C6140车床拨叉零件的机械加工工艺规程及夹具设计 精品.doc

C6140 车床拨叉 零件的 机械加工工艺规程及夹具设计 目录 设计任务书 3 设计总说明 4 序言 5 1 拨叉的分析拨叉的分析 6 1 1 拨叉的作用 6 1 2 拨叉的工艺分析 6 1 3 拨叉的工艺要求 6 2 零件的分析 7 2 1 零件的作用 7 2 2 零件的技术要求 7 2 3 零件的工艺分析 8 3 工艺规程设计工艺规程设计 9 3 1 确定毛坯的制造形式 9 3 2 基面的选择 9 3 3 1 制定工艺路线 10 2 工装的选用 11 3 4 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 12 3 5 确定切削用量及基本尺寸 14 4 夹具设计夹具设计 22 4 1 问题的提出 22 4 2 夹具设计 22 1 定位基准的选择 23 2 切削力和夹紧力计算 24 4 3 定位误差分析 24 4 4 家居设计及操作的简要说明 25 参考文献 26 小结 27 设 计 任 务 书 课程编号J1410018课程名称机械设计与制造周数12 实施地点教学楼班级机制 1206人数44 起止时间20XX 6 23 7 11形式 集中 分散指导教师曹龙斌 设计 进度 安排 6 23 6 24 6 25 6 26 6 28 6 30 7 2 7 3 7 4 7 7 7 8 7 9 7 10 7 11 上午 10 30 指导教师布置课程设计任务 明确设计任务 阅读设计任务书和指导书 收集 借阅有关资料 手册 对零件进行工艺分析 画出零件图 确定 毛坯的制造方式 绘制毛坯简图 制定机械加工工艺路线 选择定位基准 选择机床及工 夹 量 刃具 确定加工 余量及工序间尺寸与公差 确定切削用量 画出毛坯图 填写工艺过程卡 填写工序 卡 确定夹具设计方案 选择定位元件 计算 所需夹紧力 选择夹紧方案 绘制夹具装配图 绘制夹具零件图 整理设计说明书 答辩 评定成绩 具体设计方法 步骤见 机械制造技术基础课 程设计指导教程 和教 材 机械制造技术基础 另外主要参考书目 1 机床专用夹具图册 2 机械制造装备设计 3 机械制造工艺设计 简明手册 4 机械制造工艺学课 程设计指导书 5 实用机械加工手册 设计 内容 一 设计题目与要求 某个零件 零件的机械加工工艺规程及夹具设计 年产量为 5000 件 大批生 产 零件由指导教师指定 零件参考图附后 二 设计内容 1 对零件进行工艺分析 画零件图 2 确定毛坯的制造方式 绘制毛坯简图 3 制定零件的机械加工工艺路线 填写机械加工工艺过程卡 4 对指定工序 选择机床及工 夹 量 刃具 确定加工余量及工序间尺寸与 公差 确定切削用量 填写工艺过程卡 5 对指定工序进行机床夹具设计计算和机构设计 画夹具装配图 6 对夹具的一个零件设计零件图 7 编写设计计算说明书 要求 设计工作要求提交 1 零件图 1 张 A4 A3 2 毛坯图 1 张 A4 A3 3 机械加工工艺过程卡 1 张 4 机械加工工序卡 1 张 5 夹具结构设计装配图 1 张 A1 A0 6 夹具结构设计零件图 1 张 A4 A1 7 课程设计说明书 1 份 参考广东海洋大学说明书撰写格式 注 本表按自然班填写 于动员时发给学生 不够纸请另附页 设计总说明 拔叉经过钻 25H7 孔 钻 60H12 孔 叉口铣断 铣叉口侧面铣断 铣 16H11 槽等加工 工序 在每道加工工序中都要有相对应的夹具来固定拔叉 避免拔叉在钻孔或者铣断的过程 中发生振动产生加工误差 本课程设计就是要我们自己在设计中解决相对应的问题设计符合 要求的夹具 在设计画图中熟悉掌握运用 CAD 绘图 在生产过程中 使生产对象 原 材料 毛坯 零件或总成等 的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程 如毛坯制造 机械加工 热处理 装配等都称之为工艺过程 在制定工艺过程 中 要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步 加工该工序的机车及机床 的进给量 切削深度 主轴转速和切削速度 该工序的夹具 刀具及量具 还 有走刀次数和走刀长度 最后计算该工序的基本时间 辅助时间和工作地服务 时间 关键词 工序 工艺 工步 加工余量 定位方案 序言 机械制造工艺学设计是在我们学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末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 