CA6140车床拨叉零件加工工艺及钻Ø22mm花键底孔专用夹具设计（全套CAD图纸+设计说明书）
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ca6140
车床
零件
加工
工艺
22
花键
底孔
专用
夹具
设计
- 资源描述：
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题目给定的零件是CA6140拨叉。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，获得所需的速度和扭矩的作用。拨叉头以Ø22+0.280孔套在变速叉轴上，并用花键与变速叉轴连接，拨叉教夹在变换齿轮的槽中，当需要变速时，操纵变速杆，变速操纵机构就通过拨叉头部的操纵槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移，拨叉脚拨动齿轮在化简轴上滑动以变换档位，从而改变主轴转速。该零件的主要工作表面为叉轴孔Ø22+0.280，拨叉脚内表面及操纵槽。拨叉在变换档位时要承受弯曲应力及冲击载荷作用，因此该零件应有足够强度，刚度和韧性，以适应拨叉的工作条件。
- 内容简介：
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机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 车床 零件名称 拨叉 共 1 页 第 1 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 机加车间 3 扩 花键 底 孔 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸件 106 83 40 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 转塔式六角车床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时r/m/mm/r 动 辅助 1 钻 22花键底孔 20中心钻、 游标卡尺 280 17 0 1 2 扩 22花键底孔 21扩孔钻 、 游标卡尺 280 17 1 设 计（日 期） 校 对（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 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零件图号 产品名称 车床 零件名称 拨叉 共 1 页 第 1 页 材 料 牌 号 坯 种 类 铸件 毛坯外形尺寸 106 83 40 每毛坯件数 1 每 台 件 数 1 备 注 工 序 号 工 序 内 容 设 备 工 艺 装 备 工 时（ 1 粗车右端面 转塔式六角车床 90 度车刀、游标卡尺 精车右端面 转塔式六角车床 90 度 车刀、游标卡尺 钻花键孔 立式钻床 20中心钻、 游标卡尺 扩花键孔 立式扩床 21扩孔钻、 游标卡尺 车 倒角 2 转塔式六角车床 45度偏刀、 游标卡尺 6 拉六齿方型花键 立式拉床 高速钢拉刀、游标卡尺 铣 800。 03槽 床 高速钢直齿精密级三面刃铣刀、量块 铣 1800。 12 床 高速钢直齿精密级三面刃铣刀、量块 磨宽为 1800。 12槽 磨床 砂轮、量块 0 去毛刺 钳工台 平锉 11 清洗 清洗机 12 终检 塞规、卡尺等 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 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 题 目： “ 床拨叉 ”零件的机械加工工艺及钻 22 花键底孔专用夹具设计 一、设计题目 “ 床拨叉 ”零件的机械加工工艺及钻 22 花键底孔专用夹具设计 二、原始资料 (1) 被加工零件的零件图 1 张 (2) 生产类型 :（中批或大批大量生产） 三、上交材料 1绘制零件图 1 张 2 毛坯图 1 张 3编制机械加工工艺过程综合卡片 1 套 4编制机械加工工艺卡片（仅编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工艺卡片） 1 套 5绘制夹具装配图（ 1 张 6绘制夹具中 1 个零件图（ 配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体）。 