拨叉铣30×80面.doc

目 录一、 零件的分析.2二、 工艺规程设计.3三、 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.6四、 确定切削用量及基本工时8五、 时间定额的确定15六、 夹具的设计16七、 设计感想与体会19八、 参考文献.20 一、零件的分析 （一）零件的作用 题目给定的零件是C6140拨叉（见附图1）它位于车床变速机构中，主要其换挡作用。通过拨叉的拨动使车床滑移齿轮与不同的齿轮啮合从而达到要求的主轴转速。宽度为30mm的面的尺寸精度要求很高，在拨叉工作工程中，和如果拨叉和槽的配合尺寸精度不高或者它们之间的空隙很大时。滑移齿轮就达不到很高的定位精度，这样滑移齿轮就不能很好的与其他齿轮进行正确有效的啮合。从而影响整个传动系统的工作。所以拨叉宽度为30mm的面和槽之间要达到很高的配合精度。 （二）零件的工艺分析 CA6140拨叉共有两组加工表面： 1、这一组加工表面包括:A端面和轴线与A端面相垂直的 花键底孔 2、这一组加工表面包括: 六个方齿花键孔，及25mm花键底孔两端的275倒角。对于两组加工表面可先加工一组表面，再用专用夹具加工另一组表面。本零件可从零件图中可知,它有三组加工面,而有位置要求,还有两组孔,也有位置和精度要求。 1、零件左端面，它是毛坯铸造出来之后等待加工的第一个面，此面将作为初基准，表面粗糙度为3.2。根据表面粗糙度要求我们采取粗铣、半精铣的加工方式，即节省时间又能达到技术要求。2、零件顶面，它是以底面为粗基准而加工的，它将作为精基准以完成以后的孔加工，为达到题目要求我们采取粗铣、半精铣的加工方式，表面粗糙度为3.2。.最终达到要求。3、以顶面为基准加工的花键孔，此面表面粗糙度为6.3。采用钻，扩即达到要求。4、18mm的槽加工，此槽侧面粗糙度为3.2，底面粗糙度为6.3即采取粗铣、半精铣，两步工序能达到要求。5、加工M8螺纹孔，由机械加工工艺手册查知底孔为6.7，考虑到工艺要求我们采取钻、攻丝两步工序。由以上工艺过成的完成，本零件也按要求加工完成。二、工艺规程设计 1、确定毛坯的制造形式 此次所设计的拨叉材料为HT200，根据材料成型工艺可知用金属型铸造。该零件能够承受较大载荷和冲击载荷，能够满足使用要求。因为生产纲领为大批量生产。因为零件形状简单故毛坯形状需与零件的形状尽量接近，又因内孔很小，可不铸出。一）确定毛坯的制造形式。2、基准面的选择基准面的选择是工艺规程设计的重要过程之一。基面的选择正确与否，可以是加工质量的到保证，生产效率提高，否则，不但加工工艺过程漏洞百出，更有甚者，零件的大批量的报废，使用无法进行，难以在工期内完成加工任务。粗基准的选择对于本拨叉来说是至关重要的，对于一般零件而言，应以出加工的表面为粗基准，本零件正好符合要求，对于精基准而言，主要应考虑到基准重合的问题，当设计基准与工艺基准不重合时，应该进行尺寸换算，本题目我们以的孔为精基准，基本满足要求。1、粗基准的选择：因为要保证花键的中心线垂直于拨动滑移齿轮的右端面。所以以40的外圆表面为粗基准。2、精基准的选择：为了保证定位基准和加工工艺基准重合，所以选择零件的左端面为精基准3、制定工艺路线制定工艺路线的出发点，是应该使两件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到妥善保证，在生产纲领一确定成批生产的情况下，我们尽量集中工序，除此之外我们还应该考虑经济效益，工艺简单工序集中，尽量降低成本。毛坯图如下 。4、制定工艺路线 工艺路线方案一：工序一：铸造毛坯；工序二：粗、半精铣左端面C面，工序三：钻孔并扩花键底孔22并锪275倒角；工序四：拉花键25H7工序五：粗、半精铣顶面工序六：钻配作孔、螺纹孔；工序七：粗、半精铣槽；工序八：去毛刺；工序九：终检，入库。工艺路线方案二：工序一：铸造毛坯；工序二：粗、半精铣左端面C面，工序三：终检，入库。工序四：拉花键25H7工序五：粗铣底面D面及18H11槽；工序六：半精铣底面D面及18H11槽；工序七：钻配作孔、螺纹孔；工序八：去毛刺；工序九：钻孔并扩花键底孔22并锪275倒角；比较两种工序加工方案，考虑到加工过程中粗精铣同一面可用同一夹具和刀具，为了减少换夹具及刀具的时间，缩短加工工时提高加工效率，故采用第一种加工方案。