CA6140车床拨叉831007课程设计说明书

攀枝花学院学生课程设计题目：机械加工工艺及夹具设计学生姓名：马顺福学号：202310601089所在院(系)：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：2023级先进制造班指导教师：杨光春职称：教授2023年12月10日攀枝花学院教务处制攀枝花学院本科学生课程设计任务书题目拨叉加工工艺及夹具设计1、课程设计的目的一方面要求学生通过设计获得综合运用所学课程进行工艺及结构设计的根本能力；另一方面为毕业设计进行一次综合训练和准备。通过设计，学生应在以下几个方面得到锻炼：1、能综合运用所学知识正确解决一个零件在加工中的定位、夹紧及工艺路线安排等问题，保证加工质量2、通过夹具设计，提高结构设计能力。3、学会使用手册、图表、图册等资料，学会相关资料的检索及查询。2、课程设计的内容和要求〔包括原始数据、技术要求、工作要求等〕设计对象：后托架加工夹具生产纲领：中批设计要求：1、零件图：1张2、毛坯图：1张3、机械加工工艺过程卡：1张4、夹具设计：1～2套5、夹具主要零件图：3张以上6、设计说明书：1分3、主要参考文献1、李庆余主编.机械制造装备设计.北京：机械工业出版社2、王先逵主编.机械制造工艺学.北京：机械工业出版社3、赵家齐主编.机械制造工艺学课程设计指导书.北京：机械工业出版社4、HIRAME.GRANT编著.夹具－非标准夹具装置.北京：机械工业出版社4、课程设计工作进度方案设计时间：14～16周：熟悉零件，画零件图：约占8％确定工艺方案、路线及填写工艺过程卡：约25％夹具设计：约45％设计说明书：约14％修改：约占8％指导教师〔签字〕日期年月日教研室意见：年月日学生〔签字〕：接受任务时间：年月日注：任务书由指导教师填写。课程设计〔论文〕指导教师成绩评定表题目名称评分工程分值得分评价内涵工作表现20%01学习态度6遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。02科学实践、调研7通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与课程设计有关的材料。03课题工作量7按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。能力水平35%04综合运用知识的能力10能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。05应用文献的能力5能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。06设计〔实验〕能力，方案的设计能力5能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清晰、完整。07计算及计算机应用能力5具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。08对计算或实验结果的分析能力〔综合分析能力、技术经济分析能力〕10具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。成果质量45%09插图〔或图纸〕质量、篇幅、设计〔论文〕标准化程度5符合本专业相关标准或规定要求；标准化符合本文件第五条要求。10设计说明书〔论文〕质量30综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学。11创新10对前人工作有改良或突破，或有独特见解。成绩指导教师评语指导教师签名：年月日摘要在生产过程中，使生产对象〔原材料，毛坯，零件或总成等〕的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺过程。在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的根本时间，辅助时间和工作地效劳时间。关键词工序，工艺，工步，加工余量，定位方案，夹紧力ABSTRACTEnableproducingthetargetinprocessofproduction(rawmaterials,theblank,stateofqualityandquantityonpartbecomealways)takeplacedirectcourseofchangeaskcraftcourse,iftheblankismade,machining,heattreatment,assembleetc.andcallitthecraftcourse.Inthecourseofmakingthecraft,isitconfirmeveryerectorlocationandworkerstepthatprocessneedthisofprocesstowant,thelocomotiveofprocessing,thisprocess,andtheenteringthegivingamountofthelathe,cutdepth,therotationalspeedofthemainshaftandspeedofcutting,thejigofthisprocess,thecutterandmeasuringtool,aonehundredsheetsofnumberoftimesstillleavesandaonehundredsheetsoflengthleaves,calculatebasictimeofthisprocess,auxiliarytimeandservicetimeofplaceofworkingfinally.Keywords：Theprocess,workerone,worker'sstep,thesurplusofprocessing,orientthescheme,clampstrength设计零件原图图1〔图1为CA6140车床拨叉831007的CAD图〕图2〔图2为CA6140车床拨叉831007的proe图〕目录1、序言…………………42、设计具体内容………………………42.1、零件的作用…………42.2、零件的工艺性分析…………………42.3、工艺规程设计………………………52.3.1、确定毛坯的制造形式………………52.3.2、基面的选择…………52.3.3、制定工艺路线………………………52.3.4、选择加工设备和工艺设备…………72.4、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确实定……72.5、确定切削用量及根本工时…………83、夹具设计……………133.1、零设计任务…………133.2、确定毛坯的制造形式………………143.3、定位基准选择………………………153.4、夹紧方案的选择……………………153.5、定位误差分析………………………153.6、夹具结构介绍………………………154、参考文献……………151序言机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部根底课、技术根底课以及大局部专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练。因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，稳固和加深已学过的技术根底课和专业课的知识，理论联系实际，对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的根底，并且为后续课程的学习打好根底。由于能力所限，设计尚有许多缺乏之处，恳请各位老师给予指导。2设计具体内容2.1、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，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的φ22孔与操纵机构相连，而下方的φ55mm半孔那么是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。2.2、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、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的外表以及加工外表之间的位置要求：1〕需要加工的外表：a.小孔的上端面、大孔的上下端面；b.小头孔mm以及与此孔相通的mm的锥孔、螺纹孔；c.大头半圆孔mm；2〕位置要求：小头孔上端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.05mm、大孔的上下端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm。由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能到达的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。2.3、工艺规程设计2.3.1、确定毛坯的制造形式零件材料为HT200。考虑到零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比拟简单，生产类型为大批生产，应选择铸件毛坯。选用铸件尺寸公差等级CT9级，零件的质量是1.0Kg/个，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，大量采用专用工装。2.3.2、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。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否那么，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成大批报废，使生产无法正常进行。〔1〕粗基准的选择：以零件的底面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆外表为辅助粗基准。这样就可以到达限制五个自由度，再加上垂直的一个机械加紧，就可以到达完全定位。〔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〞原那么和“基准统一〞原那么，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔内圆柱外表为辅助的定位精基准。2.3.3、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，以便使生产本钱尽量下降。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工序Ⅰ粗铣Ф40mm孔的两头的端面，Ф73mm孔的上下端面。工序Ⅱ精铣Ф40mm孔的两头的端面，Ф73mm孔的上下端面。工序Ⅲ粗镗、半精镗、精镗Ф55mm孔至图样尺寸。工序Ⅳ钻、扩、铰两端Ф22mm孔至图样尺寸。工序Ⅴ钻M8的螺纹孔，钻Ф8的锥销孔钻到一半，攻M8的螺纹。工序Ⅵ铣断保证图样尺寸。工序Ⅶ去毛刺，检查。工序Ⅰ粗铣Ф40mm孔的两头的端面。工序Ⅱ钻、铰两端Ф22mm孔之图样尺寸。工序Ⅲ粗铣中间孔上端面至Ф25mm，周径至Ф71mm；粗铣中间孔下端面至22mm，周径至Ф71mm；工序Ⅳ精铣两头孔的端面至50mm；精铣中间孔上端面至25mm，周径至Ф73mm；精铣中间孔下端面至周径至Ф73mm；工序Ⅴ粗镗、半精镗、精镗Ф55mm孔至图样尺寸。