1 张 7编写课程设计说明书（约 5000）。 1 份 四、进度安排 本课程设计要求在 3 周内完成。 1第 l 2 天查资料，熟悉题目阶段。 2第 3 7 天，完成零件的工艺性分析 ,确定毛坯的类型、制造方法和机械加工工艺规程的设计并编制出零件的机械加工工艺卡片。 3第 8 10 天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。 4第 11 13 天，完成夹具总装图的绘制。 5第 14 15 天，零件图的绘制。 6第 16 18 天 ，整理并完成设计说明书的编写。 7第 19 天，完成图纸和说明书的输出打印。 8第 20 21 天，答辩 、指导教师评语 该同学在课程设计过程中表现 认真，工艺路线 夹具设计方案 ，说明书及图纸质量 ，综合 评定其成绩为 。 成 绩： 指导教师 日 期 要 本学期我设计的题目是 床拨叉 及钻 22+键底孔 的夹具设计，其中包括零件图、毛坯图、夹具装 配图和夹具中一个零件图各一张，机械加工工艺过程卡片和与工序卡片各一张还有课程设计说明书的编写。首先我们要熟悉零件和了解其作用，它位于车床变速机构中，主要起换档作用。然后，根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量。最后拟定拨叉的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图，最后编写课程设计说明书。 通过这次课程设计，我能够了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的专业基础课和专业课的知识，理论联系实际，从 中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习打好基础。 I 2 it is in a a to I s up As as my be I to of to s s V 目 录 序言 .零件的分析 .零件机械加工工艺规程设计 .毛 零件表面加工方法 .加工时段的划分 .工序的集中与分散 .及选择加工设备与工艺装备 .序尺寸及毛皮尺寸的确定 .毛坯余量及尺寸的确定 .确定机械加工余量和工序尺寸及切削用量 及间定额的计算 .夹具的设计 . 11 . 11 . 12 . 12 位误差分析 . 14 导元件的设计 . 15 维护简要说明 . 15 4体会与张望 . 15 参考文献 序言 机械制造工艺学课程设计 ,是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程，经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。 我希望能通过这次课程设计加深一下对先前学过的专业知识的理解和运用，培养独立的分析和解决工程实践问题的能力和熟悉并运用手册、规程及图表资料编写技术文件的基本技能，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力。 1 零件的分析 件的作用 题 目给定的零件是 叉。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，获得所需的速度和扭矩的作用。拨叉头以 22+0 孔套在变速叉轴上，并用花键与变速叉轴连接，拨叉教夹在变换齿轮的槽中，当需要变速时，操纵变速杆，变速操纵机构就通过拨叉头部的操纵槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移，拨叉脚拨动齿轮在化简轴上滑动以变换档位，从而改变主轴转速。 该零件的主要工作表面为叉轴孔 22+0，拨叉脚内表面及操纵槽。拨叉在变换档位时要承受弯曲应力及冲击载荷作用，因此该零件应 有足够强度，刚度和韧性，以适应拨叉的工作条件。 件的工艺分析 该拨叉的 需要加工部位 技术要求 通过对拨叉零件图分析，主要加工部位见 如下表 : 2 项目 公差等级 偏差（ 粗糙度 定位基准 25 的 六齿方花键孔 键孔中心线 22 的花键底孔 键孔中心线 两端的 2*150 倒角 键孔中心线 尺寸 8 的槽 端面 尺寸 18 的槽 端面 另 外确定该拨叉生产类型 根据要求，该零件为中批或大批量生产 2 零件机械加工工艺规程设计 坯的选择 零件材料 虑到此零件的工作过程中 所受冲击不大，零件结构又比较简单故选择铸件毛坯，因为有较高的精度要求所以选用熔模铸造 准的选择 基准的选择 对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准。