CA6140车床拨叉(831006)钻25mm孔夹具设计说明书.doc

一、零件的工艺分析及生产类型确实定1.1零件的用途CA6140车床的拨叉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，下方的55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。1.2分析零件的技术要求表1-1 拨叉的全部技术要求加工外表尺寸及偏差mm精度等级粗糙度Ra(m)形位公差mm拨叉头右端面806.3拨叉脚两端面12IT63.2拨叉脚内外表55IT133.225孔25IT71.6操纵槽内侧面16IT113.2操纵槽底面86.3拨叉头侧面176.3拨叉底板端面23IT133.2拨叉头顶面134.5IT196.3该拨叉在改换档位时要承受弯曲应力和冲击载荷作用，因此该零件应具有足够的强度，以适应拨叉的工作条件，因此该拨叉采用肋板结构。该拨叉的主要工作面为拨叉脚两端面、叉轴孔25和操纵槽内外表，在设计工艺规程时应重点予以保证。1.3拨叉工艺性分析该零件两个面都没有尺寸精度的要求，也无粗糙度的要求。25的孔的粗糙度值要求1.6，需要精加工。因是大批量生产，所以需用钻削。保证其加工精度。下面的叉口有3.2的粗糙度的要求，所以采用先粗铣再精铣来满足精度的要求，同时保证25的孔和叉口的垂直度。同时该零件上还需加工40×16的槽，其粗糙度值为6.3，所以一次铣销即可。但同时要满足该槽与25的孔的垂直度。以25为中心的加工外表这一组加工外表包括：25 的孔，以及其右端面，槽端面与孔有位置要求，孔壁上有一个一定角度的斜加工面，操纵槽的三个外表，其中侧面与25孔的中心线有垂直度要求为0.08mm。以55为中心的加工外表 这一组加工外表包括：55 的孔，以及其上下两个端面。这两组外表有一定的位置度要求,即55 的孔上下两个端面与25 的孔有垂直度要求为0.1 mm。由上面分析可知，加工时应先加工一组外表，再以这组加工后外表为基准加工另外一组。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。 1.4确定拨叉的生产类型此拨叉零件的生产纲领为5000件/年，拨叉属于轻型零件，查?机械制造工艺及设备设计指导手册?，可确定该拨叉生产类型为大批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；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。二、确定毛坯根据?机械制造工艺设计简明手册?机械工业出版出版社、哈尔滨工业大学李益民主编 零件材料为HT200，采用铸造。根据?机械加工工艺师手册?机械工业出版出版社、杨叔子主编，得知大批量生产的铸造方法有两种金属模机械砂型铸造和压铸，由于压铸的设备太昂贵，根据手册数据采用铸造精度较高的金属型铸造。三、工艺规程设计3.1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。否那么，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。粗基准的选择 对于零件而言，尽可能选择不加工外表为粗基准。而对有假设干个不加工外表的工件，那么应以与加工外表要求相对位置精度较高的不加工外表作粗基准。因本零件毛坯是金属模铸造成型，铸件精度较高，所以选择40mm圆一个端面作为粗基准加工另一个端面。再加一个钩形压板和一个V形块限制自由度，到达完全定位。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。3.2制定工艺路线    制定工艺路线得出发点,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。3.2.1工艺路线方案一 工序： 钻、扩、粗铰、精铰25孔。以40外圆和其端面为基准，选用Z5120A立式钻床加专用夹具。工序：铣55叉口上、下端面。利用25孔定位，以两个面作为基准，选用X5020A立式铣床和专用夹具。工序：粗、精铣叉口的内圆面。利用25孔定位，以两个面作为基准，选用X5020A立式铣床和专用夹具。工序：粗铣35×21上外表。以25孔和55叉口定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工序：精铣35×21上外表。