2022年毕楚楚机械制造工艺与夹具设计_CA车床拨叉.docx

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1、机械制造工艺与夹具设计课程设计说明书专业班级： 08 级机械制造与自动化同学姓名： 何伟江指导老师： 谭振义设计时间： 2021-11-12呼伦贝尔学院工程技术学院呼伦贝尔学院工程技术学院机械制造工艺与夹具设计课程设计任务书姓名：何伟江专业：机 械 制 造 与 自动化班级：08机械制造与自动化（专）设计课题： 机械制造工艺与夹具设计指导老师：谭振义职称：课程设计题目： CA6140车床零件拨叉的机械加工工艺规程及工艺装配设计已知技术参数和设计要求：1，年生产 5000 件2， （1）小头 孔以 及与 此孔 相通 的的锥 孔、 螺纹 孔（2）大头半圆孔 55（ 3）小头孔端面、大头半圆孔上下 7

2、3 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； 3，铸造圆角R3 54，两件铸在一起，表面应无夹渣，气孔所需仪器设备：制图板丁字尺运算机成果验收形式：1，设计说明书一份2，零件图一张（手工）3，夹具装配图一张4，机械加工工艺过程卡片参考文献： 1 、李益明主编, 机械制造工艺设计简明手册, 机械工业出版社,1993年. 2.机械制造工艺学 / 陈明主编 . 北京：机械工业出版社， 2005.8 3.机械制造工艺学课程设计机床专用夹具图册/ 李旦，王杰等著. 2 版；哈尔滨：哈尔滨工业高校出版社，2005.2时间支配指导老

3、师：教研室主任：2021 年 11 月 12 日工程技术学院 课程设计 成果评定表专业：机械制造与自动化班级：专科班学号： 2021173133 姓名： 何伟江课题名称CA6140车床拨叉工艺规程及及其夹具设计设计任务与要求1. 零件图 1 张2. 毛坯图3. 机械加工工艺过程综合卡片4. 结构设计装配图5. 结构设计零件图6. 课程设计说明书11111张张张张张指导老师评语建议成果：指导老师：课程小组评定评定成果：课程负责人：2021 年 11 月 12 日目录序言 5一、零件分析 5（一）零件的作用（图） 5（二）零件的工艺分析6二 、工艺规程设计 6（一）确定毛坯的制造形式 6（二）基面

4、的挑选 7（三）精基准的挑选 9（四）制定工艺路线 10（五）机械加工余量，工序尺寸及毛坯的确定14三、 夹具设计 18（一）机床夹具的功用18（二）问题的提出 18（三）夹具设计 18（四）夹具各零件尺寸（图） 21序言本次设计是提高 CA6140车床上拨叉的加工效率，设计正确的加工工艺路线，以及某道工序的夹具；这次设计涉及到机床，机械加 工工艺，工装夹具等机制专业的几乎全部的专业基础学问；是一次 全面地，系统地检查自己在高校期间对专业学问学习的情形，在整 个设计过程中做到严谨仔细，一丝不苟的精神，尽量使自己的设计 达到抱负的水平，通过独立的查找资料，分析，运算完成方案设计，图纸设计和编写技

5、术文件等，设计了这套比较完整的加工工艺路线，使自己对机制专业有了更深刻的熟悉；由于时间短促，体会不足以及水平有限，本次设计难免很多不妥和错误之处，敬请批判指正，以便准时改正；一、零件分析（一）零件的作用（图）题目所给的零件是车床 CA6140 拔叉，型号为 831007 ；它位于车床变速机构中，主要起换挡使主轴回转运动依据工作者要求工作，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， 55 半孔就是用于与所掌握齿轮所在的轴相接触，通过上方的力拨动下方的齿轮变速，俩件零件铸为一体，加工时分开；（二）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

6、较差，不适合磨削，以下就是拨叉零件需要加工的表面以及表面 之间的位置要求；(1) 小孔以及与之相通的锥孔、螺纹孔；(2) 大头半圆孔 55(3) 拨叉底面，小头孔端面，大头半圆孔端面，大头半圆孔端面与小 头孔中心线的垂直度误差为0.07mm ，小头孔上端面与之中心线的垂直度误差为 0.05由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此为粗基准采纳专用夹具进行加工，并且保证位置精度，再依据加工方法的经济精度以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，所以依据上述要求，采纳常规的加工工艺均可保证；二、工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式零件的材料为HT200 ，考虑零件在机床运行过

