ca6140车床拨叉(831006)钻25mm孔夹具设计说明书

一、零件的工艺分析及生产类型的确定11零件的用途CA6140车床的拨叉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，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。12分析零件的技术要求表11拨叉的全部技术要求加工表面尺寸及偏差（MM）精度等级粗糙度RAM形位公差（MM）拨叉头右端面8063拨叉脚两端面12680IT632拨叉脚内表面5540IT133225孔2503IT716操纵槽内侧面160IT1132操纵槽底面863拨叉头侧面1763拨叉底板端面230IT1332拨叉头顶面1345102IT1963该拨叉在改换档位时要承受弯曲应力和冲击载荷作用，因此该零件应具有足够的强度，以适应拨叉的工作条件，因此该拨叉采用肋板结构。该拨叉的主要工作面为拨叉脚两端面、叉轴孔25和操纵槽内表面，在设计工艺规程时应重点予以保证。13拨叉工艺性分析该零件两个面都没有尺寸精度的要求，也无粗糙度的要求。25的孔的粗糙度值要求16，需要精加工。因是大批量生产，所以需用钻削。保证其加工精度。下面的叉口有32的粗糙度的要求，所以采用先粗铣再精铣来满足精度的要求，同时保证25的孔和叉口的垂直度。同时该零件上还需加工4016的槽，其粗糙度值为63，所以一次铣销即可。但同时要满足该槽与25的孔的垂直度。131以25为中心的加工表面这一组加工表面包括25的孔，以及其右端面，槽端面与孔有位置要求，孔壁上有一个一定角度的斜加工面，操纵槽的三个表面，其中侧面与25孔的中心线有垂直度要求为008MM。132以55为中心的加工表面这一组加工表面包括55的孔，以及其上下两个端面。这两组表面有一定的位置度要求,即55的孔上下两个端面与25的孔有垂直度要求为01MM。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。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。14确定拨叉的生产类型已知此拨叉零件的生产纲领为5000件/年，拨叉属于轻型零件，查机械制造工艺及设备设计指导手册，可确定该拨叉生产类型为大批生产，所以初步确定工艺安排为加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。二、确定毛坯根据机械制造工艺设计简明手册（机械工业出版出版社、哈尔滨工业大学李益民主编）零件材料为HT200，采用铸造。根据机械加工工艺师手册（机械工业出版出版社、杨叔子主编），得知大批量生产的铸造方法有两种金属模机械砂型铸造和压铸，由于压铸的设备太昂贵，根据手册数据采用铸造精度较高的金属型铸造。三、工艺规程设计31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。311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。因本零件毛坯是金属模铸造成型，铸件精度较高，所以选择40MM圆一个端面作为粗基准加工另一个端面。再加一个钩形压板和一个V形块限制自由度，达到完全定位。312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。32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。321工艺路线方案一工序钻、扩、粗铰、精铰25孔。以40外圆和其端面为基准，选用Z5120A立式钻床加专用夹具。工序铣55叉口上、下端面。利用25孔定位，以两个面作为基准，选用X5020A立式铣床和专用夹具。工序粗、精铣叉口的内圆面。利用25孔定位，以两40个面作为基准，选用X5020A立式铣床和专用夹具。工序粗铣3521上表面。以25孔和55叉口定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工序精铣3521上表面。以25孔和55叉口定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工序铣4016槽，以25孔定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工序切断55叉口，用宽为4切断刀，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工序检验。322工艺路线方案二工序钻、扩、粗铰、精铰25孔。以40外圆和其端面为基准，选用Z5120A立式钻床加专用夹具。工序铣55叉口上、下端面。利用25孔定位，以两个面作为基准，选用X5020A立式铣床和专用夹具。工序粗、精铣叉口的内圆面。利用25孔定位，以两40个面作为基准，选用X5020A立式铣床和专用夹具。