CA6140.车床拨叉夹具设计说明书1.doc

开封大学 课 程 设 计 设计题目：CA6140车床后托架夹具设计 指导教师：陈德林 姓 名： 班 级：09机械(2) 院 部：机电工程学院序言工机械的加工工艺及夹具设计是在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，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作打下根底。机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低本钱的重要手段，是企业进行生产准备，方案调度、加工操作、生产平安、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。然而夹具又是制造系统的重要组成局部，不管是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产本钱等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低本钱。当今剧烈的市场竞争和企业信息化的要求,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。所以对机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要的意义。目录一零件的分析一、零件的作用-5二、零件的工艺分析-5二工艺规程设计一确定毛坯的制造形成-6二基准的选择-6三制定工艺路线-6四机械加工余量-7 (五)确定切削用量及根本工时-8三夹具设计一问题的提出-14二夹具设计-14 三确定结构方案-14 四设计制定夹具主要技术条件-15 参考文献-16题目：“CA6140车床拨叉加工工艺及加工槽18+0.012 0 工装设计要求：生产纲领6000件/年，工艺装备采用通用机床与通用刀具及专用夹具。具体任务：1、 绘制零件图2、 确定加工工艺路线并进行工序设计，填写工艺文件1套3、 绘制加工槽18+0.0120夹具装配图A0并进行误差分析4、 绘制夹具零件图13张5、 编写设计说明书 一、零件的分析（一） 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，工作过程：拨叉零件是在传动系统中拨动滑移齿轮，以实现系统调速，转向。其花键孔25mm通过与轴的配合来传递凸轮曲线槽传来的运动，零件的两个叉头部位与滑移齿轮相配合。（二） 零件的工艺分析CA6140车床共有两处加工外表，其间有一定位置要求。分述如下：1， 零件孔22mm的上下加工外表及花键孔25mm这一组加工外表包括：孔22mm的上下加工外表，孔22mm的内外表，有粗糙度要求为Ra小于等于6.3um，25mm的六齿花键孔，有粗糙度要求Ra小于等于3.2um，扩两端面孔，有粗糙度要求Ra=6.3um;加工时以上下端面和外圆40mm为基准面，有由于上下端面须加工，根据“基准先行的原那么，故应先加工上下端面采用互为基准的原那么，再加工孔22mm, 六齿花键孔25mm和扩孔；2， 孔22mm两侧的拨叉端面这一组加工外表包括：右侧距离18mm的上下平面，Ra=3.2um，有精铣平面的要求，左侧距离为8mm的上下平面，Ra=1.6um，同样要求精铣；加工时以孔22mm，花键孔25 mm和上下平面为基准定位加工；根据各加工方法的经济精度及一般机床所能到达的位置精度，该零件没有很难加工的外表尺寸，上述外表的技术要求采用常规加工工艺均可以保证，对于这两组加工外表而言，可以先加工其中一组外表，然后借助于专用夹具加工另一组外表，并且保证它们的位置精度要求 二、 工艺规程设计(一)确定毛坯的制造形式1：零件材料为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，应选择铸件毛坯。2：零件的生产纲领是6000件每年,故查表15-2，可确定其为大批生产，初步确定工艺安排的根本倾向为：加工过程划分阶段，工序适当集中，加工设备主要以通用设备为主，采用专用夹具，这样投资较少，投产快生产率较高，转产较容易。3：根据零件的材料确定毛坯为铸件，材料为HT200，毛坯的铸造方法为金属模机械造型表15-4，铸件尺寸公差等级为CT9级表15-5二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。CA6140拨叉这个零件从零件图上可以看出，共有两组加工外表，而这二组加工外表之间有一定的位置要求，现将这二组加工外表分述如下：1.以花键孔的中心线为基准的加工面这一组面包括Ø25+0.25 0 mm的六齿方花键孔、Ø22+0.28 0花键底孔两端的2X150倒角和距中心线为27mm的平面。2.以工件右端面为基准的8+0.05 0 mm的槽和以28X40mm平面为基准加工的18+0.012 0 mm的槽经上述分析可知， 对于两组加工外表，可先加工其中一组外表，然后借助于专用夹具加工另一组外表。