机械制造技术课程设计-CA6140车床拨叉[831006]工艺及铣φ75端面的铣床夹具设计【全套图纸】.doc

哈 尔 滨 理 工 大 学课 程 设 计全套图纸，加153893706题 目：制定CA6140拨叉的加工工艺，设计铣75的端面的铣床夹具姓 名： 班 级： 机械08-11 学 号： 指导教师： 系 主 任： 2011年 9 月 24 日哈尔滨理工大学机械制造工艺及夹具课程设计任务书设计题目：制定CA6140拨叉的加工工艺，设计铣75的端面的铣床夹具 设计要求： 1、中批生产； 2、选用通用设备； 设计内容： 1、制订零件的加工工艺过程，填写工艺过程卡和工 序卡各一张； 2、绘制1张待加工零件毛坯图；1张待加工零件图； 3、设计指定的工序夹具，绘制1张夹具装配图草图；（手绘）；1张夹具装配图；全套夹具图纸，要求用计算机绘图； 4、编写设计说明书一份，2万字以上，B5纸打印，按照毕业论文的格式写，要求打印文稿。 5、交电子文稿 班 级： 机械08-11班 学 号： 0801011114 学 生： 指导教师： 系 主 任： 2011年 9 月 9 日 目 录一零件的分析2二工艺规程设计2三专用夹具设计8四结论11五参考文献12一零件的分析1.1 零件的作用车床的拨叉位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照操作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件下方的孔与操纵机构相连，而上方的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。1.2 拨叉的工艺分析拨叉是机车变速箱中一个重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，但其加工孔和侧面有精度要求，此外还有小头孔上的槽要求加工，对精度有一定的要求。拨叉的底面、大头孔上两侧面和大小头孔粗糙度要求都是，所以都要求精加工。其大头孔与侧面有垂直度的公差要求，所要加工的槽，在其槽两侧面有平行度公差和对称度公差要求等。因为零件的尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它们的加工必须保证精度要求。1.3 拨叉的工艺零件要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计者的要求。从设计拨叉的加工工艺来说，应选择能够满足孔和槽加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格较底的机床。二 工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式 零件材料为HT200，考虑到该零件在车床中的受力并保证零件的工作可靠性，零件为中批生产，而且零件的尺寸不大，因此，毛坯可采用金属模砂型铸造。（二）基面的选择 基准面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，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，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 粗基准的选择：以上下表面和两 侧面作为粗基准，以消除，三个自由度，用以消除，三个自由度，达到完全定位。对于精基准而言，根据基准重合原则，选用设计基准作为精基准。（三） 制定工艺路线制定工艺路线的出发点,应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工具,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。表2.1 工艺路线方案一工序号工序内容工序一粗、精铣孔上端面。工序二钻、扩、铰、精铰孔。工序三切断。工序四粗、精铣孔两侧面工序五粗、精镗孔。 工序六铣下平面。工序七粗、精铣16槽。工序八粗铣斜平面。工序九检查。上面工序不能保证其质量，但可以进行精度要求不高的生产。综合考虑以上步骤，得到下面工艺路线。表2.2 工艺路线方案二工序号工序内容工序一粗、精铣孔上端面。工序二钻、扩、铰、精铰孔。工序三粗、精铣孔两侧面工序四粗、精镗孔。工序五铣下平面。工序六粗、精铣16槽。工序七粗铣斜平面。工序八切断。工序九检查。虽然工序增加了工时，但是质量大大提高了。方案一和方案二相比，方案一工艺路线在工序三就将孔锯开，在后面的工序铣孔的两侧面的时候，对于工件的加工面减少不的工设计，但是在后面的工序中进行的加工，特别是定位和孔的加工就有相当大的难度，如才用方案一进行孔的加工时，在上面的工序中已经锯断，只有进行半圆的加工。这样的加工在一般的机床上是不保证精度的，若想要保证精度只有在数控机床上，那样的话生产成本将提高了很多。方案二就解决了上述产生的问题，将的孔到了最后的时候才将其锯开，这样不仅保证了孔的精度，而且在后面工序中的加工也可以用的孔来作为定位基准。这样的加工可以在一般的机床上就可以进行加工了，不仅保证了精度，还降低了生产成本。由以上分析：方案二为合理、经济的加工工艺路线方案。具体的加工工艺过程如表3.3。表2.3 最终加工工艺路线工序号工序内容工序一铸造。工序二热处理。工序三粗、精铣孔上端面。工序四钻、扩、铰孔。工序五粗、精铣孔两侧面。工序六粗、精镗孔。工序七铣下平面。工序八粗、精铣16槽。工序九粗铣斜平面。工序十切断。工序十一检查。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“拨叉”零件材料为HT200，毛坯重量约为1.00Kg，生产类型为中批生产，采用金属砂型铸造。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及毛坯尺寸如图1。图1 拨叉毛坯（五）、确定切削用量及基本工时2.5.1 拨叉平面的偏差及加工余量计算（1）侧平面加工余量的计算。