7、程中所受的冲击力不大，零件制造又比较简洁，故挑选铸件毛坯，选用铸件公差等级为 CT9 级，已知该拨叉零件的生产纲领为5000 件年，零件的质量为 1.0kg 个，可确定该拨叉零件为大批生产，所以初步确定工艺支配为；加工过程工序划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主（二）基面的挑选基面的挑选是工艺规程中的重要工作之一，基面挑选正确与合理可以使加工质量得到保证，生产效率提高；（ 1）粗基准的挑选在挑选粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够多的余量，及保证不加工表面与加工表面间的尺寸，位置符合零件图样设计要求，粗基准的挑选原就：（1） ） 重要表面余量匀称原就必需第一保证工件重要表面

8、具有较小的加工余量，应挑选该表面为粗基准（2） ） 表面间的相互位置要求原就必需保工件上加工表面与不加工表面之间的相互位置要求，应以不加工表面作为粗基准，假如在工件上有很多不加工表面，应以其中与不加工表面相互位置要求较高的不加工表面作为粗基准，以求壁厚匀称外形对称等（3） ） 余量足够原就假如零件上各个表面均需加工，就以加工余量较小的表面作为粗基准（4） ） 定位牢靠性原就 作为粗基准的表面，应选用比较牢靠，平整光滑的的表面，以便定位精确，夹紧牢靠在铸件上不应当挑选有浇冒口的表面，分型面，有毛刺或夹砂的表面作为粗基准；在锻件上不应当伴有飞边的表面作为粗基准，如工件上没有合适的表面作为粗基准，可

9、以先铸出或焊上几个凸台，以后再去掉（5） ） 不重复使用原就 粗基准的定位精度低，在同一尺寸方向上只答应使用一次，不能重复使用对于一般类的叉杆类零件而言，以孔和端面作为粗基准，是完全合理的；对于本零件而言，尽可能挑选不加工便面为粗基准，而对于 有如干个不加工表面的工件，就应以与不加工表面要求要求相对位 置精度较高的不加工表面为粗基准，以求壁厚匀称外形对称等；根 据这个基准挑选原就，现选取 22 孔的不加工外轮廓作为粗基准， 利用俩个 V 型块支撑 22 俩个外轮廓表面作为粗基准的定位面，限制 5 个自由度在利用一个销钉限制一个自由度达到完全定位然后进行铣削；对于拨叉零件而言，尽可能挑选不加工表

10、面为粗基准，而对于有如 干个不加工表面的工件，就应以与不加工表面为粗基准，依据这个 基准挑选原就，现选取拨叉俩个 22 孔德下端面为粗基准，利用俩个22 的外轮廓作为主要定位面，再以一个销钉限制最终一个自由度，达到完全定位；（三）精基准的挑选精基准的挑选原就主要考虑如何削减误差，保证加工精度和安装便利以及以及设计基准和工序基准重合问题；当二者不重合时，应当进行换算；（1） ） 基准重合原就 应尽可能挑选零件的设计基准作为定位基准，以防止产生基准不重合原就；（2） ） 基准统一原就 应尽可能选用精基准定位加工各表面，以保证各表面之间的位置精度；采纳统一基准的好处在于：可以在一次安装中加工几个表面

11、，削减安装次数和安装误差，有利于保证各加工表面之间的相互位置精度；有关工序所采纳的夹具结构比较统一，简化夹具的设计与制造，缩短生产预备时间，便于采纳高效率的专用设备，大幅度的提高生产率；（3） ） 自为基准原就 有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而匀称，应挑选加工表面为精基准；（4） ） 互为基准反复加工原就 有些相互位置精度要求较高的表面，可以采纳互为基准反复加工的原就来保证（5） ） 定位牢靠性原就 精基准应凭整光滑，具有相应的精度，确保定位简洁精确，便于安装，夹紧牢靠；（6） ） 假如工件上没有能作为精基准选用的恰当表面，可以在工件特地加工出定位基面，这种精基准成为帮助基准，帮助基准

12、在零件的的工作中不起任何作用它仅仅是为加工的需要而设计的；（7） ）加工阶段的划分该拨叉加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段；8）工序的集中和分散本拨叉选用工序集中原就支配拨叉的加工工序；该拨叉的生产类型为成批生产，可以采纳万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原就使工件的装夹次数少，不但可缩短帮助时间，而且由于在一次装夹中加工了很多表面，有利于保证加工表面之间的相对位置精度要求；(9) 加工原就 :1） 遵循“先基准后其他”原就，第一加工基准拨叉下端面2） ）遵循“先粗后精”原就，先支配粗加工工序，后支配加工工序；3） 遵循“先主后次”原就

