ca6140车床拨叉83008加工艺及夹具设计

序言机械制造工艺学课程设计使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,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。一、零件的分析（一）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20孔与操纵机构相连，二下方的50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。（二）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20为中心的加工表面这一组加工表面包括20的孔，以及其上下端面，上端面与孔有位置要求，孔021壁上有一个装配时钻铰的锥孔，一个M8的螺纹孔。下端有一个47的斜凸台。这三个都没有高的位置度要求。2以50为中心的加工表面这一组加工表面包括50的孔，以及其上下两个端面。502这两组表面有一定的位置度要求,即50的孔上下两个端面与20的孔有垂直度502021要求。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。二、工艺规程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，故选择铸件毛坯。（二）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20孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两021块V形块支承这两个32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。（三）制定工艺路线制定工艺路线得出发点,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工卡具,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一粗、精铣20孔上端面。工序二钻、扩、铰、精铰20、50孔。工序三粗、精铣50孔上端面工序四粗、精铣50、20孔下端面。工序五切断。工序六钻4孔（装配时钻铰锥孔）。工序七钻一个4孔，攻M6螺纹。工序八铣47凸台。工序九检查。上面工序加工效率较高，但同时钻三个孔，对设备有一定要求。且看另一个方案。2工艺路线方案二工序一粗、精铣20孔上端面。工序二粗、精铣20孔下端面。工序三钻、扩、铰、精铰20孔。工序四钻、扩、铰、精铰50孔。工序五粗、精铣50孔上端面工序六粗、精铣50孔下端面。工序七切断。工序八钻4孔（装配时钻铰锥孔）。工序九钻一个4孔，攻M6螺纹。工序十铣47凸台。工序十一检查。上面工序可以适合大多数生产，但效率较低。综合考虑以上步骤，得到我的工艺路线。3工艺路线方案三工序一以32外圆为粗基准，粗铣20孔下端面。工序二精铣20孔上下端面。工序三以20孔上端面和32外圆为精基准，扩、铰、精铰20孔，保证垂直度误差不超过005MM,孔的精度达到IT7。工序四以20孔为精基准，扩、铰、精铰50孔，保证空的精度达到IT11。工序五切断。工序六以20孔为精基准，粗铣50孔上下端面。工序七以20孔为精基准，精铣50孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过007。工序八以20孔为精基准，钻4孔（装配时钻铰锥孔）。工序九以20孔为精基准，钻4孔，攻M6螺纹。工序十以20孔为精基准，铣47凸台。工序十一去毛刺，检查。虽然工序仍然是十一步，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50、20孔是精度要求所致。以上工艺过程详见图3。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定”CA6140车床拨叉”；零件材料为HT200，硬度190241HB，毛皮重量22KG，生产类型中批量，铸造毛坯。按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1、由于工件较小，为方便加工节省材料将两件铸在一起，同时加工。2、铸件的圆角半径按表221选则金属型铸造R35MM，拔模斜度外表面0O30。毛坯热处理方式为自然失效处理以消除铸造应力。3、两内孔2000210,考虑其孔径较小铸造困难，为简化铸造毛坯外型，现直接将32圆柱铸成实心的。4外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（20，50端面）。查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表224225，取20，50端面长度余量均为25（均为双边加工）铣削加工余量为粗铣20MM精铣05MM5、两内孔精度要求IT7参照机械制造工艺设计简明手册（以下简称工艺手册）表238确定工序尺寸及余量为钻孔18扩孔1982Z18MM半精绞19942Z014MM精绞20002106、内孔50005025毛坯为铸孔,内孔精度要求IT12表面粗糙度为RA36,参照工艺手册表2310确定工序尺寸及余量为一次钻48二次扩孔49752Z175三次铰空49932Z018四次精镗500500257其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为大批量生产，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。（五）确立切削用量及基本工时工序一以32外圆为粗基准，粗铣20孔上下端面。1加工条件工件材料HT200,B016GPAHB190241,铸造。