工序切断55叉口，用宽为4切断刀，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工序粗铣3521上表面。以25孔和55叉口定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工序精铣3521上表面。以25孔和55叉口定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工序铣4016槽，以25孔定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工序检验。以上加工方案大致看来是合理的，但通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段之后，就会发现仍有问题，主要表现在25孔及其16槽和55端面加工要求上,以上三者之间具有位置精度要求。图样规定先钻25MM的孔。由此可以看出先钻25孔，再由它定位加工55内圆面及端面，保证25孔与55叉口的端面相垂直。因此，加工以钻25孔为准。为了在加工时的装夹方便，因此将切断放在最后比较合适。为了避免造成一定的加工误差；通过分析可以比较工艺路线方案一最为合理。具体方案如下工序钻、扩、粗铰、精铰25孔。以40外圆和其端面为基准，选用Z5120A立式钻床加专用夹具。工序铣55的叉口上、下端面。利用25的孔定位，以两个面作为基准，选用X5020A立式铣床和专用夹具。工序粗、精铣的叉口的内圆面。利用25的孔定位，4以两个面作为基准，选用X5020A立式铣床和专用夹具。工序粗铣3521的上表面。以25的孔和55的叉口定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工序精铣3521的上表面。以25的孔和55的叉口定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工序铣4016的槽，以25的孔定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工序切断55的叉口，用宽为4的切断刀，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工序检验。33机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定零件材料为HT200，硬度170220HBS，毛坯重量约112KG。根据机械加工工艺师手册（以下简称工艺手册机械工业出版出版社、杨叔子主编）知生产类型为大批生产，采用金属模铸造毛坯。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、工序尺寸及毛坯尺寸如下331毛坯余量及尺寸的确定毛坯余量及尺寸的确定主要是为了设计毛坯图样，从而为工件毛坯的制造作准备，该工序在这里不做详细说明，主要说明一下毛坯尺寸及相应公差的确定，以便毛坯制造者参考。根据机械加工工艺师手册（以下简称工艺手册机械工业出版出版社、杨叔子主编），结合加工表面的精度要求和工厂实际，要合理地处理好毛坯余量同机械加工工序余量之间的不足。粗铣55的叉口的上、下端面的加工余量及公差。该端面的表面粗糙度为32，所以先粗铣再精铣。查机械加工余量手册（以下简称余量手册机械工业出版社、孙本序主编）中的表42成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为79级，选用8级。MA为F。再查表42查得加工余量为20MM。由工艺手册表221至表224和机械制造工艺与机床夹具（机械工业出版出版社、刘守勇主编）中表115及工厂实际可得Z20MM，公差值为T16MM。加工3521的上表面的加工余量及公差。同上方法得2Z40，公差值为13MM。铣4016的槽的上表面的加工余量及公差。同上方法得2Z40，公差值为16MM。34各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坏尺寸的确定341钻25的孔加工余量及公差毛坯为实心，不冲出孔。该孔的精度要求在IT7IT9之间，参照工艺手册表239、表2312确定工序尺寸及余量为查工艺手册表225，成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为79级，选用8级。MA为F。公差值T012MM，钻孔23MM扩孔248MM2Z18MM铰孔25MM2Z02MM由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整法加工，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定。