毕业设计（论文）-ca6140车床拨叉零件（831008）的机械加工工艺规程及夹具设计（全套图纸）

摘要拨叉的加工质量将直接影响机器的性能和使用寿命。本次设计旨在提高CA6140车床拨叉的加工效率，由此我们首先对拨叉的结构特征和工艺进行了仔细的分析，然后确定了一套合理的加工方案，加工方案要求简单，操作方便，并能保证零件的加工质量。在制定加工工艺规程的顺序如下1分析零件；2选择毛坯；3设计工艺规程包括制定工艺路线，选择基准面等；4工序设计包括选择机床，确定加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸，确定切削用量及计算基本工时等；5编制工艺文件。此外，为了提高劳动生产率，降低劳动强度，保证加工质量，需设计专用夹具，本次设计选择了第六道工序铣断双体的专用夹具设计，以满足加工过程的需要。关键词拨叉工艺规程夹具设计全套CAD图纸，联系153893706ABSTRACTDIALSTHEFORKPROCESSINGQUALITYDIRECTLYWILLAFFECTTHEMACHINETHEPERFORMANCEANDTHESERVICELIFETHISDESIGNISFORTHEPURPOSEOFENHANCINGTHECA6140LATHEMACHINEDIALSTHEFORKTHEPROCESSINGEFFICIENCY,FIRSTHASCARRIEDONTHECAREFULANALYSISFROMTHISUSTOTHEDIALSTHEFORKSTRUCTURECHARACTERISTICANDTHECRAFT,THENHADDETERMINEDSETOFREASONABLEPROCESSINGSPLANS,THEPROCESSINGPLANREQUESTARESIMPLE,THEEASEOFOPERATION,ANDCANGUARANTEETHECOMPONENTSTHEPROCESSINGQUALITYINFORMULATIONPROCESSINGTECHNOLOGICALPROCESSORDERASFOLLOWS1ANALYSISTHECOMPONENTS2CHOICESSEMIFINISHEDMATERIALS3DESIGNSTECHNOLOGICALPROCESSINCLUDINGDIVISIONCRAFTROUTE,PREFERREDORIENTATIONDATUMANDSOON4WORKINGPROCEDURESDESIGNSINCLUDINGCHOOSESTHEENGINEBED,THEDETERMINATIONPROCESSINGREMAINDER,THECOMPUTATIONWORKINGPROCEDURESIZEANDITSTHESEMIFINISHEDMATERIALSSIZE,THEDETERMINATIONCUTTINGSPECIFICATIONSANDTHECOMPUTATIONMANHOURANDSOON5ESTABLISHMENTSTECHNOLOGICALDOCUMENTINADDITION,INORDERTOENHANCETHELABORPRODUCTIVITY,REDUCESTHELABORINTENSITY,GUARANTEEDTHEPROCESSINGQUALITY,MUSTDESIGNTHEUNITCLAMP,THISDESIGNCHOSETHESIXWORKINGPROCEDURETOTHEMILLBREAKSCATARMARANSPECIALPURPOSEJIGDESIGN,BYSATISFIEDTHEPROCESSINGPROCESSTHENEEDKEYWORDSDIALSTHEFORKTECHNOLOGICALPROCESSJIGDESIN。目录摘要1前言41零件的分析511零件的作用512零件的工艺分析52工艺规程的设计621毛坯的制造形式622基准面的选择6221粗基准的选择6222精基准的选择623制定工艺路线624机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定825确定切削用量及基本工时83绘制零件图和编制工艺卡2631绘制零件图2632编制工艺文件264夹具设计2841问题的提出2842夹具体设计28421定位基准的选择28422切削力及夹紧力的计算28423定位误差分析30424夹具设计及操作的简要说明305结论326致谢337参考文献34前言毕业设计是学生在学校完成了大学四年的全部课程，并在进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节，也是学生在校学习阶段的最后一个重要的教学环节，是完成工程师基本训练的一个必不可少的过程。通过毕业设计培养学生综合运用所学知识独立解决本专业一般工程技术问题的能力，树立正确的设计思想和工作作风。毕业设计是在毕业实习的基础上进行的，根据自己的设计课题，在毕业实习期间认真调查研究、搜索资料。