ca6140车床拨叉加工工艺及铣φ22孔上端面夹具设计

攀枝花学院学生课程设计（论文）题目CA6140车床拨叉加工工艺及铣22孔上端面夹具设计学生姓名学号所在院系机电工程学院专业机械设计制造及其自动化班级指导教师职称年月日攀枝花学院教务处制攀枝花学院本科学生课程设计任务书题目CA6140车床拔叉加工工艺及铣22孔上端面夹具设计1、课程设计的目的1、培养学生理论联系实际的设计思想，训练学生综合运用专业基础课程、专业课程的理论知识，结合生产实际完成一般机电产品（或零部件）的设计制造方法及步骤的设计能力。2、强化专业各课程知识的掌握，对各课程的有机联系与应用加深理解；3、培养学生的系统设计能力与综合应用知识解决工程问题的能力2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）对该零件制订出机械加工工艺规程，设计出主要的工艺装备（机床夹具）。最后完成机械加工工艺过程卡片，夹具的装配图及主要零件图12张以及设计说明书。学生需完成的任务15000字以上的设计说明书2提交设计的各种图纸、表格。3、主要参考文献1、陈日曜，金属切削原理，北京机械工业出版社，19932、吴圣庄，金属切削机床概论，北京机械工业出版社，19933王先逵，机械制造工艺学，北京机械工业出版社，20024刘友才，机床夹具设计，北京机械工业出版社，19954、课程设计工作进度计划明确设计要求，查资料,进行方案分析设计16学时确定方案，进行相应内容的设计计算32学时完成图纸的绘制32学时完成加工工艺规程及工艺装备设计32学时整理说明书16学时小组答辩8学时合计3周指导教师（签字）日期年月日教研室意见年月日学生（签字）接受任务时间年月日注任务书由指导教师填写。课程设计（论文）指导教师成绩评定表题目名称CA6140车床拔叉加工工艺及铣22孔上端面夹具设计评分项目分值得分评价内涵01学习态度6遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。02科学实践、调研7通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与课程设计有关的材料。工作表现2003课题工作量7按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。04综合运用知识的能力10能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。05应用文献的能力5能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。06设计（实验）能力，方案的设计能力5能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清晰、完整。07计算及计算机应用能力5具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。能力水平3508对计算或实验结果的分析能力（综合分析能力、技术经济分析能力）10具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。09插图（或图纸）质量、篇幅、设计（论文）规范化程度5符合本专业相关规范或规定要求；规范化符合本文件第五条要求。10设计说明书（论文）质量30综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学。成果质量4511创新10对前人工作有改进或突破，或有独特见解。成绩指导教师评语指导教师签名年月日目录序言21零件的分析311零件的作用312零件的工艺分析32工艺规程设计421确定毛坯的制造形式422基面的选择423制定工艺路线424机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定73切削用量及时间定额931粗铣22孔上端面932扩22孔933精铣22孔上端面1034精铰22孔1035粗镗、半精镗55孔1036粗镗、半精镗73孔1137钻8M螺纹孔、攻8螺纹、钻锥销孔1338铣断144夹具设计1531问题的提出1532夹具设计15设计总结17参考文献18序言机械制造工艺学课程设计是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。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，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技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，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、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大好基础。