拨叉CA6140课程设计

机械制造技术项目综合实践 上海电机学院 机械制造技术项目综合实践机械制造技术项目综合实践 设计说明书设计说明书 设计题目设计题目 CA6140 拨叉工艺装备 年产量 2000 件 学生姓名 翁杰 指导教师 汪惠群 上 海 电 机 学 院 机械设计制造及自动化 2017 年 12 月 21 日 精品文档 2欢迎下载 上海电机学院上海电机学院 机械制造技术项目综合实践任务书机械制造技术项目综合实践任务书 题目题目 CA6140 拨叉设计 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 1 套 4 专用夹具结构设计装配图 1 张 5 专用夹具结构设计零件图 2 张 6 实训设计说明书一份 包括工艺规程的制定 专用夹 具的设计计算 机床的选择等 班班 级级 机制 1411 学学 生生 翁杰 指导教师指导教师 汪惠群 系系 主主 任任 20172017 年年 1212 月月 精品文档 3欢迎下载 目录 一 零件的分析 4 一 零件的作用 4 二 零件的工艺分析 4 二 工艺规程的设计 5 一 确定毛坯的制造形式 5 二 基面的选择 5 三 制订工艺路线 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 8 三 夹具设计 15 一 问题的提出 16 二 夹具设计 16 附 录 19 精品文档 4欢迎下载 一 零件的分析一 零件的分析 一 零件的作用 题所给的是 CA6140 车床上的拨叉 它位于车床变速机构中 主要起换挡作 用 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 零件上 方的 20mm 的孔与操作机构相连 下方的 50mm 的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 两零件铸造为一体 加 工时分开 二 零件的工艺分析 CA6140 拨叉的全部技术要求列如下表 项目公差等级偏差 mm 粗糙度 Ra定位基准 右端面 3 2 外圆表面 22 的花键底 孔 IT13 0 28 0 6 3 右端面 25 的六齿方 花键孔 IT7 0 023 0 1 6 右端面 尺寸 6 的花键 槽宽 IT9 0 06 0 03 3 2 花键孔中心线 两端的 2 150 倒角 6 3 花键孔中心线 尺寸 18 的槽 IT6 0 012 0 3 2 花键孔中心线 尺寸 8 的槽 IT9 0 03 0 1 6 花键孔中心线 表 1 由上表分析可知 可以加工拨叉右端面 然后以此作为基准采用专用夹具 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 精品文档 5欢迎下载 二 工艺规程的设计二 工艺规程的设计 一 确定毛坯的制造形式 确定毛坯种类 零件材料为 HT200 考虑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 采用铸 造 拨叉属于轻型机械产品类型 产量 2000 件 采用金属模铸造 二 基面的选择 使生产无法正常进行 1 粗基准的选择 因为要保证通孔中心线垂直于右端面 所以以零件右 端面作为粗基准 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 以后的加工以花键轴为主要的定位精基准 2 三 制订工艺路线 1 加工阶段的划分 在选定拨叉各表面加工方法后 就需进一步确定这些加工方法在工艺路线 中的顺序及位置 这就涉及加工阶段划分方面的问题 对于精度要求较高的表 面 总是先粗加工后精加工 但工艺过程划分成几个阶段是对整个加工过程而 言的 不能拘泥于某一表面的加工 该拨叉的加工质量要求较高 可将加工阶段划分为粗加工 精加工阶段 在粗加工阶段 首先以 40 的外圆表面为粗基准将精基准右端面准备好 使后 续都可采用精基准定位加工 保证其他加工表面的精度要求 然后铣削拨叉右 端面 在精加工阶段 完成拨叉 22 孔的钻 扩加工并进行花键槽的拉削加 工 进行拨叉 