机械制造技术课程设计-铣拔叉（CA6140）16mm槽铣床专用夹具设计.doc

辽宁工程技术大学 课 程 设 计 题 目：铣拨叉（CA6140）16mm 槽铣床专用夹 具设计 班 级： 机电 06-3 班 姓 名： 指导教师： 完成日期： 2009 年 7 月 1 日 辽宁工程技术大学课程设计 I 一、设计题目一、设计题目 铣拔叉（铣拔叉（CA6140CA6140）16mm16mm 槽铣床专用夹具设计槽铣床专用夹具设计 二、二、原始资料原始资料 (1) 被加工零件的零件图 （草图） 1 张 (2) 生产类型 : 5000 件/年 三、上交材料三、上交材料 (1) 被加工工件的零件图 1 张 (2) 毛坯图 1 张 (3) 机械加工工艺过程 综合 卡片 1 张 (4) 与所设计夹具对应那道工序的工序卡片 1 张 (4) 夹具装配图 1 张 (5) 夹具体 零件 图 1 张 (6) 课程设计说明书 (5000 字左右 ) 1 份 四、进度安排四、进度安排( (参考参考) ) (1) 熟悉零件 ,画零件图 2 天 (2) 选择工艺方案 ,确定工艺路线 ,填写工艺过程综合卡片 5 天 (3) 工艺装备设计 (画夹具装配图及夹具体图) 9 天 (4) 编写说明书 3 天 (5) 准备及答辩 2 天 五、指导教师评语五、指导教师评语 成成 绩：绩： 指导教师指导教师 日日 期期 辽宁工程技术大学课程设计 II 摘摘 要要 本次课程设计的题目是CA6140 车床上拨叉 16mm 槽专用 铣床夹具设计，通过此次设计，使课本上学到的理论知识在这 次课程设计中得到实践，机械制造基础课本上学到的知识，诸 如，定位误差的计算，机床类型的选择，加工方式的选择，夹 具体设计应注意的问题等，在这次课程设计中都得到了应用， 增加了自己理论联系实际的能力: 1运用所学基本理论知识，正确解决了工件在加工时的 定位和夹紧问题，选择合理的方案，进行必要的计算，根据题 意设计出符合 要求的 低成本 夹具。 2收集有关资料，掌握正确的夹具设计思想、方法和手段， 学会了正确使用有关手册及其它技术资料。 3分析研究结构工艺性问题，提高结构设计能力。 4进一步了解 了有关机床、刀具和量具等 的工装知识。 辽宁工程技术大学课程设计 III Abstract The topic of curriculum design is 16mm shift fork CA6140 lathe milling fixture design dedicated slot, through the design, so that school textbooks to the theory of knowledge in the curriculum design has been the practice, machine-building based on the knowledge learned from textbooks, such as positioning error of calculation, the choice of machine tool types, processing methods of selection, specific folder design should be noted, in the course design has been applied both to increase their ability to integrate theory with practice: 1. Learned to use the basic theory of knowledge, the correct solution in the processing of the workpiece positioning and clamping at the time of the issue, select a reasonable proposal, to carry out the necessary calculations, based on questions intended to design a fixture to meet the requirements of the low-cost. 2. To gather relevant information, to master the correct fixture design ideas, ways and means to learn the correct use of the manuals and other technical information. 3. Analysis of the structure of the issue of technology to enhance the capacity of the structural design. 