CA6140车床拨叉831003加工工艺及铣床夹具设计

1、目 录摘要.2绪论. . 2设计任务. . 3设计目的3第一章 机械加工工艺规程概述1.1 机械加工工艺规程定义.41.2机械加工工艺规程作用.41.3 机械加工工艺规程内容.41.4 工艺规程的设计原则及资料.61.5 机械加工工艺的步骤.7第二章 拨叉零件的分析2.1、零件的作用 . .72.2 零件的工艺分析. .7第三章 工艺规程设计3.1 确定毛坯.83.2 基面的选择. .83.3 制造工艺路线.93.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺. .103.5 确定切削用量及基本工时.11第四章 夹具设计4.1 切削力及夹紧力的计算.174.2 定位误差分析.17小结. . .18参考文献

2、.19致谢. .20附录1 过程卡片附录2 工序卡片附录3 拨叉毛坯图附录4 拨叉零件图附录5 小底座附录6 铣床夹具CA6140车床拨叉加工工艺及铣床夹具设计沈绪冬【摘要】 本设计是CA6140车床拨叉零件加工工艺及铣床夹具设计。对该零件的结构外型分析，它的外型复杂，且不易加工。夹具是的好坏关系着零件的加工效率和产品质量。夹具是否合乎要求对产品的生产至关重要。下面是我对CA6140车床拨叉的铣床夹具设计。【关键词】 拨叉 加工工艺 夹紧 夹具设计绪论毕设计是完成了大学的全部课程之后，进行的一次理论联系实际的综合运用，使对 业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作打下基础。夹具设

3、计作为机械专业的基本训练科目，在毕业设计中占极其重要的位置。夹具结构设计在加深对课程基本理论的理解和加强解决工程实际问题能力的培养方面发挥着极其重要的作用。本次毕业设计我的课题是“CA6140车床拨叉加工工艺及铣床夹具”。 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。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。（1）以14为中心的加工表面这一组加工表面包括：14的孔，以及其上下端面，上端面与孔有位置要求（2）以40为中心的加工表面这一组加工表面包括：40的孔，以及其上下两个端面。这两组表面有一定的位

4、置度要求,即40的孔上下两个端面与14的孔有垂直度要求。拨叉零件主要用在操纵机构中，比如改变车床滑移齿轮的位置，实现变速；或者应用于控制离合器的啮合、断开的机构中，从而控制横向或纵向进给。毕业设计是对我在大学三年里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,它在我们三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，为今后工作打下一个良好的基础。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。设计任务1.1条件与主要参数（1）CA6140车床拨叉（）的毛

5、坯图、零件图（2）中批生产、手动夹紧、通用工艺装备1.2决的问题和设计要求： 根据所给的材料设计出拨叉零件完整的工艺规程，包括确定零件的生产类型、加工工艺路线、加工设备及其工艺装备的选择、加工工序设计、工序尺寸及切削用量的计算、时间定额计算等等。结构不但要达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量很小。根据步骤详细的说明工艺规程的编制过程，并绘出零件图、夹具图和装配图。1.3要求： 按步骤说明该零件机械加工工艺 的过程，包括确定零件的生产类型、加工工艺路线、加工设备及其工艺设备的选择、加工工序设计、工序尺寸及切削用量的计算、时间定额计算等设计的

6、目的机械制造工艺学课程设计,是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程，经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。同时，也为以后搞好毕业设计打下良好基础。通过课程设计达到以下目的：(1)、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。(2)、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。通过学生亲手设计夹具（或量具）的训练，提高结构设计的能力。(3)、课程设计过程也

7、是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。第一章 机械加工工艺规程概述1.1、机械加工工艺规程的定义一个同样要求的零件，可以采用几种不同的工艺过程来加工，但其中总有一种工艺过程在给定的条件下是最合理的，人们把工艺过程的有关内容用文件的形式固定下来，用以指导生产，这个文件称为“工艺规程”。 1.2机械加工工艺规程的作用 机械加工工艺规程是连接产品设计和制造过程的桥梁，是企业组织生产活动和进行生产管理的重要依据。具有以下作用：(1)工艺规程是指导生产的主要技术文件。(2) 工艺规程是生产组织和管理工作的基本依据。(3) 工艺规程是新建或扩建工厂或

