拔叉设计说明书

1、 . . 19/20 . . 城市学院 机械制造技术拨叉CA6140设计说明书学 院： 机械电子工程学院 班 级： 11 级 机自4班 姓 名： 黄维乐 学 号： 111001428 时 间： 2014.6.30-7.18 课程设计任务书学院机电学院班级11机自4班地点D301起止日期2014.6.30-7.18设计题目：拨叉CA6140设计设计任务：所要完成的任务如下1 根据所给的零件草图，画出零件工作图。2 完成拨叉工件的专用夹具总装配工作图。3 完成专用夹具部分零件工作图。4 编写设计计算说明书。5 总工作量要求：总图量为：1#2#3#4#图纸各1；设计计算说明书机械制造技术课设成绩评定

2、表项目分值出勤情况10缺勤一次扣2分；迟到、早退以与各项违纪行为，一次扣1分。（注：此项分数若为0分，则该生课设总成绩为不与格）学习态度10学习态度认真，遵守纪律质疑答辩第一次10零件分析准确完整，毛坯选择合理，问题回答全部正确（10分）零件分析正确、毛坯选择合理度、问题回答正确率在80%以上（9-6分）零件的精度分析正确度、毛坯选择合理度、问题回答正确率在60%以上（5-3分）第二次10工艺、刀具设计合理，问题回答全部正确（10分）；1-5处不合理、问题回答正确率80%以上（9-8分）；6-10处不合理、问题回答正确率60%以上（7-5分）第三次10夹具设计合理，问题回答全部正确（10分）；

3、1-5处不合理、问题回答正确率80%以上（9-8分）；6-10处不合理、问题回答正确率60%以上（7-5分）答辩20答辩说明书质量30容完整（5分），结构设计合理（5分），计算准确（5分） ，结论准确（5分），撰写规工整（5分），排版准确（5分）总 分注：最终成绩按5级计分 教师签字：年 月 日目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc329251132第1章课程设计目的 PAGEREF _Toc329251132 h 5HYPERLINK l _Toc329251133第2章 工艺规程的设计 PAGEREF _Toc329251133 h 6HYPERLINK

4、l _Toc3292511342.1 确定毛坯的制造形式 PAGEREF _Toc329251134 h 6HYPERLINK l _Toc3292511352.2 基面的选择 PAGEREF _Toc329251135 h 6HYPERLINK l _Toc3292511362.3 制订工艺路线 PAGEREF _Toc329251136 h 6HYPERLINK l _Toc3292511372.4机械加工余量、工序尺寸与毛坯尺寸的确定 PAGEREF _Toc329251137 h 7HYPERLINK l _Toc3292511382.5确定切削用量与基本工时 PAGEREF _Toc

5、329251138 h 7HYPERLINK l _Toc329251139第3章夹具的设计PAGEREF _Toc329251139 h 11HYPERLINK l _Toc3292511403.1 夹具的选择 PAGEREF _Toc329251140 h 11HYPERLINK l _Toc3292511413.2 定位方案的设计 PAGEREF _Toc329251141 h 12HYPERLINK l _Toc3292511423.2.1 夹具的设计思想 PAGEREF _Toc329251142 h 12HYPERLINK l _Toc3292511433.2.2 工件在夹具中的定

6、位与夹紧 PAGEREF _Toc329251143 h 12HYPERLINK l _Toc3292511443.3 夹具体的设计 PAGEREF _Toc329251144 h 12HYPERLINK l _Toc3292511453.3.1 定位基准的选择 PAGEREF _Toc329251145 h 12HYPERLINK l _Toc3292511463.3.2 定位误差的分析 PAGEREF _Toc329251146 h 12HYPERLINK l _Toc3292511473.4 导向元件的设计 PAGEREF _Toc329251147 h 13HYPERLINK l _T

7、oc3292511483.5 夹紧元件的设计 PAGEREF _Toc329251148 h 13HYPERLINK l _Toc3292511493.6 夹具操作的简要说明 PAGEREF _Toc329251149 h 13HYPERLINK l _Toc329251150结 论 PAGEREF _Toc329251150 h 15HYPERLINK l _Toc329251151致 PAGEREF _Toc329251151 h 16HYPERLINK l _Toc329251152参考文献 PAGEREF _Toc329251152 h 17第1章课程设计目的通过设计能获得综合运用过去