工序Ⅵ钻Ф8mm的锥销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻M8x1mm的螺纹孔，攻M8x1mm的螺纹。工序Ⅶ铣断保证图样尺寸工序Ⅷ去毛刺，检查。c.工艺方案的比拟与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工完与Ф22mm的孔有垂直度要求的面再加工孔。而方案二悄悄相反，先是加工完Ф22mm的孔，再以孔的中心轴线来定位加工完与之有垂直度要求的三个面。方案一的装夹次数少，但在加工Ф22mm的时候最多只能保证一个面定位面与之的垂直度要求。其他两个面很难保证。因此，此方案有很大的弊端。方案二在加工三个面时都是用Ф22mm孔的中心轴线来定位这样很容易就可以保证其与三个面的位置度要求。这样也表达了基准重合的原那么。这样一比拟最终的工艺方案为方案二：工序Ⅰ粗铣Ф40mm孔的两头的端面。工序Ⅱ钻、铰两端Ф22mm孔之图样尺寸。工序Ⅲ粗铣中间孔上端面至Ф25mm，周径至Ф71mm；粗铣中间孔下端面至22mm，周径至Ф71mm；工序Ⅳ精铣两头孔的端面至50mm；精铣中间孔上端面至25mm，周径至Ф73mm；精铣中间孔下端面至20mm周径至Ф73mm；工序Ⅴ粗镗、半精镗、精镗Ф55mm孔至图样尺寸。工序Ⅵ钻Ф8mm的锥销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻M8x1mm的螺纹孔，攻M8x1mm的螺纹。工序Ⅶ铣断保证图样尺寸工序Ⅷ去毛刺，检查。以上工艺过程详见“过程卡〞。2.3.4、选择加工设备和工艺设备a)机床的选择：工序010为铣平面，可采用X52K立式铣床。工序020采用Z512台式钻床工序030采用X52K卧式铣床工序040采用X52K卧式铣床工序050采用T616卧式镗床工序060采用钻床。多刀具组合机床。工序070采用铣断机床b)选择夹具：该拨叉的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。c)选择刀具：在铣床上加工的各工序，采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。d)选择量具：两小头孔、中间孔均采用极限量规。e)其他：对垂直度误差采用千分表进行检测，对角度尺寸利用专用夹具保证，其他尺寸采用通用量具即可。2.4、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确实定“CA6140车床拨叉〞零件材料为HT200，毛坯重量约为1.0㎏,生产类型为大批生产，采用砂型铸造毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工外表的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：a.外圆外表〔Ф40mm及Ф73mm外外表〕考虑到此外表为非加工外表，其精度为铸造精度CT9即可。又因它们是对称的两个零件最后还需铣断，故对Ф40mm的中心轴线的尺寸偏差为120±1.25的范围内。b.两小孔毛坯为实心，两内孔精度要求界于IT7~IT8之间，参照《实用手册》表8-21确定工序尺寸及余量：钻孔：Ф铰孔：c.中间孔〔Ф55mm及Ф73mm〕中间孔尺寸相对较大可以铸造，根据机械制造工艺设计手册表1-13得：孔的铸造毛坯为Ф49、Ф73的孔是在Ф55孔的根底之上铣削加工得到，其轴向尺寸上下外表距离为30mm，由于其对轴向的尺寸要求不高，直接铸造得到。参照《实用手册》表8-95确定Ф73mm工序尺寸及余量：粗铣：Ф71mmZ=4mm精铣：Ф73mmZ=1mm参照《切屑加工简明实用手册》表8-95确定Ф55mm工序尺寸及余量：粗镗：Ф53mm2Z=4mm半精镗：Ф54mm精镗：Ф55mm无可非议此销尺寸铸造为实体。参照《实用手册》表8-70确定钻Ф8螺纹孔和Ф8圆柱销孔及螺纹孔的攻丝。e.铣断2.5、确定切削用量及根本工时工序Ⅰ粗铣Ф40mm孔的两头的端面。a.加工条件工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σbpa，铸造。加工要求：粗铣两头端面至51mm、粗铣大孔端面至30mm。机床：X52K立式铣床参数。刀具：涂层硬质合金盘铣刀Ф45mm，选择刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1mm。1〕铣削深度因为切削量较小，故可以选择ap=2mm，一次走刀即可完成所需长度。2〕计算切削速度按《简明手册》Vc=EQ算得Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据X52K立式铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,那么实际切削速度Vc×80×475/1000=1.06m/s,实际进给量为fzc=Vfc/ncz=475/(300×10)=0.16mm/z。3)校验机床功率查《简明手册》Pcc=1.5kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。最终确定ap=2mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，Vc=1.06m/s，fz=0.15mm/z。4〕计算根本工时tm＝L/Vf=9.4s。工序Ⅱ钻、铰两端Ф22mm孔之图样尺寸。a.加工条件工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σbpa，铸造。加工要求：钻孔至Ф21.8mm，精铰至Фμm。机床：Z512台式钻床。刀具：YG8硬质合金麻花钻Ф21.8mm，钻头采用双头刃磨法，后角＝12°、二重刃长度=2.5mm、横刀长b=1.5mm、宽l=3mm、棱带长度、°°、°。