CA6140车床拨叉[831002]工艺及铣φ82两端面夹具设计A[控制尺寸12mm]
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CA6140车床拨叉[831002]工艺及铣φ82两端面夹具设计A[控制尺寸12mm]
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机械加工工序卡片 产品型号 831002 零件图号 产品名称 零件名称 拔叉 共 1 页 第 1页 车间 工序号 工序名 材料牌号 4 铣拨叉 脚端 面 HT20-40 毛柸种类 毛坯 外形尺寸 每毛坯 可制件数 每台件数 铸 件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 铣床 X51 2 夹具编号 夹具名称 切削液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工序号 工序内容 工艺装备 主轴转速r/min 切削速度m/min 进给量mm/r 背 吃 刀 量mm 进给次数 工步工时 机动 辅助 1 以 25 孔 的两端面为基准 粗铣两端面至 13mm Ra6.3 高速钢套式面铣刀 游标卡尺 160 40.2 0.8 3 1 2 精铣两端面至 12mm Ra6.3 高速钢套式面铣刀 游标卡尺 160 40.2 0.8 1 1 设计（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 nts（厂名） 机械加工工艺过程 卡 片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 拨叉 共 页 第 页 材料牌号 HT20_40 毛坯 种类 铸件 毛柸外形尺寸 每毛坯可制造件数 1 每台件数 1 备注 工序号 工序名称 工 序 内 容 车间 工段 设备 工 艺 装 备 工时 准件 单件 1 精 铣拨叉头两端面 立式铣床 X51 端铣刀，游标卡尺 2 精铣拨叉头左端面 立式铣床 X51 端铣刀，游标卡尺 3 粗扩，精扩，倒角 25孔 四面组合钻床 麻花钻，扩孔钻，铰刀 卡尺，塞规 4 校正拨叉脚 钳工台 手锤 5 粗铣拨叉脚两端面 卧式双面铣床 三面刃铣刀， 游标卡尺 6 铣叉爪口内侧面 立式铣床 X51 铣刀，游标卡尺 7 粗铣操纵槽底面和内侧面 立式铣床 X51 键槽铣刀，卡规深度卡尺 8 精铣拨叉脚两端面 卧式双面铣床 三面刃铣刀，游标卡尺 9 钻，攻丝 M22螺纹孔 四面组合钻床 符合钻头，卡尺 10 去毛刺 钳工台 平挫 11 中检 塞规，百分表，卡尺 12 热处理 拨叉脚两端面局部淬火 淬火机等 描图 13 校正拨叉脚 钳工台 手锤 14 磨削拨叉脚两端面 平面磨床 M7120A 砂轮，游标卡尺 描校 15 清洗 清洗机 16 终检 塞 规，百分表，卡尺 nts nts 哈尔滨理工大学 机械制造工艺设计 课程设计说明书 课程设计题目：制定 拨叉的加工工艺，设计铣 12 两侧面的铣床夹具 学生姓名： 班 级： 机电 09-2 学 号： 0930130224 指导教师： 设计日期 ： 2011 年 11 月 28 日至 12 月 16 日 nts 1 目 录 一：工艺规程设计 . 1 1、计算生产纲领，确定生产类型： . 1 2、零件分析： . 2 2.1、零件的作用： . 2 2.2、零件的工艺分析 . 2 3、确定毛坯的制造方法 . 2 4、拟定拨叉工艺路线 . 2 4.1定位基准的选择： . 2 4.2零件表面加工方法的选择： . 3 4.3制定工艺路线： . 3 5、确定 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸，设计、绘制毛坯图 . 4 6、确定切削用量及基本工时（机动时间） . 5 6.1 拨叉脚端面 A铣削用量及基本时间的确定 . 5 二、夹具设计 . 8 1、问题的提出： . 8 2、夹具设计的有关计算： . 8 、定位基准的选择： . 8 、切削力及夹紧力计算： . 9 3、夹具结构设计及操作简要说明： . 10 三，主要参考文献 . 10 四，设计小结 . 11 一：工艺规程设计 设计题目： 制定拨叉的加工工艺，设计铣 12 两侧面的铣床夹具 1、计算生产纲领，确定生产类型： 该零件是 CA6140 车床上的拨叉，按照老师的要求，设计此零件为 中 批生产。 nts 2 2、零件分析： 2.1、零件的作用 ： 拨叉是一种辅助零件，通过拨叉控制滑套与旋转齿轮的接合。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 ，使齿轮带动滑套，滑套带动输出轴，将动力从输入轴传送至输出轴。摆动拨叉可以控制滑套与不同齿轮的结合与分离，达到换档的目的。分析这种动力联接方式可知，车换档时要减速，这样可以减少滑套与齿轮之间的冲击，延长零件的使用寿命。 2.2、零件的工艺分析 根据零件图的尺寸及其精度要求，可以先加工 A面及 22花键底孔，而后其它表面的加工以这两个表面为精基准进行。 