机械制造技术课程设计-CA6140车床拨叉[831007]工艺及镗削中间孔夹具设计【全套图纸】.doc

XXXX学机械课程设计说明书全套图纸，加153893706课程名称： 机械课程设计作业题目： 拨叉机械加工工艺规程及夹具设计专 业 ：机械设计制造及其自动化班 级 ：XXX姓 名 ：XXX学 号 ：XXX指 导 教 师 ：XXX2013 年 1月 2日025目录设计清单03设计内容03原始资料03零件图 04一、零件分析05（一）零件的作用05（二）零件的工艺分析05二、工艺规程设计06（一）确定毛坯制造形式06（二）基面的选择06（三）制定工艺路线07（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定10三、确定切削用量及基本工时12四、夹具设计21（一）任务的提出21（二）定位方案及定位装置的设计计算21（三）夹紧方案及装置的设计计算22（四）定位误差计算24（五）使用说明24五、设计总结25六、参考文献26设计清单：1、零件图 1张2、零件毛坯图1张3、机械加工工艺过程综合卡片1套4、夹具设计1套5、课程设计说明书1套设计内容：（1）画零件图（2）绘制毛坯图（3）填写机械加工工艺过程综合卡片（4）选择夹具设计方案（5）绘制某一工序夹具草图及零件图（6）编写课程设计说明书原始资料：拨叉零件图831007，生产纲领为5000件/年。一、零件分析(一) .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，主要起换挡，使主轴回转运动按工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的22孔语操作机构相连，下方的55半孔则是用于所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力波动下方的齿轮变速。两件铸为一体，加工时分开。（二）.零件的工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁的生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，和适合磨削，为此以下是拨叉需要加工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22mm以及与此孔相通的8mm的锥孔、M8螺纹孔；3.大头半圆孔55mm；位置要求：小头孔上端面与小头空中心线的垂直度误差为0.05mm，打孔的上下断面与小头孔的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，然后依次作为粗基准，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加工工艺均可保证。二、工艺规程设计（一）.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，零件架构又比较简单，生产类型为大批生产，故选用铸件毛坯。选用铸件尺寸公差等级CT9级，一直此拨叉零件的生产纲领为5000件/年，零件的质量是1.0Kg/个，科确定该批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。（二）.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。基面的选择的正确与合理，可以是加工质量得到保证，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，使生产无法正常经行。1.粗基准的选择：一零件的底面位置要定位粗基准，以两个小头孔外援表面为辅助粗基准。这样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，一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便面为辅助精基准。当设计基准河工序基准不重合时，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。（三）.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。在声场工龄一确认为大批生产的条件下，可以考虑采用万能行机床配以专用夹具，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。1.工艺路线方案一工序1. 粗铣40mm孔两头的端面.工序2. 钻,铰一端22mm孔至图样尺寸.工序3. 粗镗,半精镗55mm孔至图样尺寸.工序4. 钻,铰一端22mm孔至图样尺寸.工序5. 粗铣半精铣中间孔上端面至图样尺寸.工序6. 粗铣半精铣中间孔下端面至图样尺寸.工序7. 钻8的锥销孔到一半,然后与轴配做钻通,在钻M8mm的螺纹孔,攻螺纹孔.工序8. 精铣两头孔端面至50mm工序9. 铣断.工序10.去毛刺工序11.终检.2工艺路线方案二工序1. 粗铣精铣40mm孔两头的端面.工序2. 钻,铰一端22mm孔至图样尺寸.工序3. 粗镗,半精镗55mm孔至图样尺寸.