8、车间的基本资料。1.3机械加工工艺规程的内容工艺规程是指导施工的技术文件。一般包括以下内容：零件加工的工艺路线，各工序的具体加工内容，切削用量、工时定额以及所采用的设备和工艺装备等。 工艺规程的主要内容 (1)产品特征，质量标准。 (2)原材料、辅助原料特征及用于生产应符合的质量标准。 (3)生产工艺流程。 (4)主要工艺技术条件、半成品质量标准。 (5)生产工艺主要工作要点。 (6)主要技术经济指标和成品质量指标的检查项目及次数。 (7)工艺技术指标的检查项目及次数。 (8)专用器材特征及质量标准。 在车间生产过程包括直接改变工件形状、尺寸、位置和性质等主要过程，还包括运输、保管、磨刀、设备

9、维修等辅助过程。生产过程中，按一定顺序逐渐改变生产对象的形状、尺寸、位置和性质使其成为预期产品的这部分主要过程称之为工艺过程。零件依次通过的全部加工过程称为工艺路线或工艺流程。技术人员根据工件产量、设备条件和工人技术情况等，确定并且用工艺文件规定的机械加工工艺过程，称为机械加工工艺规程。机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。因此，机械加工工艺规程在机械加工中起着重要的作用，主要包括以下的几个方面： 1） 工艺规程是指导生产的主要技术文件 机械加工车间生产的计划、调度，工人的操作，零件的加工质量检验，加工成本的核算，都是以工艺规程为依据的。处理生产中的问题，也

10、常以工艺规程作为共同依据。如处理质量事故，应按工艺规程来确定各有关单位、人员的责任。 2） 工艺规程是生产准备工作的主要依据 车间要生产新零件时，首先要制订该零件的机械加工工艺规程，再根据工艺规程进行生产准备。如：新零件加工工艺中的关键工序的分析研究；准备所需的刀、夹、量具（外购或自行制造）；原材料及毛坯的采购或制造；新设备的购置或旧设备改装等，均必须根据工艺来进行。 3） 工艺规程是新建机械制造厂（车间）的基本技术文件 新建（改.扩建）批量或大批量机械加工车间（工段）时，应根据工艺规程确定所需机床的种类和数量以及在车间的布置，再由此确定车间的面积大小、动力和吊装设备配置以及所需工人的工种、技

11、术等级、数量等。 此外，先进的工艺规程还起着交流和推广先进制造技术的作用。典型工艺规程可以缩短工厂摸索和试制的过程。因此，工艺规程的制订是对于工厂的生产和发展起到非常重要的作用，是工厂的基本技术文件。1.4 艺规程的设计原则及资料工艺规程设计必须遵循以下原则： (1)所设计的工艺规程必须保证机器零件的加工质量和机器的装配质量，达到设计图样上规定的各项技术要求。 (2)工艺过程应具有较高的生产效率，使产品能尽快投放市场。 (3)尽量降低制造成本。 (4)注意减轻工人的劳动强度，保证生产安全。 设计工艺规程必须具备以下原始资料： 1)产品装配图、零件图。 2)产品验收质量标准。 3)产品的年生产纲

12、领。 4)毛坯材料与毛坯生产条件。 5)制造厂的生产条件，包括机床设备和工艺装备的规格、性能和当前的技术状态，工人的技术水平，工厂自制工艺装备的能力以及工厂供电、供气的能力等有关资料。 6）工艺规程设计、工艺装备设计所用设计手册和有关标准。 7)国内外有关制造技术资料等。1.5 机械加工工艺规程的制订步骤(1) 确定零件的生产纲领和生产类型，分析研究产品的装配图和零件图，进行零件的结构工艺性分析。(2) 确定毛坯，包括选择毛坯类型及其制造方法，确定毛坯尺寸。(3) 拟定工艺过程，包括划分工艺过程的组成、选择定位基准、选择零件表面的加工方法、安排加工顺序和组合工序等。 (4) 工序设计，包括选择

13、机床和工艺装备、确定加工余量、计算工序尺寸及其公差、确定切削用量及计算工时定额等。(5) 进行技术经济分析，选择最佳方案。(6) 填写工艺文件。第二章 拨叉零件的分析2.1零件作用拨叉零件主要用在操纵机构中，比如改变车床滑移齿轮的位置，实现变速；或者应用于控制离合器的啮合、断开的机构中，从而控制横向或纵向进给。2.2零件的工艺分析 从拨叉的零件的零件图上（图2-1）可以看出，它一共有两组加工表面，而这二组加工表面之间有一定的位置要求，对两组加工表面的分述如下：1）.以25mm孔为中心加工表面，加工的有：25H7mm的l六齿花键孔及倒角，尺寸为80与花键孔垂直的两端面，尺寸为18H11与花键孔垂

