铣拨叉CA614016mm槽铣床专用夹具设计

1、题 目：铣拨叉（CA6140）16mm槽铣床专用夹具设计一、设计题目铣拔叉（CA6140）16mm槽铣床专用夹具设计二、原始资料(1) 被加工零件的零件图（草图） 1张(2) 生产类型: 5000件/年三、上交材料(1) 被加工工件的零件图 1张(2) 毛坯图 1张(3) 机械加工工艺过程综合卡片 1张(4) 与所设计夹具对应那道工序的工序卡片 1张(4) 夹具装配图 1张(5) 夹具体零件图 1张(6) 课程设计说明书(5000字左右) 1份四、进度安排(参考)(1) 熟悉零件,画零件图 2天 (2) 选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程综合卡片 5天(3) 工艺装备设计(画夹具装配图及

2、夹具体图) 9天(4) 编写说明书 3天(5) 准备及答辩 2天五、指导教师评语成 绩： 指导教师日期摘要本次课程设计的题目是CA6140车床上拨叉16mm槽专用铣床夹具设计，通过此次设计，使课本上学到的理论知识在这次课程设计中得到实践，机械制造基础课本上学到的知识，诸如，定位误差的计算，机床类型的选择，加工方式的选择，夹具体设计应注意的问题等，在这次课程设计中都得到了应用，增加了自己理论联系实际的能力:1运用所学基本理论知识，正确解决了工件在加工时的定位和夹紧问题，选择合理的方案，进行必要的计算，根据题意设计出符合要求的低成本夹具。 2收集有关资料，掌握正确的夹具设计思想、方法和手段，学会了

3、正确使用有关手册及其它技术资料。 3分析研究结构工艺性问题，提高结构设计能力。 4进一步了解了有关机床、刀具和量具等的工装知识。AbstractThe course design is the subject of a lathe CA6140 Bocha 16 mm slot for milling fixture design, through the design, so that school textbooks to the theoretical knowledge in this practice be in the curriculum design, machinery ma

4、nufacturing base of knowledge to go to school textbooks, such as , Positioning errors, machine types of choice, the choice of processing methods, the folder should pay attention to the specific design issues, in the course design have been applied to increase its ability to integrate theory with pra

5、ctice: 1. By the use of basic theoretical knowledge, the correct solution in the processing of the workpiece positioning and clamping problem, a reasonable choice of programmes, carry out the necessary calculations, based on that design intended to meet the requirements of low-cost fixture.  &#

6、160;   2. To collect relevant information, have the right fixture design ideas, ways and means to learn the correct use of the manuals and other technical information.      3. Analysis of the structure of issues, enhance structural design capacity.    

7、60; 4. Learn more about machine tools, cutting tools and measuring tools, such as the tooling knowledge.目 录1拔叉的工艺分析及生产类型的确定11.1拔叉的用途11.2拔叉的技术要求11.3审查工件的工艺性11.4确定拔叉的生产类型22确定毛坯，绘制毛坯简图22.1选择毛坯22.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量22.3绘制拔叉铸造毛坯简图33拟定拔叉工艺路线43.1定位基准的选择4精基准的选择4粗基准的选择43.2表面加工方法的确定43.3加工阶段的划分53.4工序的集中与分散53.5工序

8、顺序的安排53.6确定工艺路线64加工余量、工序尺寸和公差的确定65切削用量、时间定额的计算75.1切削用量的计算8工序8粗铣槽底面和两侧面8工序9精铣槽底面和两侧面85.2时间定额的计算8基本时间的计算8辅助时间的计算9其他时间的计算9单件时间的计算96专用铣床夹具设计107课程设计体会111拔叉的工艺分析及生产类型的确定1.1拔叉的用途题目所给的零件是CA6140车床的拔叉。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。零件下方的25孔与操纵机构相连，二上方的55半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过下方的力拨动上方的齿轮变速。两件零

