CA6140车床拨叉(831007)的机械加工工艺规程及夹具设计（含全套CAD图纸） .pdf

2 ca6140 ca6140 拨叉（831007 拨叉（831007 型号）零件的工艺规程及夹具设计型号）零件的工艺规程及夹具设计 2 目 目 录录 序言序言2 1.零件的分析1.零件的分析 2 1.1 零件功用 2 1.2 零件表面加工技术要求分析2 2.毛坯的选择2.毛坯的选择 3 2.1 毛坯的制造方法 3 2.2 毛坯的制造精度 3 2.3 毛坯余量的确定 3 3.工艺路线的拟定3.工艺路线的拟定 3 3.1 定位基准的选择 3 3.2 加工方法的选择 4 3.3 工序集中与工序分散的安排 4 3.4 工序顺序的安排 4 3.5 填写工艺过程卡 5 4.工序详细设计4.工序详细设计 5 4.1 确定工序加工余量 5 4.2 确定工序加工设备、刀具、夹具、量具 6 4.3 计算切削用量和切削工时 7 4.4 填写工序卡片 12 5.专用机床夹具的设计5.专用机床夹具的设计 12 5.1 夹具设计任务 12 5.2 定位方案的确定 12 5.3 夹紧方案的确定 13 3 5.4 对刀导向装置的设计 13 设计感想与体会设计感想与体会 14 参考资料参考资料 15 4 序言序言 后进行的一个实践教学环节。其目的是对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，巩 固加深理论教学内容,理论联系实际的机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基 础课、技术基础课以及大部分专业课之训练。因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地 位。 通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，通过工艺规程及工艺 装备设计，学生应达到： 1） 、 掌握零件机械加工工艺规程设计的能力； 2） 、 掌握加工方法及其机床刀具及切削用量等的选择应用能力； 3） 、 掌握机床专用夹具等工艺装备的设计能力； 4） 、 学会使用查阅各种设计资料手册和国家标准等，以及学会绘制工序图，夹具装备图， 标注必要的技术条件等。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指导。 1、零件的分析1、零件的分析 1.1 零件的功用 拨叉是一种辅助零件，通过拨叉控制滑套与旋转齿轮的结合。滑套上面有凸块，滑套的 凸块插入齿轮的凹位，把滑套与齿轮固连在一起，是齿轮带动滑套，滑套带动输出轴，将动 力从输入轴传送至输出轴，从而控制输出轴的横向或纵向传动。摆动拨叉可以控制滑套与不 同齿轮的结合与分离，达到换挡的目的。 1.2 件表面加工技术要求分析 1) 拨叉的上端面：去除材料加工，粗糙度要求 ra 3.2um ,与22 孔轴线垂直度要求为 0.05。 2) 22 孔：公差为 22 21 .0 0 0 + ，表面粗糙度要求为 ra 1.6um。 3) 55 中心孔：公差为 55 .4 0 0 + ，内表面粗糙度要求为 ra 3.2um。 4) 73 台阶孔：公差为 73 .5 0 0 + ，两台阶面粗糙度要求为 ra 3.2um,两台阶面之间的距离为 20 7 .0 0 1 .2 0 ；两台阶面与22 孔中心轴线垂直度要求为 0.07。 5) 8 通孔：锥销孔加工一半，装配时钻铰，内表面粗糙度要求 ra 1.6um。 6) m8 螺纹孔 。 5 7) 切断槽：切断面粗糙度要求为 ra 6.3um。 2、毛坯的选择2、毛坯的选择 2.1 毛坯的制造方法 零件材料为 ht200 灰铸铁，生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合 磨削。考虑到零件加工表面较少，精度要求不高，且工作条件不差，既无交变载荷，又属间 歇工作，故选用金属型铸件，以满足不加工表面的粗糙度要求及生产纲领要求。 2.2 毛坯的制造精度 根据材料成型技术基础 ，金属型逐渐的精度等级为 it12it16,表面粗糙度为 12.5-6.3um。现规定毛坯的精度为 it14，表面粗糙度为 6.3um。 2.3 毛坯余量的确定 1） 零件两小头孔40 上表面为单侧加工，加工余量为 3mm。 2） 零件两小头22 的孔由于尺寸较小，毛坯上不予制造出来。 3） 零件中间孔55 为双面加工，故加工余量为 2.5mm，在毛坯上铸成50 的通孔。 4） 零件中间73 台阶孔由于尺寸较小，而且为方便毛坯的制造，故毛坯上不予铸造。 2.4 毛坯图的设计：见 a3 毛坯图 3、工艺路线的拟定3、工艺路线的拟定 3.1 定位基准的选择 定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，定位基准选择的正确和合理，可以 使加工质量得到保证，生产率得以提高，否则，加工工艺工过程会出现很多问题，还会导致 零件的大批报废，使生产无法正常进行。 