2022年拨叉零件的工艺规程及夹具设计方案前.docx

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1、拨叉零件的工艺规程及夹具设计1 前言机械制造工艺学课程设计使我们学完了高校的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的 .这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深化的综合性的总复习,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 ；就我个人而言，我期望能通过这次课程设计对自己将来将从事的工作进行一次适应性训练， 从中锤炼自己分析问题、解决问题的才能，为今后参与祖国的建设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

2、导 ；2 零件的分析2.1 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，使主轴回转运动依据工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用；零件上方的22 孔与操纵机构相连，二下方的55 半孔就是用于与所掌握齿轮所在的轴接触；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；2.2 零件的工艺分析零件的材料为HT200 ，灰铸铁生产工艺简洁，铸造性能优良，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 ：2.2.1 小头孔以及与此孔相通的的锥孔、螺纹孔

3、2.2.2 大头半圆孔2.2.3 拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔端面，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差 为0.07mm， 小 头 孔 上 端 面 与 其 中 心 线 的 垂 直 度 误 差 为0.05mm；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纳专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求；再依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， 叉零件加工完成图所示拨叉零件加工；13 / 13图 1 拨叉一、分析零件工艺结构性；CA6140 车床的拨叉；它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动依据工作者的要求工作，获得所需的速度和

4、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；这两组表面有肯定的位置度要求, 即 40 的孔上下两个端面与 14 的孔有垂直度要求；由上面分析可知，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；二、选用毛坯或明确来料状况；零件材料为 ZG45；考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简洁，故挑选铸件毛坯；有的采纳HT200三、基面的挑选基面挑选是工艺规程设计

5、中的重要工作之一；基面挑选得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高；否就，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，仍会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行；1）粗基准的挑选；对于零件而言，尽可能挑选不加工表面为粗基准；而对有如干个不加工表面的工件，就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；依据这个基准挑选原就，现选取 14 孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V 形块支承这两个 25 作主要定位面，限制5 个自由度，再以一个销钉限制最终1 个自由度，达到完全定位 , 然后进行铣削2）精基准的挑选；主要应当考虑基准重合的问题；当设计基准与工序基准不重合时，应当进

6、行尺寸换算；四、制订工艺路线制定工艺路线得动身点, 应当是使零件的几何外形、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形下, 可以考虑采纳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，仍应当考虑经济成效，以便使生产成本尽量下降；工序一 以 5 外圆为粗基准，粗铣 14 孔下端面；工序二 精铣 14 孔上下端面；工序三以 14 孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰 14 孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7 ；叉零件加工完成图所示拨叉零件加工；图 1 拨叉一、分析零件工艺结构性；CA6140 车床的拨叉；它位于车床变速机构中，主

7、要起换档，使主轴回转运动依据工作者的要求工作，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；这两组表面有肯定的位置度要求, 即 40 的孔上下两个端面与 14 的孔有垂直度要求；由上面分析可知，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；二、选用毛坯或明确来料状况；零件材料为 ZG45；考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简洁，故挑选铸

8、件毛坯；有的采纳HT200三、基面的挑选基面挑选是工艺规程设计中的重要工作之一；基面挑选得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高；否就，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，仍会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行；1）粗基准的挑选；对于零件而言，尽可能挑选不加工表面为粗基准；而对有如干个不加工表面的工件，就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；依据这个基准挑选原就，现选取 14 孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V 形块支承这两个 25 作主要定位面，限制5 个自由度，再以一个销钉限制最终1 个自由度，达到完全定位 , 然后进行铣削2）精基准的挑选；主

9、要应当考虑基准重合的问题；当设计基准与工序基准不重合时，应当进行尺寸换算；四、制订工艺路线制定工艺路线得动身点, 应当是使零件的几何外形、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形下, 可以考虑采纳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，仍应当考虑经济成效，以便使生产成本尽量下降；工序一 以 5 外圆为粗基准，粗铣 14 孔下端面；工序二 精铣 14 孔上下端面；工序三以 14 孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰 14 孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7 ；叉零件加工完成图所示拨叉零件加工；图 1 拨叉一、分析零件

10、工艺结构性；CA6140 车床的拨叉；它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动依据工作者的要求工作，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；这两组表面有肯定的位置度要求, 即 40 的孔上下两个端面与 14 的孔有垂直度要求；由上面分析可知，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；二、选用毛坯或明确来料状况；零件材料为 ZG45；考虑

11、零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简洁，故挑选铸件毛坯；有的采纳HT200三、基面的挑选基面挑选是工艺规程设计中的重要工作之一；基面挑选得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高；否就，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，仍会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行；1）粗基准的挑选；对于零件而言，尽可能挑选不加工表面为粗基准；而对有如干个不加工表面的工件，就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；依据这个基准挑选原就，现选取 14 孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V 形块支承这两个 25 作主要定位面，限制5 个自由度，再以一个销钉限制最终1