工序4. 钻,铰一端22mm孔至图样尺寸.工序5. 粗铣半精铣中间孔上端面至图样尺寸.工序6. 粗铣半精铣中间孔下端面至图样尺寸.工序7. 钻8的锥销孔到一半,然后与轴配做钻通,在钻M8mm的螺纹孔,攻螺纹孔.工序8. 铣断.工序9. 去毛刺工序10.终检.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原则。方案二先加工完22mm的孔有垂直度要求的前面再加工孔.而方案一恰恰相反,先加工完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方面.方案二的装夹次数少,但在加工22mm孔的时候,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。其他的工序尤为平常简单，不必具体讨论，这样比较得一下工艺方案：工序1. 粗铣两头孔上端面至54.5mm工序2. 粗铣两端孔下端面至51mm工序3. 钻一头孔至20mm工序4. 精铰一端孔至22+0.021 0mm工序5. 粗镗中间孔直径至54mm工序6. 精镗中间孔直径至55+0.4 0mm工序7. 钻另一头孔至20mm工序8. 精铰另一一端孔至22+0.021 0mm工序9. 粗铣中间孔上端面至图样尺寸.工序10. 半精铣中间孔上端面至图样尺寸.工序11. 粗铣中间孔下端面至图样尺寸.工序12. 半精铣中间孔下端面至图样尺寸.工序13. 钻直径为8mm的锥销孔工序14. 钻直径为6.8mm的螺纹底孔工序15. 攻丝工序16. 精铣两头孔上端面至50mm工序17. 精铣两端孔下端面至50mm工序18. 铣断工序19. 去毛刺工序20. 终检(四)机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定车床拨叉”零件材料为，毛坯重量为,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，其精度为在为铸造即可。又因为它们是对称的两个零件最后还在需铣断，故对40mm的轴线的尺寸偏差为1201.25的范围内。2.两小孔220.21 0mm毛坯为实心，两孔精度要求介于之间，参照切屑用量加工简明手册确定工序尺寸及余量：钻孔：20mm20mm铰孔；22+0.21 0mm2mm3.中间孔（55mm及73mm）中间孔尺寸相对较大可以铸造，根据机械制造工艺手册和可知：孔的毛坯为49mm，73mm的孔是在55mm孔的基础上镗削加工得到，其轴向尺寸上下表面为33.5mm，由于对轴向尺寸要求不高，科直接铸造得到，参照切屑用量加工简明手册确定73mm工序尺寸及余量：粗镗：71mm Z1=6 mm Z2=5mm精镗：73mm Z=1mm参照切屑用量加工简明手册确定55mm工序尺寸及余量：粗镗：53mm 2Z=4mm精镗：55mm Z=1mm4.螺纹孔及锥销孔两孔都为实体参照切屑用量加工简明手册确定钻8mm圆柱销孔及8mm圆柱销孔及螺纹攻丝。5.铣断6.去毛刺7.终检三、确定切削用量及基本工时工序1.粗铣上端面至51mm(1)计算切削用量：采用高速钢齿三面刃铣刀D=45mm，Z=4，f=0.14-0.24mm/r, v=0.45m/s=27m/min,（文献4表13-5，文献1表8-98、8-99）则ns=1000v/D=1000*27/45=190 r/min(2)选X52K立式铣床,由其参数校验得取n=190r/min （文献2表2.2.1、4.2-36）所以实际铣削速度是v=*45*190/1000=26.8 m/minfm =f*n*z=0.15*4*190=114 mm/min查机床说明书，选用fm=100mm/min基本时间tm=l+l1+l2/fm =0.45 min其中l1=3mm l2=2mm(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。工序2. 粗铣两端孔下端面到51mmf=0.14-0.24mm/r , v=0.45m/s, D =45mm , Z=4（文献4表13-5，文献1表8-98、8-99）选X52K立式铣床,则ns=1000v/D=1000*27/45=190r/min取n=190r/min （文献2表2.2.1、4.2-36）所以实际铣削速度是v=*45*190/1000=26.8m/minfm =f*n*z=0.15*4*190=114mm/min基本时间tm=L/fm =0.252 min工序3. 钻一端孔至20mmf=0.39-0.47mm/r , v=18m/min, D =21.8mm。由于本零件在加工孔时属于低刚度零件，故进给量系数应乘以0.75，则 f=（0.39-0.47）*0.75=0.29-0.35（mm/r）（文献1表8-72、8-73 文献2表3.1-6）nw=1000v/D=1000*18/21.8=263 r/min选Z535立式钻床,取n=275 r/min （文献2表4.2-14、4.2-15）所以实际速度是v=*21.8*275/1000=18.8 m/min基本时间t =l+l1+l2/fm =0.84 min tm=2t=1.68 minl1=8mm l2=0mm工序4. 