4. A better understanding of the machine tools, cutting tools and measuring tools such as knowledge. 辽宁工程技术大学课程设计 IV 目 录 1 拔叉的工艺分析及生产类型的确定.1 1.1 拔叉的用途 .1 1.2 拔叉的技术要求 .1 1.3 审查工件的工艺性.1 1.4 确定拔叉的生产类型 .2 2 确定毛坯，绘制毛坯简图.2 2.1 选择毛坯 .2 2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量.2 2.3 绘制拔叉铸造毛坯简图.3 3 拟定拔叉工艺路线.4 3.1 定位基准的选择 .4 3.1.1 精基准的选择 .4 3.1.2 粗基准的选择 .4 3.2 表面加工方法的确定 .4 3.3 加工阶段的划分 .5 3.4 工序的集中与分散.5 3.5 工序顺序的安排 .5 辽宁工程技术大学课程设计 V 3.6 确定工艺路线 .6 4 加工余量、工序尺寸和公差的确定.6 5 切削用量、时间定额的计算.7 5.1 切削用量的计算 .7 5.1.1 工序 8粗铣槽底面和两侧面.7 5.1.2 工序 9精铣槽底面和两侧面 .8 5.2 时间定额的计算 .8 5.2.1 基本时间的计算 .8 mt 5.2.2 辅助时间的计算 .9 ft 5.2.3 其他时间的计算.9 5.2.4 单件时间的计算 .9 djt 6 专用铣床夹具设计.10 7 课程设计体会 .11 辽宁工程技术大学课程设计 VI 辽宁工程技术大学课程设计 1 1 1 拔拔叉叉的的工工艺艺分分析析及及生生产产类类型型的的确确定定 1 1. .1 1 拔拔叉叉的的用用途途 题目所给的零件是CA6140 车床的拔叉 。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。零件下方的25 孔与操纵机构相连，二上 方的 55 半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过下方的力 拨动上方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。 1 1. .2 2 拔拔叉叉的的技技术术要要求求 加工表面 mm 尺寸及偏差 公差及精度等级 m 表面粗糙度Ra mm 形位公差 拔叉 脚两侧 面12 06 . 0 18 . 0 0.12,IT83.2 0.1A 拔叉 脚两端面134.5 1 . 0 2 . 0 0.2,IT96.3 拔叉 脚内表面55 0.4 0 0.4,IT93.2 拔叉 头孔25 0 0.3 0.3,IT60.4 拔叉 头圆 柱侧面35IT136.3 拔叉下方端面23 0 0.3 0.3,IT113.2 槽内侧面16 0.12 0 0.12,IT113.2 0.08A 槽底面8IT116.3 1 1. .3 3 审审查查工工件件的的工工艺艺性性 分析零件图可知，拔叉一头两端面和另一头叉脚两端面均要求切削加 工，并在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少了加工面积，又提高 了换挡时叉脚端面的接触刚度；25 孔的端面为平面，可以防止加工 过程中钻头钻偏，以保证加工精度；另外，该零件除主要工作表面 辽宁工程技术大学课程设计 2 （拔叉叉脚两端面，叉脚55 半孔 内表面， 25 孔，槽的两侧面） 外，其余加工表面加工精度较低，通过铣削，钻床的粗加工就可以达 到，主要工作表面加工精度相对较高，但除25 孔外其他的也可以 在正常的生产条件下保质保量地加工出来。因此，该零件工艺性较好。 1 1. .4 4 确确定定拔拔叉叉的的生生产产类类型型 Q=5000 件/年；结合生产实际，备品率a%和废品率 b%分别取 3%和 0.5%。代入公式（ 1-1）得 N=5000 件/年 X（1+3%）X（1+0.5%）=5175.8 件/年 拔叉重量为 1.12kg，由查表 1-3 知，拔叉属于轻型零件；由表1-4 知，该拔叉的生产为大批生产。 2 2 确确定定毛毛坯坯，绘绘制制毛毛坯坯简简图图 2 2. .1 1 选选择择毛毛坯坯 该拔叉 零件材料为 HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不 大，零件结构又比较 复杂 ，且为大批量生产， 故选择铸件毛坯。 毛 坯拔模斜度为。 5 2 2. .2 2 确确定定毛毛坯坯的的尺尺寸寸公公差差和和机机械械加加工工余余量量 由表 2-3 和表 2-4 可知，要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量， 应先确定如下各因素。 