表3125孔的加工余量和工序间余量由图可知毛坯名义尺寸42（MM）钻孔时的最大尺寸23（MM）钻孔时的最小尺寸225（MM）扩孔时的最大尺寸2318248（MM）扩孔时的最小尺寸2480352445（MM）粗铰孔时的最大尺寸2480142494（MM）粗铰孔时的最小尺寸24940152479（MM）精铰孔时的最大尺寸249400625（MM）精铰孔时的最小尺寸250052495（MM）铸件毛坯钻孔扩孔粗铰精铰最大232482494加工前尺寸最小22524452479最大23248249425加工后尺寸最小225244524792495加工余量2318014006342铣55叉口上、下端面因为叉口的粗糙度为32，所以粗铣再精铣。参照工艺手册表239、表2312确定工序尺寸及余量为查工艺手册表225，成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为79级，选用8级。MA为F。公差值T14MM粗铣55的叉口上、下端面余量10MM。2Z20精铣55的叉口上、下端面。2Z20343粗铣3521的上端面因为该面的粗糙度为63，所以粗铣一次即可。参照工艺手册表239、表2312确定工序尺寸及余量为查工艺手册表225，成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为79级，选用8级。MA为F。公差值T13MM粗铣3521的上端面2Z20344铣4016的上表面此面的粗糙度要求为32，所以分粗精加工即可。参照工艺手册表239、表2312确定工序尺寸及余量为查工艺手册表225，成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为79级，选用8级。MA为F。公差值T16MM，其偏差08粗铣4016的上表面2Z20345铣4016的槽此面的粗糙度要求为32，所以粗铣再精铣。参照工艺手册表239、表2312确定工序尺寸及余量为查工艺手册表225，成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为79级，选用8级。MA为F。公差值T16MM。粗铣4016的槽2Z20精铣4016的槽2Z20346切断55叉口35确立切削用量及基本工时351工序钻、扩、粗铰、精铰25孔1）加工条件工件材料灰铸铁HT200加工要求钻25孔，其表面粗糙度值为RZ16M；先钻23的孔，再扩248的孔，再粗铰2494孔，最后精铰25孔。机床Z5125A立式钻床。刀具23麻花钻，248的扩刀，铰刀。2）计算切削用量钻23孔。进给量查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导P47表223钻孔进给量F为039047MM/R，由于零件在加工23MM孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数075，则F039047075029035MM/R，查表得出，现取F025MM/R。此工序采用23麻花钻。所以进给量F025MM/R钻削速度切削速度根据手册表213及表214，查得切削速度V18M/MIN。（式31）IN/493810RDV根据手册N300R/MIN,故切削速度为（式32）I/67211V切削工时L23MM，L132MM查工艺手册P9143表9431，切削工时计算公式520811SNFLT扩248孔扩孔的进给量查切削用量手册表210规定,查得扩孔钻扩248孔时的进给量,并根据机床规格选取F03MM/Z切削速度扩孔钻扩孔的切削速度,根据工艺手册表282确定为V04V钻其中V为用钻头钻同样尺寸的实心孔时的切削速度故钻V0421678668M/MIN（式34）（式I/38610RDVN35）按机床选取N195R/MIN切削工时切削工时切入L18MM,切出L15MM2（式343095211SNFLT6）粗铰2494孔粗铰孔时的进给量根据有关资料介绍,铰孔时的进给量和切削速度约为钻孔时的1/21/3,故F1/3F1/30301MM/Z（式3钻7）V1/3V1/32167722M/MIN（式3钻8）（式3I/940RDVN9）切削速度按机床选取N195R/MIN,所以实际切削速度（式3IN/271042DV10）切削工时切削工时,切入L014MM,切出L15MM2（式38958211SNFLT11）精铰25孔精铰孔时的进给量根据有关资料介绍,铰孔时的进给量和切削速度约为钻孔时的1/21/3,故F1/3F1/30301MM/Z（式3钻12）V1/3V1/32167722M/MIN（式3钻13）（式3I/950RDVN14）切削速度按机床选取N195R/MIN,所以实际切削速度（式3I/3021DV15）切削工时切削工时,切入L006MM,切出L0MM12（式34958211SNFLT16）352工序铣55的叉口的上、下端面进给量采用端面铣刀，齿数4，每齿进给量015MM/Z（机械制造工FA艺与机床夹具课程设计指导（吴拓、方琼珊主编）。故进给量F06MM铣削速度（M/MIN）式317VVQOXYUPMPFWCDVKTAZ由数控加工工艺（田春霞主编）中第五章表56得切削速度为918M/MIN根据实际情况查表得V15M/MIN切削工时切入L2MM，切出L2MM，L75MM。