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K007 831007 M8 螺纹 夹具 设计

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广东技术师范学院天河学院机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号831007产品名称拨叉零件名称拨叉共 1页第1 页材 料 牌 号HT200 毛 坯 种 类铸件毛坯外形尺寸160mm73mm40.5mm毛坯件数1每 台 件 数1备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段设 备工 艺 装 备 工 时 准终 单件1铸造保证毛坯160mm73mm40.5mm2时效处理时效处理3粗铣粗加工零件下端面X6140卧式铣床高速钢端铣刀、游标卡尺4粗铣以下端面为基准，铣40上端面，X6140卧式铣床高速钢铣刀，游标卡尺、专用夹具5钻通孔以上端面为基准， 钻22孔.立式钻床Z525高速钢锥柄麻花钻、游标卡尺6精铣以22孔为精基准，精加工零件上端面，保证其尺寸要求及粗糙度，与22的垂直度为0.05X6140卧式铣床高速钢铣刀，游标卡尺、专用夹具7扩铰孔以零件上端面为精基准扩孔、铰至22+0.021 0保证孔的粗糙度摇臂钻床Z3025B高速钢麻花钻，高速钢扩刀，硬质合金钢铰刀，游标卡尺，塞规，专用夹具8粗半精镗以零件上端面为精基准，镗55+0.5 0，保证其尺寸和粗糙度，与22孔的垂直度为0.07卧式镗床 T616高速钢镗刀、游标卡尺、专用夹具9粗铣粗加工中间孔上下端面，直径至71X6140卧式铣床高速钢端铣刀、游标卡尺、专用夹具10精铣精铣中间孔上下端面，直径至73图样尺寸保证其间距为20-0.07 -0.210X6140卧式铣床高速钢端铣刀、游标卡尺、专用夹具11钻孔以零件上端面为精基准，钻孔至7.5，扩孔、铰孔至8确保孔内粗糙度为1.6立式钻床Z525高速钢麻花钻头、专用夹具、高速钢铰刀12钻孔攻丝以22孔为精基准，钻6.8孔，以40上端面为精基准，攻M8螺纹立式钻床Z525高速钢麻花钻钻头、高速钢丝锥、专用夹具13铣断以22孔为精基准，将两件两件铣断，铣断量为图样尺寸，使其粗糙度为6.3x61错齿三面刃铣刀、游标卡尺、专用夹具14去毛刺去毛刺15终检质检，入库 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期2 任务书题目： “CA6140车床拨叉（831007型号）”零件的机械加工艺规程及夹具设计（年产量为5000件）内容：1. 零件图 1张2. 毛坯图 1张3. 机械加工工艺过程综合卡片 4张4. 结构设计装配图 1张5. 零件夹具体图 1张 6课程设计说明书 1份班 级 学 生 指 导 老 师 教研室主 任 21序言机械制造工艺学课程设计使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后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望能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，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加工作打下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教目录序言1目录2一、零 件 的 分 析3（一）零件的作用3（二）零件的工艺分析3二、 工 艺 规 程 设 计4（一）确定毛坯的制造形式4（二）基面的选择4（三） 制定工艺路线5（四） 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定8（五）确定切削用量及基本工时9三、 夹具设计18(一)问题的提出18(二)夹具设计18参考文献:20一、零 件 的 分 析（一）零件的作用题目所给的零件是车床的拨叉。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。零件上方的22孔与操纵机构相连，二下方的55mm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。两件零件铸为一体，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，为此以下是拨叉需要加工的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、大孔的上端面；2.小头孔mm以及与此孔相通的mm的锥孔、螺纹孔；3.大头半圆孔mm；位置要求：小头孔上端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.05mm、大孔的上下端面与小头孔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，然后以此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。再根据各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的加工工艺均可保证。