18 的磨削加工 进行 B 面的精铣 铣 B 面尺寸为 8 的槽 2 工序的集中与分散 工序的集中与分散是确定工序内容多与少的依据 它直接影响整个工艺路 线的工序数目及设备 工装的选用等 由于本次加工的拨叉的生产类型为大批 量生产 确定选用工序集中的原则组织工序内容 一方面可以采用万能 通用 精品文档 6欢迎下载 机床配以专用夹具加工 以提高生产效率 另一方面也可以减少工件的装夹次 数 有利于保证各加工表面之间的相互位置精度 并可以缩短辅助时间 3 制定工艺路线 工艺路线方案一 工序名称设备工艺设备 车右端面 Ra 3 2 m卧式车床硬质合金车刀 游标卡尺 钻孔 20 以右端面为粗基准 卧式车床麻花钻 扩孔至 22 0 28 0 Ra 6 3 m立式钻床扩孔钻 铰刀 塞规 车两端面圆孔倒角 15 卧式车床硬质合金车刀 铣削宽为 18mm 的沟槽 以 22 0 28 0 为精基准 Ra 3 2 m 卧式铣床三面刃铣刀 游标卡尺 铣削上端面 以 22 0 28 0 为精基 准 Ra 3 2 m 卧式铣床立式铣刀 游标卡尺 粗铣宽为 8mm 的沟槽 以 22 0 28 0 为精基准 Ra 6 3 m 精铣宽为 8mm 的沟槽 Ra 1 6 m 卧式铣床三面刃铣刀 游标卡尺 塞块 去毛刺钳工台锉刀 清洗清洗机清洗机 终检塞规 百分表 卡尺等 表 2 工艺路线方案二 工序名称设备工艺设备 粗铣右端面 以左端面为基准 Ra 3 2 m 卧式铣床端面铣刀 游标卡尺 钻孔 20 V 型块定位 立式钻床麻花钻 精品文档 7欢迎下载 扩孔至 22 0 28 0 Ra 6 3 m立式钻床扩孔钻 铰刀 塞规 车两端面圆孔倒角 15 Ra 6 3 m卧式车床硬质合金车刀 拉花键 Ra 1 6 m卧式拉床拉刀 卡规 铣削宽为 18mm 的沟槽 以 22 0 28 0 为精基准 Ra 3 2 m 卧式铣床三面刃铣刀 游标卡尺 塞块 铣削上端面 以 22 0 28 0 为精基 准 Ra 3 2 m 卧式铣床立式铣刀 游标卡尺 粗铣宽为 8mm 的沟槽 以 22 0 28 0 为精基准 Ra 6 3 m 精铣宽为 8mm 的沟槽 Ra 1 6 m 卧式铣床三面刃铣刀 游标卡尺 塞块 去毛刺钳工台锉刀 清洗清洗机清洗机 终检塞规 百分表 卡尺等 表 3 4 工艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于 先加工花键孔再以花键孔定位加工两槽 这样位置精度较易保证 并且定位及装夹都比较方便 但是方案一右端面的切 削和钻通孔通过车床来实现 集中了工序节约了时间 但是在车削右端面时 极易产生断续切削 应在生产加工中避免 而方案二右端面则是通过铣削来实 现 避免了断续切削 所以应该采取方案二 四 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 加工表面工序名 称 工序余 量 加工前 尺寸 加工后尺 寸 粗糙度 右端面 两端面距离 粗铣 282803 2 22 0 28 0 通孔 直 径 钻 2002012 5 扩孔 22022 0 28 03 2 拉花键 两对称花键相距 拉 1 522 0 28 0 25 0 023 0 1 6 精品文档 8欢迎下载 拉花键 键槽宽 拉 606 0 06 0 03 3 2 18mm 的沟槽上端面 至圆 柱中心 粗铣 252503 2 粗铣 3036 3 8mm 的沟槽左右两端面 距离 精铣 168 0 03 01 6 8mm 的沟槽下端面 至圆 柱中心 粗铣 827196 3 表 4 五 确定切削用量及基本工时 1 工序 铣削宽为18mm的沟槽 以 22 0 28 0为精基准 Ra 3 2 m 1 加工条件 工件材料 HT200 163 255HB 金属型铸件 加工要求 铣削宽为18mm的沟槽 机床 卧式机床X6025A 8级 转速范围50 1250 刀具 高速钢镶齿三面刃 d0 125mm L 18mm Z 14 2 计算切削用量及工时 毛坯长度方向的加工余量为40mm 深度方向的加工余量为2mm 一次加工 ap 18mm aw 23mm 取每齿进给量af 