CA6140拨叉831003专用夹具设计（含全套CAD图纸） .pdf

1 机械制造工艺学 机械制造工艺学 课程设计说明书 课程设计说明书 设计题目设计题目 设计设计 ca6140 ca6140 车床 车床 拨叉零件的机械加工 拨叉零件的机械加工 工艺规程及工艺装备工艺规程及工艺装备 中批量生产 中批量生产 设 计 者 设 计 者 指导教师指导教师 2 机械制造工艺学课程设计说明书 机械制造工艺学课程设计说明书 题目 题目 设计设计 ca6140 ca6140 车床车床 拨叉零件的机械加工工艺规程及工艺装 拨叉零件的机械加工工艺规程及工艺装 备备 中批量生产 中批量生产 内容 内容 1 零件图 1 零件图 一张 一张 2 2 毛坯图 毛坯图 一一张 张 3 3 机械制造加工工艺过程综合卡片 机械制造加工工艺过程综合卡片 一张 一张 4 4 结构设计装配图 结构设计装配图 一张 一张 5 5 结构设计零件图 结构设计零件图 一张 一张 6 6 课程设计说明书 课程设计说明书 一份一份 3 前 前 言言 通过机床工艺及夹具设计 汇总所学专业知识如一体 如 公差于 配合 机械零件设计 金属切削机床 机械制造工艺 等 让 我们对所学的专业课得以巩固 复习及实用 在理论与实践上有机结 合 使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解 并为以后的实际工 作奠定坚实的基础 在些次设计中我们主要是设计 ca6140 拨叉的铣床夹具 在此次课 程设计过程中 我小组成员齐心协力 共同努力完成了此项设计 在 此期间查阅了大量的书籍 并且得到了有关老师的指点 尤其老师的 大力帮助 在此表示感谢 4 一一 设计的目的设计的目的 机械制造工艺学课程设计 是在学完机械制造工艺学及夹具设计 原理课程 经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节 在老 师的指导下 要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课 程 并且独立完成的一项工程基本训练 同时 也为以后搞好毕业设 计打下良好基础 通过课程设计达到以下目的 1 能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知 识 正确地解决一个零件在加工中的定位 夹紧以及合理制订工艺规 程等问题的方法 培养学生分析问题和解决问题的能力 2 通过对零件某道工序的夹具设计 学会工艺装备设计的一般方 法 通过学生亲手设计夹具 或量具 的训练 提高结构设计的能力 3 课程设计过程也是理论联系实际的过程 并学会使用手册 查 询相关资料等 增强学生解决工程实际问题的独立工作能力 二二 零件的分析零件的分析 一 零件的作用 题目给定的零件是 ca6140 拨叉 见附图 1 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 求进行工作 宽度为 18 0 012 0mm 的槽尺 寸精度要求很高 因为在拨叉拔动使滑 移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙 很大时 滑移齿轮得不到很高的位置精 度 所以 宽度为 18 0 012 0mm 的槽和滑 5 移齿轮的配合精度要求很高 二 零件的工艺分析 ca6140 拨叉共有两组加工表面 1 以花键孔的中心线为基准的加工面 这一组面包括 25 0 23 0mm 的六齿方花键孔 22 0 28 0 花键底孔两 端的 2x15 0 到角和距中心线为 27mm 的平面 2 以工件右端面为基准的 8 0 03 0 mm 的槽和 18 0 12 0mm 的槽 经上述分析可知 对于两组加工表面 可先加工其中一组表面 然后借助于专用夹具加工另一组表面 二 工艺规程设计二 工艺规程设计 一 确定毛坯的制造形成 零件材料 ht200 考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲 击性载荷 因此选用锻件 以使金属纤维尽量不被切断 保证零件 的工作可靠 由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大 故可采取模锻成型 经查 金属机械加工工艺人员手册 表 5 5 取 等级为 2 级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为 3 0 8mm 毛坯零件图如下图 二 基准的选择 1 粗基准的选择 因为要保证花键的中心线垂直于右端面 所以 以 40 的外圆表面的粗基准 2 精度基准的选择 为保证定位基准和工序基准重合 以零件的 6 a 面为精基准 二 制定工艺路线 方案一 工序 1 粗 精车端面 钻 扩花键底孔 倒两端 15 倒角 2 粗 精铣削 b 面 3 铣削 