1. 公差等级 由拔叉的功用和技术要求 熔模铸件的形状一般都比较复杂，铸件 上可铸出孔的最小直径可达0.5mm，铸件的最小壁厚为0.3mm。在 生产中可将一些原来由几个零件组合而成的部件，通过改变零件的结构， 设计成为整体零件而直接由熔模铸造铸出，以节省加工工时和金属材料 的消耗，使零件结构更为合理。故选 用熔模 铸造， 确定该零件公差 等级为 CT46。(表 2-1) 2. 铸件重量 辽宁工程技术大学课程设计 3 已知机械加工后拔叉件的重量为1.12kg，由此初步估计机械加工 前铸件毛坯重量为2.0kg。 3. 机械加工余量等级 由以上确定用 熔模 铸造，且材料为灰铸铁，确定机械加工余量等 级范围为（ RMA）E。(表 2-5) 4. 零件表面粗糙度 有零件图可知，该拔叉加工表面除25 孔粗糙度 Ra 为 0.4m， 其他表面粗糙度Ra 均大于 1.6m。 根据上述诸因素，可查表确定该铸件的尺寸公差和机械加工余量，所 得结果列表 2-2 项目 /mm机械加工余量 /mm尺寸公差 /mm备注 孔径 550.40.36（0.18） 表 2-3，表 2- 4 长度 230.40.3（0.15） 表 2-3，表 2- 4 厚度 120.40.28（0.14） 表 2-3，表 2- 4 内径 250.40.3（0.15） 表 2-3，表 2- 4 槽内侧面 16 0.12 0 0.40.28（0.14） 表 2-3，表 2- 4 2 2. .3 3 绘绘制制拔拔叉叉铸铸造造毛毛坯坯简简图图 由表 2-2 所得结果，绘制毛坯简图如图2-3 所示。 辽宁工程技术大学课程设计 4 3 3 拟拟定定拔拔叉叉工工艺艺路路线线 3 3. .1 1 定定位位基基准准的的选选择择 定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗 基准。 3 3. .1 1. .1 1 精精基基准准的的选选择择 根据该拔叉零件的技术要求和装配要求，选择拔叉叉脚左 端面和 叉轴孔 25作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作为 0 0.3 基准进行加工 ，即遵循了 “基准统一 ”原则。叉轴孔25mm 的轴 0 0.3 线是设计基准，选用其做精基准定位加工拔叉脚两端面，圆柱斜侧面和 槽所在面 23mm，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工 0 0.3 表面的垂直度。选用拔叉叉脚左端面作为精基准同样是遵循了“基 辽宁工程技术大学课程设计 5 准重合 ”的原则，因为该拔叉在轴向的尺寸多以该端面作为设计基准。 3 3. .1 1. .2 2 粗粗基基准准的的选选择择 作为粗基准的表面应平整，没有飞边，毛刺或其他表面缺陷。因 此选择叉轴孔25mm 的外圆面和拔叉头右端面做粗基准。采用 0 0.3 25mm 外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀；采用拔叉头圆柱右端 面做粗基准加工左端面，可以为后续工序准备好精基准 3 3. .2 2 表表面面加加工工方方法法的的确确定定 根据拔叉零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工各 表面的加工方法，如表3-2 所示。 加工表面 公差及精 度等级m 表面粗糙度Ra 加工方法备注 拔叉 脚两侧面IT83.2粗铣 半精铣表 1-8 拔叉 脚两端面IT96.3粗铣 精铣表 1-8 拔叉 脚内表面IT93.2粗扩 精扩表 1-7 拔叉 头孔IT60.4钻扩铰表 1-7 拔叉 头圆 柱侧面IT136.3粗铣表 1-8 拔叉下方端面IT113.2粗铣 半精铣表 1-8 槽内侧面IT113.2粗铣 精铣表 1-8 槽底面IT116.3粗铣 精铣表 1-8 3 3. .3 3 加加工工阶阶段段的的划划分分 该拔叉加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工，半精加工和 精加工几个阶段。 在粗加工阶段，首先将精基准（拔叉脚左端面和叉轴孔）准备好，使 后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求； 然后粗铣拔叉头圆柱右端面，拔叉脚右侧面，拔叉脚两端面，拔叉脚内 表面，拔叉下方端面 ，槽内侧面，槽底面 。在半精加工阶段， 完成 拔叉脚两侧面的半精铣和拔叉下方端面，槽底面的半精铣，在精加工阶 段，进行拔叉脚两端面和槽内侧面的精铣，拔叉脚内表面的精扩。 