CA6140车床拔叉机械设计使用说明.doc

-/机械制造技术课程设计设计题目拨叉（CA6140车床）零件的机械加工工艺规程及夹具设计学生姓名学号班级成绩指导教师职称设计时间装袋清单： 1零件图 2毛坯图 3夹具装配图和零件图（一个零件） 4机械加工工艺过程卡和工序卡（一个工序） 5设计说明书 6其它目录序言. 11. 零件的分析 11.1.零件的作用 .11.2.零件的技术要求.11.3.零件的工艺分析.22. 工艺规程的设计.22.1. 确定毛坯的制造形式.22.2. 基面的选择.22.3. 制定工艺路线.32.4. 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 4 2.5. 确立切削用量及基本工时.53. 夹具设计.123.1. 问题的提出.123.2. 夹具设计.124. 参考文献.145. 小结.14序言机械制造技术课程设计是我们学习了机械制造技术基础课程以及其他的基础课程的基础上进行的.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。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。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指导。1. 零件的分析1.1.零件的作用：题目给定的零件是CA6140拨叉（见附图1）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进行工作。宽度为30+0.0120mm的面寸精度要求很高，因为在拨叉拔动使齿轮滑移时如果该面的尺寸精度不高或间隙很大时，滑移齿轮将得不到很高的位置精度。所以，宽度为30+0.0120mm的面和滑移齿轮的配合精度要求很高。1.2零件的技术要求拨叉零件技术要求表加工表面尺寸及偏差（mm）公差及精度等级表面粗糙度(Ra)形位公差/mm25孔左端面75403.20.10A5锥孔522孔22H121.625孔25H71.6螺纹孔顶面80303.2M8螺孔铣18H11槽4218H113.21.3.零件的工艺分析：CA6140拨叉共有三组加工表面：1.3.1. 25mm的孔，以及25mm的圆柱两端面，其主要加工表面为25mm的通孔。1.3.2.铣18 H11槽这一组加工表面包括：此槽的端面，槽的地面，槽的两侧面。1.3.3.以M8螺孔为中心的加工表面这组加工表面包括：长8030的螺纹孔顶面，M8的螺孔这两组加工表面之间又一定的位置要求，主要是：1.3.3.1.长8030的螺纹孔顶面和25mm孔中心平行度公差为0.10mm1.3.3.2.18 H11槽与25mm孔中心垂直度公差为0.082.工艺规程设计2.1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，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。待加工表面机械加工余量为2mm，公差等级CT8。2.2.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，是生产无法正常进行。2.2.1. 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25mm孔的不加工左侧面和底面作为粗基准，利用两个支撑板和两个支撑钉定位，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。2.2.2. 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。2.3 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 以左侧面和底面粗定位，加工8030台阶面工序二 以台阶面为精基准扩22孔工序三 倒角0.515 0工序四 以右端面和22孔定位加工7540面工序五 以22孔左侧面为基准粗铣18H11槽工序六 拉花键25工序七 精铣18H11槽工序八 钻5锥孔工序九 钻螺纹孔M62工序十 攻螺纹孔M82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铣8030台阶面立式铣床镶齿三面刃铣刀游标卡尺2扩22孔立式钻床锥柄扩孔钻内径千分尺3倒角0.515立式钻床600单倒角立式铣刀内径千分尺4铣7540面立式铣床镶齿面铣刀游标卡尺5粗铣18H11槽卧式铣床镶齿三面刃铣刀游标卡尺6拉花键25卧式拉床矩形花键拉刀内径千分尺7精铣18H11槽立式铣床镶齿三面刃铣刀游标卡尺8钻5锥孔立式钻床直柄麻花钻内径千分尺9钻螺纹孔M62立式钻床高速钢螺母丝锥内径千分尺10攻螺纹2M8立式钻床高速钢螺母丝锥内径千分尺2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 ”CA6140车床拨叉”；零件材料为HT200，硬度190210HB，毛坯重量1.45kg，生产类型为中批量，铸造毛坯。