以25孔和55叉口定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工序：铣40×16槽，以25孔定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工序：切断55叉口，用宽为4切断刀，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工序检验。工艺路线方案二工序： 钻、扩、粗铰、精铰25孔。以40外圆和其端面为基准，选用Z5120A立式钻床加专用夹具。工序：铣55叉口上、下端面。利用25孔定位，以两个面作为基准，选用X5020A立式铣床和专用夹具。工序：粗、精铣叉口的内圆面。利用25孔定位，以两个面作为基准，选用X5020A立式铣床和专用夹具。工序：切断55叉口，用宽为4切断刀，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工序：粗铣35×21上外表。以25孔和55叉口定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工序：精铣35×21上外表。以25孔和55叉口定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工序：铣40×16槽，以25孔定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工序检验。以上加工方案大致看来是合理的，但通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段之后，就会发现仍有问题，主要表现在25孔及其16槽和55端面加工要求上,以上三者之间具有位置精度要求。图样规定：先钻25mm的孔。由此可以看出：先钻25孔，再由它定位加工55内圆面及端面，保证25孔与55叉口的端面相垂直。因此，加工以钻25孔为准。为了在加工时的装夹方便，因此将切断放在最后比拟适宜。为了防止造成一定的加工误差；通过分析可以比拟工艺路线方案一最为合理。具体方案如下：工序： 钻、扩、粗铰、精铰25孔。以40外圆和其端面为基准，选用Z5120A立式钻床加专用夹具。工序：铣55的叉口上、下端面。利用25的孔定位，以两个面作为基准，选用X5020A立式铣床和专用夹具。工序：粗、精铣的叉口的内圆面。利用25的孔定位，以两个面作为基准，选用X5020A立式铣床和专用夹具。工序：粗铣35×21的上外表。以25的孔和55的叉口定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工序：精铣35×21的上外表。以25的孔和55的叉口定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工序：铣40×16的槽，以25的孔定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工序：切断55的叉口，用宽为4的切断刀，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工序检验。3.3机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸确实定  零件材料为HT200，硬度170-220HBS，毛坯重量约1.12kg。根据?机械加工工艺师手册?以下简称?工艺手册?机械工业出版出版社、杨叔子主编知生产类型为大批生产，采用金属模铸造毛坯。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：3.3.1毛坯余量及尺寸确实定毛坯余量及尺寸确实定主要是为了设计毛坯图样，从而为工件毛坯的制造作准备，该工序在这里不做详细说明，主要说明一下毛坯尺寸及相应公差确实定，以便毛坯制造者参考。根据?机械加工工艺师手册?以下简称?工艺手册?机械工业出版出版社、杨叔子主编，结合加工外表的精度要求和工厂实际，要合理地处理好毛坯余量同机械加工工序余量之间的缺乏。 粗铣55的叉口的上、下端面的加工余量及公差。该端面的外表粗糙度为3.2，所以先粗铣再精铣。查?机械加工余量手册?以下简称?余量手册?机械工业出版社、孙本序主编中的表4-2成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为7-9级，选用8级。MA为F。再查表4-2查得加工余量为2.0 mm。由?工艺手册?表2.2-1至表2.2-4和?机械制造工艺与机床夹具?机械工业出版出版社、刘守勇主编中表1-15及工厂实际可得：Z=2.0mm，公差值为T=1.6mm。加工35×21的上外表的加工余量及公差。同上方法得：2Z=4.0，公差值为1.3 mm。铣40×16的槽的上外表的加工余量及公差。同上方法得：2Z=4.0，公差值为1.6 mm。