ca6140车床拨叉夹具设计___论文

机械毕业论文课题名称CA6140车床拨叉夹具设计系/专业机械工程系/机械制造与自动化班级学号学生姓名CA6140车床拨叉夹具设计摘要本设计是CA6140拨叉零件的加工工艺规程及在加工工序的专用夹具设计。、CA6140拨叉零件的主要加工表面是平面及孔。一般来说，在保证平面的加工精度要比保证孔的加工技工精度容易。因此，本设计遵循先面后孔的原则。并将孔于平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔的精度。基准的选择以拨叉45外圆作为基准。以25孔及其下表面作为精基准。先将底面加工出来，然后作为定位基准，在以地面作为精基准加工孔。整个加工过程选用组合机床。在夹具方面选用专用夹具。考虑到零件的机构尺寸简单，加紧方式采用手动加紧，加紧简单，结构设计简单，且能满足设计要求。关键词拨叉；工艺规格设计；定位夹紧；夹具设计ABSTRACTTHISDESIGNISCA6140DIALTHEFORKPARTSPROCESSINGPROCEDUREANDSOMEPROCESSOFSPECIALJIGDESIGNTHEMAINPARTSCA6140GEARSHIFTFORKSMACHINEDSURFACEISFLATANDHOLESGENERALLYSPEAKING,THEPROCESSINGPRECISIONINGUARANTEEPLANETHANGUARANTEEHOLEPROCESSINGMECHANICACCURACYEASYTHEREFORE,THISDESIGNFOLLOWTHEPRINCIPLEOFAFTERMAKEFACEFIRSTHOLEANDTHEPROCESSINGCLEARLYINTENDEDTOHOLEDIVIDEDINTOROUGHMACHININGANDFINISHINGSTAGESTOENSURETHEACCURACYOFHOLETHEBENCHMARKCHOOSETODIALTHEFORKPHI45EXTERNALCIRCULARASTHEBENCHMARKTOPHI25HOLEUNDERTHESURFACEOFPUREBENCHMARKASITSFIRST,THENMACHINEDOUTTHEUNDERSIDEASTHELOCATINGDATUM,INTHEGROUNDASPUREBENCHMARKPROCESSINGHOLESTHEWHOLEPROCESSSELECTIONCOMBINATIONMACHINETOOLSTHEFIXTUREASPECTSCHOOSESPECIALJIGCONSIDERINGTHESIZEOFTHEINSTITUTION,SIMPLEPARTSUSINGMANUALANDINTENSIFYWAYKEYWORDSFORKLEVERCRAFTSPECIFICATIONDESIGNTHELOCALIZATIONCLAMPSJIGDESIGN目录第1章零件的分析411零件的作用412零件的工艺分析4第2章工艺规程设计621确定毛坯的制造形式622基面的选择623确定工艺路线624机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定825确立各加工工序切削用量及基本工时9第3章卡具设计1831钻M6孔的钻床卡具1832粗、精铣32上平面夹具设计19321定位基准的选择19322定位元件的设计19323定位误差分析20324铣削力与夹紧力计算20325夹具体槽形与对刀装置设计21326夹紧装置及夹具体设计23327夹具设计及操作的简要说明24第4章总结25答谢词26参考资料27附录一28附录二29附录三30第1章零件的分析11零件的作用零件是CA6140车床的拨叉，如图11所示。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。图11CA6140车床的拨叉三维实体图12零件的工艺分析拨叉类零件如图12所示，属于薄壁型零件，形状复杂而不规则。零件的装配基准为滑杆孔，其加工精度要求高，同时与工作面（叉口两侧面）要求有较高的位置精度。该类零件在加工和使用过程中都要重点考虑零件的变形问题。设计人员为了提高零件抗变形的能力，在壁的一侧设计有一定高度的加强筋，从而使该类零件没有一个较为平整的基面可用来做为粗基准，所以给精基准的加工带来了较大困难。另外，拨叉叉口的设计基准往往采用拨叉另一头的滑杆孔，两者距离较远。且在加工定位时往往相互依赖。因此，在加工制造过程中，一方面受薄壁件受力变形的影响，另一方面，又因两者距离较远，定位面又极小，定位精度受到严重影响，定位的准确性很差。再加上设计时为了保证拨叉的准确安装和使用性能可靠，滑杆头与叉口端面的垂直度要求较高，从而使这些关键的质量要求很难保证。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021求，孔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502021直度要求。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。图12拨叉第2章工艺规程设计21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，生产类型为中批生产，故选择铸件毛坯。22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，加工工艺过程中会问题百出，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。考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔外圆柱表面为辅助的定位精基准。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。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大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效应，以便使生产成本尽量下降。根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，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。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下工序01粗铣20、50下端面，以T2为粗基准，采用X61卧式铣床加专用夹具；工序02粗铣20上端面，以T1为定位基准，采用X61卧式铣床加专用夹具；工序03粗铣50上端面，以T4为定位基准，采用X61卧式铣床加专用夹具；工序04钻、扩20孔，以32外圆和T2为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；工序05粗镗50孔，以D1为定位基准，采用T616卧式镗床加专用夹具；工序06铣斜肩，以D1和T2为定位基准，采用X61卧式铣床加专用夹具；工序07精铣20下端面，以T2为基准，采用X61卧式铣床加专用夹具；工序08精铣20上端面，以T1为基准，采用X61卧式铣床加专用夹具；工序09粗铰、精铰20孔，以T2和32外圆为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；工序10精铣50端面，以D1为基准，采用X61卧式铣床加专用夹具；工序11半精镗50孔，以D1做定位基准，采用T616卧式镗床加专用夹具；工序12钻、铰8锥孔，以T1和零件中线为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；工序13钻M6底孔，攻螺纹，以T1和零件中线为基准，采用Z525立式钻床并采用专用夹具；工序14铣断，以D1为基准，采用X60卧式铣床加专用夹具；工序15去毛刺；工序16终检。