本次设计是提高CA6140车床上拨叉的加工效率，设计正确的加工工艺路线，以及某道工序的夹具。这次设计涉及到机床，机械加工工艺，工装夹具等机制专业的几乎所有的专业基础知识。是一次全面地，系统地检查自己在大学期间对专业知识学习的情况，在整个设计过程中做到严谨认真，一丝不苟的精神，尽量使自己的设计达到理想的水平，通过独立的查找资料，分析，计算完成方案设计，图纸设计和编写技术文件等，设计了这套比较完整的加工工艺路线，使自己对机制专业有了更深刻的认识。由于时间短促，经验不足以及水平有限，本次设计难免许多不妥和错误之处，敬请批评指正，以便及时改正。1零件分析11零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。12零件的工艺分析CA6140车床上的拨叉共有两处加工表面。其间有一定的位置要求，分述如下121以20MM为中心的加工表面这一组加工表面包括20MM的孔，以及其上下表面，孔壁上有一个装配时要钻铰的8MM的锥孔，一个M6的螺纹孔，和一个缺口。122以50MM为中心的加工表面这一组加工表面包括50MM的孔，以及其上、下端面；这两组表面有一定的位置要求；（1）50MM的孔的上、下表面与20的孔的垂直度误差为007MM。（2）20MM的孔的上、下表面与20的孔的垂直度误差为005MM。（3）50MM、20MM的孔的上、下表面以及50MM的孔的内表面的粗糙度误差为32UM。（4）20MM的孔的内表面的粗糙度误差为16UM，精度为IT7。2工艺规程设计21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。图一毛坯图22基准面的选择221粗基准的选择对零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准，而对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，根据这个基准原则，现取20MM的孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两个短V形块支承两个20MM孔的外轮廓作主要定位面，以消除3个自由度，再用一个支承板支撑在72MM的上表面，以消除3个自由度。222精基准的选择主要应考虑基准重合问题。当设计基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。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。在生产纲领已确定为中批生产的条件下，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。除此以外，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一退火工序二粗、精铣20MM、50MM的下表面，保证其粗糙度为32UM工序三以20MM的下表面为精基准，粗、精铣20MM的孔的上表面，保证其粗糙度为32UM,其上、下表面尺寸为30MM，工序四以20MM的下表面为精基准，钻、扩、铰、精铰20MM的孔，保证其内表面粗糙度为16UM，垂直度误差不超过005MM工序五以20MM的下表面为精基准，粗、半精镗50MM的孔，保证其内表面粗糙度为32UM工序六；以20MM的下表面为精基准，粗、精铣50MM的上表面，保证其与孔的垂直度误差不超过007MM，其上、下表面尺寸为12MM工序七铣断工序八以20MM的孔为精基准，钻8MM的锥孔的一半4MM，装配时钻铰工序九以20MM的孔为精基准，钻5MM的孔，攻M6的螺纹工序十以20MM的孔为精基准，铣缺口，保证其粗糙度为125UM工序十一检查上面的工序可以是中批生产，但是其效率不高，并且工序四中的钻孔方法在钻孔是可能会偏离中心。经综合考虑，采用下面的方案二。工艺路线方案二工序一；退火工序二粗、精铣20MM、50MM的下表面，保证其粗糙度为32UM工序三以20MM的下表面为精基准，粗、精铣20MM、50MM的孔的上表面，保证其粗糙度为32UM，20MM的上、下表面尺寸为30MM，50MM的上、下表面尺寸为12MM工序四以20MM的下表面为精基准，钻、扩、铰、精铰20MM的孔，保证其内表面粗糙度为16UM，垂直度误差不超过005MM工序五以20MM的下表面为精基准，粗、半精镗50MM的孔，保证其内表面粗糙度为32UM工序六铣断工序七以20MM的孔为精基准，钻8MM的锥孔的一半4MM，装配时钻铰工序八以20MM的孔为精基准，钻5MM的孔，攻M6的螺纹工序九以20MM的孔为精基准，铣缺口，保证其粗糙度为125UM工序十检查24机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“CA6140车床拨叉”零件的材料为HT200硬度为190210HB，毛坯重量为22KG,生产类型为中批量，铸件毛坯。又由（以下称工艺手册表131查得毛坯的制造方法采用壳模铸造级，表224查得加工余量等级为G级，选取尺寸公差等级为CT10。