1）粗精准 以零件的底面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。加工零件两 小头40 孔上表面，使之达到精度要求。理由是：拨叉下表面为不需要加工的表面，铸造后 不易产生缺陷，没有飞边、浇口和冒口，表面相对平整光洁。根据机械制造技术基础中 选择粗精准的原则，应以拨叉下表面为粗精准。 2）精基准 以加工过的拨叉上表面为精基准，先加工两个22 孔，再以拨叉上表面和两个22 孔为 精基准，采用一面两销的夹紧方法，进行后续加工。 在铣中间上下两个台阶孔时，应先以拨叉上表面和两22 孔为精基准铣下台阶孔，再以 加工后的下台阶孔和两个22 孔为精基准，采用一面两销的夹紧方式夹紧，铣上台阶孔。 6 3.2 加工方法的选择 1）拨叉两小头40 孔上端面：要保证表面粗糙度为 ra 3.2um 的要求，采用粗铣、精铣的 加工工序。 2）22 孔：要保证孔内表面粗糙度为 ra 1.6um 的要求，采用钻、粗铰、精铰的加工工序。 3）55 中心孔：要保证孔内表面粗糙度为 ra 3.2um 的要求，采用粗镗、精镗的加工工序。 4）73 台阶孔：要保证台阶面为粗糙度 ra 3.2um 的要求，采用粗铣、精铣的加工工序。 5）8 通孔：锥销孔加工一半，装配时钻铰，为保证内表面粗糙度 ra 1.6um 的要求，应 采用钻、铰的加工工序。 6)m8 螺纹孔：采用钻孔、攻丝的加工工序。 7）切断槽：直接用切断铣刀铣断。 3.3 工序集中与工序分散的安排 1）拨叉上端面：可采用立式铣床同时对多个工件铣上端面，因此此不可以安排工序集中， 将粗铣、精铣安排在一个工序内完成。 2）22 孔：因为要进行钻、粗铰、精铰，要使用两把刀具，快速钻套，故安排工序集中。 3）55 中心孔：因粗镗、半精镗时要调整镗刀，为节省调刀时间，可使用两个镗床，分 别进行粗镗、精镗，因此安排工序分散。 4）73 台阶孔：因铣下台阶孔时需以拨叉上端面定位，而铣上台阶孔时需将工件翻转， 以下台阶孔定位，因此安排工序分散。 5）8 通孔：因需钻、铰的工序，刀具不同，故安排工序分散。 6）m8 螺纹孔：因需钻、攻丝，采用的机床不同，因此安排工序分散。 7）切断槽：因为此道工序只需铣刀一次性铣断即可，故安排工序集中。 3.4 共工序顺序的安排 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。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以 专用的夹具，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。 工艺路线方案一： 工序 粗、精铣40mm 孔的两头的端面 工序 粗、精铣73mm 上台阶孔 工序 粗、精铣73mm 下台阶孔 工序 粗镗、半精镗55mm 中间孔 工序 钻、粗铰、精铰两端22mm 小头孔 工序 钻8mm 的锥销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻 m8x1mm 的螺纹孔，攻 7 m8x1mm 的螺纹 工序 铣断 工序 去毛刺 工序 检查 工艺路线方案二： 工序 粗、精铣40mm 孔的两头的端面 工序 钻、粗铰、精铰两端22mm 小头孔 工序 粗、精铣73mm 下台阶孔 工序 粗、精铣73mm 上台阶孔 工序 粗镗、半精镗55mm 中间孔 工序 钻8mm 的锥销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻 m8x1mm 的螺纹孔，攻 m8x1mm 的螺纹 工序 铣断 工序 去毛刺 工序 检查 工艺路线方案的比较与分析: 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工完与22mm 的孔有垂直度要求的面再加 工孔。而方案二悄悄相反，先是加工完22mm 的孔，再以孔的中心轴线来定位加工完与之有 垂直度要求的面。方案一的装夹次数少，但在加工22mm 的时候最多只能保证一个定位面与 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。方案二在加工台阶孔 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两个面的位置度要求。这 样也体现了基准重合的原则。因此选用方案二。 