0 05 mm z 根据 机械加工工艺师 手册 表30 33 f af Z 0 05 14 0 7mm r v 22m min 确定机床主轴转速 n r min d v 1000 56 125 221000 经过计算 与56r min相近的机床转速为50r min及80r min 为能达到表面 粗糙度Ra3 2 m 现选取80r min 所以实际切削速度v m min 1000 0n d 31 1000 80125 切削工时按 机械加工工艺师手册 表30 7 lw 40mm l1 0 5d0 0 5 1 l2 1 2 取 l1 63mm l2 2mm 精品文档 9欢迎下载 基本工时tm 1 88 min nf lll 21w 0 780 26340 辅助时间 0 15 x1 88 0 28 min 其他时间 0 06 x 0 282 1 88 0 013 min 2 工序 粗铣削宽为8mm的沟槽 以 22 0 28 0为精基准 1 加工条件 工件材料 HT200 163 255HB 金属型铸件 加工要求 铣削宽为8mm的沟槽 机床 卧式机床X6025A 8级 转速范围50 1250 刀具 高速钢直齿三面刃 d0 63mm L 6mm Z 16 2 计算切削用量及工时 毛坯长度方向的加工余量为8mm 深度方向的加工余量为8mm 二次加工 1 粗铣 ap 7mm aw 8mm 取每齿进给量 af 0 08 mm z 根据 机械加工工艺师 手册 表 30 33 f af Z 0 08 16 1 28mm r v 29m min 确定机床主轴转速 n r min d v 1000 147 63 291000 经过计算 与147r min相近的机床转速为125r min及200r min 现选取 n 125r min 如果选n 200r min 则速度损失太大 所以实际切削速度v m min 1000 0n d 25 1000 12563 切削工时按 机械加工工艺师手册 表30 7 lw 40mm l1 0 5d0 0 5 1 l2 1 2 取 l1 32mm l2 2mm 基本工时tm 0 47 min nf lll 21w 1 28125 23240 辅助时间 0 15 x0 47 0 07 min 精品文档 10欢迎下载 其他时间0 06 x 0 07 0 47 0 03 min 2 精铣 ap 8mm aw 8mm 取每齿进给量 af 0 03 mm z 根据 机械加工工艺师 手册 表 30 33 f af Z 0 03 16 0 48mm r v 40m min 确定机床主轴转速 n r min d v 1000 202 63 401000 经过计算 与202r min相近的机床转速为200r min及315r min 现选取 n 200r min 如果选n 315r min 则速度损失太大 所以实际切削速度v m min 1000 0n d 40 1000 20063 切削工时按 机械加工工艺师手册 表30 7 lw 40mm l1 0 5d0 0 5 1 l2 1 2 取 l1 32mm l2 2mm 基本工时tm 0 77 min nf lll 21w 0 48200 23240 辅助时间 0 15 x0 77 0 11 min 其他时间0 06 x 0 11 0 77 0 05 min 3 工序 铣削右端面 Ra 3 2 m 1 加工条件 工件材料 HT200 163 255HB 金属型铸件 加工要求 铣削右端面 机床 卧式机床X6025A 8级 转速范围50 1250 刀具 硬质合金端铣刀 d0 100mm Z 5 2 计算切削用量及工时 毛坯长度方向的加工余量为49mm 深度方向的加工余量为2mm 一次加工 ap 2mm aw 40mm 取每齿进给量af 0 14 mm z 根据 机械加工工艺师 手册 表30 25 f af Z 0 14 5 0 7mm r v 72m min 精品文档 11欢迎下载 确定机床主轴转速 n r min d v 1000 229 100 721000 经过计算 与229r min相近的机床转速为200r