CA6140拨叉说明书.doc

机械制造技术基础 课程设计说明书题目：拨叉夹具设计指导老师：袁艳玲学院：机械工程学院班级：机械0602姓名：窦振斌学号：04010602142009年7月2日目录一、序言2二、设计目的2三、零件的分析2 （1）零件的作用2 （2）零件的工艺分析2（3）零件的生产类型2四、毛坯设计3五、工艺规程设计4 （1）、确定毛坯的制造形成4（2）、基准的选择4（3）、制订工艺路线4六、确定切削用量及基本时间6七、夹具设计10（1）、定位基准的选择11（2）、定位误差分析11（3）、夹具设计及操作说明11八、设计小结11九、参考文献12一、 序言机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加执教。二、 设计目的 本课程设计是在学完了机械制造技术、机械制造装备设计、进行了生产实习之后的教学环节。 通过课程设计，同学应在以下各方面等到锻炼：1、正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量；2、提高结构设计能力。能够根据被加工零件的加工要求设计出高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的夹具；3、学会使用手册及图表资料。三、 零件的分析（1）、零件的作用：题目给定的零件是CA6140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进行工作。宽度为30+0.0120mm的面寸精度要求很高，因为在拨叉拔动使滑移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙很大时，滑移齿轮得不到很高的位置精度。所以，宽度为30+0.0120mm的面的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。（2）.零件的工艺分析 该零件要求粗糙度较高，故较高比较容易（3）.零件的生产类型 依设计题目知: Q=4000台/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率和废品率分别取0.1和0.01，该零件生产纲领 N=4000*1*（1+0.1）*（1+0.01）=4444件/年 零件属轻型零件，生产类型为大批生产。四、 毛坯设计 （1）选择毛坯 该零件材料为HT200，选用铸件。 （2）求最大轮廓尺寸 根据零件图计算轮廓尺寸，长80mm，宽40mm，高75mm，故最大轮廓尺寸为80mm （3）选取公差等级CT 查表，铸造方法为机器造型，铸件材料按灰铸铁，得公差等级CT范围812级，取为10级。 （4）求铸件尺寸公差 根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级CT，查表，公差相对于基本尺寸对称分布。 （5）求机械加工余量等级 查表，铸造方法按机器造型，铸件材料按灰铸铁，得机械加工余量等级范围EG级，取为F级。 （6）.求RMA 对所有加工表面取同一数值，查表最大轮廓尺寸为80mm，机械加工余量等级为F级，得RMA数值为1mm。 （7）求毛坯基本尺寸 双侧加工 R=F+2RMA+CT/2内腔加工 R=F-2RMA-CT/2单侧加工 R=F+RMA+CT/2结果显示于毛坯图 （8）毛坯图的绘制五、 工艺规程设计（1）、确定毛坯的制造形成零件材料HT200、考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击性载荷，因此选用锻件，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，故可采取模锻成型。经查金属机械加工工艺人员手册表5-5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30.8mm。（2）、基准的选择1.粗基准的选择：因为要保证花键的中心线垂直于右端面，所以以40的外圆表面的粗基准。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。(3)、制订工艺路线第一种方案：工序1：以右端面定位，铣削左端面 工步1：粗铣左端面 工步2：半精铣左端面工序2：以左端面和下端面定位，粗铣上端面工序3：以上端面和左端面定位，扩孔至21.8工序4：以21.8孔定位，半精铣上端面工序5：以上端面定位，铰孔至22工序6：以22孔定位，倒角15工序7：以22孔定位，拉花键工序8：以22孔定位，铣削沟槽 工步1：粗铣沟槽 工步2：半精铣沟槽工序9：以前端面和后端面定位，钻孔 工步1：钻两个7通孔 工步2：钻5锥孔工序10：攻螺纹工序11：检验第二种方案：工序1：以右端面定位，铣削左端面 工步1：粗铣左端面 工步2：半精铣左端面工序2：以左端面和下端面定位，铣削上端面 工步1：粗铣上端面 工步2：半精铣上端面工序3：以上端面和左端面，扩孔至21.8工序4：以上端面定位，铰孔至22工序5：以22孔定位，倒角15工序6：以22孔定位，拉花键工序7：以前端面和后端面定位，钻孔 