3、确定毛坯的制造方法 零件材料为 HT200 灰铸铁，考虑到零件需加工表面少，精度要求不高，有强肋，且工作条件不差，既无交变载荷，又属于间歇工作，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量要求。 零件形状简单，因此毛坯形状需与零件的形状尽量接近，又因内孔很小，不可铸出。 4、拟定拨叉工艺路线 4.1 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，定位基准选择得正确与合理，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 ： 该零件属于一般轴类零件，以外圆为粗基准就已经合理了（夹持长四点定位），为保证 A面与花键孔轴线垂直，以便于保证以该两面为定 位精基准时其它表面的尺寸精度加工要求，可以把 A面与花键底孔放在一个工序中加工，因而该nts 3 工序总共要消除 X， Y， Z， X， Y五个自由度（建立空间坐标系为：以花键孔轴线方向为 Z轴，垂直花键孔轴线，平行槽、花键、肋板对称线并且从槽 180+0.012指向 80+0.03的方向为 X轴，同时垂直于 X 轴、 Z轴的方向为 Y轴，取坐标原点为花键孔轴线与 A 面的交点为原点），用三爪卡盘卡 夹持外圆柱面。消除 X， Y， X， Y 四个自由度，再用一个浮动支承顶住 B面，消除 Z 自由度，达到定位要求。 、精基准的选择： 主要考虑基准重合问题，要遵循 基准统一原则，所以选择用拨叉头左端面作为精基准。 4.2 零件表面加工方法的选择： 拨叉脚 2 端面：先粗至 13mm， Ra6.3，再精铣至 12mm， Ra6.3 4.3 制定工艺路线： 工序号 工序名称 工 序 内 容 车间 工段 设备 工 艺 装 备 工时 准件 单件 1 精铣拨叉头两端面 立式铣床 X51 端铣刀，游标卡尺 2 精铣拨叉头左端面 立式铣床 X51 端铣刀，游标卡尺 3 粗扩，精扩，倒角 25 孔 四面组合钻床 麻花钻，扩孔钻，铰刀 卡尺，塞规 4 校正拨叉脚 钳工台 手锤 5 粗铣拨叉脚两 卧式双面 三面刃铣刀，游标卡 nts 4 端面 铣床 尺 6 铣叉爪口内侧面 立式铣床 X51 铣刀，游标卡尺 7 粗铣操纵槽底面和内侧面 立式铣床 X51 键槽铣刀，卡规深度卡尺 8 精铣拨叉脚两端面 卧式双面铣床 三面刃铣刀，游标卡尺 9 钻，攻丝 M22螺纹孔 四面组合钻床 符合钻头，卡尺 10 去毛刺 钳工台 平 挫 11 中检 塞规，百分表，卡尺 12 热处理 拨叉脚两端面局部淬火 淬火机等 13 校正拨叉脚 钳工台 手锤 14 磨削拨叉脚两端面 平面磨床 M7120A 砂轮，游标卡尺 15 清洗 清洗机 16 终检 塞规，百分表，卡尺 5、确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸，设计、绘制毛坯图 1、确定毛坯余量 铸铁模铸造的机械加工余量按 GB/T11351-89确定。确定时根据零件重量来初步估算零件毛坯铸件的重量，加工表面的加工精度，形状复杂系数，由工艺手册表 2.2-3，表 2.2-4，表 2.2-5查得，除孔以外各内外表面的加工总余量（毛坯余量），孔的加工总余量由表 2.3-9 查得，表 2.3-9中的余量值为双边余量。具体见 cad 毛坯图。 nts 5 6、确定切削用量及基本工时（机动时间） 在工艺文件中还要确定每一工步的切削用量。 (1)切削用量指 ：背吃刀量 asp(即切削深度 ap)、进给量 f及切削速度 Vc 。 (2)确定方法是 ：确定切削深度 确定进给量 确定切削速度 (3)具体要求是 ： 由工序或工步余量确定切削深度： 精、半精加工全部余量在一次走刀中去除； 在中等功率机床上一次走刀 ap可达 8 10mm。 按本工序或工步加工表面粗糙度确定进给量： 对粗加工工序或工步按加工表面粗糙度初选进给量后还要校验机床进给机构强度 可用查表法或计算法得出切削速度 Vc 查 ，用公式换算出查表或计算法所得的转速 nc 查 ，根据 Vc 查 在选择机床实有的主轴转速表中选取接近的主轴转速 n机 作为实际的转速，再用换算出实际的切削速度 Vc 机 填入工艺文件中。对粗加工，选取实际切削速度 Vc 机 、实际进给量 f 机 和背吃刀量 asp之后，还要校验机床功率是否足够等，才能作为最后的切削用量填入工艺文件中。 6.1 拨叉脚端面 A 铣削用量及基本时间的确定 ： (1)、 加工条件 工件材料： HT200正火， b=220MPa， 190 220HBS 加工要求：粗铣 拨叉脚 端面。 机床选择：为 X51卧式铣床，采用端铣刀粗铣。 机床功率： 4.5kw nts 6 工件装夹：工件装夹在铣床专用夹具上。 (2)、 确定切削用量及基本工时 (2.1) 粗铣 1）、选择刀具： 根据工艺手册表 3.1-27，选择用一把 YG6 硬质合金端铣刀，其参数 为：铣刀外径 d0=100mm，铣刀齿数 Z=10。 2）、确定铣削深度 a p： 单边加工余量 Z=3，余量不大，一次走刀内切完，则： a p=3mm 3）、确定每齿进给量 fz: 根据切削手册表 3.5，用硬质合金铣刀在功率为 4.5kw的 X51 铣床加工时，选择每齿进给量 fz=0.14 0.24mm/z，由于是粗铣，取较大的值。