ca6140.车床拨叉夹具设计说明书1.doc

开封大学课程设计设计题目CA6140车床后托架夹具设计指导教师陈德林姓名班级09机械2院部机电工程学院序言工机械的加工工艺及夹具设计是在完成了大学的全部课程之后，进行的一次理论联系实际的综合运用，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作打下基础。机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。然而夹具又是制造系统的重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。所以对机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要的意义。目录一零件的分析（一）、零件的作用5（二）、零件的工艺分析5二工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形成6（二）基准的选择6（三）制定工艺路线6（四）机械加工余量7五确定切削用量及基本工时8三夹具设计（一）问题的提出14（二）夹具设计14（三）确定结构方案14（四）设计制定夹具主要技术条件15参考文献16题目“CA6140车床拨叉”加工工艺及加工槽1800120工装设计要求生产纲领6000件/年，工艺装备采用通用机床与通用刀具及专用夹具。具体任务1、绘制零件图2、确定加工工艺路线并进行工序设计，填写工艺文件1套3、绘制加工槽1800120夹具装配图（A0）并进行误差分析4、绘制夹具零件图13张5、编写设计说明书一、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，工作过程拨叉零件是在传动系统中拨动滑移齿轮，以实现系统调速，转向。其花键孔25MM通过与轴的配合来传递凸轮曲线槽传来的运动，零件的两个叉头部位与滑移齿轮相配合。（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1，零件孔22MM的上下加工表面及花键孔25MM这一组加工表面包括孔22MM的上下加工表面，孔22MM的内表面，有粗糙度要求为RA小于等于63UM，25MM的六齿花键孔，有粗糙度要求RA小于等于32UM，扩两端面孔，有粗糙度要求RA63UM加工时以上下端面和外圆40MM为基准面，有由于上下端面须加工，根据“基准先行”的原则，故应先加工上下端面（采用互为基准的原则），再加工孔22MM,六齿花键孔25MM和扩孔；2，孔22MM两侧的拨叉端面这一组加工表面包括右侧距离18MM的上下平面，RA32UM，有精铣平面的要求，左侧距离为8MM的上下平面，RA16UM，同样要求精铣；加工时以孔22MM，花键孔25MM和上下平面为基准定位加工；根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面尺寸，上述表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们的位置精度要求二、工艺规程设计一确定毛坯的制造形式1零件材料为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。2已知零件的生产纲领是6000件每年,故查表（152），可确定其为大批生产，初步确定工艺安排的基本倾向为加工过程划分阶段，工序适当集中，加工设备主要以通用设备为主，采用专用夹具，这样投资较少，投产快生产率较高，转产较容易。3根据零件的材料确定毛坯为铸件，材料为HT200，毛坯的铸造方法为金属模机械造型（表154），铸件尺寸公差等级为CT9级（表155）（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。CA6140拨叉这个零件从零件图上可以看出，共有两组加工表面，而这二组加工表面之间有一定的位置要求，现将这二组加工表面分述如下1以花键孔的中心线为基准的加工面这一组面包括250250MM的六齿方花键孔、220280花键底孔两端的2X150倒角和距中心线为27MM的平面。2以工件右端面为基准的80050MM的槽和以28X40MM平面为基准加工的1800120MM的槽经上述分析可知，对于两组加工表面，可先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面。（三）制定工艺路线制定工艺路线，在生产纲领确定的情况下,根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求来制定工艺路线。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工艺路线方案工序一铸件工序二粗、精车端面。以40圆柱面为粗基准。选用C31631转塔式六角车床及专用夹具。工序三钻、扩花键底孔。以40圆柱面为粗基准。选用Z525型立式钻床。工序四倒两端15度倒角。以40圆柱面为粗基准。选用Z525型立式钻床。150度锪钻。工序五拉花键。以A面为基准。工序六铣削槽B面。以花键的中心线及A面为基准。选用X62W卧式铣床专用夹具。