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，零件结构又比较简单，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。选用铸件尺寸公差等级CT9级，已知此拨叉零件的生产纲领为4000件/年，零件的质量是1.0Kg/个，可确定该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。基面选择得正确与合理，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，还会造成大批报废，使生产无法正常进行。（1） 粗基准的选择：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。这样就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，以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表面为辅助的定位精基准。当设计基准和工序基准不重合时，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。再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。处此之外，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 粗加工零件下端面。工序 精铣40mm孔的两头的端面，73mm孔的上下端面。工序 粗镗、半精镗、精镗55mm孔至图样尺寸。工序 钻、扩、铰两端22mm孔至图样尺寸。工序 钻M8的螺纹孔，钻8的锥销孔钻到一半，攻M8的螺纹。工序 铣断保证图样尺寸。工序 去毛刺，检查。2.工艺路线方案二工序 粗铣40mm孔的两头的端面。工序 钻、铰两端22mm孔之图样尺寸。工序 粗铣中间孔上端面至25mm，周径至71mm；粗铣中间孔下端面至22mm，周径至71mm；精铣两头孔的端面至50mm；精铣中间孔上端面至25mm，周径至73mm；精铣中间孔下端面至周径至73mm；工序 粗镗、半精镗、精镗55mm孔至图样尺寸。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 铣断保证图样尺寸工序 去毛刺，检查。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三个面。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。方案二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的原则。很是审美！其他的工序尤为平常简单无需再议。这样一比较最终的工艺方案为：工序 粗铣40mm孔的两头的端面。工序 钻、铰两端22mm孔之图样尺寸。工序 粗铣中间孔上端面至25mm，周径至71mm；粗铣中间孔下端面至22mm，周径至71mm；精铣两头孔的端面至50mm；精铣中间孔上端面至25mm，周径至73mm；精铣中间孔下端面至周径至73mm；工序 粗镗、半精镗、精镗55mm孔至图样尺寸。工序 钻8mm的锥销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻M8mm的螺纹孔，攻M8mm的螺纹。工序 铣断保证图样尺寸工序 去毛刺，检查。以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。（四） 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“CA6140车床拨叉”零件材料为HT200，毛坯重量约为1.6,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）考虑到此表面为非加工表面，其精度为铸造精度CT9即可。又因它们是对称的两个零件最后还需铣断，故对40mm的中心轴线的尺寸偏差为1201.25的范围内。2. 两小孔毛坯为实心，两内孔精度要求界于IT7IT8之间，参照切屑加工简明实用手册表8-21确定工序尺寸及余量：钻孔：21.8mm 2Z=21.8mm铰孔：mm 2Z=0.2mm3.中间孔（55mm及73mm）中间孔尺寸相对较大可以铸造，根据机械制造工艺设计手册表1-13得：孔的铸造毛坯为49. 73的孔是在55孔的基础之上铣削加工得到，其轴向尺寸上下表面距离为30mm，由于其对轴向的尺寸要求不高，直接铸造得到。参照切屑加工简明实用手册表8-95确定73mm工序尺寸及余量：粗铣：71mm Z=4mm精铣：73mm Z=1mm参照切屑加工简明实用手册表8-95确定55mm工序尺寸及余量：粗 镗：53mm 2Z=4mm半精镗：54mm精 镗：55mm 4.螺纹孔及销孔无可非议此销尺寸铸造为实体。参照切屑加工简明实用手册表8-70确定钻8螺纹孔和8圆柱销孔及螺纹孔的攻丝。5.铣断（五）确定切削用量及基本工时工序 粗铣40mm孔的上端面。1. 加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。加工要求：粗铣两头端面至51mm、粗铣大孔端面至30mm。机床：X52K立式铣床参数。刀具：涂层硬质合金盘铣刀45mm，选择刀具前角o5后角o8，副后角o=8，刀齿斜角s=10,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1mm。