14、直的通槽。2）.与花键孔平行的表面。加工表面有：与花键孔中心轴线相距22的上表面，与上表面垂直的二个M8通孔和一个 5锥孔。 这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：1）、上表面与25mm花键孔中心线平行度为0.10；2）、18H11通槽两侧面与与25mm花键孔中心线的垂直度为0.08。图2-1 拨叉零件由以上分析可知，对于这二组加工表面而言，我们可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具进行另一组表面的加工，并且保证它们之间的位置精度要求。第三章 工艺规程设计3.1、确定毛坯 考虑到该零件在车床中的受力要经常改变车床滑移齿轮的位置，实现变速情况；还要保证零件的工作可靠性，另外零件为中批

15、生产，而且零件的尺寸不大，所需的夹紧力不大，因此，毛坯可采用金属模砂型铸造，零件材料为HT200。这样对提高生产率，保证加工质量也是有利的。3.2、基面选择基准面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，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 粗基准的选择：选择粗基准时，主要保证各加工面有足够的余量，使加工表面与不加工表面的尺寸符合图纸的要求。所以以上下表面和两 侧面作为粗基准，以消除，三个自由度，用以消除，三个自由度，达到完全定位。 精基准的选择：选择精基准时，是从保证工件加工精度要求出发

16、的，其次是安装方便可靠。所以根据精基准选择原则中的基准重合原则，选用设计基准作为精基准，以避免定位基准与设计基准不重合引起的误差。3.3、制定工艺路线制定工艺路线的出发点，是应该使零件件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到妥善保证，在生产纲领确定成批生产的情况下，我们尽量集中工序来提高生产率，除此之外我们还应该考虑经济效益，工艺简单工序集中，尽量降低成本。 表3-1 工序方案一 序号加工方案设备工序1铣端面先粗铣左右两端面，在精铣做端面卧式铣床X60工序2钻孔20mm、扩花键底孔22mm六角车床C365L工序3内花键孔倒角1.0715普通车床C6140工序4拉花键孔卧式拉床L6110工

17、序5粗、精铣上、下表面卧式铣床X62工序6钻2M8孔，5mm锥孔立钻Z525工序7铣通槽18H11立式铣床X51工序8攻螺纹2M8立钻Z525工序9去毛刺工序10检查表3-2 工序方案二 序号加工方案设备工序1铣端面先粗铣左右两端面，在精铣做端面卧式铣床X60工序2钻孔20mm、扩花键底孔22mm六角车床C365L工序3内花键孔倒角1.0715普通车床C6140工序4粗、精铣上、下表面卧式铣床X62工序5钻2M8孔，5mm锥孔立钻Z525工序6铣通槽18H11立式铣床X51工序7拉花键卧式拉床L6110工序8攻螺纹2M8立钻Z525工序9去毛刺工序10检查上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先

18、拉25H7mm的l六齿花键孔，再以该花键孔为基准加工尺寸为80与花键孔垂直的两端面，尺寸为18H11与花键孔垂直的通槽，方案二是先铣上下面，再拉花键孔。两相比较可以看出，方案一可以避免加工上表面和槽的设计基准和加工基准不重合的问题，而方案二而不能避免，所以选用方案一作为零件的加工工序以免引起不必要的误差。3.4、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“拨叉”零件材料为HT200，毛坯重量约为1.00Kg，生产类型为中批生产，通用工艺装备采用铸造。根据上述原始资料及加工工艺，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：3.4.1铣左右两端面 考虑左端面的粗糙度Ra为3.2，参照机

19、械制造工艺设计手册以下简称“手册”，表143，确定工序尺寸为 Z=3.0mm，其中粗加工的加工余量Z=2.0mm，精加工的加工余量Z=1.0mm。右端面没有粗糙度要求，只要求粗加工，所以余量定位3.0。3.4.2.花键孔（6-25H722H126H11）。要求花键孔为外径定心，故采用拉削加工。内孔22H12：钻孔：20扩钻：22 2Z=2.0拉花键孔（6-25H722H126H11）花键孔要求外径定心，花键内径拉削时的加工余量为孔的公差0.17。3.4.3铣表面根据“手册”表149，取上表面机械加工余量为4.0，下表面余量为3.0mm。粗铣上表面 Z=3.0精铣上表面的台阶面 Z=1.0粗铣下