精铰一端孔至22+0.021 0mm查机床说明书选取，f=0.57mm/r d=22mm ae=1mm （文献1表8.2.3.3文献2表3.1-17）nw=1000v/D=1000*5/(22)=51.6 r/min选Z535立式机床,取n=68r/min（文献2表4.2-14、4.2-15）所以实际钻削速度是v=22*68/1000=4.7mm/mint=(l+l1+l2)/(fn)=(50+8)/(0.57*68)=1.5min工序5. 粗镗中间孔中间段周径至54mmf=0.52mm/r , v=48m/min（文献1 表8-87）nw=1000v/D=1000*48/55=277.9 r/min选T68卧式镗床,由于T68主轴转速为有级变速，所以取n=250r/min（文献2表4.2-19、4.2-20）所以实际速度是v1 =*55*250/1000=43.18 mm/min基本时间 t=l/(f*n)= 39/(0.52*250)=0.3 min工序6. 精镗中间孔直径至55+0.4 0mmap=0.5mm, f=0.52 mm/r, v=48m/min, （文献1 表8-88）因为采用双刀头一次走到的镗削方法，所以v=48,13m/minn=250r/mint=0.3min工序7. 钻另一端孔至20mmf=0.39-0.47mm/r , v=18m/min, D =21.8mm。由于本零件在加工孔时属于低刚度零件，故进给量系数应乘以0.75，则 f=（0.39-0.47）*0.75=0.29-0.35（mm/r）（文献1表8-72、8-73 文献2表3.1-6）nw=1000v/D=1000*18/21.8=263 r/min选Z535立式钻床,取n=275 r/min （文献2表4.2-14、4.2-15）所以实际速度是v=*21.8*275/1000=18.8 m/min基本时间t =l+l1+l2/fm =0.84 min tm=2t=1.68 minl1=8mm l2=0mm工序8. 精铰另一端孔至22+0.021 0mm查机床说明书选取，f=0.57mm/r d=22mm ae=1mm （文献1表8.2.3.3文献2表3.1-17）nw=1000v/D=1000*5/(22)=51.6 r/min选Z535立式机床,取n=68r/min（文献2表4.2-14、4.2-15）所以实际钻削速度是v=22*68/1000=4.7mm/mint=(l+l1+l2)/(fn)=(50+8)/(0.57*68)=1.5min工序9.(1) 粗铣中间孔上端面至23mm周径至71mmf=0.2 mm/r, v=1m/s, D =50mm , Z=10（文献4表13-5，文献1表8-98、8-99） 则nw=1000v/D=1000*60/80=382.116 r/min选X52K立式铣床,由其参数校验得取n=375r/min （文献2表2.2.1、4.2-36）所以实际铣削速度是v=*80*235/1000=58.9 mm/minfm =f*n*z=0.2*10*235=750 mm/min基本时间t总=L/f=0.76min工序10.半精铣中间孔上端面至25mm周径至73+0.5 0mmf=0.2 mm/r, v=1m/s, D =50mm , Z=10（文献4表13-5，文献1表8-98、8-99）则nw=1000v/D=1000*60/80=382.116 r/min选X52K立式铣床,由其参数校验得取n=375r/min （文献2表2.2.1、4.2-36）所以实际铣削速度是v=*80*235/1000=58.9 mm/minfm=f*n*z=0.2*10*235=750 mm/min基本时间t总=L/f=0.78min工序11.(1) 粗铣中间孔下端面至22mm周径至71mmf=0.2 mm/r, v=1m/s, D =45mm , Z=4（文献4表13-5，文献1表8-98、8-99）则nw=1000v/D=1000*60/80=382.116 r/min选X52K立式铣床,由其参数校验得取n=375r/min （文献2表2.2.1、4.2-36）所以实际铣削速度是v=*80*235/1000=58.9 mm/minfm=f*n*z=0.2*10*235=750 mm/min基本时间t总=L/f=0.76min工序12.精铣中间孔下端面至20-0.07 -0.21mm周径至73+0.5 0mmf=0.2 mm/r, v=1m/s, D =50mm , Z=10（文献4表13-5，文献1表8-98、8-99）则nw=1000v/D=1000*60/80=382.116 r/min选X52K立式铣床,由其参数校验得取n=375r/min （文献2表2.2.1、4.2-36）所以实际铣削速度是v=*80*235/1000=58.9 mm/minfm =f*n*z=0.2*10*235=750 mm/min基本时间t总=L/f=0.78min工序13. 钻M8锥销孔f=0.5mm/r v=0.1m/s （文献1表8-70、8-72）nw=1000v/D =(1000*6)/(8)=238 r/min选Z535立式钻床,取n=195r/min（文献2表4.2-14、4.2-15）所以实际钻削速度是v=*8*195/1000=4.9 mm/mint=(l+l1+l2)/(f*n)=(40+3.5+1)/(0.5*195）=0.4min工序14. 