图21拨叉简易图24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。25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AE150,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AP60,深度AP4,齿数Z12,故据切削手册取刀具直径DO125MM。2切削用量1）铣削深度因为切削量较小，故可以选择AP10MM，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量机床功率为75KW。查切削手册选F05MM/Z。3）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1015MM。查切削手册表38，寿命T180MIN4）计算切削速度按切削手册，将F降一级为F05MM/Z。查得VC110MM/S，N252R/MIN,VF577MM/S。据XA6132铣床参数，选择NC235R/MIN,VFC600MM/S,则实际切削速度VC6004,实际进给量为FZCVFC/NCZ021MM/Z。5）计算基本工时TML/VF729/3750216MIN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50RMF/530最终决定选择机床已有的进给量经校验校验成功。RF/202）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切）为0508MM，寿命IN2T3）切削速度查切修正系数RMVC/1801TVKMV01TVK01KXVV10APVK故。RMC/8MIN/4320RDNS查切机床实际转速为16C故实际的切削速度RVSC/703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50RMF/530最终决定选择机床已有的进给量经校验校验成功。RF/202）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切）为0508MM，寿命IN2T3）切削速度查切修正系数RMVC/1801TVKMV01TVK0KX10APV故。C/MIN/4320RDNS查切机床实际转速为16C故实际的切削速度RVSC/703计算工时MIN021364NFLTM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。其余几步数据见表21、表22。表21圆柱表面加工工艺卡工序余量加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度最小最大铸件70CT128243粗镗40IT12507630956850IT12（D2）半精镗30IT1013229325钻18IT1108178918扩18IT10496317161910粗铰014IT8031320107022420IT7（D1）精铰006IT721600390093表22平面加工工艺卡工序余量工序号工序内容加工余量基本尺寸经济精度工序尺寸偏差最小最大铸件50CT125201粗铣下端面403601201577502粗铣20孔上端面40320120251577503粗铣50孔上端面4014012181863807精铣20孔下端面10310803075128308精铣20孔上端面1030080075128310精铣50孔端面10212081609511016第3章卡具设计31钻M6孔的钻床卡具决定设计第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MZC62147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,并与工艺孔轴63ARM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31所示。图31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32所示。图32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夹具体槽形与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台U形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。根据参考文献11定向键的结构如图33所示。图33定向键根据参考文献11夹具U型槽的结构如图33所示。图34U型槽主要结构尺寸参数如表31所示。表31U型槽的结构尺寸螺栓直径DD1DL12143020对刀装置由对刀块来实现，用来确定刀具与夹具的相对位置。由于本道工序是完成传动箱体上平面尺寸为210315MM的粗、精铣加工，所以选用直角对刀块。根据GB224380直角对到刀块的结构和尺寸如图35所示。1014737825图35直角对刀块塞尺选用平塞尺，其结构如图36所示。标记四周倒圆图36平塞尺塞尺尺寸如表32所示。表32平塞尺结构尺寸公称尺寸H允差DC30006025326夹紧装置及夹具体设计夹紧装置采用移动的压板来夹紧工件，采用的移动压板的好处就是加工完成后，可以将压板松开，然后退后一定距离把工件取出。移动压板的结构如图37所示。图37移动压板主要结构尺寸参数如表33所示。表33移动压板结构尺寸LBBL1LKHH1M973011364081641512夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构夹具装配图如图38所示。327夹具设计及操作的简要说明本夹具用于在立式铣床上加工传动箱体上平面，工件以与此相平行的下平面为及其侧面和水平面底为定位基准，在短销、支承板和支承钉上实现完全定位。采用转动压板夹紧工件。当加工完一边，可松开螺钉、螺母、支承钉来加工另一边。如图32所示。图38夹具装配图总结随着科技的不断发展，CA6140车床的发展也将向更高层次发展但其中的基本技术却还是原来的，因此对CA6140车床的工艺规程设计和专用卡具设计也应注意以下几点（1）对CA6140机床的拨叉结构以及在加工中的专用夹具进行设计。（2）CA6140机床的拨叉工艺规程的设计主要对基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的进行设计。另外，对工艺路线的制定也做了较为详细的制定。（3）夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。（4）通过此次设计，使我们基本掌握了零