现取： fz=0.15mm/z 4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度： 根据切削手册表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 1.0 1.5mm，现取1.2mm，根据切削手册表 3.8铣刀直径 d0=100mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=180min。 5）、确定切削速度 Vc： 根据切削手册表 3.16可以查 Vc： 由ap=3mm fz=0.15mm/z，查得 Vc=72mm/z n=235mm/z V=360mm/z 根据 X51型卧铣床说明书 nc=160r/min Vc=40.2 mm/min (横向 ) nts 7 实际切削速度和齿进给量： 6）、计算基本工时： t=28.8s (2.2) 精铣 1）、选择刀具： 根据工艺手册表 3.1-27，选择用一把 YG6硬质合金端铣刀 ，铣刀外径d0=100mm，铣刀齿数 Z=10 2）、确定铣削深度 ap： 由于单边加工余量 Z=1，故一次走刀内切完，则： a p= 1 mm 3）、确定每齿进给量 fz: 由切削手册表 3.5，用硬质合金铣刀在功率为 4.5kw的 X51 铣床加工时，选择每齿进给量 fz=0.14 0.24mm/z，半精铣取较小的值。现取： fz=0.14mm/z 4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度： 根据切削手册表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 1.0 1.5mm，现取1.2mm，根据切削手册表 3.8铣刀直径 d0=100mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=180min。 5）、确定切削速度 Vc： 根据切削手册表 3.16可以查 Vc： 由ap 4mm z=0.14mm/z，查得： Vc=110mm/z n=352mm/z V=394mm/z 根据 X51型卧铣床说明书 nts 8 nc=210 r/min Vc= 52.78mm/min 实际切削速度和每齿进给量： 6）、计算基本工时： t=28.8s 所以本工序的基本时间为： T=t1+t2=28.8+28.8=57.6 二、夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动成本，需要设计专用夹具。 1、问题的提出： 本夹具主要用于第 4道工序铣拨叉脚 2端面，由于该端面精度要求不高，所以，在本道工序加工时，要考虑如何提高劳动生产率。 2、夹具设计的有关计算： 、定位基准的选择： 粗铣铣拨叉脚 2端面时，应该选取拨叉左端面作为基准。所以夹具设计时，底面应该再加一块挡板，这样就把零件定位在夹具上了。 nts 9 、切削力及夹紧力计算： 刀具： YG6硬质合金端铣刀 (见切削手册表 3.28) 其中： CF=54.5， ap=4.5， XF=0.9， fZ=0.18， YF=0.74， ae=28， UF=1.0， d0=100，qF=1.0， n=255， WF=0， Z=10 F=54.5 4.50.9 0.180.74 28 10/(100 2550) 166.1(N) 水平分力： FH=1.1F 实 182.7(N) 垂直分力 ： FV=0.3F 实 49.8(N) 在计算切削力时，必须安全系数考虑在内。 安全系数 : K=K1K2K3K4。 其中： K1=1.5 K2=1.1 K3=1.1 K4=1.1 F =KFH=（ 1.5 1.1 1.1 1.1） 182.7=364.8 (N) 实际加紧力为 F 加 = KFH/（ U1*U2） =364.8/0.5=729.6 (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 螺母选用 M42x1.5 细牙三角螺纹，产生的加紧力为 W=2M/D2tg(a+6055)+0.66(D3- d3 )/（ D2- d2) 其中： M=19000 N.M D2=18mm a=2029， D=42mm d=25mm 解得： W=17845 (N) 此时螺母的加紧力 W已大于所需的 729.6 的加紧力 F加，故本夹具可安全工作。 心轴取材料为 Q235 nts 10 查表得 Q235 的许用弯曲应力为： 158Mpa 弯曲应力 =M/Wz=32FL/ 3.14 d3=99.4X32X0.028/3.14X(0.022)2 =2.67 许用弯曲应力 158Mpa (3)定位误差分析 由于左端面是靠着夹具体上的，在误差允许的情况下，肯定会产生相应的误差，所以应该尽量底面与垂直面提
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