根据以上资料及路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯如下1、延轴线方向长度方向的加工余量及公差（20MM、50MM端面）查工艺手册表224取20MM、50MM端面长度余量为25MM均为双边加工。铣削加工余量为A粗铣15MMB精铣1MM毛坯尺寸及公差为（35土03）MM（17土025）MM2、内孔（50MM已铸成孔）查工艺手册表2225，取50MM已铸成长度余量为3MM，即已铸成孔44MM。镗削加工余量为A粗镗2MMB半精镗1MM毛坯尺寸及公差为（48土03）MM（）MM0523、其他尺寸直接铸造得到。25确定切削用量及基本工时251工序二粗、精铣孔20MM、50MM的下表面（1）加工条件工件材料HT200。B016GPAHBS190210，铸件机床XA5032立式铣床刀具；W18CR4V硬质合金端铣刀W18CR4V硬质合金端铣刀，牌号为YG6，由切削用量简明手册后称切削手册表31查得铣削宽度AEPCC,故校验合格。最终确定AP15MMNC475R/MINVFC600MM/MINVC1193M/MINFZ013MM/ZF计算基本工时MFLTV公式中LLY；根据切削手册表326，可得L12MM,所以LLY321244MM故44/6000073MINMT2粗铣50MM的下表面A铣削50MM的下表面与铣削20MM的下表面的相关参数及其用量等都相同。即AP15MMNC475R/MINVFC600MM/SVC1193M/MINFZ013MM/ZB计算基本工时MFLTV公式中LLY；根据切削手册表326，可得L0所以LLY72MM故72/600012MINMT3精铣孔20MM的下表面A切削深度因切削用量较小，故可以选择AP10MM,一次走刀即可完成所需尺寸B每齿进给量由切削手册表330可知机床的功为75KW，查切削手册表35可得F0507MM/R，由于是对称铣，选较小量F07MM/RC查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表37，后刀面最大磨损为（1015）MM查切削手册表38,寿命T180MIND计算切削速度按切削手册表327中的公式VOCVMPRPZECDQVKTAXFYU也可以由表316查得124MM/SVF395MM/MINN494R/MIN,根据XA5032铣床参数，选CVN475R/MINVF375MM/MIN,则实际的切削速度为10OCCDNV所以1193M/MIN,实际进给量C3148075FCZVFNZ所以008MM/ZZVF375410E校验机床功率查切削手册表324，PCC11KW,而机床所提供的功率PCM为17KW，所以PCMPCC,故校验合格。最终确定AP10MMNC475R/MINVFC375MM/MINVC1193MM/MINF计算基本工时MFLTV公式中LLY；根据切削手册表326，可得L80MM,所以LLY3280112MM故112/37503MINMT2精铣50MM的下表面A铣削50MM的下表面与铣削20MM的下表面的相关参数及其用量等都相同。即AP10MMNC475R/MINVFC375MM/MINVC1193MM/MB计算基本工时MFLTV公式中LLY；根据切削手册表326，可得L80MM所以LLY7280152MM故152/3750405MINMFLTV252工序三粗、精铣孔20MM、50MM的上表面本工序的切削用量及基本工时与工序一中的粗、精铣孔20MM、50MM的下表面相同。253工序四钻、扩、铰、精铰20MM的孔（一）钻18MM的孔（1）加工条件工艺要求孔径D18MM,孔深L30MM,通孔，用乳化液冷却机床Z535型立式钻床刀具高速钢麻花钻头选择高速钢麻花钻头，其直径DO18MM,钻头几何形状为由切削手册表21及表22选修磨横刃，28OO10O2118O2170OB35MMB2MML4MM2切削用量1决定进给量FA、按加工要求决定进给量根据切削手册表27，当铸铁的强度B200HBSDO18MM时，F070086MM/RMC又根据切削手册表223，当B170213MPADOMC又根据切削手册表223，当B170213MPADOMC又根据切削手册表223，当B170213MPADO3,故取修正系数K08所以F018022X0801440176MM/RB按钻头强度决定进给量根据表28，当B190MPA,DOMC又根据切削手册表223，当B170213MPADOMC又根据切削手册表223，当B170213MPADO10MMF053MM/RVC151M/MIN时PC10KW根据Z525钻床说明书,PCPE所以有MCMMPCPE故选择的切削用量可用。