解决问题的能力 为今 后参加祖国的 四化 建设打下一个良好的基础 由于能力所限 设计尚有许多不足之处 恳请各位老师给予指导 1 拨叉 C 的分析 1 1 拨叉 C 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 主要起换档 使主轴回转运动按照工作者的要求工作 获得所需的 速度和扭矩的作用 1 2 拨叉 C 的工艺分析 拨叉 C 是一个很重要的零件 因为其零件尺寸比较小 结构形 状较复杂 其加工内花键的精度要求较高 此外还有上端面要求加 工 对精度要求也很高 其底槽侧边与花键孔中心轴有垂直度公差 要求 上端面与花键孔轴线有平行度要求 因为其尺寸精度 几何 形状精度和相互位置精度 以及各表面的表面质量均影响机器或部 件的装配质量 进而影响其性能与工作寿命 因此它们的加工是非 常关键和重要的 1 3 拨叉 C 的工艺要求 一个好的结构不但要应该达到设计要求 而且要有好的机械加 工工艺性 也就是要有加工的可能性 要便于加工 要能够保证加 工质量 同时使加工的劳动量最小 而设计和工艺是密切相关的 又是相辅相成的 设计者要考虑加工工艺问题 工艺师要考虑如何 从工艺上保证设计的要 2 2 零件的分析零件的分析 2 1 零件的作用零件的作用 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 起换档 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 的作用 零件上方的 25 孔与操纵机构相连 二下方的 60 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 两件 零件铸为一体 加工时分开 2 2 零件的技术要求零件的技术要求 拨叉零件技术要求表 加工表面尺寸及偏差 mm 公差及精度 等级 表面粗糙度 Ra 形位公差 mm 25 孔两端面80IT12 25 孔25H7IT81 6 60 孔60H12IT93 2 60 孔两端面12d11IT103 2 螺纹孔顶面距 25 孔中心 线 36 IT116 3 M22x1 5 螺纹M22x1 5 铣槽端面距槽底面 8H12IT116 3 铣 16H11 槽16H1IT93 2 2 3 零件的工艺分析零件的工艺分析 CA6140 车床共有两处加工表面 其间有一定位置要求 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 的孔 以及 42mm 的圆柱两端面 其中主要加工表面为 25H7mm 通孔 2 以 60mm 孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括 60H12 的孔 以及 60H12 的两个端面 主要是 60H12 的孔 3 铣 16H11 的槽 这一组加工表面包括 此槽的端面 16H11mm 的槽的底面 16H11mm 的槽两侧面 4 以 M22 1 5 螺纹孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括 M22 1 5 的螺纹孔 长 32mm 的端面 主要加工表面为 M22 1 5 螺纹孔 这两组加工表面之间有着一定的位置要求 主要是 1 60 孔端面与 25H7 孔垂直度公差为 0 1mm 2 16H11mm 的槽与 25H7 的孔垂直度公差为 0 08mm 由上面分析可知 加工时应先加工一组表面 再以这组加工后表面为基准 加工另外一组 3 3 工艺规程设计工艺规程设计 3 1 确定毛坯的制造形式 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 故选择铸件毛坯 3 2 基面的选择基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一 基面选择得正确与合理可以 使加工质量得到保证 生产率得以提高 否则 加工工艺过程中回问题百出 更有甚者 还会造成零件的大批报废 是生产无法正常进行 1 粗基准的选择 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粗基 准 根据这个基准选择原则 现选取 25孔的不加工外轮廓表面作为粗 021 0 0 基准 利用一组共两块 