831002拨叉零件加工工艺及铣断叉口夹具设计【含CAD图纸、说明书】
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831002拨叉零件加工工艺及铣断叉口夹具设计【含CAD图纸、说明书】,含CAD图纸、说明书,831002,零件,加工,工艺,铣断叉口,夹具,设计,CAD,图纸,说明书
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机械制造技术课程设计说明书设计题目 CA6140车床拨叉 零件的机械加工工艺规程及夹具设计设 计 者 所在班级 指导教师 目 录一、设计任务和设计要求21.1设计任务21.2设计要求2二、拨叉831002的加工工艺规程设计32.1零件的分析32.1.1零件的作用32.1.2零件的技术要求32.1.3零件的工艺分析42.3确定毛坯52.3.1确定毛坯种类52.3.2确定铸件加工余量和形状52.4工艺规程设计62.4.1基面的选择62.4.2制定工艺路线72.4.3机械加工余量72.5确定切削用量及基本工时102.5.1选择机床及刀具102.5.2计算切削用量11三、夹具设计143.1问题的提出143.2夹具设计143.2.1定位基准的选择143.2.2切削力和夹紧力计算143.3 定位误差分析163.4 夹具设计及操作的简要说明16四、设计总结18五、鸣谢19六、参考文献20一、设计任务和设计要求1.1设计任务1. 对零件进行工艺分析,画零件图；2. 确定毛坯的制造方式,绘制毛坯简图；3. 制定零件的机械加工工艺路线,填写机械加工工艺过程卡；4. 对指定工序,选择机床及工、夹、量、刃具，确定加工余量及工序间尺寸与公差，确定切削用量，填写工艺过程卡；5. 对指定工序进行机床夹具设计计算和机构设计，画夹具装配装配图；6. 对夹具的一个零件设计零件图；7. 编写设计计算说明书。1.2设计要求 1零件图 1张（A4A3）2毛坯图 1张（A4A3）3机械加工工艺过程卡 1张4机械加工工序卡 1张5夹具结构设计装配图 1张（A1A0）6夹具结构设计零件图 2张（A4A1，夹具体+主要非标零件）7课程设计说明书 1份，参考广东海洋大学毕业设计说明书撰写格式二、拨叉831002的加工工艺规程设计2.1零件的分析2.1.1零件的作用如图2-1所示，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25孔与操纵机构相连，二下方的60半孔则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。该拨叉在改变档位时要承受弯曲应力和冲击载荷的作用,因此该零件应具有足够的强度、刚度和韧性，以适应拨叉的工作条件。该零件的主要工作表面为拨叉脚两端面和叉轴孔25H7，在设计工艺规程时应重点予以保证。图2-1 零件正视左视图2.1.2零件的技术要求由机械制造技术基础课程设计指导教程1（以下称指导教程）表1-1形式将该拨叉的全部技术要求列于表2-1中。表2-1 拨叉零件技术要求表加工表面尺寸及偏差（mm）公差/mm及精度等级表面粗糙度Ra/um形位公差/mm25孔两端面800.300，IT1225孔25H70.021，IT71.660孔60H120.300，IT123.260孔两端面12d110.190，IT113.2螺纹孔顶面距25孔中心线360.210，IT126.3M22x1.5螺纹M22x1.5铣槽端面距槽底面8H120.150，IT126.3铣16H11槽16H110.110，IT113.2叉口铣断距60孔中心线20.100，IT126.32.1.3零件的工艺分析 零件的材料为HT200,灰铸铁生产工艺简单,铸造性能良好,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表面以及加工表面之间的位置要求：1. 以25mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：25H7的孔，以及42mm的圆柱两端面，其中主要加工表面为25H7mm通孔2. 以60mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：60H12的孔，以及60H12的两个端面，二者都是重要加工面。3. 以M221.5螺纹孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：M221.5的螺纹孔，长32mm的端面，主要加工表面为M221.5螺纹孔。4. 铣16H11的槽这一组加工表面包括：8H12的槽端面，16H11的槽两侧面，二者都是重要加工面。5. 叉口铣断这一组加工表面包括：铣断60的孔。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达到的位置精度，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。2.2确定零件的生产类型依要求知:Q=5000台/年,m=1件/台；结合生产实际,备品率a%和废品率b%分别取4%和0.7%.查指导教程得公式(1-1) N=Qm (1+a%)(1+b%) N=5000台/年1件/台(1+4%)(1+0.7%)=5236.4件/年=5237件/年拨叉重量为1.45千克,按指导教程P3表2-2可知拨叉属于轻型零件；由表2-3知该拨叉的生产类型为成批生产中的大批量生产.所以初步确定工艺安排为：工序适当集中，加工设备以通用设备为主，大量采用专用夹具安装。