在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，表列出了拨叉的工艺路线，如下：工序名称设备工艺装备粗、半精铣左端面立式铣床X5032硬质合金端铣刀铣刀、游标卡尺钻孔20mm 、扩孔至22+00.021mm Ra=3.2m立式钻床Z525麻花钻、扩孔钻、卡尺、塞规拉花键卧式拉床L6110A拉刀、卡规粗、半精铣8030面立式铣床X5032高速钢立铣刀、游标卡尺钻孔26.7立式钻床Z525麻花钻、内径千分尺攻螺纹2M8铰5锥销孔立式钻床Z525丝锥端面铣刀、游标卡尺钻孔26.7钻、铰5锥销孔立式铣床X5032麻花钻、内径千分尺麻花钻、锥度铰刀、塞规、卡尺粗,精铣18H11槽立式铣床X5032高速钢镶齿三面刃铣刀、卡规、深度游标卡尺去毛刺钳工台平锉清洗清洗机清洗机终检塞规、百分表、卡尺等三、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 C6140拨叉材料为HT200毛坯质量为0.84kg， HBS=150225。 根据上述原始资料和加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以及毛坯尺寸。 根据零件图计算轮廓尺寸，长40mm，宽为80mm，高为75mm，故零件最大轮廓尺寸为80mm。 选取公差等级CT由切削加工简明实用手册1可查得毛坯件的公差等级为810级，取为10级。 求铸件尺寸公差 根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级CT，由切削加工简明实用手册可查得尺寸公差为CT=3.2mm 求机械加工余量由切削加工简明实用手册得机械加工余量等级范围为DF，取为E级 求RAM（要求的机械加工余量）对所有的加工表面取同一数值，由切削加工简明实用手册查得最大轮廓尺寸为80mm、机械加工余量为E级，得RAM数值为0.7mm。 求毛坯尺寸 2-M8通孔和5锥孔较小铸成实心；C、面单侧加工，应由切削加工简明实用手册求出，即： R=F+RAM+CT/2=80+0.7+3.2/2=82.3mm取R=83mm D面为单侧加工，毛坯尺寸由即： R=F+RAM+CT/2=72+0.7+3.2/2=74.3mm为了简化铸件的形状取R75mm 铸件毛坯尺寸公差与加工余量见下表：项目C面D面公差等级CT1010加工面基本尺寸8072铸件尺寸公差3.23.2机械加工余量等级EERAM0.70.7毛坯基本尺寸83751、C面的单边总加工余量为Z3mm。查切削加工简明实用手册精加工余量故粗加工余量为Z2m2、D面精加工余量同C面Z1mm故D面粗加工余量Z2mm3、花键孔要求以花键外径定心，故采用拉削加工内空尺寸为。由切削加工简明实用手册却定孔的加工余量分配：钻孔：20mm扩孔：22mm拉花键孔(6-25H7*6H9)4、铣18H11槽由切削加工简明实用手册查得粗铣后半精铣宽度余量Z3mm粗铣后公差为+0.18+0.27半精铣后公差为+0.11（IT11） 四、确定切削用量及基本工时 工序一：铸造毛坯工序二：粗、半精铣左端面7540面即C面。一、 粗铣面7540面1、 背吃刀量的确定因为切削余量较小故一次切削就可切除所有余量故ap =2mm。2、 进给量的确定。选用硬质合金端铣刀刀具材料为YG6铣刀直径为8mm齿数为10，选用X5032，立式升降台铣床，功率为7.5KW。由切削加工简明实用手册表896可查得每齿进给量fz0.140.24mm/z取fz0.2mm/z3、 铣削速度的确定。由切削加工简明实用手册表8-99可查得灰铸铁的硬度为150225HBS，查得Vc=60110m/min。则主轴转速为n1000Vc/D238.8437.9r/min 。VffzZn477.6875.6r/mm。故取n300r/min ，Vf480mm/min。Vc=75.36m/min切削工时：由简明机加工生产线工手册表1-102可查得l1=12mm，l2=3mm故 t 0.188mim二、 精铣7540面1、 背吃刀量的确定由简明机加工生产线工手册查得半精铣的铣削用量为0.5-1mm ，即ap1mm。2、 进给量的确定选用与粗铣刀同样的刀具与机床，由切削加工简明实用手册表8-96要求表面粗糙度为Ra=3.2um查得每转进给量为0.51.0mm/r故取0.5mm/r3、 铣削速度的确定由切削加工简明实用手册表8-99查得铣削速度为60110m/min则机床主轴转速n1000Vc/D=238.8437.9r/mim取n300r/min，则Vf150mm/min。4、 计算切削工时由简明机加工生产线工手册表1-102查得l1=12mm，l2=3mm则 t0.6mim 工序三 钻22花键底孔，扩花键底孔22倒275o倒角1、 钻20的孔。