13、.4） 遵循“先面后孔”原就.考虑保证零件的加工精度和装夹精确便利，依据“基准统一和基准重合”原就,以粗加工底面为定 位粗基准；（四）制定工艺路线制定工艺路线的动身点，应当是使零件的几乎外形，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理保证，再生产纲领已的确，为大批量生产的条件下，可以考虑使用万能机床配以专用的夹具，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降低；1. 工艺路线方案一工序粗铣40孔的两头的端面，73 mm 孔的上下端面；工序精铣40 孔的上下端面；工序粗镗,半精镗, 精镗55 至图样尺寸；工序钻，扩铰两端 22 孔至图样尺寸；工序钻 M8 的螺纹孔

14、，钻 8 的锥孔钻到一半攻 M8 的螺纹；工序铣断保证图样尺寸；工序去剌，检查；2. 工艺路线方案二工序一：退火工序二：粗、精铣 22 mm 、55 mm 的下表面，保证其粗糙度为 3.2 um工序三：以 22 mm 的下表面为精基准，粗、精铣 22 mm 的孔的上表面，保证其粗糙度为 3.2 um, 其上、下表面尺寸为 50mm工序四：以 22 mm 的下表面为精基准，钻、扩、铰、精铰22 mm 的孔，保证其内表面粗糙度为 1.6um，垂直度误差不超过 0.05mm工序五：以 22 mm 的下表面为精基准，粗、半精镗 55mm 的孔，保证其内表面粗糙度为3.2 um工序六；以 22 mm 的

15、下表面为精基准，粗、精铣 55mm 的上表面，保证其与孔的垂直度误差不超过0.07mm ，其上、下表面尺寸为 30mm工序七：铣断工序八：以 22 mm 的孔为精基准，钻 8 mm 的锥孔的一半，装配时钻铰工序九：以 22mm 的孔为精基准，钻 6 mm 的孔，攻 M8 的螺纹工序十：以 22 mm 的孔为精基准，铣缺口，保证其粗糙度为6.3um工序十一：检查3. 工艺路线方案三工序一；退火工序二：粗、精铣 22 mm 、55 mm 的下表面，保证其粗糙度为 3.2 um工序三：以 22 mm的下表面为精基准，粗、精铣22 mm 、55 mm的孔的上表面，保证其粗糙度为3.2 um ，22 m

16、m 的上、下表面尺寸为 50mm ， 55 mm 的上、下表面尺寸为 30mm工序四：以 22 mm的下表面为精基准，钻、扩、铰、精 铰22mm 的孔，保证其内表面粗糙度为1.6um，垂直度误差不超过0.05 mm工序五：以 22 mm的下表面为精基准，粗、半精镗 55 mm 的孔，保证其内表面粗糙度为3.2 um工序六：以 22 mm 的孔为精基准，钻 8 mm 的锥孔的一半，装配时钻铰工序七：以 22 mm 的孔为精基准，钻 6mm 的孔，攻 M8 的螺纹工序八：铣断工序九：以 22 mm 的孔为精基准，铣缺口，保证其粗糙度为 6.3um工序十：检查3.工艺方案的分析与比较；上述工艺方案的

17、特点在于：方案一是光加工与22mm的孔有垂直度要求面再加工孔，而方案二恰恰相反，先是加工完22mm的孔，在以孔的中心轴线来定位加工与之有垂直度要求的三个孔面，方案一装夹次数少，但在加工 22mm的时候最多只能保证一个面定位面与之与之有垂直度要求，其他两个面很难保证，因此，此方案有很大弊端；方案二在加工三个面时都是用22 孔的中心轴线来定位，这样很简洁就可以保证其余三个面的为制度要求；所以综上最终方案为：工序粗铣40 孔的两头的端面；工序钻，扩铰两端22mm 孔至图样尺寸；工序粗铣中间孔上端面；工艺方案的分析与比较；上述工艺方案的特点在于：方案一是光以拔叉底面为精基准，加工22 两小孔，然后再加

18、工 55 孔，而方案二就与此相反光以 22 外圆为基准加工 55 孔，在通过定位加工 22 两小孔，两相比较可以看出，先加工 22 小孔，再加工 55 孔，这时的位置精度较易保证， 并且定位及装夹都比较便利，而且两方案中的工序嗾使相等的，只 需将方案一与方案二中的某些工序相接合，取长补短，做出更好的 工艺路线，详细工艺过程如下：工序一；退火工序二：粗、精铣 22 mm 、55 mm 的下表面，保证其粗糙度为 3.2 um ，可采纳 X6140 卧式铣床专用夹具；工序三：以 22 mm的下表面为精基准，粗、精铣22 mm 、55 mm的孔的上表面，保证其粗糙度为3.2 um ，22 mm 的上、

