CA6140车床拨叉831002加工工艺编制及夹具设计.doc

目 录摘 要Abstract第1章 绪论11.1选题的意义11.2夹具的发展方向11.3本章小结3第2章 拨叉的加工工艺规程设计42.1零件的分析42.1.1零件的作用42.1.2零件的工艺分析42.2确定生产类型52.3确定毛坯52.3.1确定毛坯种类52.3.2确定铸件加工余量及形状52.3.3绘制铸件零件图62.4工艺规程设计72.4.1选择定位基准72.4.2制定工艺路线82.4.3选择加工设备和工艺设备102.4.4机械加工余量、工序尺寸及公差的确定102.5确定切削用量及基本工时11工序10：粗铣25H7的两端面11工序20：钻、扩、铰25H7通孔12工序30：粗镗下端60H12孔16工序40：半精镗下端60H12孔16工序50：粗铣a、b面17工序60：钻20.50孔19工序70：攻M221.5螺纹21工序80：粗铣16H11槽21工序90：精铣16H11槽22工序100：铣断60H12孔23工序110：粗铣60H12孔两端面24工序120：精铣60H12孔两端面252.6本章小结26第3章 专用夹具设计273.1镗孔夹具设计273.1.1问题的提出273.1.2夹具的设计273.2钻孔夹具设计303.2.1问题的提出303.2.2夹具的设计303.3本章小结32结论34致谢35参考文献36附录137附录24924拨叉的加工工艺规程设计2.1零件的分析2.1.1零件的作用题目所给的零件是CA6140车床拨叉，拨叉是一种辅助零件，通过拨叉控制滑套与旋转齿轮的接合。滑块上面有凸块，滑块的凸块插入齿轮的凹位，把滑套和齿轮固连字一起，使齿轮带动滑套，滑套带动输出轴。摆动拨叉又可以控制滑套与不同齿轮的结合与分离，达到换挡的目的，分析这种动力联接方式可知车换挡时要减速，这样可以较少滑套与齿轮的冲击，延长零件的使用寿命。2.1.2零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。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：CA6140车床拨叉的工艺分析CA6140车床拨叉共有以下几处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：1.以25孔为中心的加工表面。该组加工表面包括：25H7的通孔，以及42的圆柱两端面，其中主要加工表面为25H7通孔。2.以60孔为中心的加工表面该组加工表面包括：60H12的孔，以及60H12的两个端面。主要是60H12的孔。3.铣16H11的槽该组加工表面包括：此槽的端面，16H11的槽的底面，16H11的槽两侧面。4. 以M221.5螺纹孔为中心的加工表面。该组加工表面包括：M221.5的螺纹孔，长32mm的端面。主要加工表面为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）60孔端面与25H7孔垂直度公差为0.1mm。（2）16H11mm的槽与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一组。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精度及机床所能达到的位置精度，并且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均可保证。2.2确定生产类型已知此拨叉零件的生产类型为大批量生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序应当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用夹具。2.3确定毛坯2.3.1确定毛坯种类零件材料为HT200。灰铸铁属于脆性材料，故不能锻压和冲压，但灰铸铁的铸造性能和切削加工性能优良。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构不是太复杂，生产类型为大批量生产，故选择金属型铸造毛坯。2.3.2确定铸件加工余量及形状毛坯尺寸如下：1.外圆表面（42）考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯，没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。2. 外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（25，60端面）查表3.126。取25，60端面长度余量均为2.5（均为双边加工。13. 内孔（60已铸成50的孔）查表2.22.5，为了节省材料，取60孔已铸成孔长度余量为5mm，即铸成孔半径为50mm。14. 槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量 铸出槽端面至中心线47mm的距离，余量为3mm。5. 螺纹孔顶面加工余量铸出螺纹孔顶面至25孔轴线且垂直轴线方向40mm的距离，余量为4 mm。6. 其他尺寸直接铸造2.3.3绘制铸件零件图图2.1 零件毛坯图2.4工艺规程设计2.4.1选择定位基准基面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，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。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25 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42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。其余以零件的下端孔为主要的定位粗基准。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25通孔为主要的定位精基准，以25通孔端面为辅助的定位精基准。2.4.2制定工艺路线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,可以考虑采用各种机床配以专用夹具,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。