三制定工艺路线制定工艺路线，在生产纲领确定的情况下, 根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求来制定工艺路线。可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,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。1.工艺路线方案 工序一 铸件工序二 粗、精车端面。以40圆柱面为粗基准。选用C3163-1转塔式六角车床及专用夹具。工序三 钻、扩花键底孔。以40圆柱面为粗基准。选用Z525型立式钻床。工序四 倒两端15度倒角。以40圆柱面为粗基准。选用Z525型立式钻床。150度锪钻。工序五 拉花键。以A面为基准。工序六 铣削槽B面。以花键的中心线及A面为基准。选用X62W卧式铣床专用夹具。工序八 铣削8+0.05 0 mm的槽。以花键的中心线及A面为基准。选用X62W卧式铣床专用夹具。工序八 铣削18+0.012 0 mm的槽。以花键的中心线及28X40MM面为基准。选用X62W卧式铣床专用夹具。工序九 去毛刺。工序十 终检。工序号工序内容定位基准01铸件02粗铣下端面孔的外圆，上端面03钻孔扩孔22孔的外圆，下端面04车倒角，角度为15度孔的上下端面05拉花键A面为基准06铣削槽B面花键的中心线及A面07铣削8+0.05 0 mm的槽以花键的中心线及A面08铣削18+0.012 0 mm的槽花键的中心线及28X40MM面09去毛刺10终检2，选择机床（1） 工序二，工序六，工序七，工序八均为铣外表，可用XA5032铣床。（2） 工序三为钻孔，扩孔工艺，可采用摇臂钻床Z305B。（3） 工序五为拉花键，采用普通拉床。 ( 4 ) 工序四用车床。3，选择夹具:每个工序都可以采用专用的夹具,夹具后面再设计。4，选择刀具:在铣床上用高速钢立铣刀，铣上下两槽用三面刃铣刀，在车床上选普通车刀，内拉床选矩形齿花键拉刀，钻床用150度锪钻。5，选择量具:精度要求较高的可用内径千分尺量程50125，其余用游标卡尺分度值为0.02四机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸确实定CA6140车床拨叉；零件材料为HT200，硬度190210HB，生产类型大批量，铸造毛坯。据以上原始资料及加工路线，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：1. 查?机械制造工艺设计简明手册?以下称?工艺手册?铣削加工余量为：粗铣 2-4mm半精铣 1-2mm精铣 0-1mm2. 圆柱40用铸成内孔22用钻和扩成，加工余量：扩孔 1.2mm3粗车加工余量： 粗 车 1.2mm 半精车 0.8mm4右凹槽:对于右凹槽的加工，由于事先未被铸出，要满足其槽的深度先需要粗铣，现确定其加工余量取8mm。为了保证槽两边的外表粗糙度和槽的水平尺寸的精度要求，需要进行精铣槽的两侧面,加工余量取0.5mm。5.左凹槽:由于此平面没有加工，只加工平面的凹槽，其根本尺寸为槽宽 (精度较高，IT6级)，槽的深度为15，可事先铸出该凹槽，该槽的三个外表的粗糙度都为，在粗铣后精铣能到达粗糙度要求。6.孔：钻孔其尺寸为20mm，加工余量取2mm,扩孔钻，保存0.5mm的拉刀加工余量。孔里的花键槽用组合装配式拉刀成型式的加工方式一次拉出。7，其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为大批量生产，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。五确立切削用量及根本工时工序一 毛坯工序 用铸造尺寸如毛坯图CAD毛坯图工序二 铣圆柱下面1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：粗铣铸件圆柱下面。机床：铣床，XA5032卧式铣床。刀具：硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae<=40mm,深度ap<=1.5mm齿数z=10,故据?切削用量简明手册?后简称?切削手册?取刀具直径do=80mm。选择刀具前角o5°后角o8°，副后角o=8°，刀齿斜角s=10°,主刃Kr=60°,过渡刃Kr=30°,副刃Kr=5°过渡刃宽b=1mm。2. 切削用量1铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.3mm，一次走刀即可完成所需长度。2每齿进给量 机床功率为7.5kw。查?切削手册?f=0.140.24mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。3查后刀面最大磨损及寿命 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=180min4计算切削速度 按?