根据工序要求，其加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：由参考书可知， 其余量值规定为，现取。查参考资料可知其粗铣为IT12。精铣：由参考书可知其余量值规定为。铸造毛坯的基本尺寸为，又由参考书可得铸件尺寸公差为。毛坯的名义尺寸为：毛坯最小尺寸为：毛坯最大尺寸为：粗铣后最大尺寸为：精铣后尺寸与零件图尺寸相同，且保证各个尺寸精度。大头孔两侧面的偏差及加工余量计算（2）两侧面加工余量的计算。根据工序要求，其加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：由参考书可知。其余量值规定为，现取。查参考文书可知其粗铣为IT12。精铣：由参考书可知，其余量值规定为。铸造毛坯的基本尺寸为，又由参考书可得铸件尺寸公差为。毛坯的名义尺寸为：毛坯最小尺寸为：毛坯最大尺寸为：粗铣后最大尺寸为：精铣后尺寸与零件图尺寸相同，且保证各个尺寸精度。 2.5.2 粗、精铣两侧面（1） 粗铣两侧面机床：组合铣床刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度：每齿进给量：根据参考书，取铣削速度：参照参考书，取机床主轴转速：由式（4.1）得，按照参考书 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考书,切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 式（4.4）刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：（2）精铣两侧面机床：组合铣床刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数8，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm铣削深度：每齿进给量：根据参考书，取铣削速度：参照参考书可知，取机床主轴转速：由式（4.1）得，按照参考书 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：2.5.3 粗、精铣两侧面粗加工机动时间：精加工机动时间：辅助时间：参照参考书可知，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据参考书可知， 单间时间定额，由式（4.8）有因此，达到生产要求。三、专用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。3.1 定位基准的选择在进行左右侧面粗铣加工工序时，孔已经加工出。因此工件选用顶面与孔作为定位基面。选择孔和孔左端面作为定位基面限制了工件的五个自由度，再以大头孔的一侧面作为定位基面，限制了工件的一个自由度,即两个销和孔侧面作为定位基面。夹具上的定位元件是：一面两销。其中一面为定位环，两销为一短圆柱销和一档销。如图2：图2 铣两侧面定位为了提高加工效率，现决定用两把铣刀对拨叉叉的左右端面同时进行粗铣加工。3.2 夹具方案的确定本夹具主要用来加工拨叉叉口的两侧面，由于零件的加工批量属于大批量生产，就要求所设计的专用夹具不仅要保证加工精度，而且要保证要有较高劳动生产率，能顺利的完成加工要求。从上述的定位分析可知，采用的是一面两销的定位，在小头孔用一长销定位，可以限制工件的四个自由度，用小头的左侧面和夹具体上的定位环进行定位限制了工件的一个左右移动，在大头孔的下部用一定位块来限制工件的转动，这样就限制了工件的六个自由度，实现了完全定位。其设计如图3：图3铣两侧面的定位及夹紧3.3 定位误差的分析和计算由上述的分析可知，本工序的加工是以加工过的孔定位，并对其采用长心轴定位，这样就形成了平面和长孔的组合基准的定位设计。在设计时，就是采用了圆柱销作为第一定位基准，定位设计采用长销限制了工件的四个自由度，端面用一点接触限制一个自由度。欲使在受力的情况下，保证长销正确定位，同时端面又能很好接触，常采用平面支承球面浮动和小平面，为使机构设计结构简单，本设计采用小平面就可以很好的保证它的轴向移动。在本工序中，设计的夹具主要用于加工拨叉叉口的两侧面，为了能保证侧面的与轴向的水平位置，两侧面与孔轴线的垂直度要求。从工件的定位方案来考虑，在设计专用夹具时就只须保证心轴与孔的配合和孔左端面与定位环的接触良好即可。从资料书可以查得，孔与轴的间隙配合公差可以达到，由于工件的垂直度误差为0.1。从上面的误差可知，因此，它要求夹具的误差为有上面的结果可知，因此，它可以达到设计要求。从夹具的轴向来看，夹具上的定位环与工件的小头孔左端面定位，属于基准重合，对到块的中心线是以定位环来调整，采用调整法来加工。如不考虑其他因素的影响，则不存在因定位而引起的误差。3.4 铣削力与夹紧力计算根据参考书可查得：铣削力计算公式为圆周分力 （式1）查表可得： 代入（式1）得 =查表可得铣削水平分力、垂直分力、轴向分力与圆周分力的比值为： （式2） 当用两把铣刀同时加工时铣削水平分力 铣削加工产生的水平分力应由夹紧力产生的摩擦力和心轴平衡。 即： （） 计算出的理论夹紧力F再乘以安全系数k既为实际所需夹紧力 即： 取k=2 而心轴产生的夹紧力。垂直分力由支承板来相互平衡，支承板为固定的实体，它所受的只是挤压力，它所产生的支撑力。轴向分力是夹紧螺母所产生的夹紧力来平衡，由表可知，螺母产生的夹紧力所以，由上面的分析可知，螺母夹紧满足设计要求。四、 结论本设计中是对拨叉A零件加工工艺的编制和专用夹具的设计，使对零件的加工过程和夹具的设计有进一步的提高。在这次的设计中也遇到了不少的问题，如在编写加工工艺时，对所需加工面的先后顺序编排，对零件的加工精度和劳动生产率都有相当大的影响。在对某几个工序进行专用夹具设计时，对零件的定位面的选择，采用什么方式定位，夹紧方式及夹紧力方向的确定等等都存在问题。这些问题都直接影响到零件的加工精度和劳动生产率，为达到零件能在保证精度的前提下进行加工，而且方便快速，以提高劳动生产率，降低成本的目的。通过不懈努力和指导老师的精心指导下，针对这些