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。1零件的分析11零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22孔与操纵机构相连，下方的55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。12零件的工艺分析此拔叉有两组加工表面，它们之间有一定的位置要求，现分述如下1以22孔为中心的加工表面这一组加工表面包括22内孔，8锥销孔，M8螺纹孔，以及22孔的上端面。2以55圆孔为中心的加工表面这一组的加工表面包括55圆孔的内表面，55圆孔的上下两端面，73的内表面。这两组加工表面之间有一定的位置要求，主要是（1）40的上端面与22内孔的中心线的垂直度公差为005。（2）55圆孔的上下两端面与22内孔的中心线的垂直度公差为007。由上面分析可知，可以粗加小头孔上端面，然后以此作为精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。2工艺规程设计21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。查机械制造工艺及设备设计指导手册（后称指导手册）选用铸件尺寸公差等级CT9级。22基面的选择定位基准是影响拨叉零件加工精度的关键因素。基准选择得合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工过程中将问题百出，更有甚者，造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。（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。（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。（3）加工阶段的划分该拨叉加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段。4）工序的集中和分散本拨叉选用工序集中原则安排拨叉的加工工序。该拨叉的生产类型为成批生产，可以采用万能型机床配以专用工装、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证加工表面之间的相对位置精度要求。5加工原则1）遵循“先基准后其他”原则。2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。3）遵循“先主后次”原则。4）遵循“先面后孔”原则，首先加工拨叉上端面。23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。1工艺路线方案一工序1铸造毛坯。（预铸出55孔，22孔）工序2以40下表面为粗基准粗铣上表面。工序3半精铣40上平面，保证表面粗糙度32工序4扩两个22的孔。工序5铰22的孔，保证表面粗糙度16。工序6粗镗55的孔。工序7半精镗55的孔，保证表面粗糙度32。工序8粗镗55孔的上端面。工序9半精镗55孔上端面，保证表面粗糙度32。工序10粗镗55孔的下端面。工序11半精镗55孔下端面，保证表面粗糙度32。工序12钻M8螺纹孔，钻8锥销孔，攻M8螺纹。工序13切断。工序14检验。2工艺路线方案二工序1铸造毛坯。（预铸出55孔，22孔）工序2以40下表面为粗基准粗铣上表面。工序3半精铣40上平面，保证表面粗糙度32。工序4粗镗55的孔。工序5半精镗55的孔，保证表面粗糙度32。工序6扩22的孔。工序7铰22的孔，保证表面粗糙度16。工序8粗镗55孔的上端面。工序9半精镗55孔上端面，保证表面粗糙度32。工序10粗镗55孔的下端面。工序11半精镗55孔下端面，保证表面粗糙度32。工序12钻M8螺纹孔，钻8锥销孔，攻M8螺纹。工序13切断。工序14检验。3工艺方案的比较及分析上述两方案中方案一先加工40上端面，再加工内孔22，再以22孔为基准加工55内孔，而方案二先加工40上端面，再镗孔55，再以55内孔及上平面为基准加工22孔。由零件图可知55内孔与40上端面均与孔22有垂直度要求，按照基准统一的原则，应先加工22的孔，以其为精基准，再加工其它表面。因此最终工艺过程如表21所示。表21最终工艺路线表工序工序内容机床定位基准夹具或辅助工具刀具1铸造毛坯2粗铣22孔上端面XA5032立式铣床22孔下端面及小头孔外圆专用夹具套式面铣刀3扩22孔Z525立式钻床22上端面及小头孔外圆专用夹具硬质合金扩孔钻4精铣22孔上端面XA5032立式铣床22孔及22孔下端面专用夹具错齿三面刃铣刀5铰22孔Z525立式钻床22孔上端面及小头孔外圆专用夹具硬质合金铰刀6粗镗55孔T68镗床22孔及上端面专用夹具YG6硬质合金镗刀7半精镗55孔T68镗床22孔及上端面专用夹具YG6硬质合金镗刀8粗镗上73孔T68镗床22孔及下端面专用夹具YG6硬质合金镗刀9半精镗上73孔T68镗床22孔及下端面专用夹具YG6硬质合金镗刀10粗镗下73孔T68镗床22孔及上端面专用夹具YG6硬质合金镗刀11半精镗下73孔T68镗床22孔及上端面专用夹具YG6硬质合金镗刀12钻M8螺纹底孔Z525立式钻床22孔及上端面专用夹具高速钢麻花钻13攻丝Z525立式钻床22孔及上端面专用夹具丝锥M814钻8锥销孔Z525立式钻床22孔及上端面专用夹具高速钢麻花钻15铣断X61卧式铣床22孔及上端面专用夹具锯片铣刀16去毛刺17检查24机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定CA6140车床拔叉零件材料为TH200,零件重量为1KG，生产类型为大批大量生产，采用铸造毛坯。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及毛坯尺寸如表22所示。表22机械加工余量及毛坯尺寸表工序加工表面工序名称工序间余量/MM经济精度/MM表面粗糙度/UM工序基本尺寸/MM标注工序尺寸公差/MM精铣10IT11325050016粗铣20IT1263515102540上端面铸件15353122内孔铰02IT7162222021扩18IT1063218218084铸件IT112020130半精镗2IT1032555540粗镗3IT126353536055内圆表面铸件1505013切削用量及时间定额31粗铣22孔上端面（1）加工条件机床XA5032立式铣床。刀具套式面铣刀，D50MM,Z5（2）切削用量查切削手册可得01MM/Z，由机械设计手册可以直接查出铣ZF削速度V60M/MIN，采用套式面铣刀，D50MM,Z5，则SNDV10382R/MIN。按机床说明书，见机械制造技术基础此转速与5061382R/MIN相近的机床转速为355R/MIN。所以实际铣削速度V557M/MIN。则Z1775MM/MIN。MFZSN（3）计算基本工时113MINMTFL5172032扩22孔（1）加工条件机床Z525立式钻床刀具硬质合金扩孔钻，粗钻时D20MM，钻头采用双头刃磨法，后角12，二重刃长度B25MM,横刀长B15MM,宽L3MM,棱带长度,。ML51120130（2）选择切削用量查切削手册可得，所以，RMF/8673520DL08MM/R。F查机械加工工艺手册可得CV14M/MIN，根据公式N202R/MIN，查机械制造设计基础，选择立式钻床Z525取CV10SNDN195M/MIN，故实际切削速度为V134M/MIN。（3）计算基本工时037MIN80215NFLTM33精铣22孔上端面（1）加工条件机床XA5032立式铣床。刀具错齿三面刃铣刀，D40MM,D100MM,Z10（2）切削用量查切削手册可得003MM/Z，由机械设计手册可以直接查出ZF铣削速度V73M/MIN，采用套式面铣刀，D50MM,Z5则SNDV10581R/MIN。40731按机床说明书，见机械制造技术基础此转速与581R/MIN相近的机床转速为575R/MIN。所以实际铣削速度V723M/MIN。Z172MM/MINMFZSN（3）计算基本工时157MINTMFL172034精铰22孔（1）加工条件机床Z525立式钻床。刀具硬质合金铰刀（2）切削用量查机械制造设计基础可得进给量126MM/R,切削速度为FV8M/MIN所以1MM/R,V8M/MIN,根据公式，N115R/MIN,根FCV10SND据切削说明书取N97R/MIN,故实际切削速度为V67M/MIN。（3）切削工时062MIN01975NFLTM35粗镗、半精镗55孔1粗镗1）加工条件机床镗床T68刀具YG6硬质合金镗刀2选择切削用量查切削手册可得进给量027MM/R，切削速度V0204M/S，F取V025M/S,则转速N936R/MIN,查得T68标准转速N100R/MIN,则DV10实际速度V1602M/MIN。N3）计算基本工时T,因为镗刀主偏角,所以取FLFNLL321K0455，取3，取5。代入公式可得T159MIN1L2L3L2半精镗1）加工条件机床镗床T68刀具YG6硬质合金镗刀2选择切削用量查切削手册可得进给量015MM/R，切削速度V0204M/S，F取V03M/S,则转速N104R/MIN,查得T68标准转速N100R/MIN,则实DV10际速度V1728M/MIN。10DN3）计算基本工时T,因为镗刀主偏角,所以取FNLFLL321K0455，取3，取5。代入公式可得T287MIN1L2L3L36粗镗、半精镗73孔（1）粗镗1）加工条件机床镗床T68刀具YG6硬质合金镗刀，刀具直径D30MM。刀具主偏角90度，副RK偏角15度，刃倾角10度，前角10度，后角6度。RKS002）切削用量由于加工余量为16MM，可分两次走刀。取其直径余量分别为10MM,6MM。所以5MM,3MM1PA2P确定进给量查机械制造技术基础课程设计指南表5115可得026MM/R,05MM/R1F2F确定切削速度根据机械制造技术基础课程设计指南表28,V，式中VYXPMVKFATC208，02，04，M028，100810810409，所以VVVYVK74M/MIN，62M/MIN，305R/MIN，278R/MIN，查机1V21ND02NDV10床转速表取370R/MIN，305R/MIN，则1N27552M/MIN，67997M/MIN。12V3）计算基本工时根据镗削机动时间的计算公式JTFNL因为刀具主偏角为90度，所以取3，取5，取5,取IFNLL3211L2L3L1。代入公式可得019MIN,012MINI1JT2JT2半精镗1）加工条件机床镗床T68刀具YG6硬质合金镗刀，刀具直径D30MM。刀具主偏角90度，副RK偏角10度，刃倾角0度，前角15度，后角6度。RKS002）切削用量确定背吃刀量查机械加工工艺手册表2466可得06MM,04MM，可分两次走刀即可完成加工。1PA2PA确定进给量查机械制造技术基础课程设计指南表5115可得025MM/R,015MM/R1F2F确定切削速度根据机械制造技术基础课程设计指南表28,V式中VYXPMVKFATC20802，04，M028，100810810409，所以VVVYVK1156M/MIN，1691M/MIN，504R/MIN，737R/MIN1V2V1ND02NDV10，查机床转速表取480R/MIN，710R/MIN，则1N211003M/MIN，1607M/MIN。123）计算基本工时根据镗削机动时间的计算公式，因为刀具主偏角为90度，所以取3，取5，JTFNLIFLL3211L2L取5,取1。代入公式可得015MIN,017MIN3LI1JT2JT37钻螺纹孔、攻螺纹、钻锥销孔8M88（1）钻螺纹底孔69MM机床Z525立式钻床。刀具高速钢麻花钻。查切削手册可得进给量022MM/R，V17M/MIN,则F8556R/MIN,查简明手册可取N680R/MIN,则实际切削速度SNDV10为V1473M/MIN。计算基本工时超切量和入切量分别为2MM，则0087MINNFLTM2068492攻螺纹M8机床Z525立式钻床。刀具丝锥M8,P125MM。切削用量选为V75M/MIN,机床主轴转速为298R/MIN,取SNDV10N272R/MIN,则V68M/MIN,则0038MIN10DNFLTM257493钻锥销孔8机床Z525立式钻床刀具高速钢麻花钻查切削手册可得进给量022MM/R，V17M/MIN,则F685R/MIN,查简明手册可取N680R/MIN,则实际切削速度为SNDV10V1675M/MIN。计算基本工时超切量和入切量分别为5MM，则0334MINNFLTM20681438铣断机床X61卧式铣床刀具锯片铣刀D160MM,L4MM,Z40采用X61卧式铣床,查切削手册可得进给量010MM/Z，V27M/MIN,则F54R/MIN,查简明手册可取N100R/MIN,则实际切削速度为SNDV10V502M/MIN,此时工作台每分钟进给量为ZN400MM/MIN。查MF切削手册可得400MM/MIN。MF计算基本工时超切量和入切量分别为15MM，则0258MINMFLT40374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。经过与老师协商，决定设计第二道工序粗铣22孔上端面的铣床夹具，本夹具将用于XA5032立式铣床，刀具为套式面铣刀。31问题的提出本夹具是用来粗铣40MM圆柱的上端面，该工序完成后此端面主要作为后道工序的精基准，所以主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度和表面粗糙度要求。32夹具设计1定位基准选择由于是第一道工序，只能是以底面为粗基准。2切削力及夹紧力计算（1）切削力见切削手册表328WFQUEYZXPNDAFC0其中650，15，10，016，072，40，086，80FCPAFXZFFYEAUFOD，086，WF0，Z10Q代入上式，可得F1435N因在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内，安全系数K。4321