切削手册?，V c=算得 Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据XA505232铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,那么实际切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查?切削手册?Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。最终确定 ap=1.3mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6计算根本工时tmL/ Vf=(40+40)/475=0.168min。工序三 以22孔底面为精基准，钻、扩22孔。 1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=20mm，钻头采用双头刃磨法，后角o12°，二重刃长度b=2.5mm,横刀长b=1.5mm,宽l=3mm,棱带长度 ° ° ° 2.选择切削用量 1决定进给量查?切? ，所以， 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 经校验 校验成功。 2钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度查?切?为0.50.8mm，寿命3切削速度查?切? 修正系数 故。查?切?机床实际转速为故实际的切削速度4校验扭矩功率 所以 故满足条件，校验成立。3.计算工时T=L/nf=65/272*1.45=0.163min 4 .扩孔的切削用量如下：扩钻： 工序四 以22孔底面为精基准，倒15度角，用普通车床。 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工序五 拉花键 用拉刀拉销花键单面齿升：根据有关手册，确定拉花键时花键拉刀的单面齿升为0.06mm，拉削速度拉刀同时工作齿数切削工时花键孔的工序尺寸：加工外表加工内容加工余量精度等级外表粗糙度工序尺寸25mm拉花键1.8mmCT86.4um24.8mm铰孔0.2mm3.2um25mm工序六 铣削槽B面粗铣上外表B面 =0.15mm/Z (表3-28)=0.30m/s18m/min (表3-30)采用高速三面刃铣刀，d=175mm,齿数Z=16。 n=0.546r/s (33r/min)按机床选取n=30r/min=0.5r/s 表417 故实际切削速度=0.27m/s切削工件时 l=28mm，l=175mm，l=3mm t= =171.66s=2.86min 2精铣上外表B面 =0.07mm/Z (表3-28)=0.25m/s15m/min (表3-30)采用高速三面刃 铣刀，d=175mm,齿数Z=16。 n=0.455r/s (33r/min)按机床选取n=30r/min=0.5r/s 表417 故实际切削速度=0.27m/s切削工时 l=28mm，l=175mm，l=3mm t= =367.86s=6.13min以20孔为精基准，粗铣两槽的三个端面，保证槽1，槽2上下面粗早粗糙度小于3.2。工序八 铣削8+0.05 0 mm的槽加工条件 粗铣上平面的槽，精铣上平面的槽两侧(1)粗铣上平面的槽： 由机械手册可以直接查出铣削速度： 采用错齿三面刃铣刀，。那么计算工时(2)精铣上平面的槽两侧： 由于是精加工铣削速度放大30，其值： 采用错齿三面刃铣刀，那么：计算工时工序八 铣削18+0.05 0 mm的槽 粗铣下平面的槽，精铣下平面的槽的三个面(1)粗铣下平面的槽： 由机械手册可以直接查出铣削速度：采用镶齿三面刃铣刀，。那么计算工时(2)精铣下平面的槽的三个面： 由于是精加工铣削速度放大30，其值： 采用镶齿三面刃铣刀，。那么计算工时工序九 去毛刺工序十 终检。其余几步数据见工艺卡片。 三、 夹具设计经过仔细分析决定设计铣槽1，槽2铣床床卡具。在确定夹具设计方案时应当遵循的原那么是： 确保工件的加工质量； 工艺性好，结构尽量简单； 使用性好，操作省力高效； 定位、夹紧快速、准确，能提高生产率； 经济性好，制造本钱低廉。确定最合理的设计方案。 确定定位方案，设计定位装置。定位应符合“六点定位原那么。定位元件尽可能选用标准件。 确定夹紧方案，设计夹紧机构。夹紧可以用手动、气动、液压或其它动力源。重点应考虑夹紧力的大小、方向、作用点，以及作用力的传递方式，保证不破坏定位，不造成工件过量变形，不会有活动度为零的“机构，并且应满足生产率的要求。 确定夹具整体结构方案。定位、夹紧确定之后，还要确定其它机构，如对刀装置、导引元件、分度机构、顶出装置等。最后设计夹具体，将各种元件、机构有机地连接在一起。 夹具精度分析。在绘制的夹具结构草图上，标注出初步确定的定位元件的公差配合关系及相互位置精度，然后计算定位误差，根据误差不等式关系检验所规定的精度是否满足本工序加工技术要求，是否合理。