3.4各加工外表的机械加工余量，工序尺寸及毛坏尺寸确实定3.4.1钻25的孔加工余量及公差毛坯为实心，不冲出孔。该孔的精度要求在IT7-IT9之间，参照?工艺手册?表2.3-9、表2.3-12确定工序尺寸及余量为：查?工艺手册?表2.2-5，成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为7-9级，选用8级。MA为F。公差值T=0.12 mm，钻孔23mm扩孔24.8 mm 2Z=1.8 mm铰孔25 mm 2Z=0.2 mm 由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整法加工，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定。表3-1 25孔的加工余量和工序间余量铸件毛坯钻孔扩孔粗铰精铰加工前尺寸最大2324.824.94最小22.524.4524.79加工后尺寸最大2324.824.9425最小22.524.4524.7924.95加工余量231.80.140.06由图可知：毛坯名义尺寸： 42mm钻孔时的最大尺寸： 23mm钻孔时的最小尺寸： 22.5mm扩孔时的最大尺寸： 23 +1.8=24.8mm扩孔时的最小尺寸： 24.8-0.35=24.45mm粗铰孔时的最大尺寸： 24.8+0.14=24.94mm粗铰孔时的最小尺寸： 24.94-0.15=24.79mm精铰孔时的最大尺寸： 24.94+0.06=25mm精铰孔时的最小尺寸： 25-0.05=24.95mm3.4.2铣55叉口上、下端面因为叉口的粗糙度为3.2，所以粗铣再精铣。参照?工艺手册?表2.3-9、表2.3-12确定工序尺寸及余量为：查?工艺手册?表2.2-5，成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为7-9级，选用8级。MA为F。公差值T=1.4 mm 粗铣55的叉口上、下端面余量1.0 mm。 2Z=2.0精铣55的叉口上、下端面。 2Z=2.03.4.3粗铣35×21的上端面因为该面的粗糙度为6.3，所以粗铣一次即可。参照?工艺手册?表2.3-9、表2.3-12确定工序尺寸及余量为：查?工艺手册?表2.2-5，成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为7-9级，选用8级。MA为F。公差值T=1.3mm粗铣35×21的上端面 2z=2.0 3.4.4铣40×16的上外表此面的粗糙度要求为3.2，所以分粗精加工即可。参照?工艺手册?表2.3-9、表2.3-12确定工序尺寸及余量为：查?工艺手册?表2.2-5，成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为7-9级，选用8级。MA为F。公差值T=1.6mm，其偏差±0.8粗铣40×16的上外表 2Z=2.03.4.5铣40×16的槽此面的粗糙度要求为3.2，所以粗铣再精铣。参照?工艺手册?表2.3-9、表2.3-12确定工序尺寸及余量为：查?工艺手册?表2.2-5，成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为7-9级，选用8级。MA为F。公差值T= 1.6mm 。粗铣40×16的槽 2Z=2.0精铣40×16的槽 2Z=2.03.4.6切断55叉口3.5确立切削用量及根本工时3.5.1工序： 钻、扩、粗铰、精铰25孔1加工条件工件材料：灰铸铁HT200加工要求：钻25孔，其外表粗糙度值为Rz=1.6 m；先钻23的孔，再扩24.8的孔，再粗铰24.94孔，最后精铰25孔。机床：Z5125A立式钻床。刀具：23麻花钻，24.8的扩刀，铰刀。2计算切削用量钻23孔。进给量查?机械制造工艺与机床夹具课程设计指导?P47表2-23钻孔进给量f为0.39-0.47 mm/r，由于零件在加工23mm孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75，那么f=(0.390.47)×0.75=0.290.35mm/r，查表得出，现取f=0.25mm/r。此工序采用23麻花钻。所以进给量f= 0.25mm/r 钻削速度切削速度：根据手册表2.13及表2.14，查得切削速度V=18m/min。 式3-1 根据手册n=300r/min,故切削速度为 式3-2 切削工时L=23mm，L=13.2mm.查?工艺手册?P9-143表9.4-31，切削工时计算公式：扩24.8孔 扩孔的进给量查?切削用量手册?