1） 决定进给量由切削加工简明实用手册表8-69选择高速钢麻花钻头其直径do20mm。铸铁的硬度大于200HBS查得进给量f=0.430.53mm/r由于Yd80/204查得修正系数Ktf0.95则f0.410.50mm/r。由切削加工简明实用手册表8-74可查得钻头强度允许的进给量为f1.75mm/r。由切削加工简明实用手册表8-73可知机床进给机构强度所允许的钻削进给量。选用Z525钻床由表8-73查得进给机构允许的最大抗力Fmax8830N，do20.5，查f0.93mm/r，故取f0.48由切削加工简明实用手册表8-78查得高速钢钻头钻孔的轴向力F6950N小于Fmax，故可用。2） 确定钻头的磨钝标准及寿命。由切削加工简明实用手册表8-77查的钻头后刀面最大磨损量取0.8mm，寿命为T=60mim。 3） 确定切削速度由切削加工简明实用手册表8-71查得铣削速度v=0.35m/s 334r/min 由机床说明书取n272r/min则实际切削速度Vc17.1 m/min。4）检验机床扭矩及功率 由切削加工简明实用手册表8-78可查得f0.5 mm/r时，Mc37.2N.m。当nc272r/min时Mm245Nm。 由机床说明书查得Pc1.1 kw。Pe3 kw。 因为McMm，PcPe，故所选切削用量可用。 f0.48mm/r ，nnc272r/min。Vc17.1m/min。计算基本工时： tm由简明机加工生产线工手册表1-103查得l1=8mm，l2=4mm。故： tm0.70mim。二、扩20孔至221、确定背吃刀量由切削加工简明实用手册表8-21查得背吃刀量为2mm。2、确定进给量由切削加工简明实用手册表8-79查的f0.60.7mm/r。根据机床说明书取f0.62mm/r3、计算切削速度5.78.5 m/min由此可知主轴的的转速为： n88.3-132.5r/min根据机床说明书取n140r/min，则实际切削速度v9.67 m/min 4、计算切削工时 由简明机加工生产线工手册表1-104可查得 tm，式中各参数：L=80mm，L11.62.6，取L22-3mm取L2=3mm故tm0.98min工序四 拉花键孔由切削加工简明实用手册表8-160拉刀的齿开量查得矩形花键拉刀，工件材料铸铁的齿开量为0.040.1mm，取齿开量为0.06mm。拉削速度由切削加工简明实用手册表8-162查得表面粗糙度要切Ra1.252.5，拉削速度为级的花键拉削速度为 Vc4.53.5 m/min 取Vc4 m/min拉削加工工时 t式中Zb为单面余量Zb 1.5 mmL为拉削表明长度 L80 mm为拉削系数，取1.2K 考虑机床返回行程系数取 k1.4v为拉削速度fz为拉刀单面齿开量z为拉刀同时工作齿数zL/PP为拉刀齿距 P（1.52.5）1.513 mm所以拉刀同时工作齿数为 zL/P=80/136所以 t0.14min工序五 粗、精铣8030面 一、粗铣8030面 1、加工余量的确定 由前面可知粗加工加工余量为2 mm，加工余量较小故采用一次切削故ap2 mm。 2、切削用量的确定 由铣削加工快查手册表34选择高速钢立铣刀，铣刀直径为16 mm齿数为3。 由铣削加工快查手册表3-57查得加工材料为灰铸铁，铣削宽度为awdo/4，铣刀的铣削速度为v1521m/min，每齿进给量为0.0650.112 mm/z则主轴转速为 n=298.6418 r/min Vc=18.84m/min 取n375r/min，由此可得Vf0.093375101.3mm/min 3、铣削加工工时的计算 由简明机加工生产线工手册表1103可查得 t 式中i为次给次数i 8 0.5do+（0.51.0）9 mm 12 mm取2 mm则 t7.2min精铣 8030面 1、加工背吃刀量ap的确定由前面可知道精铣的加工余量为1 mm，故ap1 mm 2、进给量的确定由铣削加工快查手册表3-4查得高速钢立铣刀直径为16 mm，选用与粗铣时同一铣刀和机床，X5032铣削宽度为aw3 mm是的每齿进给量为0.080.05 mm/z，因为表精度要求为3.2故fz0.07mm/z 3、切削用量的确定由切削加工简明实用手册表8-100查得铣刀磨钝标准查得后刀面最大磨损限度为0.200.25 mm。由实用机械加工工艺手册表11-89查得限度寿命T=60min。由铣削加工快查手册表3-57查得Vc1521 m/min，则铣床的主轴转速： n298.6418 r/min Vc=15.1m/min取n375 r/min。 