20、表面 Z=3.03.4.5. 铣通槽18H11粗铣16 2Z=4.0半精铣18 2Z=2.0毛坯制造尺寸见毛坯图（图3-3）图3-3 拨叉毛坯3.5、确定切削用量及基本工时3.5.1工序：铣端面1)粗铣左端面每齿进给量=0.25mm/Z (表3-28)=0.35m/s（21m/min） (表3-30)采用高速三面刃铣刀，铣刀d=160mm,齿数Z=16。 n= =0.697r/s (41.8r/min)按机床选取n=31.5r/min=0.522r/s （表417） 故实际切削速度=0.262m/s切削工时 L=75mm，L=160mm，L=3mm t= =114s=1.9min2)粗铣右端面

21、 粗铣右端面的进给量、切削速度和背吃刀量与粗铣左端面的切削用量相同。 切削工时L=45mm，L=160mm，L=3mm t= =99.7s=1.6min3)精铣左端面 =0.10mm/Z (表3-28)=0.30m/s（18m/min） (表3-30)采用高速三面刃铣刀，d=160mm,齿数Z=16。 n=0.60r/s (36r/min)按机床选取n=31.5r/min=0.522r/s （表417） 故实际切削速度=0.262m/s切削工时 L=75mm，L=160mm，L=3mm t= =284.37s=4.75min3.5.2工序：钻、扩花键底孔1)钻孔 20f=0.75mm/rK=0

22、.750.95=0.71/s (表338) =0.35m/s （21m/min） （表342） n=5.57r/s (334r/min) 按机床选取 n=338r/min=5.63r/s 故实际切削速度 =0.35m/s 切削工时 L=80mm，L= 10mm，L=2mm t= =23s （0.4min）2)扩孔 23f=1.07 (表354) =0.175m/s （10.5m/min） n=2.42r/s (145.2r/min) 按机床选取 n=136r/min=2.27r/s 故实际切削速度 =0.16m/s 切削工时 L=80mm，L= 3mm，Ll=1.5mm t= =35s （0.

23、6min） 3.5.3工序：倒角1.0715 f=0.05/r (表317) =0.516m/s （参照表321） n=6.3r/s (378r/min) 按机床选取 n=380r/min=6.33r/s 切削工时 L=2.0mm，L= 2.5mm， t= =14s （0.23min） 3.5.4工序：拉花键孔 单面齿升 0.05 （表386） v=0.06m/s （3.6m/min） （表388） 切削工时 （表721） t=式中：h单面余量1.5（由 23 26）； l拉削表面长度80； 考虑标准部分的长度系数，取1.20； K考虑机床返回行程的系数，取1.40； V切削速度3.6m/mi

24、n； S拉刀同时工作齿数 Z=L/t p拉刀齿距，p=(1.25-1.5) p=(1.251.5)=1.35=12 Z=L/t=80/126齿 t=0.15min (9s)3.5.5工序：铣上、下表面 1）粗铣上表面的台阶面 =0.15mm/Z (表3-28)=0.30m/s（18m/min） (表3-30)采用高速三面刃铣刀，d=160mm,齿数Z=16。 n=0.60r/s (36r/min)按机床选取n=30r/min=0.5r/s （表417） 故实际切削速度=0.226m/s切削工时 L=80mm，L=160mm，L=3mm t= =202.5s=3.375min2）精铣台阶面 =0

25、.07mm/Z (表3-28)=0.25m/s（18m/min） (表3-30)采用高速三面刃铣刀，d=160mm,齿数Z=16。 n=0.450r/s (30r/min)按机床选取n=30r/min=0.5r/s （表417） 故实际切削速度=0.226m/s切削工时 L=80mm，L=160mm，L=3mm t= =434s=7.2min 3）粗铣下表面保证尺寸75 本工步的切削用量与工步1）的切削用量相同 切削工时 L=40mm，L=160mmL=3mm t= =169.2s=2.82min3.5.6 工序：钻2-M8底孔（ 6.80） f=0.36/r (表338) =0.35m/s