3.5 填写工艺过程卡：见机械加工工艺过程卡片 4、工序详细设计4、工序详细设计 4.1 确定工序加工余量、工序尺寸及公差(单位：mm) 加工 工序名 工序基本 工序经济 工序基本尺 工序尺寸及偏差 8 面 称 余量 精度 it 寸 0 精铣 0.3 it8 t=0.039 50 33 -0.039 0 粗铣 2.7 it12 t=0.3 50.3 50.3 -0.3 40 孔端 面 毛坯 3.0 it14 t=0.74 53 530.37 +0.021 精铰 0.05 it7 t=0.021 22 22 0 +0.033 粗铰 0.2 it8 t=0.033 21.95 21.95 0 +0.084 钻 21.75 it=10 t=0.084 21.75 21.75 0 22 两端 小头 孔 毛坯 22 0 0 +0.039 精铣 1 it8 t=0.039 45 45 0 +0.25 粗铣 4 it12 t=0.25 46 46 0 73 下台 阶面 毛坯 5 it14 t=0.62 50 500.31 +0.033 精铣 1 it8 t=0.033 20 20 0 +0.21 粗铣 4 it12 t=0.21 21 21 0 73 上台 阶面 毛坯 5 it14 t=0.52 25 250.26 +0.046 半精镗 1 it8 t=0.046 55 55 0 +0.3 粗镗 4 it12 t=0.3 54 54 0 55 中间 孔 毛坯 5 it14 t=0.62 50 500.31 4.2 确定工序加工设备、刀具、夹具、量具：见“机械加工工序过程卡片” 9 4.3 计算切削用量和切削工时 工序 i.粗、精铣左端面 1）刀具的选择 已知长度方向的加工余量为 3mm ，故分粗铣和精铣加工。选用镶齿套式面铣刀（直径 80mm， 长度 36mm，内径 27mm）,刀齿数 z=10 2）进给量 根据切削用量简明手册 （第 3 版）表 3.3 ：当刀杆尺寸为 80mm36mm 时，以及工件的尺 寸为 75x40mm 时： 粗铣时：f=0.20.3mm/.由于 z=10，因此选 f=2.8mm/r 由于存在间歇加工所以进给量乘以 k=0.750.85 所以：实际进给量 f=2.80.8=2.2 mm/。 精铣时：f=0.51.2mm/r,初选 f=1.0mm/r. 由于存在间歇加工所以进给量乘以 k=0.750.85 所以：实际进给量 f=1.00.8=0.8mm/r 3）计算切削速度 按切削简明手册表 3.16，刀具材料 yg6 粗铣时：初选切削速度为 75m/min，可由切削速度计算出机床主轴转速 s m/ 298 d vc 1000 n = = 因此选择机床主轴转速 300 rmin 所以实际切削速度 v= .4 75 1000 dn = 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。m/min 精铣时：初选切削速度为 140m/min,可由切削速度计算出机床主轴转速错误！错误！未找到引用 未找到引用 源。源。 s m d n vc 2 . 577 1000 = = 因此选择机床主轴转速 n=600r/min 所以实际切削速度 v=错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。 .7 150 1000 dn = m/min （4）基本工时： 粗铣时： 4 .1 0 660 .4 92 a v l t sp f e m = = = min 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。, 其中 .4 92 .4 14 3 75 l l l l 3 2 1 e = + + = + + = mm min / 660 2 . 2 300 v r nf f = = = 辅助时间 a t 按照基本时间的百分比计算，因此取辅助时间为 0.15min。 10 精铣时： min 2 . 0 480 4 . 92 = = = sp f e m a v l t 错误错误！未找到引用源。！未找到引用源。 精铣和粗铣的是相同的 min / 480 8 . 0 600 r nf v f = = = 辅助时间错误错误！未找到引用源。！未找到引用源。按照基本时间的百分比计算，因此取辅助时间为 0.20min。 工序工序. 钻孔、铰孔 1）钻孔 钻头选择：见切削用量简明手册表 2.2 钻头几何形状为（表 2.1 及表 2.2） ：双锥、修磨横刃，钻头参数： 20 =30，2=118 b=3.5mm ,ao=12 =55,b=2mm，l=4mm. a.进给量 根据切削用量简明手册表 2-7，当加工要求为 h12h13 精度，铸铁的强 度 r mm f mm d mpa / 96 . 0 78 . 0 , 20 , 200 0 b = = ，错误错误！未找到引用源未找到引用源。由于在中等刚性零 件上钻孔,故应乘孔深修正系数 klf=0.75 错误！错误！未找到引用源。未找到引用源。 ，则 f=0.590.72mm/r，根据 z5125 钻床说明书，选择 f=0.70mm/r。 