V 形块支承这两个 42 作主要定位面 限制 5 个自由 度 再以一个销钉限制最后 1 个自由度 达到完全定位 然后进行铣削 2 精基准的选择 主要应该考虑基准重合的问题 当设计基准与工序基准不重合时 应该 进行尺寸换算 这在以后还要专门计算 此处不再重复 3 3 制定工艺路线制定工艺路线 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 在生产纲领已确定的情况下 可以考虑采用万能性机 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 工艺路线方案 工序一 以 42 外圆为粗基准 粗铣 25 孔下端面 工序二 精铣 25 孔上下端面 工序三 以 25 孔上端面为精基准 钻 扩 铰 精铰 25 孔 孔的精度达 到 IT7 工序四 以 25 孔为精基准 粗铣 60 孔上下端面 工序五 以 25 孔为精基准 精铣 60 孔上下端面 保证端面相对孔的垂 直度误差不超过 0 1 工序六 以 25 孔为精基准 钻 镗 铰 60 孔 保证空的精度达到 IT8 工序七 两件铣断 工序八 以 25 孔为精基准 铣螺纹孔端面 工序九 以 25 孔为精基准 钻 20 孔 装配时钻铰锥孔 工序十 以 25 孔为精基准 钻一个 20 孔 攻 M22 1 5 螺纹 工序十一 以 25 孔为精基准 铣槽端面 工序十二 以 25 孔为精基准 铣 16H11 的槽保证槽的侧面相对孔的垂直度 误差是 0 08 工序十三 检查 虽然工序仍然是十三步 但是效率大大提高了 工序一和工序二比起工艺 路线方案二快了一倍 实际铣削只有两次 而且刀具不用调整 多次加工 60 25 孔是精度要求所致 在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上列 出了拨叉的工艺路线 拨叉工艺路线及设备 工装的选用 工序号工序名称机床设备 X53K刀具量具 1 粗 精铣 25 孔端面 立式铣床 Z5125A端铣刀游标卡尺 2 钻 扩 铰 25 孔 立式钻床麻花钻头游标卡尺 3检查 4 钻 镗 铰 60 孔 钻床 Z5163A麻花钻头 镗到 刀 游标卡尺 5铣断卧式铣床 X61K锯片铣刀 6铣 60 孔两端 面 卧式铣床 X5032端铣刀游标卡尺 7铣螺纹孔顶面立式铣床 X53K端铣刀游标卡尺 8钻 攻螺纹 M22x1 5 钻床 Z5163K麻花钻头 丝锥 9铣槽端面立式铣床 X53K端铣刀游标卡尺 10铣 16H11 槽万能铣床 X61K三面刃铣刀游标卡尺 11去毛刺 12检查 3 4 机械加工余量机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定工序尺寸及毛坯尺寸的确定 1 CA6140 车床拨叉 零件材料为 HT200 硬度 190 210HB 毛坯重量 1 45kg 生产类型为中批量 铸造毛坯 据以上原始资料及加工路线 分别确定各家工表面的机械加工余量 工序尺寸 及毛坯尺寸如下 外圆表面 42 考虑其零件外圆表面为非加工表面 所以外圆表面为铸造毛坯 没有粗糙 度要求 因此直接铸造而成 2 外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差 25 60 端面 查 机械制造工艺设计简明手册 以下称 工艺手册 表 3 1 26 25 60 端面长度余量均为 2 均为双边加工 拨叉上端面的偏差及加工余 量计算根据工序要求 其加工分粗 精铣加工 各工步余量如下 粗铣 参照 机械加工工艺手册第 1 卷 表 3 2 23 其余量值规定为 mm4 3 7 2 现取 mm0 3 表 3 2 27 粗铣平面时厚度偏差取 mm28 0 精铣 参照 机械加工工艺手册 表 2 3 59 其余量值规定为 1mm 铸造毛坯的基本尺寸为 723 0176mm 根据 机械加工工艺手册 表 2 3 11 铸件 尺寸公差等级选用 CT7 再查表 2 3 9 可得铸件尺寸公差为 1 1mm 毛坯的名义尺寸为 723 0176mm 毛坯最小尺寸为 760 5575 45mm 毛坯最大尺寸为 760 5576 55mm 粗铣后最大尺寸为 72173mm 粗铣后最小尺寸为 730 2872 72mm 精铣后尺寸与零件图尺寸相同 即保证尺寸 72mm 表面与花键轴的平行度 公差为 0 1mm 3 18H11 0 018018 槽偏差及加工余量 铸造时槽没铸出 参照 机械加工工艺师手册 