依题目:Q=5000件,m=1件/台,结合生产实际,备用率a%和废品率b%分别去4%和0.7% 代入公式得: N=5000台/年*(1+4%)*(1+0.7%)=5200件/年所以,查得该拨叉成产类型为中批量.据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：2.4.1外圆表面（40）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。2.4.2 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21mm的距离，余量为3mm工序尺寸加工余量： 粗铣顶面 2 .5mm ；精铣 0.5 mm 2.4.3内孔（22已铸成17的孔）查工艺手册表2.22.5，为了节省材料，取22孔已铸成孔长度为80余量为2(双边加工)，即铸成孔直径为17mm。 工序尺寸加工余量：(22-17)/2=2.5mm2.4.4外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（40端面）。查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表3.126，取82mm，端面长度余量为2（单边加工）2.4.5. 拉花键孔25工序加工余量：2mm2.4.6.铣18H11槽加工余量 铸出槽底面面至中心线17mm的距离，余量为2mm。 工序尺寸加工余量： 粗铣端面 1.5mm；半精铣 0.5 mm2.4.7.锥孔5钻孔至4.8mm，精绞孔0.2mm2.4.8.螺纹孔钻螺纹孔6 攻螺纹8 2.4.9. 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。2.5.确立切削用量及基本工时2.5.1.工序一 铣8030台阶深面该工序有3mm的加工余量，为达到要求的表面粗糙度，分两个工步，工步2.5.1.1粗铣台阶面，工步2精铣。机床： X53k立式铣床。刀具：高速镶三面刃铣刀2.5.1.2. 切削用量2.5.1.2.1.背吃刀量的确定 工步1的背吃刀量ap1取为2.5，工步2的背吃刀量ap2取3-2.5=0.5。1.5.1.2.2.进给量的确定机床功率为10kw。查切削手册f=0.200.40mm/z。粗铣时，选较大量f=0.40mm/z，精铣时选较小值0.20mmz。2.5.1.2.3.查后刀面最大磨损及寿命 查机械切削用量手册表8，寿命T=180min2.5.1.2.4.计算切削速度 按切削手册表142.5.1.2.4.1. 粗铣时切削速度取小值60m/n,由n=1000/d可求得该工序铣刀速度，n=1000*60min/*80mm=238.9r/min,参照表4-15所列X53K型立式铣床的主轴转速，取转速n=235r/min,可求的该工序实际铣削速度v=nd/1000=235*80/1000=59m/min。2.5.1.2.4.2. 精铣时取较大的切削速度110m/min，由n=1000v/d=1000*110/*80=437.9r/min, 参照表4-15所列X53K型立式铣床的主轴转速，取转速n=475r/min,可求得该工序的实际铣削速度v=nd/1000=475*80/1000=119.3m/min。 2.5.1.2.5计算基本工时粗加工时 tm1（L+L1+ L2）/ fM1=(80+36)/0.4*10*235=0.12min精加工时 tm2（L+L1+ L2）/ fM2=(80+36)/0.2*10*475=0.12min2.5.2.工序二 扩孔22 2.5.2.1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=22mm，钻头采用双头刃磨法。选择Z535钻床 n=22.41000r/min, f=0.0631.2mm/r. 2.5.2.2.选择切削用量 2.5.2.2.1决定进给量 查切削手册表5钻头进给量 按钻头强度选择 按机床强度选择 最终决定选择Z535K机床已有的进给量 2.5.2.2.2计算工时选择n=600r/min所以2.5.3.工序三 倒角0.51502.5.3.1选择刀具和设备机床：X525立式铣床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae>60,深度ap<=4,齿数z=1,故据切削手册取刀具直径do=125mm。2.5.3.2. 切削用量2.5.3.2.1铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=0.3mm，一次走刀即可完成所需长度。2.5.3.2.2.查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命T=180min2.5.3.2.3.