机床X62万能铣床。刀具W18CR4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度AEPCC，所选用切屑用量可用。最终确定AP2MM，N375R/MIN,VF375MM/S，VC942M/MIN，FZ01MM/Z。6）计算基本工时TML/VF3280/3750297MIN。因铣上下端面，故该工序工时为MIN59402T工序二精铣20孔上下端面。1加工条件工件材料HT200,B016GPAHB190241,铸造。加工要求精铣20上下端面。机床X62万能铣床。刀具W18CR4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度AEPCC，故已选切削用量可用。最终确定AP05MM，N475R/MIN,VF375MM/MIN，VC1193M/MIN，FZ008MM/Z。6）计算基本工时TML/VF3280/3750297MIN。因精铣上下端面，故该工序工时MIN59402T工序三以20孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰20孔，保证垂直度误差不超过005MM,孔的精度达到IT7。一钻头1选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时DO18MM，钻头采用双头刃磨法，查切削表21，22，后角O12，二重刃长度B25MM,横刀长B15MM,宽L3MM,棱带长度ML513012502选择机床，Z525机床3选择切削用量（1）决定进给量查切RMF/8607351203DL所以，/按钻头强度选择按机床强度选择RF/51RMF/最终决定选择机床已有的进给量经校验校验成功。RMF/480AX609FF（2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切）为05MM，寿命INT（3）切削速度查切修正系数RMVC/1801TVKMV01TVK故。0KXV10APVRMC/8IN/3180RDNS查切机床实际转速为IN/27RC故实际的切削速度MDVSC/4150（4）校验扭矩功率所以NMMC6N2MCM故满足条件，校验成立。EPKWP0271计算工时IN10453NFLTM由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。扩铰和精铰的切削用量如下扩钻IN/27RRMF/80MIN/415VCD8190铰孔44精铰I/RRF/I/VC720IT工序四以20孔为精基准，钻、扩、铰、精铰50孔，保证空的精度达到IT7。1选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时DO48MM，钻头采用双头刃磨法，后角O11，二重刃长度B11MM,横刀长B5MM,弧面长L9MM,棱带长度ML3112010302选择切削用量（1）决定进给量查切RMF/2按钻头强度选择按机床强度选择FRMF/530最终决定选择Z550机床已有的进给量经校验RF/4校验成功。MAX245016FFF（2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切）为0812MM，寿命MIN140T扩孔后刀面最大磨损限度（查切）为09MM，寿命6铰和精铰孔后刀面最大磨损限度（查切）为MM，寿命IN120（3）切削速度查切修正系数RMVC/2001TVKMVTVK故。1KXV10APVRMC/2IN/6320RDNS查切机床实际转速为I/125RC故实际的切削速度MNDVSC/80（4）校验扭矩功率所以NMMC362N214MCM故满足条件，校验成立。KWPKE95扩铰和精铰的切削用量同理如下扩钻IN/12RRF/40IN/519VCMD75490铰孔M56M3精铰MIN/125RRF/40MIN/619VC750ITD计算工时I23087NFLTM所有工步工时相同。工序五切断。1选择工具据切削手册1根据表12选择YG6硬质合金刀具根据表31铣前深度AP4铣削宽度AE90端铣刀直径D0100MM由于采用标准硬质合金端铣刀,故齿数Z102铣刀几何形状查表32由于HBS200150,R0008KR45KRE30KR5S2008BQ122选择切削用量1决定铣削深度AP由于加工余量不大,铸体为金属型,铸造表面粗糙度为12563所以可以在一次走刀内切完APH2MM2决定每齿进给量FZ当使用YG6铣床功率为75KW查表35时FZ014024MM/Z取FZ0183选择铣刀磨纯标准及刀具寿命根据表37铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时20,精加工时05,由于铣刀直径D0100MM故刀具寿命T180MIN查表384根据表316当D0100MMZ10AP2FZ018I98M/MINNT32R/MINFT490MM/MIN各修正系数为KMKMNKMF089KSKSNKSF08故CTK980890870M/MIN工序六以20孔为精基准，粗铣50孔上下端面。1加工条件工件材料HT200,B016GPAHB190241,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AE60,深度APPCC27KW。故校验合格。6）计算基本工时TML/VF729/3750216MIN工序七以20孔为精基准，精铣50孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过007。1加工条件工件材料HT200,B016GPAHB190241,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AE60,深度APPCC27KW。故校验合格。