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机械毕业设计全套
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GY01-030@CA6140车床拨叉03,机械毕业设计全套
- 内容简介：
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- 1 - 机械制造基础课程设计 设计题目 ： 设计“ CA6140 车床拨叉”零件 03的机械加工工艺及 18H11 槽粗铣夹具 班 级：机械 班 学 生： 指导教师： nts - 2 - 目录 一 序言 .4 二 设计题目 .4 三 设计要求 .4 四 设计内容 .4 五 零件分析 .5 （一）零件的作用 5 （二）零件的工艺分析 6 六 工艺 规程设计 .7 （一）确定毛坯的制造形式 7 （二）基面的选择 7 （三）制定工艺路线 .7 （四）机械加工余量工序尺寸及 毛坯的确定 9 （五）确定切削用量及基本工时 10 七 夹具设计 .18 （一）问题的提出 .18 （二）夹具的设计 .18 nts - 3 - 八 夹具设计中的特点 .21 九 总结 .21 十 参考文献 .23 一 序言 nts - 4 - 机械制造工艺课程设计时在我们学习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坚决问题的能力，为今后参加祖国的四化建设打下一个 良好的基础。 由于能力有限，设计尚有不足之处，恳请各位老师给予指导。 二 设计题目 ： 设计“ CA6140 车床拨叉”零件 03的机械加工工艺规程及 18H11 槽粗铣夹具 三 设计要求： 1.中批生产，手动夹紧。 2.尽量选用通用设备。 四 .设计内容： 1.熟悉零件图 ； 2.绘制零件图 （一张）； nts - 5 - 3.绘制毛坯图 （一张）； 4.编写工艺卡片和工序卡片（各一）； 5.绘制夹具总装图（手工、 CAD 各一）； 6.绘制夹具零件图 (全部零件 )； 7.说明书一份。 五 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 30+0.0120mm 的面寸精度要求 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 30+0.0120mm的面的槽和滑移齿轮的 配合精度要求很高。 附图 1 nts - 6 - （二）、零件的工艺分析 拨叉这个零件从零件图上可以看出，它一共有两组加工表面，而这二组加工表面之间有一定的位置要求，现将这二组加工表面分述如下： 1 以 25mm 孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：25H7mm 的 l 六齿花键孔及倒角，尺寸为 80与花键孔垂直的两端面，尺寸为 18H11与花键孔垂直的通槽。 2 与 25mm 花键孔平行的表面。这一组加工表面包括：与花键孔中心轴 线相距 22 的上表面，与上表面垂直的二个 M8 通孔和一 个 5锥孔。 这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是： 1 上表面与 25mm 花键孔中心线平行度为 0.10； 2 18H11 通槽两侧面与与 25mm 花键孔中心线的垂直度为0.08 。 由以上分析可知，对于这二组加工表面而言，我们可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具进行另一组表面的加工，并且保证它们之间的位置精度要求。 六 工艺规程设计 nts - 7 - （一）确定毛坯的制造形式 零件材料为 HT200，考虑到该零件在车床中的受力并保证零件的工作可靠性，零件为中批生产，而且零件的尺寸不大，因此，毛坯可采用金 属模砂型铸造。 （二）基面的选择 基准面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，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，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 粗基准的选择：以上下表面和两 侧面作为粗基准，以消除 z ，x ， y 三个自由度，用以消除 x ， y ， z 三个自由度，达到完全定位。 对于精基准而言，根据基准重合原则，选用设计基准作为精基准。 （三） 制订工艺路线 制订工艺路线的出发点，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得到合理的保证。在生产纲领为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具来提高生产效率。除此以外，还应当考虑经济效率，以便使生产成本尽量下降。 1.工艺路线方案一 工序 铣端面 。 工序 钻、扩花键底孔 22mm。 nts - 8 - 工序 内花键孔倒角。 工序 拉花键孔。 工序 铣上、下表面。 工序 钻 2 M8孔， 5mm 锥孔。 工序 铣通槽 18H11mm。 工序 攻螺纹 2 M8。 工序 去毛刺。 工序 检查。 2.工艺路线方案二 工序 铣端面。 工序 钻、扩花键底孔 22mm。 工序 内花键孔倒角。 工序 铣上、下表面。 工序 钻 2 M8孔， 5mm 锥孔。 工序 铣通槽 18H11 。 工序 拉花键孔。 工序 攻螺纹 2 M8。 工序 去毛刺。 工序 检查。 工艺方案的比较与分析： 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先拉花键孔，再以该花键孔为基准加工其余平面；方案二是先加工上下面，再加工花键nts - 9 - 孔。