计算切削速度 按切削手册，将f降一级为f=0.5 mm/z。查得 Vc110mm/s，n=252r/min,Vf=577mm/s据X525铣床参数，选择nc=235r/min,Vfc=600mm/s,则实际切削速度V c=600.4 mm/s,实际进给量为fzc=V fc/ncz=0.21mm/z。2.5.3.2.4.计算基本工时tmL/ Vf=(72+9)/375=0.216min.结果ap=0.3mm, f=0.21 mm/z, nc=235r/min,Vfc=600.4mm/s.2.5.4.工序四 以另一端面的两侧面为粗基准，铣端面75402.5.4.1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,铸造。加工要求：铣铣端面7540机床： X53K立式铣床。刀具：高速钢镶齿套面铣刀2.5.4.2.计算切削用量。2.5.4.2.1.铣削深度 该工序有2的加工余量，分粗精两步工步加工，工步1粗加工，ap1=1.6mm；工步2精加工，ap2=(2-1.6)mm=0.4mm。均一次走刀完成所需长度。2.5.4.2.2每齿进给量 机床功率为10kw。查切削手册f=0.200.40mm /z，粗铣时选择f1=0.40，精铣时选择f2=0.20。2.5.4.2.3查后刀面最大磨损及寿命 查机械切削用量手册表8，寿命T=180min2.5.4.2.4.计算切削速度 按切削手册表14， 2.5.4.2.4.1. 粗铣时切削速度取小值60m/n,由n=1000/d可求得该工序铣刀速度，n=1000*60min/*80mm=238.9r/min,参照表4-15所列X53K型立式铣床的主轴转速，取转速n=235r/min,可求的该工序实际铣削速度v=nd/1000=235*80/1000=59m/min。2.5.4.2.4.2. 精铣时取较大的切削速度110m/min，由n=1000v/d=1000*110/*80=437.9r/min, 参照表4-15所列X53K型立式铣床的主轴转速，取转速n=475r/min,可求得该工序的实际铣削速度v=nd/1000=475*80/1000=119.3m/min。2.5.4.2.5.计算基本工时粗加工时 tm1（L+L1+ L2）/ fM1=(75+30)/0.4*10*235=0.11min精加工时 tm2（L+L1+ L2）/ fM2=(75+30)/0.2*10*475=0.11min2.5.5工序五 粗铣18H11槽2.5.5.1选择设备刀具机床： x62卧式铣床。刀具：硬质合金镶齿三面刃铣刀2.5.5.2. 切削用量2.5.5.2.1铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需长度。2.5.5.2.2每齿进给量 机床功率为10kw。查切削手册f=0.140.24mm /z。由于是粗铣，选较大量f=0.24 mm/z。2.5.5.2.3查后刀面最大磨损及寿命 查机械切削用量手册表8，寿命T=180min2.5.5.2.4计算切削速度 查机械切削用量手册，推荐速度为60110，粗加工取较小值，V=60m/min，主轴转速n=1000v/d=1000*60/*100=191.1r/min, 参照表4-18所列X62型卧式铣床的主轴转速，取转速n=190r/min，可求该工序实际铣削速度v=nd/1000=190*100/1000=59.7m/min.2.5.5.2.5计算基本工时tm（L+L1+ L2）/ fM=0.11min。2.5.6.工序六 拉花键孔25孔2.5.6.1选择刀具设备选择25花键拉刀，卧式拉床。2.5.6.2切削用量2.5.6.2.1单面齿升：根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿为0.06mm,2.5.6.2.2拉削速度 v=0.06m/s(3.6m/min)切削工时 t=Zblk/1000vfzZ式中： Zb 单面余量1.5mm(由21mm拉削到25mm)； L 拉削表面长度，80mm； 考虑校准部分的长度系数，取1.2； k 考虑机床返回行程系数，取1.4 ； v 拉削速度（m/min）； fz 拉刀单面齿升； Z 拉刀同时工作齿数，Z=l/p； P 拉刀齿距。 P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm拉刀同时工作齿数z=l/p=80/127工时 Tm=1.5801.21.4/10003.60.067=0.13(min)2.5.7.工序七 精铣18H11槽2.5.7.1刀具加工设备选择机床： X53k卧式铣床。刀具：高速镶三面刃铣刀2.5.7.2. 切削用量2.5.7.2.1.铣削深度 该工序加工余量为0.5，故可以选择ap=0.5mm，一次走刀即可完成所需长度。2.5.7.2.2.每齿进给量 机床功率为10kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。