机械制造工艺与夹具设计_ca6140车床拨叉_(修复的)（可编辑）

机械制造工艺与夹具设计_CA6140车床拨叉_修复的青岛泰威机床COM机械制造工艺与夹具设计课程设计说明书设计课题机械制造工艺与夹具设计专业班级机械制造与自动化学生姓名指导教师设计时间机械制造工艺与夹具设计课程设计任务书机械制造与自姓名专业班级动化指导教师职称课程设计题目CA6140车床零件拨叉的机械加工工艺规程及工艺装配设计已知技术参数和设计要求1年生产5000件21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005MM3铸造圆角R354两件铸在一起表面应无夹渣气孔所需仪器设备制图板丁字尺计算机成果验收形式1设计说明书一份2零件图一张手工3夹具装配图一张4机械加工工艺过程卡片参考文献1李益明主编机械制造工艺设计简明手册机械工业出版社1993年2机械制造工艺学陈明主编北京机械工业出版社200583机械制造工艺学课程设计机床专用夹具图册李旦王杰等著2版哈尔滨哈尔滨工业大学出版社20052时间安排指导教师教研室主任2010年11月12日2工程技术学院课程设计成绩评定表专业机械制造与自动化班级学号姓名课题名称CA6140车床拨叉工艺规程及及其夹具设计1零件图1张设2毛坯图1张计任3机械加工工艺过程综合卡片1张务与4结构设计装配图1张要求5结构设计零件图1张6课程设计说明书1张指导教师评语建议成绩指导教师课程小组评定评定成绩课程负责人2011年月日3目录目录目目录录序言2一零件分析3一零件的作用图3二零件的工艺分析3二工艺规程设计4一确定毛坯的制造形式4二基面的选择4三精基准的选择6四制定工艺路线8五机械加工余量工序尺寸及毛坯的确定11三夹具设计14一机床夹具的功用14二问题的提出14三夹具设计14四夹具各零件尺寸图174序言毕业设计是学生在学校完成了大学三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5一零件分析一零件的作用图题目所给的零件是车床CA6140拔叉型号为831007它位于车床变速机构中主要起换挡使主轴回转运动按照工作者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55半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴相接触通过上方的力拨动下方的齿轮变速俩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不适合磨削以下则是拨叉零件需要加工的表面以及表面之间的位置要求1小孔以及与之相通的锥孔螺纹孔2大头半圆孔5563拨叉底面小头孔端面大头半圆孔端面大头半圆孔端面与小头孔中心线的垂直度误差为007MM小头孔上端面与之中心线的垂直度误差为005由上面分析可知可以粗加工拨叉底面然后以此为粗基准采用专用夹具进行加工并且保证位置精度再根据加工方法的经济精度以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要求采用常规的加工工艺均可保证二工艺规程设计一确定毛坯的制造形式零件的材料为HT200考虑零件在机床运行过程中所受的冲击力不大零件制造又比较简单故选择铸件毛坯选用铸件公差等级为CT9级已知该拨叉零件的生产纲领为5000件年零件的质量为10KG个可确定该拨叉零件为大批生产所以初步确定工艺安排为加工过程工序划分阶段工序适当集中加工设备以通用设备为主二基面的选择基面的选择是工艺规程中的重要工作之一基面选择正确与合理可以使加工质量得到保证生产效率提高1粗基准的选择在选择粗基准时考虑的重点是如何保证各加工表面有足够多的余7量及保证不加工表面与加工表面间的尺寸位置符合零件图样设计要求粗基准的选择原则1重要表面余量均匀原则必须首先保证工件重要表面具有较小的加工余量应选择该表面为粗基准2表面间的相互位置要求原则必须保工件上加工表面与不加工表面之间的相互位置要求应以不加工表面作为粗基准如果在工件上有很多不加工表面应以其中与不加工表面相互位置要求较高的不加工表面作为粗基准以求壁厚