9、件铸为一体，加工时分开。1.2拔叉的技术要求加工表面公差及精度等级拔叉脚两侧面120.12,IT123.20.1A拔叉脚两端面134.50.1,IT9?6.3拔叉脚内表面550.4,IT123.2拔叉头孔 250.02,IT81.6拔叉头圆柱侧面35IT136.3拔叉下方端面230.3,IT123.2槽内侧面160.12,IT123.20.08A槽底面8IT136.31.3审查工件的工艺性分析零件图可知，拔叉一头两端面和另一头叉脚两端面均要求切削加工，并在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少了加工面积，又提高了换挡时叉脚端面的接触刚度；25孔的端面为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证加工

10、精度；另外，该零件除主要工作表面（拔叉叉脚两端面，叉脚55半孔内表面，25孔，槽的两侧面）外，其余加工表面加工精度较低，通过铣削，钻床的粗加工就可以达到，主要工作表面加工精度相对较高，但除25孔外其他的也可以在正常的生产条件下保质保量地加工出来。因此，该零件工艺性较好。1.4确定拔叉的生产类型 Q=5000件/年；结合生产实际，备品率a%和废品率b%分别取3%和0.5%。代入公式（1-1）得N=5000件/年X（1+3%）X（1+0.5%）=5175.8件/年拔叉重量为1.12kg，由查表1-3知，拔叉属于轻型零件；由表1-4知，该拔叉的生产为大批生产。2确定毛坯，绘制毛坯简图2.1选择毛坯该

11、拔叉零件材料为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。毛坯拔模斜度为。2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量由表2-3和表2-4可知，要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各因素。1. 公差等级由拔叉的功用和技术要求，用熔模铸造，确定该零件公差等级为CT46。2. 铸件重量已知机械加工后拔叉件的重量为1.12kg，由此初步估计机械加工前铸件毛坯重量为2.0kg。3. 机械加工余量等级由以上确定用熔模铸造，且材料为灰铸铁，确定机械加工余量等级范围为（RMA）E。4. 零件表面粗糙度有零件图可知，该拔叉加工表面除25孔粗糙度Ra为1.6m，其

12、他表面粗糙度Ra均大于1.6m。根据上述诸因素，可查表确定该铸件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列表2-2项目/mm机械加工余量/mm尺寸公差/mm备注孔径550.40.36（±0.18）表2-3，表2-4长度230.40.3（±0.15）表2-3，表2-4厚度120.40.28（±0.14）表2-3，表2-42.3绘制拔叉铸造毛坯简图由表2-2所得结果，绘制毛坯简图如图2-3所示。3拟定拔叉工艺路线3.1定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。精基准的选择根据该拔叉零件的技术要求和装配要求，选择拔叉叉脚左端面和叉轴孔25

13、作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作为基准进行加工，即遵循了“基准统一”原则。叉轴孔25mm的轴线是设计基准，选用其做精基准定位加工拔叉脚两端面，圆柱斜侧面和槽所在面23mm，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度。选用拔叉叉脚左端面作为精基准同样是遵循了“基准重合”的原则，因为该拔叉在轴向的尺寸多以该端面作为设计基准。粗基准的选择作为粗基准的表面应平整，没有飞边，毛刺或其他表面缺陷。因此选择叉轴孔25mm的外圆面和拔叉头右端面做粗基准。采用25mm外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀；采用拔叉头圆柱右端面做粗基准加工左端面，可以为后续工序准备好精基准3.2表面加工方

14、法的确定根据拔叉零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工各表面的加工方法，如表3-2所示。加工表面公差及精度等级加工方法备注拔叉脚两侧面IT83.2粗铣半精铣表1-8拔叉脚两端面IT96.3粗铣精铣表1-8拔叉脚内表面IT93.2粗扩精扩表1-7拔叉头孔IT60.4钻扩铰表1-7拔叉头圆柱侧面IT136.3粗铣表1-8拔叉下方端面IT113.2粗铣半精铣表1-8槽内侧面IT113.2粗铣精铣表1-8槽底面IT116.3粗铣精铣表1-83.3加工阶段的划分该拔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。在粗加工阶段，首先将精基准（拔叉脚左端面和叉轴孔）准备好