12、 个自由度，达到完全定位 , 然后进行铣削2）精基准的挑选；主要应当考虑基准重合的问题；当设计基准与工序基准不重合时，应当进行尺寸换算；四、制订工艺路线制定工艺路线得动身点, 应当是使零件的几何外形、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形下, 可以考虑采纳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，仍应当考虑经济成效，以便使生产成本尽量下降；工序一 以 5 外圆为粗基准，粗铣 14 孔下端面；工序二 精铣 14 孔上下端面；工序三以 14 孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰 14 孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7

13、 ；所以依据上述技术要求采纳常规的加工工艺均可保证；3 确定生产类型已知此拨叉零件的生产类型为中批量生产，所以初步确定工艺支配为：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，大量采纳专用工装；4 确定毛坯4.1 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，零件结构又比较简洁，生产类型为中批生产，故挑选铸件毛坯；查机械制造工艺及设备设计指导手册 后称指导手册）选用铸件尺寸公差等级CT9 级；4.2 确定铸件加工余量及外形：机械制造工艺及设备设计指导手册325 页表 15-7 ，选用加工余量为MA-G 级，并查表15-8 确定各个加工面的铸件机械加工余

14、量，铸件的分型面的选者及加工余量如下表所示：简图加工面代号基本尺寸加工余量等级加工余量说明D122mmG3.02孔降一级双侧加工D255mmG3.02孔降一级双侧加工T273mm3单侧加工 T350mmG2.5单侧加工T473mm3单侧加工 表 14.3 绘制铸件零件图：5 工艺规程设计5.1 挑选定位基准：工序工序内容定位基准工序工序内容定位基准010粗铣两端小头孔上端面T1 及小头孔外圆090扩中间孔T1 及小头孔外圆020粗铣中间孔上端面T1 及小头孔外圆100半精镗中间孔T1 及小头孔外圆030粗铣中间孔下端面T3 及小头孔外圆110钻 2- 锥销孔、螺纹孔、功螺纹T1 及小头孔040

15、精铣两端小头孔上端面T1 及小头孔外圆120铣断T1 、 D1050精铣中间孔上端面T1 及小头孔外圆130去毛刺060精铣中间孔下端面T3 及小头孔外圆140检查070扩两端小头孔T1 及小头孔外圆150如某道工序有误返工080精铰两端小头孔T1 及小头孔外圆表 25.1.1 粗基准的挑选：以零件的底面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为帮助粗基准；5.1.2 精基准的挑选：考虑要保证零件的加工精度和装夹精确便利，依据“基准重合 ”原就和 “基准统一 ”原就，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔外圆柱表面为帮助的定位精基准；5.2 制定工艺路线依据零件的几何外形、尺寸精度及

16、位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情形下,可以考虑采纳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，仍应当考虑经济成效，以便使生产成本尽量下降；查指导手册，挑选零件的加工方法及工艺路线方案如下：5.3 挑选加工设备和工艺设备5.3.1 机床的挑选：工序 010 060 均为铣平面，可采纳XA5032立式铣床；工序 070 080 采纳 Z550 钻床；工序 090 100 采纳镗床；工序 110 采纳钻床；多刀具组合机床；工序 120 采纳铣断机床；5.3.2 挑选夹具：该拨叉的生产纲领为中批生产，所以采纳专用夹具；5.3.3 挑选刀具：

17、在铣床上加工的各工序，采纳硬质合金铣刀即可保证加工质量；在铰孔，由于精度不高，可采纳硬质合金铰刀；5.3.4 挑选量具：两小头孔、中间孔均采纳极限量规；5.3.5 其他：对垂直度误差采纳千分表进行检测，对角度尺寸利用专用夹具保证，其他尺寸采纳通用量具即可；5.4 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定5.4.1 圆柱表面工序尺寸：前面依据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度工序余量最小最大D2 ）铸件6CT9扩孔5.8IT126.32.06.25半精镗0.2IT103.20.050.25扩孔5.84IT1

18、26.32.06.25精铰孔0.06表 3IT71.60.050.255.4.2 平面工序尺寸：工序号工序内容加工余量基本尺寸经济精度工序尺寸偏差工序余量最小最大铸件2.5CT9010粗铣两端小头孔上端面250.5121.603.60020粗铣中间孔上端面2.527121.656.5030粗铣中间孔下端面2.521121.756.5040精铣两端小头孔上端面0.550110. 351.16050精铣中间孔上端面0.520.5100.471.12060精铣中间孔下端面0.520100.471.12表45.4.3 确定切削用量准时间定额：工序 010 以 T1 为粗基准，粗铣22孔上端面；5.4.