均匀外形对称等3余量足够原则如果零件上各个表面均需加工则以加工余量较小的表面作为粗基准4定位可靠性原则作为粗基准的表面应选用比较可靠平整光洁的的表面以便定位准确夹紧可靠在铸件上不应该选择有浇冒口的表面分型面有毛刺或夹砂的表面作为粗基准在锻件上不应该伴有飞边的表面作为粗基准若工件上没有合适的表面作为粗基准可以先铸出或焊上几个凸台以后再去掉5不重复使用原则粗基准的定位精度低在同一尺寸方向上只允许使用一次不能重复使用对于一般类的叉杆类零件而言以孔和端面作为粗基准是完全合理的对于本零件而言尽可能选择不加工便面为粗基准而对于有若干个不加工表面的工件则应以与不加工表面要求要求相对位置精度较高的不加工表面为粗基准以求壁厚均匀外形对称等根据这个基8准选择原则现选取22孔的不加工外轮廓作为粗基准利用俩个V型块支撑22俩个外轮廓表面作为粗基准的定位面限制5个自由度在利用一个销钉限制一个自由度达到完全定位然后进行铣削对于拨叉零件而言尽可能选择不加工表面为粗基准而对于有若干个不加工表面的工件则应以与不加工表面为粗基准根据这个基准选择原则现选取拨叉俩个22孔德下端面为粗基准利用俩个22的外轮廓作为主要定位面再以一个销钉限制最后一个自由度达到完全定位三精基准的选择精基准的选择原则主要考虑如何减少误差保证加工精度和安装方便以及以及设计基准和工序基准重合问题当二者不重合时应该进行换算1基准重合原则应尽可能选择零件的设计基准作为定位基准以避免产生基准不重合原则2基准统一原则应尽可能选用精基准定位加工各表面以保证各表面之间的位置精度采用统一基准的好处在于可以在一次安装中加工几个表面减少安装次数和安装误差有利于保证各加工表面之间的相互位置精度有关工序所采用的夹具结构比较统一简化夹具的设计与制造缩短生产准备时间便于采用高效率的专用设备大幅度的提高生产率3自为基准原则有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而9均匀应选择加工表面为精基准4互为基准反复加工原则有些相互位置精度要求较高的表面可以采用互为基准反复加工的原则来保证5定位可靠性原则精基准应凭整光洁具有相应的精度确保定位简单准确便于安装夹紧可靠6如果工件上没有能作为精基准选用的恰当表面可以在工件专门加工出定位基面这种精基准成为辅助基准辅助基准在零件的的工作中不起任何作用它仅仅是为加工的需要而设计的7777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8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9加工原则1遵循先基准后其他原则首先加工基准拨叉下端面2遵循先粗后精原则先安排粗加工工序后安排加工工序3遵循先主后次原则104遵循先面后孔原则考虑保证零件的加工精度和装夹准确方便依据基准统一和基准重合原则以粗加工底面为定位粗基准四制定工艺路线制定工艺路线的出发点应当是使零件的几乎形状尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理保证再生产纲领已确实为大批量生产的条件下可以考虑使用万能机床配以专用的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降低1工艺路线方案一工序粗铣40孔的两头的端面73MM孔的上下端面工序精铣40孔的上下端面工序粗车半精车精车55至图样尺寸工序钻扩铰两端22孔至图样尺寸工序钻M8的螺纹孔钻8的锥孔钻到一半攻M8的螺纹工序铣断保证图样尺寸工序去剌检查2工艺路线方案二工序一退火工序二粗精铣22MM55MM的下表面保证其粗糙11度为32UM工序三以22MM的下表面为精基准粗精铣22MM的孔的上表面保证其粗糙度为32UM其上下表面尺寸为50MM工序四以22MM的下表面为精基准钻扩铰精铰22MM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22MM的下表面为精基准粗半精镗55MM的孔保证其内表面粗糙度为32UM工序六以22MM的下表面为精基准粗精铣55MM