即F028MM/RNNC960R/MINVC136M/MIN3计算基本工时MLTNFLLY由切削手册表229查得Y25MM故003MIN625908MT（2）攻M6的螺纹由工艺设计手册表6214可知1212MOLLLTIFNF其中L113PL223P公式中的NO为丝锥或工件回程的每分钟转数（R/MIN）I为使用丝锥的数量；N为丝锥或工件每分钟转数（R/MIN）；D为螺纹大径；F为工件每转进给量等于工件螺纹的螺距P由上述条件及相关资料有；FP1MM/RD6MMN680R/MINNO680R/MINI1所以1切削速度10ODNV所以107M/MINV3146802基本工时003MIN22516801MT258工序九铣缺口（1）加工条件工件尺寸长为25MM,宽为10MM机床XA5032立式铣床刀具；W18CR4V硬质合金端铣刀W18CR4V硬质合金端铣刀，牌号为YG6，由切削用量简明手册后称切削手册表31查得铣削宽度AE90MM,深度AP6MM,齿数Z10时，取刀具直径DO100MM。又由切削手册表32选择刀具的前角RO5O后角AO8O副后角AO8O,刀齿斜角S10O,主刃KR60O,过渡刃KR30O,副刃KR5O,过渡刃宽B1MM2切削用量A切削深度因切削用量较小，故可以选择AP6MM,一次走刀即可完成所需尺寸。B每齿进给量由切削手册表330可知机床的功为75KW，查切削手册表35可得F014024MM/Z,由于是对称铣，选较小量F014MM/ZC查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表37，后刀面最大磨损为（1015）MM查切削手册表38,寿命T180MIND计算切削速度按切削手册表327中的公式VOCVMPRPZECDQVKTAXFYU也可以由表316查得77M/MINNT245R/MINVFT385M/MINCV各修正系数为KMVKMNKMVF10KSVKSNKSVF08故VCVTKV77X10X08616M/MINNNTKN245X10X08196R/MINVFVFTKVT385X10X08308MM/MIN又根据XA5032铣床参数，选N235R/MINVF375MM/S，则实际的切削速度为10OCCDN所以738M/MIN,实际进给量为CV314025FCZVFNZ所以016MM/ZZVF375210E校验机床功率查切削手册表324，当B174207MPAAE70MMAP6MMDO100MMZ10VFC385MM/MIN近似为PCC46KW根据XA5032型立铣说明书（切削手册表330），机床主轴允许的功率为PCM75X075563KW故PCCPCM因此选择的切削用量可以采用即AP6MMVF375MM/MINN235R/MINVC738M/MINFZ014MM/ZF计算基本工时MFLTV公式中LLY；根据切削手册表326，可得L0MM,所以LLY25MM故25/375007MINMFLTV3绘制零件图和编制工艺文件31绘制零件图图二零件图32编制工艺文件1机械加工工艺过程的组成工艺过程改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等,使其成为成品或半成品的过程。工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配等工艺过程。机械加工工艺过程用机械加工方法,改变毛坯的形状、尺寸和表面质量,使其成为零件的过程。零件的机械加工工艺过程由许多工序组合而成,每个工序又可分为若干个安装、工位、工步和走刀。工序一个或一组工人,在一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。安装工件经一次装夹定位和夹紧后所完成的那一部分工序。工位为了完成一定的工序部分,一次装夹工件后,工件与夹具或设备的可动部分一起,相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置。工步当加工表面、加工工具和切削用量中的转速和进给量均保持不变的情况下完成的那一部分工序。2工序的合理组合确定加工方法以后,就要按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数确定工序数有两种基本原则可供选择工序分散原则工序多,工艺过程长,每个工序所包含的加工内容很少,极端情况下每个工序只有一个工步,所使用的工艺设备与装备比较简单,易于调整和掌握,有利于选用合理的切削用量,减少基本时间,设备数量多,生产面积大工序集中原则零件的各个表面的加工集中在少数几个工序内完成,每个工序的内容和工步都较多,有利于采用高效的机床,生产计划和生产组织工作得到简化,生产面积和操作工人数量减少,工件装夹次数减少,辅助时间缩短,加工表面间的位置精度易于保证,设备、工装投资大,调整、维护复杂,生产准备工作量大批量小时往往采用在通用机床上工序集中的原则,批量大时即可按工序分散原则组织流水线生产,也可利用高生产率的通用设备按工序集中原则组织生产将工艺规程的内容，填入具有规定的格式的卡片中，使之成为生产准备和施工依据的工艺规程文件。“机械加工工艺过程卡”和“机械加工工序卡”附后所示4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。