12查工艺手册P9143表9431，切削工时计算公式（式318）8605721SNFT353工序铣55的叉口进给量由工艺手册表3129查得采用硬质合金立铣刀,齿数为5个，由数控加工工艺（田春霞主编）中第五章表55得硬质合金立铣刀每齿进给量F为015030，由手册得F取015MM/Z故进给量F075MM/Z铣削速度由数控加工工艺（田春霞主编）中第五章表56得硬质合金立铣刀切削速度为4590M/MIN,由手册得V取70M/MIN切削工时引入L2MM，引出L2MM，L75MM。13查工艺手册P9143表9431，切削工时计算公式（式35710231SNFLT19）354工序铣4016槽的表面进给量该槽面可用变速钢三面刃铣刀加工，由前定余量为2MM故可一次铣出，铣刀规格为32，齿数为8。由工艺手册表2473，取每齿进给量为015MM/Z,AP2MM故总的进给量为F015812MM/Z。切削速度由工艺手册表3174,取主轴转速为190R/MIN。则相应的切削速度为MIN/9021DNV切削工时切入L2MM切出L12MM,行程量L340MM。查工艺手册P9143表9431，切削工时计算公式S0321NWFT355工序铣4016的槽进给量的槽可用高速钢三面刃铣刀加工，铣刀规格为16，齿数1206为10。由机械加工工艺师手册表215，取每齿进给量为015MM/Z,AP2MM，故总的进给量为F0151015MM/Z。切削速度由工艺手册表3174,取主轴转速为190R/MIN。则相应的切削速度为IN/59061DNV切削工时切入L2MM，切出L12MM行程量L240MM。查工艺手册P9143表9431，切削工时计算公式S05211NWFTML356工序切断55叉口进给量采用切断刀，齿数4，每齿进给量015MM/Z（机械制造工艺FA与机床夹具课程设计指导（吴拓、方琼珊主编）。故进给量F06MM铣削速度（M/MIN）（式3VVQOXYUPMPFWCDVKTAZ24）由数控加工工艺（田春霞主编）中第五章表56得切削速度为918M/MIN根据实际情况查表得V15M/MIN切削工时切出L2MM，切出L12MM,行程量L75MM。2查工艺手册P9143表9431，切削工时计算公式S86057211NWFTL357工序检验四、夹具设计夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。图41铣25孔夹具41提出问题（1）怎样限制零件的自由度V形块限制4个自由度，支撑板限制1个自由度，挡销限制1个自由度。（2）设计的夹具怎样排削此次加工利用麻花钻和扩刀、铰刀，排削通过钻模板与工件之间的间隙排削。42设计思想设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完全符合要求。本夹具主要用来对25H7孔进行加工，这个孔尺寸精度要求为H7，表面粗糙度RA16，钻、扩、粗铰、精铰以可满足其精度。所以设计时要在满足精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。43夹具设计431定位分析（1）定位基准的选择据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。故加工25H7孔时，采用40的外圆面和其下端面作为定位基准。（2）定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为V形块与定位块，因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合B0，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。Y0707D07070025MM00177MM（式41）432切削力及夹紧力的计算刀具23的麻花钻，248的扩孔钻，铰刀。钻孔切削力查机床夹具设计手册P70表36，得钻削力计算公式609067HBFDP式中P钻削力,NA切削深度,80MMPF每转进给量,025MM/RD麻花钻直径,23MMHB布氏硬度，140HBS所以800（N）（式469067FDP2）扩孔切削力查机床夹具设计手册P70表36，得钻削力计算公式604219HBFTP式中P切削力,NA钻削深度,80MMPF每转进给量,03MM/RD扩孔钻直径,248MMHB布氏硬度，140HBS所以873（N）（式43）604219FTP钻孔夹紧力查机床夹具设计手册P70表36，查得工件以V形块和定位块定位时所需夹紧力计算公式DTDFLQWGZ132式中螺纹摩擦角平头螺杆端的直径D1工件与夹紧元件之间的摩擦系数,016F螺杆直径DZ螺纹升角Q手柄作用力L手柄长度则所需夹紧力DTDFLQWGZ132399（N）根据手册查得该夹紧力满足要求，故此夹具可以安全工作。433夹具操作说明此次设计的夹具夹紧原理为通过40外圆、平面和侧面为定位基准，在V形块、支承板和挡销上实现完全定位，以钻模板引导刀具进行加工。采用手动螺旋快速夹