表2-2 不同机械产品的零件质量型别表表2-3 机械加工零件生产类型的划分2.3确定毛坯2.3.1确定毛坯种类零件材料为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，生产类型为大批量生产，故选择铸件毛坯。2.3.2确定铸件加工余量和形状由指导教程表3-4得，选用各个加工面的机械加工余量为2mm。2.3.3绘制铸件零件图铸件毛坯图如2-2所示图2-2 零件毛坯图2.4工艺规程设计2.4.1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，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。（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25孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组V形块（两块）支承这两个42作主要定位面，限制4个自由度，达到定位要求,通过夹紧装置后进行加工。（2） 精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。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。2.4.2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,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,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，以便使生产成本尽量下降。工艺路线方案：工序一 以42外圆为粗基准，粗铣25孔下端面；工序二 精铣25孔上下端面；工序三 以25孔上端面为精基准，钻、扩、铰25孔,孔的精度达到IT7；工序四 以25孔为精基准，粗铣60孔上下端面；工序五 以25孔为精基准，精铣60孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.1；工序六 以25孔为精基准，钻、镗、铰60孔，保证空的精度达到IT12；工序七 以25孔为精基准，铣螺纹孔端面；工序八 以25孔为精基准，钻20孔（装配时钻铰锥孔）；工序九 以25孔为精基准，钻一个20孔，攻M221.5螺纹；工序十 以25孔为精基准，铣槽端面；工序十一 以25孔为精基准，铣16H11的槽保证槽的侧面相对孔的垂直度误差是0.08；工序十二 叉口铣断；工序十三 去毛刺。工序十四 检查选择此工艺路线的理由有：1、经验告诉我们，应该先铣平面再加工孔，那样会更容易满足零件的加工要求。故钻25、60孔时应先铣这两个孔的端面。2、60孔端面与25H7孔垂直度公差为0.1mm.，16H11mm的槽与25H7的孔垂直度公差为0.08mm。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。3、若把拨叉叉口铣断放在中间，则对前面的各工序的加工定位夹紧不方便，从而导致效率较低。故把拨叉叉口铣断放在后面。把上面工序路线方案以及选用的设备整理成表2-4，便于查看。2.4.3机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定CA6140车床拨叉：零件材料为HT200，硬度190210HB，零件重量1.45kg，生产类型为大批量生产，毛坯铸造。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、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.42的外圆表面考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯，没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。表2-4 拨叉工艺路线及设备、工装的选用工序号工序名称机床设备刀具量具1粗铣25孔端面立式铣床X53K端铣刀游标卡尺2精铣25孔端面立式铣床X53K端铣刀游标卡尺3钻、扩、铰25孔立式钻床Z5125A麻花钻、扩孔钻、铰刀卡尺、塞规4粗铣60孔上下端面立式铣床X53K端铣刀游标卡尺5精铣60孔上下端面立式铣床X53K端铣刀游标卡尺6钻、扩、铰60孔摇臂钻床Z37麻花钻、扩孔钻、铰刀卡尺、塞规7铣螺纹孔端面立式铣床X53K端铣刀游标卡尺8钻20孔立式钻床Z525麻花钻卡尺、塞规9攻M221.5螺纹丝锥螺纹塞规10铣16H11槽端面立式铣床X53K端铣刀游标卡尺11铣16H11的槽万能铣床X61W三面刃铣刀卡尺、塞规12拨叉叉口铣断万能铣床X61W锯片铣刀13去毛刺14检查2. 25、60端面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差。查指导教程表2-59，取25，60端面长度余量均为2.5（双边余量）铣削加工余量为：粗铣 1.5mm半精铣 1mm3. 内孔（60已铸成50的孔）查指导教程表2-59，为了节省材料，取60孔已铸成孔长度余量为5（双边余量），即铸成孔半径为50mm。 工序尺寸加工余量：钻孔 5mm扩孔 4.5mm铰孔 0.4mm精铰 0.1mm同上，零件25的孔也已铸出15的孔，取25孔已铸成孔长度余量为5（双边余量），即铸成孔半径为15mm。 工序尺寸加工余量：钻孔至23 余量为8mm扩孔钻 1.8 mm粗铰孔 0.14 mm精铰孔 0.06 mm4. 槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量 铸出槽端面至中心线47mm的距离，余量为3mm（单边余量）。 