工序八铣削80050MM的槽。以花键的中心线及A面为基准。选用X62W卧式铣床专用夹具。工序八铣削1800120MM的槽。以花键的中心线及28X40MM面为基准。选用X62W卧式铣床专用夹具。工序九去毛刺。工序十终检。2，选择机床（1）工序二，工序六，工序七，工序八均为铣表面，可用XA5032铣床。（2）工序三为钻孔，扩孔工艺，可采用摇臂钻床Z305B。（3）工序五为拉花键，采用普通拉床。4工序四用车床。3，选择夹具每个工序都可以采用专用的夹具,夹具后面再设计。4，选择刀具在铣床上用高速钢立铣刀，铣上下两槽用三面刃铣刀，在车床上选普通车刀，内拉床选矩形齿花键拉刀，钻床用150度锪钻。5，选择量具精度要求较高的可用内径千分尺量程50125，其余用游标卡尺分度值为002（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190210HB，生产类型大批量，铸造毛坯。据以上原始资料及加工路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸工序号工序内容定位基准01铸件02粗铣下端面孔的外圆，上端面03钻孔扩孔22孔的外圆，下端面04车倒角，角度为15度孔的上下端面05拉花键A面为基准06铣削槽B面花键的中心线及A面07铣削80050MM的槽以花键的中心线及A面08铣削1800120MM的槽花键的中心线及28X40MM面09去毛刺10终检及毛坯尺寸如下1查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册铣削加工余量为粗铣24MM半精铣12MM精铣01MM2圆柱（40用铸成）内孔22用钻和扩成，加工余量扩孔12MM3粗车加工余量粗车12MM半精车08MM4右凹槽对于右凹槽的加工，由于事先未被铸出，要满足其槽的深度先需要粗铣，现确定其加工余量取8MM。为了保证槽两边的表面粗糙度和槽的水平尺寸的精度要求，需要进行精铣槽的两侧面,加工余量取05MM。0385左凹槽由于此平面没有加工，只加工平面的凹槽，其基本尺寸为槽宽0128精度较高，IT6级，槽的深度为15，可事先铸出该凹槽，该槽的三个表面的粗糙度都为，在粗铣后精铣能达到粗糙度要求。23RA6孔钻孔其尺寸为20MM，加工余量取2MM,扩孔钻，保留05MM的拉刀加工余量。孔里的花键槽用组合装配式拉刀成型式的加工方式一次拉出。7，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毛坯工序用铸造尺寸如毛坯图（CAD毛坯图）工序二铣圆柱下面1加工条件工件材料HT200,B016GPAHB190241,铸造。加工要求粗铣铸件圆柱下面。机床铣床，XA5032卧式铣床。刀具硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度AEPCC。故校验合格。最终确定AP13MM，NC475R/MIN,VFC475MM/S，VC1193M/MIN，FZ016MM/Z。6）计算基本工时TML/VF4040/4750168MIN。工序三以22孔底面为精基准，钻、扩22孔。1选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时DO20MM，钻头采用双头刃磨法，后角O12，二重刃长度B25MM,横刀长B15MM,宽L3MM,棱带长度ML511201302选择切削用量（1）决定进给量查切，所以，RMF/867RMF/7按钻头强度选择按机床强度选择F51F/530最终决定选择机床已有的进给量经校验校验成RMF/480MAX609FF功。（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INT（3）切削速度查切修正系数RMVC/1801TVKMV01TVK故。0KX10APVRMC/8IN/3180RDVNS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NMMC60N2MCM故满足条件，校验成立。EPKWP2713计算工时TL/NF65/2721450163MIN4扩孔的切削用量如下扩钻MIN/27RRF/480MIN/415VC工序四以22孔底面为精基准，倒15度角，用普通车床。F005/R表3170516M/S（参照表321）N63R/S378R/MINSWD10V261450按机床选取N380R/MIN633R/S切削工时L20MM，L25MM，1T14S（023MIN）MFW1NL05362工序五拉花键用拉刀拉销花键单面齿升根据有关手册，确定拉花键时花键拉刀的单面齿升为006MM，拉削速度拉刀同时工作齿数,14MIN,/4PV6Z切削工时IN2306103ZFKLZTB花键孔的工序尺寸加工表面加工内容加工余量精度等级表面粗糙度工序尺寸拉花键18MM64UM248MM25MM铰孔02MMCT832UM25MM工序六铣削槽B面粗铣上表面（B面）015MM/Z表328F030M/S（18M/MIN）表330采用高速三面刃铣刀，D175MM,齿数Z16。