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工艺路线方案一工序 10 粗、钻、扩、铰、精铰25、60孔。工序 20粗、精铣60、25孔下端面。工序 30 粗、精铣25孔上端面。工序 40 粗、精铣60孔上端面。工序 50 铣螺纹孔端面。工序 60 钻20.5孔（装配时钻铰锥孔）。工序 70攻M221.5螺纹。工序 80粗铣、精铣槽所在的端面。工序 90 粗铣、精铣16H11的槽。工序100切断。工艺路线方案二工序10 粗铣25H7两端面，保证尺寸80。工序20 钻、扩、铰25H7通孔。工序30 粗镗60H12孔。工序40 半精镗60H12孔，粗糙度达到3.2。 工序50 粗铣a、b面。a面到25H7孔中心距为440-0.3，b面到25H7的中心距为36。工序60 钻20.5垂直于25H7通孔。工序70 攻M221.5螺纹。工序80粗铣16H11槽。工序90 精铣16H11槽。工序100切断60H12孔.工序110粗铣60H12孔两端面，保证尺寸13。工序120精铣60H12孔两端面，保证尺寸12d11。工艺方案的比较与分析：以上两个加工工艺方案进行比较，方案一的加工工序比较集中，工序较少，但装换刀具的辅助时间较长，而且同时钻两个孔，还要保证加工精度，对机床设备要求较高，不适合大批量生产。方案二的加工工序比较分散，适合流水线生产，而且很多工序不用装换刀具和重新对刀，极大的缩短辅助工时。而且加工完前次的又可成为下次加工的基准，加工精度容易保证，综合以上两个方案的优缺点，而且又是大批量生产，考虑到工作效率及经济效益等原因，所以选择方案二比较合适。2.4.3选择加工设备和工艺设备机床的选择 工序10、50、80、90、100、110、120用X62型卧式铣床工序20、60、70采用Z535立式钻床 工序30、40采用T68卧式镗床选择夹具该拨叉的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。选择刀具在铣床上加工的各工序，采用硬质合金铣刀或高速钢铣刀即可保证加工质量。在铰孔，由于精度不高，可采用硬质合金铰刀。2.4.4机械加工余量、工序尺寸及公差的确定根据前面资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：据以上原始资料及加工路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.外圆表面（42）考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯，没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。2. 外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（25，60端面）取25、60端面长度余量均为2.5（均为双边加工）。1铣削加工余量为：粗铣2.5mm， 保证尺寸80mm3. 内孔（60已铸成50的孔）查表2.22.5，为了节省材料，取60孔已铸成孔长度余量为5，铸成孔半径为50mm。1工序尺寸加工余量：粗镗50mm孔至59mm 余量为1mm半精镗至60H12mm工序尺寸加工余量：同上25钻孔至22 余量为3mm扩孔至24.7mm 余量为0.03mm铰孔至25H7mm 4.槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量铸出槽端面至中心线47mm的距离，余量为3mm。工序尺寸加工余量：粗铣端面3mm 保证槽端面，即a面至中心线尺寸440-0.3 mm 5.螺纹孔顶面加工余量铸出螺纹孔顶面至25孔轴线且垂直轴线方向40mm的距离，余量为4 mm。工序尺寸加工余量：粗铣顶面4 mm 保证顶面即b面到中心线尺寸36mm6. 其他尺寸直接铸造得到。由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。2.5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：两块镶齿套式面铣刀(间距为80)，材料：， ，齿数，为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=2.5mm所以铣削深度：每齿进给量：查表2.1-85，取铣削速度：查表2.1-85，取。【3】机床主轴转速：，按照表3.1-74 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据表2.1-85,切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工步辅助时间为：1.23min工序20钻25H7通孔工件材料为HT200铁，硬度200HBS。孔的直径为25mm，公差为H7，表面粗糙度。加工机床为Z535立式钻床。钻头为22mm标准高速钢麻花钻。1.钻22mm孔确定钻削用量（1）决定进给量根据表3.4-1可查出f=0.470.57mm/r,由于孔深和孔径之 l/d=85/25=3.86。，故mm/r.查Z535型立式钻床说明书，取。根据表3.4-3，钻头强度所允许的进给量。机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据表3.4-4，允许的进给量。由于选择的进给量远远小于，故所选可用（2）确定切削速度V、轴向力F、转矩T以及切削功率，用不同刀具材料进行钻、扩、铰孔的V、F、T、均可按表3.4-8及表3.4-10进行计算。根据所给条件，可直接在表3.4-15中用插入法计算得：，F=4732NT=51.69，=1.25kw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。由表3.4-11，切削力及转矩的修正系数,故（3）校验机床功率 切削功率 =机床有效功率为（由Z535型机床说明书查出）由于，故选择的钻削用量可用，即相应地2.扩孔扩孔钻选用标准高速钢扩孔钻。确定扩孔切削用量一 确定进给量根据表3.4-5，取。根据机床Z535型说明书，取。确定切削速度根据表3.4-34.取。由于切削速度与上表不同，切削速度尚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。确定铰孔切削用量一确定进给量 根据表3.4-6查出，按该表注4，进给量取小值。按Z535机床说明书取。