工序尺寸加工余量： 粗铣端面 2.1 mm半精铣 0.7 mm精铣 0.2 mm5. 螺纹孔顶面加工余量铸出螺纹孔顶面至25孔轴线且垂直轴线方向40mm的距离，余量为4 mm（单边余量）。 工序尺寸加工余量：粗铣顶面 3.1 mm半精铣 0.7 mm精铣 0.2 mm 6. 其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为中批量生产，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。表2-5 大批量生产的毛坯铸件的公差等级 表2-6 铸件尺寸公差 单位：mm表2-7 毛坯铸件典型的机械加工余量等级（摘自GB/T6414-1999） 表2-8 要求铸件的机械加工余量 单位：mm2.5确定切削用量及基本工时工序十二铣口铣断（铣开60孔）本道工序粗铣即可保证技术要求，各技术要求包括：铣去60孔4mm的材料，粗铣过后加工表面粗糙度为Ra6.3。2.5.1选择机床及刀具 机床 根据表2-4选用X61W型万能铣床 刀具 查指导教程表2-9选用中齿锯片铣刀 80422 GB/T 6120-1996，即d=80mm D=22mm L=4mm 齿数z=32 。 表2-9 中齿锯片铣刀的的尺寸 （单位：mm） 2.5.2计算切削用量 粗铣的切削用量由指导教程表2-10查得 每齿进给量 mm/z.铣刀磨钝标准和耐用度：由指导教程表2-12查得 磨钝标准为 由指导教程表2-11耐用度为 切削速度：由指导教程表2-14得 m/min 确定机床主轴速度 由指导教程表2-14 按机床选取主轴转速为所以 实际切削速度为 计算切削工时：由指导教程表2-15得 被切削层长度，由毛坯尺寸可知=82mm 刀具切入长度，选用mm 刀具切出长度mm, 选用mm mm 表2-10 高速钢面铣刀、圆柱形铣刀和圆盘铣刀铣削时的进给量 表2-11 铣刀寿命T 单位：min铣刀直径d/mm=80100125160高速钢铣刀镶齿圆柱铣刀180圆盘铣刀120150面铣刀180 表2-12 铣刀磨钝标准 铣刀类型后刀面最大磨损限度/mm钢和铸铁耐热钢粗铣精铣粗铣精铣切槽铣刀和切断铣刀0.150.20 面铣刀1.21.8 0.30.50.700.50 表2-13 高速钢切断铣刀的切断速度 单位：m/min表2-14 万能铣床主轴转速型号转速/（r/min）X61W65、80、100、125、160、210、255、300、380、490、590、725、945表2-15铣削基本时间计算三、夹具设计设计工序叉口铣断的夹具3.1问题的提出本夹具用于铣断CA6140上拨叉831002叉口的工序。3.2夹具设计3.2.1定位基准的选择工件以60H12孔及其端面和25H7孔为定位基准，采用一面两销实现完全定位。所选用的定位孔与定位面都已经过精加工。此过程选用的定位原件是短圆柱销和菱形销。为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用带螺栓螺母的杠杆夹紧机构。3.2.2切削力和夹紧力计算（1） 切削力的计算 刀具： 锯片铣刀，中齿锯片铣刀804GB/T6120-1996，齿数32，高速钢。 机床： x61W型万能铣床 由机械制造工艺学2所列公式得: （3-1）其中修正系数 z=32 代入上式，可得F=153.72N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。查机床夹具设计手册 安全系数: K=其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 （2）夹紧力的计算 本夹具是采用杠杆夹紧机构。查指导教程表3-1得 （3-2） 其中，为支承螺栓承受的压应力； 为支承螺栓中心轴线到锁紧螺栓中心轴线的距离，mm； 为支承螺柱的半径，mm; 为锁紧螺栓中心轴线到压板压头的的距离，mm; 为夹具支承面与工件之间的摩擦系数，查指导教程表3-2取； 支承螺栓只受到压应力作用，每个螺栓受到的压应力约为N; 代入（式3-2）中，得N; 实际所需的夹紧力N,为安全系数，本道工序为粗铣取，按照经验选取;压紧用螺母压紧，查机床夹具设计手册，查得对应所需拧紧力N,大于所需夹紧力，夹具工作安全可靠。 表3-1 常见的夹紧形式及夹紧机构的夹紧力计算公式 表3-2 各种不同接触表面之间的摩擦系数 3.3 定位误差分析 本夹具用于在卧式铣床上切断拨叉叉口，工件以60H12孔及其端面和25H7孔为定位基准，采用一面两销实现完全定位，孔销间为间隙配合。本道工序的定位误差发生在工件的径向方向，径向方向定位基准与工序基准均为其中一短销，故只存在基准位置误差，定位误差为（和分别为短销孔的最大极限尺寸和短销的最小极限尺寸） 3.4 夹具设计及操作的简要说明在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择了杠杆压紧机构。本夹具是用于在卧式铣床上切断拨叉叉口的专用夹具。工件以60H12孔驻其端面和25H7孔为定位基准，采用一面两销实现完全定位。本夹具的最大优点就是结构简单紧凑，优化了生产结构，提高了生产率。本工序为铣断切削力小，所以一般手动夹紧就能达到本工序的要求。夹紧时，如夹具装配图所示，转动手柄2，由齿轮20带动齿条21使压杆4下压，带动联动机构动作，使两块压板夹紧工件。本夹具还有快撤装置，稍微拧松螺栓9，在弹簧力的作用下，压板向上稍微移动，使两压板朝远离工件的方向移动（压板上开有两个导向槽），即可快速取出工件。四、设计总结 本文是CA6410车床拨叉831002的加工工艺
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