WN0546R/S33R/MINSW10V175340按机床选取N30R/MIN05R/S（表417）故实际切削速度027M/S10NDSW切削工件时L28MM，L175MM，L3MM12T17166S286MINMZNFW161503782）精铣上表面（B面）007MM/Z表328F025M/S（15M/MIN）表330采用高速三面刃铣刀，D175MM,齿数Z16。WN0455R/S33R/MINSW10V1753420按机床选取N30R/MIN05R/S（表417）故实际切削速度027M/S10NDSW切削工时L28MM，L175MM，L3MM12T36786S613MINMZNFW16170538以20孔为精基准，粗铣两槽的三个端面，保证槽1，槽2上下面粗早粗糙度小于32。工序八铣削80050MM的槽加工条件粗铣上平面的槽，精铣上平面的槽两侧1粗铣上平面的槽由机械手册可以直接查出铣削速度齿/5MFZ采用错齿三面刃铣刀，。则MIN/18V14,50,16ZMLDDIN/38160RDVS2545ZFSM计算工时MIN01MFLT2精铣上平面的槽两侧由于是精加工铣削速度放大齿/5FZ30，其值采用错齿三面刃铣刀，I/23V，则6,4,50,16ZLDDIN/85716RNSM3ZFSM计算工时IN806MFLT工序八铣削180050MM的槽粗铣下平面的槽，精铣下平面的槽的三个面1粗铣下平面的槽由机械手册可以直接查出铣削速度齿/5FZMIN/18V采用镶齿三面刃铣刀，。则20,1250,48齿数MLDMDIN/190RDVSI/25ZNFSM计算工时MIN681920MFLT2精铣下平面的槽的三个面由于是精加工铣削速度放大齿/05FZ30，其值采用镶齿三面刃铣刀，I/3V。则3,12,50,48齿数LDDIN/5481RNSMI/93ZFSM计算工时IN702MFLT工序九去毛刺工序十终检。其余几步数据见工艺卡片。三、夹具设计经过仔细分析决定设计铣槽1，槽2铣床床卡具。在确定夹具设计方案时应当遵循的原则是确保工件的加工质量；工艺性好，结构尽量简单；使用性好，操作省力高效；定位、夹紧快速、准确，能提高生产率；经济性好，制造成本低廉。确定最合理的设计方案。确定定位方案，设计定位装置。定位应符合“六点定位原则”。定位元件尽可能选用标准件。确定夹紧方案，设计夹紧机构。夹紧可以用手动、气动、液压或其它动力源。重点应考虑夹紧力的大小、方向、作用点，以及作用力的传递方式，保证不破坏定位，不造成工件过量变形，不会有活动度为零的“机构”，并且应满足生产率的要求。确定夹具整体结构方案。定位、夹紧确定之后，还要确定其它机构，如对刀装置、导引元件、分度机构、顶出装置等。最后设计夹具体，将各种元件、机构有机地连接在一起。夹具精度分析。在绘制的夹具结构草图上，标注出初步确定的定位元件的公差配合关系及相互位置精度，然后计算定位误差，根据误差不等式关系检验所规定的精度是否满足本工序加工技术要求，是否合理。否则应采取措施（如重新确定公差、更换定位元件、改变定位基准，必要时甚至改变原设计方案），然后重新分析计算。夹具夹紧力分析。首先应计算切削力大小，它是计算夹紧力的主要依据。通常确定切削力有以下三种方法由经验公式算出；由单位切削力算出；由手册上提供的诺模图（如MPN图）查出。根据切削力、夹紧力的方向、大小，按静力平衡条件求得理论夹紧力。为了保证工件装夹的安全可靠，夹紧机构（或元件）产生的实际夹紧力，一般应为理论夹紧力的1525倍。（一）问题的提出在给定的零件中，对本步加工的定位提出具体的要求是一定的公差，定位要求较高。因此，本步的重点应在保证工件的定位，来保证两槽的尺寸。具体要求1、保证槽1，槽2的尺寸。2、保证图中其它的标尺寸。（二）分析资料1本到工序为中期加工，孔22尺寸公差比较大，所以可以得到保证，工件有合适的定位，2本工序加工的要求主要保证位置尺寸，对槽的要求很高。3大批生产，工艺并不很复杂，所以夹具应当简化结构，降低夹具设计成本与制造成本，提高经济效益4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。（三）确定结构方案1、定位方式为保证加工时将零件的位置固定，必须限制6个方向的自由度。为了方便装夹，故采用一孔两钩完成完全定位。2、选择定位元件，设计定位装置A类型带螺纹的心轴、垫板、支承钉。B确定定位元件尺寸及配合公差1长圆柱销的尺寸为22。2支承钉B6X6H16SR8（四）设计制定夹具主要技术条件1首先保证槽1，槽2的尺寸和表面粗糙度不大于32。2其次要保证花键的尺寸。3同时保证花键粗糙度。（1）定位基准的选择由零件图可知，宽为1800120的槽，其设计基准为花键孔中心线和工件的右加工表面（A）为定位基准。因此选用工件已加工28X40面和花键心轴的中心线为主定位基准。切削力及夹紧力的计算刀具高速钢直齿三面刃铣刀，63MM,Z14FZCPT083SZ065DO83BZKP见切削手册356表解得FZ200N其中CP52，T8MM,SZ008MM/S,B8MM,D63MM,Z14,KPHB/198055在计算切削力时，必须考虑安全系数。安全系数KK1K2K3K4水平切削分力FH11FZ220N垂直切削分力FV03FZ60N其中K1为基本安全系数15K2为加工性质系数11K3为刀具钝化系数11K4为断续切削系数11F,KFH1