19、下表面尺寸为 50mm ， 55mm的上、下表面尺寸为30mm ，采纳X6140 卧式铣床专用夹具；工序四：以 22 mm的下表面为精基准，钻、扩、铰、精 铰22mm 的孔，保证其内表面粗糙度为1.6um，垂直度误差不超过0.05 mm ，可采纳多刀具组合机床；工序五：以 22 mm 的下表面为精基准，粗、半精镗 55 mm 的孔，保证其内表面粗糙度为 3.2 um ，采纳 T616 卧式镗床专用夹具；工序六：以 22 mm 的孔为精基准，钻 8 mm 的锥孔的一半，装配时钻铰 ，采纳 Z525 立式钻床加专用夹具；工序七：以 22 mm 的孔为精基准，钻 6mm 的孔，攻 M8 的螺纹，采纳

20、 Z525 立式钻床专用夹具；工序八：铣断，去毛刺，采纳 X60 卧式铣床加专用夹具；工序九：以 22 mm 的孔为精基准，铣缺口，保证其粗糙度为6.3um ，采纳 X60 卧式铣床加专用夹具；工序十：检查，入库；（五）机械加工余量，工序尺寸及毛坯的确定“CA6140拨叉”零件材料 為 HT200 ，硬度 為 190-210HB, 重量 為 1.0kg ，生產类型为重中批生产，采纳在金属模机器造型，查机械制造工艺简明手册以下简称简明手册表2.2-5知；毛坯的加工余量的等级为 4，尺寸公差 CT 为 8 查表 2.2-4 单侧加工时，其加工余量为 2.0mm, 双侧加工时，每册加工余量为 1.5

21、mm1. 依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：（1） ）22 孔的加工余量的确定查机械制造工艺设计简明手册表2.3-8得，各加工余量分别为精绞 0.06mm 、粗绞 0.14mm 、扩孔 1.8mm 、钻孔 20mm ，总余量为 22mm （由于该处孔径较小，未先预铸孔，故用 20 的钻头钻出20 的孔）；（2） ）55 孔的加工余量的确定查机械制造工艺设计简明手册表2.3-9得，各加工余量分别为粗镗 4mm 、半精镗 0.5mm 、总余量为 5mm （该处先已预铸出 50 的孔）；（3） ）22 的两个上端面的加工余量的确定查机械制造工艺设计

22、简明手册表2.3-21 得，各加工余量分别为精铣 1mm 、粗铣 2mm ，总余量为 3mm ；（4） ）拨叉底面的加工余量的确定查机械制造工艺设计简明手册表2.3-21 得，其粗铣的加工余量为 2mm ；加工表面55 孔22 孔加工内容铸件粗镗 半精镗钻加工孔加工余量530.520精度等级CT12 IT12 IT11IT11工序尺寸502.8 52 0.15 53.25 0+0.120 0+0.132、为了更直观一些，做表如下扩1.8IT921.8+0.0520粗铰0.14IT821.94 0 +0.033精铰0.06IT722 0+0.021加工平面加工内容加工余量基本尺寸铸件6.0粗铣2

23、2 孔下端面4.056.0粗铣55 孔下端面4.031.0粗铣22 孔上端面4.052.0精铣22 孔下端面1.051.0精铣22 孔上端面1.050.0精铣55 孔上端面工件如下列图1.0230.0三、夹具设计（一）机床夹具的功用1、稳固保证工件的加工精度用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保 证，不受工人技术水平的影响，是一批工件的加工精度趋于一样；2、削减帮助工时，提高生产率使用夹具装夹工件无需划线找证，可显著地削减帮助工时，便利快捷；可提高工件刚性，使用较大的切削用量；可实现多件、多工位同时装夹，可采纳高效夹紧机构，提高劳动生产率；3、扩大机床使用范畴，实现一机多能依

24、据加工机床的成形运动，附以不通类型的夹具，可扩大机床的工艺范畴，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；（二）问题的提出本夹具主要用来钻 M8 两个小孔，这两个小孔对 40 上端面有个的位置度要求；（三）夹具设计1、定位基准的挑选由零件图可知， M8 两小孔相对于两个 40 孔上端面有位置度要求，其设计基准就是 40 孔上端面，为了使定位误差为零，应挑选以22 孔为定位基准，采纳“一面两孔”进行定位，即用一个平面，限制 3 个自由度和一个短圆柱销，一个销边销共限制了3 个自由度，达到完全定位；2、定位误差分析（1） ）定位元件尺寸及公差的确定；夹具的主要定位元件为一个