19、4. 加工条件工件材料： HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造；加工要求：粗铣22 孔上端面；机床： XA5032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=10, 故据切削用量简明手册=0.16mm/z；5.4.6 校验机床功率查简明手册 Pcc=1.1kw,而机床所能供应功率为PcmPcc ；故校验合格；最终确定 ap=1.5mm， nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min， f z=0.16mm/z；5.4.7 运算基本工时tm L/ Vf=32+80/4

20、75=0.09min；5.5. 工序 020 和工序 030 以 T1 及小头孔外圆为基准 55孔上下端面；5.5.1. 加工条件工件材料： HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造；加工要求：精铣55 上端面；机床： XA5032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=0.16mm/z；5.5.2.5 校验机床功率 查简明手册Pcc=1.1kw,而机床所能供应功率为PcmPcc ；故校验合格；最终确定 ap=1.0mm， nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min， f z=0

21、.16mm/z；5.5.2.6 运算基本工时tm L/ Vf=32+80/475=0.09min；工序 070 和 080以 T1 及小头孔外圆为基准，扩、精铰22 孔，保证垂直度误差不超过0.05mm, 孔的精度达到IT7 ；5.5.3. 挑选钻头挑选高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=18mm，钻头采纳双头刃磨法，后角o 12，二重刃长度 b=2.5mm, 横刀长 b=1.5mm, 宽 l=3mm, 棱带长度 5.5.4. 挑选切削用量5.5.4.1 ）打算进给量查切所以，按钻头强度挑选按机床强度挑选最终打算挑选机床已有的进给量经校验 校验胜利；5.5.4.2 ）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损

22、限度查简明手册）为0.5 . mm ，寿命5.5.4.3 ）切削速度 查切修正系数故；查简明手册机床实际转速为故实际的切削速度5.5.5. 运算工时由于全部工步所用工时很短，所以使得切削用量一样，以削减帮助时间；扩铰和精铰的切削用量如下：扩钻： 精铰：5.6. 工序 090 和 100 T1及小头孔外圆为基准，扩、半精镗 55孔；5.6.1. 挑选钻头 挑选高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=48mm，钻头采纳双头刃磨法，后角o11，二重刃长度 b =11mm,横刀长 b=5mm, 弧面长 l=9mm, 棱带长度 5.6.2. 挑选切削用量5.6.2.1 ）打算进给量查简明手册按钻头强度挑选按机床强

23、度挑选最终打算挑选 Z550 机床已有的进给量经校验 校验胜利；5.6.2.2 钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度查简明手册）为0.8 1.2mm ，寿命扩孔后刀面最大磨损限度 查简明手册）为0.9 . mm ，寿命铰和精铰孔后刀面最大磨损限度查简明手册）为. .mm ，寿命5.6.2.3 切削速度 查切修正系数故；查简明手册机床实际转速为故实际的切削速度扩铰和半精铰的切削用量同理如下： 扩钻：半精铰：5.6.3. 运算工时全部工步工时相同；6 夹具设计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；并设计工序110 钻 2- 锥销孔；本夹具将用于组合机床，刀具为两根麻花钻

24、，对两个孔同时加工；6.1 问题的提出本夹具是用来钻两个22mm的小头孔 ,零件图中大小孔的中心距有公差要求,因此这两个小头 孔的中心距也有肯定的公差要求.另外 ,此中心线为三个侧平面的设计基准,有肯定的垂直公差要 求. 但此工序只是粗加工,因此本工序加工时主要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度 ,而精度就不是主要问题.6.2 夹具设计6.2.1 定位基准挑选底面对孔的中心线有肯定的垂直度公差要求,因此应以地面为主要定位基准.由于铸件的公差要求较大 ,利用小头孔的外圆表面作为帮助定位基准时,只有采纳自动对中夹具才能同时保证对称的两个零件的大小孔的中心距的公差要求.为了提高加工效率 ,现打算采

25、纳两把麻花钻同时加工出两个 8mm 的通孔 .6.2.2 切削力及夹紧力运算由于实际加工的体会可知,钻削时的主要切削力为钻头的切削方向,即垂直于第肯定位基准面,在两侧只需要采纳两个V 型块适当夹紧后本夹具即可安全工作.因此 ,无须再对切削力进行运算.6.2.3 定位误差分析零件图规定大孔与小孔的中心距为65mm. 采纳自动对中夹具后,定位误差取决于对中块螺杆以及滑块的制造误差 .同时 ,对对中块利用调整螺钉进行调整并加装钻套后,钻孔后的误差只有0.08mm. 在后续的铣断工序中,利用中间大孔定位 ,孔壁与定位销的协作间隙为0.05mm. 因此加工完成后大孔与小孔的中心距的最大误差为0.08+0

26、.05=0.130.2mm所以能满意精度要求.6.2.4 该夹具用于加工位置在同一中心线上的非回转零件上半径R=520的孔，被加工孔中心距可达 123 ；使用时，只需按被加工零件的要求，配置特地的钻模板，通过手柄，使丝杆带动V 型块做自定心式移动，以便夹紧或松开零件；6.3 钻床夹具的装配图 见附图）7 参考文献赵家奇编 ,机械制造工艺学课程设计指导书 2 版.- 北京 :机械工业出版社 ,2000.10.李云主编 ,机械制造及设备指导手册.- 北京 : 机械工业出版社 ,1997.8孟少农主编 ,机械加工工艺手册 .-2- 北京 :机械工业出版社 ,1991.9.徐圣群主编，简明加工工艺手册；上海科学技术出版社，1991.2