8 0 03 0mm 的槽 4 铣削 18 0 012 0mm 的槽 5 拉花键 方案二 工序 1 粗 精车端面 钻 扩花键底孔 倒两端 15 倒角 以 40mm 圆柱面为粗基准 选用 c3163 1 转塔式六角车床及三 爪卡盘夹具 2 拉花键 以 a 面为基准 3 铣削槽 b 面 以花键的中心线及 a 面为基准 选用 x62w 卧 式铣床加专用夹具 4 铣削 8 0 03 0mm 的槽 以花键的中心线及 a 面为基准 选用 x62w 卧式铣床加专用夹具 5 铣削 18 0 012 0mm 的槽 以花键的中心线及 a 面为基准 选用 x62w 卧式铣床加专用夹具 方案分析 7 上述两方案中 工艺方案一把拉花键放在最后一道工序 但此方案 中 2 3 4 工序很难对工件进行定位和加紧 方案二中 把花键放在第 一道工序的后边 这样 方案二中的 3 4 5 道工序很容易对工件进行 定位与加紧即以花键中心线和 a 面作为 3 4 5 道工序的定位基准 此 方案定位精度高 专用夹具结构简单 可靠 所以采用方案二比较合 理 以上工艺过程详见附表 1 机械加工工艺过程综合卡片 三 机械加工余量 ca6140 的拨叉材料为 ht200 毛坯重量为 1 0 kg b 160mpa hbs 生产类型为由大 中批量生产 采用模锻锻模 根据上述的原始资料加工工艺 分别确定各个加工表面的机械加 工余量 工序尺寸以毛坯尺寸如下 1 a 面的加工余量 a 面有 3 0 8mm 的加工余量 足够把铸铁的硬质表面层切除 2 矩形花键底孔 要求以矩形花键的外径定心 故采用拉削加工内孔尺寸为 22 0 0 28 见零件图 参照 金属机械加工工艺人员手册 表 3 59 确定孔加工余量的分配 钻孔 20mm 扩孔 21mm 拉花键 花键孔要求以外径定心 拉削时加工余量参照 金属机械加工工 8 艺人员手册 取 2 1mm 3 b 面的加工余量 此工序分 2 个工步 1 粗铣 b 面 2 精铣 b 面 精加工余量为 0 2mm 粗铣加工余量为 2 8mm 五 确定切削用量及基本工时 工序 车削 a 面 1 加工条件 工件材料 灰口铸铁 ht200 b 145 mpa 铸造 加工要求 粗 半精车 a 面并保证 28mm 的工序尺寸 ra 3 2 m 机床 c3163 1 转塔式六角卧式车床 刀具 刀片材料 r 12 ao 6 8 b 10 o 0 5 kr 90 n 15 2 计算切削用量 1 已知长度方向的加工余量为 3 0 8mm 实际端面的最大加工余 量为 3 8mm 故分二次加工 粗车和半精车 长度加工公差 it 级 取 0 46 mm 入 体方向 2 进给量 根据 切削简明手册 第 3 版 表 1 4 当刀杆尺寸为 16mm 25mm mm 时 以及工件直径为 60mm 时 由于凸台 b 面 的存在所以直径取 60mm 0 6 0 8mm 按 c 车床说明书 取 0 6 mm n 由于存在间歇加工所以进给量乘以 k 0 75 0 85 所以 实际进给量 9 f 0 6 0 8 0 48 mm 按 c 车床说明书 0 53 3 计算切削速度 按 切削简明手册 表 1 27 切削速度的计算 公式为 寿命选 t 60min 刀具材料 yg6 v cv t m ap x v f y v kv 其中 cv 158 xv 0 15 yv 0 4 m 0 2 修正系数 ko 见 切削 手册 表 1 28 kmv 1 15 kkv 0 8 kkrv 0 8 ksv 1 04 kbv 0 81 vc 158 60 0 2 2 0 15 0 53 0 4 1 15 0 8 0 8 0 81 0 97 46 9 m min 4 确定机床主轴转速 ns 1000vc dw 229 8 r min 按 c 车床说明书 200 r min 所以实际切削速度 v 40 8m min 5 切削工时 按 工艺手册 表 6 2 1 由于铸造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮 为了切除硬皮表层以 及为下一道工步做好准备 tm l l1 l2 l3 nw x f 0 33 min l 65 0 2 32 5 l1 3 l2 0 l3 0 2 精车 1 已知粗加工余量为 0 5mm 2 进给量 f 根据 切削用量简明手册 表 1 6 f 0 15 0 25mm r 按 c 车床说明书 0 16 mm r 10 计算切削速度 按 切削用量简明手册 表 1 27 切削速度的计算 公式为 寿命选 t 60min v cv t m ap x v f y v kv 158 60 0 2 2 0 15 0 16 0 4 1 15 0 8 0 8 0 81 0 97 83 85 m min 3 确定机床主轴转速 nw 1000vc dw 410 8 r min 按 c3163 车床说明书 取 nw 400 r min 实际切削速度 v 57 1m min 