由于是精铣，选较小量f=0.14 mm/z。2.5.7.2.3.查后刀面最大磨损及寿命 查机械切削用量手册表8，寿命T=180min2.5.7.2.4.计算切削速度 按切削手册表14， V=192 m/min n=375 r/min 2.5.7.2.5.计算基本工时tm2.5.8.工序八 钻锥孔5以25孔左端面为精基准，钻、精铰5孔2.5.8.1选择钻床及钻头选择X53K钻床，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=4.8mm，钻头采用双头刃磨法，2.5.8.2.选择切削用量 2.5.8.2.1.决定进给量由do=4.8mm,查切削手册表5 按钻头 按机床强度查1表10.1-2选择最终决定选择机床已有的进给量 2.5.8.2.2.耐用度查2表9T=4500s=75min2.5.8.2.3.主轴转速及切削速度查1表10.1-2n=50-2000r/min 取n=1000r/min. v=nd/1000=72.22m/min2.5.8.2.4.计算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。扩铰和精铰的切削用量如下：精铰：选高速钢铰刀 tm2=L/nf=（80+12）/1.3*1000=0.07min2.5.9.工序九 钻螺纹孔62.5.9.1.选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=6mm，钻头采用双头刃磨法。选择Z525钻床 n=22.41000r/min, f=0.0631.2mm/r. 2.5.9.2.选择切削用量 2.5.9.2.1.决定进给量 查切削手册表5钻头进给量 按钻头强度选择 按机床强度选择 最终决定选择Z5163A机床已有的进给量 2.5.9.2.2.计算工时选择n=600r/min所以2.5.10.工序十 攻螺纹孔M82.5.10.1. 选择钻头 选择高速钢螺母丝锥，选择Z525钻床 n=22.41000r/min, f=0.0631.2mm/r. 2.5.10.2.选择切削用量 2.5.10.2.1.决定进给量 查切削手册表5钻头进给量 ,按钻头强度选择 按机床强度选择, 最终决定选择Z525机床已有的进给量 2.5.10.2.2.计算工时选择n=600r/min所以3.夹具设计3.1.问题的提出本夹具用于在卧式铣床上粗加工拨叉的18H11槽，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。3.2. 夹具设计3.2.1. 定位基准的选择 工件以22H12的孔、左边已加工的7540端面为定位基准，采用长销、浮动支承和挡销实现完全定位。采用汽缸有斜楔推动导杆上升，带动杠杆使压块夹紧工件。汽缸松开后，可抽开压块以便工件的装卸。3.2.2.夹紧力的计算 由于夹紧力的方向和切削力的方向垂直，所以夹紧力FJ=KF/f1=1920.6N夹紧螺钉： 公称直径d=20mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 满足要求 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠，3.2.3.定位误差分析定位孔以定位销的配合尺寸取22H12/h5，其中工件尺寸22H12（22+0.21），定位销尺寸22h5（22-0.009）。定位误差d=TD+Td+S=（0.21+0.009+0.00）mm=0.219mm。由于该工序为粗加工，所以定位误差在允许范围内，不需修改。4、主要参考文献4.1. 于骏一，邹青主编.机械制造技术基础.北京：机械工业出版社，20044.2. 邹青主编.机械制造技术基础课程设计指导教程. 北京：机械工业出版社，20044.3.王兰美主编.机械制图.北京：高等教育出版社，2005 4.4. 冯辛安主编.机械制造装备设计. 北京：机械工业出版社，20054.5.上海市金属切削技术协会编.金属切削手册.上海：上海科学技术出版社，20004.6.包善斐，王龙山，于骏一编.机械制造工艺学.长春：吉林科学技术出版社，19954.7.马贤智主编.实用机械加工手册.沈阳：辽宁科学技术出版社，2002小 结为期两周的夹具课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，我组五名同学在老师的指导下，取得了可喜的成绩，课程设计作为机械制造工艺学、机床夹具设计课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。本次课程设计主要经历了两个阶段：第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。第一阶段我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正！