钻M8螺纹孔刀具：6.8mm 麻花钻f=1 mm/r v=0.1m/s（文献1表8-70、8-72）则nw=1000v/D=(1000*6)/(6.8)=255 r/min选Z535立式钻床,取n=195 r/min（文献2表4.2-14、4.2-15）所以实际钻削速度是v=*7.5*195/1000=4.6mm/mint=l/(f*n)=13.5/(0.3*195)=0.14 min工序15. 攻丝ap=0.6 f=1.25 mm/r v=6 m/min （文献3表1-172）则nw=1000v/D=(1000*6)/( 8)=238.9 r/min选Z535摇臂钻床,取n=195 r/min（文献2表4.2-14、4.2-15）所以实际钻削速度是v=（*8*195）/1000=4.9 mm/mint=l/(f*n)=14/(1.25*195)=0.057 min4.2-36）所以实际钻削速度是v=45*30/1000=4.23 mm/mint=(l+l1+l2)/(fn)=（73+2)/400=0.18 min工序16.精铣上端面至50mm(1)计算切削用量：采用高速钢齿三面刃铣刀D=45mm，Z=4，f=0.14-0.24mm/r, v=0.45m/s=27m/min,（文献4表13-5，文献1表8-98、8-99）则ns=1000v/D=1000*27/45=190 r/min(2)选X52K立式铣床,由其参数校验得取n=190r/min （文献2表2.2.1、4.2-36）所以实际铣削速度是v=*45*190/1000=26.8mm/minfm =f*n*z=0.15*4*190=114 mm/min查机床说明书，选用fm=100mm/min取n=190r/min （文献2表2.2.1、4.2-36）所以实际铣削速度是v=*45*190/1000=26.8mm/minfm =f*n*z=0.15*4*190=114mm/min基本时间tm=L/fm =0.252 min基本时间tm=l+l1+l2/fm =0.45 min其中l1=3mm l2=2mm(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。工序17.精铣两端孔下端面到50mmf=0.14-0.24mm/r , v=0.45m/s, D =45mm , Z=4（文献4表13-5，文献1表8-98、8-99）选X52K立式铣床,则ns=1000v/D=1000*27/45=190r/min工序18.铣断f=400 mm/z z=4个 v=0.1m/s（文献4表13-5、13-9）nw=1000v/D=1000*0.1*60/(45)=42.46 r/min选X52K立式铣床,取n=30r/min工序19工序20四、 夹具设计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5. 粗镗半精镗中间孔。（一） 任务的提出本夹具主要用来镗削中间孔，使之成为下一道工序的基准，由于是中批量生产，因此要保证加工的精度，所以，本道工序加工时，主要应该考虑如何提高精度，在此基础上在一定程度上提高劳动生产率，降低劳动强度。（二）定位方案及定位装置的设计计算1. 定位方案及定位装置的设计计算1）定位基准的选择根据零件的结构特性，结合工件加工精度要求和便于装夹的原则等因素，工件采用1个平面1个短圆柱销1个挡销定位。1个平面限制3个自由度，1个短圆柱销限制2个自由度一个挡销限制1个自由度。2）定位元件及装置的设计：定位元件采用一面两销定位机构（三）夹紧方案及装置的设计计算1 夹紧方案的确定由于是中批量生产，采用手动夹紧，一端用螺栓夹紧，一端用移动压板夹紧。夹紧力大小的分析计算：镗削力计算：由机械制造技术基础查的切削力公式:由表查的=900 xFz=1.0 yFz=0.75 nFz=0=530 xFy=0.9 yFy=0.75 nFy=0=450 xFx=1.0 yFx=0.4 nFx=0KFz=KFx=KFy=1经计算得：Fz=635NFy=361NFx=168N因为Fx的力的方向垂直于夹具体，且较小，所以不予考虑。计算Fz与Fy的合力F=730N在计算切削力时必须把安全系数考虑在内，安全系数其中，为基本安全系数1.2；为加工性质系数为1.3；为刀具钝化系数为1.2；为断续切削系数为1.3。 =1所以，K=2.0所以F1=1460N这个力主要靠摩擦抵消，所以FqF1(f1+f2)f 1=f2=0.25得Fq2920N每个夹紧装置提供的夹紧力为Q1460N得所需的夹紧力最小为1460N.计算夹紧螺栓直径:d1F0=1.2Q 得d1 6.3mm所以选用M10的螺栓，强度足够。（四）定位误差分析：计算要加工孔轴线与已经钻好的孔的轴线的最大的平行度的误差max=0.021-(-0.2)=0.221mm。（五）夹具设计及操作简要说明如前述，在设计夹具时，应该考虑提高劳动生产率。为此，采用了快换装置。拆卸时，松开两边夹紧螺母，移动压板实现工件快换。（六）镗床夹具装配图见附图V=26.8m/minn=190r/mint=0.45minn=190r/min