15、，使后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣拔叉头圆柱右端面，拔叉脚右侧面，拔叉脚两端面，拔叉脚内表面，拔叉下方端面，槽内侧面，槽底面。在半精加工阶段，完成拔叉脚两侧面的半精铣和拔叉下方端面，槽底面的半精铣，在精加工阶段，进行拔叉脚两端面和槽内侧面的精铣，拔叉脚内表面的精扩。3.4工序的集中与分散该拔叉的生产类型为大批生产，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，不但科缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。3.5工序顺序的安排机械加工工序：（1） 遵循“先基准

16、后其他”的原则，首先加工精基准拔叉脚左端面和叉轴孔25mm。（2） 遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3） 遵循“先主后次”原则，先加工主要表面拔叉脚两侧面和叉轴孔25mm，后加工次要表面槽内侧面，槽底面。（4） 遵循“先面后孔”原则，先加工拔叉脚两侧面，拔叉下方端面，再加工叉轴孔25mm。综上所述，该拔叉工序的安排顺序为：基准加工主要表面粗加工一些余量大的表面粗加工主要表面半精加工和次要表面加工主要表面精加工。3.6确定工艺路线在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，表3-6列出了拔叉的工艺路线。表3.6 拔叉工艺路线及设备、工装的选用工序号工序名称机床设备刀具1粗

17、铣拔叉头两侧面立式铣床X51端铣刀2钻扩铰25孔四面组合钻床麻花钻、扩孔钻、铰刀3校正拔叉脚钳工台手锤4粗铣拔叉脚两侧面卧式双面铣床三面刃铣刀5粗铣叉脚内侧面立式铣床X51铣刀6粗铣拔叉下方端面立式铣床X51端铣刀7精铣拔叉脚两侧面立式铣床X51端铣刀8粗铣槽底面和两侧面卧式双面铣床槽铣刀9精铣槽底面和两侧面卧式双面铣床槽铣刀10去毛刺钳工台平锉11中检12校正拔叉脚钳工台手锤13精铣拔叉脚端面立式铣床X51三面刃铣刀14清洗清洗机15终检4加工余量、工序尺寸和公差的确定根据课程设计要求，这里只作工序8、工序9加工余量和工序尺寸公差的确定。工序8、工序9加工拔叉槽两端面和底面至设计尺寸的加工余

18、量、工序尺寸和公差的确定。第8、9两道工序的加工过程：先以l=16的三面刃铣刀铣出槽，以l=16的三面刃铣刀进行粗铣，则粗铣余量=1.5（双边），再进行精铣。查表1-20可依次确定各工序尺寸的加工精度为，粗铣：IT12；精铣：IT11，查标准公差数值表确定各工步的公差值分别为，粗铣：0.18mm；精铣：0.11；所以，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，粗铣：14mm；精铣：16 mm，它们之间的相互关系如图4-0所示。0.181615.25 0.750.115切削用量、时间定额的计算根据课程设计要求，只作第8、9两道工序的切削用量和时间定额的确定方法。5.1切削用量的计算工序8粗铣槽底面和两

19、侧面（1）切削深度的确定 取=8mm。（2）进给量的确定 表5-19，按机床功率为5-10kW、工件夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量取为0.09mm/z。（3）铣削速度的计算 由表5-20，按硬质合金三面刃圆盘铣刀、d/z=200/12的条件选取，铣削速度v可取为268m/min。有公式（5-1）n=1000v/d可求得该工件铣刀转速，n=1000×268m/min/×200mm=426.53r/min,参照表4-18所列X60卧式铣床的主轴转速，取转速n=400r/min 。再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际铣削速度v=nd/1000=400r

20、/min××200mm/1000=251.33m/min。工序9精铣槽底面和两侧面 （1）背吃刀量的确定 取=1.5mm。（2）进给量的确定 表5-19 机床功率为5-10kW、工件夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量取为0.08mm/z。（3）铣削速度的计算 由表5-20，按硬质合金三面刃圆盘铣刀、d/z=200/12的条件选取，铣削速度v可取为318m/min。有公式（5-1）n=1000v/d可求得该工件铣刀转速，n=1000×318m/min/×200mm=506.11r/min,参照表4-18所列X60卧式铣床的主轴转速，取转速n=5