26、（参照表342） n=16.39r/s (983.4r/min) 按机床选取 n=960r/min=16r/s 故实际切削速度=0.34m/s切削工时（表75） L=9.5mm，L=4mm，L=3 t= =2.86 （0.048min）3.5.7工序：铣槽18H11 1）粗铣 =0.10/s(表3-28)=0.30m/s（21m/min） (表3-30)采用粗齿直柄立铣刀，d=16mm,齿数Z=3。 n=5.97/s (358.2/min)按机床选取n=380r/min=6.33/s （表416） 故实际切削速度=0.32/s切削工时 L=34mm，L=2mm，l=0mm t= =19s 因为

27、要走刀两次，所以切削工时为38s。 2）精铣通槽=0.07/s(表3-28)=0. 25m/s（15m/min） (表3-30)采用细齿直柄立铣刀，d=12mm齿数Z=5。 n=6.63s (397.8min)按机床选取n=380r/min=6.33/s （表416） 故实际切削速度=0.24s切削工时 L=35mm，L=2mm，L=0mm t= =16s因为走刀两次，所以切削工时为64s。 3.5.8 ：攻螺纹2M8 v=0.35m/s (表342) =8mm n=13.9 (834min) 按机床选取n=850r/min=14.2s 故实际切削速度=0.349m/s。第四章 专用夹具设计4

28、.1 夹具的作用 (1) 保证加工质量 (2) 提高生产率 (3) 减轻劳动强度 (4) 扩大机床的工艺范围4.2、 切削力及夹紧力的计算切削刀具：高速钢直齿三面刃铣刀，则主切削力 式中： 计算结果 = 2448N注：为铣削条件改变时铣削力修正系数4.3、定位误差分析4.3.1 定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位元件为孔的定位销，孔与销间隙配合。4.3.2 定位误差 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在卧式镗床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方

29、向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin 基准位移误差y 由于孔和销都有制造误差，为工件装卸方便还有最小间隙（次间隙可以在调刀尺寸和对刀时消除） 由制造误差引起的y(Dmaxdmin)/2(Dmin-dmax)/2=(0.023+0,020)/2=0.02150.08在垂直度要求范围内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夹具体底版的水平力，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

30、能满足定位要求。 第五章 小结经过几个月的努力我终于顺利完成了毕业设计。为我三年来的大学学习做了一次考核，也为我的大学生活划上了句号。现在回想起来，一路走来，有太多的感想，有快乐，有痛苦，像是打翻了五味瓶，酸，甜，苦，辣交织在一起。这一切都已成为过去，他们让我感到非常充实。但还有一些必修的课程要学习，搞得我手忙脚乱，分身无暇，十分的疲倦。2011年12月，我开始了我的毕业设计论文写作，时至今日，设计及论文已经完成。从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个设计过程难以用语言来表达。历经了一个月的奋战，紧张而又充实的毕业设计终于落下了帷幕。在这次毕业设计的过程中，我拥有了无数难忘

31、的回忆和无尽的收获。12月初，在秦帆指导老师的推荐下我选择了“CA6140拨叉加工工艺及铣床夹具设计”作为我的设计课题。当课题定下来的时候，我立刻收集资料，然而面对浩瀚的书海真是有些茫然，不知如何下手。在秦帆指导师细心的指导下，我终于对自己现在的设计方向和方法有了一定的掌握。用尽一切办法收集相关题材的资料，很大一部分时间是在图书馆度过，期间遇到很多的困难就向秦老师求助，那时我才真正认识到当你全身心投入到做某件事中时，你会感到多么充实，学到的东西有多么多。在搜集资料的过程中，我认真准备了一个笔记本。在学校图书馆搜集资料，在网上查找各类相关资料，将这些宝贵的资料全部记在笔记本上，尽量使我的资料完整、精确，从而有利于设计和论文的撰写。然后我将收集到的资料仔细整理分类，并多次与指导老师进行沟通；在资料已经查找完毕，我开始着手开始设计。在设计过程中遇到困难我就及时和指导老师联系，并和同学互相交流，请教专业课老师。在大家的帮助下，困难一个一个解决掉，设计也慢慢成型；月底，设计和毕业论文已经完成并开始进行相关资料的重新检索并及时填补论文写作过程中出现的漏洞；这次毕业设计过程是我的一次再学习，再提高的过程。我不会忘记这令人难忘的一个月时间。在我徜徉书海查找资料的日子里，面对无数书本的罗列，最难忘的是每次找到资料时的激动和兴奋，记忆最深的是每一步小小思路实现时那幸福的心情，为了设计论文我