CA6140车床拨叉[831007]工艺及镗削中间孔夹具设计
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CA6140车床拨叉[831007]工艺及镗削中间孔夹具设计
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CA6140车床拨叉[831007]工艺及镗削中间孔夹具设计,ca6140,车床,工艺,中间,夹具,CA6140车床拨叉[831007]工艺及镗削中间孔夹具设计
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XXXX学机械课程设计 说明书 课程名称 ： 机械课程设计 作业题目 ： 拨叉机械加工工艺规程及夹具设计 专 业 ：机械设计制造及其自动化 班 级 ： XXX 姓 名 ： XXX 学 号 ： XXX 指 导 教 师 ： XXX 2013 年 1 月 2 日nts 02 目录 设计清单 03 设计内容 03 原始资料 03 零件图 04 一、零件分析 05 （一）零件的作用 05 （二）零件的工艺分析 05 二、工艺规程设计 06 （一）确定毛坯制造形式 06 （二）基面的选择 06 （三）制定工艺路线 07 （四）机械加工余量、工 序尺寸及毛坯尺寸的确定 10 三、确定切削用量及基本工时 12 四、夹具设计 21 （一）任务的提出 21 （二）定位方案及定位装置的设计计算 21 （三）夹紧方案及装置的设计计算 22 （四）定位误差计算 24 （五）使用说明 24 五、设计总结 25 六、 参考文献 26 nts 03 设计清单 ： 1、零件图 1 张 2、零件毛坯图 1 张 3、机械加工工艺过程综合卡片 1 套 4、夹具设计 1 套 5、课程设计说明书 1 套 设计内容： （ 1）画零件图 （ 2）绘制毛坯图 （ 3）填写机械加工工艺过程综合卡片 （ 4）选择夹具设计方案 （ 5）绘制某一工序夹具草图及零件图 （ 6）编写课程设计说明书 原始资料： 拨叉零件图 831007，生产纲领为 5000件 /年。 nts 04 一、零件分析 (一 ) .零件的作用 题目所给的零件是 CA6140 车床的拨叉 ，它位于车床变速机构中，主要起换挡，使主轴回转运动按工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的 22 孔语操作机构相连，下方的 55 半孔则是用于所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力波动下方的齿轮变速。两件铸为一体，加工时分开。 （二） .零件的工艺分析 零件的材料为 HT200，灰铸铁的生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，和适合磨削，为此以下是拨叉需要加工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、大孔的上下 端 面； 2.小头孔 22mm 以及与此孔相通的 8mm 的 锥孔、 M8 螺纹孔； 3.大头半圆孔 55mm ； 位置要求： 小头孔上端面与小头空中心线的垂直度误差为0.05mm，打孔的上下断面与小头孔的中心线的垂直度误差为 0.07mm。 nts 05 由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后依次作为粗基准，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 ，零件架构又比较简单，生产类型为大批生产，故选用铸件毛坯。选用铸件尺寸公差等级 CT9级，一直此拨叉零件的生产纲领为 5000 件 /年，零件的质量是 1.0Kg/个 ，科确定该批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。基面的选择的正确与合理，可以是加工质量得到保证，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，使生产无法正常经行。 nts 06 1.粗 基准的选择：一零件的底面位置要定位粗基准，以两个小头孔外援表面为辅助粗基准。这样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，一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便面为辅助精基准。当设计基准河工序基准不重合时，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。在声场工龄一确认为大批生产的条件下，可以考虑采用万能行机床配以专用夹具，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。 