21、60r/min。再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际铣削速度v=nd/1000=560r/min××200mm/1000=351.86m/min。5.2时间定额的计算基本时间的计算（1）工序8粗铣槽底面和两侧面根据表5-43中三面刃铣刀铣槽的基本时间计算公式= 可求出该工序的基本时间：式中=40mm，=39mm，=2mm，查表4-19铣床工作台的进给量=45mm/min,得=（40+39+2）/45=1.8min（2）工序9精铣槽底面和两侧面同理，根据表5-43中三面刃铣刀铣槽的基本时间计算公式= 可求出该工序的基本时间：式中=40mm，=13mm，=2mm，查

22、表4-19铣床工作台的进给量=22.4mm/min,得=（40+13+2）/22.4=2.45min 。辅助时间的计算根据第五章第二节所述，辅助时间与基本时间之间的关系为=（0.15-0.2），这里取=0.15，则各工序的辅助时间分别为：工序8 的辅助时间：=0.15×1.8min=0.27min；工序9 的辅助时间：=0.15×2.45min=0.3675；其他时间的计算除了作业时间（基本时间与辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作地时间、休息与生理需要时间准备与终结时间。由于本工件的生产类型为大量生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略

23、不计；布置工作地时间是作业时间的2%-4%,这里取3%，则各工序的其他时间（）可按关系式（3%+3%）×（）计算，它们分别为：工序8的其他时间：=6%×(1.8min+0.27min)=0.1242min;工序9的其他时间：=6%×(2.45min+0.3675min)=0.16905min;单件时间的计算上述两道工序的单件时间分别为：工序8的单件时间：=1.8min+0.27min+0.1242min=2.1942min；工序9的单件时间：=2.45min+0.3675min+0.16905min=2.98655min将上述零件工艺规程设计的结果，填入工艺文件。

24、表5-2.1列出了拔叉零件的机械加工工艺过程；表5-2.2，表5-2.3分别列出了拔叉加工第8 、9两道工序的工序卡。6专用铣床夹具设计采用调整法加工这批拨叉工件，针对铣方形槽加工工序，进行专用铣床夹具结构方案设计。确定夹具的结构方案（1）确定定位元件根据零件图槽所要求的尺寸，选用一面双销定位方案，定位心轴与工件定位孔配合，限制四个自由度，削边销与工件叉口接触限制一个自由度，削边销采用大端面，与叉脚端面接触，定位心轴轴肩小环面做削边销辅助支撑限制一个自由度，定位心轴可调整，实现工件正确定位。定位孔与定位心轴的配合尺寸取为25（在夹具上标出定位心轴配合尺寸25f6）。对于工序尺寸11mm而言，定

25、位基准与工序基准重合，基准不重合误差为=0，基准位移误差为=0.027mm，所以定位误差=+=0.027mm， 而加工尺寸16mm的公差为：=0.12mm，所以，=0.027</3=0.04,因此定位方案合理，（2）确定夹紧机构采用螺旋夹紧机构进行夹紧。（3）对刀装置 采用直角对刀块及平塞尺对刀。确定对刀块的对刀面与定位元件定位表面之间的尺寸，水平方向尺寸为16/2(槽宽一般尺寸)+3（塞尺厚度尺寸）=11mm,其公差取工件相应尺寸公差的1/3。槽宽尺寸为16mm，则水平尺寸公差取（1/3X0.12）mm=0.04mm，对称标注为（11±0.02）mm，同理确定垂直方向尺寸为8（槽底尺寸）-3（塞尺厚度尺寸）=5mm,槽底长度为自由尺寸，查公差表IT11级公差值为0.09mm，则水平尺寸公差取（1/3X0.09）mm=0.03mm，确定垂直方向尺寸为（5±0.03）mm。（4）夹具与机床联接元件 采用两个标准定位键，固定在夹具体底面的同一直线位置的键槽中，用于确定铣床夹具相对于机床进给方向的正确位置。并保证定位键的宽度与机床工作台T型槽相匹配的