两相比较可以看出，方案一可以避免加工上表面和槽的设计基准和加工基准不重合的问题，而方案二不能，所以选用方案一作为零件的加工工序。 （四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “拨叉”零件材料为 HT200，毛坯重量约为 1.00Kg，生产类型为中批生产， 采用金属砂型铸造 。 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. 铣端面 考虑左端面的粗糙度 Ra 为 3.2，参照机械制造工艺设计手册 以下简称“手册”，表 1 43， 确定工序尺寸为 Z=3.0mm，其中粗加工的加工余量 Z=2.0mm，精加工的加工余量 Z=1.0mm。右端面没有粗糙度要求，只要求粗加工，所以余量定位 3.0。 2. 花键孔（ 6-25H7 22H12 6H11）。 要求花键孔为外径定心，故采用拉削加工。 内孔 22H12： 钻孔： 20 扩钻： 22 2Z=2.0 拉花键孔（ 6-25H7 22H12 6H11） 花键孔要求外径定心，花键内径拉削时的加工余量为孔的公差0.17。 3 铣表面 nts - 10 - 根据“手册”表 1 49，取上表面的机械加工余量为 4.0，下表面的余量为 3.0。 粗铣上表面 Z=3.0 精铣上表面的台阶面 Z=1.0 粗铣下表面 Z=3.0 4. 铣通槽 18H11 粗铣 16 2Z=4.0 半精铣 18 2Z=2.0 毛坯制造尺寸及技术要求见毛坯图。 （五）确定切削用量及基本工时 工序：铣端面。 1）粗铣左端面 f=0.25mm/Z (表 3-28) =0.35m/s（ 21m/min） (表 3-30) 采用高速三面刃铣刀， dw=175mm,齿数 Z=16。 ns=wd1000 v = 1753.14 35.01000 =0.637r/s (38.2r/min) 按机床选取 nw=31.5r/min=0.522r/s （表 4 17） 故实际切削速度 =1000nd sw =0.29m/s 切削工时 l=75mm， l1 =175mm， l2 =3mm nts - 11 - tm=Znlllfw21 = 6125.0522.0 317557 =121.2s=2.02min 2）粗铣右端面 粗铣右端面的进给量、切削速度和背吃刀量与粗铣左端面的切削用量相同。 切削工时 l=45mm， l1 =175mm， l2 =3mm tm=Znlllfw21 = 6125.0522.0 317554 =106.8s=1.78min 3）精铣左端面 f=0.10mm/Z (表 3-28) =0.30m/s（ 18m/min） (表 3-30) 采用高速三面刃铣刀， dw=175mm,齿数 Z=16。 ns=wd1000 v = 1753.14 30.01000 =0.546r/s (32.76r/min) 按机床选取 nw=31.5r/min=0.522r/s （表 4 17） 故实际切削速度 =1000nd sw =0.29m/s 切削工时 l=75mm， l1 =175mm， l2 =3mm nts - 12 - tm=Znlllfw21 = 6101.0522.0 317557 =302.92s=5.05min 工序：钻、扩花键底孔 1）钻孔 20 f=0.75mm/r Kfl=0.75 0.95=0.71 /s (表 3 38) =0.35m/s （ 21m/min） （表 3 42） ns=wd1000 v = 203.14 35.01000 =5.57r/s (334r/min) 按机床选取 nw=338r/min=5.63r/s 故实际切削速度 =1000nd sw =0.35m/s 切削工时 l=80mm， l1 = 10mm， l2 =2mm tm=fw21n lll= 71.063.5 20108 =23s （ 0.4min） 2）扩孔 22 f=1.07 (表 3 54) =0.175m/s （ 10.5m/min） ns=wd1000 v = 223.14 751.01000 =2.53r/s (151.8r/min) 按机床选取 nw=136r/min=2.27r/s 故实际切削速度 =1000nd sw =0.16m/s nts - 13 - 切削工时 l=80mm， l1 = 3mm， l2 =1.5mm tm=fw21n lll= 07.127.2 5.1308 =35s （ 0.6min） 工序：倒角 1.07 15 f=0.05 /r (表 3 17) =0.516m/s （参照表 3 21） ns=wd1000 v = 263.14 516.01000 =6.3r/s (378r/min) 按机床选取 nw=380r/min=6.33r/s 切削工时 l=2.0mm， l1 = 2.5mm， tm=fw1n ll= 05.033.6 5.20.2 =14s （ 0.23min） 工序 ：拉花键孔 单面齿升 0.05 （表 3 86） v=0.06m/s （ 3.6m/min） （表 3 88） 切削工时 （ 表 7 21） tm=ZSv Klh z 1000 式中： h 单面余量 1.5（由 22 25）； l 拉削表面长度 80； nts - 14 - 考虑标准部分的长度系数，取 1.20； K 考虑机床返回行程的系数，取 1.40； V 切削速度 3.6m/min； Sz 拉刀同时工作齿数 Z=L/t。 t 拉刀齿距， t=(1.25 1.5) L =1.35 80 =12 Z=L/t=80/12 6 齿 tm=606.06.31000 40.120.1805.1 =0.15min (9s) 工序 ：铣上、下表面 1）粗铣上表面的台阶面 f=0.15mm/Z (表 3-28) =0.30m/s（ 18m/min） (表 3-30) 采用高速三面刃铣刀， dw=175mm,齿数 Z=16。 