b.钻头磨钝标准及寿命 表 2.21，当 do=20mm、钻头最大磨损量取 0.6 mm，寿命 t=45min. c.削速度由切削用量简明手册 ，表 2.13 铸铁硬度=182199hbs，钻头直径 do=20mm，刀磨 形式为修磨双锥及横刃，因此切削速度 v=16m/min ,n=1000v/ d=255r/min, 由机床技术资 料得和 255r/min 接近的是 300r/min,因此 n 取 300r/min 实际=18.8 m/min。 d、基本工时， m t =l/nf=(80+10)/300 x0.72=0.42 (min) 入切量及超切量由表 2.29. 查出+=10mm 批量生产时，辅助时间可以按照基本时间的百分比来求，因此取辅助时间错误错误！未找到引用 ！未找到引用 源。源。为 0.45min 2）铰孔 刀具直径 do=22mm；刀具几何参数同上。 由于扩孔和钻孔的直径相差不大，因此选择相同的主轴转速，因此切削速度 v=20.7m/min， 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 tm 同 上 m t =0.42min 辅助时间按基本加工时间的百分比计算，因此辅助时间错误！错误！未找到引用源。未找到引用源。为 0.4min。 工序.粗铣、精铣中间孔下台阶73 孔 11 1)刀具的选择 已知长度方向的加工余量为 3mm ，故分粗铣和精铣加工。选用专用特制刀具，直径73 的镶齿套式面铣刀。 2)进给量 粗铣：查得,加工材料为铸铁,硬度为 180hbs,则可查得进给量 f=0.5-1.0mm/r,切削速度 vc=10-15m/min.选择主轴进给量为 f=0.62mm/r。 精铣：查得，择精加工时主轴进给量 f=0.4mm/r 3）切削速度 粗铣：查得 d020mm,加工灰铸铁,铣钻材料为硬质合金时,铣钻寿命 t=210min,得计算公 式为 v x p m z 0 v c k a t d c v v v = ,根据加工材料查表得 cv=109,zv=0.2,xv=0,yv=0.5,m=0.45 代入公式计算得结果为： vc=25m/min,又因为 vc 为 10-15m/min.取 vc=15m/min,则 n=1000vc/(d0)=100015/3.14 73=65.4r/min. 根据表选择主轴转速 n=63r/min,此时 vc=3.14d.n/1000=14.4m/min=0.24m/s 即粗加工 是确定的主轴转速为 n=63r/min,进给量 f=0.62mm/r.切削速度 vc=0.24m/s 精铣：经查表后的 2 . 31 5 .8 0 5 .4 0 1 210 73 109 k a t d c v .5 0 5 .4 0 .2 0 v x p m z 0 v c v v = = = m/min.则 n=1000 31.2/31.473=136r/min 根据表选择得 n=125r/min,此时 vc=3.1473125/1000=28.7m/min=0.48m/s 即精加工时确定主轴转速 n=125r/min,进给量 f=0.4mm/r,切削速度 c v =0.48m/s。 5） 基本工时 粗 铣 ： nf / 1 l t m1 ） （ + = l=4mm,n=63r/min f=0.62mm/r,l=2mm, m1 t =(4+2)/(63 0.62)=0.154=9.2s. 12 查机械制造工艺设计简明手册表得装夹工件的时间 t 1 f =0.05min。 精 铣 ： nf l l t 2 m + = ， l=4mm ， l=2mm ， n=125r/min ， f=0.4mm/r ， 则 7.2s min 2 .1 0 .4 0 125 2 4 t 2 m = = + = 查p211 表得装夹工件的时间 t 2 f =0.05min。 单件时间定额：基本时间 tj=tm1+tm2=0.154+0.12=0.274min，取 辅助时间：tf=tf1+tf2(装夹工件时间)+tx1（卸下工件时间）+tx2（主轴开始转动时间）+td（对 刀时间）+tb（变换进给时间）+tq（清除切屑时间 ） =0.052+0.042+0.02+0.03+0.02+0.03=0.28min 单件时间定额 td=tj+tf=0.274+0.28=0.554min=33.24s 工序. 粗铣、精铣中间孔下台阶73 孔 （同工序） 工序.粗镗、半精镗55mm 孔 1）刀具：材料为 ht200，硬度 190260hbs，b =0.16gpa，铸造。故采用 t616 卧式镗 床，yg8 硬质合金镗刀。 2）切削用量：单边余量 z=2.5mm，可确定粗镗 ap=2mm。根据简明手册查得，取 f=0.62mm/s， n=200r/min 。