8、的全部课程进行机械制造工艺与结构设计的基本能力，为走上工作岗位进行一次综合训练和准备。它要求同学们综合运用课程的理论和实践知识，进行零件和机床夹具设计。其目的是：（1）培养学生综合运用机械制造工程原理与专业课的理论知识，总合生产学习中的实践知识，独立的分析和解决机械加工工艺问题，初步具有设计能力。（2）培养学生熟悉运用有关手册、图表、规的能力。（3）进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术资料。（4）培养学生独立思考和独立工作的能力。机床夹具的作用可归纳为以下四个方面：1保证加工精度机床夹具可准确确定工件、刀具和机床之间的相对位置，可以保证加工精度。2提高生产效率机床夹具可快速地将工件定位和夹

9、紧，减少辅助时间。3减少劳动强度采用机械、气动、液动等夹紧机构，可以减轻工人的劳动强度。4扩大机床的工艺围利用机床夹具，可使机床的加工围扩大，例如在卧式车床刀架处安装镗孔夹具，可对箱体孔进行镗孔加工。第2章 工艺规程的设计2.1 分析零件图图12.2 确定毛坯的制造形式零件的材料是HT200，工作环境良好，不会承受较大的冲击载荷，由于年生产量为2000件，已经达到了中批量生产，并且材料可铸。因此从提高生产率，保证经济性的角度讲，应该采用铸造成型中的“金属模机械砂型”铸造的方法制造毛坯。图22.3 基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，

10、生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会出现很多问题，使生产无常进行。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。所以选择右端R20的端面，上顶端4080的面和右侧7580的面为粗基准。精基准的选择精基准的选择有利于保证加工精度，并使工件装夹方便。在选择时，主要应该考虑基准重合、基准统一等问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。精基准选择为花键孔和7240的端面，在加工中采用专用夹具夹持。2.4 制订工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度与位置精度等技术要求能

11、得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批量生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量是工序集中来提高生产效率。除此之外，还应当考虑经济效果，以使生产成本尽量下降。1.工艺路线方案一：工序1：粗铣铣左端面；工序2：粗铣上表面8010； 工序3：粗铣1835槽；工序4：精铣左端面；工序5：钻20花键底孔；工序6：扩22花键孔； 工序7：精铣上表面8010；工序8：精铣1835槽；工序9：锪A、B两端215倒角；工序10：拉削25花键孔；工序11：钻螺纹孔,攻螺纹至M8工序12：钻锥孔；工序13：去毛刺；工序14：终检。2.工艺路线方案二：工序1：粗铣铣左端面；工序2：粗铣上表面801

12、0； 工序3：粗铣1835槽； 工序4：钻20花键底孔；工序5：精铣左端面；工序6：扩22花键孔；工序7：拉削25花键孔；工序8：精铣上表面8010；工序9：精铣1835槽；工序10：锪A、B两端215倒角；工序11：钻螺纹孔,攻螺纹至M8工序12：钻锥孔；工序13：去毛刺；工序14：终检。上述两方案中，区别在于工艺路线方案一把拉花键放在靠后的工序而工艺路线方案二把锪倒角放在了靠后的工序。工艺路线一中是在完成前面5道工序后，所以花键底孔与右端面上一点，与端面810上两点为定位基准加工花键孔，能较好的保证花键孔的位置尺寸精度；而在工艺路线方案二中，在工序、完成后就开始以花键底孔、A端面一点与端面

13、8010上两点为定位基准拉花键孔，这样重复采用了粗基准定位，不能保证花键孔与1835槽的位置精度，最终达不到零件技术要求，甚至会造成偏差过大而报废；而且在方案一中锪倒角工序在拉削花键孔工序之前完成，防止了在方案二中锪倒角时使花键由于切削冲击力而产生变形的可能！通过对以上两种工艺路线的优、缺点分析，最后确定工艺路线方案一为拔叉的加工工艺路线。工艺路线方案工序号工序名称机床设备刀具量具1粗铣左端面立式铣床YG硬质合金端铣刀游标卡尺2 粗铣上端8010的面立式铣床YG硬质合金端铣刀游标卡尺3粗铣1835的槽立式铣床16锥柄键槽铣刀游标卡尺4精铣左端面立式铣床YG硬质合金端铣刀游标卡尺5钻孔20的底孔

14、立式钻床20高速钢锥柄麻花钻游标卡尺6扩孔22立式钻床22高速钢锥柄麻花钻游标卡尺7精铣上端8010的端面立式铣床YG硬质合金端铣刀游标卡尺8精铣1835的槽立式铣床16的立铣刀游标卡尺9锪钻两端215的倒角立式钻床40mm150直柄锥面锪钻10拉25花键孔卧式拉床矩形花键拉刀游标卡尺13钻螺纹孔,攻螺纹至2M8立式钻床7的钻头，丝锥千分尺14钻锥孔立式钻床4的钻头，5的锥刃钻头游标卡尺13去毛刺钳工台平锉14终检塞规、卡尺、百分表等2.5机械加工余量、工序尺寸与毛坯尺寸的确定“拨叉”零件的材料为HT200，净重量为0.84千克，生产类型为中批量生产，可以采用“金属模机械砂型”铸造的方法进行毛