则Vffzzn0.073375 =78.75 mm/min 4、计算铣削加工工时由上面可知 t式中 、与上述所相同。 30/310将各参数代入上式可得： t10 11.6 min工序六 钻两M8底孔及攻螺纹 1、选择切削用量 选择高速钢直柄麻花钻直径为6.7，钻头形状为双锥修磨横刃。由切削加工简明实用手册表8-69查得进给量f0.220.26mm/r，由切削加工简明实用手册表8-74查得钻头允许的进给量为f0.72mm/r。由切削加工简明实用手册表8-73机床进给机构所允许的钻削进给量查得f1.6mm/r。故由Z525型立式钻创说明书取f0.22mm/r。 2、确定钻头磨钝标准及寿命由切削加工简明实用手册表8-77查得磨钝标准为0.50.8寿命为T35min。 3、确定切削速度由切削加工简明实用手册表8-71查得切削速度为V21m/min。则主轴转速为 n998.2r/min。由Z525钻床说明书由就近原则取n960 r/min。故实际切削速度为v20.2 m/min 4、校核机床扭矩及功率由切削加工简明实用手册表8-78查得 =588.60, =1 0.8，=0.206, =1.9, =0.8 =1741.6N,Mc3.7Nm,Pc0.37Kw根据Z525机床说明书可知Mm=245Nm, Pe=3 KW, Fmax=8830 N 由于上面所算出的的数据都小于机床的各个相应的参数，故机床符合要求。5、计算钻削加工工时 由简明机加工生产线工手册表1-104查得l1=4mm，l2=2mm。故 t0.07 min 因为表面存在俩加工孔故加工工时为tj=2t0.14 min。二、攻M8螺纹 由机械加工工艺师手册表3.9-6选用M8*1.25机用丝锥，在Z525钻床上攻丝。 由机械加工工艺师手册表3.9-8在普通钻床上攻丝切削速度表查得Vc1112 m/min。故钻床主轴的转速为： 我n437.9 477.7 r/min 由Z525的说明书的参数可取n392 r/min。故实际切削速度为 Vc9.8 mm/min攻螺纹机动实际的计算 我tm=0.05min 其中：工件螺纹的长度9.5mm。 ：丝锥切削长度（13）P 取=3mm。 ：攻螺纹是的超切量（23）P取3。 ：攻螺纹是的转速392 r/min。 ：丝锥退出时的转速680 r/min。 P:螺距。工序七 铣18H11的槽 一、粗铣18H11槽1、由铣削加工快查手册表3-16JB/T7953-1999选用高速钢镶齿三面刃铣刀，外径D=80mm，内径d=22mm，刀宽粗铣16mm，精铣18mm，齿数为10。因为槽深为35 mm 故铣18H11槽时底边留有2 mm的加工余量，精铣以达到图纸所规定的表面粗糙度的要求故ap33 mm，机床选取X5032 2、切削用量的确定 由铣削加工快查手册表3-58查得切削速度为 V1521 m/min 表3-56 每齿进给量为fz0.20.3 mm/z取fz0.2 mm/z。则铣床主轴转速为 n=59.783.6 r/min根据机床说明书可取n75 r/min。则实际转速为 Vffznz0.210375 150mm/min 实际切削速度V=18.8min 3、切削加工工时 由机械加工工艺师手册表3.4-9查得刀具的切入长度0.5D+（0.51.0）41mm刀具切出长度=2mm 0.55min二、半精铣18H11槽 1、选取与粗铣18H11槽同一规格的铣刀，背吃刀量ap2 mm。 2、确定进给量由于表面粗糙度为3.2-6.3，由铣削加工快查手册表3-56查得进给量为f1.2 mm/r 由铣削加工快查手册表3-50查得后刀面最大磨损限度为0.20.3mm。由机械加工工艺师手册表3.4-33查得铣刀寿命为T120min 3、切削用量的确定由铣削加工快查手册表3-57查得V1521 m/min，则主轴转速 n=59.783.6r/min根据机床的说明书确定主轴转速为n75r/min。则Vffznz90mm/min 4、计算切削工时由机械加工工艺手册表2.1-99查得 0.92 min五、时间定额的确定基本时间的计算1）钻孔工步，钻孔的基本时间可由公式求得。式中=9.5mm，=14，取=2mm， =4；=960r/min ；=0.22mm/r 。将上述结果带入公式，则该工序的基本时间Tj=0.07min2）攻螺纹工步根据机械加工工艺师手册表3.9-6选用M8*1.25机用丝锥，在Z525钻床上攻丝。，螺纹加工机动时间的计算由公式求得。