6）计算基本工时TML/VF729/3750216MIN结果AP10MM,F021MM/Z,NC235R/MIN,VFC6004MM/S工序八以20孔为精基准，钻4孔（装配时钻铰锥孔）。1选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时DO4MM，后角O16，二重刃长度120450302选择切削用量（1）决定进给量查切RMF/218按钻头强度选择按机床强度选择F50RMF/530最终决定选择机床已有的进给量经校验校验成功。RF/2（2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切）为0508MM，寿命MIN20T（3）切削速度查切修正系数RMVC/181TVKMV1TVK故。0KXV10APVRC/8IN/14320RDNS查切机床实际转速为MIN/1360RC故实际的切削速度DVSC/7（4）校验扭矩功率故满足条件，校验成立。MCMECP计算工时MIN021364NFLTM工序九以20孔为精基准，钻一个4孔，攻M6螺纹。1选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时DO4MM，后角O16，二重刃长度120450302选择切削用量（1）决定进给量查切RMF/218按钻头强度选择按机床强度选择F50RMF/530最终决定选择机床已有的进给量经校验校验成功。RF/2（2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切）为0508MM，寿命IN20T（3）切削速度查切修正系数RMVC/181TVKMV1TVK故。0KXV10APVRMC/8MIN/14320RDVNS查切机床实际转速为IN/1360RC故实际的切削速度DVSC/7（4）校验扭矩功率故满足条件，校验成立。MCMECP计算工时IN021364NFLTM螺纹钻削由于没有手册可查，故以钻削切削用量及其他钻螺纹工序估算。祥见工艺卡片。工序十以20孔为精基准，铣47凸台。工序十一检查。其余几步数据见工艺卡片。三、卡具设计31钻M6孔的钻床卡具经过与老师协商，决定设计第IX道工序钻M6孔的钻床卡具。本卡具将用于Z525立式钻床。刀具为M6丝锥，以及4的高速钢麻花钻。（一）问题的提出在给定的零件中，对本步加工的定位并未提出具体的要求，是自由公差，定位要求较低。因此，本步的重点应在卡紧的方便与快速性上。（二）卡具设计1定位基准的选择出于定位简单和快速的考虑，选择20孔为基准，即以一面上一长销（自由度限制数5）配合以一挡销（自由度限制数1）使工件完全定位。再使用快速螺旋卡紧机构进行卡紧。2切削力和卡紧力计算本步加工可按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。轴向力NKFDCFFYMI52010642810扭矩MNKFDCMMYZC680201047160由于扭矩很小，计算时可忽略。卡紧力为NFF0452取系数S115S2S3S411则实际卡紧力为FS1S2S3S4F1006N使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。3定位误差分析本工序采用一定位销，一挡销定位，工件始终靠近定位销的一面，而挡销的偏角会使工件自重带来一定的平行于卡具体底版的水平力，因此，工件不在在定位销正上方，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。4卡具设计及操作的简要说明卡具的卡紧力不大，故使用手动卡紧。为了提高生产力，使用快速螺旋卡紧机构。卡具上设置有钻套，用于确定的钻32粗、精铣32上平面夹具设计本夹具主要用来粗、精铣上平面。由于加工本道工序的工序简图可知。粗、精铣上平面时，粗糙度要求，上平面与下平面有平行度要求,并与工63ARM艺孔轴线分别垂直度的要求，本道工序是对传动箱上平面进行粗精加工。因此在本道工序加工时，主要应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。同时应保证加工尺寸精度和表面质量。321定位基准的选择由零件图可知工艺孔的轴线所在平面有垂直度的要求，从定位和夹紧的角度来看，本工序中，定位基准是下平面，设计基准也是要求保证上、下两平面的平行度要求，定位基准与设计基准重合，不需要重新计算上下平面的平行度，便可保证平行度的要求。在本工序只需保证下平面放平就行，保证下平面与两定位板正确贴合就行了。为了提高加工效率，现决定用两把铣刀的上平面同时进行粗精铣加工。同时进行采用手动夹紧。322定位元件的设计本工序选用的定位基准为一面两销定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面两销。因此进行定位元件的设计主要是对固定挡销和带大端面的短圆柱销进行设计。根据参考文献11带大端面的短圆柱销的结构尺寸参数如图所示。带大端面的短圆柱销根据参考文献11固定挡销的结构如图所示。固定挡销323定位误差分析本夹具选用的定位元件为一面两销定位。其定位误差主要为销与孔的配合005MM，铣/钻模与销的误差002MM，铣/钻套与衬套0029MM由公式EH/2HBMAX/HMAX00520022002921/2006MME00630/32005625可见这种定位方案是可行的。324铣削力与夹紧力计算本夹具是在铣床上使用的，用于定位螺钉的不但起到定位用，还用于夹紧，为了保证工件在加工工程中不产生振动，由计算公式FJFSL/D0TG1/2RTG2式（32）FJ沿螺旋轴线作用的夹紧力FS作用在六角螺母L作用力的力臂MMD0螺纹中径MM螺纹升角1螺纹副的当量摩擦2螺杆或螺母端部与工件或压块的摩擦角R螺杆或螺母端部与工件或压块的当量摩擦半径根据参考文献6其回归方程为FJKTTS其中FJ螺栓夹紧力N；KT力矩系数CM1TS作用在螺母上的力矩NCM；FJ5200010000N325