15、坯的制造。根据上述原始资料与加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量、工序尺寸与毛坯尺寸如下： 考虑到零件的很多表面没有粗糙度要求，不需要加工。从铸造出来即可符合使用要求，因此，只采取7540的表面留有2.57540的加工余量。毛坯的尺寸公差为CT8,可以从机械制造设计工艺简明手册得到CT8=1.6mm。相应计算如下：最大极限尺寸=80+2.5+CT8/2=83.3mm最小极限尺寸=80+2.5-CT8/2=81.7mm7540的端面的精加工余量为1mm，粗加工余量2.5-1=1.5m2.6确定切削用量与基本工时工序1：铣7540的端面至符合要求。工步1：粗铣背吃刀量为=2.5-1.0=1

16、.5mm。进给量的确定：机床的功率510Kw,工件夹具系统的刚度为中等条件，按切削用量简明手册中表3.3选取该工序的每齿进给量为=0.2mm/z。铣削速度：参考机械制造技术基础课程设计指导教程得，选用镶齿铣刀，其中在d/z=80/10的条件下选取。铣削速度为v=40m/min。有公式n=1000r/d可以得到:n=100040/80=159.15r/min由于手册中的X51型立式铣床的主轴转速为n=160r/min,所以，实际的铣削速度为：V=nd/1000=1603.1480/1000=40.19m/min基本时间t: 根据面铣刀平面（对称铣削、主偏角=90）的基本时间计算公式:t=()/。

17、其中，=75mm，=13mm，取=2mm，=40mm。则有： =0.5（d- ）+(1 3)=0.5(80-)+2=7.36mm。=n=zn=0.210160=320mm/mint=()/=(75+7.36+2)/320=0.264min15.82s工步2：精铣背吃刀量的确定：=1mm .进给量的确定：由切削用量简明手册中表3.3，按表面粗糙度为=3.2m的条件选取，该工序的每转进给量f=0.8mm/r。铣削速度的计算：根据其他有关资料确定，按镶齿铣刀，d/z=80/10，=0.08mm/z的条件选取，铣削速度v为： v=57.6mm/min。由公式：n=1000r/d可以求得铣刀转速n=22

18、9.3r/min 。参照机械制造技术基础课程设计指导教程中4-15的X51型立式铣床的主轴转速，选取转速为n=210r/min。再将此转速代入上面公式，可以求得：v= nd/1000=52.78mm/min。基本时间的确定：根据机械制造技术基础课程设计指导教程中表5-43中面铣刀铣平面（对称铣削、主偏角=90）的基本时间公式t=()/，可以求得该工序的基本时间，其中=75mm，=13mm，取=2mm，=40mm，=7.36mm，得=n=0.8mm/r210r/min=168mm/mint=()/=(75+2+7.36)/168=0.502min30.13s工序2：钻20mm的孔，扩孔至22mm

19、。 工步1：钻20mm的孔。背吃刀量=20mm进给量的确定：选取该工步的每齿进给量f=0.3mm/r。切削用量的计算：因为该工件的材料为HT200，所以选取切削速度v=22m/min。由式n=1000v/d可以求得：n=100022/(20)=350.32r/min参照机械制造技术基础课程设计指导教程中表4-9所列的Z525 型立式钻床的主轴转速，选取n=392r/min，再将n代入n=1000v/d中，得到：v=39220/1000=24.6m/min基本时间t:其中=80mm，=101.66+1=12.66mm，=14mm,取=2mm。所以基本时间t为：工步2：扩20mm的孔至22mm。背

20、吃刀量的确定：取=1mm。进给量的确定：由切削用量简明手册中表2.10的资料，选取该工件的每转的进给量f=1.1 mm/r 。切削速度的确定：根据相关资料，确定: v=0.4=0.122=8.8m/min由公式n=1000v/d。可以得到：n=10008.8/22=127.4r/min按机床选取n=140r/min，得切削速度v=基本时间t: 其中=80mm,=11.66+1=3.66mm/min,=14mm, 取=2mm。所以基本时间t为：工序3：粗铣沟槽，上平面 工步1：粗铣沟槽。背吃刀量的确定：双边背吃刀量为=16mm。进给量的确定：按切削用量简明手册中表3.14中资料选择刀具为“直柄立