YG8硬质合金铰刀Ф22mm。1〕查《简明手册》。按钻头强度选择按机床强度选择，最终决定选择机床已有的进给量。2〕钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度〔查《简明手册》〕为0.5～０.８mm，寿命．3〕切削速度查《简明手册》修正系数故。查《简明手册》机床实际转速为。故实际的切削速度。4)计算根本工时由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。钻和精铰的切削用量如下：钻孔：。精铰：。工序Ⅲ-工序Ⅳ粗铣中间孔上端面至Ф25mm，周径至Ф71mm；粗铣中间孔下端面至22mm，周径至Ф71mm；精铣两头孔的端面至50mm；精铣中间孔上端面至25mm，周径至Ф73mm；精铣中间孔下端面至周径至Ф73mm。a.加工条件工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σbpa，铸造。加工要求：粗铣中间孔上端面至Ф25mm，周径至Ф71mm；粗铣中间孔下端面至22mm，周径至Фμm；精铣中间孔上端面至25mm，周径至Ф73mm；精铣中间孔下端面至保证20mm,周径至Фμμm。机床：X63卧式铣床。刀具：涂层硬质合金盘铣刀Ф45mm，选择刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1mm。1〕铣削深度因为切削量较小，故可以选择ap=4mm，一次走刀即可完成所需长度。2〕计算切削速度按《简明手册》Vc=EQ算得：Vc＝98mm/s，n=780r/min,Vf=490mm/s据X52K立式铣床参数，选择nc=750r/min,Vfc=475mm/s,那么实际切削速度：Vc×80×实际进给量为：fzc=Vfc/ncz=750/(300×10)=0.25mm/z。3)校验机床功率查《简明手册》Pcc=2kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。最终确定ap=1mm，nc=750r/min,Vfc=475mm/s，Vc=1.78m/s，fz=0.15mm/z。4〕计算根本工时粗铣中间孔上端面至Ф25mm，周径至Ф71mm；tm1=L/Vf=13s粗铣中间孔下端面至22mm，周径至Ф71mm；tm2=L/Vf=13s精铣小孔上端面至50mm，tm3=L/Vf=8s；精铣中间孔上端面至周径至Ф73mm，tm4=L/Vf=10s；精铣中间孔下端面至周径至Ф73mm，tm5=L/Vf=10s。工序Ⅴ粗镗、半精镗、精镗Ф55mm孔至图样尺寸。a.加工条件工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σbpa，铸造。加工要求：粗镗中间孔至Ф53mm、半精镗中间孔至Ф54mm、精镗中间孔至Ф55mm。机床：T616卧式镗床。刀具：YG8硬质合金镗刀。单边余量分三次切除，那么第一次。根据《简明手册》4.2-20查得，取。根据《简明手册》4.2-21查得，取：。c.计算切削根本工时：同理，当第二次，第三次时，进给量和，机床主轴转速都取64r/min，切削根本工时分别为100s和80s。工序Ⅵ钻Ф8mm的锥销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻M8x1mm的螺纹孔，攻M8x1mm的螺纹。a.加工条件工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σbpa，铸造。加工要求：先钻Ф8mm的锥销孔，钻到一半后将与该孔配合的轴安装进去，把两者配做加工，为的使保证孔与轴的同轴度，同时在尺寸上保证距上端面10mm；再钻M8x1mm的螺纹孔，攻M8x1mm的螺纹。机床：组合机床。刀具：Ф8mm麻花钻、Ф7.5mm麻花钻、Ф8mm的丝锥。1〕钻Ф8mm的锥销孔根据《切削手册》查得，进给量为0.18～0.33mm/z,现取f=0.3mm/z，v=5m/min，那么：查《简明手册》表4.2-15，取。所以实际切削速度为：计算切削根本工时：2)钻M8的螺纹孔刀具：Ф7.5mm麻花钻。根据《切削手册》查得，进给量为0.18～0.33mm/z,现取f=0.3mm/z，v=5m/min，那么：查《简明手册》表4.2-15，取。所以实际切削速度为：计算切削根本工时：3〕攻M8x1mm的螺纹刀具：丝锥M6，P=1mm切削用量选为：，机床主轴转速为：，按机床使用说明书选取：，那么；机动时，，计算切削根本工时：工序Ⅶ铣断保证图样尺寸a.加工条件工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σbpa，铸造。加工要求：铣断后保证两边对称相等。刀具：YG硬质合金圆盘铣刀，厚度为4mm。机床：组合机床。查《切削手册》，选择进给量为：,切削速度为：，那么：根据《简明手册》表4.2-39，取，故实际切削速度为：查《切削手册》表4.2-40，刚好有。计算切削根本工时：工序Ⅷ去毛刺，检查。2.6、夹具设计2.6.1设计任务钻M8螺纹孔〔不含螺纹加工〕夹具大批量生产2.6.2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，零件结构又比拟简单，生产类型为大批生产，应选择木摸手工砂型铸件毛坯。铸造时两件铸在一起。2.6.3定位基准选择由零件图可知，M8螺纹孔垂直于Φ22中心线，为使基准重合，应该选择Φ22孔为定位基准。孔在拨叉上的位置尺寸20的设计基准为Φ8锥销孔中心线，但是此孔较小且属于斜孔，不适合用于定位，应选择Φ22孔上端面作为定位基准。根据上述分析，可以选择长销小平面组合进行定位。但是零件图上要求两件铸在一起，假设两件都用长销小平面组合进行定位将造成过定位。考虑到前面的工序已将Φ22孔上端面