1.工艺路线方案一 工序 1. 粗铣 40mm 孔两头的 端 面 . 工序 2. 钻 ,铰 一端 22mm 孔至图样尺寸 . 工序 3. 粗镗 ,半精镗 55mm 孔至图样尺寸 . 工序 4. 钻 ,铰 一端 22mm 孔至图样尺寸 . nts 07 工序 5. 粗铣半精铣 中间孔上端面至 图样尺寸 . 工序 6. 粗铣半精铣 中间孔 下 端面至 图样尺寸 . 工序 7. 钻 8 的锥销孔到一半 ,然后与轴配做钻通 ,在钻 M8mm 的螺纹孔 ,攻螺纹孔 . 工序 8. 精铣两头孔 端 面至 50mm 工序 9. 铣断 . 工序 10.去毛刺 工序 11.终检 . 2 工艺路线方案二 工序 1. 粗铣 精铣 40mm 孔两头的 端 面 . 工序 2. 钻 ,铰 一端 22mm 孔至图样尺寸 . 工序 3. 粗镗 ,半精镗 55mm 孔至图样尺寸 . 工序 4. 钻 ,铰 一端 22mm 孔至图样尺寸 . 工序 5. 粗铣半精铣 中间孔上端面至 图样尺寸 . 工序 6. 粗铣半精铣 中间孔 下 端面至 图样尺寸 . 工序 7. 钻 8 的锥销孔到一半 ,然后与轴配做钻通 ,在钻 M8mm 的螺纹孔 ,攻螺纹孔 . 工序 8. 铣断 . 工序 9. 去毛刺 工序 10.终检 . 3.工艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于 : 方案一在加工三nts 08 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原则。方案二先加工完 22mm 的孔有垂直度要求的前面 再 加工孔 .而方案 一 恰恰相反 ,先加工完 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方面 .方案 二 的装夹次数少 ,但在加工22mm 孔的时候 ,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。其他的工序 尤为平常简单，不必具体讨论，这样比较得一下工艺方案： 工序 1. 粗铣两头孔上端面至 54.5mm 工序 2. 粗铣两端孔下端面至 51mm 工序 3. 钻一头孔至 20mm 工序 4. 精铰一端孔至 22+0.021 0mm 工序 5. 粗镗中间孔直径至 54mm 工序 6. 精镗中间孔直径至 55+0.4 0mm 工序 7. 钻另一头孔至 20mm 工序 8. 精铰另一一端孔至 22+0.021 0mm 工序 9. 粗铣 中间孔上端面至 图样尺寸 . 工序 10. 半精铣 中间孔 上 端面至 图样尺寸 . nts 09 工序 11. 粗铣 中间孔 下 端面至 图样尺寸 . 工序 12. 半精铣 中间孔 下 端面至 图样尺寸 . 工序 13. 钻直径为 8mm 的锥销孔 工序 14. 钻直径为 6.8mm的螺纹底孔 工序 15. 攻丝 工序 16. 精铣两头孔上端面至 50mm 工序 17. 精铣两端孔下端面至 50mm 工序 18. 铣断 工序 19. 去毛刺 工序 20. 终检 (四 )机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 车床拨叉 ” 零件材料为，毛坯重量为 ,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 及 73mm外表面） 考虑到此表面为非加工表面，其精度为在为铸造即可。又因为它们是对称的两个零件最后还在需铣断，故对 40mm的轴线的尺寸偏差为 120 1.25的范围内。 nts 010 2.两小孔 220.21 0mm 毛坯为实心，两孔精度要求介于之间，参照切屑用量加工简明手册确定工序尺寸及余量： 钻孔： 20mm 20mm 铰孔； 22+0.21 0mm 2mm 3.中间孔（ 55mm 及 73mm ） 中间孔尺寸相对较大可以铸造，根据机械制造工艺手册和可知：孔的毛坯为 49mm ， 73mm 的孔是在55mm 孔的基础上镗削加工得到，其轴向尺寸上下表面 为 33.5mm，由于对轴向尺寸要求不高，科直接铸造得到，参照切屑用量加工简明手册确定 73mm工序尺寸及余量： 粗镗： 71mm Z1=6 mm Z2=5mm 精镗： 73mm Z=1mm 参 照切屑用量加工简明手册确定 55mm 工序尺寸及余量： 粗镗： 53mm 2Z=4mm 精镗： 55mm Z =1mm 4.螺纹孔及锥销孔 两孔都为实体 nts 011 参 照切屑用量加工简明手册确定 钻 8mm 圆柱销 孔及 8mm 圆柱销孔及螺纹攻丝。 5.铣断 6.去毛刺 7.终检 三 、 确定切削用量及基本工时 工序 1. 