表2.10规定,查得扩孔钻扩24.8孔时的进给量,并根据机床规格选取 f =0.3 mm/z 切削速度扩孔钻扩孔的切削速度,根据?工艺手册?表28-2确定为 V=0.4V其中V为用钻头钻同样尺寸的实心孔时的切削速度.故 V=0.4×21.67=8.668m/min 式3-4 式3-5按机床选取n=195r/min. 切削工时切削工时切入L=1.8mm,切出L=1.5mm 式3-6 粗铰24.94孔 粗铰孔时的进给量根据有关资料介绍,铰孔时的进给量和切削速度约为钻孔时的1/21/3,故f =1/3f=1/3×0.3=0.1mm/z 式3-7V=1/3V=1/3×21.67=7.22m/min 式3-8 式3-9 切削速度按机床选取n=195r/min,所以实际切削速度 式3-10 切削工时切削工时,切入L=0.14mm,切出L=1.5mm. 式3-11精铰25孔 精铰孔时的进给量根据有关资料介绍,铰孔时的进给量和切削速度约为钻孔时的1/2-1/3,故f =1/3f=1/3×0.3=0.1mm/z 式3-12V=1/3V=1/3×21.67=7.22m/min 式3-13 式3-14 切削速度按机床选取n=195r/min,所以实际切削速度 式3-15 切削工时切削工时,切入L=0.06mm,切出L=0mm. 式3-163.5.2工序：铣55的叉口的上、下端面 进给量采用端面铣刀，齿数4，每齿进给量=0.15mm/z?机械制造工艺与机床夹具课程设计指导?吴拓、方琼珊主编。故进给量f=0.6mm 铣削速度：m/min (式3-17)由?数控加工工艺?田春霞主编中第五章表5-6得切削速度为918m/min根据实际情况查表得V=15 m/min 切削工时切入L=2mm，切出L=2mm，L=75mm。查?工艺手册?P9-143表9.4-31，切削工时计算公式： 式3-183.5.3工序铣55的叉口进给量由?工艺手册?表3.1-29查得采用硬质合金立铣刀,齿数为5个，由?数控加工工艺?田春霞主编中第五章表5-5得硬质合金立铣刀每齿进给量f为0.150.30，由手册得f取0.15mm/z 故进给量f=0.75 mm/z. 铣削速度：由?数控加工工艺?田春霞主编中第五章表5-6得硬质合金立铣刀切削速度为4590m/min, 由手册得V取70m/min.切削工时引入l=2mm，引出l=2mm，l=75mm。查?工艺手册?P9-143表9.4-31，切削工时计算公式： 式3-193.5.4工序：铣40×16槽的外表 进给量该槽面可用变速钢三面刃铣刀加工，由前定余量为2mm故可一次铣出，铣刀规格为32，齿数为8。由?工艺手册?表2.4-73，取每齿进给量为0.15mm/z,ap=2mm故总的进给量为f=0.15×8=1.2 mm/z。 切削速度由?工艺手册?表3.1-74,取主轴转速为190r/min。那么相应的切削速度为：切削工时切入l=2mm切出l1=2mm,行程量l3=40mm。查?工艺手册?P9-143表9.4-31，切削工时计算公式：3.5.5工序铣40×16的槽进给量的槽可用高速钢三面刃铣刀加工，铣刀规格为16，齿数为10。由?机械加工工艺师手册?表21-5，取每齿进给量为0.15mm/z,ap=2mm，故总的进给量为f=0.15×10=1.5 mm/z。 切削速度由?工艺手册?表3.1-74,取主轴转速为190r/min。那么相应的切削速度为：切削工时切入l=2mm，切出l1=2mm行程量l2=40mm。查?工艺手册?P9-143表9.4-31，切削工时计算公式：3.5.6工序：切断55叉口 进给量采用切断刀，齿数4，每齿进给量=0.15mm/z?机械制造工艺与机床夹具课程设计指导?吴拓、方琼珊主编。故进给量f=0.6mm铣削速度：m/min 式3-24 由?数控加工工艺?田春霞主编中第五章表5-6得切削速度为918m/min根据实际情况查表得V=15 m/min切削工时切出l=2mm，切出l1=2mm,行程量l=75mm。查?工艺手册?P9-143表9.4-31，切削工时计算公式：3.5.7工序：检验四、夹具设计夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造本钱，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产本钱的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。图4-1铣25孔夹具4.1提出问题1怎样限制零件的自由度? V形块限制4个自由度，支撑板限制1个自由度，挡销限制1个自由度。2设计的夹具怎样排削? 此次加工利用麻花钻和扩刀、铰刀，排削通过钻模板与工件之间的间隙排削。