工步1：钻两个7通孔 工步2：钻5锥孔工序8：以22孔定位，铣削沟槽 工步1：粗铣沟槽 工步2：半精铣沟槽工序9：攻螺纹工序10：检验第三种方案：工序1：以左端面和下端面定位，铣削上端面 工步1：粗铣上端面 工步2：半精铣上端面工序2：以右端面定位，铣削左端面 工步1：粗铣左端面 工步2：半精铣左端面工序3：以上端面和左端面，扩孔至21.8工序4：以上端面定位，铰孔至22工序5：以22孔定位，倒角15工序6：以22孔定位，拉花键工序7：以前端面和后端面定位，钻孔 工步1：钻两个7通孔 工步2：钻5锥孔工序8：以22孔定位，铣削沟槽 工步1：粗铣沟槽 工步2：半精铣沟槽工序9：攻螺纹工序10：检验三种方案分析比较方案2将上表面一次加工完成，不能足够保证其与孔的位置精度要求，方案3先加工上表面，然后加工左端面，不利于保证上表面的加工尺寸要求。方案1避免了上述两种缺陷，比较合适。六、 确定切削用量及基本时间切削用量包括背吃刀量ap、进给量f和切削速度v。确定顺序是先确定ap、f，再确定v。（1）工序1：铣7540的端面至符合要求。工步1：粗铣背吃刀量为=2.6-1.0=1.6mm。进给量的确定：机床的功率510Kw,工件夹具系统的刚度为中等条件，按切削用量简明手册中表3.3选取该工序的每齿进给量为=0.2mm/z。铣削速度：参考机械制造技术基础课程设计指导教程得，选用镶齿铣刀，其中在d/z=80/10的条件下选取。铣削速度为v=40m/min。有公式n=1000r/d可以得到:n=100040/80=159.15r/min由于手册中的X51型立式铣床的主轴转速为n=160r/min,所以，实际的铣削速度为：V=nd/1000=1603.1480/1000=40.19m/min基本时间t: 根据面铣刀平面（对称铣削、主偏角=90）的基本时间计算公式:t=()/。其中，=75mm，=13mm，取=2mm，=40mm。则有： =0.5（d- ）+(1 3)=0.5(80-)+2=7.36mm。=n=zn=0.210160=320mm/mint=()/=(75+7.36+2)/320=0.264min15.82s工步2：精铣背吃刀量的确定：=1mm .进给量的确定：由切削用量简明手册中表3.3，按表面粗糙度为=3.2m的条件选取，该工序的每转进给量f=0.8mm/r。铣削速度的计算：根据其他有关资料确定，按镶齿铣刀，d/z=80/10，=0.08mm/z的条件选取，铣削速度v为： v=57.6mm/min。由公式：n=1000r/d可以求得铣刀转速n=229.3r/min 。参照机械制造技术基础课程设计指导教程中4-15的X51型立式铣床的主轴转速，选取转速为n=210r/min。再将此转速代入上面公式，可以求得：v= nd/1000=52.78mm/min。基本时间的确定：根据机械制造技术基础课程设计指导教程中表5-43中面铣刀铣平面（对称铣削、主偏角=90）的基本时间公式t=()/，可以求得该工序的基本时间，其中=75mm，=13mm，取=2mm，=40mm，=7.36mm，得=n=0.8mm/r210r/min=168mm/mint=()/=(75+2+7.36)/168=0.502min30.13s（2）工序2：粗铣8040端面粗加工余量为1mm,背吃刀量为2.6-1=1.6进给量的确定：机床的功率按510Kw，按切削用量简明手册中表3.3选取该工序的每齿进给量为=0.6mm/z。铣削速度：参考机械制造技术基础课程设计指导教程得，选用镶齿铣刀，其中在d/z=50/8的条件下选取。铣削速度为v=23.7m/min。有公式n=1000r/d可以得到: n=100040/50=159.15r/min由于手册中的X51型立式铣床的主轴转速为n=160r/min,所以，实际的铣削速度为：V=nd/1000=1603.1450/1000=25.1m/min基本时间t据面铣刀铣平面不对称铣削的计算时间计算公式：按机械制造技术基础课程设计指导教程表5-45切入和切出行程速度, v=n=zn=0.68160=768mm/mint=(50+29)/768=0.10min6.2s。 （3）工序3：扩孔至21.8背吃刀量的确定：取=1mm。进给量的确定：由切削用量简明手册中表2.10的资料，选取该工件的每转的进给量f=1.1 mm/r 。切削速度的确定：根据相关资料，确定: v=0.4=0.122=8.8m/min由公式n=1000v/d。可以得到：n=10008.8/22=127.4r/min按机床选取n=140r/min，得切削速度v=基本时间t: 其中=80mm, =11.66+1=3.66mm/min, =14mm, 取=2mm。所以基本时间t为：（4）工序4：半精铣8040端面半精加工余量为1mm,背吃刀量为2-1=1进给量的确定：机床的功率按510Kw，按切削用量简明手册中表3.3选取该工序的每齿进给量为=0.2mm/z。铣削速度：参考机械制造技术基础课程设计指导教程得，选用镶齿铣刀，其中在d/z=80/10的条件下选取。