并且作为粗基准的表面应平整，无毛刺，飞边或其他表面缺陷。该零件属于一般轴类零件，选用拨叉头左端面及 40用 40外圆面定位加工内孔可保证壁厚均匀，采用拨叉头左端面 A 面做粗基准加工右端面可为后续工序准备好精基准。 3 基准的选 择 主要应该考虑基准重合的问题。根据该拨叉零件图的技术要求及装配要求，选择拨叉头的右端面和叉轴孔 220+为精基准。因为零件上很多表面都可以用它们做基准进行加工，叉轴孔 220+轴线使设计基准，选用其作精基准加工操纵槽上表面及下表面，以及叉脚内表面。拨叉头右端面作精基准遵循了基准重合原则，因为该拨叉在轴向的尺寸多以该端面为设计基准。 艺路线的拟定 件表面加工方法选择 根据拨叉零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查机械制造技术基础课程设计指导教程确定各表面加工方案，如下表所示。 加工表面 尺寸精度等级 表面粗糙度 加工方案 40面 粗铣 半精铣 右端面 车 半精车 22 的花键底孔 孔 扩孔 两端的 2*15 倒角 倒角 25 花键孔 削 尺寸 8 的槽 削 尺寸 18 的槽 粗铣 精磨 工时段的划分 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、 半 精加工和精加工 阶段 。在粗加工阶段，以 40 的外圆表面为粗基准将精基准 4 右端面（ A 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；粗铣拨叉 B 面（ 28 X 40 平面） 粗铣尺寸 18的槽 。 半 精加工阶段， 半精铣 40面 ,粗车右端面和 完成拨叉 22孔的钻、扩加工并进行花键槽的拉削加工； 精加工阶段 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 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 订工艺路线 及选择加工设备与工艺装备 通过对拨叉工艺路线的分析，参照有关文件确定各工序的加工设备及工艺装备，见如下图： 工序号 工序名称 机床设备 刀具及量具 1 粗车右端面 转塔式六角车床 90 度车刀、游标卡尺 2 精车右端面 转塔式六角车床 90 度车刀、游标卡尺 3 钻花键孔 立式钻床 20中心钻、 游标卡尺 4 扩花键孔 立式扩床 21扩孔钻、 游标卡尺 5 倒角 2 转塔式六角车床 45度偏刀、 游标卡尺 6 拉六齿方型 花键 立式拉床 高速钢拉刀、游标卡尺 7 铣 800。 03槽 床 高速钢直齿精密级三面刃铣刀、量块 8 铣 1800。 12 床 高速钢直齿精密级三面刃铣刀、量块 9 磨宽为 1800。 12槽 磨床 砂轮、 量块 10 去毛刺 钳工台 平锉 11 清洗 清洗机 12 终检 塞规、卡尺等 5 械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 坯余量及尺寸的确定 1. 矩形花键底孔。 要求以矩形花键的外径定心，故采用拉削加工内孔尺寸为 220+ 见零件图，参照金属机械加工工艺人员手册 表 3定孔加工余量的分配。钻孔 20孔 21花键 ，花键孔要求以外径定心：拉削时加工余量参照金属机械加工工艺人员手册取 2 =12. 右端面的加工余量。 此工序分 2 个工步 1、粗铣右端面 2、精铣右端面。铣加工余量为 定机械加工余量和工序尺寸 及切削用量 及 间定额的计算 工 序 1： 车 拨叉右端面 加工条件： 工件材料：灰口铸铁 b=145铸造。 加工要求：粗、半精车 A 面并保证 28工序尺寸， 机床：车床 刀具：硬质合金刀具（ 参数为： r =12. b= o= 0 n=15 计算切削用量： （ 1）已知长度方向的加工余量为 3 实际端面的最大加工余量为 故分二次加工（粗车和半精车）。长度加工公差 级 （方向：入体方向） （ 2）进给量、根据切削用量简明手册（第 3 版）表 刀杆尺寸为 165 ，以及工件直径为 60（由于凸台 0 = . 按 床说明书 取 =n。 由于存在间歇加工所以进给量乘以 k=所以： 实际进 6 给量： f= 按 床说明书 （ 3）计算切削速度。 