2.计算切削用量 1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=2mm，一次走刀即可完成所需长度。2）计算切削速度 按简明手册V c=算得 Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据X52K立式铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.1480475/1000=1.06m/s,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/30010)=0.16mm/z。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。最终确定 ap=2mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=1.06m/s，f z=0.15mm/z。4）计算基本工时tmL/ Vf=9.4s。工序 钻、铰两端22mm孔之图样尺寸。1. 加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。加工要求：钻孔至21.8mm，精铰至22mm，保证孔壁粗糙度Ra=1.6m。机床：Z512台式钻床。刀具：YG8硬质合金麻花钻21.8mm，钻头采用双头刃磨法，后角12、二重刃长度=2.5mm、横刀长b=1.5mm、宽l=3mm、棱带长度 、 、。YG8硬质合金铰刀22mm。2.计算切削用量1）查切削用量简明手册 。 按钻头强度选择 按机床强度选择，最终决定选择机床已有的进给量 。2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查简明手册）为0.5.mm，寿命3）切削速度查切削用量简明手册 修正系数 故。查简明手册机床实际转速为。故实际的切削速度。3. 计算基本工时由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。钻和精铰的切削用量如下：钻孔： 。精铰： 。工序 粗铣中间孔上端面至25mm，周径至71mm；粗铣中间孔下端面至22mm，周径至71mm；精铣两头孔的端面至50mm；精铣中间孔上端面至25mm，周径至73mm；精铣中间孔下端面至周径至73mm。1. 加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。加工要求：粗铣中间孔上端面至25mm，周径至71mm；粗铣中间孔下端面至22mm，周径至71mm；精铣两头孔的端面至50mm；保证粗糙度Ra=3.2m；精铣中间孔上端面至25mm，周径至73mm；精铣中间孔下端面至保证20mm,周径至73mm，保证端面粗糙度Ra=3.2m，保证孔壁粗糙度Ra=6.3m。机床：X63卧式铣床。刀具：涂层硬质合金盘铣刀45mm，选择刀具前角o5后角o8，副后角o=8，刀齿斜角s=10,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1mm。2.计算切削用量 1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=4mm，一次走刀即可完成所需长度。2）计算切削速度 按简明手册V c=算得 Vc98mm/s，n=780r/min,Vf=490mm/s据X52K立式铣床参数，选择nc=750r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.1480750/1000=1.78m/s,实际进给量为f zc=V fc/ncz=750/(30010)=0.25mm/z。3)校验机床功率 查简明手册Pcc=2kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1mm，nc=750r/min,Vfc=475mm/s，V c=1.78m/s， f z=0.15mm/z。4）计算基本工时粗铣中间孔上端面至25 mm，周径至71mm；tm1=L/ Vf=13s粗铣中间孔下端面至22mm，周径至71mm；tm2=L/ Vf=13s精铣小孔上端面至50mm，tm3=L/ Vf=8s；精铣中间孔上端面至周径至73mm，tm4= L/ Vf=10s；精铣中间孔下端面至周径至73mm，tm5= L/ Vf=10s。工序 粗镗、半精镗、精镗55mm孔至图样尺寸。1. 加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。加工要求：粗镗中间孔至53mm、半精镗中间孔至54mm、精镗中间孔至55mm。机床：T616卧式镗床。刀具：YG8硬质合金镗刀。2.计算切削用量单边余量 分三次切除，则 第一次。根据简明手册4.2-20查得，取 。根据简明手册4.2-21查得，取：。3.计算切削基本工时：同理，当第二次，第三次时，进给量和，机床主轴转速都取64r/min，切削基本工时分别为100s和80s。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. 加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。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。