二 切削速度 根据表3.4-40查出取 切削速度修正系数由表3.4-9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粗镗下端60H12孔机床：卧式镗床T68刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：，毛坯孔径。进给量：查表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=4.5mm。因此确定进给量。切削速度：查表2.4-9取【3】机床主轴转速：，查表3.1-41取实际切削速度：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：机动时间：工步辅助时间为：2.61min工序40 半精镗下端60H12孔机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：进给量：根据表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=。因此确定进给量切削速度：参照表2.4-9，取【3】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：机动时间：所以该工序总机动工时工步辅助时间为：1.86min 工序50粗铣a、b面机床：X62刀具：高速钢圆柱铣刀 齿数粗铣a面铣削深度每齿进给量：根据表2.1-85，取铣削速度：参照表2.1-85，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：实际切削速度，：工作台每分进给量：根据表2.1-85,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工步辅助时间为：2.03min【1】粗铣b面同样的铣削深度每齿进给量：根据表2.1-85，【1】取铣削速度：参照表2.1-85，【1】取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：根据表2.1-85,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工步辅助时间为：1.52min【1】工序60钻20.50孔机床：Z535立式钻床刀具：20.50直柄短麻花钻确定钻削用量决定进给量根据表3.4-1可查出f=0.470.57mm/r,由于孔深和孔径之 l/d=85/25=3.86。，故mm/r.查Z535型立式钻床说明书，取。根据表3.4-3，钻头强度所允许的进给量。机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据表3.4-4，允许的进给量。由于选择的进给量远远小于，故所选可用确定切削速度V、轴向力F、转矩T以及切削功率，用不同刀具材料进行钻、扩、铰孔的V、F、T、均可按表3.4-8及表3.4-10进行计算。根据所给条件，可直接在表3.4-15中用插入法计算得：，F=4732NT=51.69，=1.25kw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。由表3.4-11，切削力及转矩的修正系数,故（3）校验机床功率 切削功率 =机床有效功率为（由Z535型机床说明书查出）由于，故选择的钻削用量可用，即相应地钻孔：钻孔：工步辅助时间为：1.58min工序70攻M221.5螺纹机床：Z535立式钻床刀具：细柄机用丝锥（）进给量：由于其螺距,因此进给量切削速度：参照表2.4-105，取【1】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机动时间：工步辅助时间为：1.33min工序80粗铣16H11槽机床：X62型卧式铣床 刀具：高速钢三面刃铣刀 切削深度：根据表2.1-89有：刀具的直径D=80mm，刀具的齿数 Z=10，刀具的宽度L=14mm。查表2.1-89得：进给量,根据表2.1-89查得切削速度，【3】机床主轴转速：，取实际切削速度：进给量：机床工作台每分进给量： 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：1.92min 工序90半精铣16H11的槽机床：X62型卧式铣床 刀具：高速钢三面刃铣刀刀具直径D=80，齿数Z=10，宽度L=16。切削深度：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：进给量：工作台每分进给量： 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：1.41min 本工序机动时间工序100铣断60H12孔机床：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：根据表查得：进给量 切削速度，机床主轴转速：，按表3.1-74取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： =41mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 工步辅助时间为：1.59min工序110粗铣60H12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13)，材料：， ，齿数，为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度：每齿进给量：表2.4-73，取铣削速度：表2.4-81，取机床主轴转速：，按表3.1-74 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据表2.4-81,切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工步辅助时间为：1.57min工序120精铣60H12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：每齿进给量：表2.4-73，取铣削速度：参照表2.4-81，取机床主轴转速：，取 实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量： 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：1.94min2.6本章小结本章节主要从零件的结构和外型入手分析，从而得出设计毛坯的