否那么应采取措施如重新确定公差、更换定位元件、改变定位基准，必要时甚至改变原设计方案，然后重新分析计算。 夹具夹紧力分析。首先应计算切削力大小，它是计算夹紧力的主要依据。通常确定切削力有以下三种方法： 由经验公式算出； 由单位切削力算出； 由手册上提供的诺模图如M-P-N图查出。根据切削力、夹紧力的方向、大小，按静力平衡条件求得理论夹紧力。为了保证工件装夹的平安可靠，夹紧机构或元件产生的实际夹紧力，一般应为理论夹紧力的1.52.5倍。 一问题的提出在给定的零件中，对本步加工的定位提出具体的要求是一定的公差，定位要求较高。因此，本步的重点应在保证工件的定位，来保证两槽的尺寸。具体要求：1、保证槽1，槽2的尺寸。 2、保证图中其它的标尺寸。二分析资料 1：本到工序为中期加工，孔22尺寸公差比拟大，所以可以得到保证，工件有适宜的定位， 2：本工序加工的要求主要保证位置尺寸，对槽的要求很高。 3：大批生产，工艺并不很复杂，所以夹具应当简化结构，降低夹具设计本钱与制造本钱，提高经济效益4：切削力和卡紧力计算本步加工可按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。三确定结构方案 1、定位方式：为保证加工时将零件的位置固定，必须限制6个方向的自由度。为了方便装夹，故采用一孔两钩完成完全定位。 2、 选择定位元件，设计定位装置A：类型：带螺纹的心轴、垫板、支承钉。B：确定定位元件尺寸及配合公差： 1.长圆柱销的尺寸为22。 2.支承钉B 6X6 H1=6 SR=8 四设计制定夹具主要技术条件 1：首先保证槽1，槽2的尺寸和外表粗糙度不大于3.2。 2：其次要保证花键的尺寸。 3：同时保证花键粗糙度。1定位基准的选择由零件图可知，宽为18+0.012 0 的槽，其设计基准为花键孔中心线和工件的右加工外表A为定位基准。因此选用工件已加工28X40面和花键心轴的中心线为主定位基准。切削力及夹紧力的计算刀具：高速钢直齿三面刃铣刀，Ø63mm, Z=14Fz=CP·t0.83·Sz0.65·D-O.83·B·Z·kP (见?切削手册?3-56表)解得 Fz =200 (N)其中CP=52， t=8mm, Sz=0.08mm/s, B=8mm, D=63mm, Z=14, kP=(HB/198)0.55在计算切削力时，必须考虑平安系数。平安系数K= k1 k2 k3 k4水平切削分力FH=1.1 Fz =220 (N)垂直切削分力Fv=0.3 Fz=60 (N)其中： k1为根本平安系数1.5 K2为加工性质系数1.1 K3为刀具钝化系数1.1 K4为断续切削系数1.1F,=KFH =1.5 X 1.1 X 1.1 X 1.1 X 200=400 (N)实际加紧力为WK= KFH/U1+U2=400/0.5=800 (N)其中U1和U2为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数，U1=U2=0.025螺母选用M16X1.5细牙三角螺纹，产生的加紧力为W=2M/D2tg(a+)+0.66(D3- d3)/(D2- d2)解得： W=1O405 (N)其中： M=19000 N.M D2=14.8mm a=2029, D=23mm d=16mm此时螺母的加紧力W已大于所需的800(N)的加紧力，故本夹具可平安工作。2定位误差分析由于槽的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合，故轴向尺寸无基准不重合度误差。径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。即不必考虑定位误差，只需保证夹具的花键心轴的制造精度和安装精度。3夹具设计及操作说明如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动率.为此,在螺母夹紧时采用开口垫圈,以便装卸,夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置,以利于铣削加工。结果，本夹具总体的感觉还比拟紧凑。绘制夹具装配图见图纸。 参考文献1.?机械制造工艺学课程设计指导书? 机械工业出版社 赵家齐2.?机械制造工艺设计手册? 机械工业出版社 王绍俊3.?机床夹具设计? 哈尔滨工业大学出版社 王启平4.?机床夹具设计手册? 上海科学技术出版社 王光斗.王春福等.5.?机床夹具设计? 国防工业出版社 杨黎明.6.?机械制造技术? 化学出版社 韩洪涛等.7.?机床夹具设计? 机械工业出版社 薛源顺等.8.?机床夹具设计? 西北工业大学出版社 戴陆武等9.?机械制造技术? 机械工业出版社 李华.10.?夹具工程师手册? 黑龙江出版社 刘文剑.11.刘锡珍.?机械制造工艺学? 天津大学出版社 王季琨,沈中伟12.?机械制造工艺与机床夹具? 机械工业出版社 刘守勇13?机械制造装备设计? 机械工业出版社 冯辛安14.?机械制造工艺学? 机械工业出版社 陈明