铣削速度为v=40m/min。有公式n=1000r/d可以得到: n=100040/80=159.15r/min由于手册中的X51型立式铣床的主轴转速为n=160r/min,所以，实际的铣削速度为：V=nd/1000=1603.1480/1000=40.19m/min基本时间t据面铣刀铣平面不对称铣削的计算时间计算公式：按机械制造技术基础课程设计指导教程表5-45切入和切出行程速度, v=n=zn=0.210160=320mm/mint=(80+29)/320=0.34min20.7s（5）工序5：铰孔 刀具直径d=21mm；刀具几何参数同扩孔。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t同扩孔 t=33.4s（6）工序6：倒角刀具：专用刀具。此工序使用专用刀具与手动进给。（7）工序7：拉花键孔 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 v=0.06m/s(3.6m/min)切削工时 t=Zblk/1000vfzZ式中： Zb 单面余量1.5mm(由21mm拉削到25mm)； L 拉削表面长度，80mm； 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）； fz 拉刀单面齿升； Z 拉刀同时工作齿数，Z=l/p； P 拉刀齿距。 P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm 拉刀同时工作齿数z=l/p=80/127 其本工时 Tm=1.5801.21.4/10003.60.067=0.13min=7.8s（8）工序8：铣宽为180+0.12mm槽 加工要求：用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽180+0.12mm，长L=40mm，加工余量23mm 由于此工步的设计尺寸精度要求很高，用铣削加工很难达到尺寸精度的要求，所以为了留给下一道公序磨削的加工余量，所以分两步走，ae=23，ap=10mm， 选择刀具 铣刀参数：L=10 D=100mm d=30mm ro=15ao=12an=6Z=24 选择铣削用量：由于槽的宽度为18mm, 故二次走完，ae=23mm ap=10mm 由切削用量简明手册表3.3 确定f=0.5mm/r 现取f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据切削用量简明手册表3.7,得最大磨损量为0.5 由表3.8确定刀具寿命：T=100min 确定切削速度Vc和每齿进给量：决定切削速度Vc和每齿进给量Vf、由切削用量简明手册3.27的公式Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv =98.6m/minn=1000Vc/do=100098.6/3.14100=314r/min根据X62W型铣床说明书选nc=300r/min实际速度Vc=donc/1000=94.2m/min 选Vfc=ncf=300X0.5=150mm/min 根据X62W型铣床说明书选选Vf=150mm/minfzc=150/30024=0.020mm/z 基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表3.5Tm=(L+L1+)i/Vf=(40+20)X2/150=0.8（min）（9）工序9：钻孔 切屑用量：本工序为钻孔，刀具选用高速钢复合钻头，直径为5mm和7mm，使用切削液。 确定进给量f：由于孔径和深度均较小，宜采用手动进给。 确定钻头磨钝标准及耐用度：据表5-130，钻头后刀面最大磨损量为0.8mm，耐用度分别为20min和35min 确定切削速v：由表5-133，暂定进给量分别为f=0.3mm/r和0.4mm/r。v=17m/min和18m/min 基本时间：钻一个直径5mm孔和两个直径7mm孔，基本时间约为15s。（10）工序10：攻螺纹 本工序为攻螺纹，刀具选用高速钢锥丝，使用切削液。进给量0.5mm/r，切削速度4m/min，主轴转速800r/min，攻两个直径为8mm的螺纹，基本时间约为10s。七、 夹具设计本夹具是工序8半精铣18H11沟槽的专用夹具（1）定位基准的选择由零件图可知，其设计基准为花键孔中心线和工件的左加工表面为定位基准。因此选用工件以加工左端面和花键心轴的中心线为主定位基准。 （2）定位误差分析由于槽的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合，故轴向尺寸无基准不重合度误差。径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。即不必考虑定位误差，只需保证夹具的花键心轴的制造精度和安装精度。（3）夹具设计及操作说明如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动率.