粗铣上端面至 51mm (1)计算切削用量： 采用高速钢齿三面刃铣刀 D=45mm， Z=4，f=0.14-0.24mm/r, v=0.45m/s=27m/min,（文献 4 表13-5，文献 1 表 8-98、 8-99） 则 ns=1000v/ D=1000*27/45 =190 r/min (2)选 X52K 立式铣床 ,由其参数校验得 取 n=190r/min （文献 2 表 2.2.1、 4.2-36） 所以实际铣削速度是 v= *45*190/1000=26.8 m/min fm =f*n*z=0.15*4*190=114 mm/min 查机床说明书，选用 fm=100mm/min 基本时间 tm=l+l1+l2/fm =0.45 min 其中 l1=3mm l2=2mm V=26.8m/min n=190r/min t=0.45min nts 012 (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。 工序 2. 粗铣两端孔下端面到 51mm f=0.14-0.24mm/r , v=0.45m/s, D =45mm , Z=4（文献 4 表 13-5，文献 1 表 8-98、 8-99） 选 X52K 立式铣床 ,则 ns=1000v/ D=1000*27/45 =190r/min 取 n=190r/min （文献 2 表 2.2.1、 4.2-36） 所 以 实 际 铣 削 速 度 是 v= *45*190/1000=26.8m/min fm =f*n*z=0.15*4*190=114mm/min 基本时间 tm=L/fm =0.252 min 工序 3. 钻 一端孔至 20mm f=0.39-0.47mm/r , v=18m/min, D =21.8mm。由于本零件在加工孔时属于低刚度零件，故进给量系数应乘以 0.75，则 f=（ 0.39-0.47） *0.75=0.29-0.35（ mm/r）（文献 1 表 8-72、 8-73 文献 2表 3.1-6） nw=1000v/ D=1000*18/21.8 =263 r/min 选 Z535 立式钻床 ,取 n=275 r/min （文献 2 表4.2-14、 4.2-15） 所以实际速度是 v= *21.8*275/1000=18.8 m/min 基本时间 t =l+l1+l2/fm =0.84 min tm=2t=1.68 n=190r/min v=26.8m/min t=0.252min n=275r/min V=18.8m/min t=1.68min nts 013 min l1=8mm l2=0mm 工序 4. 精铰一端孔至 22+0.021 0mm 查 机 床 说 明 书 选 取 ， f=0.57mm/r d=22mm ae=1mm （文献 1 表 8.2.3.3文献 2表 3.1-17） nw=1000v/ D=1000*5/(22 )=51.6 r/min 选 Z535立式机床 ,取 n=68r/min（文献 2表 4.2-14、4.2-15） 所以实际钻削速度是 v=22 *68/1000=4.7mm/min t=(l+l1+l2)/(fn)=(50+8)/(0.57*68)=1.5min 工序 5. 粗镗中间孔中间段周径至 54mm f=0.52mm/r , v=48m/min（文献 1 表 8-87） nw=1000v/ D=1000*48/55 =277.9 r/min 选 T68 卧式镗床 ,由于 T68 主轴转速为有级变速，所以取 n=250r/min（文献 2 表 4.2-19、 4.2-20） 所以实际速度是 v1 = *55*250/1000=43.18 mm/min 基本时间 t=l/(f*n)= 39/(0.52*250)=0.3 min 工序 6. 精镗中间孔直径至 55+0.4 0mm ap=0.5mm, f=0.52 mm/r, v=48m/min, （文献 1 表 8-88） 因为采用双刀头一次走到的镗削方法，所以n=51.6r/min v=4.7m/min t=1.5min n=250r/min v=43.18mm/min t=0.3min nts 014 v=48,13m/min n=250r/min t=0.3min 工序 7. 钻另一端孔至 20mm f=0.39-0.47mm/r , v=18m/min, D =21.8mm。由于本零件在加工孔时属于低刚度零件，故进给量系数应乘以 0.75，则 f=（ 0.39-0.47） *0.75=0.29-0.35（ mm/r）（文献 1 表 8-72、 8-73 文献 2表 3.1-6） nw=1000v/ D=1000*18/21.8 =263 r/min 选 Z535 立式钻床 ,取 n=275 r/min （文献 2 表4.2-14、 4.2-15） 所以实际速度是 v= *21.8*275/1000=18.8 m/min 基本时间 t =l+l1+l2/fm =0.84 min tm=2t=1.68 min l1=8mm l2=0mm 工序 8. 