21、铣刀”，d/z=16/3;铣刀每齿进给量为=0.04mm/z。铣削速度=18mm/min。主轴转速为n=358r/min。基本时间t: 按机械制造技术基础课程设计指导教程中表5-43得： ， 式中=0.5d+(12)，=13mm，其中h为沟槽深度，为铣削轮廓的实际长度，为沟槽深度的背吃刀量。，取=2mm,i=34/17=2,工步2: 铣上平面由工序1可知，精加工余量为1mm,背吃刀量为3-1=2进给量的确定：机床的功率按510Kw，按切削用量简明手册中表3.3选取该工序的每齿进给量为=0.2mm/z。铣削速度：参考机械制造技术基础课程设计指导教程得，选用镶齿铣刀，其中在d/z=80/10的条件

22、下选取。铣削速度为v=40m/min。有公式n=1000r/d可以得到: n=100040/80=159.15r/min由于手册中的X51型立式铣床的主轴转速为n=160r/min,所以，实际的铣削速度为：V=nd/1000=1603.1480/1000=40.19m/min基本时间t据面铣刀铣平面不对称铣削的计算时间计算公式：按机械制造技术基础课程设计指导教程表5-45切入和切出行程速度, =n=zn=0.210160=320mm/mint=(80+29)/320=0.34min20.7s。 第3章夹具的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

23、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围必不可少重要手段。图23.1 夹具的选择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。设计工序为钻7mm孔、攻螺纹M8mm的专用机床夹具。这类夹具定位准确、装卸工件迅速，但设计与制造的周期较长、费用较高。因此，主要适用于产品相对稳定而产量较大的成批或大量生产。3.2 定位方案的设计3.2.1 夹具的设计思想设计必须保证零件的加工精

24、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2M8mm的通孔进行加工，这个螺纹孔尺寸精度要求一般，需要先钻出7mm孔，之后用丝锥攻螺纹M8mm。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。3.2.2 工件在夹具中的定位与夹紧定位：一个带键的长心轴限制4个自由度，在工件左端面用两个支承钉限制一个自由度，在工件右端面用夹紧件限制一个自由度。这样就限制了工件在空间六个方向的活动性，使工件在空间占据了惟一确定的位置。夹紧：在工件两端用垫片和螺母实现螺旋夹紧。3.3 夹具体的设计3.3.1 定位基准

25、的选择在加工中用作确定工件在夹具中占有正确位置的基准，称为定位基准。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。所以加工2M8mm的通孔时，选取工件左端面和花键心轴的中心线为主定位基准。3.3.2 定位误差的分析夹具的主要定位元件为一个面与两个孔的定位，因为该定位元件的定位基准和工序基准均为花键的轴线，只需保证夹具的花键心轴的制造精度和安装精度，所以不存在不重合误差和基准位移误差，基准重合b=0，j=0。3.4 导向元件的设计加工2M8mm的通孔选用立式钻床，钻床夹具的刀具导向元件为钻套。钻套的作用是确定刀具相对夹具定位元件的位置，并在加

26、工中对钻头等孔加工刀具进行引导，防止刀具在加工中发生偏移。由于加工工序为先钻7mm孔，之后用丝锥攻螺纹M8mm。所以选用快换钻套和钻套用衬套。相关计算如下：1）钻套高度H钻套高度与所钻孔的孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具刚度、工件表面形状等因素有关。钻套高度H越大，刀具的导向性越好，但刀具与钻套的摩擦越大，一般取H=(12.5)d，所以H=1.58mm=12mm。2）排屑间隙h钻套底部与工件间的距离h称为排屑间隙。h值太小，切屑难以自由排出，使加工表面损坏；h值太大时，会降低钻套对钻头的导向作用。加工铸铁时，h=(0.30.7)d，所以h=0.58mm=4mm。3.5 夹紧元件的设计在加工过程中，工件会受到切削力、惯性力、离心力等外力的作用，为了保证在这些外力作用下，工件仍能在夹具中保持定位的正确位置，而不致发生位移或产生振动，一般在夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置，把工件压紧夹牢在定位元件上。该工件选用螺旋夹紧机构，查机械加工工艺手册，夹紧力计算如下：，螺纹升角螺纹摩擦角螺母端面与工件之间摩擦系数螺杆中径则所需夹紧力=298N3.6 夹具操作的简要说明此次设计的夹具夹紧原理为：通过花键孔轴线和拨叉左端面为定位基准，以钻模板上的快换钻套和钻套衬套引导刀具进行加工。夹紧时采用手动螺旋夹紧机构作为夹紧工件。同时为了保证定位基准的精度，采用十字垫圈。如前所述，在设计夹具时