25、平面、以短圆柱销一个销边销，短圆柱销和销边销的尺寸与公差现规定与本零件22 孔的尺寸与公差相同 :即22+ 00.021所谓定位误差，是指由于定位造成的加工面相对于工序基准的位置误差，由于对于一批工件而言，刀具经调整后位置是不动的，即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序基准在 加工尺寸方向上的最大变动量；（2） ）造成定位误差的缘由：由于定位基准与工序基准不肯定引起的定位误差，称基准不重合误差，即工序基准对定位基准在加工方向上的最大变动量，用B 表示；由于定位副制造误差及其协作间隙所引起的定位误差，称为基准定位误差，即定位误差的相对位置在加工尺寸方向上的最大变动量；3、

26、夹紧装置的设计要求夹紧装置是夹具的重要组成部分，合理设计夹紧装置有利于保证工件的加工质量；提高生产率和减轻工人的劳动强度，因此对夹紧装置提出以下要求：（1） ）工件在夹紧过程中，不能破坏工件在定位时所获得的正确位置（2） ）夹紧力的方向应牢靠、适当；也就是即要保证工件在加工过程中不产生移动或震惊，同时又必需使工件不产生不适当的变形和表面损耗（3） ）夹紧动作要精确快速，以便提高生产效率（4） ）操作简便，省力，安全，以改善工人的劳动条件，减轻劳动强度（5） ）结构简洁，易于制造4、夹紧力的方向（1） ）夹紧力的作用方向应不破坏工件的精确性和牢靠性，一般要求夹紧力的方向应指向主要定位基面，把工件

27、压向定位元件的主要定位表面上；（2） ）夹紧力方向应使工件变形尽可能变小，使工件的夹紧部分属于套筒零件，明显轴向夹紧要比要比径向夹紧使工件变形要小；（3） ）夹紧力方向应使所需夹紧力可能小，在保证夹紧牢靠的前提下，减小夹紧力可以减轻工人的劳动强度，提高生产效率，同时可以使机构轻巧，紧凑以及削减工件变形，为此，应使加紧力Q 的方向最好与切削力下，工件重力G 的方向，这时所需夹紧力为最小；5、夹紧力的作用点（1） ）夹紧力作用点应靠近支撑元件的几何中心，或几个支撑元件所形成的支撑面内（2） ）夹紧力的作用点应落在工件刚度较好的部位上（3） ）夹紧力的作用点应尽可能靠近被加工表面，这样可以减小切削力

28、对工件造成的翻转力矩，必要时应在工件刚性差的部位增加帮助支撑并施加附加夹紧力；（四）夹具各零件尺寸（图）整体结构图中间螺柱设计图衬套图钻套螺钉图钻套图垫片定位圆柱销及削边销图设计总结夹具课程设计即将终止；回忆整个过程，经过老师和同学的帮忙，仍有自己不懈的努力，最终定时定量的完成了这次课程设计；课程设计作为机械制造与自动化专业的重点，使理论与实践结合， 对理论学问加深了懂得，使生产实习中的懂得和熟悉也到了强化；本次课程设计主要是机械加工工艺规程设计和专用夹具设计；机械加工工艺规程设计运用了基准挑选等学问，夹具设计的运用了工件定位、夹紧机构等学问；通过此次设计，使我基本把握了零件的加工过程分析、工

29、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、挑选使用工艺装备等等；本次设计仍存在很多不足之处；由于对学问的把握不够扎实，在设计过程中不能全面地考虑问题；仍需要进一步讨论和实践；这次设计，让我对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；提高了摸索、解决问题，创新设计的才能；为以后的设计工作打下了较好基础；本设计存在很多不足之处，最终恳请各位老师批判指正！参考文献1 、赵家奇 ,机械制造工艺学课程设计指导书2 版 , 机械工业出版社,2006 年；2、曾志新 ,吕明主编 ,机械制造技术基础 ,:武汉理工高校出版社 ,2001年；3、李益明主编 ,机械制造工艺设计简明手册,机械工业出版社 ,1993年；4、肖诗纲主编 ,切削用量手册 ,机械工业出版社 ,1993 年；5、金属切削机床夹具设计手册 .上海柴油机厂工艺设备讨论所编,机械工业出版社， 1987 年；6. 机械制造工艺设计简明手册/李益民主编 .北京：机械工业出版社， 1993 年 6 月；7. 机械制造工艺学 /陈明主编 .北京：机械工业出版社， 2005.8 ；8. 机械制造工艺学课程设计机床专用夹具图册/李旦，王杰等著 . 2 版；哈尔滨：哈尔滨工业高校出版社，2005.2 ；