精铰另一端孔至 22+0.021 0mm 查 机 床 说 明 书 选 取 ， f=0.57mm/r d=22mm ae=1mm （文献 1 表 8.2.3.3文献 2表 3.1-17） nw=1000v/ D=1000*5/(22 )=51.6 r/min 选 Z535立式机床 ,取 n=68r/min（文献 2表 4.2-14、4.2-15） 所以实际钻削速度是 v=22 *68/1000=4.7mm/min v=43.18mm/min n=250r/min t=0.3min n=275r/min V=18.8m/min t=1.68min n=51.6r/min v=4.7m/min nts 015 t=(l+l1+l2)/(fn)=(50+8)/(0.57*68)=1.5min 工序 9. (1) 粗铣中间孔上端面至 23mm周径至 71mm f=0.2 mm/r, v=1m/s, D =50mm , Z=10（文献 4表 13-5，文献 1 表 8-98、 8-99） 则 nw=1000v/ D=1000*60/80 =382.116 r/min 选 X52K 立式铣床 ,由其参数校验得 取 n=375r/min （文献 2 表 2.2.1、 4.2-36） 所以实际铣削速度是 v= *80*235/1000=58.9 mm/min fm =f*n*z=0.2*10*235=750 mm/min 基本时间 t 总 =L/f=0.76min 工序 10. 半精铣中间孔上端面至 25mm 周径至 73+0.5 0mm f=0.2 mm/r, v=1m/s, D =50mm , Z=10（文献 4表 13-5，文献 1 表 8-98、 8-99） 则 nw=1000v/ D=1000*60/80 =382.116 r/min 选 X52K 立式铣床 ,由其参数校验得 取 n=375r/min （文献 2 表 2.2.1、 4.2-36） 所以实际铣削速度是 v= *80*235/1000=58.9 mm/min t=1.5min n=375r/min v=58.9mm/min nts 016 fm=f*n*z=0.2*10*235=750 mm/min 基本时间 t 总 =L/f=0.78min 工序 11. (1) 粗铣中间孔下端面至 22mm周径至 71mm f=0.2 mm/r, v=1m/s, D =45mm , Z=4（文献 4表 13-5，文献 1 表 8-98、 8-99） 则 nw=1000v/ D=1000*60/80 =382.116 r/min 选 X52K 立式铣床 ,由其参数校验得 取 n=375r/min （文献 2 表 2.2.1、 4.2-36） 所以实际铣削速度是 v= *80*235/1000=58.9 mm/min fm=f*n*z=0.2*10*235=750 mm/min 基本时间 t 总 =L/f=0.76min 工序 12. 精铣中间孔下 端面至 20-0.07 -0.21mm 周径至73+0.5 0mm f=0.2 mm/r, v=1m/s, D =50mm , Z=10（文献 4表 13-5，文献 1 表 8-98、 8-99） 则 nw=1000v/ D=1000*60/80 =382.116 r/min 选 X52K 立式铣床 ,由其参数校验得 t=0.78min n=375r/min v=58.9mm/min t=0.76min nts 017 取 n=375r/min （文献 2 表 2.2.1、 4.2-36） 所以实际铣削速度是 v= *80*235/1000=58.9 mm/min fm =f*n*z=0.2*10*235=750 mm/min 基本时间 t 总 =L/f=0.78min 工序 13. 钻 M8锥销孔 f=0.5mm/r v=0.1m/s （文献 1 表 8-70、 8-72） nw=1000v/ D =(1000*6)/(8 )=238 r/min 选 Z535 立式钻床 ,取 n=195r/min（文献 2 表4.2-14、 4.2-15） 所以实际钻削速度是 v= *8*195/1000=4.9 mm/min t=(l+l1+l2)/(f*n)=(40+3.5+1)/(0.5*195 ）=0.4min 工序 14. 钻 M8螺纹孔 刀具： 6.8mm 麻花钻 f=1 mm/r v=0.1m/s（文献 1 表 8-70、 8-72） 则 nw=1000v/ D=(1000*6)/(6.8 )=255 r/min 选 Z535 立式钻床 ,取 n=195 r/min（文献 2 表4.2-14、 4.2-15） 所 以 实 际 钻 削 速 度 是 v= *7.5*195/1000=4.6mm/min n=375r/min v=58.9mm/min t=0.78min n=195r/min v=4.9mm/min t=0.4min n=195r/min nts 018 t=l/(f*n)=13.5/(0.3*195)=0.14 min 工序 15. 