）保证加工精度 工件通过机床夹具进行安装，包含了二层含义：一是工件通过夹具上的定位元件获得正确的位置，称为定位；二是通过夹紧机构使工件的既定位置在加工过程中保持不变，称为夹紧。这样，就可以准确确定工件与机床、刀具之间的相对位置，保证工件加工表面的位置精度，且精度稳定。这是必须做到的最基本要求，其关键是正确的定位、夹紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。 （2）夹具的总体方案应与年生产纲领相适应 在大批量生产时，尽量采用快速与高效的定位、夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求。在中、小批量生产时，夹具应有一定的可调性，以适应多品种工件的加工。 （3）安全、方便、减轻劳动强度 机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加装保护装置。要符合工人的操作位置和习惯，有合适的工件装卸位置和空间，使工人操作方便。大批量生产和工件笨重时，尽可能减轻工人劳动强度。 （4）排屑顺畅 机床夹具中积聚切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量会使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。清理切屑将增加辅助时间、降低生产率，因此夹具设计中要对排屑问题给予足够的重视。 （5）机床夹具应具有良好的强度、刚度和结构工艺性 机床夹具设计时，要考虑方便制造、检测、调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。3.1.2 不同方案对比方案一：采用光滑的平面来限制两个自由度，再用两个移动的V形来夹紧，限制四个自由度，完全定位。方案二：采用四个球头钉来限制两个自由度，在采用一个固定一个移动的V形块来限制三个自由度，定位合理。两个方案对比，采用一个固定一个移动的V形块进行固定，可以更加容易操作，提高效率，一端固定一端移动的V形块夹具比两端都移动V形块制造成本低。采用四个球头支撑钉比光滑的平面更加容易排屑和散热，因此选择方案二。3.1.3问题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。并设计工序-粗铣40mm孔的两头的端面。本夹具是用来粗铣40mm孔的两头的端面,包括后面工序的精铣，该工序完成后此端面主要作为后道工序的精基准，所以主要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度和表面粗糙度要求。3.1.4定位基准选择由于是第一道工序，只能是以底面为粗基准。由于底面是粗基准，所以采用四个球头支撑钉。 3.2 定位分析与定位误差计算本夹具采用一面两销进行固定，平面采用四个圆角钉，限制了Z轴的移动，X轴的旋转，两个自由度。采用一个固定V形块，一个移动V形块，限制了X、Y轴的移动和Z轴的旋转，限制了三个自由度。一共限制了五个自由度，工件定位合理。定位误差分析，由于工件下大断面没有公差要求和40的外圆也没有公差要求，因此夹具只要夹紧不让工件在工作时移动就可以，没有误差要求。3.3对刀及引导装置设计 对刀装置选取方形对刀块3.4夹紧机构设计与夹紧力计算1）.切削力 查表得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5，为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1， 为断续切削系数1.1 所以 2) 夹紧力采用V型块夹紧防止转动=K=2.5=0.16R=18得出=11.2防止移动= K=2.5=0.2得出=8686.1N由于工件所受夹紧力大于工件所受的切削力，而且实际夹紧力大于所需夹紧力。故本夹具安全可靠。3.5夹具设计及操作的简要说明便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为铣削切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。本夹具的最大优点就是结构如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。总 结本设计对CA6140车床拨叉831007零件的加工工艺规程进行了具体分析，通过对零件的分析和工艺设计来说明拨叉零件的加工。可以了解机床夹具在切削加工中的作用：可靠地保证工件的加工精度，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的给以性能。本夹具设计可以反应夹具设计时应注意的问题，如定位精度、夹紧方式、夹具结构的刚度和强度、结构工艺性等问题。本设计研究过程中仍然存在不足之处，有的问题还待于进一步深入，具体如下：（1）缺乏实际工厂经验，对一些参数和元件的选用可能不是非常合理，有一定的浪费。（2）与夹具相关的刀具和量具的了解还不太清楚。（3）系统的设计不太完善，在与计算机配合进行精确的数据采集和控制上还有一些不足。（4）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨损度在实际中尚不明确。致 谢本文从选题、方案论证到课题的研究都是在导师宋江的全面、悉心指导下完成的。导师严谨的治学态度、渊博的知识、丰富的创造力、高瞻远瞩的学术思想，以及敏锐的洞察力，始终令学生敬佩，并将影响我的一生。值此成文之际，谨向导师表达我深深的敬意和衷心的感谢!在四年的学习和生活期间，始终工程学院各位老师的无私帮助，在此深表感谢!。 特别要感谢的是我的父母
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