辽宁工程技术大学课程设计 6 3 3. .4 4 工工序序的的集集中中与与分分散散 该拔叉的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、 夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不 但科缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保 证各加工表面之间的相对位置精度要求。 3 3. .5 5 工工序序顺顺序序的的安安排排 机械加工工序 ： （1） 遵循 “先基准后其他 ”的原则，首先加工精基准拔叉脚左 端面和叉轴孔25mm。 0 0.3 （2） 遵循 “先粗后精 ”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 （3） 遵循 “先主后次 ”原则，先加工主要表面拔叉脚两侧面和 叉轴孔 25mm，后加工次要表面 槽内侧面，槽底面。 0 0.3 （4） 遵循 “先面后孔 ”原则，先加工拔叉脚两侧面，拔叉下方端面， 再加工 拨叉轴孔 25mm。 0 0.3 综上所述，该拔叉工序的安排顺序为：基准加工主要表面粗 加工一些余量大的表面粗加工主要表面半精加工和次要表面加工 主要表面精加工。 3 3. .6 6 确确定定工工艺艺路路线线 在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，表3-6 列出了拔叉 的工艺路线。 表表 3.6 拔拔叉叉工工艺艺路路线线及及设设备备、工工装装的的选选用用 工序号工序名称机床设备刀具 1粗铣拔叉 头右 侧面立式铣床 X51端铣刀 2钻扩铰 25 孔四面组合钻床 麻花钻、扩孔钻、 铰刀 3校正拔叉脚钳工台手锤 辽宁工程技术大学课程设计 7 4粗铣拔叉脚 两侧 面卧式双面铣床三面刃铣刀 5粗铣叉脚内侧面立式铣床 X51铣刀 6粗铣拔叉下方端面立式铣床 X51端铣刀 7精铣拔叉脚 两侧 面立式铣床 X51端铣刀 8粗铣槽底面和两侧面卧式双面铣床三面刃铣刀 9精铣槽 底面和 两侧面卧式双面铣床三面刃铣刀 10去毛刺钳工台平锉 11中检 12校正拔叉脚钳工台手锤 13精铣拔叉脚端面立式铣床 X51端铣刀 14清洗清洗机 15终检 4 4 加加工工余余量量、工工序序尺尺寸寸和和公公差差的的确确定定 根据课程设计要求，这里只作工序8、工序 9 加工余量和工序尺 寸公差的确定。 工序 8、工序 9加工拔叉槽两端面和底面至设计尺寸的加工余 量、工序尺寸和公差的确定。 第 8、9 两道工序的加工过程： 先以 l=16 的三面刃铣刀铣出槽 ，以 l=16 的三面刃铣刀 进行粗铣， 则粗铣余量=1.5（双边），再进行精铣 。查表 1-20 可依次确定各 Z精铣 工序尺寸的加工精度为，粗铣：IT12；精铣： IT11，查标准公差数值 表确定各工步的公差值分别为，粗铣： 0.18mm；精铣： 0.11； 所以，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，粗铣： 14mm；精铣： 16 mm，它们之间的相互关系如图4-0 所示。 0.18 0 0.11 0 辽宁工程技术大学课程设计 8 0.18 16 0.11 0 14 0.18 0 0.75 0.11 5 5 切切削削用用量量、时时间间定定额额的的计计算算 根据课程设计要求，只作第 8、9 两道工序的切削用量和时间定额 的确定方法。 5 5. .1 1 切切削削用用量量的的计计算算 5 5. .1 1. .1 1 工工序序 8 8粗粗铣铣槽槽底底面面和和两两侧侧面面 （1）切削深度 的确定 取=8mm。 ea （2）进给量的确定 表 5-19，按机床功率为5-10kW、工件 夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量取为 Z f 0.09mm/z。 （3）铣削速度的计算 由表 5-20，按硬质合金三面刃圆盘铣刀、 d/z=200/12 的条件选取，铣削速度v 可取为 268m/min。有公式（ 5- 1）n=1000v/d 可求得该工件铣刀转速， n=1000268m/min/200mm=426.53r/min,参照表 4-18 所列 X60 卧 式铣床的主轴转速，取转速n=400r/min。再将此转速代入公式（5- 1） ，可求出该工序的实际铣削速度 v=nd/1000=400r/min200mm/1000=251.33m/min。 辽宁工程技术大学课程设计 9 5 5. .1 1. .2 2 工工序序 9 9精精铣铣槽槽底底面面和和两两侧侧面面 （1）背吃刀量 的确定 取=1.5mm。 Pa （2）进给量的确定 表 5-19，按机床功率为5-10kW、工件 夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量取为 Z f 0.08mm/z。 （3）铣削速度的计算 由表 5-20，按硬质合金三面刃圆盘铣刀、 d/z=200/12 的条件选取，铣削速度v 可取为 318m/min。有公式（ 5- 1）n=1000v/d 可求得该工件铣刀转速， n=1000318m/min/200mm=506.11r/min,参照表 4-18 所列 X60 卧 式铣床的主轴转速，取转速n=560r/min。再将此转速代入公式（5- 1） ，可求出该工序的实际铣削速度 v=nd/1000=560r/min200mm/1000=351.86m/min。 5 5. .2 2 时时间间定定额额的的计计算算 5 5. .2 2. .1 1 基基本本时时间间的的计计算算 mt （1）工序 8粗铣槽底面和两侧面 根据表 5-43 中三面刃铣刀铣槽的基本时间计算公式= jt 可求出该工序的基本时间：式中=40mm，= 12 ()/ Mz flll l1l =39mm，=2mm，查表 4-19 铣 (1 3) ea e （-） d a 8X1（200-8） 2l 床工作台的进给量=45mm/min,得=（40+39+2）/45=1.8min Mz f jt （2）工序 9精铣槽底面和两侧面 同理，根据表5-43 中三面刃铣刀铣槽的基本时间计算公式= jt 可求出该工序的基本时间：式中=40mm，= 12 ()/ Mz flll l1l =13mm，=2mm，查表 4-19 (1 3) ea e （-） d a 0.75X1（200-0. 75） 2l 铣床工作台的进给量=22.4mm/min,得=（40+13+2） Mz f jt /22.4=2.45min 。 5 5. .2 2. .2 2 辅辅助助时时间间的的计计算算 ft 根据第五章第二节所述，辅助时间与基本 时间之间的关系为 ftjt =（0.15-0.2），这里取=0.15，则各工序的辅助时间分别为： ftjtftjt 辽宁工程技术大学课程设计 10 工序 8 的辅助时间：=0.151.8min=0.27min； ft 工序 9 的辅助时间：=0.152.45min=0.3675； ft 5 5. .2 2. .3 3 其其他他时时间间的的计计算算 除了作业时间（基本时间与辅助时间之和）以外，每道工序的单件时 间还包括布置工作地时间、休息与生理需要时间准备与终结时间。由于 本工件的生产类型为大量生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚 微，可忽略不计；布置工作地时间是作业时间的2%-4%,这里取 bt 3%，则各工序的其他时间（）可按关系式（ 3%+3%） bxtt （）计算，它们分别为： bxtt 工序 8 的其他时间： =6%(1.8min+0.27min)=0.1242min; bxtt 工序 9 的其他时间： =6%(2.45min+0.3675min)=0.16905min; bxtt 5 5. .2 2. .4 4 单单件件时时间间的的计计算算 djt 上述两道工序的单件时间分别为： 工序 8 的单件时间： =1.8min+0.27min+0.1242min=2.1942min； djt 工序 9 的单件时间： =2.45min+0.3675min+0.16905min=2.98655min djt 将上述零件工艺规程设计的结果，填入工艺文件。表 5-2.1 列出 了拔叉零件的机械加工工艺过程；表5-2.2，表 5-2.3 分别列出了拔 叉加工第 8 、9 两道工序的工序卡。 6 6 专专用用铣铣床床夹夹具具设设计计 采用调整法加工这批拨叉工件，针对铣方形槽加工工序，进行专用铣 床夹具结构方案设计。 确定夹具的结构方案 （1）确定定位元件 辽宁工程技术大学课程设计 11 根据零件图槽所要求的尺寸，选用一面双销定位方案，定位心轴 与工件定位孔配合，限制四个自由度，削边销与工件叉口 接触限制一 个自由度，削边销采用大端面 ，与叉脚端面 接触 ，定位心轴轴肩小环 面做削边销辅助支撑 限制 一个自由度， 定位心轴可调整，实现工件正 确定位。定位孔与 定位心轴的配合尺寸取为25（在夹具上标出 7 6 H f 定位心轴配合尺寸25f6） 。对于工序尺寸11mm 而言，定位基准与 工序基准重合，基准不重合误差为=0，基准位移误差为 b =0.027mm，所以定位误差=+=0.027mm， 而加工 尺寸 16 j db j mm 的公差为： =0.12mm，所以 ，=0.027/3=0.04,因此定 0.12 0 d 位方案合理， （2）确定夹紧机构 采用 偏心压板夹紧 机构进行压紧工件，实现 压紧。 （3）对刀装置 采用直角对刀块及平塞尺对刀。确定对刀块的对刀 面与定位元件定位表面之间的尺寸，由于拨叉的定位元件为面和心轴 故定为基准为心轴轴线和拨叉叉尾端面。由镶齿三面刃铣刀刀头中心定 位，故 水平方向尺寸为 11+16/2(槽宽一 半尺寸 )-3（塞尺厚度尺寸） =16mm,其公