式中=9.5mm ，=（13）P， =（23）P ， P=1.25mm ，所以取=3mm ，=3mm，=392r/min；为丝锥数量1；=680r/min，将上述结果带入公式，求得Tj=0.05min辅助时间的确定辅助时间与基本时间之间的关系为=（0.150.2），取=0.2，则各工序的辅助时间分别为：钻孔工步的辅助时间=20.20.07=0.028min 攻螺纹工步的辅助时间=0.20.05=0.01min六、夹具的设计夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。夹具的选择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。设计工序为钻6.7mm孔、攻螺纹M8mm的专用机床夹具。这类夹具定位准确、装卸工件迅速，但设计与制造的周期较长、费用较高。因此，主要适用于产品相对稳定而产量较大的成批或大量生产。定位方案的设计夹具的设计思想设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完全符合要求。本夹具主要用来对2M8mm的通孔进行加工，这个螺纹孔尺寸精度要求一般，需要先钻出6.7mm孔，之后用丝锥攻螺纹M8mm。所以设计时要在满足精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。工件在夹具中的定位与夹紧定位：一个带键的长心轴限制4个自由度，在工件左端面用两个支承钉限制一个自由度，在工件右端面用夹紧件限制一个自由度。这样就限制了工件在空间六个方向的活动性，使工件在空间占据了惟一确定的位置。夹紧：在工件两端用垫片和螺母实现螺旋夹紧。夹具体的设计1 定位基准的选择在加工中用作确定工件在夹具中占有正确位置的基准，称为定位基准。据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。所以加工2M8mm的通孔时，选取工件左端面和花键心轴的中心线为主定位基准。2 定位误差的分析夹具的主要定位元件为一个面与两个孔的定位，因为该定位元件的定位基准和工序基准均为内花键的轴线，只需保证夹具的花键心轴的制造精度和安装精度，所以不存在不重合误差和基准位移误差，基准重合b=0，j=0。（1） 定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位元件为孔的定位销，孔与销间隙配合。 （2） 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在卧式镗床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin 基准位移误差y 由于孔和销都有制造误差，为工件装卸方便还有最小间隙（次间隙可以在调刀尺寸和对刀时消除） 由制造误差引起的y(Dmaxdmin)/2(Dmin-dmax)/2=(0.023+0,020)/2=0.02150.08在垂直度要求范围内本工序采用一定位销，一挡销定位，工件始终靠近定位销的一面，而挡销的偏角会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力，因此，工件不在在定位销正上方，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。3 夹紧元件的设计在加工过程中，工件会受到切削力、惯性力、离心力等外力的作用，为了保证在这些外力作用下，工件仍能在夹具中保持定位的正确位置，而不致发生位移或产生振动，一般在夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置，把工件压紧夹牢在定位元件上。该工件选用螺旋夹紧机构，查机械加工工艺手册，夹紧力计算如下：，-螺纹升角-螺纹摩擦角-螺母端面与工件之间摩擦系数-螺杆中径则所需夹紧力=298N4夹具操作的简要说明此次设计的夹具夹紧原理为：通过花键孔轴线和拨叉左端面为定位基准，以钻模板上的快换钻套和钻套衬套引导刀具进行加工。夹紧时采用手动螺旋夹紧机构作为夹紧工件。同时为了保证定位基准的精度，采用十字垫圈。如前所述，在设计夹具时，应该考虑提高劳动生产率。为此，设计采用了快换装置。攻螺纹时，取出快换钻套和钻套衬套，即可替换钻套，进行攻螺纹加工。在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本夹具操作简单，省时省力。七、设计的感想与体会为期六周