机床：组合机床。刀具：8mm麻花钻、7.5mm麻花钻、8mm的丝锥。2.计算切削用量（1）钻8mm的锥销孔根据切削手册查得，进给量为0.180.33mm/z,现取f=0.3mm/z，v=5m/min，则：查简明手册表4.2-15，取。所以实际切削速度为：计算切削基本工时：（2）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0.180.33mm/z,现取f=0.3mm/z，v=5m/min，则：查简明手册表4.2-15，取。所以实际切削速度为：计算切削基本工时：（3）攻M8x1mm的螺纹刀具：丝锥M6，P=1mm切削用量选为：，机床主轴转速为：，按机床使用说明书选取：，则 ；机动时，计算切削基本工时：工序 铣断保证图样尺寸1. 加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。加工要求：铣断后保证两边对称相等。 刀具：YG硬质合金圆盘铣刀，厚度为4mm。 机床：组合机床。2.计算切削用量查切削手册，选择进给量为：,切削速度为：，则：根据简明手册表4.2-39，取，故实际切削速度为：查切削手册表4.2-40，刚好有。计算切削基本工时：工序 去毛刺，检查。三、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。并设计工序钻M8螺纹孔。经过与指导老师协商，决定设计第12道工序钻、攻M8螺纹孔的钻床夹具。本夹具将用于Z535立式钻床。刀具为7.5mm 麻花钻、高速钢丝锥，对工件的M8x1mm的螺纹孔进行加工。（一）问题的提出 本夹具主要用来钻、攻M8螺纹孔，这有一定的技术要求。因此，在本道工序加工时，主要考虑如何提高劳动生产率，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，由于该零件的加工是钻2-8孔并以22表面作为定位面，属孔定位类型，因此本次设计采用的定位机构为圆柱销与大平面相结合。2）定位元件及装置的设计：定位元件采用一面两孔定位机构（三）夹紧方案及装置的设计计算1 夹紧方案的确定由于是大批量生产，为提高生产效率及产量，本夹具采用手动夹紧，方便拆卸工件。夹紧力大小的分析计算：2.钻削力计算：由文献4表3.73查得切削力公式其中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=2.4 计算得Q=860N 得所需的夹紧力最小为860N.3.定位误差的计算 a、定位误差，此项主要是定位孔30H7与30r6的间隙产生，最大间隙为-0.028mm. b、钻模板衬套中心与定位销中心距误差，装配图标注尺寸为15.30.015mm,误差为0.03mm. c、钻套与衬套的配合间隙，有H7/h6可知最大间隙为0.024mm. d、钻套内孔与外圆得同轴度误差，对于标准钻套，精度较高，此项可以忽略 e、钻头与钻套间隙会引偏刀具，产生中心距误差e，由下式求出：e=（H/2+h+b）max/H e-刀具引偏量（mm） H-钻套导向高度（mm） h-钻套下端面与工件间的空间高度（mm） max-刀具与钻套的最大间隙刀具与钻套的配合为H7/r6,可知max=0.028mm，将H=36mm,h=20,B=30mm代入，可求得e=0.05mm.由于上述各项都是按最大误差计算，实际上各项也不可能同时出现最大值，各误差方向也很可能不一致，其最大误差可按概率法求和：(0.0282+0.032+0.0242+0.052)=0.024mm该项误差大于中心距允差0.1mm的2/3，可用。（四）夹具设计及操作的简要说明（1）定位机构。在夹具设计中，定位不合理，工件的加工精度就无法保证。工作定位方案的确定是夹具设计中首先要解决的问题。根据工序图给出的定位元件方案，按有关标准正确选择定位元件或定位的组合。在机床夹具的使用过程中，工件的批量越大，定位元件的磨损越快，选用标准定位元件增加了夹具零件的互换性，方便机床夹具的维修和维护。设计夹具是原则上应选该工艺基准为定位基准。无论是工艺基准还是定位基准，均符合六点定位原理。由于该零件的加工是钻2-8孔并以22表面作为定位面，属孔定位类型，因此本次设计采用的定位机构为圆柱销与大平面相结合。圆柱销定位的形式很多，短圆柱销定位限制Y，Z方向的移动，限制两个自由度；长圆柱销定位限制工件的Y，Z方向的移动和转动，限制四个自由度、两个短圆柱销与长圆柱销相同。大平面限制X，Y的转动及Z方向的移动。装夹工件时，通过工件孔和心轴接触表面的弹性变形夹紧工件。本次设计的定位选用的是短销与平面相结合，分别限制工件的X、Y方向的移动及转动自由度以及Z方向的旋转自由度。心轴定位的特点为结构简单、制造容易、夹具可靠，自锁性好，夹紧动作慢，效率低。（2）夹紧机构。采用螺栓螺母夹紧机构来对被加工工件进行夹紧。螺栓螺母夹紧机构的特点：a、结构简单，制造夹紧可靠施力范围大；b、自锁性能好，操作简单；c、扩力比80以上，行程S不受限制；d、夹紧工作慢，效率低。（3）导向装置的选择。导向装置是夹具保证加工精度的重要装置，如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定装置等，钻床夹具中钻头的导向采用钻套，钻套有固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套四种。这些装置均已标准化，可按标准选择。综上分析，本次设计采用固定导向套加工工件，来提高其工作的连续性和其工作效率。选择导向装置: