ca6140车床变速拨叉机械加工工艺及加工拨叉工作面夹具设计

制造技术课程设计题目CA6140车床变速拨叉机械加工工艺及加工拨叉工作面夹具设计班级学号姓名指导教师海都学院工程系目录一、零件的分析（一）零件的作用2（二）零件的工艺分析2二、工艺规程的设计（一）确定毛坯的制造形式2（二）基面的选择3（三）制定工艺路线4（四）机械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸的确定5（五）确立切削用量及基本工时7三、夹具设计（一）问题的提出13（二）夹具设计13四、设计总结16五、参考文献17六、工序简图18一、零件的分析（一）零件的作用本次设计所给题目的零件是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，二下方的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。另外两件零件铸为一体，加工时分开。（二）零件的工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求1、小头孔以及与此孔相通的的锥孔、螺纹孔2、大头半圆孔553、小头孔端面、大头半圆孔上下73端面，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为007MM，小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为005MM。由上面分析可知，可以粗加小头孔端面，然后以此作为粗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。二、工艺规程的设计（一）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，生产类型为中批生产，故选择木摸手工砂型铸件毛坯。查机械制造工艺设计简明手册第38页表223，选用铸件尺寸公差等级为CT11，加工余量等级为H。（二）基面的选择基准的选择是工艺规程设计中的重要工作，定位基准的正确合理选择，能使零件加工质量得到保证，提高生产效率，节省生产时间和成本。（1）粗基准的选择在选择粗基准时，一般遵循下列原则1、保证相互位置要求原则；2、保证加工表面余量合理分配原则；3、便于工件装夹原则；4、粗基准一般不重复使用的原则；5、为了保证所有加工表面有足够的加工余量，选用加工余量小的表面作粗基准，不要用同一尺寸方向上。为了方便装夹，以及依据以不加工表面为基准和毛皮表面质量较好者为基准的原则，选底端面为基准。（2）精基准的选择主要考虑基准重合的原则，选用统一的基准有利于保证零件的精度。多用“一面两孔”的定位方式定位，所以选择小头孔轴线和底面为精基准。（三）制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当根据零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度得到保证。在生产纲领已经确定的情况下，可以考虑采用机床配以专用工具卡，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，以便是生产成本尽量下降。查机械制造工艺设计简明手册第20页表147、148,选择零件的加工方法及工艺路线方案如下方案一工序以40的下平面为基准，粗铣两端通孔22上表面工序粗铣中间孔55上平面工序粗铣中间孔55下平面工序粗镗中间55的孔工序半精镗中间55的孔工序钻、扩、粗铰、精铰两小端头孔至22工序精铣中间孔上端面工序精铣中间孔下端面工序钻69螺纹底孔、8锥销孔、攻M8螺纹工序切断工序去毛刺，检验方案二工序粗铣两端通孔22上表面工序精铣两端通孔22上表面工序钻、扩、粗铰、精铰两小端头孔至22工序粗镗55的孔工序半精镗55的孔工序钻69螺纹底孔、8锥销孔、攻M8螺纹工序切断工序粗铣中间孔两端面工序精铣中间孔两端面工序去毛刺，检验工艺路线的比较分析对以上两种方案的优缺点分析，方案一是先加工内孔22,再以22孔为基准加工55内孔,方案二先镗孔55,以底面及22外圆面为基准，再以55内孔及上平面加工22孔。由零件图可知22孔的设计基为准55孔的中心线，所以加工22孔时定位基准最好为55孔的中心线，可保证其加工的位置精度。最后确定方案二的加工工艺路线为该零件的加工路线。（四）机械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸的确定零件材料为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，生产类型为中批生产，故选择木摸手工砂型铸件毛坯。根据上述原始材料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下1、两端通孔22上表面考虑手工砂型铸件毛坯的表面粗糙度,而加工表面125RAM的表面粗糙度要求为，工序基准尺寸为40MM的要求，故32RAM采用粗铣一次，精铣一次，粗铣加工余量20MM，（简明手册224尺寸公差等级CT11，加工余量等级MAH级），精铣加工余量10MM,（简明手册2321。2、两端22的通孔考虑到通孔的表面粗糙度，公差等级IT7，加工要求16RAM很高，故采用钻、扩、粗铰、精铰的工序，根据简明手册P64表238查得如下数据精铰加工余量为006MM，工序经济精度等级为IT7，表面粗糙度，基本工序为50MM。16RAM粗铰加工余量为014MM，工序经济精度等级为IT8，表面粗糙度，基本工序为50MM。32扩孔加工余量为18MM，工序经济精度等级为IT11，基本工序为50MM。3中间孔55考虑到中间孔55的表面粗糙度，采用粗镗、半精32RAM镗的加工工序，根据简明手册P64表238查得如下数据半精镗加工余量为2MM，表面粗糙度，基本工序为30MM。粗镗加工余量为20MM，表面粗糙度，基本工序为64RA30MM。4中间孔两端面0721根据表面粗糙度，尺寸精度等级的要求，采用粗铣、3RAM精铣的工艺，粗铣的加工余量20MM，精铣加工余量为10MM，（简明手册表2321）（五）确立切削用量及基本工时工序粗铣两端通孔22上表面已知毛坯加工余量为20MM，毛坯长度方向的最大加工余量为20MM，一次加工即可。根据实用金属切削加工工艺手册表10212，选用YG8硬质合金刀，根据机械加工工艺手册表814，每齿进给量F01801MM/Z。根据机械加工工艺手册表823可以直接查出铣削速度VC4590M/MIN。取VC60M/MIN。则NS1000V/D10006050380R/MIN现采用X51立式铣床参数（机械制造工艺设计简明手册明手册表4236）取380R/MIN,故实际切削速度为VC60R/MIN工作台每分钟进给量应该为MF0157380399MM/MINMF查机床数据得（见机械制造工艺手册表4237）取400M/MIN则切削工时/90/425INMTLF工序精铣两端通孔22上表面根据实用金属切削加工工艺手册表815，毎齿进给量F0203MM/Z根据工艺手册表10230，采用高速钢镶齿三面刃，D80MM，Z10根据实用金属切削加工工艺手册表817可以查出V918M/MIN，取V12M/MIN，则N1000V/5048R/MIN现采用X53T立式铣床参数取N56R/MIN，故实际切削速度为VDN/10003145056/1000M/MIN14M/MIN工作台的每分钟进给量FZN0251056140MM/MINMF查机械制造工艺设计简明手册表4237取160MM/MINMF切削工时TL/90/160056MINF工序钻、扩、粗铰、精铰两小端头孔至221、扩孔218MM（1）以40上平面及22孔外表面为基准，选用Z3025摇臂钻床和专用夹具。（2）加工余量Z008MM。（3）确定进给量，根据简明手册表56，每齿进给量。0/ZFMZ（4）根据实用金属切削加工工艺手册P1269表，扩孔的切削速度是钻孔的1/2左右，取VC40M/MIN。（5）主轴转速SN10VC/104/250/MIN,DWR（6）切削工时Z/50/303MINMTLFN2、粗铰两头孔2194（1）选择硬质合金铣刀，其加工余量为Z014MM。（2）确定进给量，根据实用金属切削加工工艺手册P1278表，每齿进给量04/IN,10/INZFVC。（3）主轴转速根据NS1C/29458/MI,DWRZ535立式钻床参数简明手册明手册表4215取N150R/MIN,故实际切削速度为VC10339M/MIN。4切削工时。Z/50/4167INMTLFN3、精铰两头孔22（1）选择硬质合金铣刀，其加工余量为Z006MM。（2）确定进给量，根据实用金属切削加工工艺手册P1278表，每齿进给量及铣削速度03/MIN,8/INZFVC。（3）主轴转速根据NS1/10/2157/MIN,DWRZ535立式钻床参数简明手册明手册表4215取N120R/MIN,故实际切削速度为VC8294M/MIN。4切削工时。Z2/50/31289INMTLFN工序粗镗55的孔查工艺手册表的毎齿进给量F0310MM/R，取F074MM/R切削速度根据工艺手册查的铣削速度V4080M/MIN取V50M/MINN1000V/D100050/546291R/MIN根据T68立式钻床参数取N315R/MIN,故实际切削速度为VCDN/100054M/MIN切削工时TL/NF30/315074013MIN工序半精镗55的孔查工艺手册表的毎齿进给量F0206MM/R，取F037MM/R切削速度根据工艺手册查的铣削速度V5080M/MIN取V65M/MINN1000V/D100065/55376R/MIN根据T68立式钻床参数取N400R/MIN,故实际切削速度为VCDN/100069M/MIN切削工时TL/NF30/40003702MIN工序钻69螺纹底孔、8锥销孔、攻M8螺纹钻69的孔、钻8锥销孔（1）以40上平面及22的内孔为基准。（2）根据实用金属切削加工工艺手册P271表，选用直柄短麻花钻（硬质合金材料）螺纹直径8MM采用D69MM的钻头，螺距P1。（3）确定进给量，根据简明手册表56，每齿进给量及铣削速度01/MIN,20/INZFVC。（4）主轴转速根据SN10VC/102/6924/MIN,DRT68立式钻床参数（简明手册表4220）取N960R/MIN,故实际切削速度为VC2081M/MIN。（5）切削工时。；122/9/068MINMTLF43攻丝、精铰8孔（1）根据工艺手册表521得，螺纹直径8MM，采用69MM的钻头，螺距P1。（2）切削速度根据简明手册表817，可直接查出铣削速度VC1112MM/MIN。VC12MM/MIN（3）主轴转速N4201340R/MIN。（4）切削工时/3/2075MINMTLFN工序切断（1）根据实用金属切削加工工艺手册P958表选择细齿锯片铣刀，D125MM,厚度L4MM，DL34MM,Z80。（2）根据简明手册表816，每齿进给量。根02/ZFZ据简明手册表816，可以查出铣削速度VC70M/MIN。（3）主轴转速根据SN10VC/107/12578/MIN,DRX61卧式铣床参数（机械制造工艺设计简明手册明手册表4236）取N180R/MIN,故实际切削速度为VC7069M/MIN。（4）工作台的每分钟进给量，应该为。查机床数据028120/MINMZFNW机械制造工艺设计简明手册明手册表4237，取。29/IF（5）切削工时/40/29138INMTLF工序粗铣中间孔两端面（1）以40上平面及22的内孔为基准。根据工艺手册表，高速钢直尺的三面刃铣刀，加工余量Z3410MM。（2）确定进给量，根据实用金属切削加工工艺手册表815以及表817得，每齿进给量及铣削速度0/MIN,50/INZFVC。（3）主轴转速根据NS1/1/324976/MIN,DWRX53T立式铣床参数机械制造工艺设计简明手册明手册表4237取N500R/MIN,故实际切削速度为VC50265M/MIN。（4）工作台的每分钟进给量，应该为。查机床数据02850/INMZFNW机械制造工艺设计简明手册明手册表4237，取。8/IF（5）切削工时。/35/804MINMTLF工序精铣中间孔两端面（1）根据工艺手册表，高速钢直尺的三面刃铣刀，加工余量Z05MM。（2）根据实用金属切削加工工艺手册表815以及表817得，每齿进给量及铣削速度01/MIN,60/INZFVC。（3）主轴转速根据NS10VC/6/32598/I,DWRX53T立式铣床参数机械制造工艺设计简明手册明手册表4236取N600R/MIN,故实际切削速度为VC6032M/MIN。（4）工作台的每分钟进给量，应该为。查机床数据018640/MINMZFNW机械制造工艺设计简明手册明手册表4237，取。48/IF（5）切削工时/35/480729INMTLF三、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，需要设计专用的夹具，设计工序为、粗铣，精铣中间孔两端面。本夹具将运用于X53T立式铣床。刀具为高速钢直齿三角面刃，对工件的两个端面同时进行加工。（一）问题的提出本夹具主要是用来铣孔55两端面，保证孔的加工高度为30。因此在加工本工序时，主要考虑工件的位置精度及尺寸精度。（二）夹具设计1、定位基准的选择由零件图可知，半圆孔两端面与小头孔重心线的垂直度误差为007MM,两端小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为005MM，应该选择小头孔保证该垂直度。以小头孔为第一定位基准，还应以22孔上端面为第二基准，从而保证工件在夹具上的位置。为了提高加工效率，现决定用两把高速钢直齿三面刃，对工件的两个端面同时进行加工。同时为了缩短辅助时间，采用手动加紧工件快换装置。2、切削力及夹紧力计算刀具高速钢直齿三面刃，D73MM，Z10，L6MM。由实际加工的经验可知，铣削时的主要切削力为铣刀的切削方向，及垂直于工作台，查机械加工工艺师手册P666表215，切削力计算公式为038DFFPCKADZ其中，,294,F1,2/MZ73D则1,ZPM03806508371980ZN在22孔上端面只需要采用垫圈和六角螺母适当加紧后，本夹具即可安全工作。3、定位误差分析（1）定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为定位心轴，定位心轴的尺寸与公差规定为与本零件在工作时和其相匹配轴的尺寸与公差相同，及。27HF（2）计算小头孔中心线与工作台的垂直度误差心轴的材料采用碳钢，弹性模量为E200GPA,D20MM,18AM2456LM406DIP22311498103560286204FWLAEI223149801305648662079FALEI22341805130566620LWLI所以满足垂直1231040273度要求。定位误差定心轴G6与孔的定位误差为7HF141DD定位误差最大间隙对于加工要求位置的尺寸要求0721074最大间隙在形状误差之内。3定位误差最大间隙（3）夹紧力的计算根据机械技工工艺师手册的螺旋夹紧机构，12TANTZQLFR选由机械技工工艺师手册表1725得0,NM32056DR表1726得，918,29,5ZRPA表1727得，代入公式得2412TANT06056T498TAN951ZQLFRN根据表1729查得，螺纹的许用夹紧力F4、夹具设计及操作简明手册的要求说明如前所述，在设计夹具时，应该考虑提高劳动生产率。如前所述，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。本道工序为镗床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为精镗切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。四、设计总结机械制造工艺学课程设计已经结束了。回顾整个设计过程，经过老师和同学的帮助，还有自己的努力，终于定时定量地完成了此次课程设计。课程设计作为机械设计制造及其自动化专业的重点，使理论与实践完美结合，同时巩固了对理论知识的理