攻丝 ap=0.6 f=1.25 mm/r v=6 m/min （文献 3 表1-172） 则 nw=1000v/ D=(1000*6)/( 8 )=238.9 r/min 选 Z535 摇臂钻床 ,取 n=195 r/min（文献 2 表4.2-14、 4.2-15） 所以实际钻削速度是 v=（ *8*195） /1000=4.9 mm/min t=l/(f*n)=14/(1.25*195)=0.057 min 4.2-36） 所以实际钻削速度是 v=45 *30/1000=4.23 mm/min t=(l+l1+l2)/(fn)=（ 73+2)/400=0.18 min 工序 16. 精铣上端面至 50mm (1)计算切削用量： 采用高速钢齿三面刃铣刀 D=45mm， Z=4，f=0.14-0.24mm/r, v=0.45m/s=27m/min,（文献 4 表13-5，文献 1 表 8-98、 8-99） 则 ns=1000v/ D=1000*27/45 =190 r/min (2)选 X52K 立式铣床 ,由其参数校验得 V=4.6mm/min t=0.14min n=195r/min V=4.23mm/min t=0,18min nts 019 取 n=190r/min （文献 2 表 2.2.1、 4.2-36） 所以实际铣削速度是 v= *45*190/1000=26.8 mm/min fm =f*n*z=0.15*4*190=114 mm/min 查机床说明书，选用 fm=100mm/min 取 n=190r/min （文献 2 表 2.2.1、 4.2-36） 所 以 实 际 铣 削 速 度 是 v= *45*190/1000=26.8mm/min fm =f*n*z=0.15*4*190=114mm/min 基本时间 tm=L/fm =0.252 min 基本时间 tm=l+l1+l2/fm =0.45 min 其中 l1=3mm l2=2mm (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。 工序 17. 精铣两端孔下端面到 50mm f=0.14-0.24mm/r , v=0.45m/s, D =45mm , Z=4（文献 4 表 13-5，文献 1 表 8-98、 8-99） 选 X52K 立式铣床 ,则 ns=1000v/ D=1000*27/45 =190r/min 工序 18. n=190r/min v=26.8mm/min t=0.45min nts 020 铣断 f=400 mm/z z=4个 v=0.1m/s（文献 4 表 13-5、13-9） nw=1000v/ D=1000*0.1*60/(45 )=42.46 r/min 选 X52K 立式铣床 ,取 n=30r/min 工序 19 工序 20 四、 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 5. 粗镗半精镗中间 孔 。 （一） 任务的提出 本夹具主要用来 镗削中间孔 ，使之成为下一道工序的基准，由于是 中 批量生产，因此要保证加工的精度，所以，本道工序加工时，主要应该考虑如何提高精度，在此基础 上在一定程度上提高劳动生产率，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，工件采用 1 个平面 1 个短圆nts 021 柱销 1 个挡销定位。 1 个平面限制 3 个自由度， 1 个短圆柱销限制 2 个自由度一个挡销限制 1 个自由度。 2）定位元件及装 置的设计： 定位元件采用一面两销定位机构 （三）夹紧方案及装置的设计计算 1 夹紧方案的确定 由于是中批量生产，采用手动夹紧，一端用螺栓 夹紧，一端用移动压板夹紧。 夹紧力大小的分析计算： 镗削力计算： 由机械制造技术基础查的切削力公式 : FZn F ZyF ZxF ZpFZ KvfCFz a Fyn F yyF yxF ypFZ KvfCF ay Fxn F xyF xxF xpFX KvfaCFx 由表查的 FZC =900 xFz=1.0 yFz=0.75 nFz=0 yFC =530 xFy=0.9 yFy=0.75 nFy=0 FXC =450 xFx=1.0 yFx=0.4 nFx=0 KFz=KFx=KFy=1 经计算得： Fz=635N Fy=361N nts 022 Fx=168
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