min及315r min 现选取 n 200r min 如果选n 315r min 则速度损失太大 所以实际切削速度v m min 1000 0n d 63 1000 200100 切削工时按 机械加工工艺师手册 表30 9 lw 49mm l1 l2 7mm 基本工时tm 0 4 min nf lll 21w 0 7200 794 辅助时间 0 15 x0 4 0 06 min 其他时间0 06 x 0 6 0 4 0 03 min 4 工序 铣削上端面 Ra 3 2 m 1 加工条件 工件材料 HT200 163 255HB 金属型铸件 加工要求 铣削上端面 机床 卧式机床X6025A 8级 转速范围50 1250 刀具 高速钢圆柱形铣刀 d0 50mm L 50 Z 8 细齿 2 计算切削用量及工时 毛坯长度方向的加工余量为40mm 深度方向的加工余量为2mm 一次加工 ap 28mm aw 2mm 取每齿进给量af 0 05 mm z 根据 机械加工工艺师 手册 表30 29 f af Z 0 05 8 0 4mm r v 21m min 确定机床主轴转速 n r min d v 1000 134 50 211000 经过计算 与134r min相近的机床转速为125r min及200r min 现选取 n 125r min 如果选n 200r min 则速度损失太大 精品文档 12欢迎下载 所以实际切削速度v m min 1000 0n d 20 1000 12550 切削工时按 机械加工工艺师手册 表30 8 lw 49mm l1 l2 12mm 基本工时tm 1 04 min nf lll 21w 0 4125 1204 辅助时间 0 15 x1 04 0 16 min 其他时间0 06 x 0 16 1 04 0 07 min 5 工序 钻孔 20mm 1 加工条件 工件材料 HT200 163 255HB 金属型铸件 加工要求 钻孔直径d0 20mm 孔深l 80mm 通孔 机床 圆柱立式钻床Z5025 8级 转速范围100 2900 刀具 高速钢麻花钻 直柄长麻花钻 d0 20mm 2 计算切削用量及工时 ap 10mm 进给量根据 切削加工简明实用手册 表8 69查得 2 0 d f 0 43 0 53mm r 由于 4 故允许进给量需乘以修正系数 d l 20 80 k 0 95 故f 0 41 0 50mm r 按机床说明书 取 f 0 45mm r 切削速度 由 切削加工简明实用手册 表 8 71 查得 v 0 25m s 15m min 按公式计算主轴转速 n r min d v 1000 239 20 151000 根据机床说明书 取 n 261r min 所以实际切削速度v m min 1000 0n d 16 39 1000 26120 切削工时按 机械加工工艺师手册 表28 精品文档 13欢迎下载 42 lw 80mm lf cotkr l1 2 3mm 2 0 d 基本工时 tm 0 747 min nf lll f 1w 45 0261 77 5280 辅助时间 0 15 x0 747 0 11 min 其他时间0 06 x 0 747 0 11 0 05 min 6 工序 扩孔至 20 0 28 0mm Ra 6 3 m 1 加工条件 工件材料 HT200 163 255HB 金属型铸件 加工要求 扩孔至 20 0 28 0mm Ra 6 3 m 孔深l 80mm 通孔 机床 圆柱立式钻床Z5025 8级 转速范围100 2900 刀具 整体高速钢直柄扩孔钻 d0 22mm L 248mm l 150mm d114 3mm 2 计算切削用量及工时 ap 0 05D 1mm 进给量根据 机械加工工艺师手册 表28 30查得 f 0 6 0 7mm r 取f 0 6mm r 切削速度 由 切削加工简明实用手册 表 8 71 查得 v 0 44m s 26 4m min 按公式计算主轴转速 n r min d v 1000 382 22 26 41000 根据机床说明书 取 n 423r min 所以实际切削速度v m min 