ns=wd1000 v = 1753.14 30.01000 =0.546r/s (33r/min) 按机床选取 nw=30r/min=0.5r/s （表 4 17） 故实际切削速度 =1000nd sw =0.27m/s 切削工时 l=80mm， l1 =175mm， l2 =3mm nts - 15 - tm=Znlllfw21 = 6115.05.0 317580 =215s=3.58min 2）精铣台阶面 f=0.07mm/Z (表 3-28) =0.25m/s（ 18m/min） (表 3-30) 采用高速三面刃铣刀， dw=175mm,齿数 Z=16。 ns=wd1000 v = 1753.14 52.01000 =0.455r/s (33r/min) 按机床选取 nw=30r/min=0.5r/s （表 4 17） 故实际切削速度 =1000nd sw =0.27m/s 切削工时 l=80mm， l1 =175mm， l2 =3mm tm=Znlllfw21 = 6170.05.0 317580 =467s=7.7min 3）粗铣下表面保证尺寸 75 本工步的切削用量与工步 1）的切削用量相同 切削工时 l=40mm， l1 =175mm， l2 =3mm tm=Znlllfw21 = 6115.05.0 317540 =181.7s=3.03min nts - 16 - 工序 ：钻 2-M8底孔（ 6.80 ） f=0.36 /r (表 3 38) =0.35m/s （参照表 3 42） ns=wd1000 v = 8.63.14 35.01000 =16.39r/s (983.4r/min) 按机床选取 nw=960r/min=16r/s 故实际切削速度 =1000nd sw =0.34m/s 切削工时（表 7 5） l=9.5mm， l1 = 4mm， l2 =3 tm=flw21n ll= 36.016 340.2 =2.86 （ 0.048min） 工序 ：铣槽 18H11 1）粗铣 f =0.10 /s(表 3-28) =0.30m/s（ 21m/min） (表 3-30) 采用粗齿直柄立铣刀， dw=16mm,齿数 Z=3。 ns=wd1000 v = 613.14 30.01000 =5.97/s (358.2/min) 按机床选取 nw=380r/min=6.33/s （表 4 16） nts - 17 - 故实际切削速度 =1000nd sw =0.32/s 切削工时 l=34mm， l1 =2mm， l2 =0mm tm=Znlllfw21 = 301.033.6 0234 =19s 因为要走刀两次，所以切削工 时为 38s。 2）精铣通槽 f =0.07/s(表 3-28) =0. 25m/s（ 15m/min） (表 3-30) 采用细齿直柄立铣刀， dw=12mm,齿数 Z=5。 ns=wd1000 v = 213.14 52.01000 =6.63s (397.8min) 按机床选取 nw=380r/min=6.33/s （表 4 16） 故实际切削速度 =1000nd sw =0.24s 切削工时 l=35mm， l1 =2mm， l2 =0mm tm=Znlllfw21 = 507.033.6 0235 =16s 因为走刀两次，所以切削工时为 64s。 nts - 18 - ：攻螺纹 2 M8 v=0.35m/s (表 3 42) ns=wd1000 v = 83.14 53.01000 =13.9 (834min) 按机床选取 nw=850r/min=14.2s 故实际切削速度 =1000nd sw =0.357m/s。 七 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。 （一） 提出问题 利用 本夹具 主要 用来 钻 22花键底孔。在加工本工序是，其他重要表面都还未加工，因此，在本道工序加工时，主要考虑如何保证底面的定位，如何降低劳动强度、提高劳动生产率，而精度则不是主要问题。 （二） 夹具设计 1. 定位基准的选择 由零件图可知， 为了定位误差为零，选择零件的上下表面为主要定位基准面。 nts - 19 - 2切削力及夹紧力计算 刀具：高速钢钻头，直径 d0=20mm， f=0.71mm/r 钻头转速 n=5.63r/s 工件材料： 灰铸铁 HB=210 则： 切屑扭矩 M= MyxM KfdC MM0103 （表 3 36） =225.63 209.1 0.718.0 1.059 103 =53.86（ N m） 轴向力 F=FyxF KfdC FF0=588.60 201 0.71 8.0 1.059 =9478.8（ N） 其中 KM =KF =(190HB)6.0 =(190210)6.0 =1.059 切削功率 PM =2 Mn 103 =2 3.14 53.86 5.63 103 =1.90 KW 由零件定位、装夹方式可知，只有钻削时产生的轴向力能引起零件的松动。 由夹紧机构产生的实际夹紧力应满足下式： P=K F nts - 20 - 式中，安全系数321 KKKK 4K1K 为基本安全系数 1.5； 2K 为加工性质系数 1.1； 3K为刀具钝化系数 1.2； 4K 为断续切削系数 1.2。 所以 6.225218.94781.11.11.15.1 KFF （ N） 所需的实际夹紧力为 22521.6N 是比较大的，为了 使得整个夹具结构紧凑，决定选用铰链夹紧机构。 结构形式：型单臂铰链夹紧机构 夹紧时，臂的最小允许倾斜角： =15 扩力比： i=3.14 活塞杆的最大拉力为： F拉=22521.6/3.14=7172.5N 计算驱动气缸直径： F拉=42D p=7172.5 式中： p 压缩空气单位压力，取 p=0.4MPa。 D=151 按标准，取气缸直径 D=150 .此时，当压缩空气压力 p=0.4MPants - 21 - 时，驱动气缸的拉力 F拉=7068N,则铰链机构的放大
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