经过与指导老师的协商，决定设计第道工序铣断双体，本夹具将用于XA6132卧式铣床，刀具为高速钢细齿圆锯片铣刀，对工件进行加工。41问题的提出本夹具主要用于铣开双体，并且铣开的表面与的孔有一定的公差要求，又在加工本道20M工序时，的孔已经进行了加工，因此，在本道工序中主要考虑加工面与孔之间的20M20M要求，其次是考虑如何提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。42夹具体设计421定位基准的选择图三定位原理图由零件图可知被铣开的那的中心线与孔的中心线之间的公差等级要50M20M求较高，且铣开时的设计基准为孔的中心线。为了尽量的减小定位误差，应选孔20M为主要的定位基准，利用一个圆柱销和一个菱形销定位，消除三个自由度，再在底面用夹具体定位消除三个自由度。以便达到所需要求。为了提高加工效率，现同时加工四个双体，同时，为了夹具简单，操作方便，利用多点联动夹紧机构夹紧。422切削力及夹紧力的计算刀具高速钢细齿圆锯片铣刀直径齿数Z50又由切削手册表160ODM328中的公式FFXYUPZENWOCAFZDQ其中30FC10FX065FY083F0F83FQZ5016ODM4PAM2EA2/ZFMZ所以F635N水平分力63519HFN垂直分力；0V又在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数1234K其中K1为基本安全系数15K2为加工性质系数12K3刀具钝化系数12K4为切削特点系数（断续切削）12所以FKFH699X15X12X12X121812N为了克服水平方向的力，实际的夹紧力为N（F1F2）KFH其中F1为螺母与螺杆间的摩擦系数F2为工件与螺杆头（或压板）间的摩擦系数又查得F1和F2为16则12HKFNF所以85601N又选择的螺旋夹紧机构的基本尺寸如下（根据机床夹具设计第三版表1220、1221、1222、1223查得R0TG2MM1P567ZRM136A02950L120MMQ30N2015则可以提供的夹紧力为12ZQLWRTGA所以3140NW120356795TG又由机床夹具设计第三版表1224查得当螺纹的公称直径为12MM时，螺栓许用的夹紧力为5690N由以上的数据可知所选的螺旋机构提供的夹紧力大于所需的，且满足螺栓的许用夹紧力，故本夹具可以安全工作。423定位误差分析1）定位元件尺寸及公差的确定本夹具的定位元件为一圆柱销和一菱形销，其参数由（机床夹具设计手册图53及其表选两定位销的尺寸及公差为（定位销的032M公差取H8）。2）零件图样规定的孔的中心线与孔的中心线的长度误差为02MM，20M50M孔中的定位销与夹具体的垂直度误差为005，此项技术要求应由定位销宽配合中0M的侧向间隙保证。已知的宽为，定位销为（定位销的公差20M021M032M取H8），则一个定位销与一个孔的定位误差为MAX013/7B此处引起零件的定位误差为02MM0254X故最大侧向间隙能满足零件的精度要求。（2）计算定位销的中心线与夹具体垂直度误差0定位销的宽度为夹具体表面的粗糙度032M16ARUM故MMMAX16605所以最大垂直度误差能满足零件精度要求424夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，首先要考虑到能保证零件的加工精度，其次是要提高劳动生产率。为此，应先考虑所设计的夹具体与零件在夹具上的定位，在本道工序中，由于零件的底面的定位是用的夹具体，所以其表面粗糙度要求应比较高，视为关键面。又本道工序是铣断，其切削力不大，故在设计夹具时应考虑夹具的简单及利用常用的一些零件。为了提高生产率，可以考虑同时装夹几个零件，并且用了活动杠杆使操作更加节省时间。可以同时装夹四个零件，提高了生产率。夹具上装有对刀块，可以使夹具在一批零件加工之前很好的对刀；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以利于铣削加工。铣床夹具装配图及夹具体零件图见图示图四夹紧原理图结论毕业设计是学生在校学习阶段的最后一个重要的教学环节，其目的是培养学生综合运用所学的专业和基础理论知识，独立解决专业一般工程技术问题的能力。树立正确的设计思想和工作作风。经过两个月的毕业设计，获得如下心得1运用机械制造工艺及有关课程的知识，结合生产实习中学到的实践知识。独立地分析和解决工艺问题。初步具有设计一些中等复杂零件的能力。2能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法。学会拟定夹具设计方案。3熟悉并运用有关手册，能快速查表得到所需的数据。4有一定的识图制图能力。通过设计，培养了我综合运用理论知识和专业知识的技能。熟悉一般机械零件的加工工艺过程，设计夹具的能力。中国加入WTO以后，大量的机械产品技术进入我国市场。中国企业能够与国外产品竞争，拥有自己的国内外市场就必须产品的质量好，技术含量高，价格低廉，这就要求我们扎实学习先