按切削简明手册表 切削速度的计算公式为 （寿命选T=60 V=Tmap xvf 其中： 58 M=正系数 切削手册表 所以 158/( 6.9(m/ （ 4）确定机床主轴转速 000r/ 按 床说 明书 200 r 以实际切削速度V= （ 5）切削工时，按工艺手册表 L+2+nw x f= （其中L=(652= 、 、 ） 辅助时间： 其 他 时 间 ：（ 总工时： 工序 2：精车右端面 （ 1）已知粗加工余量为 （ 2）进给量 f. 根据切削用量简明手册表 f=r 按 床说明书， mm/r 计算切削速度 按切削用量简明手册表 削速度的计算公式为（寿命选 T=60 V =Tmap xvf =158/( =m/ （ 3）确定机床主轴转速 . 000r/床说明书，取 00（ r/ 7 实际切削速度 V=（ 4）切削加工时，查工艺手册表 L+2+ 由于下一道工序是钻孔，所以留下 22阶， 所以L=(652= . 辅助时间： 其他时间： x（ = 总时间： 工序 3 钻花键孔 钻头选择：见切削用量简明手册表 头几何形状为（表 表 双锥修磨具刃，钻头参数： 20 =30， 2 =118， 2 =70， 2 =55 ,b=2=4 根据切削用量简明手册表 2定 f=、按机床进给强度决定进给量：根据表 当 b 210 0 可确定 f= 床说明书 取 f=n. 、 决定钻头磨钝标准及寿命 表 0头最大磨损量取 命 T=45、切削速度 由切削用量简明手册，表 =21m/n=1000V/ D=由机床技术资料得和 近的有280n/00n/取 280n/ n=280m/实际 =17 m/、 基本工时， (80+10)/ 入 切 量 及 超 切 量 由 表 查 出 + =10 所以(80+10)/ 工序 4 扩花键孔 刀具直径 1具几何参数同上。由于两孔直径相差不大，为了节省停车和调换走刀量等辅助时间， n 和 f 都不变，所以 上 倒角刀具 15锪钻由于两孔直径相差不大，以表面粗度要求不高手 8 动进给。 工序 5 车倒角 刀具：专用刀具。此工步使用到专用刀具与手动进给。 检验机床功率 按切削用量简明手册表 可以查出 当 160 245 41 车床说明书 主电机功率 11 可见比小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求 钻削功率检验按切削用量简明手册表 21 查得转矩 切削用量简明手册表由表 功率公式 C 00 车床说明书 主电机功率 11 可见 C 比小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要 工序 6 拉花键孔 单面齿升：根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿 为 拉削速度 ： v=s(切削工时 ： t=k/1000中 ： 单面余量 21削到 25 L 拉削表面长度， 80 考虑校准部分的长度系数，取 k 考虑机床返回行程系数，取 v 拉削速度（ m/ 拉刀单面齿升； Z 拉刀同时工作齿数， Z=l/p； P 拉刀齿距。 P=()2拉刀同时工作齿数 z=l/p=80/12 7 其 本 工 时 80 000 7= 9 工序 7 铣削 8+。 加工工件尺寸： 8+ 长度 L=40工要求：高速钢错齿三面刃铣刀（精密级 工余量 8 用乳化液冷却 机床： ) 选择刀具：由加工尺寸公差 所以铣刀精度为精密级 刀参数： L=8D=63 d=22 4 5 2 Z=16 2) 选择切削量 由于槽的深度为 8故一次走完， mm 切削用量简明手册表 确定 f=r 现取 f=r 6=z 3)选择铣刀磨钝标准及刀 具寿命：根据切削用量简明手册表 最大磨损量为 表 定刀具寿命： T=100) 决定切削速度 每齿进给量 切削用量简明手册 公式 ( 5,v=0.1,.2,.5,.1,m=m= ( n=1000 000 63=据 铣床说明书选 75r/际速度 000=选 根据 铣床说明书选选 10mm/10/375 16=z 1) 机床功率：根据切削用量简明手册表 式 圆 周 力 10 由表 28 得 0， ，c=(0 X 8 X 8/ 63 X 375 = M= 103= 000=据 铣床说明书，功率足够。 