1000 0n d 29 1000 42322 切削工时按 机械加工工艺师手册 表28 42 lw 80mm l1 2 3mm lf cotkr 2 mw dd 基本工时 tm min nf lll f 1w 6 0423 577 0280 325 0 精品文档 14欢迎下载 辅助时间 0 15 x0 325 0 05 min 其他时间 0 06 x 0 05 0 325 0 02 min 7 工序 拉花键 1 加工条件 工件材料 HT200 163 255HB 金属型铸件 加工要求 拉花键至 25 0 023 0mm Ra 1 6 m 机床 卧式内拉床L6106 1 刀具 矩形齿花键拉刀 2 计算切削用量及工时 根据 切削加工简明实用手册 表 8 160 确定拉花键拉刀的单面齿升量 为 0 04 0 1mm 取单面齿升为 0 06mm 拉削速度为 3 2m min 根据表 8 161 及表 8 162 取 v 2 5m min 切削工时 t zvf klZ z b 1000 Zb 单面余量 1mm l 80mm 1 2 k 1 4 p 1 25 1 5 13 5mml Z 6 p l 13 5 80 基本工时 tm 0 15 min 606 05 21000 4 12 1801 辅助时间 0 15 x0 15 0 02 min 其他时间0 06 x 0 02 0 15 0 01 min 精品文档 15欢迎下载 三 夹具设计三 夹具设计 经过仔细分析决定设计铣削 8mm 槽铣床夹具 在确定夹具设计方案时应当 遵循的原则是 确保工件的加工质量 工艺性好 结构尽量简单 使 用性好 操作省力高效 定位 夹紧快速 准确 能提高生产率 经济 性好 制造成本低廉 确定最合理的设计方案 确定定位方案 设计定位装置 定位应符合 六点定位原则 定位元 件尽可能 选用标准件 确定夹紧方案 设计夹紧机构 夹紧可以用手动 气动 液压或其它动 力源 重点应考虑夹紧力的大小 方向 作用点 以及作用力的传递方 式 保证不破坏定位 不造成工件过量变形 不会有活动度为零的 机 构 并且应满足生产率的要求 精品文档 16欢迎下载 确定夹具整体结构方案 定位 夹紧确定之后 还要确定其它机构 如 对刀装置 导引元件 分度机构 顶出装置等 最后设计夹具体 将各 种元件 机构有机地连接在一起 夹具精度分析 在绘制的夹具结构草图上 标注出初步确定的定位元 件的公差配合关系及相互位置精度 然后计算定位误差 根据误差不 等式关系检验所规定的精度是否满足本工序加工技术要求 是否合理 否则应采取措施 如重新确定公差 更换定位元件 改变定位基准 必要时甚至改变原设计方案 然后重新分析计算 夹具夹紧力分析 首先应计算切削力大小 它是计算夹紧力的主要依 据 通常确定切削力有以下三种方法 由经验公式算出 由单 位切削力算出 根据切削力 夹紧力的方向 大小 按静力平衡条 件求得理论夹紧力 为了保证工件装夹的安全可靠 夹紧机构 或元 件 产生的实际夹紧力 一般应大于理论夹紧力 一 问题的提出 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 过与指导老师协商 决定设计铣宽为 8mm 槽的铣床夹具 本夹具将用卧式机床 X6025A 刀具为高速钢直齿三面刃铣刀 来对工件进行加工 二 夹具设计 1 定位基准的选择 由零件图可知 宽为 80 0 03mm 的槽 其设计基准为花键孔中心线和工 件的右端面为定位基准 因此选用工件以加工右端面和花键心轴的中心线为主 定位基准 2 切削力及夹紧力的计算 根据 机床夹具设计手册 表 3 5 可知 粗铣 Fc CP ap0 83 fz0 65 d 0 83 B z kp 510 80 83 0 080 65 63 0 83 6 16 0 55 190 200 1758 78N 精铣 Fc CP ap0 83 fz0 65 d 0 83 B z kp 510 20 86 0 030 65 63 0 83 8 16 0 55 190 200 392N 精品文档 17欢迎下载 图 1 受力分析图 F切 19 FN f 8 F辅 49 根据 切削加工简