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30MM工序七铣断工序八以22MM的孔为精基准钻8MM的锥孔的一半装配时钻铰工序九以22MM的孔为精基准钻6MM的孔攻M8的螺纹工序十以22MM的孔为精基准铣缺口保证其粗糙度为63UM工序十一检查3工艺路线方案三工序一退火12工序二粗精铣22MM55MM的下表面保证其粗糙度为32UM工序三以22MM的下表面为精基准粗精铣22MM55MM的孔的上表面保证其粗糙度为32UM22MM的上下表面尺寸为50MM55MM的上下表面尺寸为30MM工序四以22MM的下表面为精基准钻扩铰精铰22MM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22MM的下表面为精基准粗半精镗55MM的孔保证其内表面粗糙度为32UM工序六以22MM的孔为精基准钻8MM的锥孔的一半装配时钻铰工序七以22MM的孔为精基准钻6MM的孔攻M8的螺纹工序八铣断工序九以22MM的孔为精基准铣缺口保证其粗糙度为63UM工序十检查3工艺方案的分析与比较上述工艺方案的特点在于方案一是光加工与22MM的孔有垂直度要求面再加工孔而方案二恰恰相反先是加工完22MM的孔在13以孔的中心轴线来定位加工与之有垂直度要求的三个孔面方案一装夹次数少但在加工22MM的时候最多只能保证一个面定位面与之与之有垂直度要求其他两个面很难保证因此此方案有很大弊端方案二在加工三个面时都是用22孔的中心轴线来定位这样很容易就可以保证其余三个面的为制度要求所以综上最终方案为工序粗铣40孔的两头的端面工序钻扩铰两端22MM孔至图样尺寸工序粗铣中间孔上端面工艺方案的分析与比较上述工艺方案的特点在于方案一是光以拔叉底面为精基准加工22两小孔然后再加工55孔而方案二则与此相反光以22外圆为基准加工55孔在通过定位加工22两小孔两相比较可以看出先加工22小孔再加工55孔这时的位置精度较易保证并且定位及装夹都比较方便而且两方案中的工序嗾使相等的只需将方案一与方案二中的某些工序相接合取长补短做出更好的工艺路线具体工艺过程如下工序一退火工序二粗精铣22MM55MM的下表面保证其粗糙度为32UM可采用X6140卧式铣床专用夹具工序三以22MM的下表面为精基准粗精铣22MM55MM的孔的上表面保证其粗糙度为32UM1422MM的上下表面尺寸为50MM55MM的上下表面尺寸为30MM工序四以22MM的下表面为精基准钻扩铰精铰22MM的孔保证其内表面粗糙度为16UM垂直度误差不超过005MM可采用多刀具组合机床工序五以22MM的下表面为精基准粗半精车55MM的孔保证其内表面粗糙度为32UM采用T616卧式镗床专用夹具工序六以22MM的孔为精基准钻8MM的锥孔的一半装配时钻铰采用Z525立式钻床加专用夹具工序七以22MM的孔为精基准钻6MM的孔攻M8的螺纹采用Z525立式钻床专用夹具工序八铣断去毛刺采用X60卧式铣床加专用夹具工序九以22MM的孔为精基准铣缺口保证其粗糙度为63UM采用X60卧式铣床加专用夹具工序十检查入库五机械加工余量工序尺寸及毛坯的确定CA6140拨叉零件材料为HT200硬度为190210HB重量为10KG生产类型为重中批生产采用在金属模机器造型查机械制造工艺简明手册以下简称简明手册表225知毛坯的加工余量的等级为4尺寸公差CT为8查表224单侧加工时其加工余量为20MM15双侧加工时每册加工余量为15MM1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122孔的加工余量的确定查机械制造工艺设计简明手册表238得各加工余量分别为精绞006MM粗绞014MM扩孔18MM钻孔20MM总余量为22MM由于该处孔径较小未先预铸孔故用20的钻头钻出20的孔255孔的加工余量的确定查机械制造工艺设计简明手册表239得各加工余量分别为粗镗4MM半精镗05MM总余量为5MM该处先已预铸出50的孔322的两个上端面的加工余量的确定查机械制造工艺设计简明手册表2321得各加工余量分别为精铣1MM粗铣2MM总余量为3MM4拨叉底面的加工余量的确定查机械制造工艺设计简明手册表2321得其粗铣的加工余量为