表 21 5 得粗铣其槽边双 边机加工余量 2Z 2 0mm 槽深机加工余量为 2 0mm 再由参照参考文献 1 表 21 5 的刀具选择可得其极限偏差 粗加工为 0 1100 精加工为 0 0130 粗 铣两边工序尺寸为 18216mm 粗铣后毛坯最大尺寸为 160 1116 11mm 粗铣后毛坯最小尺寸为 16 0 16mm 粗铣槽底工序尺寸为 33mm 精铣两边工序尺寸为 0 013018 已达到其加工要求 0 018018 4 2 M8 螺纹偏差及加工余量 参照 机械加工工艺手册 表 2 2 2 2 2 25 2 3 13 和 互换性与技术测量 表 1 8 可以查得 钻孔的精度等级 12 IT 表面粗糙度 12 5Raum 尺寸 偏差是 0 15mm 查 机械加工工艺手册 表 2 3 47 表 2 3 48 表 2 3 71 确 定工序尺寸及加工余量为 加工该组孔的工艺是 钻 攻丝 钻孔 6 7mm 攻丝 攻 2 M8 螺纹孔 5 其他尺寸直接铸造得到 由于本设计规定的零件为中批量生产 应该采用调整加工 因此在计算最大 最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认 3 5 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 工序一工序一 以 42 外圆为粗基准 粗铣 25 孔上下端面 1 加工条件 工件材料 HT200 b 0 16GPa HB 200 241 铸造 加工要求 粗铣 25 孔上下端面 机床 X62 型卧式铣床 刀具 W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀 牌号 YG6 铣削宽度 ae 60 深度 ap 4 齿数 z 10 故据 切削用量简明手册 后简称 切削手册 取刀具直 径 do 80mm 选择刀具前角 o 0 后角 o 15 副后角 o 10 刀齿斜角 s 15 主刃 Kr 60 过渡刃 Kr 30 副刃 Kr 5 过渡刃宽 b 1 5mm 2 切削用量 1 铣削深度 因为切削量较小 故可以选择 ap 1mm 一次走刀即可完成所需长度 2 每齿进给量 机床功率为 10kw 查 切削手册 f 0 08 0 15mm z 由于是对称铣 选较 小量 f 0 15 mm z 3 查后刀面最大磨损及寿命 查 机械切削用量手册 表 8 寿命 T 180min 4 计算切削速度 按 2 表 14 V 1 84 mm s n 439 r min 6 44 mm s f V 5 计算基本工时 tm L Vf 90 36 6 44 60 0 33min 工序二工序二 精铣 25 孔上下端面 1 加工条件 工件材料 HT200 b 0 16GPa HB 200 241 铸造 加工要求 精铣 25 上下端面 机床 X62 型卧式铣床 刀具 W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀 牌号 YG6 铣削宽度 ae 60 深度 apPcc 12 8kw 故校验合格 6 计算基本工时 tm L Vf 80 500 0 16min 9 6s 工序六工序六 以 25 孔为精基准 粗铣 60 孔上下端面 1 加工条件 工件材料 HT200 b 0 16GPa HB 190 241 铸造 机床 XA5032 卧式铣床 刀具 W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀 牌号 YG6 铣削宽度 ae 60 深度 apPcc 2 7kw 故校验合格 6 计算基本工时 tm L Vf 72 9 375 0 216min 工序七工序七 以 25 孔为精基准 精铣 60 孔上下端面 1 加工条件 工件材料 HT200 b 0 16GPa HB 190 241 铸造 机床 XA5032 卧式铣床 刀具 W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀 牌号 YG6 铣削宽度 ae 60 深度 apPcc 2 7kw 故校验合格 6 计算基本工时 tm L Vf 72 9 375 0 216min 结果 ap 0 3mm f 0 21 mm z nc 235r min Vfc 600 4mm s 工序八工序八 铣螺纹孔顶面 1 选择机床及刀具 机床 X53K 立式铣床 刀具 硬质合金钢端铣刀 牌号 YG6 2 切削用量 