精镗时 ap=0.5mm，取 f1=0.3mm/s，n=125r/min 3）基本工时 粗镗： 8 .1 0 2 .6 0 200 1 2 20 nf l t m m1 = + = = min 辅助时间按基本加工时间的百分比计算， 因此辅助时间 ta 错误！ 错误！ 未找到引用源。未找到引用源。 为 0.2min 精镗： 9 .5 0 3 . 0 125 1 2 20 f n l t m2 2 m2 = + = = min 辅助时间错误错误！未找到引用源未找到引用源。按照基本时间的百分比计算，因此取辅助时间 ta 为 0.50min。 13 工序 钻8mm 的锥销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻 m8x1mm 的螺纹孔，攻 m8x1mm 的螺纹。 1）刀具：工件材料为 ht200，硬度 190260hbs，b =0.16gpa，采用8mm 麻花钻、7.5mm 麻花钻、8mm 的丝锥。 2）加工要求：先钻8mm 的锥销孔，钻到一半后将与该孔配合的轴安装进去，把两者配做加 工，为的使保证孔与轴的同轴度，同时在尺寸上保证距上端面 10mm；再钻 m8x1mm 的螺纹孔，攻 m8x1mm 的螺纹。 3）切削用量 钻8mm 的锥销孔 根据切削手册查得，进给量为 = f 0.180.33mm/z,现取 f=0.3mm/z，v=5m/min，则： min / 199 8 5 1000 1000 r d v n w s = = = 查简明手册表 4.2-15，取 min / 195r nw = 。所以实际切削速度为： s m n d v w w / 1 . 0 1000 195 8 1000 = = = 钻 m8 的螺纹孔 刀具：7.5mm 麻花钻。 根据切削手册查得，进给量为 = f 0.180.33mm/r 现取 f=0.3mm/z，v=5m/min，则： min / 212 5 . 7 5 1000 1000 r d v n w s = = = 查简明手册表 4.2-15，取 min / 195r nw = 。所以实际切削速度为： s m n d v w w / 1 . 0 1000 195 5 . 7 1000 = = = 攻 m8x1mm 的螺纹 刀具：丝锥 m6，p=1mm 切削用量选为： s m v / 1 . 0 = ，机床主轴转速为： min / 219r ns = ，按机床使用说明书选取： min / 195r nw = ，则 s m v / 1 . 0 = ； 4）基本工时： 14 mm l 10 4 6 = + = ， 为了节省停车和调换走刀量等辅助时间， n和f都不变， 取n=195r/min， fm=0.22mm/s 钻8mm 的锥销孔： s f y l t m m 32 22 . 0 195 4 6 n = + = + + = 钻 m8 的螺纹孔： s f y l t m m 32 3 . 0 195 4 6 n = + = + + = 攻 m8x1mm 的螺纹： s f y l t m m 32 3 . 0 195 4 6 n = + = + + = 工序 铣断保证图样尺寸 1)刀具：要求铣断后保证两边对称相等，选取质合金圆盘铣刀，厚度为 4mm。 2）进给量：查切削手册 ，选择进给量为： r mm f / 3 . 0 = ,切削速度为： s m v / 1 = ，则： min / 100 73 1 1000 1000 r d v n w s = = = 根据简明手册 ，取 min / 100r nw = ，故实际切削速度为： s m n d v w w / 1 1000 100 73 1000 = = = 查切削手册表 4.2-40，刚好有 min / 400mm f m = 。 计算切削基本工时： s f y l t m m 126 400 30 72 = + = + + = 工序 去毛刺，检查。 4.4 填写工序卡片：见“机械加工工序卡片” 5、专用机床夹具的设计5、专用机床夹具的设计 5.1 夹具设计任务 此夹具设计是为铣断工件。该工序限制了 6 个自由度，另加竖直方向的夹紧装置。此外， 夹具还要保证工件能快速装夹和卸下，采用浮动杠杆同时夹紧左右端面，以提高生产率。由 于铣断需确定刀具位置，因此需要对刀块。 5.2 定位方案的确定 15 1）定位分析 该工序以已加工的上表面和两个22 孔定位，采用“一面两销”的定位方法，限制了 6 个自由度：一个平面限制沿 z 轴方向的移动、绕 x 轴、y 轴的转动，三个自由度，一个短圆 柱销限制了沿 x 轴、y 轴方向的移动，两个自由度，一个短菱形销限制了绕 z 轴的转动，一 个自由的。示意图如下： 2）定位元件的选择 根据上述分析，选择短圆柱销和短菱形销为定位元件，用紧固螺母、螺栓、浮动杠杆、压 板为夹紧元件。 5.3 加紧方案的设计 1）夹紧力方向、作用点： 因为以工件上表面定位，所以可设置加紧方向向下，且不会与铣刀发生干涉，作用点选为 4