2MM2为了更直观一些做表如下16加工孔加工孔加加工工孔孔加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸55孔铸件5CT125028粗车3IT1252015半精车05IT11532500122孔钻20IT11200013扩18IT921800052粗铰014IT8219400033精铰006IT72200021加工平面加工平面加加工工平平面面加工内容加工余量基本尺寸铸件60粗铣22孔下端面40560粗铣55孔下端面40310粗铣22孔上端面40520精铣22孔下端面10510精铣22孔上端面10500精铣55孔上端面102300工件如图所示17三夹具设计一机床夹具的功用1稳定保证工件的加工精度用夹具装夹工件时工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证不受工人技术水平的影响是一批工件的加工精度趋于一致2减少辅助工时提高生产率使用夹具装夹工件无需划线找证可显著地减少辅助工时方便快捷可提高工件刚性使用较大的切削用量可实现多件多工位同时装夹可采用高效夹紧机构提高劳动生产率3扩大机床使用范围实现一机多能根据加工机床的成形运动附以不通类型的夹具可扩大机床的工艺18范围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二问题的提出本夹具主要用来钻M8两个小孔这两个小孔对40上端面有个的位置度要求三夹具设计1定位基准的选择由零件图可知M8两小孔相对于两个40孔上端面有位置度要求其设计基准就是40孔上端面为了使定位误差为零应选择以22孔为定位基准采用一面两孔进行定位即用一个平面限制3个自由度和一个短圆柱销一个销边销共限制了3个自由度达到完全定位2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一个平面以短圆柱销一个销边销短圆柱销和销边销的尺寸与公差现规定与本零件22孔的尺寸与公差相同即2200210所谓定位误差是指由于定位造成的加工面相对于工序基准的位置误差因为对于一批工件而言刀具经调整后位置是不动的即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的所以定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量192造成定位误差的原因由于定位基准与工序基准不一定引起的定位误差称基准不重合误差即工序基准对定位基准在加工方向上的最大变动量用B表示由于定位副制造误差及其配合间隙所引起的定位误差称为基准定位误差即定位误差的相对位置在加工尺寸方向上的最大变动量3夹紧装置的设计要求夹紧装置是夹具的重要组成部分合理设计夹紧装置有利于保证工件的加工质量提高生产率和减轻工人的劳动强度因此对夹紧装置提出以下要求1工件在夹紧过程中不能破坏工件在定位时所获得的正确位置2夹紧力的方向应可靠适当也就是即要保证工件在加工过程中不产生移动或震动同时又必须使工件不产生不适当的变形和表面损伤3夹紧动作要准确迅速以便提高生产效率4操作简便省力安全以改善工人的劳动条件减轻劳动强度5结构简单易于制造4夹紧力的方向1夹紧力的作用方向应不破坏工件的准确性和可靠性一般要求夹紧力的方向应指向主要定位基面把工件压向定位元件的主要定位20表面上2夹紧力方向应使工件变形尽可能变小使工件的夹紧部分属于套筒零件显然轴向夹紧要比要比径向夹紧使工件变形要小3夹紧力方向应使所需夹紧力可能小在保证夹紧可靠的前提下减小夹紧力可以减轻工人的劳动强度提高生产效率同时可以使机构轻便紧凑以及减少工件变形为此应使加紧力Q的方向最好与切削力下工件重力G的方向这时所需夹紧力为最小5夹紧力的作用点1夹紧力作用点应靠近支撑元件的几何中心或几个支撑元件所形成的支撑面内2夹紧力的作用点应落在工件刚度较好的部位上3夹紧力的作用点应尽可能靠近被加工表面这样可以减小切削力对工件造成的翻转力矩必要时应在工件刚性差的部位增加辅助支撑并施加附加夹紧力21四夹具各零件尺寸图整体结构图整体结构图整整体体结结构构图图中间螺柱设计图中间螺柱设计图中