1 铣削深度 因为切削量较小 故可以选择 ap 1 5mm 一次走刀即可完成所需长度 2 刀具耐用度 查 2 表 寿命 T 180min 3 计算切削速度 查 2 得 Vc 0 38mm s n 1 53r min Vf 1 42mm s s16 1 20 28 85 1 nf L tm 工序九工序九 粗铣 半精铣 精铣槽 16H11 的端面 1 选择机床刀具 选择立式铣床 X53K 硬质合金钢端铣刀60 p a 2 切削用量 查 2 表 5 f 0 14 0 24mm r T 180min 取 f 0 15mm r v 1 84m min n 7 32r min min 44 6 mVf 3 计算工时 s19 4 44 6 243 1 nf L tm 半精铣 04s 4 44 6 242 2 nf L tm 23s 8 ttT m2m1m 工序十工序十 精铣槽 16H11 本道工序精铣槽之前已进行了粗铣和半精铣工步 此工序精铣槽须满足各 技术要求包括 槽宽 16H11 槽深 8H12 槽两侧面粗糙度为 3 2 槽底面 粗糙度为 6 3 1 选择机床及刀具 机床 x61W 型万能铣床 刀具 错齿三面刃铣刀铣槽 do 16mm 查 1 表 8 国家标准 GB1118 D 160mm d 40mm L 16mm 齿数 z 24 2 计算切削用量 1 由 1 表 9 4 1 和 3 查得 走刀量 f 0 67 mm r 2 铣刀磨钝标准和耐用度 由 1 表 9 4 6 查得 磨钝标准为 0 2 0 3 表 9 4 7 查得 耐用度为 T 150min 3 切削速度 由 1 式 3 2 v Pu w Y f X p m q V k zaaaT dC V VVV v 0 v 查表 9 4 8 得其中 修正系数0 1 v k 40 V C2 0 v q1 0 v X m 0 54 0 v Y5 0 v u1 0 v p mm z f af028 0 24 67 0 6 w a8 p a 代入上式 可得 v 49 5m min 0 82m s 4 确定机床主轴速度 min 5 390 5 6 1000 rsr dw v ns 由 3 按机床选取主轴转速为 6 33 r s 所以 实际切削速度为 min 2 196 27 3 1000 msm dn v ww 3 计算切削工时 s zna yl v L T ff m 77 32 4 夹具设计夹具设计 设计工序设计工序 精铣槽精铣槽 16H11 的夹具 的夹具 4 1 问题的提出问题的提出 本夹具用于在卧式铣床上加工拨叉的 16H11 槽 工件以 25H7 孔 叉口 侧面及 60H12 叉口为定位基准 在长销 6 支承板 4 及削边销 3 上实现完全定 位 夹紧时 首先旋转手柄 2 夹紧叉口部位 再旋动螺母 8 带动夹爪 5 和 7 浮动夹紧 25 孔两端面 最后转动手柄 1 镇定夹爪位置 夹爪 7 可旋转 90 以便装取工件 4 2 夹具设计夹具设计 1 定位基准的选择 拟定加工路线的第一步是选择定位基准 定位基准的选择必须合理 否则将 直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量 基准选择不当 往往会增加工序或使工艺路线不合理 或是使夹具设计更加困难甚至达不到零 件的加工精度 特别是位置精度 要求 因此我们应该根据零件图的技术要求 从保证零件的加工精度要求出发 合理选择定位基准 此零件图没有较高的技 术要求 也没有较高的平行度和对称度要求 所以我们应考虑如何提高劳动效 率 降低劳动强度 提高加工精度 25 的孔和其两端面都已加工好 为了使 定位误差减小 选择已加工好的 25 孔和其端面作为定位精基准 来设计本道 工序的夹具 以两销和两已加工好的 25 孔的端面作为定位夹具 为了提高加工效率 缩短辅助时间 决定用简单的螺母作为夹紧机构 2 切削力和夹紧力计算 1 刀具 高速钢错齿三面刃铣刀 160mm z 24 机床 x61W 型万能铣床 由 3 所列公式 得 F V FzF w q u e y z X pF nd zafaC F 0 查表 9 4 8 得其中 修正系数0 1 v k 30 F C83 0 F q0 1 F X z 24 65 0 F y83 0 F u8 P a0 F w 代入上式 可得 F 889 4N 因在计算切削力时 须把安全系数考虑在内 安全系数 K 4321 KKKK 其中 为基本安全系数 1 5 1 K 为加工性质系数 1 1 2 K 为刀具钝化