4.2设计思想设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用平安，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完全符合要求。本夹具主要用来对25H7孔进行加工，这个孔尺寸精度要求为H7，外表粗糙度Ra1.6，钻、扩、粗铰、精铰以可满足其精度。所以设计时要在满足精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。4.3夹具设计4.3.1定位分析1定位基准的选择据?夹具手册?知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。故加工25H7孔时，采用40的外圆面和其下端面作为定位基准。2定位误差的分析定位元件尺寸及公差确实定。夹具的主要定位元件为V形块与定位块，因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合B=0，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。 Y=0.707d=0.707×0.025mm=0.0177mm 式4-14.3.2切削力及夹紧力的计算刀具：23的麻花钻，24.8的扩孔钻，铰刀。钻孔切削力：查?机床夹具设计手册?P70表3-6，得钻削力计算公式： 式中 P钻削力,Na切削深度, 80mmf每转进给量, 0.25mm/rD麻花钻直径, 23mmHB布氏硬度，140HBS 所以 =800N 式4-2扩孔切削力：查?机床夹具设计手册?P70表3-6，得钻削力计算公式：式中 P切削力,Na钻削深度, 80mmf每转进给量, 0.3mm/rD扩孔钻直径, 24.8mmHB布氏硬度，140HBS 所以 = 873N 式4-3钻孔夹紧力：查?机床夹具设计手册?P70表3-6，查得工件以V形块和定位块定位时所需夹紧力计算公式：式中 螺纹摩擦角平头螺杆端的直径工件与夹紧元件之间的摩擦系数,0.16螺杆直径 螺纹升角Q 手柄作用力L 手柄长度那么所需夹紧力 =399N根据手册查得该夹紧力满足要求，故此夹具可以平安工作。4.3.3夹具操作说明此次设计的夹具夹紧原理为：通过40外圆、平面和侧面为定位基准，在V形块、支承板和挡销上实现完全定位，以钻模板引导刀具进行加工。采用手动螺旋快速夹紧机构夹紧工件。 五、体会与展望通过三周的努力，我终于完成了课程设计的全部内容。本次我所设计的是钻床夹具，钻床夹具与其他机床的夹具的主要不同在于它有独特的元件钻套与钻模板。因此，设计钻床夹具时，除了根据加工要求选择夹具类型外，主要是钻模板与钻套的选择与设计。本设计采用了快换钻套和手动螺旋快速加紧机构，从而大大提高了由于钻、扩、绞孔而频繁换钻套的生产效率，夹具的加工精度都采用普通级，充分考虑了制造本钱。缺点是本设计的操作需要人力，所以在生产自动化方面有待改良。通过本次课程设计，使我将所学理论与生产实践相结合，得到了解决问题和分析问题的能力的初步培养，另外也为以后搞好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练。使我具有了：1.制定工艺规程的初步能力，能综合运用机械制造技术根底和其他课程的根本理论和方法，正确的制定一个零件的加工工艺规程。2.具有设计专用夹具的初步能力，提高结构设计能力。3.结合工艺设计内容，能够熟练的应用工艺计算方法，正确的进行工艺计算，如工艺参数、切削力、切削功率、切削速度、定位误差、加紧力等。4.进一步提高查阅资料，熟练的使用设计手册、参考资料的能力。5.通过设计的全过程，使我学会了进行工艺设计的程序和方法，培养了独立思考和独立工作的能力。六、参考文献1、杨叔子主编.机械加工工艺师手册.北京：机械工业出版社，20012、李益民主编.机械制造工艺设计简明手册.北京：机械工业出版社，19943、孙本绪、熊万武编.机械加工余量手册.北京：国防工业出版社，19994、机床夹具设计手册.北京：中国科学技术出版社5、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，20006、刘守勇主编.机械制造工业与机床夹具.北京：机械工业出版社，20007、田春霞主编.数控加工工艺.北京：机械工业出版社，20068、吴拓、方琼珊主编. 机械制造工艺与机床夹具课程设计指导书.北京：机械工业出版社，2005 9、黄云清主编.公差配合与测量技术.北京：机械工业出版社，2001 10、梁炳文主编，机械加工工艺与窍门精选，北京：机械工业出版社，200111、杨峻峰主编，机床及夹具，清华大学出版社，2005