4 切削工时 查 工艺手册 表 6 2 1 tm l l1 l2 l3 nwxf 22 5 400 x0 16 0 35 min 由于下一道工序是钻孔 所以留下 20mm 的台阶 所以 l 65 20 2 22 5 mm l1 3 l2 0 l3 0 3 钻孔 扩孔 倒角 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 双锥修磨具刃 钻头参数 20 30 2 118 2 70 b 3 5mm ao 12 55 b 2mm 4mm 根据 切削用量简明手册 表 2 9 确定 f 0 48 按机床进给强度决定进给量 根据表 2 9 当 b 210mpa 0 20 5mm 可确定 f 0 75 按 c3163 1 车床说明书 取 f 0 62mm n 11 决定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 寿命 t 45min 切削速度 由 切削用量简明手册 表 2 15 得 21m min n 1000v d 334 4 由机床技术资料得和 334 4 接近的有 280n m 和 400n min 取 280n min 取 n 280m min 实际 17 m min 基本工时 tm l nf 80 10 280 x0 62 0 32 min 入切量及超切量由表 2 29 查出 10mm 所以 tm l nf 80 10 280 x0 62 0 32 min 2 扩孔 刀具直径 do 21mm 刀具几何参数同上 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 tm 0 32 倒角刀具 15 锪钻由于两孔直径相差不大 以表面粗度要求不高 手动进给 3 倒角 刀具 专用刀具 此工步使用到专用刀具与手动进给 检验机床功率 按 切削用量简明手册 表 1 2 可以查出 当 160 245hbs 2 8 0 6 41 min 3 4kw 按 c 车床说明书 主电机功率 11 12 可见 比 小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求 钻削功率检验按 切削用量简明手册 表 2 21 当 21 0 64 查得转矩 61 8 n m 切削用量简明手册 表由表 2 32 得功率公式 c mcvc 30do 61 8x17 30 x21 1 67km 按 c 车床说明书 主电机功率 11 可见 c比 小得多 所以机床功率足够 所用切削用量符合要 工序 拉花键孔 单面齿升 根据有关手册 确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿 为 0 06mm 拉削速度 v 0 06m s 3 6m min 切削工时 t zbl k 1000vfzz 式中 zb 单面余量 1 5mm 由 21mm 拉削到 25mm l 拉削表面长度 80mm 考虑校准部分的长度系数 取 1 2 k 考虑机床返回行程系数 取 1 4 v 拉削速度 m min fz 拉刀单面齿升 z 拉刀同时工作齿数 z l p p 拉刀齿距 p 1 25 1 5 sqrt80 1 35sqrt80 12mm 13 拉刀同时工作齿数 z l p 80 12 7 其本工时 tm 1 5 80 1 2 1 4 1000 3 6 0 06 7 0 13 min 工序 粗铣 精铣 b 面 加工要求 粗铣 b 面 精铣 b 面 ra 3 2 用标准镶齿圆柱铣刀粗铣 加工余量 3mm 机床 62w 加工工件尺寸 宽度 40mm 长度 28mm 1 粗铣 1 选择刀具 根据 切削用量简明手册 表 3 1 铣削宽度 ae 5mm 时 直径为 do 50mm 故齿数 由于采用标准镶齿圆柱铣刀 铣刀几何参数 表 3 2 rn 10 ao 16 2 切削用量 留精铣的加工余量为 0 2 所以本道工步切削宽度 ac 2 8 0 8 由于加工表面精度要求 ra 3 2 um 根据表 3 5 得每转进给 量 0 5 mm r 就能满足要求 但考虑到 62w 功率为 7 5kw 机床为中等系统刚度和 62w 铣床说明书 所以每转进给量 0 6mm r 3 选择刀具磨钝标准及刀具寿命 根据 切削用量简明手册 表 3 7 铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为 0 6 镶齿铣刀 do 50mm 刀具寿命 t 120min 表 3 8 4 决定切削速度 vc 可根据 切削用量简明手册 表 3 9 确定 14 z 8 ap 40 70mm ac 2 8 0 8 fz f z 0 0750 1mm z vc cvdoqv tmxapxxvxfzxyvxaexuvxzpv cv 20 qv 0 7 xv 0 3 yv 0 2 uv 0 5 pv 0 3 m 0 25 km 