6) 基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表 m=(L+ )/40+14)/110= =14序 8 铣宽为 180+ 加工要求：用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽 180+ L=40工余量 23于此工步的设计尺寸精度要求很高，用铣削加工 很难达到尺寸精度的要求，所以为了留给下一道公序磨削的加工余量，所以分两步走， 3， 0 1) 选择刀具 铣刀参数： L=10 D=100mm d=30mm 5 2 Z=24 2) 选择铣削用量 由于槽的宽度为 18故二次走完， 3mm 0切削用量简明手册表 确定 f=r 现取f=r 4=z 3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据切削用量简明手册表 最大磨损量为 表 定刀具寿命： T=100中 4）确定切削速度 每齿进给量：决定切削速度 每齿进给量 切削用量简明手册 公式 ( 5,v=0.1,.2,.5,.1,m=m= 11 ( n=1000 000 100=314r/据 铣床说明书选 00r/际速度 000=选 50mm/ 根据 铣床说明书选选50mm/50/300 24=z 5） 基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表 m=(L+ )i/40+20)50= =20mm i=2(走两次 ) 工序 9 磨 18 ， 保证尺寸 181) 选择砂轮。 见切削手册第三章中磨料选择各表，结果为 40 127 其含义为：磨轮磨料为棕刚玉，为了防止粒度过小而磨轮堵塞，所以选用为粒度为 46#，硬度为软2 级。 平型砂轮，其尺寸为 16 6 40（ D d H）。 2) 切削用量的 选择。砂轮转速 n 砂 =3000r/机床说明书 )， v 砂 =s 进给量 f=50mm/单行程 ) 切削工时。当加工 1 个表面时 L+y+ ) i K/50= 3夹 具的设计 题的提出 加工表面为 22+，在给定的零件中，对本步加工的位置公差并未提出具体的要求，但也要保证一定的同轴度误差使壁厚均匀。因此，本步的重点应在卡紧的方便与快速性上。 查表可得 27 尺寸 公 12 差 = 位方案的确定 ： 根据加工 工序及零件图，加工尺寸，为确保加工尺寸孔跟外圆柱的同轴度在垂直加工方向上，不能产生移动跟转动。 由于 40 外圆有与肋板相交部分，形状特殊也得限制其沿加工方向的移动和转动。所以定位方案以弓箭的 上端面 和右端面为定位基准 平面 与 支承钉 实现 5点定位，再通过快速螺旋夹紧机构推动活动 V 型块压头夹紧工件。最终实现六点定位，属于完全定位。 削力及夹紧力计算 1） 计算切削力 ，由金属切削原理及刀具 得：材料具为高速钢时， 把数据代入公式可得： = 3376 N ,由金 属切削原理及刀具 料 具为高速钢时 ，把数据代入公式可得： 2） 估算夹紧力 由扭矩 M=33 可得， F=机械制造工艺学 6知 故 则 916N 13 实际夹紧力 其中安全系数 由机械工艺手册查得： 基本安全系数 加工性能为粗加工 刀具为高速钢麻花钻，刀具材料为 切削性能为连续切削 夹紧方式为手动夹紧 夹紧时手柄位置操作方便 工件与支撑面接触点确定 ， 对于螺旋夹紧机构，由金属切削机床夹具设计手册 查得，螺旋夹紧机构的所需夹紧转矩计算公式为： 式中 T 为应加在螺旋夹紧机构上的夹紧转矩， Q 为夹紧力， r 为螺纹的平均半径， 为螺纹升角，本装置中的快速螺旋夹紧机构螺纹升角为 ，摩擦角 一般取 10 度， 支撑表面摩擦系数， 为计算力臂，由于支承钉与活动V 型块为点接触。故 为 0，通过计算可得： 故工人所施加的力 一般工人所能扳动的力为 300N，手柄长为 150工人所能施加的转矩为 ，故此装置设计合理。力矩施加示意图如下图示： 14 位误差分析 使用夹具的时候，加工表面的位置误差与夹具在机床的位置以及工件在夹具中位置密切相关。由于工件定位所造成的加工表面相对其工序基准的位置误差成为定位误差。由于定位基准与工件工序基准 不 重合，所以 存在基准不成和误差， 查表，定位误差为： D= =T=得 D 小于 三 分之一倍的 T。满足定位误差的要求，所以定位方案可行。 导元件的设计 引导装置是在钻、镗类机床上加工孔和孔系时做刀具导向作用的。 引导元件可以提高被加工孔的几何精度、尺寸精度以及孔系的位置精度 。因此选用快换钻套，便于磨损后快速更换，更具机床夹具设计手册可知其具体参数。 具操作及维护简要说明 本夹具用在立式钻床 于钻扩 22 孔，工件以拨叉右端面， 40 外圆为定位基准，在底面支撑板，固定 V 型块及活动 V 型块共同作用下实现完全定位。夹紧时，旋动右侧螺旋夹紧装置推动活动 v 型块即可夹紧工
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