1 12 ksv 0 8 ktv 0 82 kv kmxksvxktv 1 12x0 8x0 82 0 79 vc cvxdoxqv tmxapxxvxfzxyvxaexuvxzpv 23 7 m min n 1000v d 1000 x23 7 3 14x50 151r min 根据 x62w 型 铣床说明书选 n 160r min vc 3 14nd 1000 160 x3 14x50 1000 25 1m min vf nf 160 x0 6 96mm min 选 vf 80mm min 实际 fz vf nxz 0 0625mm z 5 机床功率 根据 切削用量简明手册 表 3 20 当 vc 71m min ae 2 8mm ap 41mm fz 0 08 kmpc 1 4kw 切削功率的修正系数 故 pct 0 8 根据 x62w 型铣床说明书 机床主轴允许的功率为 pcm 7 5 0 75 5 63kw 故 pcc pcm 因此所决定的切削用量可以采用 ae 2 8mm vf 80m minn 160r min vc 25 1m min fz 0 0625mmm z 6 基本工时根据 切削用量简明手册 表 3 5 tm l l1 vf 28 14 80 0 525 min l1 14mm 2 精铣 1 选择刀具 刀具与上道工步是同一把刀 15 2 切削用量 精铣的加工余量为 0 2 所以本道工步切削宽度 ae 0 2mm 0 6 3 决定切削速度 vc 可根据 切削用量简明手册 表 3 9 确定 ac 0 2mm vc cvdoqv tmxapxxvxfzxyvxaexuvxzpv 33 1m min n 1000v d 1000 x33 1 3 14x50 211r min根据x62w型铣床 说明书选 n 210r min vf nf 210 x0 6 126mm min vf 125mm min fz vf nxz 0 074mm z 4 基本工时基本工时根据 切削用量简明手册 表 3 5 tm l l1 vf 28 14 125 0 336 min l1 14mm 工序 铣削 8 0 03 0mm 槽 加工工件尺寸 8 0 03 0mm 长度 l 40mm 加工要求 高速钢错齿三面刃铣刀 精密级 k8 加工余量 8 用乳 化液冷却 机床 x62w 1 选择刀具 由加工尺寸公差 0 0 3 所以铣刀精度为精密级 k8 铣刀参数 l 8mm d 63 d 22 d1 34 ro 15 ao 12 an 6 z 16 2 选择切削量 由于槽的深度为 8mm 故一次走完 ae 8mm ap 8mm 由 切削用量简明手册 表 3 3 确定 f 0 15 0 3mm r 现取 f 0 3mm r fz 0 3 16 0 018mm z 16 3 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据 切削用量简明手册 表 3 7 得最大磨损量为 0 5 由表 3 8 确定刀具寿命 t 100min 其 中 4 决定切削速度 vc 和每齿进给量 vf 由 切削用量简明手册 3 27 的公式 vc cvxdoxqv tmxapxxvxfzxyvxaexuvxzpv kv cv 25 qv 0 2 xv 0 1 yv 0 2 uv 0 5 pv 0 1 m 0 25 km 1 12 ksv 0 8 ktv 0 82 kv kmxksvxktv 1 12x0 8x0 82 0 79 vc cvxdoxqv tmxapxxvxfzxyvxaexuvxzpv kv 82 86m min n 1000 vc do 1000 82 86 3 14 63 418 87r min 根据 x62w 型铣床说明书选 nc 375r min 实际速度 vc donc 1000 74 2m min 选 vfc ncf 375x0 3 112 5mm min 根据 x62w 型铣床说明书选选 vf 110mm min fzc 110 375 16 0 018mm z 5 机床功率 根据 切削用量简明手册 表 3 28 公式 圆周力 fc cfap xf fz yf ae vf z do af n w wf f k kf fc c ktv 0 90 kmfc 0 94 由表 28 得 cf 30 xf 1 0 yf 0 65 uf 0 83 wf 0 qf 0 83 kfc 1 28 fc cfap xf fz yf ae vf z do qf n w wf f k kf fc c 3 30 0 x x 8 8 x x 0 0 0 01 18 8 x x 8 8 6 63 3 x x 3 37 75 5 5 50 05 5 6 6 n n m fcdo 2 10 3 15 9n m pc fcvc 1000 1 18km 根据 x62w 型铣床说明书 功率足够 17 6 基本工时基本工时根据 切削用量简明手册 表 3 5 tm l l1 vf 40 14 110 0 49 min l1 14mm 工序 铣宽为 180 0 12 mm 槽 加工要求 用乳化液冷却 加工工件尺寸 宽 180 0 12 mm 长 l 40mm 加工余量 23mm 由于此工步的设计尺寸精度要求很高 用铣削加工很难达到尺寸 精度的要求 所以为了留给下一道公序磨削的加工余量 所以分两步 走 ae 23 ap 10mm 1 选择刀具 铣刀参数 l 10 d 100mm d 30mm ro 15 ao 12 an 6 z 24 2 选择铣削用量 由于槽的宽度为 18mm 故二次走完 ae 23mm ap 10mm 由 切削用量简明手册 表 3 3 确定 f 0 5mm r 现取 f 0 8mm r fz 0 5 24 0 02mm z 3 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据 切削用量简明手册 表 3 7 得最大磨损量为 0 5 由表 3 8 确定刀具寿命 t 100min 其中 4 确定切削速度 vc 和每齿进给量 决定切削速度 vc和每齿进给量 vf 由 切削用量简明手册 3 27 的公式 vc cvxdoxqv tmxapxxvxfzxyvxaexuvxzpv kv cv 25 qv 0 2 xv 0 1 yv 0 2 uv 0 5 pv 0 1 m 0 25 km 1 12 ksv 0 8 ktv 0 82 18 kv kmxksvxktv 1 12x0 8x0 82 0 79 vc cvxdoxqv tmxapxxvxfzxyvxaexuvxzpv kv 98 6m min n 1000 vc do 1000 98 6 3 14 100 314r min 根据 x62w 型铣床说明书选 nc 300r min 实际速度 vc donc 1000 94 2m min 选 vfc ncf 300x0 5 150mm min 根据 x62w 型铣床说明书选选 vf 150mm min fzc 150 300 24 0 020mm z 5 基本工时基本工时根据 切削用量简明手册 表 3 5 tm l l1 i vf 40 20 x2 150 0 8 min l1 20mm i 2 走两次 工序 磨 18mm 槽 保证尺寸 18mm 1 选择砂轮 见 切削手册 第三章中磨料选择各表 结果为 gz46kv6p350 40 127 其含义为 磨轮磨料为棕刚玉 为了防止 粒度过小而磨轮堵塞 所以选用为粒度为 46 硬度为软 2 级 平 型砂轮 其尺寸为 16 6 40 d d h 2 切削用量的选择 砂轮转速 n 砂 3000r min 见机床说明书 v 砂 2 5m s 进给量 f 50mm min 双单行程 fr 0 015mm 3 切削工时 当加工 1 个表面时 19 tm l y i k 50 3 1min 最后 将以上各个工序切削用 工时定额的计算结果 连同其它加工 数据 一起填入机械加工工艺卡片中 见附后表 夹具设计夹具设计 一 问题的提出 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 经过与指导老师协商 决定设计第 4 道工序 铣宽为 80 0 03 mm 槽的 铣床夹具 本夹具将用与 x63 卧式铣床 刀具为高速钢直齿三面刃铣 刀 来对工件进行加工 本夹具主要用来铣宽为 80 0 03 mm 的槽 由于采用宽为 80 0 022 mm 的 精密级高速钢直齿三面刃铣刀 一次铣削 所以主要应该考虑如何提 高劳动生产率 降低劳动强度 二 夹具设计 1 定位基准的选择 由零件图可知 宽为 80 0 03 mm 的槽 其设计基准为花键孔中心线和工 件的右加工表面 a 为定位基准 因此选用工件以加工右端面 a 和花键心轴的中心线为主定位基准 2 切削力及夹紧力的计算 刀具 高速钢直齿三面刃铣刀 63mm z 14 20 fz c cp t 0 83 sz 0 65 d o 83 b z kp 见 切削手册 3 56 表 解得 fz 200 n 其中 c cp 52 t 8mm sz 0 08mm s b 8mm d 63mm z 14 kp hb 198 0 55 在计算切削力时 必须考虑安全系数 安全系数 k k1 k2 k3 k4 水平切削分力 fh 1 1 fz 220 n 垂直切削分力 fv 0 3 fz 60 n 其中 k1 为基本安全系数 1 5 k1 为加工性质系数 1 1 k1 为刀具钝化系数 1 1 k1 为断续切削系数 1 1 f kfh 1 5 x 1 1 x 1 1 x 1 1 x 200 400 n 实际加紧力为 wk kfh u1u2 400 0 5 800 n 其中 u1和 u2为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数 u1 u2 0 025